在我國，制取粉絲所用原料有紅薯、綠豆、豌豆等，在粉絲加工生產中，豌豆蛋白能被有效的利用，是制取豌豆蛋白的主要豆類產品之一，粉絲在加工生產過程中排出的廢水主要分為兩類：高濃度蛋白有機廢水及粉絲洗滌廢水，該類廢水蛋白質含量高、COD、SS、TN和TP濃度高，環境污染特別嚴重，給天然水體系統帶來巨大的污染負荷，嚴重挑戰水環境的安全。因此，如何有效地解決粉絲廠廢水處理中存在的高有機物、高氮及高磷問題，減少粉絲生產廢水對環境的污染，成為環境領域技術人員迫切需要研究的重點。
山東某食品股份有限公司是一家粉絲生產企業，年生產能力粉絲、粉條10萬多噸，高品質功能蛋白0.85萬噸，其生產廢水量為22500m3/d。在本工程應用中采用“預處理-水解酸化-BIC厭氧反應器(高效的多級內循環反應器)-兩級A/O(缺氧/好氧)-深度處理”工藝處理粉絲-蛋白生產廢水，使其出水滿足《山東省半島流域水污染物綜合排放標準(DB37/3416.5-2018)》和《城鎮污水處理廠污染物綜合排放標準(GB18918-2002)》標準。
1、設計進水及出水水質
本工程廢水主要包括高濃度蛋白廢水、粉絲廢水、電廠回用濃水及生活污水，具有成份復雜，有機物濃度高、懸浮物濃度高、總氮及總磷濃度高等特點。系統廢水水質及排放標準如表1所示。
2、廢水處理工藝流程
根據國內外同類廢水處理的設計經驗，結合本項目工程的進水特點及出水指標要求，最終確定本工程選用以BIC厭氧反應器、兩級A/O和深度處理為核心單元的處理工藝，具體工藝流程見圖1。
20000m3/d高濃度廢水自生產車間經泵泵入調節池，調節水質水量，同時通過冷卻塔提升泵進入冷卻塔降溫(根據溫度需要調整冷卻塔的開啟)，然后通過氣浮機提升泵進入氣浮系統，通過投加絮凝劑去除廢水中的膠體性的懸浮物，然后自流入酸化池，經提升泵進入BIC厭氧反應器，同時進入的還有部分厭氧沉淀池的回流水，在BIC內利用厭氧菌將廢水中的有機物分解成甲烷、二氧化碳等氣體，去除廢水中的大部分有機物。
2500m/d低濃度廢水從車間通過泵提升，進入一級A/O池處理。
厭氧沉淀池的出水經管道自流入一級A/O生物池，在將大部分的有機物以及總氮去除，經二沉池沉淀后自流入二級A/O生物池，再進一步的將剩余的有機物以及總氮、總磷等去除，出水自流到三沉池，再自流入混凝反應池及后續的絮凝沉淀池，經混凝反應去除SS的同時進行化學除磷。然后廢水經泵提升進入砂濾池，進一步去除廢水中的SS后出水進入后續清水池，最終出水達標排放。
污泥處理系統，污泥主要來自氣浮機浮渣、厭沉池、二沉池、三沉池的剩余污泥和絮凝沉淀池的排出污泥，污泥全部進入污泥濃縮池，濃縮完的污泥進入脫水機房進行脫水，脫泥水和濃縮池的上清液回流調節池。
3、構筑物及設備參數
3.1 調節池
設置鋼筋混凝土結構調節池1座，用來調節水質水量，尺寸40.0mx20.0mx5.0m，HRT(水力停留時間)=8.3h。調節池配套設備有提升泵3臺，2用1備，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw；射流泵2臺，1用1備，Q=1000m3/h，H=6m，N=30kw；射流曝氣器30套；冷卻塔1座，Q=1000m3/h，N=45kw；冷卻塔提升泵3臺，2用1備，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw。由于高濃度廢水溫度較高，尤其是夏天溫度高達50℃，故設冷卻塔進行降溫。
3.2 氣浮機
由于生產廢水含有大量的蛋白渣等膠體物質，膠體懸浮物對生物處理起到了抑制作用，尤其是對厭氧顆粒污泥的生長、活性具有重大影響，所以廢水在進入生物處理前需要進行氣浮處理。利用氣浮作用將膠體物質從廢水中去除。上刮渣下刮泥。氣浮系統主要包括溶氣罐、溶氣水泵、刮渣機、釋放裝置、空壓機、氣浮池體等組成。配套設備有氣浮機主體6套，Q=150m3/h；溶氣罐6套：回流泵12臺，N=15kw：空壓機6臺，N=3.0kw；撇渣機6臺，N=0.55kw；攪拌機12臺，N=0.75kw；PAC溶解投加系統2套，N=6.6kw；PAM溶解投加系統2套，N=6.6kw；浮渣提升泵2臺，1用1備，Q=200m3/h，H=15m，N=15kw。
3.3 水解酸化池
水解酸化池主要是將廢水中的大分子有機物水解為小分子有機物，不溶性有機物分解為溶解性有機物，提高廢水的可生物降解性。水解酸化池1座，鋼筋混凝土結構，尺寸30.0mx40.0mx6.0m，有效容積6500m3，HRT=7.7h。水解酸化池配套提升泵3臺，2用1備，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw。
3.4 BIC厭氧反應器
廢水從水解酸化池由泵提升至BIC厭氧反應器內進行厭氧發酵，利用厭氧微生物在厭氧和適宜的溫度及pH條件下，分解廢水中的有機物，產生CH4、CO2、水和少量的其它氣體，使高濃度的有機廢水得以初步凈化。
厭氧菌中的產甲烷菌最適宜生長的pH值在6.8~7.2之間，而該類廢水的pH值在4.5~5.5之間，因為廢水進入厭氧罐后由于罐內廢水的稀釋作用和微生物作用，幾乎瞬間就跟厭氧罐內的pH環境一致，而不用調節進水的pH值。
厭氧罐9座，尺寸p13.0mx20.0m，容積負荷：8kgCOD/m3·d；BIC內循環泵14臺，9用5備，Q=520m3/h，H=22m，N=55kw；水封罐9座，尺寸φ1.5mx3.0m；沼氣柜4座，尺寸φ10.0mx7.5m。
3.5 厭沉池
BIC出水中含有少量的懸浮物，經厭沉池把大部分懸浮物沉淀后，能減輕后續構筑物的負荷，同時保證進入BIC厭氧反應器的回流水中的懸浮物含量。鋼混結構厭沉池4座，尺寸p32.0mx5.0m；刮吸泥機4套，N=0.75kwx2。
3.6 一級A/O池
一級A/O好氧活性污泥法通過硝化反硝化的過程將有機物及含氮化合物降解，即廢水中的氨氮在好氧狀態下被轉化為硝態氮，然后通過污泥的回流在缺氧條件下將硝態氮還原為氮氣排入大氣中，曝氣方式采用射流曝氣方式。一級A池鋼混結構1座，尺寸42.0mx21.0mx8.0m，有效容積6615m3，HRT=7.0h；一級A射流泵3臺，2用1備，Q=600m3/h，H=6m，N=18.5kw；射流曝氣器36套。
一級O池鋼混結構2座，尺寸54.0mx18.0mx8.0m+42.0mx10.0mx8.0m，有效容積20880m3，HRT=22.2h；一級O內循環泵3臺，2用1備，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；一級O磁懸浮風機3臺，Q=100m3/h，P=80KPa，N=150kw；一級O備用羅茨風機2臺，Q=42.3m3/h，P=73.5KPa，N=90kw；一級O射流泵9臺，6用3備，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；射流曝氣器240套。
3.7 二沉池
因活性污泥池出水中含有大量的活性污泥，利用沉淀池將大部分污泥沉淀分離出來，上清液自流至二級缺氧池。二沉池鋼混結構2座，尺寸p28.0mx4.5m；刮吸泥機2套，N=0.75kwx2；污泥回流泵2臺，1用1備，Q=1000m3/h，H=6m，N=30kw。
3.8 二級A/O池
通過適當補充碳源，提高廢水反硝化能力，進一步降解廢水中的總氮及有機物。
二級A池鋼混結構1座，尺寸42.0mx21.0mx8.0m，有效容積6615m3，HRT=7.0h；二級A射流泵3臺，2用1備，Q=600m3/h，H=6m，N=18.5kw；射流曝氣器36套；碳源投加裝置1套，20噸PE桶2個，碳源加藥泵2臺，1用1備，Q=2m3/h，N=1.5kw。
二級O池鋼混結構1座，尺寸42.0mx9.0mx8.0m+37.0mx11.0mx8.0m+19.0mx38.0mx8.0m，有效容積11300m3，HRT=12.0h；二級O內循環泵3臺，2用1備，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；二級O磁懸浮風機3臺，Q=100m3/h，P=80KPa，N=150kw；二級O備用羅茨風機2臺，Q=42.3m3/h，P=73.5KPa，N=90kw；二級O射流泵6臺，4用2備，Q=1300m3/h，H=6m，N=37kw；射流曝氣器150套。
3.9 三沉池
二級O池出水中含有大量的活性污泥，利用三沉池將大部分污泥沉淀分離出來，上清液自流至深度處理系統。沉淀的污泥一部分回流到二級A/O好氧池中保持池內的生物量，剩余污泥排到污泥處理流程中。
三沉池鋼混結構2座，尺寸p34.0mx4.5m；刮吸泥機2套，N=0.75kwx2；污泥回流泵2臺，1用1備，Q=1000m3/h，H=6m，N=30kw。
3.10 反應池及終沉池
在三沉池出水中加入絮凝劑，把廢水中的細小的懸浮性物質和膠體物質凝結成較大的顆粒，沉淀分離出來，進一步降低水中懸浮物以及去除總磷，保證廢水達標排放。
反應池鋼混結構1座(分4格)，尺寸11.0mx9.0mx5.0m，反應池攪拌機2臺，N=7.5kw；聚合硫酸鐵(PFS)投加裝置2套，20噸PE桶2個，PFS加藥泵3臺，2用1備，Q=2m3/h，N=1.5kw：聚丙烯酰胺陰離子(PAM)投加裝置2套，5噸PE桶2個，攪拌機2臺，N=2.2kw，PAM加藥泵3臺，2用1備，Q=2m3/h，N=1.5kw。
終沉池鋼混結構2座，尺寸p34.0mx4.5m；刮吸泥機2套，N=0.75kwx2；液堿加藥系統2套，20噸的玻璃鋼罐2套，液堿卸料泵1臺，Q=25m3/h，H=8m，N=1.5kw；液堿投加泵2臺，1用1備，Q=170L/h，P=5bar，N=0.37kw。
3.11 中間水池
終沉池出水水位已很低，要進行后續處理，需進一步提升，中間水池起到水泵集水井的作用。中間水池鋼混結構1座，尺寸11.0mx9.0mx5.0m；中間水池提升泵3臺，2用1備，Q=500m3/h，H=15m，N=37kw。
3.12 砂濾池
終沉池出水后還會含有少量懸浮物，經砂濾后達到排放標準。過濾后的出水進入清水池。
活性砂濾池鋼混結構3座(單座分4格)，尺寸17.4mx4.5mx5.0m，過濾速度：5m/m2·h；空壓機3臺，2用1備，Q=2.58m3/min，P=7bar，N=15kw；儲氣罐1套，V=3m²，P=1.0MPa。
3.13 清水池
過濾后的出水進入清水池，為回用提供緩沖作用。
清水池鋼混結構1座，尺寸11.0mx9.0mx5.0m。
3.14 污泥濃縮池
污泥經過濃縮、脫水等一系列處理，把濃度低的污泥壓濾成含水率75%左右的泥餅后貯存外運作有機肥。
污泥濃縮池鋼混結構2座，尺寸φ16.0mx5.0m；污泥濃縮機2套，N=1.5kw；污泥提升泵3臺，2用1備，Q=700m3/h，H=6m，N=22kw；污泥調理池鋼混結構1座，尺寸14.0mx7.0mx7.0m，調理池攪拌機2臺，N=22kw；污泥進料泵6臺，4用2備，Q=50m3/h，H=80m，N=30kw；全自動隔膜廂式壓濾機4套，過濾面積400m2，N=22kw；聚丙烯酰胺陽離子(PAM)投加裝置2套，5噸的PE桶2個，攪拌機2臺N=2.2kw，PAM加藥泵2臺，1用1備，Q=2m3/h，N=1.5kw。
4、運行效果
污水處理站采用“氣浮機-水解酸化-BIC厭氧反應器-厭沉池-一級A/O-二沉池-二級A/O-三沉池-反應池-終沉池-中間水池-砂濾池-清水池”處理工藝，該工藝采用射流曝氣，可實現不停產檢修，保證生產正常運轉，BIC厭氧反應器，兩級A/O和深度處理工藝的使用，不僅有效去除廢水中的有機物，產生沼氣可用于電廠發電，污泥作有機肥，而且能保證氨氮、總氮、總磷、懸浮物穩定達標，工程投資少，運行穩定高效。通過6個多月的連續調試運行，整個系統運行穩定，出水連續達到排放標準。整個污水處理項目經過1年多的工藝運行，廢水處理效果見表2。
5、經濟技術分析
該污水站工程總投資10960.00萬元，其中土建費用投資4280.00萬元，設備投資6680.00萬元。運行費用5.615元/m3污水，其中電費1.862元/m3污水，人工費0.21元/m3污水，藥劑費2.8元/m3污水，還包括企業管理費、利潤、稅金等。
污水站每天產生沼氣量約50000m3，用于沼氣發電機組的發電量約為1.6度/m3沼氣，則每天的發電量為80000kwh，按0.5元/kwh計，每年(按350天)的收益為1400.00萬元。
6、結論
本工程采用“氣浮機-水解酸化-BIC厭氧反應器-厭沉池-一級A/O-二沉池-二級A/O-三沉池-反應池-終沉池-中間水池-砂濾池-清水池”處理工藝處理粉絲-蛋白生產廢水，出水可達到并優于《山東省半島流域水污染物綜合排放標準(DB37/3416.5-2018)》和《城鎮污水處理廠污染物綜合排放標準(GB18918-2002)》標準，即COD≤40mg/L、BOD5≤10mg/L、NH3-N≤2mg/L、TN≤15mg/L、TP≤0.4mg/L、SS≤10mg/L、pH6.0~9.0。
采用該工藝處理粉絲-蛋白生產廢水，工程投資少、運行費用低、出水水質好、運行效果穩定。在去除大量有機污染物的同時，能產生沼氣進行發電，產生的污泥作有機肥，出水可用于灌溉，實現了資源的綜合循環應用，具有良好的經濟效益和環境效益，這為粉絲-蛋白生產廢水處理提供一定的參考依據。
