谷物蛋白中含有人體所必需的氨基酸、組分齊全，屬于優(yōu)質(zhì)蛋白〔1〕。蘇州某公司以大豆、玉米、大米、小麥等常規(guī)農(nóng)作物為主要原料，采用酸堿生產(chǎn)法并配以專利技術(shù)生產(chǎn)質(zhì)優(yōu)價廉的谷物蛋白。在谷物蛋白生產(chǎn)過程中，堿溶、酸沉、分離、清洗等工序會產(chǎn)生一定量的廢水，廢水具有有機物濃度高、懸浮物量大的特點，同時其具有的氮磷等營養(yǎng)污染物直接排放必然會給當?shù)厮w造成巨大污染。在現(xiàn)有文獻資料中，尚缺乏對該類廢水處理工程的經(jīng)驗總結(jié)，因此，根據(jù)實際情況對該廢水制定合理的處理流程，經(jīng)精心施工和調(diào)試，最終達到良好的處理效果，為今后類似工程實踐提供參考依據(jù)。
1 工程概況
該公司廢水總量為250 m3/d，出水水質(zhì)要求達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級標準。原水水質(zhì)及排放標準如表 1所示。
2 工藝流程簡介
由于谷物蛋白廢水含有較高的COD，且氨氮、有機氮濃度較高，因此要求工藝在能夠適應高濃度有機廢水的同時，應具有較好的脫氮功能。內(nèi)循環(huán)厭氧反應器（IC）是第三代高效厭氧反應器，是目前處理高濃度有機廢水最主流的工藝之一，但其不具有明顯的脫氮功能，因此采用IC-A/O組合工藝對該谷物蛋白廢水進行處理。處理流程如圖 1所示。
圖 1 廢水處理工藝流程
由圖 1可見，廢水通過集水井，去除較大雜質(zhì)后進入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池中對廢水的水質(zhì)水量進行調(diào)節(jié)，以保證后續(xù)構(gòu)筑物的穩(wěn)定運行。隨后將廢水泵入IC反應器處理大部分有機物質(zhì)，同時，將廢水中的有機氮進行氨化反應轉(zhuǎn)化為氨氮，因此IC反應器出水中氨氮濃度升高。IC反應器出水進入中沉池，將不易沉淀的厭氧污泥沉淀后回流，防止前段工藝的處理效果波動對后續(xù)工藝造成沖擊。后續(xù)的A/O工藝繼續(xù)對廢水進行脫氮處理，同時也進一步對廢水中殘余的有機物進行降解，最終經(jīng)沉淀池固液分離，出水達標排放，剩余污泥經(jīng)壓濾后外運。
3 主要構(gòu)筑物簡介
（1）集水井。收集廢水，并通過內(nèi)置格柵去除廢水中較大的懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行。設計尺寸1.8 m×1.1 m×2.7 m，體積 3 m3，1座，結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。
（2）調(diào)節(jié)池。對車間來水進行水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)，確保后續(xù)流程穩(wěn)定連續(xù)。設計尺寸7 m×8 m×2.7 m，體積113 m3，1座，停留時間10 h，結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。
（3）IC反應器。在中溫條件下，進水從IC反應器底部進入第一反應器，與厭氧污泥均勻混合，大部分有機物被轉(zhuǎn)化為沼氣，產(chǎn)生的沼氣被第一厭氧反應室的集氣罩收集，沼氣沿著提升管上升，并將第一反應室的混合液提升至反應器頂部，經(jīng)過氣液分離器，沼氣從導管排走，而泥水混合液又沿回流管返回第一反應室，與底部厭氧污泥充分混合，實現(xiàn)了混合液的內(nèi)部循環(huán)，大大提高了生化反應速率和反應器去除有機物的能力〔3〕。沼氣經(jīng)安全收集后，進入濕式氣柜調(diào)壓進入廠區(qū)鍋爐助燃。設計尺寸D 6 m×18 m，體積500 m3，1座，組成：進水布水系統(tǒng)、內(nèi)部配件、出水系統(tǒng)，運行溫度34~38 ℃，停留時間43 h，容積負荷6.7 kg/（m3·d），去除率＞85%，進水水質(zhì)：COD ＜12 000 mg/L，n（COD）∶n（N）∶n（P）=（300～500）∶5∶1，水溫34～38 ℃，pH 6～8。塔體：碳鋼結(jié)構(gòu)，除銹，內(nèi)6101環(huán)氧樹脂防腐，外防銹并保溫，保溫巖棉100 mm厚，外包彩鋼板，彩鋼板厚度0.5 mm；布水系統(tǒng)：不銹鋼結(jié)構(gòu)，組合布水器，專利產(chǎn)品（ZL200420109187.0）；出水系統(tǒng)：活動出水堰，碳鋼+不銹鋼制作，噴砂除銹，6101環(huán)氧樹脂防腐。
（4）中沉池。選擇高效厭氧反應器出水攜帶出來的污泥，活性良好的污泥回流至厭氧反應器內(nèi)，保證其內(nèi)的微生物量，同時減輕后續(xù)好氧生物處理的負擔。設計尺寸D 2.8 m×4.2 m。體積25 m3，2座，表面負荷1.7 m3/（m2·h），結(jié)構(gòu)：碳鋼，地上結(jié)構(gòu)。
（5）A/O池。對中沉池出水進行進一步處理，去除其未降解的有機污染物。設置缺氧、好氧區(qū)，實現(xiàn)脫氮效果。設計尺寸9.5 m×7 m×5 m，1座，總體積250 m3，HRT為24 h，容積負荷約2.0 kg/（m3·d），去除率＞80%，缺氧區(qū)體積60 m3，停留時間6 h，好氧區(qū)體積190 m3，停留時間18 h，結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。配套曝氣風機風量3.3 m3/min，功率5.5 kW，2臺，1用1備。
（6）澄清池。截留A/O池出水攜帶的SS，污泥回流至好氧池內(nèi)，保證好氧微生物量。設計尺寸5 m×3.5 m×5 m，1座，體積60 m3，HRT為4 h。表面負荷1.5 m3/（m2·h）。結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。
（7）污泥池。儲存澄清池排放的剩余污泥，在此進行濃縮，后進入板框壓濾機進行污泥脫水。設計尺寸5 m×3.5 m×4 m，1座，體積48 m3，結(jié)構(gòu)：鋼砼，半地上式。好氧系統(tǒng)每天產(chǎn)生絕干污泥約150 kg，折合含水率80%的濕污泥約0.75 m3。剩余污泥采用一臺壓濾面積為40 m2的板框壓濾機壓濾后外運。
4 調(diào)試及運行
IC反應器的接種污泥取自蘇州某污水廠消化污泥，共60 m3，分3次投加，每次投加20 m3。由于廢水溫度常年穩(wěn)定在（40±2） ℃左右，故調(diào)節(jié)池出水無需進行加熱，直接進入IC反應器。反應器啟動負荷為0.5 kg/（m3·d），觀測出水揮發(fā)性脂肪酸VFA，pH和COD去除率的變化，在pH穩(wěn)定于7~8，VFA小于2.5 mmol/L，出水COD去除率大于75%時，逐步提高進水負荷。歷經(jīng)85 d的調(diào)試，厭氧反應器已基本穩(wěn)定運行，容積負荷穩(wěn)定在4 kg/（m3·d）以上，出水各項指標均正常。調(diào)試過程中IC反應器進出水水質(zhì)變化情況如圖 2所示。
圖 2 IC反應器調(diào)試階段水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)
由圖 2可見，在1~25 d，污泥處于馴化期，進水量為50 m3/d，負荷控制在1 kg/（m3·d） 以下，此階段出水COD波動很大，去除效率不穩(wěn)定。25 d以后去除率趨于平穩(wěn)，進水負荷由1 kg/（m3·d） 開始，每次0.5 kg/（m3·d） 負荷提升，提升周期不固定，經(jīng)過50多天的運行，容積負荷可以穩(wěn)定在4 kg/（m3·d）以上，去除率穩(wěn)定在90%左右。
由于厭氧出水具有穩(wěn)定的pH和較高的堿度，通常在3~5 mmol/L，且廢水具有合適的n（C）∶n（N）∶n（P），因此，保證A/O工藝充足的曝氣量和較高的回流比是系統(tǒng)去除殘余COD及脫氮的重點。采用調(diào)節(jié)風機曝氣量的方式，將O池末端出水處溶解氧（DO）值保持在2 mg/L左右，采用內(nèi)回流比為350%。
5 調(diào)試結(jié)果
經(jīng)過三個多月的調(diào)試，整個廢水處理工藝進入穩(wěn)定運行階段并通過當?shù)丨h(huán)保部門驗收檢驗，運行效果如表 2所示。
整個工藝流程設計緊湊，自動化程度高，占地面積省，處理效果穩(wěn)定優(yōu)異，噸水處理費用約為0.8元，運行費用低。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
6 結(jié)論
（1）針對谷物蛋白廢水特點及現(xiàn)場實際情況，制定IC-A/O組合工藝流程對廢水進行處理，取得了良好的處理效果，工藝流程短，自動化程度高，運行穩(wěn)定。
（2）在中溫、4 kg/（m3·d）的容積負荷條件下，IC厭氧反應器對谷物蛋白廢水的COD去除率達到85%以上，產(chǎn)生的沼氣供廠區(qū)鍋爐助燃，回收熱值。A/O系統(tǒng)對厭氧出水COD和氨氮的去除率分別達到87%和90%以上。
（3）IC-A/O組合工藝處理谷物蛋白廢水能夠保證廢水穩(wěn)定達標排放，出水可達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）一級標準，具有明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
