食品工业在生产过程中排放的废水，具有独特的水质特性。其有机物浓度普遍较高，化学需氧量（COD）通常处于 2000 - 15000mg/L的范围。这主要是因为食品加工涉及众多环节，如原料清洗、加工、调配等，会产生大量含淀粉、蛋白质、油脂等有机物质的废水。不过，这类废水的可生化性良好，生化需氧量与化学需氧量的比值（B/C）大于 0.4，意味着其中大部分有机物能够被微生物分解利用。
为有效处理这类废水，污水处理站构建了 “预处理 + 生化处理 + 深度处理” 的三级体系。在这个体系中，生化处理占据核心地位，承担着主要的净化功能，能够将废水中 90% 以上的 COD 去除。
典型处理系统构成
预处理单元：预处理单元是整个处理系统的前端防线，其主要流程包括格栅、调节池和气浮除油。格栅能够拦截废水中较大尺寸的悬浮物和杂质，防止其对后续处理设备造成堵塞或损坏。调节池则起到均衡水质和水量的作用，由于食品生产过程具有间歇性，不同时段排放的废水水质和水量波动较大，调节池通过储存和混合废水，使后续处理单元能够在相对稳定的工况下运行。
气浮除油工艺在去除油脂方面效果显著，能够将废水中 90% 以上的油脂去除。其原理是通过向废水中通入空气，使油脂等疏水性污染物附着在微小气泡上，随着气泡上浮至水面，从而实现与水的分离。
生化处理单元：生化处理单元是整个处理系统的核心部分，主要由厌氧反应器和好氧系统组成。厌氧反应器如 UASB（上流式厌氧污泥床）和 IC（内循环厌氧反应器），能够在无氧条件下利用厌氧微生物将废水中的有机物分解。好氧系统则可采用活性污泥法或生物膜法，通过好氧微生物的代谢活动，进一步去除废水中残留的有机物，同时实现氨氮等污染物的转化和去除。
深度处理单元：深度处理单元位于处理流程的末端，主要包括过滤和消毒两个环节。过滤能够进一步去除废水中的细小悬浮物、胶体等杂质，提高水质的清澈度。消毒则是为了杀灭废水中的致病微生物，确保出水符合相关卫生标准。常用的消毒方式有次氯酸钠消毒和紫外线消毒，次氯酸钠通过其强氧化性杀灭微生物，紫外线则通过破坏微生物的 DNA 结构达到消毒目的。
二、生化处理核心工艺原理（一）厌氧生物处理技术
UASB 反应器工作原理
三相分离机制：UASB 反应器的顶部设置了三相分离器，这是其关键部件之一。在反应器运行过程中，厌氧微生物分解有机物产生的沼气会在反应器内上升，产生水力搅拌作用，使废水与厌氧污泥充分混合。三相分离器能够利用沼气上升的动能，实现气体、液体和固体（厌氧污泥）的高效分离，分离效率超过 95%。分离后的沼气从顶部排出，可作为能源回收利用；处理后的水从侧面流出，进入后续处理单元；厌氧污泥则沉淀回到反应器底部，维持反应器内较高的污泥浓度。
代谢过程：
水解阶段：在水解阶段，兼性菌发挥作用，将大分子有机物，如淀粉、蛋白质等，分解为单糖、氨基酸等小分子物质。这个阶段的水力停留时间（HRT）一般控制在 6 - 12 小时。兼性菌在有氧和无氧条件下都能生存，它们通过分泌胞外酶，将大分子有机物水解为可溶于水的小分子，为后续微生物的代谢提供底物。
产甲烷阶段：产甲烷阶段是厌氧处理的关键步骤，甲烷八叠球菌等产甲烷菌将水解阶段产生的乙酸等小分子物质转化为甲烷（CH₄）。这一过程是限速步骤，对环境条件较为敏感，温度在 35℃左右时，产甲烷菌的活性最高，反应速率最快。
运行参数：UASB 反应器的容积负荷一般在 8 - 15kgCOD/(m³・d)，这意味着每立方米反应器每天能够处理 8 - 15 千克的 COD。在合适的运行条件下，UASB 反应器对 COD 的去除率可达 80 - 85%，能够有效降低废水中的有机物浓度。
IC 反应器创新设计：IC 反应器在传统厌氧反应器的基础上进行了创新设计，其内部设置了内循环系统。内循环系统通过提升管和回流管，将反应器上部的部分处理后水回流至底部，从而提升了反应器内的上升流速，使其达到 4 - 6m/h。较高的上升流速能够使废水与厌氧污泥更充分地接触，提高传质效率，增强处理效果。同时，IC 反应器的抗冲击负荷能力比传统厌氧反应器提高了 3 倍，特别适合处理浓度波动较大的废水，如屠宰废水。屠宰废水由于生产过程的间歇性和原料的差异，水质和水量波动较大，IC 反应器能够更好地适应这种变化，维持稳定的处理效果。
（二）好氧生物处理技术
A/O 工艺脱氮机理：A/O（厌氧 - 好氧）工艺是一种常用的好氧生物处理工艺，在脱氮方面具有独特的优势。
缺氧段（DO＜0.5mg/L）：在缺氧段，反硝化菌利用废水中的有机物作为碳源，将好氧段产生的硝态氮（NO₃⁻）还原为氮气（N₂），释放到大气中，从而实现脱氮。反硝化菌是一类异养兼性厌氧菌，在缺氧条件下，它们能够利用硝态氮中的氧进行呼吸作用，将硝态氮还原为氮气。
好氧段（DO = 2 - 4mg/L）：在好氧段，硝化菌将氨氮（NH₄⁺）氧化为硝态氮。硝化菌是一类自养需氧菌，它们利用氨氮作为能源，通过一系列酶的作用，将氨氮逐步氧化为亚硝态氮（NO₂⁻），再进一步氧化为硝态氮。同时，好氧段的异养菌也会分解废水中的有机物，实现 COD 的同步降解。通过 A/O 工艺的缺氧段和好氧段的协同作用，能够有效去除废水中的氨氮和有机物，使出水水质达到更严格的标准。
MBR 膜生物反应器优势：MBR（膜生物反应器）是一种将膜分离技术与生物处理技术相结合的新型工艺。
PVDF 超滤膜（孔径 0.1μm）截留微生物：MBR 系统采用 PVDF（聚偏氟乙烯）超滤膜，其孔径为 0.1μm，能够有效截留微生物和大分子有机物。由于膜的截留作用，反应器内可以维持较高的污泥浓度，一般可达 8000 - 12000mg/L。高污泥浓度意味着单位体积内微生物数量更多，能够更高效地分解有机物，提高处理效果。
水力停留时间缩短至传统工艺的 1/3：相比传统的生物处理工艺，MBR 膜生物反应器的水力停留时间大大缩短，仅为传统工艺的 1/3。这是因为膜的高效截留作用使反应器内的微生物不会随水流出，从而可以在较短的时间内实现对废水的充分处理。同时，MBR 膜生物反应器的出水水质稳定，COD 能够稳定低于 60mg/L，能够满足更高的排放标准，适用于对出水水质要求严格的场合，如废水回用或直接排入环境敏感水体。
三、典型工艺组合与应用案例案例 1：饮料废水处理（COD 8000mg/L）
该饮料废水处理采用 UASB（上流式厌氧污泥床）和生物接触氧化相结合的工艺路线。首先，废水进入 UASB 反应器，利用厌氧微生物的代谢作用，将大部分有机物分解，COD 去除率可达 85%。然后，经过 UASB 处理后的废水进入生物接触氧化池，通过好氧微生物的作用，进一步去除残留的有机物，COD 去除率可达 90%。
案例 2：屠宰废水处理（含油脂 20%）
该屠宰废水处理采用水解酸化和 SBR（序批式活性污泥法）相结合的创新工艺。水解酸化阶段，通过兼性菌的作用，将废水中的大分子有机物，特别是脂肪，分解为脂肪酸等小分子物质，油脂去除率大于 95%。SBR 工艺则通过进水、曝气、沉淀、排水四个阶段的循环操作，实现对废水中有机物、氨氮和磷等污染物的去除。
排放指标：经过该工艺处理后，出水 COD＜50mg/L，氨氮＜5mg/L，各项指标均达到严格的排放标准，有效减少了屠宰废水对环境的污染。
案例 3：乳制品废水处理（COD 15000mg/L）
该乳制品废水处理采用 IC（内循环厌氧反应器）和 A/O - MBR（厌氧 - 好氧膜生物反应器）相结合的组合工艺。首先，废水进入 IC 反应器，利用其高效的内循环系统和厌氧微生物的作用，将大部分有机物分解，COD 去除率可达 80%。然后，经过 IC 处理后的废水进入 A/O - MBR 系统，进一步去除残留的有机物和实现脱氮，COD 去除率可达 95%。
