食品廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

李 明，高 峰

(德州市環(huán)境保護(hù)局，山東 德州 253000)

食品廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

李 明，高 峰

(德州市環(huán)境保護(hù)局，山東 德州 253000)

食品工業(yè)與人類的生活密不可分，而在食品工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，其有機(jī)物含量高，不經(jīng)處理直接排放將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。本文通過(guò)對(duì)大量文獻(xiàn)資料的研究，對(duì)食品工業(yè)廢水的處理技術(shù)進(jìn)行了分析討論。希望對(duì)食品工業(yè)廢水治理的發(fā)展有一定的幫助。

食品廢水；處理技術(shù)；研究進(jìn)展

食品工業(yè)涉及的范圍較廣，其產(chǎn)生廢水的來(lái)源也較多，主要有肉類加工廢水、啤酒廢水、谷類加工廢水以及味精生產(chǎn)廢水等。不同的產(chǎn)品其廢水量的大小不一，而且隨著其生產(chǎn)工藝的不同也會(huì)產(chǎn)生水量的變化。不同季節(jié)的生產(chǎn)也會(huì)對(duì)廢水的污染物濃度和種類產(chǎn)生變化[1]?？傮w來(lái)說(shuō)食品工業(yè)廢水水質(zhì)特點(diǎn)是有機(jī)物濃度和懸浮物含量高，而且易腐敗，毒性較小，此外廢水中還具有大量的有害微生物，對(duì)其不進(jìn)行科學(xué)有效的處理，食品廢水會(huì)引起富營(yíng)養(yǎng)化，消耗水中大量的溶解氧，導(dǎo)致水生生物的死亡。而廢水中的懸浮物沉入水底，產(chǎn)生具有臭味的氣體，污染水環(huán)境。若引用未經(jīng)處理的食品廢水進(jìn)行農(nóng)田的灌溉，將會(huì)危害農(nóng)作物。此外，廢水中的有害微生物以及病蟲(chóng)卵會(huì)導(dǎo)致疾病的傳播，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重的損害。因此，處理好食品工業(yè)廢水對(duì)于保護(hù)我國(guó)生態(tài)環(huán)境和人類健康以及促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高效發(fā)展有著非常重要的意義。

1 食品廢水處理技術(shù)

按照廢水處理原理食品工業(yè)廢水處理技術(shù)分為：物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法[2]。其中每一種方法都包括多種工藝，不同的技術(shù)對(duì)污染物的去除效果不同，在具體的實(shí)際處理中通常需要根據(jù)污水的實(shí)際情況采取多種技術(shù)的互相組合進(jìn)行污水的處理，以下是目前在食品工業(yè)廢水處理中常用的幾種工藝。

1.1 物理、化學(xué)處理技術(shù)

1.1.1 混凝沉淀

混凝沉淀是污水處理中較為常用的一種技術(shù)，其操作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，處理效果好。其去除原理是加入混凝劑后，利用其吸附電中和、吸附架橋以及卷掃網(wǎng)捕等作用，將廢水中的小分子蛋白質(zhì)發(fā)生凝聚，進(jìn)而達(dá)到分離的目的。通?；炷恋砜梢匀コ鬯?0%～90%懸浮物和65%～95%膠體。目前常用的混凝劑有有無(wú)機(jī)混凝劑、無(wú)機(jī)高分子混凝劑和有機(jī)類化合物混凝劑等。無(wú)機(jī)鹽類混凝劑產(chǎn)生的絮體小，而且不穩(wěn)定，容易破碎，處理的效果不是很理想；而高分子聚合物絮凝劑在相同或較小的投加量下可以產(chǎn)生更高強(qiáng)度的絮凝，此外隨著絮凝劑的研究發(fā)展，新型的絮凝劑不斷出現(xiàn)，也不斷的應(yīng)用到污水處理中。有研究者分析研究了不同絮凝劑對(duì)大豆廢水的處理效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在處理大豆廢水時(shí)投加0.3 g/L的PAC混凝劑，10 mg/L的PAM助凝劑時(shí)效果最佳，而且能夠去除廢水中20%的CODCr、20%的總氮和60%的總磷。混凝沉淀法對(duì)大豆廢水有著較好的處理效果，但其使用的藥劑費(fèi)較高，而且排泥量較大，也增加了污泥處置的費(fèi)用，所以，大豆廢水不易采取簡(jiǎn)單的混凝沉淀工藝，應(yīng)結(jié)合其他工藝以達(dá)到更好的處理效果。

1.1.2 氣浮

氣浮法又稱為浮選法，是一種常用的廢水處理技術(shù)，能夠高效、快速的實(shí)現(xiàn)固液分離。氣浮法的工作原理是利用氣浮機(jī)等設(shè)備使水中產(chǎn)生大量的、而且高度分散的微細(xì)氣泡，以氣泡作為載體將廢水中的懸浮物粘連，然后形成粘合體浮到水面，最后通過(guò)設(shè)備將水面上的浮渣清除，進(jìn)而去除污水中的雜質(zhì)。氣浮法實(shí)現(xiàn)水中的固體和液體、固體與固體、液體與液體甚至溶質(zhì)中離子的分離。其具備以下特點(diǎn)：①氣浮法對(duì)混凝沉淀未能去除的污染物質(zhì)具有較高的去除率，對(duì)懸浮物的處理效果良好，是對(duì)沉淀作用的進(jìn)一步補(bǔ)充；②氣浮過(guò)程增加了水中的溶解氧，對(duì)污水具有預(yù)曝氣、脫色等作用，而且氣浮渣中具有一定的含氧量，浮渣不宜腐敗變質(zhì)；③氣浮法使污染物質(zhì)浮在液體表面，有利于排渣，浮渣的含水率較低，可降低污泥的體積，進(jìn)而降低污泥處置費(fèi)用；④氣浮法所需構(gòu)筑物占地面積小，一般是沉淀池的1/8～1/2；⑤氣浮法需要在廢水中產(chǎn)生大量氣泡，因此其耗電量較高，運(yùn)行成本較高；⑥氣浮法中的釋放器在工作時(shí)容易發(fā)生堵塞問(wèn)題，而且氣浮后澄清容易受天氣影響；⑦某些污水處理過(guò)程中氣浮也需要添加一些藥劑，但其用量較低，反應(yīng)時(shí)間也較短。食品工業(yè)廢水中懸浮物含量較高，氣浮法是良好的預(yù)處理或前處理工藝，可大大提高后續(xù)污水處理效果[3]。

1.1.3 膜處理法

膜處理法是一種操作方便、高效，能耗低的處理技術(shù)，相比傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)，膜處理技術(shù)可將廢水中蛋白質(zhì)、糖類等有利用價(jià)值的物質(zhì)進(jìn)行回收再利用，因此其相比其他技術(shù)具有更大的潛力和更顯著的優(yōu)勢(shì)。例如大豆食品生產(chǎn)過(guò)程中具有多種生物有效性成分，主要有低分子量的短肽鏈、氨基酸，利用膜技術(shù)可將其分離回收利用。在乳清廢水中含有多種低聚糖，例如棉子糖、蔗糖等，是可被人體腸道所吸收利用的天然甜味劑，能夠提高人體的免疫力，采用先進(jìn)的膜分離技術(shù)既可以處理乳清廢水，同時(shí)還能夠回收乳清中的生物有效活性成分，進(jìn)而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。膜處理法主要有超濾、納濾、反滲透等技術(shù)，目前實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中還存在很多問(wèn)題，例如膜污染、膜組件昂貴等。因此，在今后的研究工作中，膜種類的選擇、膜清洗方式以及膜工藝和其他工藝組合使用是需要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

1.1.4 催化氧化技術(shù)

催化氧化技術(shù)包括均相氧化法、多相氧化法、超臨界水氧化技術(shù)等，是在20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的一種高級(jí)污水處理技術(shù)。該技術(shù)是在常溫常壓下利用TiO2、ZnO、Fe2O3等作為催化劑，在光和空氣的條件下將有機(jī)物降解為CO2和H2O和無(wú)機(jī)離子的過(guò)程[4]。均相氧化法是將可溶性的催化劑投入到廢水中，進(jìn)而引起O3和H2O2的自由基反應(yīng)，以此來(lái)降解污水中有機(jī)物的方法。Fenton試劑法就是均相催化氧化法的一種，有研究者利用其處理榨菜生產(chǎn)廢水，其COD的去除率可達(dá)80%以上。還有研究者利用其處理食品添加劑廢水的二級(jí)出水，在Fe2+/H2O2投加比例為1，pH值為4時(shí)，反應(yīng)60 min，出水COD的去除率可達(dá)83.6%。多相催化氧化技術(shù)中包括濕式多相催化氧化技術(shù)和常溫常壓下多相催化氧化技術(shù)，其更多的應(yīng)用于有機(jī)廢水的處理。有研究者采用固相合成法制備了Bi2O3-WO3光催化劑，將其和臭氧氧化進(jìn)行協(xié)同降解糖蜜酒精廢水，該催化劑增強(qiáng)了光催化效果，食品廢水中的有害物質(zhì)的去除有著更好的效果。

1.2 生物處理技術(shù)

1.2.1 序批式活性污泥法(SBR)

SBR(Sequencing Batch Reactor)即序批式活性污泥法，是由傳統(tǒng)的間歇式活性污泥法發(fā)展而來(lái)的，SBR的運(yùn)行程序是按照一定的時(shí)間順序來(lái)進(jìn)行操作的，其序批間歇一種是說(shuō)明在SBR運(yùn)行操作過(guò)程中在空間上按照一定的序列、間歇的方式進(jìn)行，一般情況下需要多個(gè)SBR池進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行；二一種是說(shuō)明SBR池的運(yùn)行操作在時(shí)間上也要按照一定的次序和間歇來(lái)運(yùn)行，一般情況下分為五個(gè)階段，有進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、排泥，這五個(gè)階段形成一個(gè)周期。這樣SBR池將微生物的作用在時(shí)間上進(jìn)行了分割，而不影響各部分獨(dú)立連續(xù)的完成處理過(guò)程。相比其他的活性污泥法，SBR反應(yīng)器不需要設(shè)置沉淀池和污泥回流設(shè)備，整個(gè)工藝占地面積小，運(yùn)行費(fèi)用較低，而且不容易形成污泥膨脹等問(wèn)題。

1.2.2 曝氣生物濾池法(BAF)

曝氣生物濾池是20世紀(jì)80年代在歐美發(fā)展起來(lái)的一種污水處理技術(shù)，其主要的工作機(jī)理是在濾池內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的載體填料，針對(duì)濾料進(jìn)行培養(yǎng)馴化，使其表面生長(zhǎng)一層生物膜，由于濾料具有高的表面積，這樣可以保證反應(yīng)池內(nèi)具有高的活性微生物[5]。在濾池內(nèi)進(jìn)行曝氣，這樣微生物可以降解污水中的污染物，同時(shí)利用較小粒徑的填料，使其具有截留水中懸浮物的特點(diǎn)。隨著反應(yīng)的運(yùn)行，池內(nèi)截留的懸浮物逐漸增多，而生物膜也逐漸老化，達(dá)到一定程度生物膜會(huì)自動(dòng)脫落，然后新的生物膜開(kāi)始生長(zhǎng)，有時(shí)還需要對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗，以保證濾池的正常運(yùn)行。目前該技術(shù)在食品廢水處理中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，而且均取得了良好的效果。但其還存在一些問(wèn)題需要繼續(xù)的深入研究，比如進(jìn)水懸浮物濃度的控制以保證具有較長(zhǎng)的沖洗周期，在其反應(yīng)過(guò)程中生物絮凝的理論研究相對(duì)缺乏，還有一些運(yùn)行參數(shù)和處理效果之間的關(guān)系還需要更進(jìn)一步的研究。

1.2.3 膜生物反應(yīng)器(MBR)

膜生物反應(yīng)器是膜技術(shù)與傳統(tǒng)生物處理工藝相結(jié)合的一種新型污水處理技術(shù)，MBR中利用膜組件代替了傳統(tǒng)生物工藝中的二沉池，作為固液分離的設(shè)備。該工藝具有占地面積小、污染物去除率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、反應(yīng)器容積負(fù)荷大、污泥產(chǎn)率低和操作管理簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。目前已在污水處理中有著廣泛的應(yīng)用，眾多的研究者利用該工藝進(jìn)行食品廢水的處理。有研究者利用MBR來(lái)處理模擬的乳制品廢水，結(jié)果表明出水中COD的去除率為95%以上，BOD的去除率可達(dá)到98%，氨氮的去除率為82%，總磷的去除率可達(dá)到90%，總體出水水質(zhì)可滿足《城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。還有研究者利用浸沒(méi)式MBR對(duì)食品防腐劑生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理，進(jìn)水COD濃度小于3400 mg/L時(shí)，水力停留時(shí)間不低于7h，運(yùn)行溫度保持15℃，水中溶解氧濃度為2.0 mg/L時(shí)，MBR出水COD的去除率在90%以上。

1.2.4 升流式厭氧污泥床(UASB)

UASB是由荷蘭瓦郝尼罕農(nóng)業(yè)大學(xué)Lettinga 教授研制出的，UASB反應(yīng)器主要由反應(yīng)區(qū)、三相分離器、氣室三部分組成，在反應(yīng)器底部具有大量的厭氧顆粒污泥。UASB反應(yīng)器與之前反應(yīng)器最大的不同就是污水由下而上進(jìn)入反應(yīng)器，無(wú)需設(shè)施攪拌裝置，而且污泥呈現(xiàn)顆粒化[6]。顆粒污泥具有較高的沉降性，而且產(chǎn)甲烷活性高，能夠大大提高反應(yīng)器厭氧處理負(fù)荷。該工藝占地面積小，投資費(fèi)用低，而且生物處理效率高，針對(duì)食品工業(yè)廢水的特點(diǎn)，其在食品工業(yè)廢水處理中有著較為顯著的優(yōu)勢(shì)。目前UASB反應(yīng)器已經(jīng)普遍應(yīng)用于味精食品、啤酒、檸檬酸、等食品工業(yè)中。有研究者利用UASB反應(yīng)器處理了淀粉廢水，COD 容積負(fù)荷在 10 kgCODcr/(m3·d)以上時(shí)，COD去除率可達(dá)到90%以上。黑龍江某食品企業(yè)采用UASB+A/O工藝處理豆干生產(chǎn)廢水，容積負(fù)荷可達(dá)到12 kgCODcr/(m3·d)，出水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，即實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益，同時(shí)也產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。山東某食品有限公司將UASB工藝用于玉米淀粉廢水處理工程，容積負(fù)荷可達(dá)到8 kgCODcr/(m3·d)經(jīng)過(guò)處理后的廢水CODcr去除率可達(dá)90%以上。

2 結(jié)語(yǔ)

食品工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，其生產(chǎn)加工過(guò)程中[5] 何家洪,鄧 茂,宋仲容.鉍的光度法分析進(jìn)展[J].理化檢驗(yàn)(化學(xué)分冊(cè)),2011(7):864-867,871.

[6] 陳慶仙,馮麗瓊.硫脲光度法測(cè)定高品位鉛鉍冶煉渣中鉍含量[J].云南地質(zhì),2016(4):517-519.

[7] 史慧芳.ICP-AES法測(cè)定丙烯腈催化劑中活性組分鉬和鉍[J].光譜學(xué)與光譜分析,2004(2):229-232.

[8] 謝 輝,賴 心,黃葡英,等.碲鉍渣中鉍的測(cè)定[J].中國(guó)無(wú)機(jī)分析化學(xué),2013(1):65-67.

[9] 巖石礦物分析編委會(huì).巖石礦物分析(第三分冊(cè))[M].4版.北京:地質(zhì)出版社,2011:155-156.

(本文文獻(xiàn)格式：田 鳳.鉍硒渣中鉍的測(cè)定[J].山東化工,2017,46(13):71-72,75.)

Research Progress of Food Wastewater Treatment Technology

LiMing,GaoFeng

(Dezhou Environmental Protection Bureau,Dezhou 253000,China)

The food industry is closely related to the life of human beings, and a large amount of waste water will be produced in the process of food industry. In this paper, through the study of a large number of literature, and discussed the treatment technology of food industry wastewater. Hope to help the development of food industry wastewater treatment.

food wastewater;treatment technology;research progress

2017-04-26

李 明(1987—)，男，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，現(xiàn)主要做環(huán)境監(jiān)測(cè)信息的分析評(píng)價(jià)、污染源排放對(duì)環(huán)境的影響分析等工作。

X703.1

A

1008-021X(2017)13-0066-02