您好,欢迎访问济南乾来环保技术有限公司的网站,真诚为您服务!

济南乾来环保技术有限公司

破乳剂 除油剂 脱色剂 COD去除剂 重金属捕集剂 膜防污堵剂 混凝剂 絮凝剂

咨询服务电话:

13793114545

新闻资讯
食品废水处理技术研究进展
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2020-07-01 11:12:54 浏览次数:
作者:李明,高峰( 德州市环境保护局,山东德州253000)


  摘要: 食品工业与人类的生活密不可分,而在食品工业生产过程中会产生大量的废水,其有机物含量高,不经处理直接排放将会对环境造成严重的影响。本文通过对大量文献资料的研究,对食品工业废水的处理技术进行了分析讨论。希望对食品工业废水治理的发展有一定的帮助。

  关键词: 食品废水; 处理技术; 研究进展

  食品工业涉及的范围较广,其产生废水的来源也较多,主要有肉类加工废水、啤酒废水、谷类加工废水以及味精生产废水等。不同的产品其废水量的大小不一,而且随着其生产工艺的不同也会产生水量的变化。不同季节的生产也会对废水的污染物浓度和种类产生变化[1]。总体来说食品工业废水水质特点是有机物浓度和悬浮物含量高,而且易腐败,毒性较小,此外废水中还具有大量的有害微生物,对其不进行科学有效的处理,食品废水会引起富营养化,消耗水中大量的溶解氧,导致水生生物的死亡。而废水中的悬浮物沉入水底,产生具有臭味的气体,污染水环境。若引用未经处理的食品废水进行农田的灌溉,将会危害农作物。此外,废水中的有害微生物以及病虫卵会导致疾病的传播,对生态环境和人类健康造成严重的损害。因此,处理好食品工业废水对于保护我国生态环境和人类健康以及促进我国经济的持续高效发展有着非常重要的意义。

  1 食品废水处理技术

  按照废水处理原理食品工业废水处理技术分为: 物理处理法、化学处理法和生物处理法[2]。其中每一种方法都包括多种工艺,不同的技术对污染物的去除效果不同,在具体的实际处理中通常需要根据污水的实际情况采取多种技术的互相组合进行污水的处理,以下是目前在食品工业废水处理中常用的几种工艺。

  1. 1 物理、化学处理技术

  1. 1. 1 混凝沉淀

  混凝沉淀是污水处理中较为常用的一种技术,其操作简单、价格便宜,处理效果好。其去除原理是加入混凝剂后,利用其吸附电中和、吸附架桥以及卷扫网捕等作用,将废水中的小分子蛋白质发生凝聚,进而达到分离的目的。通常混凝沉淀可以去除污水中80% ~ 90% 悬浮物和65% ~ 95% 胶体。目前常用的混凝剂有有无机混凝剂、无机高分子混凝剂和有机类化合物混凝剂等。无机盐类混凝剂产生的絮体小,而且不稳定,容易破碎,处理的效果不是很理想; 而高分子聚合物絮凝剂在相同或较小的投加量下可以产生更高强度的絮凝,此外随着絮凝剂的研究发展,新型的絮凝剂不断出现,也不断的应用到污水处理中。有研究者分析研究了不同絮凝剂对大豆废水的处理效果,实验结果表明: 在处理大豆废水时投加0. 3 g /L 的PAC混凝剂, 10 mg /L 的PAM 助凝剂时效果最佳,而且能够去除废水中20%的CODCr、20%的总氮和60%的总磷。混凝沉淀法对大豆废水有着较好的处理效果,但其使用的药剂费较高,而且排泥量较大,也增加了污泥处置的费用,所以,大豆废水不易采取简单的混凝沉淀工艺,应结合其他工艺以达到更好的处理效果。

  1. 1. 2 气浮

  气浮法又称为浮选法,是一种常用的废水处理技术,能够高效、快速的实现固液分离。气浮法的工作原理是利用气浮机等设备使水中产生大量的、而且高度分散的微细气泡,以气泡作为载体将废水中的悬浮物粘连,然后形成粘合体浮到水面,最后通过设备将水面上的浮渣清除,进而去除污水中的杂质。气浮法实现水中的固体和液体、固体与固体、液体与液体甚至溶质中离子的分离。其具备以下特点: ①气浮法对混凝沉淀未能去除的污染物质具有较高的去除率,对悬浮物的处理效果良好,是对沉淀作用的进一步补充; ②气浮过程增加了水中的溶解氧,对污水具有预曝气、脱色等作用,而且气浮渣中具有一定的含氧量,浮渣不宜腐败变质; ③气浮法使污染物质浮在液体表面,有利于排渣,浮渣的含水率较低,可降低污泥的体积,进而降低污泥处置费用; ④气浮法所需构筑物占地面积小,一般是沉淀池的1 /8 ~ 1 /2; ⑤气浮法需要在废水中产生大量气泡,因此其耗电量较高,运行成本较高; ⑥气浮法中的释放器在工作时容易发生堵塞问题,而且气浮后澄清容易受天气影响; ⑦某些污水处理过程中气浮也需要添加一些药剂,但其用量较低,反应时间也较短。食品工业废水中悬浮物含量较高,气浮法是良好的预处理或前处理工艺,可大大提高后续污水处理效果[3]。

  1. 1. 3 膜处理法

  膜处理法是一种操作方便、高效,能耗低的处理技术,相比传统的污水处理技术,膜处理技术可将废水中蛋白质、糖类等有利用价值的物质进行回收再利用,因此其相比其他技术具有更大的潜力和更显著的优势。例如大豆食品生产过程中具有多种生物有效性成分,主要有低分子量的短肽链、氨基酸,利用膜技术可将其分离回收利用。在乳清废水中含有多种低聚糖,例如棉子糖、蔗糖等,是可被人体肠道所吸收利用的天然甜味剂,能够提高人体的免疫力,采用先进的膜分离技术既可以处理乳清废水,同时还能够回收乳清中的生物有效活性成分,进而提高企业的经济效益和社会效益。膜处理法主要有超滤、纳滤、反渗透等技术,目前实际应用当中还存在很多问题,例如膜污染、膜组件昂贵等。因此,在今后的研究工作中,膜种类的选择、膜清洗方式以及膜工艺和其他工艺组合使用是需要重点研究的内容。

  1. 1. 4 催化氧化技术

  催化氧化技术包括均相氧化法、多相氧化法、超临界水氧化技术等,是在20 世纪80 年代中期发展起来的一种高级污水处理技术。该技术是在常温常压下利用TiO2、ZnO、Fe2O3等作为催化剂,在光和空气的条件下将有机物降解为CO2和H2O 和无机离子的过程[4]。均相氧化法是将可溶性的催化剂投入到废水中,进而引起O3和H2O2的自由基反应,以此来降解污水中有机物的方法。Fenton 试剂法就是均相催化氧化法的一种,有研究者利用其处理榨菜生产废水,其COD 的去除率可达80%以上。还有研究者利用其处理食品添加剂废水的二级出水,在Fe2 + /H2O2投加比例为1,pH 值为4 时,反应60 min,出水COD 的去除率可达83. 6%。多相催化氧化技术中包括湿式多相催化氧化技术和常温常压下多相催化氧化技术,其更多的应用于有机废水的处理。有研究者采用固相合成法制备了Bi2O3 -WO3光催化剂,将其和臭氧氧化进行协同降解糖蜜酒精废水,该催化剂增强了光催化效果,食品废水中的有害物质的去除有着更好的效果。

  1. 2 生物处理技术

  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,是由传统的间歇式活性污泥法发展而来的,SBR 的运行程序是按照一定的时间顺序来进行操作的,其序批间歇一种是说明在SBR运行操作过程中在空间上按照一定的序列、间歇的方式进行,一般情况下需要多个SBR 池进行并联运行; 二一种是说明SBR池的运行操作在时间上也要按照一定的次序和间歇来运行,一般情况下分为五个阶段,有进水、反应、沉淀、排水、排泥,这五个阶段形成一个周期。这样SBR 池将微生物的作用在时间上进行了分割,而不影响各部分独立连续的完成处理过程。相比其他的活性污泥法,SBR 反应器不需要设置沉淀池和污泥回流设备,整个工艺占地面积小,运行费用较低,而且不容易形成污泥膨胀等问题。

  1. 2. 2 曝气生物滤池法( BAF)

  曝气生物滤池是20 世纪80 年代在欧美发展起来的一种污水处理技术,其主要的工作机理是在滤池内设置一定数量的载体填料,针对滤料进行培养驯化,使其表面生长一层生物膜,由于滤料具有高的表面积,这样可以保证反应池内具有高的活性微生物[5]。在滤池内进行曝气,这样微生物可以降解污水中的污染物,同时利用较小粒径的填料,使其具有截留水中悬浮物的特点。随着反应的运行,池内截留的悬浮物逐渐增多,而生物膜也逐渐老化,达到一定程度生物膜会自动脱落,然后新的生物膜开始生长,有时还需要对滤料进行反冲洗,以保证滤池的正常运行。目前该技术在食品废水处理中已经被广泛应用,而且均取得了良好的效果。但其还存在一些问题需要继续的深入研究,比如进水悬浮物浓度的控制以保证具有较长的冲洗周期,在其反应过程中生物絮凝的理论研究相对缺乏,还有一些运行参数和处理效果之间的关系还需要更进一步的研究。

  1. 2. 3 膜生物反应器( MBR)

  膜生物反应器是膜技术与传统生物处理工艺相结合的一种新型污水处理技术,MBR 中利用膜组件代替了传统生物工艺中的二沉池,作为固液分离的设备。该工艺具有占地面积小、污染物去除率高、出水水质稳定、反应器容积负荷大、污泥产率低和操作管理简便等特点。目前已在污水处理中有着广泛的应用,众多的研究者利用该工艺进行食品废水的处理。有研究者利用MBR 来处理模拟的乳制品废水,结果表明出水中COD的去除率为95%以上,BOD 的去除率可达到98%,氨氮的去除率为82%,总磷的去除率可达到90%,总体出水水质可满足《城市杂用水水质标准》。还有研究者利用浸没式MBR 对食品防腐剂生产废水进行处理,进水COD 浓度小于3400 mg /L 时,水力停留时间不低于7h,运行温度保持15℃,水中溶解氧浓度为2. 0 mg /L 时,MBR 出水COD 的去除率在90%以上。

  1. 2. 4 升流式厌氧污泥床( UASB)

  UASB 是由荷兰瓦郝尼罕农业大学Lettinga 教授研制出的,UASB 反应器主要由反应区、三相分离器、气室三部分组成,在反应器底部具有大量的厌氧颗粒污泥。UASB 反应器与之前反应器最大的不同就是污水由下而上进入反应器,无需设施搅拌装置,而且污泥呈现颗粒化[6]。颗粒污泥具有较高的沉降性,而且产甲烷活性高,能够大大提高反应器厌氧处理负荷。该工艺占地面积小,投资费用低,而且生物处理效率高,针对食品工业废水的特点,其在食品工业废水处理中有着较为显著的优势。目前UASB 反应器已经普遍应用于味精食品、啤酒、柠檬酸、等食品工业中。有研究者利用UASB 反应器处理了淀粉废水,COD 容积负荷在10 kgCODcr /( m3·d) 以上时,COD 去除率可达到90%以上。黑龙江某食品企业采用UASB + A/O 工艺处理豆干生产废水,容积负荷可达到12 kgCODcr /( m3·d) ,出水满足排放标准,即实现了环境效益,同时也产生了经济效益。山东某食品有限公司将UASB 工艺用于玉米淀粉废水处理工程,容积负荷可达到8 kgCODcr /( m3·d) 经过处理后的废水CODcr去除率可达90%以上。

  2 结语

  食品工业在国民经济中占有重要地位,其生产加工过程中会消耗大量的水,而保存于食品中的水分较少,大部分都是用于食物原料的洗涤、加工和消毒。因此,提高食品生产工艺流程的效率,从源头消减废水产生量,加大废水回收利用率,降低食品工业废水量,进而降低对生态环境的污染。同时随着科学技术的不断发展,食品工业废水处理的技术也将不断发展,进一步提升污水处理效率是发展的必然。