食品廢水處理技術研究進展

李 明，高 峰

(德州市環境保護局，山東 德州 253000)

食品廢水處理技術研究進展

李 明，高 峰

(德州市環境保護局，山東 德州 253000)

食品工業與人類的生活密不可分，而在食品工業生產過程中會產生大量的廢水，其有機物含量高，不經處理直接排放將會對環境造成嚴重的影響。本文通過對大量文獻資料的研究，對食品工業廢水的處理技術進行了分析討論。希望對食品工業廢水治理的發展有一定的幫助。

食品廢水；處理技術；研究進展

食品工業涉及的范圍較廣，其產生廢水的來源也較多，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廢水等。不同的產品其廢水量的大小不一，而且隨著其生產工藝的不同也會產生水量的變化。不同季節的生產也會對廢水的污染物濃度和種類產生變化[1]。總體來說食品工業廢水水質特點是有機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，對其不進行科學有效的處理，食品廢水會引起富營養化，消耗水中大量的溶解氧，導致水生生物的死亡。而廢水中的懸浮物沉入水底，產生具有臭味的氣體，污染水環境。若引用未經處理的食品廢水進行農田的灌溉，將會危害農作物。此外，廢水中的有害微生物以及病蟲卵會導致疾病的傳播，對生態環境和人類健康造成嚴重的損害。因此，處理好食品工業廢水對于保護我國生態環境和人類健康以及促進我國經濟的持續高效發展有著非常重要的意義。

1 食品廢水處理技術

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

1.1 物理、化學處理技術

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，其操作簡單、價格便宜，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捕等作用，將廢水中的小分子蛋白質發生凝聚，進而達到分離的目的。通常混凝沉淀可以去除污水中80%～90%懸浮物和65%～95%膠體。目前常用的混凝劑有有無機混凝劑、無機高分子混凝劑和有機類化合物混凝劑等。無機鹽類混凝劑產生的絮體小，而且不穩定，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生更高強度的絮凝，此外隨著絮凝劑的研究發展，新型的絮凝劑不斷出現，也不斷的應用到污水處理中。有研究者分析研究了不同絮凝劑對大豆廢水的處理效果，實驗結果表明：在處理大豆廢水時投加0.3 g/L的PAC混凝劑，10 mg/L的PAM助凝劑時效果最佳，而且能夠去除廢水中20%的CODCr、20%的總氮和60%的總磷。混凝沉淀法對大豆廢水有著較好的處理效果，但其使用的藥劑費較高，而且排泥量較大，也增加了污泥處置的費用，所以，大豆廢水不易采取簡單的混凝沉淀工藝，應結合其他工藝以達到更好的處理效果。

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，能夠高效、快速的實現固液分離。氣浮法的工作原理是利用氣浮機等設備使水中產生大量的、而且高度分散的微細氣泡，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，最后通過設備將水面上的浮渣清除，進而去除污水中的雜質。氣浮法實現水中的固體和液體、固體與固體、液體與液體甚至溶質中離子的分離。其具備以下特點：①氣浮法對混凝沉淀未能去除的污染物質具有較高的去除率，對懸浮物的處理效果良好，是對沉淀作用的進一步補充；②氣浮過程增加了水中的溶解氧，對污水具有預曝氣、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；③氣浮法使污染物質浮在液體表面，有利于排渣，浮渣的含水率較低，可降低污泥的體積，進而降低污泥處置費用；④氣浮法所需構筑物占地面積小，一般是沉淀池的1/8～1/2；⑤氣浮法需要在廢水中產生大量氣泡，因此其耗電量較高，運行成本較高；⑥氣浮法中的釋放器在工作時容易發生堵塞問題，而且氣浮后澄清容易受天氣影響；⑦某些污水處理過程中氣浮也需要添加一些藥劑，但其用量較低，反應時間也較短。食品工業廢水中懸浮物含量較高，氣浮法是良好的預處理或前處理工藝，可大大提高后續污水處理效果[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，相比傳統的污水處理技術，膜處理技術可將廢水中蛋白質、糖類等有利用價值的物質進行回收再利用，因此其相比其他技術具有更大的潛力和更顯著的優勢。例如大豆食品生產過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，采用先進的膜分離技術既可以處理乳清廢水，同時還能夠回收乳清中的生物有效活性成分，進而提高企業的經濟效益和社會效益。膜處理法主要有超濾、納濾、反滲透等技術，目前實際應用當中還存在很多問題，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研究的內容。

1.1.4 催化氧化技術

催化氧化技術包括均相氧化法、多相氧化法、超臨界水氧化技術等，是在20世紀80年代中期發展起來的一種高級污水處理技術。該技術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物降解為CO2和H2O和無機離子的過程[4]。均相氧化法是將可溶性的催化劑投入到廢水中，進而引起O3和H2O2的自由基反應，以此來降解污水中有機物的方法。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廢水，其COD的去除率可達80%以上。還有研究者利用其處理食品添加劑廢水的二級出水，在Fe2+/H2O2投加比例為1，pH值為4時，反應60 min，出水COD的去除率可達83.6%。多相催化氧化技術中包括濕式多相催化氧化技術和常溫常壓下多相催化氧化技術，其更多的應用于有機廢水的處理。有研究者采用固相合成法制備了Bi2O3-WO3光催化劑，將其和臭氧氧化進行協同降解糖蜜酒精廢水，該催化劑增強了光催化效果，食品廢水中的有害物質的去除有著更好的效果。

1.2 生物處理技術

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，是由傳統的間歇式活性污泥法發展而來的，SBR的運行程序是按照一定的時間順序來進行操作的，其序批間歇一種是說明在SBR運行操作過程中在空間上按照一定的序列、間歇的方式進行，一般情況下需要多個SBR池進行并聯運行；二一種是說明SBR池的運行操作在時間上也要按照一定的次序和間歇來運行，一般情況下分為五個階段，有進水、反應、沉淀、排水、排泥，這五個階段形成一個周期。這樣SBR池將微生物的作用在時間上進行了分割，而不影響各部分獨立連續的完成處理過程。相比其他的活性污泥法，SBR反應器不需要設置沉淀池和污泥回流設備，整個工藝占地面積小，運行費用較低，而且不容易形成污泥膨脹等問題。

1.2.2 曝氣生物濾池法(BAF)

曝氣生物濾池是20世紀80年代在歐美發展起來的一種污水處理技術，其主要的工作機理是在濾池內設置一定數量的載體填料，針對濾料進行培養馴化，使其表面生長一層生物膜，由于濾料具有高的表面積，這樣可以保證反應池內具有高的活性微生物[5]。在濾池內進行曝氣，這樣微生物可以降解污水中的污染物，同時利用較小粒徑的填料，使其具有截留水中懸浮物的特點。隨著反應的運行，池內截留的懸浮物逐漸增多，而生物膜也逐漸老化，達到一定程度生物膜會自動脫落，然后新的生物膜開始生長，有時還需要對濾料進行反沖洗，以保證濾池的正常運行。目前該技術在食品廢水處理中已經被廣泛應用，而且均取得了良好的效果。但其還存在一些問題需要繼續的深入研究，比如進水懸浮物濃度的控制以保證具有較長的沖洗周期，在其反應過程中生物絮凝的理論研究相對缺乏，還有一些運行參數和處理效果之間的關系還需要更進一步的研究。

1.2.3 膜生物反應器(MBR)

膜生物反應器是膜技術與傳統生物處理工藝相結合的一種新型污水處理技術，MBR中利用膜組件代替了傳統生物工藝中的二沉池，作為固液分離的設備。該工藝具有占地面積小、污染物去除率高、出水水質穩定、反應器容積負荷大、污泥產率低和操作管理簡便等特點。目前已在污水處理中有著廣泛的應用，眾多的研究者利用該工藝進行食品廢水的處理。有研究者利用MBR來處理模擬的乳制品廢水，結果表明出水中COD的去除率為95%以上，BOD的去除率可達到98%，氨氮的去除率為82%，總磷的去除率可達到90%，總體出水水質可滿足《城市雜用水水質標準》。還有研究者利用浸沒式MBR對食品防腐劑生產廢水進行處理，進水COD濃度小于3400 mg/L時，水力停留時間不低于7h，運行溫度保持15℃，水中溶解氧濃度為2.0 mg/L時，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業大學Lettinga 教授研制出的，UASB反應器主要由反應區、三相分離器、氣室三部分組成，在反應器底部具有大量的厭氧顆粒污泥。UASB反應器與之前反應器最大的不同就是污水由下而上進入反應器，無需設施攪拌裝置，而且污泥呈現顆粒化[6]。顆粒污泥具有較高的沉降性，而且產甲烷活性高，能夠大大提高反應器厭氧處理負荷。該工藝占地面積小，投資費用低，而且生物處理效率高，針對食品工業廢水的特點，其在食品工業廢水處理中有著較為顯著的優勢。目前UASB反應器已經普遍應用于味精食品、啤酒、檸檬酸、等食品工業中。有研究者利用UASB反應器處理了淀粉廢水，COD 容積負荷在 10 kgCODcr/(m3·d)以上時，COD去除率可達到90%以上。黑龍江某食品企業采用UASB+A/O工藝處理豆干生產廢水，容積負荷可達到12 kgCODcr/(m3·d)，出水滿足排放標準，即實現了環境效益，同時也產生了經濟效益。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，容積負荷可達到8 kgCODcr/(m3·d)經過處理后的廢水CODcr去除率可達90%以上。

2 結語

食品工業在國民經濟中占有重要地位，其生產加工過程中[5] 何家洪,鄧 茂,宋仲容.鉍的光度法分析進展[J].理化檢驗(化學分冊),2011(7):864-867,871.

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

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

[8] 謝 輝,賴 心,黃葡英,等.碲鉍渣中鉍的測定[J].中國無機分析化學,2013(1):65-67.

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

(本文文獻格式：田 鳳.鉍硒渣中鉍的測定[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，從事環境監測工作，現主要做環境監測信息的分析評價、污染源排放對環境的影響分析等工作。

X703.1

A

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