食品工業(yè)廢水處理問題探討
糧食產(chǎn)業(yè)是以農(nóng)、牧、漁、林業(yè)等產(chǎn)品為主要原料的加工業(yè)。在中國經(jīng)濟(jì)增長過程中，食品工業(yè)作為一種投入少、效益高的產(chǎn)業(yè)越來越受到人們的關(guān)注，這無疑對中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用，但從環(huán)境保護(hù)的角度來看，食品工業(yè)廢水的環(huán)境影響也應(yīng)引起有關(guān)方面的高度重視。本文介紹了食品工業(yè)廢水的來源、特點、危害和處理工藝。
一、食品工業(yè)廢水的來源，特性和危害
1.1資源。
食物工業(yè)廢水主要來自三個生產(chǎn)環(huán)節(jié)。原料清洗工段：將大量的沙土、雜物、葉子、皮、鱗、肉、羽、毛等混入廢水中，使廢水中含有大量懸浮物。第二，生產(chǎn)環(huán)節(jié)：原料中的許多成分在加工過程中無法完全利用，收稿日期：2009-04-22未利用部分進(jìn)入廢水，使廢水中含有大量的有機(jī)物。成型部分：為了增加食品的色香味，延長保藏時間，采用了多種食品添加劑，使其中的一部分流失到廢水中，使廢水化學(xué)成分復(fù)雜。
2.特點
因為食物的種類很多。因此，食品工業(yè)廢水具有懸浮物、油脂含量高、COD和BOD值大、水質(zhì)水量變化幅度大、氮磷化合物含量高等特點。
3.危害。
食品業(yè)廢水本身無毒，但含有大量可降解有機(jī)物，若不進(jìn)行處理，廢水就會排放到水中，消耗大量溶解氧，造成水體缺氧，使魚類和水生生物死亡。污水中的懸浮物沉到河底，在厭氧條件下被分解，產(chǎn)生臭味水，使水質(zhì)惡化，污染環(huán)境。污水如果進(jìn)入農(nóng)田進(jìn)行灌溉，就會影響農(nóng)產(chǎn)品的消費，污染地下水源。含有蟲卵和致病菌的動物糞便被排放在污水中，會引起疾病傳播，直接危害人畜健康。
二、食品工業(yè)廢水處理一般工藝
自20世紀(jì)80年代以來，我國各有關(guān)部門積極開展食品工業(yè)廢水的治理工作，開發(fā)了多種高效、低耗的處理此類廢水的工藝。其中包括有氧生物處理過程、厭氧生物處理過程、穩(wěn)定池過程、光合細(xì)菌過程、土壤處理過程和以上過程的組合。此外，還研究了膜分離技術(shù)和膜與生物法結(jié)合的工藝。
2.1典型的工藝過程
當(dāng)前國內(nèi)外對食品工業(yè)廢水的處理主要是生物處理，比較成熟的處理方法有厭氧接觸法、厭氧污泥床法、酵母菌生物處理法等，典型的處理流程如圖1所示。
2.2SBR方法
食物廢水包括酒精、啤酒、味精、淀粉、乳糖、檸檬酸、蔬菜加工和飲料加工等過程中產(chǎn)生的廢水，這些廢水水質(zhì)普遍較差，處理難度大，投資和運行費用高。并通過大量的工程實踐逐步驗證了SBR法的可行性及優(yōu)越性，SBR法用于食品廢水的處理取得了滿意的效果。圖2列出了工藝流程。
通過合理控制SBR工藝的運行方式，達(dá)到好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)交替，脫氮除磷效果良好。此工藝簡單，成本低廉。主要設(shè)備為一系列批式間歇反應(yīng)器，無二沉池和污泥回流系統(tǒng)，也可省去調(diào)節(jié)池和初始沉池，布局緊湊，占地面積小。結(jié)構(gòu)簡單，操作及維修方便。通過工程實踐，該工藝處理的進(jìn)水COD在900~2500mg/L之間，達(dá)到了一級排放標(biāo)準(zhǔn)[4,5]，是處理高濃度食品有機(jī)廢水經(jīng)濟(jì)有效的方法。
2.3ETTS過程。
ETTS是從英國引進(jìn)的一種處理中低濃度有機(jī)廢水的生物處理技術(shù)，該技術(shù)屬于生態(tài)工程范疇。采用兩級生態(tài)系統(tǒng)生化降解工藝凈化污水，不僅比傳統(tǒng)的物化生化工藝對BOD5、COD、磷、氨氮等有更高的去除率，而且美觀整潔，操作簡單，能耗低，抗沖擊負(fù)荷能力強。將此工藝應(yīng)用于食品廢水的處理，取得了良好的效果。
通過格柵井將生產(chǎn)廢水排出大顆粒后，由泵提升到油水分離器進(jìn)行油水分離，油層回收，水層自流進(jìn)入調(diào)節(jié)沉濾池。調(diào)整沉濾池的作用主要是：儲存油水分離器產(chǎn)生的廢水，以保證生態(tài)系統(tǒng)24小時連續(xù)進(jìn)水；沉淀去除肉肉碎塊等大顆粒固體懸浮物；同時在出水口設(shè)置過濾裝置，去除廢水中懸浮的SS。由調(diào)節(jié)沉濾池排出的廢水自一級生態(tài)系統(tǒng)周圍自然溢出，進(jìn)入一級生態(tài)系統(tǒng)，形成一個自然充氧過程。第一級生態(tài)系統(tǒng)根區(qū)接種光合細(xì)菌，其處理效果良好，氣水比要求土著菌1/3和土著菌1/2的停留時間。在這一階段，對BOD和SS的去除率分別為90%和80%。在一級生態(tài)系統(tǒng)中，有像水蚤這樣的微型動物體，它們以微生物菌珠為主食，形成以微生物為主體的一級生態(tài)系統(tǒng)。第二級生態(tài)系統(tǒng)是以大型水生動物如魚為主體，并伴有挺水、浮游植物的凈化系統(tǒng)[6]。在這個階段，BOD去除率為80%,SS為70%。終端過濾器從二級生態(tài)系統(tǒng)中接收溢出水，經(jīng)過過濾去除可能產(chǎn)生的大量生物量和其他固雜物，可以保證處理出水達(dá)到國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
采用ETTS工藝，將污染物轉(zhuǎn)化為動物和植物體內(nèi)，輸出為產(chǎn)品，使整個處理系統(tǒng)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)廢水的資源化。經(jīng)實際運行證明，ETTS是一種較好的處理食品加工和養(yǎng)殖行業(yè)高濃度有機(jī)廢水的工藝。它具有運行費用低，運行管理規(guī)范，廢水資源化，處理效率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定，凈化環(huán)境，美化景觀等優(yōu)點，是近年來國際上公認(rèn)的高新技術(shù)處理系統(tǒng)。
2.4上流厭氧污泥床工藝(UASB)
污水處理中，厭氧處理與好氧處理相比較，其剩余污泥量少，動態(tài)流耗小，作為一種能耗低、成本低的污水處理方法，越來越受到國內(nèi)外的重視，被認(rèn)為是目前以食品工業(yè)為主體的高濃度有機(jī)污水處理中，最有效的方法。尤其在厭氧處理過程中，UASB即由高活性厭氧菌組成的粒狀污泥，在UASB設(shè)備中，隨著上升氣流，它呈現(xiàn)出向上流動狀態(tài)。此外，上流厭氧污泥床法還具有處理效率高、處理能力強、處理效果好、可處理高負(fù)荷廢水、無需擔(dān)心固定床法容易發(fā)生堵塞等諸多優(yōu)點，被認(rèn)為是厭氧污泥床法處理的理想方法。
2.5磅法
吸附生物降解法簡稱AB法，它對BOD5、CODcr、SS、磷和氨氮的去除率一般比傳統(tǒng)的活性污泥法要高，尤其適合處理濃度高、水質(zhì)水量變化大的污水。
污水處理工藝包括調(diào)節(jié)池、混凝氣浮、AB生化+沉淀池，各處理單元排出的污泥經(jīng)污泥濃縮池和脫水處理系統(tǒng)處理后運出，再經(jīng)污泥濃縮池上清液和脫水系統(tǒng)濾出液流回系統(tǒng)處理。
用AB法處理食品廢水，經(jīng)工程實踐運行表明，處理效果良好，運行穩(wěn)定，處理費用低，特別是當(dāng)水質(zhì)水量變化較大時，A段的存在使該工藝的抗沖擊負(fù)荷能力較強。采用氣浮法和生物法相結(jié)合的工藝方法，可獲得較好的除油效果[8]。本方法適用于高濃度有機(jī)食品廢水的處理，是一種值得工業(yè)上推廣的水處理技術(shù)。
2.6水解-好氧工藝(H/O工藝)
水解———好氧生化廢水處理是近年來新開發(fā)出的一項處理有機(jī)廢水的新技術(shù)。該方法對水量水質(zhì)變化抗沖擊負(fù)荷強, 工藝先進(jìn), 流程簡捷, 操作方便,調(diào)試時間短, 運行穩(wěn)定, 出水水質(zhì)好, 對操作人員的水平要求較低, 且投資少, 運行費用低。水解工藝是在缺氧條件下, 主要利用微生物水解菌和產(chǎn)酸菌的作用完成水解、酸化兩個過程[ 9] 。在水解階段, 固化物質(zhì)溶解為溶解性物質(zhì), 大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì), 難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì);在酸化階段, 有機(jī)物降解為各種有機(jī)酸。正因為水解工藝是在缺氧條件下完成, 因而在工程實施中, 可將水解工藝和后續(xù)好氧工藝串聯(lián)組合, 實現(xiàn)水解———好氧工藝。
哈爾濱秋林糖果廠采用該工藝處理廢水, 在進(jìn)水CODcr 濃度為1030 ～ 2670mg/L 的情況下, 出水可達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn) 。該工藝在食品釀造等工業(yè)廢水的處理應(yīng)用中均取得了良好的效果。可生化工業(yè)廢水采用水解———好氧處理技術(shù)(H/O 工藝), 對污水CODcr 、BOD5 、懸浮物等具有較高的去除率,運行效果穩(wěn)定, 經(jīng)濟(jì)可行, 運行管理方便, 具有很廣的應(yīng)用前景。
2.7膜分離技術(shù)
味精廢水屬于高濃度難降解有機(jī)廢水, 不僅有機(jī)物含量很高, 而且含有很高的NH3-N 和SO42 - ,傳統(tǒng)生物處理技術(shù)很難使其達(dá)標(biāo)排放。采用超濾膜去除廢水中的菌體和大分子蛋白等成分, 并將其回收制成蛋白再利用。經(jīng)過處理的廢水, 其SS 的去除率可達(dá)99 %以上, CODcr 的去除率約為30 %[ 10] ,從而較好地減輕了生物法的處理負(fù)荷, 同時回收的蛋白還可綜合利用。膜分離技術(shù)與活性污泥法結(jié)合形成膜生物反應(yīng)器, 在食品廢水的處理中也有研究。如水產(chǎn)品加工廠的生產(chǎn)廢水應(yīng)用該工藝處理,CODcr去除率可達(dá)90 % 。
2.8清潔生產(chǎn)在食品工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
從20 世紀(jì)90 年代開始開發(fā)出了清潔生產(chǎn)防止工業(yè)污染的成果, 這是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項重要措施, 也是實行食品生產(chǎn)全程控制污染的一種形式。在形式上通過調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、原材料能源結(jié)構(gòu)、結(jié)合技術(shù)改造防治工業(yè)污染。通過強化環(huán)境管理, 把管理放在首位, 減少污染物的流失, 通過綜合利用實現(xiàn)“三廢”資源化, 在方法上通過物料衡算實現(xiàn)污染物流失總量控制。北京啤酒廠從1993 年開始提出了327 個清潔生產(chǎn)方法, 通過調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),生產(chǎn)清潔產(chǎn)品, 控制原輔材料的投入, 良好的內(nèi)部管理、技術(shù)改造, 選用清潔生產(chǎn)工藝, 其經(jīng)濟(jì)效益非常可觀, 每年可減少原材料投入355 萬元[ 12] 。可見,只要食品企業(yè)能夠充分應(yīng)用推廣現(xiàn)有的技術(shù), 清潔生產(chǎn)將在我國食品工業(yè)企業(yè)中獲得不可估量的成就。
3結(jié)語
近幾年食品工業(yè)的快速發(fā)展極大地促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的增長和人民生活質(zhì)量的提高, 而食品工業(yè)從原料準(zhǔn)備、加工和保存的全過程中必然有大量廢水的排除。在滿足消費者和保護(hù)環(huán)境的雙重前提下,對廢水進(jìn)行更好更有效的處理成了必然的趨勢, 我國應(yīng)該在借鑒外國先進(jìn)的廢水處理工藝的同時結(jié)合自身的具體情況, 使我們在更好更快處理食品廢水的道路上走的更遠(yuǎn)。
