含油食品加工廢水處理工程方案設(shè)計研究

陸煜云

（上海東方泵業(yè)（集團(tuán)）有限公司，上海 201900）

在食品生產(chǎn)加工過程中會產(chǎn)生一定量的含油廢水，如果不對其進(jìn)行處理就直接排放，會造成極為嚴(yán)重的污染。根據(jù)環(huán)?！叭瑫r”的要求，所有廢水必須治理達(dá)標(biāo)才能排放，生產(chǎn)企業(yè)必須對含油廢水進(jìn)行有效處理，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的協(xié)調(diào)發(fā)展。本文結(jié)合現(xiàn)有工業(yè)基礎(chǔ)和學(xué)術(shù)背景，通過相應(yīng)的工程經(jīng)驗，對含油食品加工的廢水處理工程進(jìn)行方案設(shè)計與研究，為含油廢水處理工作的開展提供參考和借鑒。

1 含油乳化廢水的生態(tài)毒性

1.1 危害人類健康

高濃度的含油乳化廢液中包括油性物、乳化物（表面活性劑)、亞硝酸鈉和它的分解物質(zhì)。上述可分解物質(zhì)中存在許多具有生物毒性的物質(zhì)和致癌物質(zhì)，如多溴聯(lián)苯類、多環(huán)芳烴等。上述化學(xué)物質(zhì)在水域中被水生動植物附著、吸引、攝取、同化、富集，從而引起水生動植物發(fā)生畸變，并通過食物鏈進(jìn)入人體，引發(fā)腸、胃、肝臟、腎臟等組織產(chǎn)生病變，嚴(yán)重影響人類身體健康[1]。

1.2 危害水生動植物生長

油性化合物和表面活性劑等化合物在自然水域中極易擴(kuò)散成膜并覆蓋在水體表層，阻止了空氣中的氧氣直接溶于水面，進(jìn)而造成水域嚴(yán)重缺氧，水生動物大批死亡，并產(chǎn)生惡臭氣味，同時還會妨礙水面綠色植物的光合作用，屬于典型的高濃度有機合成污染物，且是無法進(jìn)行生物降解的有機合成污染物。水域中油濃度超過0.01 g/L，就會使魚類因特異臭味而無法進(jìn)食，油膜還會附著在魚緦上，使魚呼吸困難，窒息而死；在含油及乳化廢液的水域中培育的魚種，多數(shù)會出現(xiàn)畸形生長，且死亡率高[2]。

1.3 破壞水體景觀

含油廢液及乳化廢液中存在揮發(fā)性有機物，它們在各種自然因素影響下，一些組分及其降解物也會揮發(fā)進(jìn)入大氣，從而危害和毒化水體及其附近的大氣環(huán)境，并借助風(fēng)力影響，使污染區(qū)域擴(kuò)大。含油廢液及乳化廢液在水域中會相互聚集形成油團(tuán)，或在水面上產(chǎn)生油脂疙瘩，堆積在岸邊、港口、風(fēng)景區(qū)內(nèi)，氣味刺鼻且無法天然分解，破壞自然景觀。

1.4 危害農(nóng)田作物

油類化合物可吸附于糧食作物根部，如果用含油乳化廢液澆灌耕地，會使泥土油質(zhì)化，嚴(yán)重危害糧食作物對營養(yǎng)的吸收，從而造成糧食作物減產(chǎn)乃至枯死。所以，含油污水處理對保護(hù)國家自然資源、保護(hù)生態(tài)平衡，推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展都有重要意義。

2 含油廢水常用處理技術(shù)

通常情況下，在處置含油城市污水時首先要進(jìn)行初步的油水分離處理，然后采取提高水油密度差異的方法，提高油水分離效率，這時需要加入適量的PAC與PAM，以實現(xiàn)水泥結(jié)合和絮化的充分反應(yīng)。這個處置流程，不但能夠在較大程度上避免油品處置設(shè)備發(fā)生擁堵等情況，還能夠讓每個處置設(shè)備都充分發(fā)揮其除油的功效。當(dāng)含油污水達(dá)到有效組合氣浮狀態(tài)時，大部分的重油、SS（S釋水系數(shù))就開始從含油污水中排出，這時需要進(jìn)一步檢查水的品質(zhì)，如果飲用水品質(zhì)仍然不能滿足有關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，就需要使用石英砂過濾罐或活性炭過濾罐對水資源實施篩選處置。當(dāng)確認(rèn)水資源質(zhì)量達(dá)到了有關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以后，才可以對其實施污染處置[3]。

2.1 破乳處理

微細(xì)的油珠散于水面，產(chǎn)生水油乳化液。由于乳化液的油珠很細(xì)，其外面的界膜也產(chǎn)生了電荷效應(yīng)，在油珠外面產(chǎn)生了雙電層，使油珠互相排擠而很難互相接近。所以，為了將油水界面張力分開，就必須要打破油珠的界膜使油珠彼此靠近，或聚合形成一大滴油珠并浮在表面，這一過程被稱為破乳，常見的破乳方式有高壓電場法、藥劑法、離心法、超篩法等。（1）高壓電場法是指通過電荷力對乳液微粒的吸附和排斥作用，使細(xì)小的油粒在運動中相互撞擊，進(jìn)而通過打破其單水化層的雙電層結(jié)合，使細(xì)小油粒集中成大的油粒和浮升的表層，達(dá)到將油水表層張力分層的目的。高壓輸電線則可選用交、直流驅(qū)動的雙脈沖供電方法[4]。但這種方法在生產(chǎn)設(shè)備含油加工時應(yīng)用的很少，主要是由于該法對機械設(shè)備要求較高，而加工效率比較一般。（2）藥劑破乳法是指在都市污泥中投加破乳劑，以破壞油珠表面的水化層，或減少雙電層，使油珠的凝聚物容積增大而與都市污泥分離。（3）聚合法是在污水中投加絮凝劑，通過絮凝材料的架橋效應(yīng)，使小微粒與油珠融為一體形成凝聚體。（4）酸化法是在污水中投用硫酸、鹽酸、或環(huán)烷酸等，破壞乳化液油珠的邊界層，使單不飽和脂肪酸皂化為多種脂類并分離，這種方法需要在環(huán)境中改變pH值，而且藥物消耗也比較大。（5）離心法是指運用離心力機的離心力，使油水分開，離心力機一般包括臥式和立式兩種，在離心力的直接影響下，液相從離心力機的最外層排出，油相則從離心力機的內(nèi)層排出。離心法的技術(shù)原理較為復(fù)雜，該法廣泛應(yīng)用于高油量污染物的預(yù)處理，如油田、印染工業(yè)廢水等。（6）超篩法是一個物理破乳方法，主要是對乳化油生產(chǎn)污泥使用了超濾膜過濾器，利用超濾膜口徑比油珠口徑更小的特點，阻止流動，進(jìn)而將比膜口徑更大的油粒截留，實現(xiàn)隔離乳化油生產(chǎn)泥的目的。該方法對各種技術(shù)設(shè)施要求很高，投入較大，且預(yù)處理體系較復(fù)雜。

2.2 破乳后處理

乳化液經(jīng)破乳除油后，還需再進(jìn)行處理，主要目標(biāo)是將破乳后的懸浮液與水泥砂漿分開，其處理方式及加工技術(shù)也很多。（1）重力分離法，是指一類通過油水密度差將兩者分開的技術(shù)方法，該法可以去除60%以上的油粒，以及污水中的大多數(shù)固體微粒。實施重力分離法，較普遍的做法是使用隔水池，其利用油比水輕的特點，使油污分散在水中并去除，隔水池一般也用來去除浮油以及破乳后的乳化油。隔水池的種類相當(dāng)多，有平流型隔水池、平行板式隔水池、波紋型斜板隔水池，以及利用氣壓差的自動撇油裝置等[5]。用這種方法去除浮油、分散油污，其性能較平穩(wěn)且運行費用低廉，但裝置占用面積較大。（2）氣浮法是把一些微細(xì)空氣，直接吸收在尚未除去的小微粒（油珠)上面，并借助空氣自身的浮力將物質(zhì)帶出水面，從而達(dá)到脫離目的。由于室內(nèi)空氣的微泡通常是非極性材料所形成，可與疏水性的油緊密結(jié)合在一起，帶著油滴一同提升，浮動速率可增加近千倍，油水分離效率特別好。目前使用的技術(shù)主要是加壓式氣浮工藝技術(shù)，這種技術(shù)由于電耗較小、技術(shù)簡單、經(jīng)濟(jì)效益高，已被廣泛應(yīng)用于油田廢物、石油化工廢棄物、食品加工廢棄物等的處置，工藝也更為完善。（3）吸收法是采用親油性物質(zhì)吸收水面的油氣，最常用的吸附材料是活性碳，盡管活性碳具有良好的吸油功能，但吸收能力有限，同時活性碳材料昂貴，再生較困難，所以通常用于一般強度含油工業(yè)污泥的預(yù)處理過程及深層處置。（4）粗?；ǎň劢Y(jié)法）是通過添加大量粗細(xì)顆粒物的方法處理含油廢氣及工業(yè)廢氣，該法使污泥中的細(xì)油珠凝聚而形成更大粒徑，以實現(xiàn)將油水表層張力擴(kuò)散的目的[6]。在我國，該法也用于預(yù)處理，它可以分散油脂和乳化油。粗?；驮O(shè)備有尺寸小、見效快、結(jié)構(gòu)簡單、不需要加藥、投入較省的優(yōu)勢；不足之處是填充原料時易于堵塞，從而大大降低除油效果。（5）膜過濾法除油是指使用微孔膜截留油粒，其通常用來去除乳化油和溶解性油脂。過濾膜又可分成超濾膜、反滲透膜和復(fù)合濾膜。超濾膜在處理油粒較小的含油污水時，其除油效率較高。設(shè)備體積小，但機械投入高，且預(yù)處理條件較高。

3 處理方案的設(shè)計原則及系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 設(shè)計原則

（1)本方案嚴(yán)格遵守我國環(huán)保的各項規(guī)定，城市污水處理過程首先應(yīng)當(dāng)保持各種出水水質(zhì)技術(shù)指標(biāo)均符合我國污水排放標(biāo)準(zhǔn)條件。（2）本方案根據(jù)本工程項目的情況和特性，選用簡便、成熟、安全、有效、經(jīng)濟(jì)合理的處置技術(shù)，以實現(xiàn)節(jié)約投入和高效運營管理的目的。（3)處理系統(tǒng)運轉(zhuǎn)有適當(dāng)?shù)膹椥院驼{(diào)節(jié)余地，以應(yīng)對環(huán)境情況的變化。（4)方案力求控制、操作、維護(hù)簡便，并充分考慮了運行安全性，以降低運營勞動強度。所選技術(shù)在國內(nèi)外應(yīng)為技術(shù)領(lǐng)先、質(zhì)量有保證，且運行平穩(wěn)可靠、管理水平較好、操作簡單、保養(yǎng)維護(hù)成本較低、價位適當(dāng)以及社會服務(wù)條件良好的產(chǎn)品。采購產(chǎn)品的公司，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過質(zhì)量體系認(rèn)證。（5)為提高處理過程的工作效率，設(shè)計應(yīng)緊湊、科學(xué)、合理，降低施工造價，盡量減少占用建筑面積，并降低運行費用。（6)建筑設(shè)計優(yōu)美、科學(xué)、合理，盡量減少噪音，并合理處置固體物質(zhì)，完善水站設(shè)備和周邊環(huán)境，盡量減少二次污染。

3.2 系統(tǒng)構(gòu)成

（1）臭氧生物催化體系：通過臭氧發(fā)生器的催化，可使水中的大量高分子有機質(zhì)被打散，降解成為小分子有機質(zhì)，使之更便于進(jìn)行生物反應(yīng)，增加了可生化度。（2）生物厭氧狀態(tài)水解體系：經(jīng)過上面體系處理后的城市廢水可以和生活廢棄物一起進(jìn)行生物厭氧處理，厭氧處理可分成生物降解階段、酸化過程階段和沼氣化過程三個步驟，該方法只控制生物降解階段，在低厭氧菌條件下，大量的厭氧細(xì)菌和聚磷菌可以增殖、代謝、溶解部分有機質(zhì)，并將中分子有機質(zhì)分解成小分子有機質(zhì)，進(jìn)而將其中的小分子有機質(zhì)轉(zhuǎn)變成可生物降解的有機質(zhì)，因此增加了廢水的可生化能力，同時也為后期去磷除氮工作做好了鋪墊[7]。（3）好氧生化系統(tǒng):經(jīng)過充足的空中曝氣，溶解性氧超過了2 mg/L，大批的好氧細(xì)菌增殖、代謝，以水中的有機質(zhì)、氨化物、含磷化合物等為主要營養(yǎng)鹽，產(chǎn)生大規(guī)模的氧化物質(zhì)和分解物質(zhì)等，從而使大部分污染水體變?yōu)槌R界二氧化碳的水體，大大降低COD濃度，將大量有機氨轉(zhuǎn)變成氫氨，并經(jīng)由硝化菌的消化吸收成為NOx-N，為以后的脫硫工藝打下基礎(chǔ)，同時由于細(xì)菌膠體的相互作用，使水體的漂浮微粒被絮凝形成了活性淤泥，使水體變清，SS減少[8]。（4）兼好氧生化系統(tǒng)：在反硝化細(xì)菌的影響下，將NOx-N還原成N，并從水體向外溢入大氣，進(jìn)而完成脫硫過程，消除淤泥中的有機質(zhì)等，使污水得到凈化，同時回收利用污水中的磷元素。（5)活性炭精濾技術(shù)：通過活性炭過濾可以濾除固體污染物和微粒，可以使主要的污染物指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。（6）臭氧殺菌體系：通過臭氧曝氣能夠殺滅所有生物細(xì)菌，通過對水體的消毒處理，還能夠把處理過的水用于減少港區(qū)的煤塵或作為清洗道路的壓塵水再利用，以節(jié)省水資源，推動循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

4 工程設(shè)備主要設(shè)計參數(shù)

分離池與隔油池間共設(shè)六個游泳池，并聯(lián)；總流動時長約20個月，以連續(xù)相的方式懸浮在水上，構(gòu)成浮油或油層，浮油的顆徑較大，通常超過100 HM；共設(shè)置四臺浮撇油器，隔油能力為3.5 m3/h；集中游泳池和隔離池間的含油污水輸送系統(tǒng)采用雙螺桿泵，這樣能夠避免將油污乳化，降低處理困難；高效隔水池內(nèi)置蜂窩斜板和纖維束過濾罐，構(gòu)成有效的隔油體系；設(shè)計進(jìn)水期限為4個月。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事件，且水量已超過設(shè)計能力時，雖經(jīng)氣浮技術(shù)處理但仍存在乳化油，則可使用砂濾裝置。砂濾罐用石英砂作為填充物，加壓入河水強行通過濾層，方便消除殘留的油粒；并配備升溫、曝氣、預(yù)制混凝土和反沖裝置；反沖污水排入集水池。

臭氧產(chǎn)生器為催化用氧源，是200 g/h的臭氧產(chǎn)物發(fā)生器。經(jīng)噴流器和靜態(tài)混合器后混入水，再經(jīng)過一定時間的催化，以實現(xiàn)打散大分子有機物質(zhì)的目的。厭氧態(tài)處理過程為6小時、有氧處理過程為8分鐘、厭氧態(tài)處理過程為3小時，全部流程為重力流。池中投放的生態(tài)學(xué)菌種和生態(tài)學(xué)載體即為生化填料，使用了生炭球型的懸浮攪拌裝填物，以達(dá)到生態(tài)學(xué)技術(shù)和工藝的要求。由于本工程項目應(yīng)用了高負(fù)荷生物濾池處置法，濾床主要由濾材構(gòu)成，高負(fù)載生物學(xué)濾池加工法使用了全新濾材:在φ形空心塑膠球內(nèi)，用尼龍網(wǎng)包覆了生命科學(xué)載體等，使之在水面的比例大約小于1，并隨著水和氣體而上浮，生命科學(xué)載體內(nèi)部則有一定的縫隙率，以確保生命科學(xué)濾材不會被污染。濾料為細(xì)菌繁衍棲息的理想場所，部分污染物中的污染物質(zhì)和微生物菌群粘附在濾料表層，細(xì)菌群大量繁殖，很快會產(chǎn)生一道含有細(xì)菌的粘膜，被稱為細(xì)菌層。生物層一般由細(xì)菌群（好氧、厭氧、兼氧)、真菌、原口哺乳動物、后生動物和部分肉眼可見的螺蟲、昆蟲的幼體等構(gòu)成，是一種細(xì)菌生態(tài)系統(tǒng)。細(xì)菌層表面大部分為好氧和兼氧細(xì)菌，厚度約為2 mm。在生化池中裝有曝氣裝置，“氣水比”的差值經(jīng)技術(shù)測試后為8:1，即可達(dá)到工藝要求的條件。

5 結(jié)語

含油食品加工污水處理的難度比較大，在對含油污水進(jìn)行處理的過程中，我們應(yīng)當(dāng)重視對含油污水來源的分析，探究含油污水的危害，了解和掌握含油污水處理流程，并針對含油污水的實際情況，制定相應(yīng)的處理策略，采取有針對性的處理工藝。