綜合食品廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

李 磊

（海炬能源環(huán)?？萍加邢薰?，廣東 佛山 528200）

1 綜合食品廢水特點(diǎn)概述

食品種類很多，每種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝都有著較大差異，因而其生產(chǎn)所帶來的工業(yè)廢水較一般工業(yè)廢水具有特殊性，例如含有較多的有機(jī)物、鹽分、懸浮物等，在廢水處理上存在一定的難度。食品工業(yè)廢水主要有以下特點(diǎn)：第一，廢水中包含少部分難降解物質(zhì)。食品廢水中的污染物含有部分較難降解的化合物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，自然界中的微生物難以將其分解。第二，廢水的組成成分較為復(fù)雜。不同的食品廢水成分有一定的差異，最終形成的綜合廢水污染物的成分也比較復(fù)雜。第三，廢水中含有一定的食鹽成分，食品廢水含鹽量約為0.2～0.5%，廢水中較高的食鹽含量會(huì)抑制生物的活性，使其難以有效降解廢水中的污染物。第四，廢水的水質(zhì)水量波動(dòng)較大。食品生產(chǎn)的性質(zhì)決定了其排放廢水時(shí)，無論是水質(zhì)還是水量，都存在一定的波動(dòng)性，這在一定程度上阻礙了廢水處理的順利進(jìn)行。

總體上看，食品廢水含有較多的懸浮物，可生化性好，食品類生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水，直接排放會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化；食品原料不同，產(chǎn)生的廢水性質(zhì)有一定差異，但是大部分都屬于高濃度有機(jī)廢水。

2 綜合食品廢水處理技術(shù)

2.1 物理化學(xué)技術(shù)

在綜合食品廢水處理中，需要進(jìn)行預(yù)處理和深度處理，物理化學(xué)處理技術(shù)在廢水處理中具有重要的作用。物理技術(shù)如吸附等常被用于廢水的預(yù)處理。化學(xué)氧化以及膜技術(shù)等無論是在預(yù)處理，還是在深度處理方面都有廣泛的應(yīng)用。

2.1.1 高級(jí)化學(xué)氧化技術(shù)

氧化技術(shù)主要是利用氧化劑的氧化作用，將難以降解的有機(jī)物氧化成一些簡(jiǎn)單的物質(zhì)，然后再進(jìn)行降解處理[1]。但是化學(xué)氧化技術(shù)存在一定的缺陷，一些常用氧化劑的氧化能力有限，在進(jìn)行氧化的時(shí)候難以做到全面氧化?；诖?，相關(guān)學(xué)者對(duì)化學(xué)氧化技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并在化學(xué)氧化基礎(chǔ)上，提出了高級(jí)化學(xué)氧化技術(shù)，該技術(shù)能夠產(chǎn)生具有較強(qiáng)氧化性的羥基自由基，大大提高了氧化效率。常用的高級(jí)化學(xué)氧化技術(shù)包括過氧化氫氧化技術(shù)和光催化技術(shù)。過氧化氫氧化技術(shù)主要是利用過氧化氫的高氧化性對(duì)廢水中難以降解的有機(jī)物進(jìn)行氧化，在食品廢水處理中，常用過氧化氫氧化技術(shù)處理食品廢水，可以有效對(duì)廢水中的色素進(jìn)行處理；也可以用光源形成氧化劑，并在廢水中加入相關(guān)的催化劑，而催化劑在紫外光的作用下，會(huì)產(chǎn)生高強(qiáng)度氧化劑，該氧化劑可以與廢水中的色素發(fā)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)廢水的脫色，脫色率超過了75%。所以，該技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于食品廢水的處理中。

2.1.2 微電解技術(shù)

微電解技術(shù)是指在低壓直流狀態(tài)下，利用電位差產(chǎn)生大量的細(xì)微原電池，這些微電池在綜合化工廢水中能夠產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，去除廢水中的鈣、鎂等離子，這在很大程度上實(shí)現(xiàn)了廢水硬度的降低。此外，在微電池電解過程中能夠產(chǎn)生活性自由基，實(shí)現(xiàn)消毒殺菌的作用，對(duì)于含鹽量較高的廢水處理具有良好的效果。微電解技術(shù)不會(huì)帶來二次污染，同時(shí)成本較低，具有一定的應(yīng)用前景。

2.1.3 膜技術(shù)

膜技術(shù)主要應(yīng)用于化工廢水的深度處理過程中，屬于物理處理技術(shù)。膜屬于一種特殊的材料，具有選擇性分離功能，通過此功能可以將化工廢水中的不同成分進(jìn)行分離處理。與物理過濾有著明顯的差異，膜過濾無法實(shí)現(xiàn)分子范圍內(nèi)的分離。常見的膜技術(shù)依據(jù)孔徑的差異可以分成超濾膜、納濾膜、微濾膜、反滲透膜以及電滲析膜技術(shù)五種。在膜處理技術(shù)中，膜除了可以根據(jù)孔徑進(jìn)行分類外，還可以依據(jù)材料分類，如有機(jī)膜和無機(jī)膜。在污水處理中，對(duì)膜技術(shù)有較大需求。

2.2 生物處理技術(shù)

2.2.1 好氧處理法

除了物理化學(xué)技術(shù)外，生物處理技術(shù)對(duì)于綜合食品廢水在處理也具有良好的效果。好氧處理法是一種常見的生物處理技術(shù)，主要包括活性污泥法以及生物膜法等。活性污泥法指的是在廢水中通入大量的氧氣，對(duì)廢水中的污染物、細(xì)菌和一些微生物進(jìn)行混合培養(yǎng)。在持續(xù)供氧一段時(shí)間后，廢水中的好氧生物就開始繁殖，從而產(chǎn)生一定的絮凝物，該絮凝物具有極強(qiáng)的吸附和氧化能力[2]?；钚晕勰喾òê芏喾N，如吸附-再生活性污泥法、完全混合活性污泥法等。活性污泥法的強(qiáng)氧化性和吸附性可以有效降解綜合廢水中的纖維素等，對(duì)廢水中COD的去除效果較為明顯。生物膜法也是一種有效的好氧處理技術(shù)，可以有效去除廢水中的有機(jī)污染物。該廢水處理方法需要在處理池中進(jìn)行填料處理，讓好氧微生物在填料表面附著，形成相應(yīng)的系統(tǒng)。在系統(tǒng)穩(wěn)定后，可以將化工廢水引入到處理池中，這時(shí)生物膜能夠和廢水實(shí)現(xiàn)全面接觸，生物膜表面的微生物會(huì)吸附廢水中的有機(jī)物，使食品廢水得到凈化。對(duì)于食品廢水，生物膜技術(shù)具有顯著的處理效果，氨氮的去除率可以達(dá)到90%以上，經(jīng)過生物膜技術(shù)處理的廢水，可以達(dá)到相關(guān)的排放要求，但是生物膜處理技術(shù)的成本較高。

2.2.2 厭氧處理法

厭氧處理法主要利用厭氧菌來降解化工廢水中的大分子有機(jī)物，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榈头肿踊衔铮缓笤俨捎闷渌袡C(jī)污水處理法進(jìn)行酸性和堿性消化。厭氧處理法可以分成水解酸化、產(chǎn)氫氣及乙酸、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段。與好氧處理法相反，厭氧處理法無需通入氧氣，主要是厭氧微生物發(fā)生作用，分解廢水中的有機(jī)物。需要注意的是，在第三階段產(chǎn)生甲烷時(shí)，應(yīng)該降低二氧化碳的排放。厭氧處理法的成本較低，且運(yùn)行穩(wěn)定，可以廣泛應(yīng)用于食品廢水處理中。常用的厭氧處理法有上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧膨脹顆粒污泥床（EGSB）兩種。前者處理廢水中的硫酸鹽等物質(zhì)具有一定的優(yōu)勢(shì)，上流式厭氧污泥床可以產(chǎn)生厭氧污泥，對(duì)發(fā)酵廢水的處理效果顯著，但是會(huì)存在堵塞等問題。后者是以上流式厭氧污泥床為基礎(chǔ)進(jìn)行的優(yōu)化，解決了上流式厭氧污泥床存在的一些問題，這種厭氧處理法的污泥膨脹度更高。

2.3 物化-生物處理法

物化法主要是絮凝沉淀（斜板沉淀池）、氣?。\層氣浮和傳統(tǒng)氣浮、芬頓氧化、次氯酸鈉脫色）等。在食品加工中，由于原料的種類較為豐富，不同類型的食品生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水水質(zhì)和水量有一定的不同，這就大大增加了食品廢水的處理難度[3]。所以單一的物理化學(xué)或者生物處理法可能難以達(dá)到預(yù)期效果，可以將兩種處理技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，汲取二者的優(yōu)勢(shì)，能夠在一定程度上提高廢水的處理效果。同時(shí)，厭氧處理技術(shù)和電化學(xué)法也可以結(jié)合，有效處理含鹽量較高的廢水。此外，還可以將一般的處理方式與過氧化氫氧化技術(shù)和生物膜技術(shù)等結(jié)合使用，可以大大提高COD的去除率。

2.4 污泥干化處理技術(shù)

在食品廢水處理過程中，可利用微生物通過各種方式分解有機(jī)物。在分解過程中，無論是微生物的繁殖，還是有機(jī)物的副產(chǎn)物都會(huì)形成污水污泥。這些污泥具有一定的污染性，如果直接處理會(huì)造成環(huán)境污染，所以需要對(duì)這些污泥進(jìn)行干化處理，使污泥脫掉水分，且干化處理后的污泥可以進(jìn)行二次利用。污泥干化處理可以利用高壓板框壓濾機(jī)進(jìn)行污泥壓濾，處理后的泥餅含水率約為60%。

3 食品廢水的資源化利用

食品廢水具有量大、難降解等特征。雖然食品廢水的處理方式有很多，但是有些成本較高，同時(shí)食品廢水中還含有很多有效成分，如果可以進(jìn)行資源化利用，必然有助于可持續(xù)發(fā)展理念的落實(shí)以及經(jīng)濟(jì)效益的提升。

3.1 絮凝劑的制備

我國(guó)有學(xué)者利用食品廢水制備了絮凝劑，將其作為相關(guān)的培養(yǎng)基，對(duì)生物絮凝劑參數(shù)展開了分析研究。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)得到了微生物絮凝劑完成制備的條件，首先需要將廢水以1：4的比例進(jìn)行稀釋，溫度為30 ℃左右，pH值約為7。利用食品廢水制造絮凝劑的效率可以達(dá)到95%，這在很大程度上實(shí)現(xiàn)了食品廢水的資源化利用。除了利用食品廢水作為絮凝劑的培養(yǎng)基外，還有學(xué)者利用食品廢水作為培養(yǎng)基，完成制備的條件是供氧分段控制，加入6 g/L的葡萄糖，在接近一天的絮凝后，效率也可以達(dá)到95%。圖1為絮凝劑制備所需的機(jī)器。

圖1 絮凝劑制備機(jī)器

3.2 油脂的培養(yǎng)基

食品廢水還可以作為油脂的培養(yǎng)基，進(jìn)行粘紅酵母生產(chǎn)油脂的培養(yǎng)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)去除污染物的目的。將食品廢水與水以1：4的比例進(jìn)行稀釋，將pH設(shè)置為5.5左右，馴化菌株可以實(shí)現(xiàn)良好生長(zhǎng)，同時(shí)添加酵母粉等營(yíng)養(yǎng)元素增強(qiáng)菌株的長(zhǎng)勢(shì)，提高產(chǎn)油率，從而實(shí)現(xiàn)了資源化利用。

3.3 食品廢水剩余污泥再利用

食品廢水處理過程中含會(huì)產(chǎn)生一定的剩余污泥，主要是生物降解后微生物繁殖產(chǎn)生的生物污泥，這些污泥需要經(jīng)過減量化、資源化后得到了有效處置，并防止了二次污染的產(chǎn)生。如某食品廢水剩余污泥過板框壓濾機(jī)壓濾后，含水率約為60～65%，有機(jī)物含量約為55～65%，含磷量為2～3%，含氮量為3～4%，氧化鉀含量為0.1%左右，pH值為8～9，可以用作堆肥和制作肥料的原料，實(shí)現(xiàn)了資源化利用。

3.4 沼氣生產(chǎn)

食品廢水還可以用于生產(chǎn)沼氣。食品廢水在經(jīng)過厭氧處理后即可進(jìn)行沼氣的生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)條件為溫度37 ℃、厭氧、轉(zhuǎn)速為120 r／min，高效厭氧反應(yīng)器可以通過降解廢水中COD產(chǎn)生沼氣，每去除1 kg的COD，約產(chǎn)生1～1.5 m3的沼氣，可以以5%的比例作為燃料送至鍋爐摻燒，從而實(shí)現(xiàn)資源化利用的目標(biāo)。

4 廢水站的工藝控制

廢水站進(jìn)行廢水處理時(shí)，相關(guān)人員除了要科學(xué)利用處理技術(shù)外，還應(yīng)該重視對(duì)工藝的控制，因?yàn)楹侠淼墓に嚳刂?，將有助于廢水處理效果的提升。

4.1 強(qiáng)化班組管理，有效控制工藝

廢水處理過程較為復(fù)雜，包括多道工序，廢水站的工作人員必須加強(qiáng)管理，強(qiáng)化監(jiān)督，使廢水處理工作能夠有序進(jìn)行。廢水站在進(jìn)行廢水處理管理時(shí)，可以利用班組進(jìn)行管理，強(qiáng)化工作人員的崗位職責(zé)，使其具有責(zé)任意識(shí)，能夠主動(dòng)地參與到相關(guān)工作中來，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水處理工藝的有效控制，使處理后的水能夠達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，并不斷提高廢水處理水平[4]。

4.2 提高廢水處理站的處理流量

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)園區(qū)越來越多，所產(chǎn)生的廢水也逐漸增多。因此，廢水處理站必須重視處理流量的提高，以滿足廢水排放的需求。首先應(yīng)該充分研究廢水處理技術(shù)，對(duì)于不同種類的廢水要選擇最適合的處理方式，以提高廢水處理效率。其次，廢水處理站應(yīng)該引進(jìn)現(xiàn)代化的處理設(shè)備，提高相關(guān)設(shè)備的廢水處理能力。同時(shí)，還應(yīng)該對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行定期檢修和維護(hù)，及時(shí)處理設(shè)備出現(xiàn)的問題，避免其對(duì)廢水處理效果造成不良影響，并通過合理的方式，不斷提高處理站的廢水處理能力。

5 工業(yè)廢水環(huán)保運(yùn)營(yíng)管理

在處理食品廢水時(shí)，相關(guān)環(huán)保管理人員應(yīng)強(qiáng)化自身的責(zé)任意識(shí)，加強(qiáng)對(duì)污水處理的管理，使廢水能夠達(dá)到排放要求[5]。

5.1 重視源頭控制

環(huán)保管理人員在管理廢水過程中，應(yīng)該從源頭上展開管理工作，對(duì)管網(wǎng)中的水質(zhì)水量進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)和監(jiān)督，并結(jié)合工作實(shí)際，不斷健全管理制度。要及時(shí)登記接入廢水處理廠的企業(yè)的排口，在重要泵站處設(shè)立管理點(diǎn)，強(qiáng)化監(jiān)督巡查，從而實(shí)現(xiàn)有問題早發(fā)現(xiàn)早解決。此外，環(huán)保管理人員應(yīng)該重視管理臺(tái)賬的建設(shè)，充分掌握廢水的水量和水質(zhì)，并及時(shí)做好記錄，實(shí)現(xiàn)從源頭控制廢水排放的目標(biāo)。

5.2 建立應(yīng)急處理機(jī)制

相關(guān)環(huán)保管理人員應(yīng)該重視應(yīng)急處理機(jī)制的構(gòu)建。在污水處理過程中，極容易發(fā)生事故，所以對(duì)于具有一定風(fēng)險(xiǎn)的排污企業(yè)，需要在其附近建立應(yīng)急事故池，在發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，可以將污水引入到事故池中。同時(shí)，環(huán)保管理人員應(yīng)該提前制定應(yīng)急預(yù)案，以便在發(fā)生事故時(shí)能夠做到快速處理[6]。

5.3 重視現(xiàn)代化技術(shù)的利用

在新時(shí)代，科學(xué)技術(shù)較為發(fā)達(dá)。很多信息化技術(shù)被應(yīng)用于生產(chǎn)中，并取得了較好的效果。所以，相關(guān)環(huán)保管理人員應(yīng)該具備現(xiàn)代化意識(shí)，能夠利用現(xiàn)代化技術(shù)完成對(duì)食品廢水的管理，比如利用大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的采集等，從而提高廢水管理的效率。

6 結(jié)語

綜上所述，在工業(yè)繁榮發(fā)展的今天，食品廢水越來越多，對(duì)環(huán)境造成了一定影響。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，相關(guān)部門必須重視食品廢水的處理和管理工作，并強(qiáng)化廢水處理技術(shù)，提高廢水管理效率。