1、文献综述 食品工业废水处理 常见 工艺 一、前言部分 食品工业是以农、牧、渔、林业产品为主要原料进行加工的工业。食品工业作为中国经济增长中的低投入、高效益产业正在引人注目的发展、扩大；这种扩大对中国的经济发展无疑有促进作用，但从环境保护的角度来讲，食品工业废水对环境的影响也要引起有关方面的高度重视。 食品工业废水主要来源于三个生产工段。一、原料清洗工段：大量沙土杂物、叶、皮、磷、肉、羽、毛等进入废水中，使废水中含大量悬浮物。二、生产工段：原料中很多成分在加工过程中不能全部利用，未利用部分进入废水中，使废水含大量 有机物。三、成形工段：为增加食品色香味，延长保存期，使用了各种食品添加剂，一部分流
2、失进入废 水，使废水化学成分复杂 1。 食品工业废水本身无毒性，但含有大量可降解的有机物，废水若不经过处理排入水体会消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，使鱼类和水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入河底，在厌氧条件下分解，产生臭水恶化水质，污染环境。若将废水引入农田进行灌溉，会影响农业果实的食用，并污染地下水源。废水中夹带的动物排泄物，含有虫卵和致病菌，将导致疾病传播，直接危害人畜健康 2。 二、食 品工业废水处理常见工艺 我国从 20 世纪 80 年代开始，各有关部门积极开展食品工业废水治理工作，已开发出多种有关这类废水的高效、低耗的处理工艺。包括好氧生物处理工艺、厌氧生物处理工艺、稳定塘工艺、光
3、合细菌工艺、土地处理工艺以及上述工艺组合而成的各种各样的工艺。除此之外，膜分离技术及膜与生物法相结合的工艺也有研究。 2.1 典型工艺流程 目前国内外，食品工业废水的处理以生物处理 3为主，较成熟的有厌氧接触法、厌氧污泥床法、酵母菌生物处理法等利用生物技术治理食品工业废水的方法 。 2.1.1 废水处理典型工艺流程 图 1 废水处理典型工艺流程 2.2 SBR 法 2.2.1 SBR 法的原理 SBR 法的英文名称为 Sequencing Batch Reactor，国内又译作序批式活性污泥法、间歇式活性污泥法 4。 SBR 法是活性污泥法的一种，其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性污泥法
4、基本相同，只是运行操作方式不尽相同 。 SBR 与传统的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元，整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的，但是通过多个单元组合调度后又是连续的， SBR 集曝气、 沉淀于一池，不需设置二沉池及污泥回流设备。 根据工程实践，进水 COD 为9002500mg L 的废水经该工艺处理，可达到一级排放标准 5， 6，是一种经济、有效的处理高浓度食品有机废水的方法。 2.2.2 SBR 法工艺流程图 图 2 SBR 法工艺流程 2.2.3 SBR 法的 优缺点 污水 悬浮分离 生物处理 调节池 污泥处理 沉淀（过滤） 消毒 达标排放 废水 格栅 调节池
5、SBR 池 气浮 贮水池 出水 贮 泥池 压滤 泥饼外送 优点 ： ： 其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是由空间划分，而是用时间控制的； ： 不需要回流污泥和回流混液，不设专门的二沉池，构筑物少； ： 占地面积少。 ： 容积及设备利用率较低（一般低于 50%）； 缺点 ： ： 操作、管理、维护较复杂； ： 动化程度高，对工人素质要求较高； ： 国内工程实例少； ： 脱氮、除磷功能一般。 2.3 上流厌氧污泥床法 (UASB) 2.3.1 UASB 法的原理 UASB 是升流式厌氧污泥床反应器 (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)的简称，是由荷兰Wageningen
6、农业大学教授 Lettinga 等人于 1972-1978 年间开发研制成功的一项厌氧生物处理技术 7,8。 UASB 由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部 分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层
7、进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的 污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。 2.3.2 UASB 工艺 的优缺点 优点： ： 反应器内污泥浓度高。一般平均污泥浓度为 30 40g L，其中底部污泥床污泥浓度达 60 80g L，悬浮层污泥浓度为 5 7g L。 ： 有机负荷高，水力停留时间短。 ：反应器内设三相分离器。被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备 。 ： 无混合搅拌设备。投
8、产运行正常后，利用 自身产生的沼气和进水来搅动。 ： 污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。 ： 反应器中污泥泥龄厂，污泥表观产率低，所排出的污泥数量极少，从而降低了污泥处理的费用。 缺点： ： 反应器内有短流现象，影响处理能力。 ： 进水中的悬浮物应比普通消化池低得多，特别是难消化的有机物固体不宜太高。 ： 运行启动时间长，对水质和负荷突然变化比较敏感。 2.4 AB 法 2.4.1 AB 法的原理 AB 法是吸附生物降解法的简称，对 BOD5 、 CODcr、 SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常规活性污泥法，特别适用于处理浓度较高、水质水量变化较大的污水 9。 当 A 段以兼氧的方式运
9、行时，由于供氧较低，高活性微生物为了满足自身代谢能量的要求，被迫对在好氧条件下把不易分解的有机物进行初步分解，起到大分子断链的作用，使其转化为较小分子的易降解有机物，从而在后续的 B 段好氧曝气中易于被去除。 B 段主要是世代期长的真核微生物，能够保证出水水质。 2.4.2 AB 法污水处理工艺流程 图 3 AB 法污水处理工艺流程 10 2.4.3 AB 法工艺的优 缺 点 优点： ：对有机底物去除效率高。 ：系统运行稳定。主要表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。 ：有较好的脱氮除磷效果。 ： 节能 。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明， AB
10、 法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%25%. 缺点： ： A 段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于 A 段在超高有机负荷下工作，使 A 段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。 ： 当对除磷脱氮要求很高时， A 段不宜按 AB 法的原来去处有机物的 分配比去除BOD55%60%，因为这样 B 段曝气池的进水含碳有机物含量的碳 /氮比偏低，不能有效的脱氮。 ：污泥产率高， A 段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的 80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。 2.5 水解 好氧处理技术
11、(H o 工艺 ) 格栅 沉砂池 吸附池 中间沉淀池 曝气池 二次沉淀池 回流污泥 回流污泥 2.5.1 水解 好氧处理技术的原理 水解工艺是在缺氧条件下，主要利用微生物水解菌和产酸菌的作用完成水解、酸化两个过程 11。在水解阶段，固化物质溶解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质，难生物降解物质转 化为易生物降解物质；在酸化阶段，有机物降解为各种有机酸。正因为水解工艺是在缺氧条件下完成， 因而在工程实施中，可将水解工艺和后续好氧工艺串联组合，实现水解 好氧工艺。 2.5.2 水解 好氧处理技术工艺流程 图 4 水解 好氧处理技术工艺流程 2.5.3 水解 -好氧生物处理工艺特点 ： 水解池
12、与厌氧 UASB 工艺启动方式不同 ： 水解池可取代初沉池 ： 较好的抗有机负荷冲击能力 ： 水解过程可改变污水中有机物形态及性质，有利于后续好氧处理 ： 在低温条件下仍有较好的去除效果 ： 有利于好氧后处理 ： 可以同时达到对剩余污泥的稳定 2.6 MBR 工艺 2.6.1 MBR 工艺的原理 MBR 工艺 ( Membrane Bio reactor，简称 MBR)又称膜生物反应器，是膜技术与污水生物处理技术有机结合的一种新型、高效的废水处理工艺 12。 以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分
13、离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物。因此系统内活性污泥（ MLSS）浓度可提升至 10,000mg/L，污泥龄 (SRT)可延长 30 天以上，于如此高浓度系统可降低生物反应池体积，而难降解的物质在处理池中亦可不断反应而降解。故在膜制造技术不断提升支援下， 它是保护水环境， 实现污水资源化的一项重要技术，是目前公认的最有发展前途的环境治理技术之一，也是处理高浓度废水和污水中水回用的理想技术 13-14。 2.6.2 MBR 工艺流程图 图 5 MBR 废水处理工艺流程图 2.6.3 MBR 的特点 MBR 的主要特点：第一，污泥负荷率高去除率高，抗污泥膨胀能力较强；第二，出水水质 良好且稳
14、定可靠，悬浮物几乎为 0，可直接回用； 第三，反应器运行灵活稳定；第四，污泥停留时问较长，剩余污泥大大减少；第五， 占地面积较少，易于自动化控制管理；第六 ，脱氮脱磷效果较好；第七，处理后的水细菌总数比较少，达饮用 水标准，无须进行紫外线、臭氧消毒即可直接饮用。 然而，在实际运行过程当中，研究人员发现有机膜具有易污染、堵塞，耗能大，只能在低温低压下操作等缺点。 其中 ，膜污染是影响处理水效果的一个重要因素，已经成为阻碍 MBR工艺快速发展的制约 因 素，同时膜污染处理成本的提高。也造成了 MBR 工艺运行成本的增加。 膜污染是指 MBR 反应器内混合液中的悬浮颗粒、胶体粒子或溶解性大分子有机物
15、在膜表面和膜孔内吸附沉积，造成膜孔径减小或堵塞，使膜通量下降的现象 15 。其污染的影响因素主要有膜本身所具有的性质、污水的水质、水利特性以及 MBR 运行的技术操作条件。 生产废水 格栅 活性炭过滤罐 消毒池 中间水池 调节池 MBR 池 排放池 2.6.4 MBR 缺点的改进 为控制膜污染，提高 MB R 工艺处理效果，可以从以下几方面进行改进。 (1) 研究开发一些强度高、效果好、耐污染、易分离的膜材料；开发研制新型、经济合理的材料，提高膜质量，降低膜成本，为降低 MBR 反应器设备的经济运行成本 做贡献；应研制发展耐高温、耐高压、孔径易控制的无机膜，特别是耐微生物污染的膜 16,17。
16、目前仿生膜能够克服传统膜的一些缺点，如能广泛投产使用，可以促进 MBR 工艺的快速发展。 (2) 控制工艺最佳运行条件。如通过改善污水的特性、污泥的沉降性能来形成疏散多孔、通透性好的絮体，以减缓膜的污染速度。 (3) 深入研究 MBR 反应器膜主件的作用原理以及膜污染机理，采用适当的预处理等方法改善水利条件，有效控制膜污染，提高膜效率，为膜的实践推广提供可靠的理论基础。 (4) 由于反应器在实际运行当中一些不合理 的违规操作造成水处理效果差，影响其发展。因此，培训专业技术人员、规范 MBR 运行管理、定期进行膜清洗势在必行。 (5) 清洗膜时要选用合适的绿色清洁剂，以免造成出水的二次污染。 三
17、、总结部分 MBR 处理工艺能有效地应用于食品废水的处理当中，并取得了良好的效果，经过该工艺处理后， C0D 和 BOD 的去除率均达到 99以上，同时，产生的剩余污泥量少，易处置，该系统运行稳定，便于维护和管理，且运行成本较为低廉 ， 经过处理后 的 水达到 污水综合排放标准的一级标准（ GB8978-1996），因而该工艺值得推广 。 四、 参考文献 1 杨岳平，徐新华，刘传富编废水处理工程及实例分析 M北京：化学工业出版社， 2003 2 唐受印，戴友芝，刘忠义等编食品工业废水处 M北京：化学工业出版社， 2001 3 范立梅国外食品废水处理的的新技术 J环境保护 1999(11)： 4
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