食品工業(yè)廢水處理常見(jiàn)工藝[文獻(xiàn)綜述]

1、<p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　食品工業(yè)廢水處理常見(jiàn)工藝</p><p><b>　　一、前言部分</b></p><p>　　食品工業(yè)是以農(nóng)、牧、漁、林業(yè)產(chǎn)品為主要原料進(jìn)行加工的工業(yè)。食品工業(yè)作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的低投入、高效益產(chǎn)業(yè)正在引人注目的發(fā)展、擴(kuò)大；這種擴(kuò)大對(duì)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展無(wú)疑有

2、促進(jìn)作用，但從環(huán)境保護(hù)的角度來(lái)講，食品工業(yè)廢水對(duì)環(huán)境的影響也要引起有關(guān)方面的高度重視。</p><p>　　食品工業(yè)廢水主要來(lái)源于三個(gè)生產(chǎn)工段。一、原料清洗工段：大量沙土雜物、葉、皮、磷、肉、羽、毛等進(jìn)入廢水中，使廢水中含大量懸浮物。二、生產(chǎn)工段：原料中很多成分在加工過(guò)程中不能全部利用，未利用部分進(jìn)入廢水中，使廢水含大量有機(jī)物。三、成形工段：為增加食品色香味，延長(zhǎng)保存期，使用了各種食品添加劑，一部分流失進(jìn)入廢水，

3、使廢水化學(xué)成分復(fù)雜[1]。</p><p>　　食品工業(yè)廢水本身無(wú)毒性，但含有大量可降解的有機(jī)物，廢水若不經(jīng)過(guò)處理排入水體會(huì)消耗水中大量的溶解氧，造成水體缺氧，使魚(yú)類和水生生物死亡。廢水中的懸浮物沉入河底，在厭氧條件下分解，產(chǎn)生臭水惡化水質(zhì)，污染環(huán)境。若將廢水引入農(nóng)田進(jìn)行灌溉，會(huì)影響農(nóng)業(yè)果實(shí)的食用，并污染地下水源。廢水中夾帶的動(dòng)物排泄物，含有蟲(chóng)卵和致病菌，將導(dǎo)致疾病傳播，直接危害人畜健康[2]。</p>

4、;<p>　　二、食品工業(yè)廢水處理常見(jiàn)工藝</p><p>　　我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，各有關(guān)部門(mén)積極開(kāi)展食品工業(yè)廢水治理工作，已開(kāi)發(fā)出多種有關(guān)這類廢水的高效、低耗的處理工藝。包括好氧生物處理工藝、厭氧生物處理工藝、穩(wěn)定塘工藝、光合細(xì)菌工藝、土地處理工藝以及上述工藝組合而成的各種各樣的工藝。除此之外，膜分離技術(shù)及膜與生物法相結(jié)合的工藝也有研究。</p><p>　　2.1

5、 典型工藝流程</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外，食品工業(yè)廢水的處理以生物處理[3]為主，較成熟的有厭氧接觸法、厭氧污泥床法、酵母菌生物處理法等利用生物技術(shù)治理食品工業(yè)廢水的方法。</p><p>　　2.1.1 廢水處理典型工藝流程</p><p>　　圖1 廢水處理典型工藝流程</p><p><b>　　2.2 SBR法

6、</b></p><p>　　2.2.1 SBR法的原理</p><p>　　SBR法的英文名稱為Sequencing Batch Reactor，國(guó)內(nèi)又譯作序批式活性污泥法、間歇式活性污泥法[4]。SBR法是活性污泥法的一種，其反應(yīng)機(jī)制及去除污染物的機(jī)理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運(yùn)行操作方式不盡相同。SBR與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時(shí)間順序來(lái)分割流程各單元

7、，整個(gè)過(guò)程對(duì)于單個(gè)操作單元而言是間歇進(jìn)行的，但是通過(guò)多個(gè)單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，SBR集曝氣、沉淀于一池，不需設(shè)置二沉池及污泥回流設(shè)備。根據(jù)工程實(shí)踐，進(jìn)水COD為900―2500mg／L的廢水經(jīng)該工藝處理，可達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)[5，6]，是一種經(jīng)濟(jì)、有效的處理高濃度食品有機(jī)廢水的方法。</p><p>　　2.2.2 SBR法工藝流程圖</p><p>　　圖2 SBR法工藝流程<

8、;/p><p>　　2.2.3 SBR法的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①：其脫氮除磷的厭氧、缺氧和好氧不是由空間劃分，而是用時(shí)間控制的；②：不需要回流污泥和回流混液，不設(shè)專門(mén)的二沉池，構(gòu)筑物少；③：占地面積少。④：容積及設(shè)備利用率較低（一般低于50%）；</p><p>　　缺點(diǎn)：①：操作、管理、維護(hù)較復(fù)雜；②：動(dòng)化程度高，對(duì)工人素質(zhì)要求較高；③：國(guó)內(nèi)工程實(shí)例少；

9、④：脫氮、除磷功能一般。</p><p>　　2.3 上流厭氧污泥床法(UASB)</p><p>　　2.3.1 UASB法的原理</p><p>　　UASB是升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)的簡(jiǎn)稱，是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)教授Lettinga等人于1972--1978年間開(kāi)發(fā)研制成功的一項(xiàng)

10、厭氧生物處理技術(shù)[7,8]。UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過(guò)程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)

11、入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí)，折向反射板的四周，然后穿過(guò)水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過(guò)反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。</p><p>　　2.3.2 UASB工藝的優(yōu)缺點(diǎn)</p>

12、;<p>　　優(yōu)點(diǎn)：①：反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高。一般平均污泥濃度為30—40g／L，其中底部污泥床污泥濃度達(dá)60—80g／L，懸浮層污泥濃度為5～7g／L。②：有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短。③：反應(yīng)器內(nèi)設(shè)三相分離器。被沉淀區(qū)分離的污泥能自動(dòng)回流到反應(yīng)區(qū)，一般無(wú)污泥回流設(shè)備。④：無(wú)混合攪拌設(shè)備。投產(chǎn)運(yùn)行正常后，利用自身產(chǎn)生的沼氣和進(jìn)水來(lái)攪動(dòng)。⑤：污泥床內(nèi)不填載體，節(jié)省造價(jià)及避免堵塞問(wèn)題。⑥：反應(yīng)器中污泥泥齡廠，污泥表觀產(chǎn)率低，所排

13、出的污泥數(shù)量極少，從而降低了污泥處理的費(fèi)用。</p><p>　　缺點(diǎn)：⑦：反應(yīng)器內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力。⑧：進(jìn)水中的懸浮物應(yīng)比普通消化池低得多，特別是難消化的有機(jī)物固體不宜太高。⑨：運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化比較敏感。</p><p><b>　　2.4 AB法</b></p><p>　　2.4.1 AB法的原理</

14、p><p>　　AB法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱，對(duì)BOD、CODcr、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常規(guī)活性污泥法，特別適用于處理濃度較高、水質(zhì)水量變化較大的污水[9]。當(dāng)A段以兼氧的方式運(yùn)行時(shí)，由于供氧較低，高活性微生物為了滿足自身代謝能量的要求，被迫對(duì)在好氧條件下把不易分解的有機(jī)物進(jìn)行初步分解，起到大分子斷鏈的作用，使其轉(zhuǎn)化為較小分子的易降解有機(jī)物，從而在后續(xù)的B段好氧曝氣中易于被去除。B段主要是世代期長(zhǎng)的真核微

15、生物，能夠保證出水水質(zhì)。</p><p>　　2.4.2 AB法污水處理工藝流程</p><p>　　圖3 AB法污水處理工藝流程[10]</p><p>　　2.4.3 AB法工藝的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①：對(duì)有機(jī)底物去除效率高。 ②：系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在：出水水質(zhì)波動(dòng)小，有極強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，有良好的污泥沉降性能。

16、 ③：有較好的脫氮除磷效果。 ④：節(jié)能。運(yùn)行費(fèi)用低，耗電量低，可回收沼氣能源。經(jīng)試驗(yàn)證明，AB法工藝較傳統(tǒng)的一段法工藝節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用20%~25%.</p><p>　　缺點(diǎn)：①：A段在運(yùn)行中如果控制不好，很容易產(chǎn)生臭氣，影響附近的環(huán)境衛(wèi)生，這主要是由于A段在超高有機(jī)負(fù)荷下工作，使A段曝氣池運(yùn)行于厭氧工況下，導(dǎo)致產(chǎn)生硫化氫、大糞素等惡臭氣體。②：當(dāng)對(duì)除磷脫氮要求很高時(shí)，A段不宜按AB法的原來(lái)去處有機(jī)物的分配比去除B

17、OD55%~60%，因?yàn)檫@樣B段曝氣池的進(jìn)水含碳有機(jī)物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脫氮。③：污泥產(chǎn)率高，A段產(chǎn)生的污泥量較大，約占整個(gè)處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)量的80%左右，且剩余污泥中的有機(jī)物含量高，這給污泥的最終穩(wěn)定化處置帶來(lái)了較大壓力。</p><p>　　2.5 水解——好氧處理技術(shù)(H／o工藝)</p><p>　　2.5.1 水解——好氧處理技術(shù)的原理</p><

18、;p>　　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(gè)過(guò)程[11]。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?yàn)樗夤に囀窃谌毖鯒l件下完成，因而在工程實(shí)施中，可將水解工藝和后續(xù)好氧工藝串聯(lián)組合，實(shí)現(xiàn)水解—好氧工藝。</p><p>　　2.5.2 水解——好氧處理技術(shù)工藝流

19、程</p><p>　　圖4水解——好氧處理技術(shù)工藝流程</p><p>　　2.5.3 水解-好氧生物處理工藝特點(diǎn)</p><p>　　①：水解池與厭氧UASB工藝啟動(dòng)方式不同</p><p>　?、冢核獬乜扇〈醭脸?lt;/p><p>　?、郏狠^好的抗有機(jī)負(fù)荷沖擊能力</p><p>　　

20、④：水解過(guò)程可改變污水中有機(jī)物形態(tài)及性質(zhì)，有利于后續(xù)好氧處理</p><p>　　⑤：在低溫條件下仍有較好的去除效果</p><p>　?、蓿河欣诤醚鹾筇幚?lt;/p><p>　?、撸嚎梢酝瑫r(shí)達(dá)到對(duì)剩余污泥的穩(wěn)定</p><p>　　2.6 MBR工藝</p><p>　　2.6.1 MBR工藝的原理</p&

21、gt;<p>　　MBR工藝 ( Membrane Bio reactor，簡(jiǎn)稱MBR)又稱膜生物反應(yīng)器，是膜技術(shù)與污水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的一種新型、高效的廢水處理工藝[12]。以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，并通過(guò)保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池內(nèi)之膜分離設(shè)備截留槽內(nèi)的活性污泥與大分子固體物。因此系統(tǒng)內(nèi)活性污泥（MLSS）濃度可提升至10,000mg/L，污泥齡

22、(SRT)可延長(zhǎng)30天以上，于如此高濃度系統(tǒng)可降低生物反應(yīng)池體積，而難降解的物質(zhì)在處理池中亦可不斷反應(yīng)而降解。故在膜制造技術(shù)不斷提升支援下，它是保護(hù)水環(huán)境， 實(shí)現(xiàn)污水資源化的一項(xiàng)重要技術(shù)，是目前公認(rèn)的最有發(fā)展前途的環(huán)境治理技術(shù)之一，也是處理高濃度廢水和污水中水回用的理想技術(shù)[13-14]。 </p><p>　　2.6.2 MBR工藝流程圖</p><p>　　圖 5 MBR廢水處

23、理工藝流程圖</p><p>　　2.6.3 MBR的特點(diǎn)</p><p>　　MBR的主要特點(diǎn)：第一，污泥負(fù)荷率高去除率高，抗污泥膨脹能力較強(qiáng)；第二，出水水質(zhì)良好且穩(wěn)定可靠，懸浮物幾乎為0，可直接回用； 第三，反應(yīng)器運(yùn)行靈活穩(wěn)定；第四，污泥停留時(shí)問(wèn)較長(zhǎng)，剩余污泥大大減少；第五， 占地面積較少，易于自動(dòng)化控制管理；第六 ，脫氮脫磷效果較好；第七，處理后的水細(xì)菌總數(shù)比較少，達(dá)飲用水標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)

24、須進(jìn)行紫外線、臭氧消毒即可直接飲用。 </p><p>　　然而，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，研究人員發(fā)現(xiàn)有機(jī)膜具有易污染、堵塞，耗能大，只能在低溫低壓下操作等缺點(diǎn)。其中，膜污染是影響處理水效果的一個(gè)重要因素，已經(jīng)成為阻礙MBR工藝快速發(fā)展的制約因素，同時(shí)膜污染處理成本的提高。也造成了 MBR工藝運(yùn)行成本的增加。 </p><p>　　膜污染是指MBR反應(yīng)器內(nèi)混合液中的懸浮顆粒、膠體粒子或溶解性

25、大分子有機(jī)物在膜表面和膜孔內(nèi)吸附沉積，造成膜孔徑減小或堵塞，使膜通量下降的現(xiàn)象[15] 。其污染的影響因素主要有膜本身所具有的性質(zhì)、污水的水質(zhì)、水利特性以及MBR運(yùn)行的技術(shù)操作條件。 </p><p>　　2.6.4 MBR缺點(diǎn)的改進(jìn)</p><p>　　為控制膜污染，提高M(jìn)B R工藝處理效果，可以從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)。 </p><p>　　(1) 研究開(kāi)發(fā)

26、一些強(qiáng)度高、效果好、耐污染、易分離的膜材料；開(kāi)發(fā)研制新型、經(jīng)濟(jì)合理的材料，提高膜質(zhì)量，降低膜成本，為降低MBR反應(yīng)器設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本做貢獻(xiàn)；應(yīng)研制發(fā)展耐高溫、耐高壓、孔徑易控制的無(wú)機(jī)膜，特別是耐微生物污染的膜[16,17]。目前仿生膜能夠克服傳統(tǒng)膜的一些缺點(diǎn)，如能廣泛投產(chǎn)使用，可以促進(jìn)MBR工藝的快速發(fā)展。 </p><p>　　(2) 控制工藝最佳運(yùn)行條件。如通過(guò)改善污水的特性、污泥的沉降性能來(lái)形成疏散多孔

27、、通透性好的絮體，以減緩膜的污染速度。 </p><p>　　(3) 深入研究MBR反應(yīng)器膜主件的作用原理以及膜污染機(jī)理，采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理等方法改善水利條件，有效控制膜污染，提高膜效率，為膜的實(shí)踐推廣提供可靠的理論基礎(chǔ)。 </p><p>　　(4) 由于反應(yīng)器在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中一些不合理的違規(guī)操作造成水處理效果差，影響其發(fā)展。因此，培訓(xùn)專業(yè)技術(shù)人員、規(guī)范MBR運(yùn)行管理、定期進(jìn)行膜清洗勢(shì)在

28、必行。 </p><p>　　(5) 清洗膜時(shí)要選用合適的綠色清潔劑，以免造成出水的二次污染。 </p><p><b>　　三、總結(jié)部分</b></p><p>　　MBR處理工藝能有效地應(yīng)用于食品廢水的處理當(dāng)中，并取得了良好的效果，經(jīng)過(guò)該工藝處理后，C0D和BOD的去除率均達(dá)到99％以上，同時(shí)，產(chǎn)生的剩余污泥量少，易處置，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，

29、便于維護(hù)和管理，且運(yùn)行成本較為低廉，經(jīng)過(guò)處理后的水達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996），因而該工藝值得推廣 。 </p><p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 楊岳平，徐新華，劉傳富編．廢水處理工程及實(shí)例分析[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[2] 唐受印，戴友芝，

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