食品工業(yè)廢水處理常見工藝[文獻綜述]

1、<p><b>　　文獻綜述</b></p><p>　　食品工業(yè)廢水處理常見工藝</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)品為主要原料進行加工的工業(yè)。食品工業(yè)作為中國經(jīng)濟增長中的低投入、高效益產(chǎn)業(yè)正在引人注目的發(fā)展、擴大；這種擴大對中國的經(jīng)濟發(fā)展無疑有

2、促進作用，但從環(huán)境保護的角度來講，食品工業(yè)廢水對環(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)廢水主要來源于三個生產(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程中不能全部利用，未利用部分進入廢水中，使廢水含大量有機物。三、成形工段：為增加食品色香味，延長保存期，使用了各種食品添加劑，一部分流失進入廢水，

3、使廢水化學成分復(fù)雜[1]。</p><p>　　食品工業(yè)廢水本身無毒性，但含有大量可降解的有機物，廢水若不經(jīng)過處理排入水體會消耗水中大量的溶解氧，造成水體缺氧，使魚類和水生生物死亡。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)田進行灌溉，會影響農(nóng)業(yè)果實的食用，并污染地下水源。廢水中夾帶的動物排泄物，含有蟲卵和致病菌，將導致疾病傳播，直接危害人畜健康[2]。</p>

4、;<p>　　二、食品工業(yè)廢水處理常見工藝</p><p>　　我國從20世紀80年代開始，各有關(guān)部門積極開展食品工業(yè)廢水治理工作，已開發(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)機制及去除污染物的機理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運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)別在于它是以時間順序來分割流程各單元

7、，整個過程對于單個操作單元而言是間歇進行的，但是通過多個單元組合調(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)工程實踐，進水COD為900―2500mg／L的廢水經(jīng)該工藝處理，可達到一級排放標準[5，6]，是一種經(jīng)濟、有效的處理高濃度食品有機廢水的方法。</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</p><p>　　優(yōu)點：①：其脫氮除磷的厭氧、缺氧和好氧不是由空間劃分，而是用時間控制的；②：不需要回流污泥和回流混液，不設(shè)專門的二沉池，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：①：操作、管理、維護較復(fù)雜；②：動化程度高，對工人素質(zhì)要求較高；③：國內(nèi)工程實例少；

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)的簡稱，是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學教授Lettinga等人于1972--1978年間開發(fā)研制成功的一項

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行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，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形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進

11、入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進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</p>

12、;<p>　　優(yōu)點：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60—80g／L，懸浮層污泥濃度為5～7g／L。②：有機負荷高，水力停留時間短。③：反應(yīng)器內(nèi)設(shè)三相分離器。被沉淀區(qū)分離的污泥能自動回流到反應(yīng)區(qū)，一般無污泥回流設(shè)備。④：無混合攪拌設(shè)備。投產(chǎn)運行正常后，利用自身產(chǎn)生的沼氣和進水來攪動。⑤：污泥床內(nèi)不填載體，節(jié)省造價及避免堵塞問題。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用。</p><p>　　缺點：⑦：反應(yīng)器內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力。⑧：進水中的懸浮物應(yīng)比普通消化池低得多，特別是難消化的有機物固體不宜太高。⑨：運行啟動時間長，對水質(zhì)和負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稱，對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A段以兼氧的方式運行時，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，被迫對在好氧條件下把不易分解的有機物進行初步分解，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</p><p>　　優(yōu)點：①：對有機底物去除效率高。 ②：系統(tǒng)運行穩(wěn)定。主要表現(xiàn)在：出水水質(zhì)波動小，有極強的耐沖擊負荷能力，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。運行費用低，耗電量低，可回收沼氣能源。經(jīng)試驗證明，AB法工藝較傳統(tǒng)的一段法工藝節(jié)省運行費用20%~25%.</p><p>　　缺點：①：A段在運行中如果控制不好，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段在超高有機負荷下工作，使A段曝氣池運行于厭氧工況下，導致產(chǎn)生硫化氫、大糞素等惡臭氣體。②：當對除磷脫氮要求很高時，A段不宜按AB法的原來去處有機物的分配比去除B

17、OD55%~60%，因為這樣B段曝氣池的進水含碳有機物含量的碳/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，約占整個處理系統(tǒng)污泥產(chǎn)量的80%左右，且剩余污泥中的有機物含量高，這給污泥的最終穩(wěn)定化處置帶來了較大壓力。</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、酸化兩個過程[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，有機物降解為各種有機酸。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。</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</p><p>　?、伲核獬嘏c厭氧UASB工藝啟動方式不同</p><p>　?、冢核獬乜扇〈醭脸?lt;/p><p>　?、郏狠^好的抗有機負荷沖擊能力</p><p>　　

20、④：水解過程可改變污水中有機物形態(tài)及性質(zhì)，有利于后續(xù)好氧處理</p><p>　?、荩涸诘蜏貤l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達到對剩余污泥的穩(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，并通過保持低污泥負荷減少污泥量。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，它是保護水環(huán)境， 實現(xiàn)污水資源化的一項重要技術(shù)，是目前公認的最有發(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</p><p>　　MBR的主要特點：第一，污泥負荷率高去除率高，抗污泥膨脹能力較強；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)器運行靈活穩(wěn)定；第四，污泥停留時問較長，剩余污泥大大減少；第五， 占地面積較少，易于自動化控制管理；第六 ，脫氮脫磷效果較好；第七，處理后的水細菌總數(shù)比較少，達飲用水標準，無

24、須進行紫外線、臭氧消毒即可直接飲用。 </p><p>　　然而，在實際運行過程當中，研究人員發(fā)現(xiàn)有機膜具有易污染、堵塞，耗能大，只能在低溫低壓下操作等缺點。其中，膜污染是影響處理水效果的一個重要因素，已經(jīng)成為阻礙MBR工藝快速發(fā)展的制約因素，同時膜污染處理成本的提高。也造成了 MBR工藝運行成本的增加。 </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運行的技術(shù)操作條件。 </p><p>　　2.6.4 MBR缺點的改進</p><p>　　為控制膜污染，提高MB R工藝處理效果，可以從以下幾方面進行改進。 </p><p>　　(1) 研究開發(fā)

26、一些強度高、效果好、耐污染、易分離的膜材料；開發(fā)研制新型、經(jīng)濟合理的材料，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)濟運行成本做貢獻；應(yīng)研制發(fā)展耐高溫、耐高壓、孔徑易控制的無機膜，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，如能廣泛投產(chǎn)使用，可以促進MBR工藝的快速發(fā)展。 </p><p>　　(2) 控制工藝最佳運行條件。如通過改善污水的特性、污泥的沉降性能來形成疏散多孔

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理，采用適當?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，為膜的實踐推廣提供可靠的理論基礎(chǔ)。 </p><p>　　(4) 由于反應(yīng)器在實際運行當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，培訓專業(yè)技術(shù)人員、規(guī)范MBR運行管理、定期進行膜清洗勢在

28、必行。 </p><p>　　(5) 清洗膜時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中，并取得了良好的效果，經(jīng)過該工藝處理后，C0D和BOD的去除率均達到99％以上，同時，產(chǎn)生的剩余污泥量少，易處置，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，

29、便于維護和管理，且運行成本較為低廉，經(jīng)過處理后的水達到污水綜合排放標準的一級標準（GB8978-1996），因而該工藝值得推廣 。 </p><p><b>　　四、參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊岳平，徐新華，劉傳富編．廢水處理工程及實例分析[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[2] 唐受印，戴友芝，

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