食品工業(yè)廢水處理問題探討
糧食產業(yè)是以農、牧、漁、林業(yè)等產品為主要原料的加工業(yè)。在中國經濟增長過程中，食品工業(yè)作為一種投入少、效益高的產業(yè)越來越受到人們的關注，這無疑對中國經濟的發(fā)展起到了促進作用，但從環(huán)境保護的角度來看，食品工業(yè)廢水的環(huán)境影響也應引起有關方面的高度重視。本文介紹了食品工業(yè)廢水的來源、特點、危害和處理工藝。
一、食品工業(yè)廢水的來源，特性和危害
1.1資源。
食物工業(yè)廢水主要來自三個生產環(huán)節(jié)。原料清洗工段：將大量的沙土、雜物、葉子、皮、鱗、肉、羽、毛等混入廢水中，使廢水中含有大量懸浮物。第二，生產環(huán)節(jié)：原料中的許多成分在加工過程中無法完全利用，收稿日期：2009-04-22未利用部分進入廢水，使廢水中含有大量的有機物。成型部分：為了增加食品的色香味，延長保藏時間，采用了多種食品添加劑，使其中的一部分流失到廢水中，使廢水化學成分復雜。
2.特點
因為食物的種類很多。因此，食品工業(yè)廢水具有懸浮物、油脂含量高、COD和BOD值大、水質水量變化幅度大、氮磷化合物含量高等特點。
3.危害。
食品業(yè)廢水本身無毒，但含有大量可降解有機物，若不進行處理，廢水就會排放到水中，消耗大量溶解氧，造成水體缺氧，使魚類和水生生物死亡。污水中的懸浮物沉到河底，在厭氧條件下被分解，產生臭味水，使水質惡化，污染環(huán)境。污水如果進入農田進行灌溉，就會影響農產品的消費，污染地下水源。含有蟲卵和致病菌的動物糞便被排放在污水中，會引起疾病傳播，直接危害人畜健康。
二、食品工業(yè)廢水處理一般工藝
自20世紀80年代以來，我國各有關部門積極開展食品工業(yè)廢水的治理工作，開發(fā)了多種高效、低耗的處理此類廢水的工藝。其中包括有氧生物處理過程、厭氧生物處理過程、穩(wěn)定池過程、光合細菌過程、土壤處理過程和以上過程的組合。此外，還研究了膜分離技術和膜與生物法結合的工藝。
2.1典型的工藝過程
當前國內外對食品工業(yè)廢水的處理主要是生物處理，比較成熟的處理方法有厭氧接觸法、厭氧污泥床法、酵母菌生物處理法等，典型的處理流程如圖1所示。
2.2SBR方法
食物廢水包括酒精、啤酒、味精、淀粉、乳糖、檸檬酸、蔬菜加工和飲料加工等過程中產生的廢水，這些廢水水質普遍較差，處理難度大，投資和運行費用高。并通過大量的工程實踐逐步驗證了SBR法的可行性及優(yōu)越性，SBR法用于食品廢水的處理取得了滿意的效果。圖2列出了工藝流程。
通過合理控制SBR工藝的運行方式，達到好氧、缺氧和厭氧狀態(tài)交替，脫氮除磷效果良好。此工藝簡單，成本低廉。主要設備為一系列批式間歇反應器，無二沉池和污泥回流系統，也可省去調節(jié)池和初始沉池，布局緊湊，占地面積小。結構簡單，操作及維修方便。通過工程實踐，該工藝處理的進水COD在900~2500mg/L之間，達到了一級排放標準[4,5]，是處理高濃度食品有機廢水經濟有效的方法。
2.3ETTS過程。
ETTS是從英國引進的一種處理中低濃度有機廢水的生物處理技術，該技術屬于生態(tài)工程范疇。采用兩級生態(tài)系統生化降解工藝凈化污水，不僅比傳統的物化生化工藝對BOD5、COD、磷、氨氮等有更高的去除率，而且美觀整潔，操作簡單，能耗低，抗沖擊負荷能力強。將此工藝應用于食品廢水的處理，取得了良好的效果。
通過格柵井將生產廢水排出大顆粒后，由泵提升到油水分離器進行油水分離，油層回收，水層自流進入調節(jié)沉濾池。調整沉濾池的作用主要是：儲存油水分離器產生的廢水，以保證生態(tài)系統24小時連續(xù)進水；沉淀去除肉肉碎塊等大顆粒固體懸浮物；同時在出水口設置過濾裝置，去除廢水中懸浮的SS。由調節(jié)沉濾池排出的廢水自一級生態(tài)系統周圍自然溢出，進入一級生態(tài)系統，形成一個自然充氧過程。第一級生態(tài)系統根區(qū)接種光合細菌，其處理效果良好，氣水比要求土著菌1/3和土著菌1/2的停留時間。在這一階段，對BOD和SS的去除率分別為90%和80%。在一級生態(tài)系統中，有像水蚤這樣的微型動物體，它們以微生物菌珠為主食，形成以微生物為主體的一級生態(tài)系統。第二級生態(tài)系統是以大型水生動物如魚為主體，并伴有挺水、浮游植物的凈化系統[6]。在這個階段，BOD去除率為80%,SS為70%。終端過濾器從二級生態(tài)系統中接收溢出水，經過過濾去除可能產生的大量生物量和其他固雜物，可以保證處理出水達到國家一級排放標準。
采用ETTS工藝，將污染物轉化為動物和植物體內，輸出為產品，使整個處理系統產生經濟效益，實現廢水的資源化。經實際運行證明，ETTS是一種較好的處理食品加工和養(yǎng)殖行業(yè)高濃度有機廢水的工藝。它具有運行費用低，運行管理規(guī)范，廢水資源化，處理效率高，出水水質穩(wěn)定，凈化環(huán)境，美化景觀等優(yōu)點，是近年來國際上公認的高新技術處理系統。
2.4上流厭氧污泥床工藝(UASB)
污水處理中，厭氧處理與好氧處理相比較，其剩余污泥量少，動態(tài)流耗小，作為一種能耗低、成本低的污水處理方法，越來越受到國內外的重視，被認為是目前以食品工業(yè)為主體的高濃度有機污水處理中，最有效的方法。尤其在厭氧處理過程中，UASB即由高活性厭氧菌組成的粒狀污泥，在UASB設備中，隨著上升氣流，它呈現出向上流動狀態(tài)。此外，上流厭氧污泥床法還具有處理效率高、處理能力強、處理效果好、可處理高負荷廢水、無需擔心固定床法容易發(fā)生堵塞等諸多優(yōu)點，被認為是厭氧污泥床法處理的理想方法。
2.5磅法
吸附生物降解法簡稱AB法，它對BOD5、CODcr、SS、磷和氨氮的去除率一般比傳統的活性污泥法要高，尤其適合處理濃度高、水質水量變化大的污水。
污水處理工藝包括調節(jié)池、混凝氣浮、AB生化+沉淀池，各處理單元排出的污泥經污泥濃縮池和脫水處理系統處理后運出，再經污泥濃縮池上清液和脫水系統濾出液流回系統處理。
用AB法處理食品廢水，經工程實踐運行表明，處理效果良好，運行穩(wěn)定，處理費用低，特別是當水質水量變化較大時，A段的存在使該工藝的抗沖擊負荷能力較強。采用氣浮法和生物法相結合的工藝方法，可獲得較好的除油效果[8]。本方法適用于高濃度有機食品廢水的處理，是一種值得工業(yè)上推廣的水處理技術。
2.6水解-好氧工藝(H/O工藝)
水解———好氧生化廢水處理是近年來新開發(fā)出的一項處理有機廢水的新技術。該方法對水量水質變化抗沖擊負荷強, 工藝先進, 流程簡捷, 操作方便,調試時間短, 運行穩(wěn)定, 出水水質好, 對操作人員的水平要求較低, 且投資少, 運行費用低。水解工藝是在缺氧條件下, 主要利用微生物水解菌和產酸菌的作用完成水解、酸化兩個過程[ 9] 。在水解階段, 固化物質溶解為溶解性物質, 大分子物質降解為小分子物質, 難生物降解物質轉化為易生物降解物質;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)好氧工藝串聯組合, 實現水解———好氧工藝。
哈爾濱秋林糖果廠采用該工藝處理廢水, 在進水CODcr 濃度為1030 ～ 2670mg/L 的情況下, 出水可達到一級排放標準 。該工藝在食品釀造等工業(yè)廢水的處理應用中均取得了良好的效果�？缮I(yè)廢水采用水解———好氧處理技術(H/O 工藝), 對污水CODcr 、BOD5 、懸浮物等具有較高的去除率,運行效果穩(wěn)定, 經濟可行, 運行管理方便, 具有很廣的應用前景。
2.7膜分離技術
味精廢水屬于高濃度難降解有機廢水, 不僅有機物含量很高, 而且含有很高的NH3-N 和SO42 - ,傳統生物處理技術很難使其達標排放。采用超濾膜去除廢水中的菌體和大分子蛋白等成分, 并將其回收制成蛋白再利用。經過處理的廢水, 其SS 的去除率可達99 %以上, CODcr 的去除率約為30 %[ 10] ,從而較好地減輕了生物法的處理負荷, 同時回收的蛋白還可綜合利用。膜分離技術與活性污泥法結合形成膜生物反應器, 在食品廢水的處理中也有研究。如水產品加工廠的生產廢水應用該工藝處理,CODcr去除率可達90 % 。
2.8清潔生產在食品工業(yè)廢水處理中的應用
從20 世紀90 年代開始開發(fā)出了清潔生產防止工業(yè)污染的成果, 這是實現可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一項重要措施, 也是實行食品生產全程控制污染的一種形式。在形式上通過調整產品結構、原材料能源結構、結合技術改造防治工業(yè)污染。通過強化環(huán)境管理, 把管理放在首位, 減少污染物的流失, 通過綜合利用實現“三廢”資源化, 在方法上通過物料衡算實現污染物流失總量控制。北京啤酒廠從1993 年開始提出了327 個清潔生產方法, 通過調整產品結構,生產清潔產品, 控制原輔材料的投入, 良好的內部管理、技術改造, 選用清潔生產工藝, 其經濟效益非�？捎^, 每年可減少原材料投入355 萬元[ 12] �？梢�,只要食品企業(yè)能夠充分應用推廣現有的技術, 清潔生產將在我國食品工業(yè)企業(yè)中獲得不可估量的成就。
3結語
近幾年食品工業(yè)的快速發(fā)展極大地促進了社會經濟的增長和人民生活質量的提高, 而食品工業(yè)從原料準備、加工和保存的全過程中必然有大量廢水的排除。在滿足消費者和保護環(huán)境的雙重前提下,對廢水進行更好更有效的處理成了必然的趨勢, 我國應該在借鑒外國先進的廢水處理工藝的同時結合自身的具體情況, 使我們在更好更快處理食品廢水的道路上走的更遠。
