食品工业废水处理(lǐ)实用(yòng)方法
我國(guó)食品产业规模庞大,覆盖面广,种类繁多(duō),主要包括肉制品、果蔬制品、乳制品等。在食品加工过程中,会因原料浸泡、产品制冷及设备清洗等操作产生大量有(yǒu)机废水。
由于各类食品的加工原料及生产工艺不同,导致食品工业废水呈现成分(fēn)复杂且波动性较大的特点,其成分(fēn)包括大量的悬浮物(wù),多(duō)种化學(xué)形式的氮、脂肪、蛋白质等有(yǒu)机物(wù),以及磷、氯等其他(tā)用(yòng)于清洗和消毒的化學(xué)物(wù)质。
近年来,随着食品行业的不断发展,食品加工废水的产生量呈现快速增長(cháng)的趋势,该类废水若不经处理(lǐ)直接排放,会给环境带来巨大的污染。
因此,选取适宜的技术对食品工业废水进行处理(lǐ),力求在降低废水中有(yǒu)机物(wù)含量的同时,回收利用(yòng)废水中的营养物(wù)质,成為(wèi)食品工业废水污染治理(lǐ)的主要目标。
随着工业水处理(lǐ)技术的不断发展,针对食品工业废水处理(lǐ)的研究也日益增加。根据食品工业废水的来源及特性,目前國(guó)内外常采用(yòng)物(wù)化法及生物(wù)法对其进行处理(lǐ)。
物(wù)化法是在某种理(lǐ)化反应机理(lǐ)的基础上,通过调整技术参数、组合顺序处理(lǐ)食品工业废水;生物(wù)法是借助生物(wù)膜、活性污泥等生物(wù)系统,在微生物(wù)的作用(yòng)下处理(lǐ)食品工业废水中的污染成分(fēn),从而改善废水的品质。
在此基础上,也有(yǒu)研究将物(wù)化法与生物(wù)法相结合对食品工业废水进行处理(lǐ)。
筆(bǐ)者综述了食品工业中常见的废水处理(lǐ)技术,简要叙述了各项技术在食品工业废水治理(lǐ)中的应用(yòng)进展,旨在為(wèi)食品工业废水处理(lǐ)技术的发展提供参考。
一、物(wù)化处理(lǐ)法
1.1.1 微滤
微滤(microfiltration,MF)是以静水压為(wèi)推动力形成的多(duō)功能(néng)膜分(fēn)离技术。微滤膜的水动力阻力低,在低静水压下便能(néng)除去水中高浓度污染物(wù),因此在运行过程中能(néng)耗较低,且应用(yòng)范围较广,目前多(duō)用(yòng)于除去废水中的悬浮物(wù)及部分(fēn)微生物(wù)。
J. D. D. SANTOS等采用(yòng)微滤技术处理(lǐ)木(mù)薯淀粉加工废水,该研究首先向废水中添加混凝剂,通过混凝沉淀得到上清液,然后对上清液进行MF处理(lǐ)。研究发现,当混凝剂投加量為(wèi)320 mg/L,MF压力為(wèi)0.14 MPa,处理(lǐ)时间為(wèi)15 min时,木(mù)薯淀粉废水的水质可(kě)得到明显改善,COD、氰化物(wù)、SS去除率分(fēn)别為(wèi)75%、91%和100%。
该研究结果表明,MF技术对废水中的有(yǒu)机物(wù)和悬浮物(wù)处理(lǐ)效果优异,具有(yǒu)良好的应用(yòng)前景。
1.1.2 超滤
超滤(ultrafiltration,UF)膜為(wèi)非对称的多(duō)孔膜,其精细的表面赋予了超滤系统良好的选择渗透性,使其能(néng)够在不同流速和压力下截留溶液中的大分(fēn)子物(wù)质,有(yǒu)利于废水中油脂、糖类等有(yǒu)机物(wù)的去除。
K. SARDARI等利用(yòng)UF技术对经電(diàn)絮凝预处理(lǐ)后的畜产品加工废水进行深度处理(lǐ),并考察了操作压力对处理(lǐ)效果的影响。结果表明,当UF压力為(wèi)0.07 MPa,运行时间為(wèi)5 min时,废水中油脂、COD的去除率均高于90%,BOD去除率可(kě)达98%;
此外,废水中的粒子出现团聚现象,平均粒径由36.24 μm降至25.70 μm,表明UF技术能(néng)够有(yǒu)效去除废水中油脂等有(yǒu)机物(wù)及大颗粒污染物(wù)。
但在超滤处理(lǐ)过程中,超滤膜极易受到污染,需要对膜进行清洗,这在一定程度上增加了废水处理(lǐ)的成本。
1.1.3 反渗透
反渗透(reverse osmosis,RO)是基于溶解扩散學(xué)说形成的分(fēn)离方法,它通过压力差使溶剂进行逆浓度梯度渗透,从而分(fēn)离溶液中的溶剂组分(fēn)与非溶剂组分(fēn)。
目前,RO技术多(duō)用(yòng)于去除工业废水中的盐离子、氨基酸等物(wù)质。当水中污染物(wù)含量过高时,RO膜易出现堵塞、高渗透压等问题,因此RO技术对水质要求较高。在食品工业废水处理(lǐ)中,RO主要通过与MF、UF等预处理(lǐ)工艺组合对废水进行终端处理(lǐ),从而降低废水中的污染物(wù)含量。
K. HERNANDEZ等研究了UF/RO體(tǐ)系对乳制品工业废水的处理(lǐ)效果,该研究首先用(yòng)UF技术对废水进行预处理(lǐ),随即将压力调整為(wèi)1.4 MPa,利用(yòng)RO技术对废水进行进一步处理(lǐ)。结果表明,RO膜分(fēn)离一价离子的效率可(kě)达90%,废水中的COD和BOD被完全除去。UF/RO體(tǐ)系在乳制品废水处理(lǐ)中具有(yǒu)一定的可(kě)行性,并且表现出良好的脱盐效果。
1.1.4 纳滤
纳滤(nanofiltration,NF)是在反渗透基础上形成的膜分(fēn)离技术。与反渗透相比,纳滤膜具有(yǒu)独特的选择性,且该技术的工作压力相对较低,一定程度上可(kě)降低运行成本。因此,NF是一项节能(néng)、环保的膜分(fēn)离技术。
目前,该技术在食品工业中主要用(yòng)于去除油类加工废水中的多(duō)酚类化合物(wù)。
L. IOANNOU-TTOFA等利用(yòng)UF/NF技术处理(lǐ)橄榄油加工废水,通过测定处理(lǐ)前后废水中污染物(wù)浓度的变化来评定该技术的处理(lǐ)效果。结果表明,经UF/NF技术处理(lǐ)后,废水中的总酚类化合物(wù)、COD、BOD含量均显著降低,去除率分(fēn)别為(wèi)95%、92%、100%。
此外,Y. A. R. LEBRON等利用(yòng)MF/NF技术处理(lǐ)制糖加工废水,研究表明,废水中的COD和色度去除率均高于90.6%,且MF/NF运行成本较低,為(wèi)0.37美元/m3,内部收益率高达52.3%,在有(yǒu)效处理(lǐ)废水的同时,带来了良好的经济收益。
1.2、高级氧化法
1.2.1 Fenton氧化法
Fenton氧化是通过Fe2+催化H2O2生成羟基自由基(·OH),利用(yòng)·OH的强氧化性分(fēn)解有(yǒu)机物(wù),从而实现废水中污染物(wù)的有(yǒu)效去除。Fenton氧化还具有(yǒu)良好的絮凝作用(yòng),在反应过程中可(kě)使废水中部分(fēn)悬浮物(wù)发生沉淀,可(kě)降低食品工业废水的浊度。但传统Fenton氧化法存在运行成本高、催化剂回收困难等缺点。
对此,V. LEIFELD等通过重复利用(yòng)混凝预处理(lǐ)残留的Fe3+,对木(mù)薯淀粉加工废水进行Fen-ton氧化处理(lǐ)。结果表明,经处理(lǐ)后,废水浊度降低至37.3 NTU,相较于处理(lǐ)前浊度降低了68%。
该方法对食品加工废水中的悬浮物(wù)去除效果良好,并且反应过程中不需补充铁元素,有(yǒu)效降低了运行成本。
1.2.2 三维電(diàn)极法
三维電(diàn)极法是在二维電(diàn)极基础上发展形成的一种氧化技术。在三维電(diàn)极體(tǐ)系中,主要通过颗粒電(diàn)极来提升反应的强度。两极板接通電(diàn)源后,颗粒電(diàn)极会发生复极化,相当于形成多(duō)个微型電(diàn)解池,废水中的有(yǒu)机物(wù)可(kě)直接在主電(diàn)极和颗粒電(diàn)极表面得失電(diàn)子发生氧化还原反应。
同时,電(diàn)极表面可(kě)产生强氧化性或强还原性的中间产物(wù),进而有(yǒu)效降解废水中的高浓度有(yǒu)机污染物(wù)及有(yǒu)害微生物(wù)。
Can WANG等以Ti/PbO2為(wèi)填充電(diàn)极,通过三维電(diàn)极法对食品加工废水进行二次处理(lǐ)。通过对废水毒性检测发现,当控制電(diàn)流密度為(wèi)5 mA/cm2,作用(yòng)时间為(wèi)30 min时,废水中的菌落总数可(kě)由初始的1×105 CFU/mL降低至1×102 CFU/mL,该方法对废水中有(yǒu)害微生物(wù)的去除效果良好。
1.2.3 臭氧氧化技术
臭氧具有(yǒu)良好的氧化性,其氧化性强于传统氧化剂如过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯等。
臭氧氧化技术是利用(yòng)分(fēn)子臭氧或者高活性的·OH去除废水中的有(yǒu)机污染物(wù)。由于臭氧具有(yǒu)分(fēn)解迅速、无残留的优势,因此该技术可(kě)用(yòng)于处理(lǐ)富含色素、高浓度有(yǒu)机物(wù)的食品加工废水。
H. H. JANG等利用(yòng)臭氧氧化技术处理(lǐ)酱油加工废水,研究了该技术对废水的处理(lǐ)效果。研究发现,当pH為(wèi)11.0,臭氧质量浓度為(wèi)50.0 mg/L时,处理(lǐ)效果最佳,废水中的色度、COD均显著降低,去除率分(fēn)别為(wèi)81.1%、64.9%。
1.2.4 光催化技术
光催化技术是以紫外光為(wèi)光源的一种氧化技术。当催化剂受到紫外光照射后,会产生電(diàn)子-空穴对,并形成具有(yǒu)高氧化電(diàn)位的强氧化剂,该氧化剂可(kě)与吸附于催化剂表面的色素等物(wù)质发生反应。
因此,光催化技术可(kě)用(yòng)于食品工业废水的脱色处理(lǐ)。
张海霞选取锐钛矿型纳米TiO2為(wèi)催化剂,利用(yòng)光催化技术处理(lǐ)糖蜜加工废水。结果表明,当催化剂质量浓度為(wèi)5 g/L,光强由30 W增加至120 W时,废水脱色率可(kě)由16.1%升至39.7%,提升光强可(kě)有(yǒu)效降低废水的色度。
Y. W. CHENG等研究了光催化技术对棕榈油加工废水的处理(lǐ)效果,发现当催化剂WO3投加量為(wèi)0.5 g/L,处理(lǐ)时间為(wèi)1 h时,处理(lǐ)效果最佳,废水的脱色率可(kě)达到96.21%。
H. SATORI等以氧化锌為(wèi)催化剂,探讨了光催化技术对咖啡加工废水的处理(lǐ)效果。结果表明,在一定的条件下,废水经处理(lǐ)后,脱色率高达80%。
1.3、混凝法
混凝是指在混凝剂作用(yòng)下,通过破坏废水中胶體(tǐ)颗粒及悬浮颗粒的稳定性,使其凝聚為(wèi)沉降性能(néng)良好的絮凝體(tǐ),然后予以分(fēn)离去除的过程。
食品工业废水经混凝处理(lǐ)后,其中的悬浮物(wù)及有(yǒu)机物(wù)能(néng)够被有(yǒu)效去除,并且废水的可(kě)生化性得到提升。其通常作為(wèi)预处理(lǐ)技术,以利于后续工艺的处理(lǐ)效果。
赵晓旭等利用(yòng)混凝技术对豆制品加工废水进行预处理(lǐ),考察了混凝剂种类、初始pH等因素对废水处理(lǐ)效果的影响。结果表明,当初始pH為(wèi)3.5~4.0,混凝剂聚合氯化铝投加量為(wèi)0.5 g/L时,COD去除率可(kě)达27%。
W. QASIM等对混凝法预处理(lǐ)糖果加工废水进行了研究,研究发现,当控制混凝剂明矾投加量為(wèi)240 mg/L,处理(lǐ)时间為(wèi)1 h时,废水COD去除率可(kě)达87.2%,且废水的浊度、硬度均有(yǒu)所下降。
1.4、電(diàn)絮凝法
電(diàn)絮凝是指在外加電(diàn)场作用(yòng)下,可(kě)溶性阳极電(diàn)解产生阳离子,并进一步水解為(wèi)水络合物(wù)和金属氢氧化物(wù),使废水中的胶體(tǐ)和悬浮离子吸附沉降,形成絮凝物(wù)的过程。P. DROGUI等以低碳钢作為(wèi)双极電(diàn)极,研究了電(diàn)絮凝法对肉制品加工废水的处理(lǐ)效果。结果表明,该方法对废水COD、BOD的去除率分(fēn)别可(kě)达82%和87%,且废水中病原體(tǐ)和部分(fēn)无机物(wù)均得到有(yǒu)效去除;从電(diàn)极材料成本、電(diàn)能(néng)消耗量等多(duō)个方面综合考量,该技术的废水处理(lǐ)成本為(wèi)0.98~2.14美元/m3。
Y. ESFANDYARI等以铝為(wèi)两极電(diàn)极,采用(yòng)電(diàn)絮凝法处理(lǐ)4倍稀释的橄榄油加工废水。结果表明,電(diàn)絮凝处理(lǐ)30 min,COD、多(duō)酚去除的比能(néng)耗(SEC)分(fēn)别為(wèi)6.82、92.33 kW·h/kg,废水中的COD、BOD、SS、总酚类化合物(wù)均显著降低,去除率分(fēn)别為(wèi)96%、93.6%、97.0%、94.4%,且废水的BOD/COD由0.29提升到0.46,有(yǒu)利于其在生物(wù)系统中的后续处理(lǐ)。
電(diàn)絮凝法具有(yǒu)二次污染小(xiǎo)、停留时间短、运行成本低等特点,可(kě)有(yǒu)效去除废水中部分(fēn)有(yǒu)机物(wù)和悬浮物(wù),且该技术去除磷元素等无机物(wù)的效果优于混凝法。電(diàn)絮凝技术在油类加工等废水的处理(lǐ)中具有(yǒu)良好的应用(yòng)潜力。
1.5、超声技术
超声波作用(yòng)于溶液时会产生一定的理(lǐ)化作用(yòng),主要包括热效应和空化效应,其中空化效应常应用(yòng)于工业废水的处理(lǐ)。在超声空化的作用(yòng)下,水分(fēn)子易被分(fēn)解成反应性极强的氢原子和羟基自由基,废水中的有(yǒu)机物(wù)与羟基自由基反应而被降解。超声技术具有(yǒu)安全、高效的特点,常作為(wèi)辅助技术处理(lǐ)工业废水。
李琛等利用(yòng)超声辅助活性炭吸附处理(lǐ)高浓度食品有(yǒu)机废水,结果表明,处理(lǐ)后的废水中有(yǒu)机污染物(wù)含量显著降低,COD、氨氮去除率均高于63.6%,且运行成本仅為(wèi)1.5元/m3,该处理(lǐ)技术具有(yǒu)良好的可(kě)行性。
A. DURAN等对超声辅助氧化法处理(lǐ)饮料、酒厂工业废水进行了研究,研究结果表明,在一定的条件下,废水中有(yǒu)机物(wù)的去除率可(kě)高达98%。超声辅助处理(lǐ)可(kě)在一定程度上缩短废水的处理(lǐ)周期,减少废水处理(lǐ)过程中的能(néng)源消耗,有(yǒu)利于提升食品工业的经济效益。
二、生物(wù)处理(lǐ)法
2.1、好氧处理(lǐ)法
活性污泥法是传统的好氧处理(lǐ)技术。活性污泥是指在人工充氧条件下,对污水和细菌、原生动物(wù)以及其他(tā)微生物(wù)进行混合培养后形成的絮凝团,其具有(yǒu)良好的吸附、氧化和分(fēn)解有(yǒu)机物(wù)的能(néng)力。
序批式活性污泥法(Sequencing batch reactor,SBR)是一种常见的活性污泥处理(lǐ)技术,主要以间歇曝气的方式运行。SBR技术的核心是反应池,均化、初沉、生物(wù)降解、滗水、排泥等过程均在反应池中进行。
N. SCHWARZENBECK等利用(yòng)SBR技术处理(lǐ)啤酒加工废水,考察了该技术对废水COD的处理(lǐ)效果。研究发现,在SBR系统中,颗粒污泥表现出较强的吸氧活性,能(néng)有(yǒu)效降解纤维素等有(yǒu)机物(wù);经处理(lǐ)后废水中COD含量显著降低,去除率可(kě)达80%。
在SBR中,废水的处理(lǐ)是在单一反应器内进行的,一定程度上降低了设备的利用(yòng)率,且进水是间歇进行的,曝气器极易堵塞。
為(wèi)此,M. C. GORONSZY等在SBR的基础上成功研发出循环式活性污泥系统(Circulating activated sludge system,CASS)。与SBR相比,CASS可(kě)同时连续进水,间断排水,可(kě)在一定程度上避免曝气器出现堵塞,反应池的利用(yòng)率也得以提升。
CASS反应池被分(fēn)為(wèi)生物(wù)选择區(qū)及主反应區(qū)2部分(fēn):在生物(wù)选择區(qū)内,废水中的污染物(wù)可(kě)被微生物(wù)快速吸附,实现污染物(wù)的快速去除;而主反应區(qū)则处于低负荷的降解过程,二者相结合提升了废水的处理(lǐ)效率。
马伟等利用(yòng)CASS技术处理(lǐ)蛋糕加工废水,结果表明,在pH為(wèi)6.0,混凝剂PAFC投加量為(wèi)400 mg/L,沉淀时间為(wèi)3 h的条件下,出水COD為(wèi)89 mg/L,总磷為(wèi)0.40 mg/L,符合《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准要求,COD、总磷去除率均高于85%;整个系统沉淀稳定,几乎不产生泡沫。CASS运行过程不需要排泥,具有(yǒu)经济节约的特点。
2.2、厌氧处理(lǐ)法
厌氧处理(lǐ)主要分(fēn)為(wèi)水解酸化、产氢气-产乙酸以及产甲烷3个阶段,该方法主要是利用(yòng)厌氧微生物(wù)的特性,在不借助外界O2的条件下,将废水中的有(yǒu)机物(wù)分(fēn)解,在产生甲烷的同时,减少温室气體(tǐ)CO2的排放。此法具有(yǒu)成本低、运行稳定等特点,被广泛应用(yòng)于工业废水的处理(lǐ)。
上流式厌氧污泥床(Up-flow anaerobic sludge bed,UASB)是典型的厌氧反应器,常被用(yòng)于处理(lǐ)高浓度有(yǒu)机废水及水中硫酸盐等物(wù)质。UASB能(néng)形成高负荷、高浓度及高沉降性的厌氧污泥,在食品工业废水的处理(lǐ)中发挥了重要作用(yòng)。
项赟等研究了中温条件下UASB对高浓度食品发酵废水的处理(lǐ)效果。结果表明,待UASB反应器运行稳定后,当HRT為(wèi)72 h,COD负荷為(wèi)2.8 kg/(m3·d)时,处理(lǐ)效果最佳,COD去除率可(kě)达80%。
厌氧膨胀颗粒污泥床(Expanded granular sludge bed,EGSB)是以UASB為(wèi)基础改进得到的厌氧处理(lǐ)技术,它解决了UASB易出现的短流、堵塞等问题。与UASB相比,EGSB具有(yǒu)上流流速快、污泥膨胀度高等特点,因此在处理(lǐ)高氨氮、难降解有(yǒu)机废水方面具有(yǒu)明显优势。
于永翠考察了EGSB对甜菜加工废水的处理(lǐ)效果,研究发现,控制流速為(wèi)1.64~2.62 m/h时,EGSB中的颗粒污泥能(néng)与废水充分(fēn)混合;当系统运行稳定后,废水COD、BOD、SS和氨氮的去除率均高于99.4%,充分(fēn)证实了EGSB对废水中氨氮的去除效果显著,能(néng)够有(yǒu)效处理(lǐ)甜菜加工废水。
2.3、厌氧-好氧处理(lǐ)法
厌氧生物(wù)反应器具有(yǒu)能(néng)耗低、产气量高、抗冲击负荷能(néng)力强等优点,适用(yòng)于高浓度有(yǒu)机废水的处理(lǐ),但是其存在启动时间長(cháng)、有(yǒu)机物(wù)去除不彻底的缺陷;好氧处理(lǐ)则具有(yǒu)经济节约的特点,适用(yòng)于处理(lǐ)低浓度有(yǒu)机废水,且出水污染物(wù)浓度遠(yuǎn)低于厌氧处理(lǐ)。将厌氧和好氧处理(lǐ)相结合,充分(fēn)发挥二者的优势,可(kě)以有(yǒu)效回收能(néng)源,降低运行成本,进一步改善富含悬浮物(wù)和有(yǒu)机物(wù)废水的出水品质,有(yǒu)利于食品工业废水的深度处理(lǐ)。
牙斐颖研究了两相厌氧-好氧技术对木(mù)薯酒精废水的处理(lǐ)效果。木(mù)薯酒精废水经预处理(lǐ)后,依次进入连续搅拌反应器(Continuous stirred tank reactor,CSTR)和UASB进行厌氧处理(lǐ),再进入SBR进行好氧处理(lǐ)。结果表明,该组合工艺可(kě)使废水中有(yǒu)机物(wù)得到充分(fēn)降解,废水中的COD、BOD、SS、氨氮等含量显著降低,去除率均高于70%。
马志(zhì)辉通过实验考察了UASB/CASS技术对豆制品废水的处理(lǐ)效果,结果表明,在控制UASB和CASS的HRT分(fēn)别為(wèi)6、14 h时,该系统对废水的处理(lǐ)效果最佳,此条件下废水COD去除率达到98.28%。UASB与CASS结合后运行稳定,并且充分(fēn)发挥了二者的优点,有(yǒu)效去除了废水中的有(yǒu)机碳,缩短了废水的处理(lǐ)周期,降低了运行成本。
张占庭利用(yòng)厌氧+A/O工艺处理(lǐ)乳制品废水,研究了该技术对乳制品废水的处理(lǐ)效果。运行结果表明,该组合工艺对废水中COD、SS、BOD、氨氮的去除效果显著,去除率分(fēn)别為(wèi)99.6%、99.6%、97.1%、96.2%,且废水可(kě)生化性得到了显著提升;该系统运行稳定,废水处理(lǐ)成本為(wèi)0.86元/m3。由此可(kě)见,在乳制品加工废水的处理(lǐ)中,厌氧-好氧处理(lǐ)技术具有(yǒu)良好的可(kě)行性,有(yǒu)利于提升食品企业的经济效益。
2.4、生物(wù)膜处理(lǐ)法
生物(wù)膜处理(lǐ)法是微生物(wù)附着在反应器中的填料表面生長(cháng),形成稳定的生物(wù)膜系统;待该系统运行稳定后,废水与生物(wù)膜充分(fēn)接触,在微生物(wù)作用(yòng)下污染物(wù)被有(yǒu)效去除。生物(wù)膜处理(lǐ)法主要包括生物(wù)接触氧化法、内循环生物(wù)流化床、生物(wù)膜反应器等。
由于传统的生物(wù)接触氧化法具有(yǒu)工艺复杂、运行成本较高的特点,梁止水等以玄武岩纤维為(wèi)填充材料开发了新(xīn)型生物(wù)接触氧化处理(lǐ)技术,并研究了该技术对食品工业废水的处理(lǐ)效果。结果表明,在较低溶解氧条件下,该生物(wù)膜系统能(néng)够有(yǒu)效去除食品废水中的污染物(wù),COD、总氮、总磷的去除率均可(kě)达到95%以上,出水水质符合排放标准要求,且整體(tǐ)运行成本降低近30%。
此外,徐晶等采用(yòng)二级接触氧化法对饮料厂废水进行处理(lǐ),结果表明,该工艺对废水中Fe、Mn的总去除率分(fēn)别达到61.64%、50.18%。此研究表明,生物(wù)接触氧化法在高效降解有(yǒu)机污染物(wù)的同时,还能(néng)吸附废水中的重金属污染物(wù);并且该技术采用(yòng)延时曝气,缩短了活性污泥的清理(lǐ)周期,一定程度上降低了运行成本。
田雪(xuě)莲等利用(yòng)内循环生物(wù)流化床处理(lǐ)富含高浓度有(yǒu)机污染物(wù)的糖业废水,研究了空气流量和HRT对处理(lǐ)效果的影响。研究表明,在进气量為(wèi)40 L/h,HRT為(wèi)3~4 h的条件下,废水COD和氨氮的平均去除率分(fēn)别為(wèi)90.7%和86.5%,出水COD和氨氮分(fēn)别稳定在60、2 mg/L以下,符合排放标准要求,并且该系统抗冲击负荷能(néng)力强,能(néng)够有(yǒu)效处理(lǐ)此类水质波动较大的食品加工废水。
M. ABDULGADER等选取柔性纤维為(wèi)填充材料,得到一种新(xīn)型的序批式生物(wù)膜反应器,并研究了其对乳制品加工废水的处理(lǐ)效果。研究表明,反应器的最佳启动条件為(wèi)HRT=24 h,COD有(yǒu)机负载率為(wèi)8.2 kg/m3,在此条件下,处理(lǐ)后废水中的COD和SS分(fēn)别降低了97.5%、99.3%,表明该系统可(kě)高效处理(lǐ)乳制品废水。
三、物(wù)化-生物(wù)处理(lǐ)法
食品加工原料来源广泛,且随着社会的发展,制品的种类日益增多(duō),由此产生的废水水量、水质均存在较大的差异,这在一定程度上增加了食品加工废水的处理(lǐ)难度,导致单一的物(wù)化、生物(wù)处理(lǐ)法不能(néng)达到理(lǐ)想的处理(lǐ)效果。研究表明,将物(wù)化处理(lǐ)法与生物(wù)处理(lǐ)法相结合,充分(fēn)发挥二者的优势,可(kě)有(yǒu)效改善对食品工业废水的处理(lǐ)效果,并在一定程度上促进食品工业的发展。
郑海领以厌氧序批式反应器為(wèi)预处理(lǐ)技术,将其与電(diàn)化學(xué)法相结合对高盐榨菜废水进行处理(lǐ)。结果表明,废水经预处理(lǐ)后,出水COD為(wèi)775 mg/L,COD去除率為(wèi)87%,出水COD未能(néng)达到排放标准(GB 8978—1996)要求;随后采用(yòng)電(diàn)化學(xué)法对预处理(lǐ)出水进行进一步处理(lǐ),控制電(diàn)流密度為(wèi)88 mA/cm2,板间距為(wèi)2 cm,電(diàn)解40 min,出水COD為(wèi)90 mg/L,符合排放标准要求。
M. GHIMPUSAN等将臭氧氧化技术与生物(wù)反应器相结合处理(lǐ)金枪鱼、橄榄油加工有(yǒu)机废水,实验中首先利用(yòng)臭氧氧化技术对废水进行预处理(lǐ),随后采用(yòng)生物(wù)反应器对预处理(lǐ)后废水做进一步处理(lǐ)。实验结果表明,废水经该组合工艺处理(lǐ)后,出水COD稳定在3.5~10.0 mg/L,COD去除率在90%左右,且废水中的表面活性剂及悬浮物(wù)被有(yǒu)效去除,表明该技术对食品加工废水具有(yǒu)良好的处理(lǐ)效果。
Chang LI等采用(yòng)非均相Fenton氧化+生物(wù)膜反应器技术处理(lǐ)海产品加工废水,研究了该體(tǐ)系对高盐度废水的处理(lǐ)效果。结果表明,该组合系统对废水中污染物(wù)的去除效果显著,COD、氨氮去除率均高于95%,B/C由0.21提升至0.43。可(kě)见,该系统在高盐度、难降解的海产品加工废水的处理(lǐ)方面具有(yǒu)良好的应用(yòng)前景。
Weiwei CHEN等利用(yòng)混凝-膜生物(wù)反应器组合系统对乳品废水进行处理(lǐ),实验结果表明,该體(tǐ)系具有(yǒu)较强的抗冲击负荷能(néng)力,处理(lǐ)出水COD降至8 mg/L,COD去除率达到98%,混凝对于稳定膜生物(wù)反应器的出水水质具有(yǒu)重要意义。混凝法与膜生物(wù)反应器的结合為(wèi)乳品工业废水的回收利用(yòng)提供了可(kě)能(néng)。
四、展 望
目前,物(wù)化处理(lǐ)技术和生物(wù)处理(lǐ)技术在食品工业废水处理(lǐ)中已得到广泛应用(yòng),且处理(lǐ)效果良好。由于食品工业废水有(yǒu)机物(wù)含量较高、水质差异明显,实现废水零污染排放的目标仍具有(yǒu)一定的难度。因此,在实现节能(néng)高效的同时,优化食品工业废水治理(lǐ)技术、提升废水资源的回收利用(yòng)率成為(wèi)今后研究的重点。在现有(yǒu)研究基础上,未来对食品工业废水处理(lǐ)技术的探索可(kě)从以下几点入手:
(1)废水处理(lǐ)技术的优化。废水处理(lǐ)效果受多(duō)种因素的影响,针对现有(yǒu)食品工业废水处理(lǐ)技术,需进一步探索最佳的实验参数和操作条件,提升设备稳定性,提升废水处理(lǐ)能(néng)力。
(2)材料及新(xīn)技术的研究。对于物(wù)化处理(lǐ)法,可(kě)通过研发性能(néng)优异的新(xīn)型无机材料,提升絮凝、吸附等方法的处理(lǐ)效果;对于生物(wù)处理(lǐ)法,可(kě)从微生物(wù)性能(néng)的提升以及新(xīn)型能(néng)源物(wù)质的利用(yòng)入手,优化现有(yǒu)生物(wù)处理(lǐ)工艺,為(wèi)食品废水处理(lǐ)提供新(xīn)资源。
(3)组合技术的探索。单一的物(wù)化处理(lǐ)技术和生物(wù)处理(lǐ)技术对废水的处理(lǐ)能(néng)力有(yǒu)限,物(wù)化处理(lǐ)和生物(wù)处理(lǐ)相结合具有(yǒu)良好的应用(yòng)潜力。目前,组合技术的应用(yòng)仍处于开发阶段,接下来可(kě)从处理(lǐ)次序、操作条件等多(duō)个方面进行探索,将2种处理(lǐ)技术的优势互补,不断改善废水的处理(lǐ)效果。
(4)废水成分(fēn)的回收利用(yòng)。食品加工废水中富含蛋白质、油脂等多(duō)种营养成分(fēn),具有(yǒu)极高的回收价值。因此,在探索不同技术对废水的处理(lǐ)能(néng)力时,还应重点考察其对废水中营养物(wù)质的回收效果,实现资源的再利用(yòng),為(wèi)食品工业带来巨大的经济效益。
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