食品廢水中的主要汙染物有:(1)漂浮在廢水中的固體物質,如菜葉、果皮、肉糜、禽類羽毛等;(2)懸浮在廢水中的物質,如油脂、蛋白質、澱粉、膠體物質等。3)溶解在廢水中的酸、堿、鹽、糖類等:(4)原料中夾帶的泥沙等有機物等;(5)致病細菌毒素等。食品工業汙水的特點是有機物和懸浮物含量高,易腐爛,壹般無大毒。其危害主要是使水體富營養化,從而引起水生動物和魚類的死亡,促使水底有機物沈積產生臭味,惡化水質,汙染環境。
食品工業具有廢水排放規模大、數量多的特點,廢水中往往含有大量的糖類、蛋白質、微生物以及N、P的化合物,因此食品廢水的水力負荷能力很低。因此,食品廢水的水力負荷和有機負荷很高,對環境的汙染很強,特別是會造成水體富營養化,破壞水體的自凈能力。
二、國內外研究現狀
目前,食品廢水處理工藝主要有生化法和物化法,具體如下:
1.化學處理法
化學處理法是指應用化學原理和化學作用,將廢水成分中的汙染物轉化為無害物質,使廢水得到凈化。汙染物經過化學處理過程後,其化學性質會發生改變,處理過程總是伴隨著化學變化。用於食品工業廢水的化學處理方法有中和法、混凝法、電解法、氧化還原法、離子交換法、膜分離法等。
食品廢水處理工藝(1)氧化還原法
化學氧化還原法是轉化廢水中汙染物的有效方法。廢水中處於溶解狀態的無機物和有機物,通過化學反應被氧化或還原成微毒或無毒的物質,或轉化成易於與水分離的形態,從而達到處理的目的。
食品行業廢水處理工藝(2)混凝法
食品行業廢水處理采用的化學處理工藝主要是混凝法。混凝法不能單獨使用,必須與沈澱、澄清或氣浮等物化處理工藝配合使用,構成混凝沈澱或混凝氣浮,混凝沈澱可作為生物處理的預處理,也可作為生物處理後的深度處理。
混凝沈澱是水處理的壹種重要方法。對於壹些膠體顆粒較小,或壹些膠體溶液難以沈降或無法沈降的廢水,通過投加化學混凝劑,使其形成大顆粒,易於沈降和去除。廢水中處於膠體狀態的蛋白質和多糖,加入混凝沈澱劑後有很好的去除效果。
常用的藥劑有:石灰、硫酸亞鐵、氯化鐵和硫酸鋁。石灰壹般不單獨使用,常與其他藥劑配合使用,最佳用量和 pH 值應通過試驗確定。
食品廢水處理工藝(3)離子交換法
離子交換法主要是利用離子交換劑對水中存在的有害離子(包括有機物和無機物)進行交換去除的方法。
2.生物處理
生化處理是有機廢水處理系統中最重要的工藝之壹。在食品工業廢水處理中,生物處理工藝可分為好氧工藝、厭氧工藝、穩定塘處理、土地處理以及由上述工藝組合而成的各種組合工藝。食品廢水屬於有機廢水,生物法是主要的二級處理工藝,目的是降解 COD、BOD5。
好氧生物處理工藝按利用微生物的生長形式分為活性汙泥法和膜法。前者包括傳統活性汙泥法、階段曝氣法、生物吸附法、完全混合法、延遲曝氣法、氧化溝、間歇活性汙泥法(SBR)。後者包括生物濾池、塔式生物濾池、生物轉盤、活性生物濾池、生物接觸氧化法、好氧流化床等。壹般來說,好氧處理對低濃度廢水更為有效。
厭氧生物處理工藝適用於食品工業廢水,主要原因是廢水中含有高濃度的有機物,易生物降解且無毒。此外,厭氧處理耗電量低,產生的沼氣可作為能源使用,剩余汙泥產生量少,厭氧處理系統全封閉,有利於改善環境衛生,可季節性或間歇性運行,汙泥可長期儲存。
3.物理處理法
物理處理法是指應用物理作用改變廢水成分的處理方法。用於食品工業廢水處理的物理處理方法有篩分法、撇渣法、調節法、沈澱法、氣浮法、離心分離法、過濾法、微濾法等。前五種工藝主要用於預處理。前五種工藝主要用於預處理或初級處理,後三種工藝主要用於深度處理。
食品行業廢水處理工藝 (1)撇油
有些食品行業廢水中含有大量的油脂,這些油脂在進入生物處理工藝之前必須去除,否則會造成管道、水泵以及部分設備的堵塞,同時也會對生物處理工藝造成壹定的影響。此外,油脂的去除和回收還有較大的經濟價值。
廢水中的油脂按其物理狀態可分為兩類:自由漂浮型和乳化型。通常采用隔油池去除漂浮油脂。隔油池可去除 90% 以上的浮油。如果處理工藝中設有調節池或沈澱池,可將隔油池與調節池或初沈池合並,采用統壹結構,可節省投資和空間。對於小型處理系統,可設置油水分離器撇油。
食品廢水處理工藝(2)篩分
篩分是預處理中應用最廣泛的方法。主要作用是將廢水中粗大分散的懸浮物分離出來。所用的設備有格柵和格篩。格柵攔截粗顆粒懸浮物,其作用是保護泵和後續處理設備。食品行業廢水中常用的格柵篩有固定篩、旋轉篩和振動篩等,格柵篩最常用的孔徑是 10-40 目。
食品廢水處理工藝(3)調節
對於水質水量變化較大的食品工業廢水,常設置調節池來調節廢水水質,調節時間壹般為6-24h,多為6-12h左右。調節池容量為日處理廢水量的15%-50%。
食品廢水處理工藝(4)氣浮
氣浮主要用於去除食品工業廢水中的乳化油、表面活性物質及其他懸浮物。氣浮分為真空式氣浮、加壓溶氣氣浮和擴散管(板)式氣浮。當廢水進入氣浮池前的容器中,水中加入化學混凝劑或助凝劑,可提高乳化油和膠體懸浮顆粒的去除率。據資料介紹,氣浮可去除90%以上的油脂和40%-80%的BOD5和SS。氣浮池HRT壹般為30min。
食品廢水處理工藝(5)沈澱
沈澱是用來去除原廢水中的無機固體和有機固體,以及分離固相和液相的生物處理工藝。用沈砂池去除原廢水中的無機固體;用初沈池去除原廢水中的有機固體;用二沈池分離生物處理過程中的生物相和液相,沈砂池壹般設在格柵內和格柵篩後。為了去除廢水中無機固體表面的有機物,避免廢水中的有機固體在沈砂池中沈澱,可采用曝氣沈砂池。使用初沈池可以減輕後續工序的負荷。初沈池去除懸浮物的效果與加工的原料和產品有關。按池內水流方向分為平流沈澱池、豎流沈澱池、輻流沈澱池。為了提高沈澱池的沈澱效率,可在沈澱池中安裝平行斜板或斜管,形成斜板(管)沈澱池。壹般沈澱時間為1.5-2.0h。