近年來，隨著食品加工業(yè)的快速發(fā)展，每年由此產(chǎn)生的廢水量也呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢(shì)，許多廢水未經(jīng)有效處理便被直接排放，給環(huán)境產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的破壞。本文以好氧生物處理工藝和厭氧生物處理工藝中較為典型的幾種處理方式為例，探討了食品工業(yè)廢水處理，并就接下來的發(fā)展作出了展望，厭氧生物處理工藝將成為主流。
食品工業(yè)包括制糖、釀造、肉類、乳品加工等，食品工業(yè)的廢水主要來源于原料的處理、洗滌、脫水、過濾、脫酸、脫臭和蒸煮過程中產(chǎn)生的，這些廢水含有大量的有機(jī)物、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸和碳水化合物，具有很強(qiáng)的耗氧性，如果不經(jīng)處理直接排入水體會(huì)大量消耗水中的溶解氧，從而造成水體缺氧，造成水生生物的死亡。食品工業(yè)廢水油脂含量高，多伴隨大量懸浮物隨廢水排出，其中動(dòng)物性食品加工排出的廢水還可能含有病菌，此外，這些廢水還含有銅、錳、鉻等金屬離子。近年來，隨著食品加工業(yè)的快速發(fā)展，每年由此產(chǎn)生的廢水量也呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢(shì)，許多廢水未經(jīng)有效處理便被直接排放，給環(huán)境產(chǎn)生了十分嚴(yán)重的破壞。因此，探討食品工業(yè)廢水處理對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1、食品工業(yè)廢水處理工藝現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)外對(duì)于食品工業(yè)廢水的處理過程中主要采用的是生物處理工藝，其中主要包括有好氧生物處理工藝、厭氧生物處理工藝，以及由好氧生物處理工藝與厭氧生物處理工藝相結(jié)合的處理工藝。在好氧生物處理工藝方面，主要有活性污泥法（目前實(shí)際應(yīng)用較為廣泛的主要有SBR法）和生物膜法（具有代表性的是曝氣生物濾池法）。由于厭氧生物處理工藝相較于好氧生物處理工藝無論在后期的運(yùn)行管理費(fèi)用還是前期的基建投資方面的費(fèi)用都有較大優(yōu)勢(shì)，其中比較具有典型的處理工藝有厭氧顆粒污泥膨脹床（EGSB）工藝、第三代厭氧處理工藝———厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）被廣泛應(yīng)用到了食品工業(yè)廢水處理中。此外，厭氧生物處理工藝在處理食品工業(yè)廢水方面具有良好的處理效果[1]。
2、各種工藝特點(diǎn)及應(yīng)用效果分析
目前國內(nèi)外，食品工業(yè)廢水的處理以生物處理[2]為主。在實(shí)際中運(yùn)用較廣，技術(shù)較為成熟的主要有厭氧接觸法、厭氧污泥床法、淺層曝氣、延時(shí)曝氣、曝氣沉淀池法等等。其典型流程如圖1。
2.1好氧生物處理工藝
好氧生物處理是在不斷供氧的環(huán)境中，利用好氧微生物來氧化有機(jī)物。在好氧過程中，微生物對(duì)復(fù)雜的有機(jī)物進(jìn)行分解，一部分被轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無機(jī)物CO2、H2O和NH3，一部分則由微生物合成為新細(xì)胞，最后去除污水中的有機(jī)物。
2.1.1 SBR法，即間歇式活性污泥系統(tǒng)（又叫序批式間歇活性污泥法）。SBR法目前在國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛，生物反應(yīng)池中集中了生物降解過程、沉淀過程以及污泥回流功能為一體，這種工藝比較簡(jiǎn)單，它是在以前間歇式活性污泥工藝基礎(chǔ)上發(fā)展來的一種新工藝，采用SBR法處理廢水的運(yùn)行過程一般包括了進(jìn)水、充氧曝氣、靜止沉淀、排水和排泥五個(gè)步驟。與連續(xù)性活性污泥工藝相比，該工藝具有的有點(diǎn)主要有：曝氣池兼具二沉池的功能，不設(shè)二沉池，也沒有污泥回流設(shè)備，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于管理；耐沖擊負(fù)荷，一般無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；反應(yīng)推動(dòng)力大，較為簡(jiǎn)便的得到優(yōu)質(zhì)出水水質(zhì)；污泥沉淀性能好，SVI值較低，便于自控運(yùn)行，后期維護(hù)管理也較為簡(jiǎn)便。居華[3]通過SBR法在醬油、醬菜食品廢水處理中的應(yīng)用研究后得出，原廢水CODcr在2000 mg/L～4000 mg/L范圍內(nèi)，經(jīng)SBR法處理后出水水質(zhì)得到了二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，去除率達(dá)96%以上，沒有出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，而且操作管理方便，占地面積小，運(yùn)行的費(fèi)用也低。
2.1.2 BAF法，即曝氣生物濾池法。這種工藝最早可以追溯上個(gè)世紀(jì)80年代，是由歐美等國家應(yīng)用和發(fā)展起來的，大連馬欄河污水處理廠是我國最早采用BAF工藝。該工藝是在生物接觸工藝基礎(chǔ)上，在濾池中填裝陶粒、石英砂等粒狀填料，以填料及其附著生產(chǎn)生物膜為介質(zhì)，發(fā)揮生物的代謝功能，通過物理過濾功能，發(fā)揮膜和填料的截留吸附作用從而實(shí)現(xiàn)污染物的高效處理。廖艷[4]等采用混凝—ABR與曝氣生物濾池（BAF）聯(lián)合處理工藝，對(duì)某市肉聯(lián)廠高濃度廢水化學(xué)需氧量和氨氮的去除研究后發(fā)現(xiàn)，化學(xué)需氧量和氨氮的去除效果從原水時(shí)的1500 mg/L～4500 mg/L、30 mg/L～85 mg/L，經(jīng)處理后出水COD＜100 mg/L，氨氮＜50 mg/L，達(dá)到了國家一、二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，取得良好的環(huán)境和社會(huì)效益。
2.1.3 MBR法，即膜生物反應(yīng)器法。是上個(gè)世紀(jì)90年代逐漸發(fā)展起來的一種廢水處理技術(shù)，該工藝是將膜組件替代傳統(tǒng)的二沉池，實(shí)現(xiàn)固相和液相分離。其實(shí)質(zhì)是把細(xì)菌和微生物以生物膜的方式附著在固體表面上，以污水中的有機(jī)物為營養(yǎng)物進(jìn)行新陳代謝和生長繁殖，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)凈化污水的效果。該工藝具有較強(qiáng)的抗沖擊力，對(duì)水質(zhì)和水量變化具有較強(qiáng)適應(yīng)性；污泥產(chǎn)量較低且沉降性能優(yōu)，易于固液分離；對(duì)于低濃度污水也可以進(jìn)行處理，在正常運(yùn)行時(shí)可以把原水中的BOD5由20 mg/L～30 mg/L降至5mg/L～10 mg/L；運(yùn)行費(fèi)用也不高，管理方便。張亮平，王峰[5]以MBR在湖北某食品廠廢水處理中的應(yīng)用為例進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，采用MBR-活性炭-殺菌聯(lián)合工藝，出水COD和BOD的去除率達(dá)到了99%以上，系統(tǒng)工藝能耗低，運(yùn)行穩(wěn)定。
2.2厭氧生物處理工藝
在食品廢水處理過程中，厭氧處理法與好氧處理法相比由于產(chǎn)生的污泥少，動(dòng)力流耗小，管理簡(jiǎn)便，既能節(jié)能又能降低成本，逐漸在高濃度有機(jī)廢水行業(yè)———食品工業(yè)廣泛推崇。
2.2.1 UASB法，即升流式厭氧污泥床法。該種工藝是由高活性厭氧菌體構(gòu)成的粒狀污泥，在UASB裝置內(nèi)隨上升的氣流呈向上流動(dòng)的狀態(tài)。處理效率高、性能可靠、能耗低，也不需要填料和載體，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，既可以處理高負(fù)荷廢水，也不會(huì)產(chǎn)生堵塞等優(yōu)點(diǎn)。也是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的高速反應(yīng)器之一。王煒，何好啟[6]研究發(fā)現(xiàn)，食品廢水經(jīng)由UASB+接觸氧化法工藝處置后，CODcr、BOD5、SS和植物油由原水濃度的1170 mg/L、570 mg/L、600 mg/L、150 mg/L，處置后的效果為60.2 mg/L、15.5 mg/L、40 mg/L和3mg/L，出水水質(zhì)達(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且工程的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益也良好，總運(yùn)行費(fèi)用約為0.54元/m3，工藝占地小，處理成本低，運(yùn)行方式靈活，值得推廣。
2.2.2 EGSB反應(yīng)器，即膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器。該工藝是在UASB基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新厭氧工藝，與UASB工藝相比，EGSB增加了出水的回流，提升了反應(yīng)器中水流的速度，其速度可以達(dá)到5m/h～10 m/h，比UASB的0.6 m/h～0.9 m/h高出近10倍。李克勛[7]等以天津某淀粉廠采用EGSB處理淀粉廢水為例，EGSB的厭氧反應(yīng)器對(duì)COD的去除率超過了85%，出水水質(zhì)達(dá)到了國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，大量有機(jī)物被去除，后續(xù)單元的處理壓力被減輕，此外，厭氧反應(yīng)器的介入使用，可以產(chǎn)生沼氣作為能源進(jìn)行二次利用，降低運(yùn)行費(fèi)用（總運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用為0.73元/m3?d），具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。
2.2.3 ASBR法，即厭氧序批式活性污泥法。ASBR厭氧序批式活性污泥法最早誕生于上世紀(jì)90年代的美國，是在SBR基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，該工藝的顯著特點(diǎn)是以序批間歇運(yùn)行，按次序分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和排水四個(gè)步驟，與連續(xù)流厭氧反應(yīng)器相比，該工藝由于不需要大阻力的配水系統(tǒng)，因此極大地減少了系統(tǒng)的能耗，也不會(huì)產(chǎn)生斷流和短流，運(yùn)行靈活，抗擊能力較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)厭氧功能，也同時(shí)兼有了SBR的優(yōu)點(diǎn)。
3、厭氧生物處理工藝優(yōu)勢(shì)分析
與好氧生物處理工藝相比，在食品工業(yè)廢水處理方面，厭氧生物處理工藝具有很多優(yōu)勢(shì)：工藝運(yùn)行時(shí)污泥的剩余量非常少，由于不需要附加氧源而降低運(yùn)行管理費(fèi)用；食品工業(yè)廢水有機(jī)物濃度高，而厭氧生物處理工藝擁有良好的抗高濃度有機(jī)物的沖擊負(fù)荷力優(yōu)勢(shì)，能夠做到間接性排放；另外，厭氧生物處理工藝能夠產(chǎn)生沼氣，實(shí)現(xiàn)資源的二次利用，真正實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，降低能耗，因此，厭氧處理工藝在食品工業(yè)廢水處理中是一種節(jié)能型廢水處理工藝。作為低能耗而且能夠產(chǎn)生二次能源的厭氧生物處理工藝必將成為食品工業(yè)廢水處理的主流方向。
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