食品廢水處理設(shè)備
食品工業(yè)原料廣泛，制品種類繁多，加工過程要使用大量水，因此有很多廢物作為污水的形式排放。排出廢水的水量、水質(zhì)差異很大。食品廠污水中主要污染物有:
(1)漂浮在廢水中固體物質(zhì)，如菜葉、果皮、碎肉、禽羽等
(2)懸浮在廢水中的物質(zhì)有油脂、蛋白質(zhì)、淀粉、膠體物質(zhì)等
(3)溶解在廢水中的酸、堿、鹽、糖類等
(4)原料夾帶的泥砂及其他有機(jī)物等
(5)致病菌毒等
對(duì)食品加工廢水的處理一般采用物化法(氣浮、混凝沉淀、吸附等)，但其去除效率不穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用高、 管 理操作不便。近年來也有以好氧法為主的處理技術(shù)，對(duì)有機(jī)物的去除雖較好，但其運(yùn)行費(fèi)用較高。而將上流式厭氧污泥床(UASB)與基本無(wú)動(dòng)力消耗的滴濾床(TF)相結(jié)合的UASB—TF技術(shù)，經(jīng)過在多個(gè)廠家的多種食品生產(chǎn) 廢水 處理中的應(yīng)用表明，該工藝處理效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、投資較少、操作 管 理非常簡(jiǎn)便，二次啟動(dòng)非常便利，出水能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而且已有部分廠家將其出水回用于生產(chǎn)上的非直接冷卻系統(tǒng)。
對(duì)于進(jìn)行廢水治理的食品廠家來說，需要的是投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好、操作管理簡(jiǎn)便的處理工藝，在選擇工藝時(shí)一定要結(jié)合自身實(shí)際情況進(jìn)行考慮。
對(duì)食品加工廢水的處理一般采用物化法(氣浮、混凝沉淀、吸附等)，但其去除效率不穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用高、管理操作不便。近年來也有以好氧法為主的處理技術(shù)，對(duì)有機(jī)物的去除雖較好，但其運(yùn)行費(fèi)用較高。
對(duì)食品加工廢水的處理一般采用物化法(氣浮、混凝沉淀、吸附等)，但其去除效率不穩(wěn)定、運(yùn)行費(fèi)用高、管理操作不便。近年來也有以好氧法為主的處理技術(shù)，對(duì)有機(jī)物的去除雖較好，但其運(yùn)行費(fèi)用較高。而將上流式厭氧污泥床(UASB)與基本無(wú)動(dòng)力消耗的滴濾床(TF)相結(jié)合的UASB—TF技術(shù)，經(jīng)過在多個(gè)廠家的多種食品生產(chǎn)廢水處理中的應(yīng)用表明，該工藝處理效率高、運(yùn)行費(fèi)用低、投資較少、操作管理非常簡(jiǎn)便，二次啟動(dòng)非常便利，出水能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而且已有部分廠家將其出水回用于生產(chǎn)上的非直接冷卻系統(tǒng)。有食品加工廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺(tái)咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。
1 廢水水質(zhì)
豆制品(豆奶粉、豆奶飲料)、乳制品（酸奶、鮮奶等）、啤J生產(chǎn)廢水的水質(zhì)，其處理水量分別為800、400、600m3/d。
2 處理工藝的選擇
2.1 氣浮處理工藝
針對(duì)廢水中含有較多膠體物質(zhì)，采用常規(guī)氣浮法能較好地將其去除。經(jīng)氣浮處理后出水較清，但因其對(duì)溶解性有機(jī)物不能去除、出水中CODCr含量較高、運(yùn)行不穩(wěn)定而不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，因氣浮會(huì)產(chǎn)生較多的污泥，而且污泥含水率非常高，所以運(yùn)行費(fèi)用也較高，目前已基本上不單獨(dú)用于此種廢水的處理。
2.2 好氧處理工藝
對(duì)于有機(jī)物含量較高且可生化性較好的有機(jī)廢水，前幾年使用多的是接觸氧化、SBR、活性污泥法等好氧工藝，對(duì)食品廢水的處理效果也較好，CODCr的去除率可達(dá)90%以上，運(yùn)行也較穩(wěn)定。其缺點(diǎn)是需鼓風(fēng)曝氣、動(dòng)力消耗較多、運(yùn)行費(fèi)用高，同時(shí)在停產(chǎn)檢修后再啟動(dòng)時(shí)需較長(zhǎng)時(shí)間(一般要一個(gè)月左右)。
食品工業(yè)中產(chǎn)生的廢水量大,水質(zhì)惡劣,對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重。味精和J精生產(chǎn)中的廢水以及大豆、谷物、果蔬、肉類、牛乳和飲料加工中的廢水,是食品工業(yè)廢水的主要來源。文中在對(duì)大量文獻(xiàn)資料的調(diào)研以及總結(jié)膜技術(shù)處理廢水工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)討論了用微孔過濾(MF) 、超濾(UF) 、納濾(NF) 、反滲透(RO) 、電滲析( ED) 、滲透汽化(PV) 、膜生物反應(yīng)器(MBR) 技術(shù)處理食品工業(yè)廢水的現(xiàn)狀,概要分析了膜技術(shù)處理與回用食品工業(yè)廢水的工藝參數(shù)、工程運(yùn)行及其產(chǎn)生的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞 食品工業(yè),廢水,膜技術(shù),處理,回用
我國(guó)特別是在中小城鎮(zhèn)中分布著大量的食品加工企業(yè),這些企業(yè)的現(xiàn)代化程度和生產(chǎn)規(guī)模日益提高,但是產(chǎn)生的廢水水質(zhì)惡劣,廢水量不斷增加,對(duì)環(huán)境危害十分嚴(yán)重。
食品工業(yè)包括飲料工業(yè)是耗水大戶,這些耗用的水僅少部分用于食品生產(chǎn)本身,大部分是用于食品生產(chǎn)過程洗滌和清潔的,因此*可以將這些廢水加以H收利用?；旧弦约Z食為主要原料的發(fā)酵工業(yè)所產(chǎn)生的污染物主要是由于糧食未被充分利用造成的,因此,排入水環(huán)境的污染物絕大部分是具有h收價(jià)值的產(chǎn)品和副產(chǎn)品。
早在1990 年代,食品工業(yè)中就開始大規(guī)模地采用膜技術(shù)處理廢水[1 ] 。用膜技術(shù)分離發(fā)酵液中菌體、濃縮產(chǎn)品、開發(fā)新產(chǎn)品、改革生產(chǎn)工藝、提高工藝用水的回用率,具有十分廣闊的前景[2 ] 。
在積累了有關(guān)膜技術(shù)處理廢水工程經(jīng)驗(yàn)以及研究了大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,本文針對(duì)產(chǎn)生廢水量大、污染嚴(yán)重的食品工業(yè)中的J精和味精生產(chǎn)廢水、大豆、谷物、果蔬、肉類、牛乳和飲料加工廢水,以開發(fā)應(yīng)用的實(shí)例為重點(diǎn),討論微孔過濾(MF) 、超濾(UF) 、納濾(NF) 、反滲透( RO) 、電滲析( ED) 、滲透汽化(PV) 、膜生物反應(yīng)器(MBR) 以及組合不同膜法的集精生產(chǎn)的主要工藝。采用連續(xù)發(fā)酵- PV 膜分離的組合工藝,進(jìn)行燃料乙醇生產(chǎn)[4 ] ,大大減少了J精廢水產(chǎn)生的量。1988 年法國(guó)Betheniville 的甜菜糖廠運(yùn)用了一套可連續(xù)生產(chǎn)4 種純度乙醇,使用膜面積達(dá)2400m2 ,日處理乙醇水溶液為150 000 L 的PV 裝置[5 ] 。該甜菜糖廠通過蒸餾- PV 與脫硫相結(jié)合的集成工藝處理后,乙醇的純度和濃度以及排放的廢水水質(zhì)是常規(guī)工藝所*的,生產(chǎn)效益和環(huán)境效益
都十分顯著。
1.1 處理酵母廢水
(1) UF 膜法。首先用離心法去除廢水中90 %的懸浮物,再用卷式UF 膜組件,在一定壓力和流速下,色度去除率可> 97 % ,濃縮達(dá)10 倍,膜壽命預(yù)計(jì)為5 年。采用8 英寸卷式UF 膜,總膜面積1 176m2 ,在上述操作條件下,處理廢水量為200 m3/ d ,與蒸發(fā)法相比,每噸廢水的處理費(fèi)用節(jié)約了1516 %[6 ] 。去除J精廠酵母分離產(chǎn)生的廢水,即對(duì)J精廢液→離心分離→濾渣→干燥→酵母飼料生產(chǎn)過程中離心分離出來的濾液,用熱交換器降溫至65 ℃(適合UF 膜的運(yùn)行溫度) ,經(jīng)過濾器預(yù)處理后,將清液泵入U(xiǎn)F 膜裝置處理。UF 膜法H收50 %蛋白質(zhì),其投資費(fèi)用為蒸發(fā)系統(tǒng)的25 % ,運(yùn)行費(fèi)用僅為蒸發(fā)濃縮法的20 %。
(2) UF/ NF 組合膜法。采用卷式UF 組件以及復(fù)合膜卷式NF 組件,以循環(huán)濃縮方式,處理以蔗糖廢糖蜜為原料、生產(chǎn)J精酵母的酵母生產(chǎn)廢水[7 ] 。工程運(yùn)行結(jié)果表明,UF 對(duì)殘?zhí)呛桶?、氮的分離率一般在15 %～35 %。由于殘?zhí)呛桶钡墙湍赴l(fā)酵過程中的營(yíng)養(yǎng)成分,因此UF 透過液可被重新回用于發(fā)酵工序。NF 膜對(duì)廢水的COD 去除率> 90 % ,并接近或達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。采用天然的、正電荷的殼聚糖絮凝劑對(duì)酵母生產(chǎn)廢水有較好的預(yù)處理效果,脫色率>60 % ,COD 去除率約20 %。
1.2 釀J廢水
甘蔗糖廠的副產(chǎn)品———糖蜜生產(chǎn)J精的企業(yè)排放的廢水中由焦糖色素產(chǎn)生的COD、BOD 及色度是生物法難以去除的。用MBR 與NF 膜集成工藝處理糖蜜制J精廠排放廢水,出水的COD、色度都達(dá)到*排放標(biāo)準(zhǔn),廢水H收率> 80 %[8 ] 。表1 列出了采用復(fù)合的中空纖維大孔(MF/ UF) 膜裝置(大膜面積為由55 支元件組裝成的385 m2) 處理釀J工業(yè)廢水的效果。該復(fù)合膜表面涂覆了具有強(qiáng)親水性和強(qiáng)抗蛋白質(zhì)粘附性能的PVA ,因此該復(fù)合膜對(duì)于富含蛋白質(zhì)的食品工業(yè)廢水有很好的去除效果。經(jīng)該大孔復(fù)合膜處理后,廢水中的BOD、SS 的含量都遠(yuǎn)低于廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
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2 味精廢水
味精生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水中殘留等電點(diǎn)提取后的*發(fā)酵廢液為含高濃度COD cr 、BOD5 和高濃度NH32N、SO42 - ,難以用生化法處理的廢水。
(1) UF 膜法。采用截留分子量為1 萬(wàn)的UF 膜對(duì)味精廠排放的廢水進(jìn)行除菌體和大分子蛋白等成分的處理,在操作溫度、運(yùn)行壓力、濃縮倍數(shù)等較佳操作條件時(shí),廢水中SS、CODcr 的去除率分別為99 %、30 % ,為后序的生物法減輕了處理負(fù)荷,可將H收的蛋白進(jìn)行綜合利用[9 ] 。用膜材料分別為聚砜( PS) 、聚丙烯腈(PAN) 的UF 處理后,COD 降低34 % ,味精廢水中菌體去除率達(dá)99 % ,濃縮倍數(shù)達(dá)5 倍[10 ] 。用稀HCl 水溶液反壓清洗可恢復(fù)膜的水通量。PAN 膜由于親水性好,對(duì)菌體吸附性小,因而水通量高于PS膜。
*發(fā)酵廢水經(jīng)甲殼素和堿式氯化鋁混合絮凝、低速離心機(jī)分離后,上清液進(jìn)入U(xiǎn)F 系統(tǒng)處理。經(jīng)UF 膜處理后,透過液中COD、BOD 去除率都>96 %[11 ] 。經(jīng)混凝2離心2UF 的組合工藝處理的*廢水,接近或達(dá)到國(guó)家水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
(2) ED 膜法。L2*( L 2GA) 濃度為01001～0102 mol/ L 的水溶液,經(jīng)ED 處理后,淡室、濃室中的L 2GA 濃度分別為5 ×10 - 5 mol/ L 、0105 mol/ L ,淡室的水可以排放或回用,濃室H收了L 2GA[12 ] 。
(3)MBR 法。用聚乙烯( PE) 中空纖維型MBR法處理味精廢水,*。在容積為6189 m3 的玻璃鋼槽內(nèi),放置6 支橫置式<2 000 ×L 3 000 mm 中空纖維膜組件,24 h 連續(xù)曝氣運(yùn)行,廢水中的BOD、SS、總氮,從1 900～5 500 mg/ L 、467～2 800 mg/ L 、68～410 mg/ L 下降到1～511 mg/ L 、1 mg/ L 以下、018～2918 mg/ L[13 ] 。
