綜合食品廢水處理技術研究進展

李 磊

（海炬能源環保科技有限公司，廣東 佛山 528200）

1 綜合食品廢水特點概述

食品種類很多，每種產品的生產工藝都有著較大差異，因而其生產所帶來的工業廢水較一般工業廢水具有特殊性，例如含有較多的有機物、鹽分、懸浮物等，在廢水處理上存在一定的難度。食品工業廢水主要有以下特點：第一，廢水中包含少部分難降解物質。食品廢水中的污染物含有部分較難降解的化合物，其化學結構較為穩定，自然界中的微生物難以將其分解。第二，廢水的組成成分較為復雜。不同的食品廢水成分有一定的差異，最終形成的綜合廢水污染物的成分也比較復雜。第三，廢水中含有一定的食鹽成分，食品廢水含鹽量約為0.2～0.5%，廢水中較高的食鹽含量會抑制生物的活性，使其難以有效降解廢水中的污染物。第四，廢水的水質水量波動較大。食品生產的性質決定了其排放廢水時，無論是水質還是水量，都存在一定的波動性，這在一定程度上阻礙了廢水處理的順利進行。

總體上看，食品廢水含有較多的懸浮物，可生化性好，食品類生產產生的廢水，直接排放會造成水體富營養化；食品原料不同，產生的廢水性質有一定差異，但是大部分都屬于高濃度有機廢水。

2 綜合食品廢水處理技術

2.1 物理化學技術

在綜合食品廢水處理中，需要進行預處理和深度處理，物理化學處理技術在廢水處理中具有重要的作用。物理技術如吸附等常被用于廢水的預處理。化學氧化以及膜技術等無論是在預處理，還是在深度處理方面都有廣泛的應用。

2.1.1 高級化學氧化技術

氧化技術主要是利用氧化劑的氧化作用，將難以降解的有機物氧化成一些簡單的物質，然后再進行降解處理[1]。但是化學氧化技術存在一定的缺陷，一些常用氧化劑的氧化能力有限，在進行氧化的時候難以做到全面氧化。基于此，相關學者對化學氧化技術進行了深入研究，并在化學氧化基礎上，提出了高級化學氧化技術，該技術能夠產生具有較強氧化性的羥基自由基，大大提高了氧化效率。常用的高級化學氧化技術包括過氧化氫氧化技術和光催化技術。過氧化氫氧化技術主要是利用過氧化氫的高氧化性對廢水中難以降解的有機物進行氧化，在食品廢水處理中，常用過氧化氫氧化技術處理食品廢水，可以有效對廢水中的色素進行處理；也可以用光源形成氧化劑，并在廢水中加入相關的催化劑，而催化劑在紫外光的作用下，會產生高強度氧化劑，該氧化劑可以與廢水中的色素發生反應，實現廢水的脫色，脫色率超過了75%。所以，該技術也被廣泛應用于食品廢水的處理中。

2.1.2 微電解技術

微電解技術是指在低壓直流狀態下，利用電位差產生大量的細微原電池，這些微電池在綜合化工廢水中能夠產生電化學反應，去除廢水中的鈣、鎂等離子，這在很大程度上實現了廢水硬度的降低。此外，在微電池電解過程中能夠產生活性自由基，實現消毒殺菌的作用，對于含鹽量較高的廢水處理具有良好的效果。微電解技術不會帶來二次污染，同時成本較低，具有一定的應用前景。

2.1.3 膜技術

膜技術主要應用于化工廢水的深度處理過程中，屬于物理處理技術。膜屬于一種特殊的材料，具有選擇性分離功能，通過此功能可以將化工廢水中的不同成分進行分離處理。與物理過濾有著明顯的差異，膜過濾無法實現分子范圍內的分離。常見的膜技術依據孔徑的差異可以分成超濾膜、納濾膜、微濾膜、反滲透膜以及電滲析膜技術五種。在膜處理技術中，膜除了可以根據孔徑進行分類外，還可以依據材料分類，如有機膜和無機膜。在污水處理中，對膜技術有較大需求。

2.2 生物處理技術

2.2.1 好氧處理法

除了物理化學技術外，生物處理技術對于綜合食品廢水在處理也具有良好的效果。好氧處理法是一種常見的生物處理技術，主要包括活性污泥法以及生物膜法等。活性污泥法指的是在廢水中通入大量的氧氣，對廢水中的污染物、細菌和一些微生物進行混合培養。在持續供氧一段時間后，廢水中的好氧生物就開始繁殖，從而產生一定的絮凝物，該絮凝物具有極強的吸附和氧化能力[2]。活性污泥法包括很多種，如吸附-再生活性污泥法、完全混合活性污泥法等。活性污泥法的強氧化性和吸附性可以有效降解綜合廢水中的纖維素等，對廢水中COD的去除效果較為明顯。生物膜法也是一種有效的好氧處理技術，可以有效去除廢水中的有機污染物。該廢水處理方法需要在處理池中進行填料處理，讓好氧微生物在填料表面附著，形成相應的系統。在系統穩定后，可以將化工廢水引入到處理池中，這時生物膜能夠和廢水實現全面接觸，生物膜表面的微生物會吸附廢水中的有機物，使食品廢水得到凈化。對于食品廢水，生物膜技術具有顯著的處理效果，氨氮的去除率可以達到90%以上，經過生物膜技術處理的廢水，可以達到相關的排放要求，但是生物膜處理技術的成本較高。

2.2.2 厭氧處理法

厭氧處理法主要利用厭氧菌來降解化工廢水中的大分子有機物，將其轉變為低分子化合物，然后再采用其他有機污水處理法進行酸性和堿性消化。厭氧處理法可以分成水解酸化、產氫氣及乙酸、產甲烷三個階段。與好氧處理法相反，厭氧處理法無需通入氧氣，主要是厭氧微生物發生作用，分解廢水中的有機物。需要注意的是，在第三階段產生甲烷時，應該降低二氧化碳的排放。厭氧處理法的成本較低，且運行穩定，可以廣泛應用于食品廢水處理中。常用的厭氧處理法有上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧膨脹顆粒污泥床（EGSB）兩種。前者處理廢水中的硫酸鹽等物質具有一定的優勢，上流式厭氧污泥床可以產生厭氧污泥，對發酵廢水的處理效果顯著，但是會存在堵塞等問題。后者是以上流式厭氧污泥床為基礎進行的優化，解決了上流式厭氧污泥床存在的一些問題，這種厭氧處理法的污泥膨脹度更高。

2.3 物化-生物處理法

物化法主要是絮凝沉淀（斜板沉淀池）、氣浮（淺層氣浮和傳統氣浮、芬頓氧化、次氯酸鈉脫色）等。在食品加工中，由于原料的種類較為豐富，不同類型的食品生產產生的廢水水質和水量有一定的不同，這就大大增加了食品廢水的處理難度[3]。所以單一的物理化學或者生物處理法可能難以達到預期效果，可以將兩種處理技術進行結合，汲取二者的優勢，能夠在一定程度上提高廢水的處理效果。同時，厭氧處理技術和電化學法也可以結合，有效處理含鹽量較高的廢水。此外，還可以將一般的處理方式與過氧化氫氧化技術和生物膜技術等結合使用，可以大大提高COD的去除率。

2.4 污泥干化處理技術

在食品廢水處理過程中，可利用微生物通過各種方式分解有機物。在分解過程中，無論是微生物的繁殖，還是有機物的副產物都會形成污水污泥。這些污泥具有一定的污染性，如果直接處理會造成環境污染，所以需要對這些污泥進行干化處理，使污泥脫掉水分，且干化處理后的污泥可以進行二次利用。污泥干化處理可以利用高壓板框壓濾機進行污泥壓濾，處理后的泥餅含水率約為60%。

3 食品廢水的資源化利用

食品廢水具有量大、難降解等特征。雖然食品廢水的處理方式有很多，但是有些成本較高，同時食品廢水中還含有很多有效成分，如果可以進行資源化利用，必然有助于可持續發展理念的落實以及經濟效益的提升。

3.1 絮凝劑的制備

我國有學者利用食品廢水制備了絮凝劑，將其作為相關的培養基，對生物絮凝劑參數展開了分析研究。經過反復實驗得到了微生物絮凝劑完成制備的條件，首先需要將廢水以1：4的比例進行稀釋，溫度為30 ℃左右，pH值約為7。利用食品廢水制造絮凝劑的效率可以達到95%，這在很大程度上實現了食品廢水的資源化利用。除了利用食品廢水作為絮凝劑的培養基外，還有學者利用食品廢水作為培養基，完成制備的條件是供氧分段控制，加入6 g/L的葡萄糖，在接近一天的絮凝后，效率也可以達到95%。圖1為絮凝劑制備所需的機器。

圖1 絮凝劑制備機器

3.2 油脂的培養基

食品廢水還可以作為油脂的培養基，進行粘紅酵母生產油脂的培養，同時可以實現去除污染物的目的。將食品廢水與水以1：4的比例進行稀釋，將pH設置為5.5左右，馴化菌株可以實現良好生長，同時添加酵母粉等營養元素增強菌株的長勢，提高產油率，從而實現了資源化利用。

3.3 食品廢水剩余污泥再利用

食品廢水處理過程中含會產生一定的剩余污泥，主要是生物降解后微生物繁殖產生的生物污泥，這些污泥需要經過減量化、資源化后得到了有效處置，并防止了二次污染的產生。如某食品廢水剩余污泥過板框壓濾機壓濾后，含水率約為60～65%，有機物含量約為55～65%，含磷量為2～3%，含氮量為3～4%，氧化鉀含量為0.1%左右，pH值為8～9，可以用作堆肥和制作肥料的原料，實現了資源化利用。

3.4 沼氣生產

食品廢水還可以用于生產沼氣。食品廢水在經過厭氧處理后即可進行沼氣的生產。實驗條件為溫度37 ℃、厭氧、轉速為120 r／min，高效厭氧反應器可以通過降解廢水中COD產生沼氣，每去除1 kg的COD，約產生1～1.5 m3的沼氣，可以以5%的比例作為燃料送至鍋爐摻燒，從而實現資源化利用的目標。

4 廢水站的工藝控制

廢水站進行廢水處理時，相關人員除了要科學利用處理技術外，還應該重視對工藝的控制，因為合理的工藝控制，將有助于廢水處理效果的提升。

4.1 強化班組管理，有效控制工藝

廢水處理過程較為復雜，包括多道工序，廢水站的工作人員必須加強管理，強化監督，使廢水處理工作能夠有序進行。廢水站在進行廢水處理管理時，可以利用班組進行管理，強化工作人員的崗位職責，使其具有責任意識，能夠主動地參與到相關工作中來，從而實現對廢水處理工藝的有效控制，使處理后的水能夠達到相應的排放標準，并不斷提高廢水處理水平[4]。

4.2 提高廢水處理站的處理流量

隨著我國經濟的迅速發展，產業園區越來越多，所產生的廢水也逐漸增多。因此，廢水處理站必須重視處理流量的提高，以滿足廢水排放的需求。首先應該充分研究廢水處理技術，對于不同種類的廢水要選擇最適合的處理方式，以提高廢水處理效率。其次，廢水處理站應該引進現代化的處理設備，提高相關設備的廢水處理能力。同時，還應該對相關設備進行定期檢修和維護，及時處理設備出現的問題，避免其對廢水處理效果造成不良影響，并通過合理的方式，不斷提高處理站的廢水處理能力。

5 工業廢水環保運營管理

在處理食品廢水時，相關環保管理人員應強化自身的責任意識，加強對污水處理的管理，使廢水能夠達到排放要求[5]。

5.1 重視源頭控制

環保管理人員在管理廢水過程中，應該從源頭上展開管理工作，對管網中的水質水量進行嚴格檢測和監督，并結合工作實際，不斷健全管理制度。要及時登記接入廢水處理廠的企業的排口，在重要泵站處設立管理點，強化監督巡查，從而實現有問題早發現早解決。此外，環保管理人員應該重視管理臺賬的建設，充分掌握廢水的水量和水質，并及時做好記錄，實現從源頭控制廢水排放的目標。

5.2 建立應急處理機制

相關環保管理人員應該重視應急處理機制的構建。在污水處理過程中，極容易發生事故，所以對于具有一定風險的排污企業，需要在其附近建立應急事故池，在發生突發事件時，可以將污水引入到事故池中。同時，環保管理人員應該提前制定應急預案，以便在發生事故時能夠做到快速處理[6]。

5.3 重視現代化技術的利用

在新時代，科學技術較為發達。很多信息化技術被應用于生產中，并取得了較好的效果。所以，相關環保管理人員應該具備現代化意識，能夠利用現代化技術完成對食品廢水的管理，比如利用大數據實現相關信息的采集等，從而提高廢水管理的效率。

6 結語

綜上所述，在工業繁榮發展的今天，食品廢水越來越多，對環境造成了一定影響。為實現我國的可持續發展，相關部門必須重視食品廢水的處理和管理工作，并強化廢水處理技術，提高廢水管理效率。