综合食品废水处理技术研究进展

李 磊

（海炬能源环保科技有限公司，广东 佛山 528200）

1 综合食品废水特点概述

食品种类很多，每种产品的生产工艺都有着较大差异，因而其生产所带来的工业废水较一般工业废水具有特殊性，例如含有较多的有机物、盐分、悬浮物等，在废水处理上存在一定的难度。食品工业废水主要有以下特点：第一，废水中包含少部分难降解物质。食品废水中的污染物含有部分较难降解的化合物，其化学结构较为稳定，自然界中的微生物难以将其分解。第二，废水的组成成分较为复杂。不同的食品废水成分有一定的差异，最终形成的综合废水污染物的成分也比较复杂。第三，废水中含有一定的食盐成分，食品废水含盐量约为0.2～0.5%，废水中较高的食盐含量会抑制生物的活性，使其难以有效降解废水中的污染物。第四，废水的水质水量波动较大。食品生产的性质决定了其排放废水时，无论是水质还是水量，都存在一定的波动性，这在一定程度上阻碍了废水处理的顺利进行。

总体上看，食品废水含有较多的悬浮物，可生化性好，食品类生产产生的废水，直接排放会造成水体富营养化；食品原料不同，产生的废水性质有一定差异，但是大部分都属于高浓度有机废水。

2 综合食品废水处理技术

2.1 物理化学技术

在综合食品废水处理中，需要进行预处理和深度处理，物理化学处理技术在废水处理中具有重要的作用。物理技术如吸附等常被用于废水的预处理。化学氧化以及膜技术等无论是在预处理，还是在深度处理方面都有广泛的应用。

2.1.1 高级化学氧化技术

氧化技术主要是利用氧化剂的氧化作用，将难以降解的有机物氧化成一些简单的物质，然后再进行降解处理[1]。但是化学氧化技术存在一定的缺陷，一些常用氧化剂的氧化能力有限，在进行氧化的时候难以做到全面氧化。基于此，相关学者对化学氧化技术进行了深入研究，并在化学氧化基础上，提出了高级化学氧化技术，该技术能够产生具有较强氧化性的羟基自由基，大大提高了氧化效率。常用的高级化学氧化技术包括过氧化氢氧化技术和光催化技术。过氧化氢氧化技术主要是利用过氧化氢的高氧化性对废水中难以降解的有机物进行氧化，在食品废水处理中，常用过氧化氢氧化技术处理食品废水，可以有效对废水中的色素进行处理；也可以用光源形成氧化剂，并在废水中加入相关的催化剂，而催化剂在紫外光的作用下，会产生高强度氧化剂，该氧化剂可以与废水中的色素发生反应，实现废水的脱色，脱色率超过了75%。所以，该技术也被广泛应用于食品废水的处理中。

2.1.2 微电解技术

微电解技术是指在低压直流状态下，利用电位差产生大量的细微原电池，这些微电池在综合化工废水中能够产生电化学反应，去除废水中的钙、镁等离子，这在很大程度上实现了废水硬度的降低。此外，在微电池电解过程中能够产生活性自由基，实现消毒杀菌的作用，对于含盐量较高的废水处理具有良好的效果。微电解技术不会带来二次污染，同时成本较低，具有一定的应用前景。

2.1.3 膜技术

膜技术主要应用于化工废水的深度处理过程中，属于物理处理技术。膜属于一种特殊的材料，具有选择性分离功能，通过此功能可以将化工废水中的不同成分进行分离处理。与物理过滤有着明显的差异，膜过滤无法实现分子范围内的分离。常见的膜技术依据孔径的差异可以分成超滤膜、纳滤膜、微滤膜、反渗透膜以及电渗析膜技术五种。在膜处理技术中，膜除了可以根据孔径进行分类外，还可以依据材料分类，如有机膜和无机膜。在污水处理中，对膜技术有较大需求。

2.2 生物处理技术

2.2.1 好氧处理法

除了物理化学技术外，生物处理技术对于综合食品废水在处理也具有良好的效果。好氧处理法是一种常见的生物处理技术，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废水中通入大量的氧气，对废水中的污染物、细菌和一些微生物进行混合培养。在持续供氧一段时间后，废水中的好氧生物就开始繁殖，从而产生一定的絮凝物，该絮凝物具有极强的吸附和氧化能力[2]。活性污泥法包括很多种，如吸附-再生活性污泥法、完全混合活性污泥法等。活性污泥法的强氧化性和吸附性可以有效降解综合废水中的纤维素等，对废水中COD的去除效果较为明显。生物膜法也是一种有效的好氧处理技术，可以有效去除废水中的有机污染物。该废水处理方法需要在处理池中进行填料处理，让好氧微生物在填料表面附着，形成相应的系统。在系统稳定后，可以将化工废水引入到处理池中，这时生物膜能够和废水实现全面接触，生物膜表面的微生物会吸附废水中的有机物，使食品废水得到净化。对于食品废水，生物膜技术具有显著的处理效果，氨氮的去除率可以达到90%以上，经过生物膜技术处理的废水，可以达到相关的排放要求，但是生物膜处理技术的成本较高。

2.2.2 厌氧处理法

厌氧处理法主要利用厌氧菌来降解化工废水中的大分子有机物，将其转变为低分子化合物，然后再采用其他有机污水处理法进行酸性和碱性消化。厌氧处理法可以分成水解酸化、产氢气及乙酸、产甲烷三个阶段。与好氧处理法相反，厌氧处理法无需通入氧气，主要是厌氧微生物发生作用，分解废水中的有机物。需要注意的是，在第三阶段产生甲烷时，应该降低二氧化碳的排放。厌氧处理法的成本较低，且运行稳定，可以广泛应用于食品废水处理中。常用的厌氧处理法有上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）两种。前者处理废水中的硫酸盐等物质具有一定的优势，上流式厌氧污泥床可以产生厌氧污泥，对发酵废水的处理效果显著，但是会存在堵塞等问题。后者是以上流式厌氧污泥床为基础进行的优化，解决了上流式厌氧污泥床存在的一些问题，这种厌氧处理法的污泥膨胀度更高。

2.3 物化-生物处理法

物化法主要是絮凝沉淀（斜板沉淀池）、气浮（浅层气浮和传统气浮、芬顿氧化、次氯酸钠脱色）等。在食品加工中，由于原料的种类较为丰富，不同类型的食品生产产生的废水水质和水量有一定的不同，这就大大增加了食品废水的处理难度[3]。所以单一的物理化学或者生物处理法可能难以达到预期效果，可以将两种处理技术进行结合，汲取二者的优势，能够在一定程度上提高废水的处理效果。同时，厌氧处理技术和电化学法也可以结合，有效处理含盐量较高的废水。此外，还可以将一般的处理方式与过氧化氢氧化技术和生物膜技术等结合使用，可以大大提高COD的去除率。

2.4 污泥干化处理技术

在食品废水处理过程中，可利用微生物通过各种方式分解有机物。在分解过程中，无论是微生物的繁殖，还是有机物的副产物都会形成污水污泥。这些污泥具有一定的污染性，如果直接处理会造成环境污染，所以需要对这些污泥进行干化处理，使污泥脱掉水分，且干化处理后的污泥可以进行二次利用。污泥干化处理可以利用高压板框压滤机进行污泥压滤，处理后的泥饼含水率约为60%。

3 食品废水的资源化利用

食品废水具有量大、难降解等特征。虽然食品废水的处理方式有很多，但是有些成本较高，同时食品废水中还含有很多有效成分，如果可以进行资源化利用，必然有助于可持续发展理念的落实以及经济效益的提升。

3.1 絮凝剂的制备

我国有学者利用食品废水制备了絮凝剂，将其作为相关的培养基，对生物絮凝剂参数展开了分析研究。经过反复实验得到了微生物絮凝剂完成制备的条件，首先需要将废水以1：4的比例进行稀释，温度为30 ℃左右，pH值约为7。利用食品废水制造絮凝剂的效率可以达到95%，这在很大程度上实现了食品废水的资源化利用。除了利用食品废水作为絮凝剂的培养基外，还有学者利用食品废水作为培养基，完成制备的条件是供氧分段控制，加入6 g/L的葡萄糖，在接近一天的絮凝后，效率也可以达到95%。图1为絮凝剂制备所需的机器。

图1 絮凝剂制备机器

3.2 油脂的培养基

食品废水还可以作为油脂的培养基，进行粘红酵母生产油脂的培养，同时可以实现去除污染物的目的。将食品废水与水以1：4的比例进行稀释，将pH设置为5.5左右，驯化菌株可以实现良好生长，同时添加酵母粉等营养元素增强菌株的长势，提高产油率，从而实现了资源化利用。

3.3 食品废水剩余污泥再利用

食品废水处理过程中含会产生一定的剩余污泥，主要是生物降解后微生物繁殖产生的生物污泥，这些污泥需要经过减量化、资源化后得到了有效处置，并防止了二次污染的产生。如某食品废水剩余污泥过板框压滤机压滤后，含水率约为60～65%，有机物含量约为55～65%，含磷量为2～3%，含氮量为3～4%，氧化钾含量为0.1%左右，pH值为8～9，可以用作堆肥和制作肥料的原料，实现了资源化利用。

3.4 沼气生产

食品废水还可以用于生产沼气。食品废水在经过厌氧处理后即可进行沼气的生产。实验条件为温度37 ℃、厌氧、转速为120 r／min，高效厌氧反应器可以通过降解废水中COD产生沼气，每去除1 kg的COD，约产生1～1.5 m3的沼气，可以以5%的比例作为燃料送至锅炉掺烧，从而实现资源化利用的目标。

4 废水站的工艺控制

废水站进行废水处理时，相关人员除了要科学利用处理技术外，还应该重视对工艺的控制，因为合理的工艺控制，将有助于废水处理效果的提升。

4.1 强化班组管理，有效控制工艺

废水处理过程较为复杂，包括多道工序，废水站的工作人员必须加强管理，强化监督，使废水处理工作能够有序进行。废水站在进行废水处理管理时，可以利用班组进行管理，强化工作人员的岗位职责，使其具有责任意识，能够主动地参与到相关工作中来，从而实现对废水处理工艺的有效控制，使处理后的水能够达到相应的排放标准，并不断提高废水处理水平[4]。

4.2 提高废水处理站的处理流量

随着我国经济的迅速发展，产业园区越来越多，所产生的废水也逐渐增多。因此，废水处理站必须重视处理流量的提高，以满足废水排放的需求。首先应该充分研究废水处理技术，对于不同种类的废水要选择最适合的处理方式，以提高废水处理效率。其次，废水处理站应该引进现代化的处理设备，提高相关设备的废水处理能力。同时，还应该对相关设备进行定期检修和维护，及时处理设备出现的问题，避免其对废水处理效果造成不良影响，并通过合理的方式，不断提高处理站的废水处理能力。

5 工业废水环保运营管理

在处理食品废水时，相关环保管理人员应强化自身的责任意识，加强对污水处理的管理，使废水能够达到排放要求[5]。

5.1 重视源头控制

环保管理人员在管理废水过程中，应该从源头上展开管理工作，对管网中的水质水量进行严格检测和监督，并结合工作实际，不断健全管理制度。要及时登记接入废水处理厂的企业的排口，在重要泵站处设立管理点，强化监督巡查，从而实现有问题早发现早解决。此外，环保管理人员应该重视管理台账的建设，充分掌握废水的水量和水质，并及时做好记录，实现从源头控制废水排放的目标。

5.2 建立应急处理机制

相关环保管理人员应该重视应急处理机制的构建。在污水处理过程中，极容易发生事故，所以对于具有一定风险的排污企业，需要在其附近建立应急事故池，在发生突发事件时，可以将污水引入到事故池中。同时，环保管理人员应该提前制定应急预案，以便在发生事故时能够做到快速处理[6]。

5.3 重视现代化技术的利用

在新时代，科学技术较为发达。很多信息化技术被应用于生产中，并取得了较好的效果。所以，相关环保管理人员应该具备现代化意识，能够利用现代化技术完成对食品废水的管理，比如利用大数据实现相关信息的采集等，从而提高废水管理的效率。

6 结语

综上所述，在工业繁荣发展的今天，食品废水越来越多，对环境造成了一定影响。为实现我国的可持续发展，相关部门必须重视食品废水的处理和管理工作，并强化废水处理技术，提高废水管理效率。