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食品工業(yè)高色廢水處理
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,生活水平的提高,工業(yè)化程度的加強(qiáng),食品生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染加劇,對(duì)人類健康的危害也日益普遍和嚴(yán)重,尤其是生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水,具有有有機(jī)污染物濃度高、色度高、水質(zhì)和水量變化幅度大等特點(diǎn),是最難處理的工業(yè)廢水之一。特別是色度在食品工業(yè)廢水處理中一直是難點(diǎn)和重點(diǎn)。

一、食品工業(yè)廢水的來(lái)源
食品工業(yè)廢水主要來(lái)源于三個(gè)生產(chǎn)工段。一是原料清洗和生產(chǎn)設(shè)備清洗:大量砂垃圾、葉、皮、鱗、肉、羽、毛、色素等進(jìn)入廢水,使廢水中含有大量懸浮物。二是生產(chǎn)工段:原料中的許多成分在加工過(guò)程中不能全部利用,未利用的部分進(jìn)入廢水中,廢水中含有大量有機(jī)物的三是成形工段:為了增加食品的顏色、香味、味道,延長(zhǎng)保質(zhì)期,使用各種添加劑,一部分進(jìn)入廢水此外,添加劑的生產(chǎn)(特別是食用色素的生產(chǎn))排除的大量廢棄物和廢水也形成化學(xué)污染。
二、食品工業(yè)廢水的特點(diǎn)。
由于食品種類繁多,原料廣泛,食品工業(yè)廢水具有懸浮物、油脂含量高、色度高、COD(化學(xué)需氧量)和BOD(生化需氧量)值大、水質(zhì)和水量變化幅度大、氮磷化合物含量高等特點(diǎn)。
食品工業(yè)廢水本身無(wú)毒害,但含有大量可降解的有機(jī)物,廢水不處理排放到水中消耗大量溶解氧,水體缺氧,死亡魚(yú)類和水生物。廢水中的懸浮物沉入河底,在厭氧條件下分解,產(chǎn)生臭水惡化水質(zhì),污染環(huán)境。將廢水引入農(nóng)田灌溉,影響農(nóng)產(chǎn)品使用,污染地下水源。廢水中夾帶的動(dòng)物排泄物含有卵和病原菌,直接危害人畜健康。
三、食品工業(yè)高色廢水處理。
高色度廢水處理在食品工業(yè)廢水處理中一直是一個(gè)難點(diǎn)。食品工業(yè)廢水高色度的主要來(lái)源:第一,在食品生產(chǎn)過(guò)程中,化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生色素,最后進(jìn)入廢水,如醬油發(fā)酵過(guò)程中葡萄糖氧化產(chǎn)生的類黑素等,第二,在生產(chǎn)過(guò)程中,為了使食品達(dá)到良好的顏色,添加的食用色素和染料等
國(guó)內(nèi)外高色食品工業(yè)廢水的處理方法主要有物理方法、化學(xué)方法和生物方法等,F(xiàn)在通常采用的方法有吸附、凝聚、氧化、恢復(fù)、電解、生化等。
四、物理方法。
1.吸附法
吸附法是利用多孔固體物質(zhì)作為吸附劑,在其表面吸附廢水中高色度物質(zhì)的方法。常用的吸附劑有活性炭、硅藻土、焦粉、大孔吸附樹(shù)脂等。
活性炭具有疏松多孔、堆積密度低、比表面積等特點(diǎn),能有效地吸附水溶性的色素和染料,但不能吸附浮固體和不溶性的染料。此外,活性炭再生成本高,一般用于少量、濃度低的廢水處理。鍋爐煤渣、渣、焦粉、農(nóng)產(chǎn)品廢棄物(甘蔗渣、花生殼等)具有一定的吸附能力,可以代替活性炭。雜和明等人的實(shí)驗(yàn)表明,以廢焦粉為原料,經(jīng)脫灰處理,采用二硫酸銨化學(xué)改性,可有效吸附廢水中的亞甲基藍(lán)染料。
大孔吸附樹(shù)脂是內(nèi)部具有三維空間的立體孔結(jié)構(gòu),孔徑和比表面積大的高分子聚合物。比表面積大,吸附效率高,易于洗脫再生,在高色度食品工業(yè)廢水中得到一定范圍的使用。據(jù)呂建、熊春華介紹,采用大孔樹(shù)脂對(duì)含有高色度果綠的食品廢水進(jìn)行吸附有很好的效果,吸附率可達(dá)93.4%,大孔樹(shù)脂的二次清洗率可達(dá)89.3%。但大孔吸附樹(shù)脂處理量小,產(chǎn)能小,再生困難,設(shè)備投資大。
2.凝聚法
凝聚法利用金屬氫氧化物和有機(jī)金屬聚合物的吸附和離子橋的作用脫色,這種方法對(duì)粒徑在10-9nm~10-8nm范圍內(nèi)的粒子最有效。該方法的原理是加入帶電荷或極性官能團(tuán)的凝聚劑,消除原系統(tǒng)粒子之間的靜電反彈力,促進(jìn)凝聚沉降,達(dá)到分離脫色的目的。
常用的絮凝劑有無(wú)機(jī)絮凝劑和高分子絮凝劑。無(wú)機(jī)凝聚劑包括鋁系統(tǒng)[多為Al2O4或(NH4)2SO4的混合溶液]、鐵系統(tǒng)[FeSO4、Fe2(SO4)3或FeCI3等]以及改變pH,使某些物質(zhì)沉降的酸堿凝聚劑。無(wú)機(jī)凝聚劑對(duì)有色廢水的處理效果很好,但對(duì)pH過(guò)于敏感,只有在最佳pH條件下才能達(dá)到滿意的效果。高分子凝聚劑分子量大,與粒子結(jié)合能力強(qiáng),使用量少,凝聚速度快,對(duì)pH的適應(yīng)性大于無(wú)機(jī)凝聚劑。另外,有專利表明,以土為原材料,在無(wú)機(jī)酸中室溫活化可以產(chǎn)生作為凝聚劑的產(chǎn)物,對(duì)多種染料具有脫色效果。
五、化學(xué)方法
1.氧化還原法
氧化還原法主要采用臭氧、過(guò)氧化物、二硫酸鹽、二氯酸鹽等氧化還原劑處理高色度廢水,切斷有機(jī)分子中的鑰匙達(dá)到脫色目的。
采用氧化還原法處理食品高色度廢水的報(bào)道很多,在很多方面都有了新的進(jìn)展。孫凱等報(bào)道采用Fenton試劑處理醬油生產(chǎn)廢水中的焦糖色素,在pH=4的條件下,反應(yīng)40min的去除率達(dá)到90%的工藝等實(shí)驗(yàn)表明臭氧在20min以內(nèi)可以使嫩黃染料的脫色率達(dá)到96.7%以上的鄭志軍等采用二氧化氯處理活性染料的廢水也得到了滿意的結(jié)果,張文啟等發(fā)表論文明確采用臭氧/納米氧化鐵可以催化氧化廢水的脫色,通過(guò)6min氧化,色度的去除率達(dá)到95%以上
2.電化學(xué)法。
電化學(xué)法處理廢水一般不用加化學(xué)藥品,后處理簡(jiǎn)單,占地面積小,管理方便,稱清潔處理法。隨著電力工業(yè)的發(fā)展,電化學(xué)法逐漸成為廣泛應(yīng)用的水處理技術(shù)。
電化學(xué)脫色法可分為二維電極法和多維電極法。二次元電極法采用兩溶性或不溶性的極板作為電極,通過(guò)直流電,通過(guò)電解槽內(nèi)發(fā)生的電化氧化還原反應(yīng)達(dá)到脫色目的的的多次元電極法在傳統(tǒng)的二次元電極之間填充粒狀或其他碎屑狀的工作電極材料,主電極供給電流,填充的工作電極材料表面帶電,成為新的電極,通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)達(dá)到脫色目的。梁宏等實(shí)驗(yàn)表明,在多維電極處理系統(tǒng)中添加鐵屑可以顯著提高廢水的脫色率和CODCr的分解率,李士安等報(bào)道鐵床對(duì)高色度有機(jī)廢水具有良好的脫色效果,在一定范圍內(nèi)可以降低廢水的COD值,提高廢水的生化性。

六、生物方法
1.活性污泥法。
活性污泥法是利用含有大量微生物的活性污泥,吸收和分解污水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物,凈化污水的方法。該方法處理水能力大,效率高,廣泛應(yīng)用于各種廢水處理。包淑娟等實(shí)驗(yàn)表明活性污泥可以脫色。
2.厭氧生物處理方法。
厭氧生物處理法是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌將污水中的大分子有機(jī)物分解為低分子化合物,轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳的有機(jī)污水處理法。歐富初等報(bào)道采用A/PAC-MAS技術(shù)(厭氧/活性炭-改良活性污泥法)處理醬油生產(chǎn)廢水,優(yōu)勢(shì)菌種脫色和PAC脫色結(jié)合,有效處理色度高達(dá)200倍以上的醬油生產(chǎn)廢水,水色度穩(wěn)定在40倍以下。
隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境污染治理方式的發(fā)展和成熟,構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)已成為當(dāng)務(wù)之急。處理高色廢水的技術(shù)和技術(shù)不斷發(fā)展,我們有充分的理由,相信更先進(jìn)的高色廢水處理技術(shù)會(huì)像雨后的竹筍一樣迅速出現(xiàn),高色廢水會(huì)更好地處理。
污水處理設(shè)備