食品生產(chǎn)污水處理工藝解析

一、食品生產(chǎn)污水的特點(diǎn)與危害

食品生產(chǎn)污水的特點(diǎn)

食品生產(chǎn)涵蓋了眾多領(lǐng)域，如糧食加工、肉類加工、乳制品加工、飲料生產(chǎn)等，不同類型的食品生產(chǎn)所產(chǎn)生的污水具有不同的特點(diǎn)，但總體來說，食品生產(chǎn)污水具有以下共性。 首先，有機(jī)物含量高。食品生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂等有機(jī)物，這些物質(zhì)進(jìn)入污水中，使得污水的化學(xué)需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）值較高。例如，在肉類加工過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的血水、油脂和碎肉，這些物質(zhì)都是高濃度的有機(jī)物。 其次，懸浮物含量大。食品生產(chǎn)中會(huì)有一些固體雜質(zhì)進(jìn)入污水，如糧食加工中的麩皮、碎米，果蔬加工中的果皮、果核等。這些懸浮物不僅會(huì)使污水變得渾濁，還會(huì)影響后續(xù)處理工藝的效果。 再者，營養(yǎng)元素豐富。污水中含有氮、磷等營養(yǎng)元素，這些元素是微生物生長(zhǎng)的必要物質(zhì)，但如果排放到水體中，容易導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，引發(fā)藻類大量繁殖，破壞水生態(tài)平衡。 此外，食品生產(chǎn)污水的水質(zhì)和水量變化較大。不同的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)季節(jié)和生產(chǎn)規(guī)模都會(huì)導(dǎo)致污水的水質(zhì)和水量發(fā)生波動(dòng)。例如，飲料生產(chǎn)在旺季和淡季的污水排放量會(huì)有很大差異。

食品生產(chǎn)污水的危害

食品生產(chǎn)污水如果未經(jīng)處理直接排放，會(huì)對(duì)環(huán)境和人類健康造成嚴(yán)重危害。對(duì)水環(huán)境而言，高濃度的有機(jī)物和營養(yǎng)元素會(huì)消耗水中的溶解氧，導(dǎo)致水體缺氧，使水生生物死亡。同時(shí)，懸浮物會(huì)沉積在水底，影響水底生物的生存。此外，污水中的病原菌和病毒會(huì)污染水源，傳播疾病，威脅人類的飲用水安全。對(duì)土壤環(huán)境來說，污水中的有害物質(zhì)會(huì)滲入土壤，改變土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，影響土壤的肥力和農(nóng)作物的生長(zhǎng)。而且，污水散發(fā)的惡臭氣味會(huì)影響周邊居民的生活環(huán)境和身體健康。

二、常見的食品生產(chǎn)污水處理方法概述

物理處理法

物理處理法是利用物理作用分離污水中的懸浮物質(zhì)，主要包括篩濾、沉淀、氣浮等方法。篩濾是通過格柵、篩網(wǎng)等設(shè)備，截留污水中的大塊懸浮物和漂浮物，防止其進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)備，造成堵塞。沉淀是利用重力作用使污水中的懸浮顆粒沉淀下來，分為自然沉淀和混凝沉淀。自然沉淀是讓污水在沉淀池內(nèi)自然靜置，使懸浮物沉淀；混凝沉淀則是在污水中加入混凝劑，使細(xì)小的懸浮物凝聚成較大的顆粒，然后沉淀下來。氣浮是通過向污水中通入空氣，產(chǎn)生微小氣泡，使污水中的懸浮物附著在氣泡上，隨氣泡上浮到水面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。

化學(xué)處理法

化學(xué)處理法是通過化學(xué)反應(yīng)去除污水中的溶解性物質(zhì)和膠體物質(zhì)，常用的方法有中和、氧化還原、化學(xué)沉淀等。中和是調(diào)節(jié)污水的酸堿度，使污水的pH值達(dá)到合適的范圍，便于后續(xù)處理。氧化還原是利用氧化劑或還原劑將污水中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。例如，用臭氧氧化法去除污水中的色度和異味?；瘜W(xué)沉淀是向污水中加入沉淀劑，使污水中的某些金屬離子或陰離子形成沉淀，從而去除這些物質(zhì)。

生物處理法

生物處理法是利用微生物的代謝作用，將污水中的有機(jī)物分解為二氧化碳和水，從而達(dá)到凈化污水的目的。生物處理法分為好氧生物處理和厭氧生物處理。好氧生物處理是在有氧的條件下，利用好氧微生物分解有機(jī)物，常用的工藝有活性污泥法、生物膜法等。厭氧生物處理是在無氧的條件下，利用厭氧微生物分解有機(jī)物，產(chǎn)生甲烷等氣體，常用的工藝有厭氧消化池、升流式厭氧污泥床（UASB）等。

三、食品生產(chǎn)污水處理的預(yù)處理工藝

格柵與篩網(wǎng)的作用

格柵和篩網(wǎng)是食品生產(chǎn)污水處理預(yù)處理的**道工序。格柵一般安裝在污水進(jìn)水口處，其作用是截留污水中的大塊懸浮物和漂浮物，如樹枝、塑料瓶、包裝袋等。格柵的間距根據(jù)污水中懸浮物的大小來確定，一般分為粗格柵（間距為50 - 100mm）、中格柵（間距為10 - 50mm）和細(xì)格柵（間距為3 - 10mm）。篩網(wǎng)則用于進(jìn)一步截留污水中的細(xì)小懸浮物，如碎肉、果皮等。篩網(wǎng)的孔徑一般較小，通常在0.5 - 5mm之間。格柵和篩網(wǎng)的定期清理非常重要，否則會(huì)導(dǎo)致污水流通不暢，影響后續(xù)處理效果。

沉砂池的功能

沉砂池的主要功能是去除污水中的砂粒、礫石等無機(jī)顆粒，防止這些顆粒對(duì)后續(xù)處理設(shè)備造成磨損和堵塞。沉砂池一般分為平流式沉砂池、豎流式沉砂池和曝氣沉砂池。平流式沉砂池是最常用的一種，其構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定。污水在沉砂池內(nèi)的流速較慢，使得砂粒等無機(jī)顆粒沉淀下來，然后通過排砂設(shè)備將砂粒排出。

調(diào)節(jié)池的意義

由于食品生產(chǎn)污水的水質(zhì)和水量變化較大，為了保證后續(xù)處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，需要設(shè)置調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的作用是調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)和水量，使進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)備的污水水質(zhì)和水量相對(duì)穩(wěn)定。調(diào)節(jié)池可以通過攪拌、曝氣等方式，使污水充分混合，均勻水質(zhì)。同時(shí)，調(diào)節(jié)池還可以起到儲(chǔ)存污水的作用，當(dāng)污水排放量較大時(shí)，將多余的污水儲(chǔ)存起來，當(dāng)污水排放量較小時(shí)，再將儲(chǔ)存的污水緩慢排放到后續(xù)處理設(shè)備中。

四、生物處理工藝在食品生產(chǎn)污水處理中的應(yīng)用

活性污泥法

活性污泥法是一種常見的好氧生物處理工藝，它利用活性污泥中的微生物來分解污水中的有機(jī)物?；钚晕勰嗍怯杉?xì)菌、真菌、原生動(dòng)物等微生物組成的絮狀污泥。在活性污泥法處理系統(tǒng)中，污水與活性污泥在曝氣池中充分混合，并通入空氣，使活性污泥中的微生物在有氧的條件下分解有機(jī)物。經(jīng)過一段時(shí)間的處理后，混合液進(jìn)入二沉池，活性污泥沉淀下來，一部分回流到曝氣池中，繼續(xù)參與處理過程，另一部分則作為剩余污泥排出。活性污泥法具有處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但也存在污泥膨脹、能耗較高等問題。

生物膜法

生物膜法是另一種好氧生物處理工藝，它是讓微生物附著在載體表面形成生物膜，污水在生物膜表面流動(dòng)，通過生物膜中的微生物分解有機(jī)物。常見的生物膜法工藝有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池等。生物濾池是在濾池中填充濾料，污水通過濾料時(shí)，微生物在濾料表面生長(zhǎng)繁殖形成生物膜。生物轉(zhuǎn)盤是由多個(gè)圓盤組成，圓盤一半浸沒在污水中，一半暴露在空氣中，隨著圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，生物膜與污水和空氣充分接觸，分解有機(jī)物。生物接觸氧化池是在池中填充填料，微生物附著在填料表面形成生物膜，同時(shí)向池中通入空氣，提供微生物所需的氧氣。生物膜法具有耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)。

厭氧生物處理工藝

厭氧生物處理工藝是在無氧的條件下，利用厭氧微生物分解有機(jī)物。厭氧生物處理工藝具有能耗低、可以產(chǎn)生沼氣等優(yōu)點(diǎn)，適用于處理高濃度有機(jī)污水。升流式厭氧污泥床（UASB）是一種常用的厭氧生物處理工藝，它由反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和氣室三部分組成。污水從反應(yīng)器底部進(jìn)入，向上流動(dòng)，與厭氧污泥充分接觸，有機(jī)物被厭氧微生物分解，產(chǎn)生沼氣。沼氣通過氣室收集，處理后的污水從沉淀區(qū)上部排出。厭氧生物處理工藝的缺點(diǎn)是處理時(shí)間長(zhǎng)、啟動(dòng)較慢、對(duì)溫度和pH值要求較高。

五、深度處理工藝提升水質(zhì)達(dá)標(biāo)率

過濾工藝

過濾是一種常用的深度處理工藝，它可以進(jìn)一步去除污水中的細(xì)小懸浮物和膠體物質(zhì)，提高污水的清澈度。常見的過濾設(shè)備有砂濾池、活性炭濾池等。砂濾池是利用石英砂等濾料作為過濾介質(zhì)，污水通過濾料層時(shí)，懸浮物被截留?；钚蕴繛V池則是利用活性炭的吸附作用，去除污水中的有機(jī)物、色度和異味等。過濾工藝可以有效降低污水的濁度和COD值，提高水質(zhì)。

消毒工藝

消毒是食品生產(chǎn)污水處理的最后一道工序，其目的是殺滅污水中的病原菌和病毒，確保污水排放符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。常見的消毒方法有氯氣消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。氯氣消毒是最傳統(tǒng)的消毒方法，它具有消毒效果好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但氯氣是一種有毒氣體，使用時(shí)需要注意安全。二氧化氯消毒具有消毒效果好、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，逐漸得到廣泛應(yīng)用。紫外線消毒是利用紫外線的殺菌作用，對(duì)污水進(jìn)行消毒，它具有操作簡(jiǎn)單、無殘留等優(yōu)點(diǎn)，但紫外線消毒設(shè)備的投資和運(yùn)行成本較高。

膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)是一種新型的深度處理工藝，它利用膜的選擇性透過性，分離污水中的不同物質(zhì)。常見的膜分離技術(shù)有微濾、超濾、納濾和反滲透等。微濾和超濾主要用于去除污水中的懸浮物和大分子有機(jī)物，納濾和反滲透則可以去除污水中的小分子有機(jī)物、無機(jī)鹽等。膜分離技術(shù)具有分離效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，但膜的使用壽命較短，運(yùn)行成本較高。

六、食品生產(chǎn)污水處理工藝的選擇與優(yōu)化

工藝選擇的依據(jù)

在選擇食品生產(chǎn)污水處理工藝時(shí)，需要綜合考慮多個(gè)因素。首先是污水的水質(zhì)和水量，不同的水質(zhì)和水量需要采用不同的處理工藝。例如，對(duì)于高濃度有機(jī)污水，可能需要采用厭氧生物處理工藝；對(duì)于水質(zhì)和水量變化較大的污水，需要設(shè)置調(diào)節(jié)池。其次是處理要求，不同的排放要求和回用要求對(duì)處理工藝的選擇也有影響。如果污水需要回用，可能需要采用更高級(jí)的深度處理工藝。此外，還需要考慮處理成本、占地面積、運(yùn)行管理難度等因素。

工藝優(yōu)化的方法

工藝優(yōu)化可以提高污水處理效果，降低處理成本。一方面，可以通過改進(jìn)工藝參數(shù)來優(yōu)化工藝。例如，調(diào)整曝氣池的溶解氧濃度、污泥回流比等參數(shù)，提高活性污泥法的處理效果。另一方面，可以采用組合工藝來優(yōu)化工藝。例如，將厭氧生物處理工藝和好氧生物處理工藝相結(jié)合，先利用厭氧生物處理工藝去除大部分有機(jī)物，再利用好氧生物處理工藝進(jìn)一步處理，提高處理效率。此外，還可以加強(qiáng)對(duì)污水處理設(shè)備的維護(hù)和管理，確保設(shè)備的正常運(yùn)行，提高處理效果。

綜上所述，食品生產(chǎn)污水處理工藝是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要根據(jù)污水的特點(diǎn)和處理要求，選擇合適的處理工藝，并不斷進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)污水的達(dá)標(biāo)排放和資源的有效利用。