食品废水处理工艺改造

摘要：食品工业的内容极其复杂，包括制糖、酿造、肉类、乳品加工等生产过程，所排出的废水都含有机物，具有强的耗氧性，具有大量悬浮物随废水排出。动物性食品加工排出的废水中还含有动物排泄物、血液、皮毛、油脂等，并可能含有病菌，因此耗氧量很高，比植物性食品加工排放的废水的污染性高得多。因此食品工业废水对环境和人类影响都很大，需要经过一定的技术将其处理净化再排放。

关键词：食品 食品工业废水 处理方法

一、课题研究背景

食品废水的来源主要为方便面生产废水、饮料生产废水、生活污水。由于污水来源于不同的生产线的污水且各生产线的运行具有间歇性，所以污水水量、水质不稳定，变化波动较大。如果不对废水进行及时处理则会对环境造成极大的污染。

食品工业具有规模大、污水排放量多等特点，而且污水中常含有大量糖类、蛋白质、微生物菌体和 N、P 的化合物。因此，食品废水的水力负荷和有机负荷都较高，对环境的污染非常强烈，尤其会造成水体的富营养化，破坏水体的自净能力［1］。

食品工业原料广泛，制品种类繁多，排出废水的水量、水质差异很大。废水中主要污染物有(1)漂浮在废水中固体物质，如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等；(2)悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等；(3)溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等：(4)原料夹带的泥砂及其他有机物等；(5)致病菌毒等。食品工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无大的毒性。其危害主要是使水体富营养化，以致引起水生动物和鱼类死亡，促使水底沉积的有机物产生臭味，恶化水质，污染环境。

二、食品废水处理工艺流程

本规划废水流程包括以下几个单元：

（1）前处理单元：粗格栅机、集水井、细格栅、调节池；

（2）物化处理单元：混凝罐、溶气气浮系统；

（3）生化处理单元：调节预曝气池、缺氧池、活性污泥池、沉淀池、污泥回流池、清水池；

（4）污泥脱水单元：污泥池、污泥浓缩池、带式污泥脱水机。

三、MBR工艺与SBR工艺在食品废水处理中的应用

1.MBR工艺

（1） MBR工艺简介：

膜生物反应器（MBR）是在废水工程中应用较成熟的处理技术。简单地说是利用纤维膜组件直接将曝气池进行泥水分离，利用膜的选择透过性实现曝气池中的生物富集，使得生物处理效率大幅度提高，生物处理后的泥水再经膜分离后得到洁净的回用水。它是保护水环境，实现污水资源化的一项重要技术，MBR技术是目前公认的最有发展前途的环境治理技术之一，也是处理高浓度废水和污水中水回用的理想技术。

（2）MBR工艺的组成：

膜生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。通常提到的膜生物反应器实际上是三类反应器的总称：

①　曝气膜生物反应器

曝气膜生物反应器是采用透气性致密膜（如硅橡胶膜）或微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点情况下，可实现向生物反应器的无泡曝气。该工艺的特点是提高了接触时间和传氧效率，有利于曝气工艺的控制，不受传统曝气中气泡大小和停留时间的因素的影响。

②　萃取膜生物反应器

萃取膜生物反应器 又称为 EMBR。因为高酸碱度或对生物有毒物质的存在，某些工业废水不宜采用与微生物直接接触的方法处理；当废水中含挥发性有毒物质时，若采用传统的好氧生物处理过程，污染物容易随曝气气流挥发，发生气提现象，不仅处理效果很不稳定，还会造成大气污染。为了解决这些技术难题，英国学者 Livingston研究开发了 EMB 。废水与活性污泥被膜隔开来，废水在膜内流动，而含某种专性细菌的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以选择性透过膜被另一侧的微生物降解。由于萃取膜两侧的生物反应器单元和废水循环单元是各自独立，各单元水流相互影响不大，生物反应器中营养物质和微生物生存条件不受废水水质的影响，使水处理效果稳定。系统的运行条件如 HRT 和 SRT 可分别控制在最优的范围，维持最大的污染物降解速率。

③　固液分离型膜生物反应器

固液分离型膜生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在 1.5~3.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（ HRT ）与污泥龄（ SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的 25% ～40% 。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。针对上述问题， MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌 (特别是优势菌群 ) 的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低 F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。

（2）MBR工艺特点：

u 工艺先进、过程简单、现场工期短；

u 自动化程度高、操作灵活、运行和维护方便；

u 容积负荷大，占地面积少、处理效果好；

u 系统工艺保障措施充足、能耗低、运行稳定。

2.SBR 工艺

（1）SBR工艺概述：

SBR是序批式活性污泥法的简称，它是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥处理技术。它采用时间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置沉淀代传统的动态沉淀。

（2）SBR工艺特点：

①　理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。

②　运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。

③　反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。

④　脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。

⑤　工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑，占地面积省。

⑥　处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。食品废水包括酒精、啤酒、味精、淀粉、乳糖、柠檬酸、蔬菜加工及饮料加工过程中排出的废水，废水水质普遍较差，处理难度较大，投资及运行费用高。而在大量的食品废水处理的工程实践中已逐渐证明，SBR工艺的可行性和优越性，该工艺应用于食品废水的处理已取得了满意的效果。

（3）SBR适用范围：

由于上述技术特点，SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的适用范围。就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况：

u 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。

u 需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。

u 水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。

u 用地紧张的地方。

u 对已建连续流污水处理厂的改造等。

u 非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散电源污染的治理。

三、课题研究意义

本课题研究对比SBR及MBR之间的特点，意图采用”MBR工艺”替代”SBR工艺”来扩建食品废水处理工程，改造后各个阶段对COD、BOD5、SS、动植物油都有较好的处理效果，COD去除率达到90%，BOD5达到94%，SS去除率50%，动植物油去除率达到50%。工艺改造后可降低成本、减少维护费用、污水达标排放。

参考文献：

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[19]《给排水工程快速设计手册.2.排水工程》P103-105.北京：中国建筑工业出版社，1997.6

[20]《排水工程》P137-141.北京：中国建筑工业出版社，2000.6

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

一、 题目

食品废水处理站扩建工程

二、工程概况

工程名称：综合基地污水处理站

质量等级要求：优良

招标范围：根据郑州三全食品股份有限公司所提供的污水排放水质和水量，布置污水处理成套设备和附属设施，配套土建工程。包括污水处理站设计、成套设备供应和安装。

工程施工周期：工期为5个月

三、设计依据

（1)给水排水设计手册（第一册）常用资料(第二版)

（2)给水排水设计手册（第五册）城镇排水(第二版)

（3)给水排水设计手册（第十一册）常用设备(第二版)

（4) 室外排水设计规范GB50014-2006-（2010）版

（5）给排水制图标准GB/T50106-2001

（6）招标书：设计水量、进水和出水水质

三、设计范围和内容

本设计为配合园区规划的污水处理工程设计，本设计范围：园区部分污水管网，污水厂进水井至污水厂出水井。要求完成：具体工艺流程的选择，各处理构筑物的设计、计算，厂区的平面布置，以及主要处理构筑物的构造及设备的规格型号的构造。包括：

1、园区部分污水管网布置；

2、污水处理工艺设计；

3、污水处理构筑物设计；

4、污泥处理构筑物设计；

5、工程的概预算。

四、本课题要解决的问题

本课题研究对比SBR及MBR之间的特点，意图采用”活性污泥法”替代”MBR工艺”来扩建食品废水处理工程。

五、拟采用的研究手段

（1）通过查阅相关资料，了解食品废水处理现状及方法；

（2）通过对食品废水的进出水水质与水量的预算与分析，选择合适的污水处理方法

（3）通过掌握废水处理方法及原理，根据所选择的废水处理方法，确定合适的处理工 艺；

（4）查阅工艺设计各构筑物参数的选取及计算方法，根据食品废水的实际情况，完成 所确定工艺构筑物的设计扩建

（5）得出食品废水处理站扩建总设计方案