食品工业的三废处理

概述

大多数食品在其加工过程中，需要大量用水，其中少量水构成制品供消费者食用，大量的是用来对各种食物原料的清洗、烫漂、消毒、冷却以及容器和设备的清洗。因此，食品工业排放的废水量很大。由于食品工业的原料广泛，产品种类繁多，排出的废水水质、水量差异也很大。废水中含的主要污染物有：漂浮在废水中的固体物质，如茶叶、肉和骨的碎屑、动物或鱼的内脏、排泄物和畜毛、植物的废渣和皮等；悬浮在废水中的油脂、蛋白质、淀粉、血水、酒糟、胶体物等；溶解在废水中的糖、酸、盐类等；来自原料挟带的泥砂和动物粪便等；可能存在的致病菌等。概括地说，食品工业废水的主要特点是：有机物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无毒性。

污水的主要污染指标

1、生物需氧量(Biological Oxygen Demand)生物需氧量简称BOD，系指在一定的温度，时间条件下，微生物在分解、氧化废水中有机物的过程中，所消耗的游离氧数量，实际测定时采用20C条件下，5d的BOD，单位mg／L。

2、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand)化学需氧量简称COD，它表示废水经过强氧化剂(如重铬酸钾)在酸性条件下，将有机物氧化成为H2O 和CO2时所测得的耗氧量即为化学需氧量COD。COD值越高，表示水中有机污染物的污染越严重。同生物需氧量相比较，化学需氧量测定时间短，而且不受水质限制。化学需氧量一般在数值上高于生物需氧量。两者之间的差值即可粗略地表示出不能被微生物所分解的有机物。对于多数食品加工厂废水，BOD将是

COD的65％～80％。

3、总需氧量(TOD) 有机物主要元素是C、H、O、N、S等，在高温下燃烧后，将分别产生C02、H20、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量TOD。TOD的值一般大于COD的值。

4、总有机碳(TOC)总有机碳是近年来发展起来的一种水质快速测定方法，用于测定废水中的有机碳的总含量。TOC的测定时间也仅需几分钟。TOC 虽可以以总有机碳元素量来反映有机物总量，但因排除了其他元素，不能反映有机物的真正浓度。

5、总悬浮固形物(Total Suspended Solid) 废水中总悬浮固形物简称TSS，系指飘浮在废水表面和悬浮在废水中的总固形物质含量，是废水的重要污染指标之一。废水中的大部分TSS，可采用过滤法去除。

6、酸碱度pH 酸度和碱度也是废水的重要污染指标。常用pH来表示废水的酸性和碱性程度。

7、温度废水温度过高而引起的危害称为热污染。在物理和化学处理系统中，由于废水温度的大幅度变化，也会影响到处理过程的稳定性。通常，市政管理部门都会规定出废水的最高允许温度。

8、有毒物质食品工业废水一般是无毒的。但有时造成废水中出现有毒物，通常是过量的游离氨，用来消毒的剩余氯，以及清洗用的洗涤剂或其他有毒物如油漆，溶剂和农药等。

废水处理途径和方法

?按处理方法分类:

现代食品工业废水处理技术，按其作用原理可分为物理法、化学

法、物理化学法和生物处理法四大类方法。

1．物理处理法利用物理作用，分离和回收废水中不溶解的，呈悬浮固体状态的污染物质。也称为机械处理法。根据物理作用的不同，又可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截流法。

2．化学处理法利用化学原理分离和除取废水中呈溶解胶体状态的污染物质，或将其转化为无害物质的废水处理法。在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是：混凝、中和、氧化还原等；而以传质作用为基础的处理单元则有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换等。

3．物理化学法运用物理和化学的综合作用去除废水中的污染物质的方法。物理化学法主要有吸附法、离子交换法、膜分离法、萃取法、气提法和吹脱法等。

4．生物处理法利用微生物的代谢原理，使废水中呈溶解状胶体以及细微悬浮固体状的有机性污染物转化为稳定，无害的物质。根据微生物作用的不同，生物处理法又分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。前者包括：活性污泥法，生物膜法，好氧氧化塘，土壤处理法等，后者包括：厌氧消化法，厌氧塘等。这里主要介绍活性污泥法：

活性污泥法是以废水中有机污染物作为底物，经过向废水中注入空气进行充氧，持续一段时间之后，废水中即生成一种絮凝体，这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群所构成，它易于沉淀分离，并使废水得到澄清，由于存在有丰富的有机物和不断提供充足的氧加速了微生物的活动和繁殖，并在微生物高度活动区的中心聚集着大量的各种微生物，在学术上就把这种微生物高度活动的中心叫做微生物絮体，又叫活性污泥(Activated sludge)，通俗地说，就是有氧气、有养料

的无数个微生物活动、聚集的中心。

活性污泥处理系统主要由格栅、一次沉淀池、爆气池、爆气设备、污泥回收设备和二次沉淀池组成。待处理的废水经格栅除去大块物质，进入一次沉淀池，然后进入爆气池，由于不断的送入压缩空气，使混合液中有足够的溶解氧并对混合液进行搅拌，使活性污泥与废水充分接触，保证活性污泥中的好氧微生物对有机物的稳定氧化分解。同时，活性污泥不断增长，然后将爆气池内的混合液送入二次沉淀池，在这里停留一段时间，使污泥沉淀，澄清水溢流排出。沉淀下来的活性污泥一部分回流至爆气池（作为下次处理的污泥源，使其成长起来

较快，相当于发酵的接种），剩余的进入污泥池进行处理。

按处理程度分类:

废水处理技术按处理程度可分为一级、二级、三级处理。

1．一级处理(初级处理或预处理)去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物质，调节废水pH值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的处理方法。常用方法有筛滤法、沉淀法、上浮法、预曝气法。一般经过一级处理后BOD的消除率约为25％～40％左右和大约去除70％的总固形物，废水的净化程度不高，还必须进行二级处理。相对二级处理而言，一级处理又属于预处理，可在食品加工厂厂区进行预处理。

2．二级处理通过一级处理后，再加处理，用以除去污水中大量有机污染物(即BOD)，使污水进一步净化的工艺过程。一般经过二级处理后废水中的BOD，可去除80％～90％，处理后水中的BOD含量可低于30ml／L。采用好氧性生物处理法各过程可以达到这种标准。一般而言，经二级处理后，废水已具备了排放水的标准。二级处理可在大型食品加工厂厂区附近进行。

3．三级处理这一级处理的任务是进一步去除二级处理未能去除的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物，以及磷、氮和可溶性的无机物。三级处理同深度处理有很多相似之处，但又不完全一致。三级处理是经二级处理后，为了从废水中去除某种特定的污染物质，如磷、氮等，而补充增加的处理单元。深度处理则往往是以废水回收，复用为目的时在二级处理后所增设的处理单元或系统。

一级处理和二级处理，是城市污水和食品工业废水处理中经常采用的，故又称常规处理。三级处理一般投资较大，管理复杂，但能充分利用水资源，在当前水资源紧缺情况下应大力发展此类处理。

食品工业废水处理方法

废水在离开食品工厂前必须降低的污染程度，特别是一个地区与另一个地区之间，差异很大，这取决于很多因素,如：①废水是否排入城市污水处理工厂或商业废水处理工厂，如果是，该厂能处理的最大污染负荷是多少?②这种处理的费用有多大，如由食品工厂自行处理是会更经济些?③食品工厂拥有什么样的排放权利，应当遵守哪些法规?

?食品工业污水的典型处理工艺流程如图：

废水中的污染物质是多种多样的，往往不可能用一种处理单元就能够把所有的污染物质去除干净。一般一种废水往往需要通过几个处理单元组成的处理系统处理

后，才能够达到排放要求。对于某一种食品加工废水，采用哪些方法或哪几种方法联合使用需根据废水的水质和水量，排放标准，处理方法的特点，处理成本和回收经济价值等，通过调查、分析、比较后才能决定，必要时还要进行小试、中试等。

啤酒酵母废菌的处理(举例)

啤酒酵母废菌概况

啤酒酵母废菌是啤酒生产过程产生的废弃物。目前，我国有啤酒厂近500家，每年废酵母的生成量非常可观, 其中约有80%没能得到回收再利用,对周边环境产生严重的污染。2007 年中国啤酒产量3.9314×1010kg，产生废酵母约5.897×108kg，目前多被作为普通饲料销售或生产酵母味素，产品的附加值提高有限，对于其它有效资源未能很好利用。

啤酒酵母废菌的利用

国内外对废酵母利用作了大量的研究，其主要集中在提取碱不溶性β-1,3-葡聚糖、回收酒精和提取蛋白、多肽类物质等方面，但大多是单一产物的研究，对于废酵母的综合利用却研究较少。利用现代生物技术和膜技术对啤酒废酵母充分开发利用，使其中的海藻糖、β-1,3-葡聚糖和蛋白质得以充分利用。提取和利用啤酒废酵母中的这些功能性成分，将有效增加啤酒废酵母的附加值，实现其经济效益和社会效益。

用木瓜蛋白酶对提取过海藻糖（酵母细胞液内）的酵母残渣进行处理，在得到纯度和得率较高的β-1,3-葡聚糖的同时，回收到多肽、氨基酸含量丰富的蛋白水解液。

?酵母β-1,3-葡聚糖提取工艺