國(guó)內(nèi)食品工業(yè)高色度廢水處理的現(xiàn)狀和未來(lái)分析

概述了我國(guó)食品工業(yè)高色度廢水的近況及來(lái)源、特點(diǎn)及危害，分別從物理法、化學(xué)法和生物法三個(gè)方面介紹了目前食品工業(yè)高色度廢水處理的現(xiàn)狀，并進(jìn)一步從可持續(xù)發(fā)展的角度對(duì)我國(guó)食品工業(yè)高色度廢水的處理進(jìn)行了展望。

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，特別是生產(chǎn)過(guò)程排出的廢水，具有有機(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)。

1、食品工業(yè)廢水的來(lái)源、特點(diǎn)及危害

1.1 食品工業(yè)廢水的來(lái)源 食品工業(yè)廢水的主要來(lái)源于3三個(gè)生產(chǎn)工段。一是原料清洗和生產(chǎn)設(shè)備的清洗：大量沙土雜物、葉、皮、鱗、肉、羽、毛和色素等進(jìn)入廢水中，使廢水中含大量的懸浮物。二是生產(chǎn)工段：原料中很多成分在加工過(guò)程中不能全部利用，未利用部分進(jìn)入廢水中，是廢水含大量有機(jī)物；三是成型工段：為增加的食品的色、香、味，延長(zhǎng)保質(zhì)期，使用各種添加劑，一部分流失進(jìn)入廢水，如各種染料（焦糖色素、檸檬黃、姜黃、果綠、亮藍(lán)等），使廢水化學(xué)成分復(fù)雜。另外，還有添加劑的生產(chǎn)（特別是食用色素的生產(chǎn)） 排除的大量廢物和廢水也形成化學(xué)污染。

1.2 食品工業(yè)廢水的特點(diǎn) 由于食品種類繁多，原料廣泛，所以食品工業(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)。

1.3 食品工業(yè)廢水的危害 食品工業(yè)廢水本身害，但含有大量可降解的有機(jī)物，廢水若不經(jīng)過(guò)處理排入水體會(huì)消耗水中大量的溶解氧，造成水體缺氧，使魚類和水生生物死亡。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。若將廢水引入農(nóng)田進(jìn)行灌溉，會(huì)影響農(nóng)產(chǎn)品的使用，并污染地下水源。廢水中夾帶的動(dòng)物排泄物，含有蟲卵和致病菌，將導(dǎo)致疾病傳播，直接危害人畜的健康。

2、食品工業(yè)高色度廢水處理現(xiàn)狀

高色度廢水的處理在食品工業(yè)廢水處理一直是難點(diǎn)。食品工業(yè)廢水的高色度的主要，食品生產(chǎn)過(guò)程中，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生色素，進(jìn)入廢水之中，如醬油發(fā)酵過(guò)程中葡萄糖氧化生成的類黑素等；第二，生產(chǎn)過(guò)程中，為了讓食品達(dá)到良好的色澤，添加的食用色素和染料等，如在醬油調(diào)配時(shí)人工加入的焦糖色素和青豆生產(chǎn)中加入的果綠等。

國(guó)內(nèi)外對(duì)高色度食品工業(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。目前通常采用的方法有吸附、混凝、氧化、還原、電解、生化等。這些方法都有其自身難以克服的缺點(diǎn)，且一般只能處理色度較低的廢水，根本無(wú)法解決高色度廢水的脫色問(wèn)題。

2.1 物理方法

2.1.1 吸附法

吸附法是利用多孔性固體物質(zhì)做吸附劑，以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、焦粉以及大孔吸附樹(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)能夠的吸附水溶性的色素和染料，但不能夠吸附懸浮固體和不溶性的染料。并且，活性炭的再生費(fèi)用昂貴，一般用于少量、濃度較低的廢水處理。鍋爐煤渣、鋼渣、焦粉和農(nóng)產(chǎn)品廢棄物如甘蔗渣、花生殼等）具有一定的吸附能力，可以替代活性炭。雒和明等人的實(shí)驗(yàn)表明以廢棄焦粉為原料，通過(guò)脫灰處理，采用過(guò)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)脂是一種內(nèi)部具有三維空間立體孔結(jié)構(gòu)，孔徑與比表面積都比較大的高分子聚合物。其比表面積大，吸附效率高，洗脫再生容易，在高色度食品工業(yè)廢水中得到一定范圍的使用。呂建、熊春華報(bào)道，采用大孔樹(shù)脂對(duì)含有高色度果綠的食品廢水進(jìn)行吸附取得了良好的效果，吸附率可達(dá)93.4 %，大孔樹(shù)脂的二次洗脫率達(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。

2.1.2 凝集法

凝集法利用金屬氫氧化物或有機(jī)金屬聚合物的吸附或離子橋作用進(jìn)行脫色，此法對(duì)于粒徑在10- 9 nm~10- 8 nm范圍內(nèi)的粒子為有效。這種方法的原理是，加入帶電荷或者性官能團(tuán)的凝聚劑，原系統(tǒng)粒子間的靜電斥力的作用，促使其凝集沉降，從而達(dá)到分離脫色的目的。

常用的凝聚劑有無(wú)機(jī)凝聚劑和高分子凝聚劑。無(wú)機(jī)凝聚劑包括鋁系大多為Al2O4 或（NH4）2SO4 的混合溶液，鐵系FeSO4、Fe2 （ SO4）3 或FeCI3 等，以及用于改變pH，使某些物質(zhì)沉降的酸堿凝聚劑。無(wú)機(jī)凝聚劑對(duì)有色廢水處理效果較好，但對(duì)pH 過(guò)于敏感，只有在合適的pH 條件下才會(huì)有滿意效果。高分子凝聚劑分子量較大，與粒子結(jié)合能力較強(qiáng)，用量少，凝集速度快，且對(duì)pH 的適應(yīng)性大于無(wú)機(jī)凝聚劑。此外，有專利表明，以泥土作為原材料，在無(wú)機(jī)酸中室溫活化可產(chǎn)生用作凝聚劑的產(chǎn)物，對(duì)多種染料具有脫色效果。

2.2 化學(xué)方法

2.2.1 氧化還原法

氧化還原法主要是采用臭氧、過(guò)氧化物、連二硫酸鹽、次氯酸鹽等氧化還原劑處理高色度廢水，使有機(jī)分子中的雙鍵發(fā)生斷裂而達(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)道較多，在許多方面有了新的進(jìn)展。孫凱等報(bào)道了采用Fenton 試劑對(duì)醬油生產(chǎn)廢水中焦糖色素進(jìn)行處理，在pH=4 的條件下，反應(yīng)40 min 去除率達(dá)到90 %；龔宜等實(shí)驗(yàn)表明臭氧在20 min 內(nèi)可使嫩黃染料的脫色率達(dá)到96.7 %以上；鄭志軍等在采用二氧化氯對(duì)活性染料廢水處理也取得了較為滿意的結(jié)果；張文啟等發(fā)表論文闡明采用臭氧/ 納米氧化鐵可催化氧化廢水脫色，經(jīng)過(guò)6 min 氧化，色度去除率可達(dá)95 %以上。

2.2.2 電化學(xué)法

電化學(xué)法處理廢水一般無(wú)需加入化學(xué)藥品，后處理簡(jiǎn)單，占地面積小，管理方便，被稱為清潔處理法。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，電化學(xué)法正逐步成為一種應(yīng)用廣泛的水處理技術(shù)。

電化學(xué)脫色法可分為二維電法和多維電法。二維電法是采用兩溶解性或不溶性的板作為電，通入直流電，通過(guò)電解槽內(nèi)發(fā)生的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)達(dá)到脫色目的；多維電法是在傳統(tǒng)的二維電間填充粒狀或其他碎屑狀工作電材料，由主電供給電流，是填充的工作電材料表面帶電，成為新的電，從而通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)達(dá)到脫色的目的。梁宏等實(shí)驗(yàn)表明在多維電處理系統(tǒng)加入鐵屑能使對(duì)廢水的脫色率和CODCr 降解率得到顯著提高；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，并可在一定范圍內(nèi)降低廢水的COD 值，提高廢水的可生化性。

2.3 生物方法

2.3.1 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，對(duì)污水中的有機(jī)物或無(wú)機(jī)污染物進(jìn)行吸收和氧化分解，從而使污水得以凈化的方法。由于此法處理水的能力大、效率高，已被廣泛的用于各種廢水的處理。包淑娟等實(shí)驗(yàn)表明活性污泥能夠較好的脫色。

2.3.2 厭氧生物處理法

厭氧生物處理法是利用兼性和專性將污水中大分子有機(jī)物降解為低分子化合物，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳的有機(jī)污水處理方法。歐富初等報(bào)道采用A/PAC-MAS 工藝（厭氧/ 活性炭- 改良活性污泥法）處理醬油生產(chǎn)廢水，通過(guò)優(yōu)勢(shì)菌種脫色和PAC脫色結(jié)合，可使色度高達(dá)200 多倍的醬油生產(chǎn)廢水得到有效處理，而出水色度能穩(wěn)定在40 倍以下。

3、食品工業(yè)高色度廢水處理的展望

隨著對(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)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。現(xiàn)在我國(guó)的環(huán)境保護(hù)已從事后治理轉(zhuǎn)向事前預(yù)防與控制，采用防治結(jié)合的原則。因此，在食品工業(yè)高色度廢水處理問(wèn)題上也應(yīng)該遵循此原則，做到以下幾點(diǎn)：

1）改革工藝及對(duì)廢水進(jìn)行綜合利用，限度地減少?gòu)U水量，防止廢水的污染，將排出的廢水經(jīng)過(guò)處理再循環(huán)重復(fù)使用；

2）逐級(jí)用水，實(shí)現(xiàn)一水多用。可按照食品生產(chǎn)過(guò)程中各道工藝對(duì)水質(zhì)和水流的不同要求，把水分成幾個(gè)等級(jí)，串聯(lián)起來(lái)逐級(jí)使用，實(shí)現(xiàn)一水多用；

3）規(guī)劃、合理布局，充分利用水體的自凈能力，減少污染，在某一地區(qū)或區(qū)域建立污水處理廠；

4）充分利用企業(yè)原有的凈化設(shè)施，不僅能節(jié)約投資，更重要的是能減少占地，在舊設(shè)施上引進(jìn)具有強(qiáng)化凈化效果的新技術(shù)；

5）采用新技術(shù)、新工藝。工業(yè)廢水處理方法，正向設(shè)備化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。近年來(lái)廣泛發(fā)展起來(lái)的氣浮、高梯度電磁過(guò)濾、臭氧氧化及離子交換等，都為工業(yè)廢水處理提供了新工藝、新技術(shù)和新方法。在完善老廠水處理方法的同時(shí)應(yīng)考慮采用新技術(shù)。

隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，處理高色度廢水的技術(shù)和工藝將不斷發(fā)展，我們有充分的理由相信，更加高色度廢水處理技術(shù)將會(huì)向雨后春筍那樣迅速涌現(xiàn)，高色度廢水將會(huì)處理的更好。