食品工业废水的处理技术

邹 文 郑 瑶 郑 超

(1.吉林省双龙环境工程有限公司,吉林长春 130117)(2.吉林建筑大学城建学院，吉林长春 130011)（3.恒大长白山矿泉水有限公司,吉林白山)

1 引言

根据实际工程数据，山东省某食品企业污水处理厂二沉池出水COD并不能稳定低于60mg/L。为响应国家减排号召，山东省某食品企业污水处理厂将进行提标改造工作，其出水COD要求低于30 mg/L，其他指标要求同一级A。处理的污水包括低浓度废水和高浓度废水。其中低浓度水由大部分的生活污水和蒸发冷凝水，及少部分的以山东省某食品企业污水处理厂为主的工业废水构成。高浓度废水主要为淀粉和葡萄糖废水。

2 试验方案

2.1 工艺技术

根据污水水质的特点及我公司的经验，本试验采用了曝气生物滤池和后置二级臭氧塔的联合处理工艺。

2.1.1 曝气生物滤池

生物滤池净水原理是滤池内滤料上生长的生物膜中微生物氧化分解作用，滤料及生物膜的吸附截留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用。滤池的滤料表面附着生长着高活性的生物膜，内部曝气。

本生物滤池采用的滤料为火山岩滤料（粒径为2-4mm）。选用火山岩滤料优势为：

（1）火山岩生物滤料物理结构特点：

火山岩生物滤料在物理微观结构方面表现为：表面粗糙多微孔，这些特点特别适合于微生物在其表面生长、繁殖，形成生物膜。

（2）火山岩生物滤料在化学微观结构方面表现为：

①微生物化学稳定性：火山岩生物滤料抗腐蚀，具有惰性，在环境中不参与生物膜的生物化学反应。

②表面电性与亲水性：火山岩生物滤料表面带有正电荷，有利于微生物固着生长，亲水性强，附着的生物膜量多且速度快。

③对生物膜活性的影响方面：作为生物膜载体，火山岩生物滤料对所固定的微生物无害、无抑制性作用，实践证明不影响微生物的活性。

（3）火山岩生物滤料在水力学方面表现为：

①空隙率：内外平均孔隙率在 40%左右，对水的阻力小，同时与同类滤料相比，所需滤料量少，同样能达到预期过滤目标。

②比表面积：比表面积大、开孔率高且惰性，有利于微生物的接触挂膜和生长，保持较多的微生物量，有利于微生物代谢过程中所需的氧气与营养物质及代谢产生的废物的传质过程。

③滤料形状与水的流态：由于火山岩生物滤料是无尖粒状，且孔径大多数比陶粒要大，所以在使用时对水流的阻力小，节省能耗。

2.1.2 臭氧高级氧化技术

臭氧具有很强的氧化性，与有机物反应途径有直接反应和利用臭氧分解产生的HO·进行间接反应。臭氧与污水中难降解的有机物反应过程中，通过开环、断链等方式来使难降解机物氧化成简单的有机物或二氧化碳和水从而达到去除有机物的目的。

2.1.3 工艺耦合与强化

通过曝气生物滤池可除去绝大部分悬浮物、SS及部分难降解有机物，可提高臭氧的利用率，以达到减少臭氧的投加量，进而减少臭氧发生器的耗电量即节能目的。并且后置臭氧，在调节臭氧量时不会对现有的曝气滤池上的生物膜产生冲击，臭氧量的改变不会产生连锁效应。于是可根据曝气生物滤池的出水随时调整臭氧量，不必顾虑其他的不良影响，它具有即时的作用。

整个试验工艺是一个有机整体，多个技术的互相耦合保证了工艺流程的完整性、稳定性和高效性。

2.2 臭氧—生物炭工艺

为了试验在低负荷的情况下（进水COD在35mg/L左右），生物碳的运行效果。本次试验的中后期特格外增加了一个生物碳池，以获取臭氧—生物碳工艺在低负荷的情况下的运行数据，为以后的试验工艺的选取提供一定的经验教训。

2.2.1 活性炭生物床

利用生物炭的吸附作用，协同附着在生物炭上微生物的生物降解作用，即实现了活性炭生物床对污水COD的降解作用，又可以实现生物炭床的再生功能。煤质炭具有价格低廉、孔径大、易挂膜的优势，是生物炭的首选材料。

2.2.2 臭氧-生物炭净水原理

该工艺利用臭氧预氧化作用，使水中难以生物降解的有机物断链、开环，转化成简单的脂肪烃，改变其生化特性。臭氧除了自身能将某些有害有机物氧化变成无害物外，在客观上还可以增加小分子的有机物，使活性炭的吸附功能得到更好的发挥。活性炭能够迅速地吸附水中的溶解性有机物，同时也能富集微生物，使其表面能够生长出良好的生物膜，靠本身的充氧作用，炭床中的微生物就能以有机物为养料大量生长繁殖好氧菌，致使活性炭吸附的小分子有机物充分生物降解。

3 设计参数及工艺流程

3.1 设计参数

本试验系统设计处理流量为：400L/h。

本项目只针对去除COD有所要求，其他水质指标在处理前均已达标。具体进、出水指标如下：进水指标控制在60mg/l左右，出水指标控制在30mg/L以下。

3.2 工艺流程

针对该水厂提供数据，本试验主体工艺流程为：

二沉池出水→曝气生物滤池→两级臭氧塔→出水。

额外增加生物碳池后的工艺流程为：

二沉池出水→曝气生物滤池→两级臭氧塔→臭氧吹脱装置→曝气生物碳池→出水。

4 试验结果分析

通过一个多月的运行数据来看，生物碳池出水较稳定，它的COD的平均去除率为12.2%。从中可看出，此次生物碳池对COD的去除效果不是很高，原因为：

（1）经过曝气生物滤池的生化处理后，到达生物碳池的污水的可生化性变得很低，生物碳池的处理COD的能力因此发挥不出来。

（2）生物滤池因设在室外，在冬季气温低的情况下，它的运行温度不是很高，约18℃左右。虽然采取了很多的保温措施，如：在生物碳池进水的储水池和生物碳池外包棉被做保温，在生物碳池进水的储水池内放置恒温加热棒进行加热，在碳池进水管外套保温棉做保温等。但是这些对碳池温度的提高的作用有限。估计如此的运行水温也是影响此次碳池处理能力的一个制约因素。

5 试验结论及建议

1、实验证明：该工艺处理该水厂的低负荷污水，能够满足一级A标准。本工艺系统具有一定的抗冲击及迅速恢复的能力。

2、在火山岩装填过程中发现火山岩的碎渣很多，反洗时很难彻底清洗干净，所以建议在火山岩装填前应先用水清洗一下。

3、曝气生物滤池的生物膜培养初期除添加适量的葡萄糖做营养源外，添加少量的磷元素也有很大的积极意义。

4、曝气生物滤池的生物膜驯化过程中，逐步提高进水流量有其必要性。但在实际工程中，可缩短驯化周期。

5、鉴于当地冬季气温较低，在工程设计时应考虑管道的保温措施。

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