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1、盐,不,因为,不,养,用,因此,工程,第十章 废弃物处理,由于食品和食品服务业中产生的废弃物含有大量碳水化合物,蛋白质,脂肪和无机,因此废弃物成为食品行业中的难题之一,例如,如果不能合理处理乳品厂,食品冷,冻厂,食品脱水厂,肉禽制品和海洋食品加工企业的废弃物,将产生异味,并造成严重,污染,因此,在废弃物进入下水道前,必须对其中的有机物质进行生物稳定化处理,恰当的废水处理将给人类和水栖生物带来危害,联邦政府,地方管理部门以及公众要求各企业更好地处理废弃物的呼吁日益增加,加工企业和管理机构应该承担起及时处理废弃物的职责,尽管废弃物堆积的时间,很短,但是也会吸引昆虫和啮齿动物,产生臭味,使企业内外环
2、境都变得令人讨厌,堪入目废弃物之所以引起种种问题是因为其中的有机物质为微生物繁殖提供了良好的营,由于营养充足,微生物迅速繁殖,导致水中的溶解氧减少,在正常情况下水中的溶,氧量为 8ppm,百万分之一,鱼类生存所需溶解氧的最低标准为 5ppm,如果溶解氧,低于这一水平,鱼类便会窒息而死,如果水中有机物含量很高,导致溶解氧从水中逸出,水便会出现腐败现象,发出难,闻的气味,颜色变黑,含硫蛋白在易腐败的环境中或硫酸盐含量高的水中能产生硫化氢,气体,该气体气味难闻而且能使建筑物变黑,食品加工和食品服务业中产生的废弃物内有机物含量很高,如果不对其进行合理处,理将会带来危害,有机物含量用生化需氧量,BOD,
3、来衡量,许多设施将大量 BOD 值,很高的废水排入市政处理系统,从而增加了废水处理的负担,结果不得不交纳更多的费,由于直接排放废水给小型城市处理设施带来较大的负担排放的废水进行部分或彻底处理,因此要求许多大型企业对,食品加工企业排出的污水含有大量有机残留物,许多企业在其周期性生产计,划中对污水处理系统提出了更多的要求,在食品加工中,必须用水清洗产品,用水将废,弃物冲入污水处理体系中,由于这些水中含有悬浮的不溶性有机物,因而给废水处理过,程带来困难第一节 废弃物处理策略,关于废弃物处理之调查的内容包括确定废弃物的排放量及其特征这些内容,本节将详细讨论,一,制订调查计划,废弃物处理调查的第一步就是
4、对其操作过程进行研究,以确定废弃物的来源,设计图含有平面图,管道图,设备布置图,因此根据工程设计图能确定所有进出水源,176,位置,积,初,要求,那么,1,适宜,量,的地方,管道图应该包括上水道,雨水下水道,卫生污水道,加工废弃物排放管道和处理管道,管道图上应该标明管道尺寸,加工设备连接类型以及流向,食品企业的生产计划,如关于企业每天,每周,每月,每季度和全年生产的产品体,类型,班次等数据,对废弃物处理调查是相当重要的,根据前几年的生产记录可获,得这方面的信息,同时还应该检查水消耗记录,进行初始废弃物调查有助于制定的废弃物处理计划符合联邦,州和地方政府对排放,流体的要求,取得或促使国家消除污染
5、排放系统,NPDES,的允许,NPDES 允许废弃,物排放公司自我监督其排放的废弃物,环境保护机构,EPA,定期监测废弃物排放情况,以核实申请者和已获废弃物排放允许证书的企业所递交的报告,初始调查还有利于确定所需监控设备的型号和安装位置,以建立连续监测程序,始调查的另一优点就是有助于企业确定是否需要对废弃物进行处理使其达到排放标准的,并在需要处理的情况下,确定最佳处理方法,二,调查,应该根据对生产过程的研究结果确定具体调查内容,如果某企业所生产的产品类型,和数量随季节的变化而变化,许多食品企业都有这种特点,特别是果蔬加工企业,就有必要对各季节的生产情况分别进行调查测定污染程度样,调查内容包括,
6、水平衡的测定,废水取,水平衡的测定必须将测量仪放在所有水道入口处以测量从各个水源流出的废水体积和流速,的测量仪有帕歇尔流水槽,三角堰,矩形堰,文丘里流量计,通过对整个企业进行水平,衡计算,就可以测定一定时期内污水的排放量和因蒸汽泄露,蒸发或其它方式失水的总,所有这些水的总量必须等于该研究期内企业的用水量,通过这项计算可以确定隐藏,的水损失或主要泄露,这些损失将会影响卫生计划并导致废弃物增加,同时还额外增加,了废水排放量,结果导致利润降低,2,废水取样,应根据废水流速比确定取样计划,所谓随机取样指不考虑废水体积和流速的变化,也不考虑企业生产情况的改变,直接取一定量的排放液体于抽样容器内,采用该法
7、取得,的样品对测定废弃物的真正特征参考价值不大,而且有可能提供错误的结果,生产和停,产期间根据废水流量比按计划适时统计取样,可提供与企业废水特征相关的有效数据,取样装置应放在废水排放系统中,以获得具有代表性的样品,样品取自废弃物均匀,如可在堰或斜流槽下面取样坝下游的脂肪聚集引起的取样错误,操作时应注意避免由于坝上游固体沉淀或紧接着样品应从靠近渠道中央且离水表面距离为水深,2030%的地方采集,因为该处流速足以防止固体沉淀177,对于污水道以及窄而深的渠,道,因此,3,筛去,1,污物,示,20,2,必须在水深 33%处取样,而且采样点经过宽渠道循环,若要测定废水中的溶氧,在样品处理和收集过程中要
8、避免搅拌,由于室温下食品企业的废弃物极易分解,如果不能在取样后立即分析的话污染程度的测定,应将样品迅速冷到 0-5,清洗果蔬用水,动物屠宰时的冲洗水和清洁用水中常产生块状物,大的块状物可以,可通过筛孔的细小固体测定污染程度的常用方法如下,胶态有机物和真溶液其需氧量超过水中溶解氧含量,生化需氧量,BOD,测定污染程度的常用方法是测量 5 天内 BOD 值,污液和工业废水的生化需,氧量指由于好氧微生物的作用在可降解有机物稳定化过程中所需的氧量,以 ppm 表,在一定温度下将样品置于气密性容器中贮存一定时间,下废弃物完全稳定,需要 100 天,这么长的培养时间在例行分析中是不可行的,公职分析化学家协
9、会推荐,采纳 5 天培养期的程序,称之为五日生化需氧量或 BOD5,此值仅是可生物降解有机物,总量的指数,并不是有机废弃物的实际测定值,家庭污水不含工业废弃物,其生化需氧量大约为 200ppm,食品加工废弃物的 BOD,通常更高,一般超过 1000ppm,表 10-1 列出了一些食品加工企业和相关工业产生的悬,浮固体的典型生化需氧量,由表可知,生化需氧量数据和悬浮固体的值呈平行关系,BOD5 值与悬浮固体量的关系就不是十分密切的了,尽管 BOD 是测量水污染的常用方法,而且该方法易于操作,但其耗时长,重现性,差,而化学需氧法,COD,和总有机碳法,TOC,重现性好,更快,更可靠,表 10-1
10、食品和相关工业废弃物的典型成份,废弃物类型乳品和牛奶废弃物食品废弃物胶和凝胶废弃物肉类废弃物包装车间和仓库废弃物炼油废弃物植物油化学需氧量COD,BOD 5 ppm6707904301,1405901,180530,悬浮固体 ppm390500300820600630475,COD 测定采用重铬酸钾,K2 Cr2 O4,回流法化学氧化化合物而不是生物氧化,作为,化学分析法,它还可以测定不能采用 BOD 法测定的不可降解物质,如果某企业需要监,测排入城市处理系统的流体,每日 COD 测定对确定生物或化学流体是否会给废水处理,厂造成处理问题以及何时会造成问题具有指导作用,但是该测定方法不能显示有机
11、物能,否被生物降解,如果能降解,其降解速度是多少,Foster(1985)指出,该处理方法不能,178,采用,此外,方便,4,在 900,化,5,全,实,量,氧 化 所 有 的分 子,虽 然这 种 测 定 方法 重 现 性 好,但 其 结 果与 BOD5 值 不 一 致,COD 法获得的测定结果与溶解的有机固体关系密切,只有在确定了 COD/BOD 比率的,情况下3,管理部门才同意用 COD 数据替代 BOD 值溶解氧,无论是对废水还是供应用水,溶解氧的浓度都是一个值得关心的问题,因为其不但,影响水栖生命,而且对废弃物处理系统,如污水池,也很重要,通常采用碘滴定法测定,溶解氧,该法利用氧化物和
12、高锰酸钾除去具干扰作用的亚硝酸和铁离子,尽管如此,该,方法并不是十分可靠的,可利用电极测定溶解氧,这一方法比碘滴定法更迅速更,而且更适于大量工业废水测定,但是某些金属离子,比分子氧更强的气态氧化剂,和高浓度的清洗剂能干扰用于测定溶解氧的电极,总有机碳法,TOC,总有机碳法能测定所有有机物质,温度下对废水中的固体物质进行催化氧,测定其产生的 CO2 量,这种测定污染的方法快速且重复性好,与标准 BOD5 和,COD 测定方法有高度的相关性,但该方法操作难度大,需要高级实验室设备,如果企,业所产的全部固体大部分是有机物质,而且操作体积较大,采用该法非常有效,但是,TOC 分析所需的费用较高废水中的
13、残渣,因此小型企业或季节性生产企业一般不采用该法,残渣影响上文所讨论的各种测定方法,因而也被认为是一种污染,蒸发性残渣,是固体,挥发性残渣,有机溶剂,和固体部分残渣,灰分,都可以进行常规检测,总沉降性固体,SS,沉降性固体可在一小时内沉淀至底部,通常在带刻度的 Imhoff 锤形瓶中测定,验结果表示为 mL/L,沉降性固体指能够在澄清器和沉淀池中沉淀下来的固体废弃物含,该检测方法易于实施,可在考察实地时操作,总悬浮性固体,TSS,总悬浮性固体又称为不可过滤残渣,将一定测量体积的废水通过 Gouch 坩锅内的,配衡膜滤器,或玻璃纤维,进行过滤即可测定 TSS 量,在 103105,下加热一小时后
14、,即得总悬浮固体的干重,总溶解性固体,TDS,总溶解性固体又称为可过滤残渣,称量蒸发后过滤样品的重量或将总悬浮固体减去,蒸发锅中的残渣量即可测得 TDS 值,这些污染物难以从废水中除去,因此了解其含量,是十分必要的细胞,溶解性固体的处理通常采用微生物将其转化为其它特殊物质,如微生物,脂肪,油和油污,FOG,179,高,物,因,此,脂肪,油和油污对生物体有害,而且不美观,FOG 所形成的薄膜减少了空气与水,之间的交换,结果导致对鱼或其它水生生物的危害,水禽也会受到厚油膜的影响,这些,化合物的存在增加了完全氧化废弃物所需要的氧气悬浮物质,悬浮物质,有机物,微生物和其它泥土颗粒,的存在能导致液体混浊
15、,尽管混浊不,是污染,但它影响了样品的光学性质,导致光的散射和/或吸附,而不是透射光,这种,光学性质的变化可采用烛式浊度计来测定,不过这种方法所获得的结果不能正确反映用,重量法测定的悬浮物质含量氮,因为后者指颗粒重量而前者与光学性质有关,氮在废弃物中的存在形式有多种,从还原态氮到氧化态硝基化合物,高浓度的氮对,某些植物有毒,大部分氮在废水中以氨,蛋白质,硝酸盐,亚硝酸盐的形式存在,还原,态氮,如有机氮和氨,可采用凯氏滴定法,TKN,测定氮的总量,氧化态氮,如硝酸,盐和亚硝酸盐必须用其它方法测定磷酸盐,废水中的磷以磷酸盐,正磷酸和多磷酸盐,的形式存在,磷元素可以存在于无机化,合物中,也可以存在于
16、有机化合物中,自然水中只有痕量可溶性磷酸盐,其含量如果太,高对海洋生物有害,例行分析只能测定可溶性正磷酸盐,对于总磷酸盐,多磷酸盐和沉,淀磷酸盐通常将多磷酸和沉淀磷酸盐通过酸水解将其转化为正磷酸盐,然后再用比色法,测定正磷酸盐的含量,该法需要一些化学试剂,比色计或分光光度计,分析操作应该由,训练有素的分析人员承担二氧化硫用二氧化硫进行水果的预处理或在加工中使用亚硫酸氢钠常导致废水中硫含量过,造成污染,其污染物通常以硫酸盐和亚硫酸盐或沉淀形态存在,如果水中存在硫化,则需要更多的氧,硫化物离子与各种多价金属离子结合形成难溶性沉淀,利用这一,性质可将硫沉淀析出,再与污泥一起除去,训练有素的分析人员只
17、需一台小型设备就能,测定硫酸盐和亚硫酸盐含量,硫化物常使饮用水产生一种难闻的气味和不良风味,如果有废水排入供应饮用水的河流中第二节,检测这些硫化物是很重要的固态废弃物的处理,固态废弃物处理是食品加工企业的主要问题之一,食品加工企业,如罐头厂,所采,用的原料中至少有 65%必须作为固体废弃物处理,最常用的处理方法是将这些废弃物,运到城市垃圾堆中,如果垃圾堆不在附近,必须在企业所在地处理垃圾时,容易造成吸,引昆虫和产生不良气体等问题,一些加工企业用堆肥法处理固体废弃物180,成熟的堆肥将,废弃物,1,2,4,料使用,可,但是,作为肥料用于改良土壤,对经过堆肥处理的物质进行分析,其中含氮 1.25%
18、,磷酸盐,0.4%,碳酸钾 0.3%,一些城市废弃物处理站利用堆肥法制造并销售农用固体肥料,若用堆肥法处理固体废弃物,其中的有机物质必须经微生物作用进行稳定,稳定过程中所产生的腐植质能提高土壤肥力以下四步,改善土壤耕作性质,堆肥的基本方法包括,将固体废弃物粉碎,粉化,使有机物质充分暴露,以利于微生物作用,3,将粉碎后的废弃物堆积于通风室内室内通风将堆肥再次粉碎经充分通风后,其高约 2 米,宽约 3 米,如果在固体废弃物中接种可加速堆肥过程,好氧嗜热菌在废弃物中发酵 1020 天,即可制成有机混合肥,具体处理时间取决于废弃物的组成和温度,除堆肥外,可将各种食品加工废弃物经干燥,粉碎作饲料用,例如
19、土豆加工废弃物,的榨出液就可这样处理,制造酒精所产生的残渣也可在干燥后饲喂家畜,柑桔废弃物,包括处理后的活性污泥,因为其含有维生素 A 和蛋白质,所以在干燥后可作为动物饲,加工后的乳清和炼油后的残留动物副产品也是有较高价值的动物饲料,第三节,液态废弃物的处理,食品在处理,加工,包装,贮存过程中随时都会产生废水,产生废水的数量,污染,强度和组成性质将在经济和环境两方面影响企业的处理能力和排放状况,产品在加工过,程中损失的量和这些废弃物的处理费用直接影响到处理的经济情况用的重要指标就是废水的相对强度和每日排放体积,决定废弃物处理费,通过废水的循环利用,回收固体等方法可使其得到充分利用,废水的回收程
20、度和再,利用价值由以下因素决定,处理可回收物质的废水处理设施,独立处理的操作费用,回收物质的市场价值,地方流体质量标准,企业将废水排入公共污水道需增付的费用和,未来期望的排放体积,处理固体,浓缩液,血液和浓缩粘液,在湿法炼油中,时的经济,投入决定了废水排入下水道前可除去多少污染固体废弃物,废水控制计划必须能够用干,法除去并转化有机固体量减至最小,能将有机固体排入下水道中,同时要将清洗操作过程中的耗水,消耗的清洗剂和消毒剂都被排入废弃物处理系统中,由于能杀死微生物的消毒剂肯,定是有毒的,其毒性自然引起了人们的关注,这些有机化合物作为间接食品添加,剂符合食品和药品管理局的要求,而且在水中得到一定程
21、度的稀释,因而毒性随之降低,到安全水平,一般认为,用于清洗剂和润滑剂的许多成份与食品添加剂一样安全,Bakka,1992,这表明废水处理的主要问题就是 pH 值的变化和可能长期进入的痕181,等,过去,那么食,建工作,量金属,只要对企业进行合理设计和选择最佳清洗剂和消毒剂的使用浓度,便可以控制,和减少这些不良影响,清洗剂和消毒剂中除含有机酸和有机碱外,还含有表面活性剂,螯合剂和高聚物,故其能提高 BOD/COD 值,传送器的润滑油也含有类似能提高 BOD/COD 值的物,质,不过,在食品企业中,这些化合物的 BOD/COD 值仅占总量的 10%,食品企业卫,生用水占整个污水排放量的 30%以上
22、,这类废水 BOD/COD 值较低,因此,其 pH 问题,就成为最主要的问题,如果将未经充分处理的废水排入河流或其它水体中,其中可生物降解的耗氧化合物,可使废水呈过营养状态,如果不消除这种状态,任其持续下去,将破坏接受废水排入体,系的生态平衡,一般说来,在废弃物预防技术和废弃物利用方面的投资比在废弃物处理,设施上投资更经济,由于许多食品加工企业排放污染废液,致使城市废弃物处理厂的处,理能力不够,因此大部分食品加工企业需要专用废弃物处理设施,废水处理仍是一个有,待进一步研究的技术作预处理一,它需要环保局,废弃物排放厂和废弃物处理厂之间进行密切合,在食品加工废水排入城市废弃物处理系统前通常要求对其
23、进行预处理,下水道法规,规定了排入城市废弃物处理体系中废水的各项指标,决定了废水预处理的程度,EPA 曾认为来自加工企业的许多废水能相互混合,且可生物降解,通常城市污水厂对来自食品加工企业的污水有一定的限制,虽然食品加工过程中产,生的废弃物不会含有毒物质,但存在不能处理的物质,这类物质会造成堵塞,需要另外,处理,比较难以处理的废弃物包括油,脂肪,动植物组织和废料,因此在废弃物排入城,市废弃物处理系统前进行一些分离和预处理是很有必要的如果废弃物增加导致城市废弃物处理系统处理额外增加废弃物的能力降低,品加工企业在废弃物预处理时,必须承担更多的责任或支助城市废弃物处理厂改进和扩,加工企业应该计算一下
24、增加的污水处理费用,以决定具体废水参数的处理工程,是采取企业内预处理的形式还是从经济上支助城市废弃物处理系统的扩建以获准直接排,放废水,额外费用的计算从基本流动速率开始,并利用 BOD5,悬浮固体和油污等成份,的浓度系数进行,例如,向所有的下水道使用者包括人排放的废水按水费的 50%对其,基本流量进行收费,当 BOD,悬浮固体,通常还包括废弃物浓缩量的增加高于根据正,常负荷标准确定的最低值时应增收废弃物处理费,一般情况下,小型企业认为对废水进行足够的预处理使其达到城市管理部门的要求,更经济合算,但是大型企业则相反,他们发现对废水按照高于法规要求的水平进行预处,理更有利,有些企业对废水进行充分的
25、预处理以减少由于排放未经处理废水而增加费182,用,1,厂,2,3,1,2,3,定,矾,后,为了避免交纳昂贵处理费用或城市废弃物处理厂不能处理增加的废水品加工企业对其排出的全部废水进行预处理对废水按高于地方法规要求的标准进行预处理具有以下优点来自企 业和动物产 品的脂类物 质和固体物 质具有较好 的市场价值饲料厂和其它工业对固态废弃物的需要使固态废弃物的回收有利可图收减少了废水的处理量,许多大型食由于 肥 皂同时固体回,如果市政府收费和额外增加费用高,那么增加预处理过程就更经济,因为有效,的预处理可降低这些费用促使食品加工企业负责废水预处理可减少城市废水处理厂的负担下述几项缺点限制了废水预处理
26、的应用,预处理设备昂贵,而且提高了加工操作的复杂性,维护费,监测费以及废水处理操作过程的记录都很昂贵,产,如果州级管理部门不允许废弃物处理免税,那么预处理设备属于需要纳税的财,如果进行预处理,其过程必须根据废弃物处理调查中所获得的事实决定,对企业进,行实地调查的结果以及对废弃物回收和水循环利用系统的评价结论对预处理系统的确,设计和评估都是十分必要的,费用评估应包括预处理对流速的影响,如溶解的气,体,漂浮物和油污池,这样,根据流量,BOD,悬浮固体和油污减少的程度便可推测,企业内废水回收和水循环的主要费用,最常用的预处理过程包括流量平衡,可漂浮物质和悬浮固体的分离,添加石灰和明,三氯化铁,FeC
27、l3,或多聚物可提高分离的程度,在加入明矾和石灰或三氯化铁之,漂动的漂浮物有助于悬浮固体的凝结,并通过重力沉降或气体浮选将其分离,在分,离前需采用振动筛流量平衡1,旋转筛或静止筛进行筛分,以浓缩分离可漂浮固体和沉淀固体,通常采用流量平衡和中和法减少废弃物流动过程中的水力负担,所需的设备是用以,减少液体排放波动的容纳装置和抽送装置,不论是加工企业自行处理废水还是在预处理,后排入城市废弃物处理系统,其操作都是很经济的,一个平衡罐具有足以贮存循环水或,再利用水的容量,而且还能以稳定的流速将废水送入处理系统,这个单元操作的特征就,是废水以不同的流速,流量,进入罐内,再以稳定的流速从罐内流出,平衡罐可以
28、是污,水池2,钢罐筛分,水泥池,这些罐通常没有盖子,最常用的预处理过程就是筛分,一般用振动筛,固定筛或转动筛进行筛分,由于预,振动筛和转动筛能预处理大量含有较多有机物质的废水,因而比较常用,这些筛分装置,更适于流分的操作模式,通过筛,水向前流,固体则不断地除去,这些筛分装置在孔,183,静止筛,3,在,后,几种,然后,径大小和机械作用方面有很大的差别,用于预处理的网孔直径为 12.5mm,0.15mm,光滑高速圆形振动筛,有时将不同的筛子结合使用以达到除去固体的理想,效果,如预处理筛和光滑筛结合使用撇去漂浮物,如果存在大块漂浮固体,常常要采用该方法,将这些固体采集起来并移入某些处理,设备或前文
29、所述的设备中,为了提高固体分离效果,可添加石灰和三氯化铁或多聚物,漂动的漂浮物也能促进这些固体的凝结,二,预处理技术,预处理的主要目的就是除去废水中的颗粒物质,具体过程常用沉淀和浮选技术,一,沉淀,多数污水中含有大量易于沉淀的固体物质,因此沉淀是最常用的从废水中除去固体,物质的预处理技术,在预处理过程中通过筛分和初步沉淀可除去 4060%的固体或使,BOD5 值减少 2535%,除去的固体中有些呈惰性,不能用 BOD 法测出,预处理过程中最常用的设备是矩形沉淀罐或圆罐清洁器,许多沉淀罐装有慢速旋转,收集器,该收集器带有刮板,桨式,可刮去沉淀在罐底的污泥或撇去漂浮在表面的浮,渣,在设计沉淀系统时
30、应该考虑滞留容器的大小,用于废水的静止过程,废水温度的变,化也会影响沉淀,因为温度变化易产生热对流,而且对边缘沉淀颗粒有潜在的干扰,这个预处理过程中,通过除去表面的浮渣,还可除去油污,二,浮选,气浮,浮选可除去废水中的油是它能有效除去废水中的油,油污和其它悬浮物质,浮选法用于食品工业的主要原因就,溶解气体浮选法,DAF,利用小气泡除去废水中的悬浮固体,当某个小颗粒粘附于,小气泡上时,其比重小于水,因此,附于小气泡上的颗粒具有向上的动力,结果实现与,废水的分离,便于将其从废水中除去,此外,预处理过程还包括将未经处理的废水和已,经在压力罐通过注入气体而进行压缩的澄清回收液体进行混合,在混合液体进入
31、澄清罐,释放压力以形成小气泡,小气泡再带着悬浮颗粒移向水表面,利用漂浮原理,小气泡能除去油和悬浮颗粒,关于气泡在废水中的形成方法有下列,用旋转促进器或空气分布器在常压下形成小气泡,利用气体饱和液体介质,将该混合物置于真空状态下形成小气泡释放压力形成气泡,在高压下使液体中的空气达饱和状态,在 DAF 设备处理前,通常需要加入絮凝剂对废水进行预处理,DAF 法不但具有处,理速度快的优点,而且还能除去密度与水相近或更小的固体184,因此 DAF 处理法的应用,片,果,最终,过去,器,循环,理,物,的,甚为广泛,但该处理方法技术投资高,操作费用昂贵,尤其是化学添加剂和污泥处理费,用昂贵,DAF 系统中
32、需要保持一定浓度的细菌,这类细菌能在 DAF 系统中存活,用于生物,降解液体中的污染物,脱水装置,如带式过滤器能与 DAF 系统联合使用,将漂浮的油,和油污收集起来后,可对其进行化学处理和物料调整,此过程与固液分离过程相似,漂浮技术也可用于污泥处理和废水的第二次,第三次处理,由于食品企业废水中有,大量油脂,因此可将该技术作为废水处理系统的一部分,过去,在湍流液体中进行漂浮,处理是一个难题,但现在发明了消除湍流的商用高速漂浮装置,其薄板装置,垂直叶,可防止不利的流动和短流,如果再合理设计一个进料井就可以提高固液分离的效,在重力增稠器底部产生高浓度的固体,改善重力澄清器内液体的性质,预处理过程中收
33、集的污泥约含 26%的固体,应该在最后处理前对这些固体进行浓,缩处理,如果收集的固体不能作为肥料或不具备其它实际应用价值,那么排放和处理污,泥的费用将是污水处理的主要费用,有些处理系统将大部分有机物质生物降解掉,产生的污泥很少,从而减少处理和排放费用,如果沉淀的污泥能作为副产品回收便可减,少排放费用,因为回收固体,污泥,的价值所产生的利润一般足以支付其它处理费用,也可利用生物氧化法处理回收固体,一般说来这是最后一种处理方法,过去曾发明了一种方法,Sofranec,1991,就是在排放前利用一系列由玉米淀粉,形成的凝结剂分离废水中的油脂和悬浮固体,从 DAF 系统中回收的油脂可用于炼油,这些淀粉
34、凝结剂通常在进行 DAF 系统操作前加入平衡罐内,以减少悬浮固体和油脂表,面的带电量,促使这些物质凝结,进而被 DAF 系统除去,废水处理一般指从液体中除去固体,根据水圈原理设计的新设备可安装在冷,却器后,过滤从冷却器中流出的水,然后,再使水流经过一系列过滤器,重新流至冷却,在这一过程中,有机物被过滤掉,因此水可循环使用,将有机物含量只有 3%的液,体浓缩物通过精炼设备循环处理,如碟式干燥器,最终可将产品浓缩成干燥粉末,过程 中产 生 的蒸 汽可 直 接作 为蒸发 系统的 能源1991三二次处理,由蒸 发系 统提供 自由 能,Sorfrance,最常用的二次处理技术就是利用生物氧化对溶解状态的
35、有机物质进行生物降解处,二次处理的范围从污水池的应用到复杂的活性污泥处理除去磷和氮以及促进固体絮凝等方面,也可包括采用化学处理法,大部分污水池是泥塘,其中含有水和废弃物的混合物,能连续除去污水池中混合,但要注意不能使污水池流空,Safley 等,1993,许多曝气池的设计非常相似,通常有一个坝或小路围绕在污水池的四周,防止废水泼撒和溢流,聚水池,污水池,185,3,随着,离,含量,质,1,2,3,深度由待处理废水的体积决定,但是在设计过程中要增加一定容积以防止无法预料事件,的发生,如天气情况,为了适应无法预料的环境变化,通常需要设计一处盛放雨水的地方,具体降雨量由,过去 100 年中最大暴雨在
36、 24 小时内所累积的雨量决定,也可以根据过去 25 年中雨水,最多月份中的降雨量决定以防止溢出,为安全起见,所增加的空间还包括刮风和浪花掀起的空间,圆形和方形污水池不但造价便宜,而且利于废水混和,如果用矩形池,其长宽比为,1 或更小,应该避免存在与主体水部分隔离的狭小地方,因为这种地方有利于蚊子,的繁殖,大部分污水池深度约 3m,但污水池越深其所占面积越小,而且深水池可提高,混和程度,减少气味,污水池应该密封以防止渗漏,否则会污染地下水,通常采用密封,性强的粘土或工业衬垫密封污水池,一般情况下,如果污水池低边,低部和四周,的最,大漏水量为 10-7 cm/秒,Safley 等,1993,那么
37、就可以认为它是密封的,污水池底部,和周边密封粘土的最小厚度通常为 30cm,但是各地方法规制定的标准也许不同,污水池的加深,所需的密封厚度增加,在确定污水池的位置时,要考虑泥土的类型,水位的深度以及到岩床的深度,尽管预处理能除去可被筛分和易沉淀的固体物质二次处理的主要目的就是继续除去废水中的有机物质,但溶解的固体仍存在于废水中降低废水的 BOD 值和悬浮固体,参与固体生物氧化的微生物主要存在于水和土壤环境中,这些微生物菌群可消化,一些溶解固体,并且将其转化为最终氧化产物,如二氧化碳和水,或将其转化成细胞物,这类细胞物质能作为颗粒物质除去,微生物细胞物质和吸收的有机物进一步氧化降,解C2 H9
38、O3 N+4O2 0.2C3 H9 O3 N+4CO2+0.8NH3+2.4H2 O,内生呼吸反应需要氧气,经处理后,微生物悬浮固体通过重力沉降作用与水分离,某些溶解的固体和小悬浮固体则以凝胶或超凝胶颗粒形式存在,这类固体在二次处理中,不能澄清除去,如果流体浓度太高,在排放前应将流体过滤,或添加凝絮剂以提高澄清,效果,四,厌氧污水池,厌氧污水池可设计成单级但其具有下列优点地多,也可设计成多级,虽然多级污水池投资费用高,占用土,由于经过第二和第三级厌氧污水池处理后废水中漂浮碎片减少洗系统和抽水泵的阻塞现象,从而减少了冲,第一级污水池中废弃物浓度高,故不会溢出,有大量细菌用于废弃物处理186,4,
39、通,来,将溶解,最终流体的处理更加完全,彻底,Safley 等,1993,认为,因为细菌需要一定的时间生长繁殖,所以污水池在第一次,投入使用时,应该有计划地控制需要进行生物处理的废水容量,厌氧菌生长缓慢,通常,需要一年或更长时间才能使污水池成熟,一般情况下,污水池应该在未春或夏天起用,让细菌在比较温暖的季节中生长,当污水池启用 23 个月后,可逐步增加投入的废弃,物量,随着时间的推移,污水池会因沉淀而积蓄流体,因此应该定期清除池中沉淀,常应该保留 4050%体积的活性污泥,而且应该在较暖季节除去液体,以确保细菌能自,我重新补充而不至于降到有效水平以下液体,对多级污水池而言,应该除去最后一级池中
40、的,污水池使用 1020 年以后,其中会积累大量污泥,在这种情况下,应该除去污泥以,防微生物过量,清除污泥的常用技术有三种,第一种技术利用搅拌器使污泥重新悬浮起,在其与液体完全混合后用泵排出,一旦停止搅拌,剩下的污泥将重新沉淀,第二种,技术利用浮动挖泥机除去污泥,随着挖泥机在污泥表面的移动,泵将污泥抽送到另一台,置于岸上的泵内,第二台泵再将污泥送至容罐内或放于地上,第三种技术将液体抽至另,一只污水池内,让剩下的污泥自然干燥,这个过程可能长达数月,预处理和二次处理中都可能产生废污泥,在对这些污泥进行最后处理前一般要将其,进一步稳定化,所谓稳定池即厌氧污水池和需氧污水池,已广泛用于处理污水和稳定污
41、,泥过程中,这项技术所需投资相对较少,处理费用较低,而且操作容易,所以自 50 年,代以来,其应用日益广泛,但厌氧污水池和好氧污水池不适用于地价很高,废弃物量极,大的情况,污水池处理原理是生物氧化和固体沉淀,悬浮和沉淀的固体转化成挥发性,气体,如氧,二氧化碳和氮,水以及菌体,如小菌落,大菌落和动物,厌氧污水池和其,它污水池使排放液呈均匀状态,以便于其流入下道处理设施或接受水体中,厌氧污水池的深度一般在 2.53.0m 之间,表面面积/体积比应尽可能小,利用高浓,度有机物可使整个污水池处于无氧状态,在无氧条件下,厌氧菌消化有机物,加料速度,可 用 BOD5,COD,SS 或 其 它 单 位 体
42、积 的 测 量 值 来 表 示,进 料 BOD5 值 的 范 围 为,2251120 kg/公倾/天,操作温度一般需要在 22,以上,滞留时间为 420 天,处理后,BOD 的降低率为 6080%,这仅仅是部分流体的 BOD5 值和测量时间,厌氧污水池用于,起始有机物含量高的流体的预处理和二次处理,也可用于污泥处理系统,通常厌氧处理,后进行好氧处理或滴滤,因为经过厌氧处理后流体中有机物质含量高,例如,BOD5 值,大于 100mg/L,有些处理过程将厌氧和好氧处理结合起来使用,在一个充分混合的厌氧罐内将复杂,有机化合物降解为 CO2,CH4 和简单有机物质,使废水 BOD5 值减少 8595%
43、,从水中,187,器,池,注意,结,BOD,解,时,料,因素,该处,池,分离出的气体约含 6570%CH4步处理,最后将经厌氧处理后的液体送入好氧反应器中待进一,上文所述过程包括将经过厌氧处理的流体送入脱气和絮凝罐后,再送入薄板清洁,在清洁器内将厌氧微生物分离出来并送回厌氧罐,上清液在重力作用下流入好氧,好氧池由机械供气器提供氧气,因为该过程只要求通过好氧处理使 BOD5 值减少,515%,所以所需的供气能量较低,至此,该过程仍需进一步处理,在终端清洁器中使,好氧污染物质沉淀出来,然后将其送回到好氧池内,其余的污泥再循环到厌氧罐内以提,高细菌活力,并且进一步分解,将厌氧和好氧结合起来的方法可以
44、处理各种差别较大的流体,厌氧处理对流体差异,反应迟钝,因为厌氧微生物生长速度慢,而生长速度较快的需氧微生物能处理经厌氧处,理后废弃物含量高的流体,废弃物不再是厌氧的,五,好氧污水池,好氧污水池用机械供气器提供空气氧以促进生物氧化,机械搅拌器在水下搅动空气,并使其在水平方向旋转,这样,即使在 BOD 值高达 450 kg/公倾/天的情况下,也可保,持溶氧浓度在 13mg/L 内,由于水下氧传递的作用,既不会产生冻结也不会产生凝,好氧污水池可分为兼性好氧污水池,其混合程度足以使溶解氧分散,但不能使所有,固体物质悬浮在液体中流体减少了 7090%,送入好氧污水池约 20%的 BOD 被转化成污泥固体
45、产生的固体将在兼性好氧污水池中的厌氧污泥罐中发生部分分,六,但是完全混合流体需要进行其它处理滴滤池,例如,进行澄清或送入光滑池中处理,废水薄层经过位于排水道上面的固定介质,通常是石块,滴滤池通过细菌作用,和生物氧化减少废水中的 BOD 值和悬浮固体量,确切地说,在活性污泥处理过程中发,生了生物降解,此外,在过滤三相体系时,其中的生物膜固定于固体介质中,石块或塑,通过将大面积废水暴露于空气中,从而使其中溶入足够的空气,在介质表面生长,的菌胶团,过滤污泥,薄层紧紧吸附于介质表面,如果废水中悬浮固体的浓度超过,100mg/L,那么在滴滤处理过程之前应该进行预处理,滴滤池的效率受温度,废弃物性质,水流
46、速度,过滤介质的性质和滤池深度的影,响,介质性质,如尺寸大小,空隙,表面积等,以及水流速度对滴滤池的影响大于其它,滴滤池的处理效率不依赖于表面有机物的加样速度质比石块过滤介质在设计和过滤效率方面都有较大改进,表面积和孔隙更大的塑料介与活性污泥处理法比较,理方法在操作上更简单,处理系统更易维护,七,活性污泥法,活性污泥法广泛应用于废水处理中,该处理体系需要一个反应器,曝氧罐或曝氧,一个澄清器和一台输送泵,负责将部分沉淀下来的污泥送至反应器188,并且将其中,用,目前,但是,消化,同时,第一,因此,理后,平衡废弃物排放至处理装置中,该处理法不一定需要预处理过程,在澄清器中沉淀下,来的部分污泥被送回
47、到反应器内,与其中的废水混合,此过程所产生的生物固体浓度高,于循环过程,活性污泥,这个术语是因为返回反应器的污泥中含有能迅速降解待处,理废水的微生物,流动废水与返回的生物悬浮固体的混合物称为,混合液,活性污泥,法处理过程通常被称为流动生物氧化系统,而滴滤则被称为,固定床,系统,使用方便的活性污泥法处理系统已广泛用于家庭污水连续二次处理过程中,该方法不能处理溶解的无机固体,但对除去废水中的各种有机物质很有效,混合过程可,使用表面供气器或布气器,当待处理废水从反应器末端流向排放终点时,流体中有机物,与活性污泥充分混合,同时进行生物降解,流体在反应器内停留的时间可以在 6 小时到,3 天之间或者更长
48、,停留时间的长短取决于废水的强度和选用的操作方法,当活性污泥,与废弃物流体接触时,流体中粒状物很快被吸附在活性污泥的胶体基质上,其时间很短,不到 30 分钟,通过吸附作用可除去大部分流体 BOD,活性污泥系统中供气的机械,和电力设备相对昂贵,而且能耗高,但该方法处理效率高达 9598%,经过改装后能在,不添加化学试剂的情况下,除去氮,磷化合物,延时曝气处理法是活性污泥法的改进形式,其 典 型 应 用 实 例 就 是 Pasveer 和,Carrousel 型氧化沟,这种方法在欧洲和其它国家得到广泛的应用,用延时曝气这个术,语来描述该过程是因为它能减少废污泥量,延长曝气时间能有效延长混合液体中悬
49、浮固,体在澄清器中的沉降时间,由于污泥有足够的时间被充分无机化,残余的污泥在脱水前,不需要在消化池里作进一步处理,有机物质的稳定过程需要氧,因此延时曝气系,统要消耗更多的能量减少废污泥的处理量,该方法的主要优点就是它能非常有效地除去 BOD而且不需要预处理,9598%,污泥经好氧消化得到挥发性固体,其稳定过程类似于机械和气动供气所进行的好氧,有时该方法用于稳定活性污泥法或由活性污泥法改造而成的其它方法以及滴滤法,产生的过多生物活性污泥,它也可用于稳定生物处理过程前的主要沉淀物,接触稳定化法也是由活性污泥法改造而成的处理方法,该法的优点就是只需两步处,理便可除去废弃物,在第一步过程中,活性污泥固
50、体迅速吸附在污水中的胶体物质上,从而使有机物质处于稳定的悬浮溶解状态,持续时间为 0.51.0 小时,第二步利用沉降,作用分离吸附于活性污泥上的有机物质,同时将浓缩的混合液体氧化 36 小时,步处理过程在接触罐内进行中分离出来八氧化沟,第二步在稳定罐内进行,将吸附过程从氧化延滞期,该处理技术已发展成为一种操作简单,经济有效的废水处理方法,该技术在不断搅,拌和通气的条件下使废弃物与污泥菌体保持 2030 小时的接触状态,经生物反应器处,再将稳定化的悬浮固体送入澄清器中进行澄清处理189,通过沉淀作用除去废水中的,TBOD,但,限制,似,碟,流,时,然,上,固体,对氧化沟而言,每一立方米空间,吸附
