污水处理的二级处理需要了解的关键点

食品工厂的废水可能含有各种物质，像肉和骨的碎屑、动物或鱼的内脏和排泄物、血和牛乳场的废物、植物的废渣和皮、用过的咖啡渣和酒厂的酒糟、泥土和从洗涤水里来的洗涤剂等，若不加以处理，直接排放到环境中，会造成严重的环境污染，破坏生态平衡。当然，要决定哪些处理方法适合于它们，最好依照废水中杂质的物理、化学和生物学性质来考虑。

一、废水的性质

（1）杂质的物理性质。废水中的物质在大小方面是有变化的，从粗大浮起或下沉的固体直到既不下沉也不浮起而处于静止不动的胶体悬浮物质。超过此极限大小的是真溶液中的物质。另外还存在不溶于水的液体例如油脂和某些溶剂。

粗大的颗粒通常必须在工厂废水输送到处理工厂或排出之前除去。许多废水处理工厂不接受大的固体，因为它们大大增加污染程度。漂浮的固体也禁止排入江河和湖泊，因为它们有很大的污染潜力。所以通常由食品厂经综合利用而除去。除去粗大的颗粒后，胶体和溶解杂质的污染程度可能仍超过市政污水处理的工厂所能接受的或排放所许可的程度，因此，通常需要由食品工厂进行处理。

（2）废水中的胶体和溶解的杂质可以分为有机与无机杂质。有机杂质可进一步依照它们的含氮成分与碳水化合物的比率来区别。肉、家禽和海产食品的废物，这个比率最高。蔬菜废物，这个比率居中。水果废物，通常碳水化合物较高而含氮成分较低。这就使这些废水在处理工厂中或排放在大地或排入水系时，微生物降解的最终产物变得很重要。富含氮的废物有助于需要氮的污水微生物的生长，污水处理厂通常设计为接受此类废水。高碳水化合物-低氮的废水，可能使pH和分解菌的代谢活力失常。因此，可以在这种处理工厂处理之前补充含氮物质。

高pH和低pH废水，可能特别损害鱼和其他水生生物，通常需要简单地添加酸或碱来中和至pH6～9，然后将它们排放到污水处理厂或江河湖泊中。另外，还有含合成洗涤剂和表面活性物质的污水及含不愉快气味的污水，也需经特殊的处理才能排放。

（3）杂质的生物学性质。食品厂的废水在特性上大部分是有机的，在处理工厂中被分解和在大自然中被生物降解。这种降解作用，主要通过大量好氧型微生物完全氧化碳水化合物和其他有机物质，变为二氧化碳和水，并将含氮残余物转变为硝酸盐及很少的醇、酸、胺和氨等中间产物。这些中间产物通常有气味，对植物和鱼的生存可能是有害的。

二、废水的水质污染指标

不同的废水其污染物的种类、数量、程度不同。通常用某些污染指标作为废水污染的尺度，以这些指标来确定污染物的总量和比较各种废水的污染程度，并作为检测项目。

（一）生化需氧量（BOD）

BOD是水中的有机物在好氧微生物作用下，进行氧化分解进所消耗的溶解氧的量，它可间接表示废水中有机物的含量。实际测定时采用20℃条件下，5d的BOD，单位mg/L。BOD只能计量能被微生物降解的有机物。

（二）化学需氧量（COD）

化学需氧量表示废水中有机物在化学氧化过程中所消耗氧的量。COD越高表示废水中有机物越多。常用强氧化剂重铬酸钾（K2Cr2O7）来测定，单位mg/L。COD测定需时短，不受水质限制，可作为水中有机物污染物含量的一种间接指示。COD一般较BOD高，它们的差值表示不能被微生物降解的那部分有机物的含量。

（三）悬浮固体（SS）

悬浮固体也称悬浮物，指不溶于水中但悬浮于水中的固体物，即使在静止条件下也不容易沉淀，是废水的重要污染指标之一。

（四）酸度、碱度

酸度和碱度也是废水的重要指标，一般用pH表示。pH超过一定范围，对废水的处理及综合利用，水生生物的繁殖均有很大的影响。

三、废水处理的基本方法

废水处理大体上可以分为一级处理、二级处理、三级处理和污泥处理等过程。尽管不同的废水有不同的处理方法，但固液分离过程总是不可少的。在废水处理过程中，回收副产品的数量和质量优劣，处理流程是否经济可行，以及能否防止处理过程对环境的污染，往往都取决于能否快速而有效地把废水中大量的细小颗粒及胶体物质分离出来，而正确地选用混凝剂对强化固液分离，合理处理废水具有十分重要的意义。

（一）废水的治理程度

1.一级处理

一级处理主要指预处理，即用机械方法或简单的化学方法去除水中的固形物、悬浮固体和漂浮的油脂层，以及初步中和酸碱度等。沉降或上浮是广泛用于废水一级处理的方法。对废水处理而言，它往往是最经济的单元操作。一级沉降（上浮）处理的目的是：从废水中除去细分散悬浮颗粒和可上浮的油类，此外胶体物质经凝聚吸附为大絮状体后也可以沉降除去。

一级处理能在相对低的费用下首先除去30%～60%的BOD和30%～95%的悬浮物质（SS）。其清除SS和BOD效率如此之大，与许多因素有关。通常不添加混凝剂的直接沉降时，对BOD的清除率只有24%～40%，在使用混凝剂后，一般能除去BOD50%～65%和75%～95%。根据美国对Ag2O工业区废水处理结果，在一级处理和副产品回收过程，使用一般的重力沉降法效果不佳，平均除油脂率为15%～20%，除BOD为20%～30%，除SS为20%～50%；如果对废水中的pH进行调整，在添加混凝剂进行上浮处理，则可去除95%～99%油脂，去除BOD可达90%，去除SS可达98%，清除率大幅度提高。

由于许多都通过化学沉降物而收到益处，因而混凝剂得以广泛使用。

2.二级处理

二级处理通常是生化处理，即通过生物氧化以分解水溶性有机物和胶体。二级处理常常是在大的食品厂的厂区完成的，有类似于市政污水处理的设施，在其他情况下，局部处理的废水排放至市政污水站。二级处理通常包括使用滴滤器、活性污泥和各种形式的水池。一般能去除90%～95%的固体悬浮物和80%～95%的BOD。二级处理可大大改善水质，甚至可使出水水质达到排放标准。

3.三级处理

三级处理又称深度处理，目的是进一步除去二级处理未能除去的污染物质，其中包括微生物未能降解的有机物、磷和氮等能导致水体富营养化的可溶性无机物等。所使用的方法有生物脱氮法、混凝沉淀法、砂滤法、活性炭过滤法以及离子交换法和电渗析法等。三级处理只是在严重缺水地区，要求工业废水闭路循环或接纳废水的水体作为水源时才考虑。三级操作费用高，是一级处理操作费用的4倍，二级处理操作费用的2倍。

（二）废水的处理方法

1.物理法

物理法常用于废水的一级处理或预处理，它既可以作为独立的处理方法，也可以作化学处理、生物处理的预处理方法。常用的物理处理法有：沉降与气浮、隔截与过滤、离心分离、重力及蒸发浓缩等。物理法简单、经济，但往往不能达到理想的处理效果，还需要配合使用其他处理方法。

2.化学处理法

化学处理法是借助于化学反应的作用，以去除或回收废水中溶解物或胶体物质的方法，可达到回收有用物质、降低废水中的酸碱度、去除金属离子、氧化某些有机物等的目的。常用的方法有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原法等。由于化学处理法常需采用化学药剂和材料处理费用较高。

3.物理化学处理法

利用传质过程，分离废水中溶解性物质，回收有用的成分，使废水得到深度处理。常用的物理化学处理法有浮选、起提、吹脱、萃取、吸附、电渗析等。

4.生物处理法

生物处理法是利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体状态的有机物转变为稳定、无害的物质生物处理法是食品废水整个处理过程的关键。

（三）食品工业废水处理的生物处理

按起作用的微生物对氧的要求不同，可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。

1.好氧生物处理法

好氧生物处理要求废水中有机物应有一定的浓度，以BOD计，一般应为100～500mg/L。BOD与其他主要营养物氮和磷的比例关系为：BOD∶N∶P=100∶5∶1。要求废水的pH为6～9。(www.xing528.com)

常见的好氧微生物有：好氧细菌、真菌、原生动物、藻类等。其中数量最多、作用最大的是细菌。

（1）活性污泥法。向富含有机物并有微生物的废水中不断打入空气，使其中的微生物生长繁殖，一定时间后就会出现絮状泥粒，它具有很强的分解有机物的能力，称之为活性污泥。利用活性污泥处理废水的方法就是活性污泥法。活性污泥对有机物的降解通过两个步骤完成：第一步为吸附作用，因活性污泥具有很大的表面积，微生物分泌的多糖类黏液具有很强的吸附作用，与废水接触后，很短时间内便会有大量有机物被污泥吸附。第二步为分解代谢，即微生物对已吸附的有机物进行分解代谢，使一部分有机物转化为稳定的无机物；另一部分合成新的细胞物质，废水得到净化，而污泥重新呈现了活性。

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。经预处理的废水进入爆气池，由于不断地送入压缩空气，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。沉下来的活性污泥一部分回流至爆气池，剩余的进入污泥池另行处理。活性污泥系统处理食品加工废水中BOD的去除率可达97%以上。

（2）生物膜法。好氧微生物在有充足的氧和丰富的有机物条件下，迅速繁殖起来，在介质（滤液或转盘）表面形成一层各种微生物组成的薄膜，即生物膜。因此称之为生物膜法。

生物膜法的主要设备是生物滤池或生物转盘、二次沉淀池等。

滤料是生物滤池中最主要的组成部分。废水沿长满生物膜的滤料空隙流动，使废水中的有机物被吸附，氧化分解，使废水得以净化。生物膜总是在不断生长、不断衰老脱落、不断更新。常用的滤料有碎石、炉渣、焦炭、瓷环以及近年来发展起来的塑料波纹板、低蜂窝等滤料。

生物滤池应用较多的有两种，即普通生物滤池（又称低负荷生物滤池）和高负荷生物滤池。负荷大小是影响滤池降解功能的首要因素。有水力负荷和BOD负荷两种，水力负荷即每单位体积滤料或每单位面积滤池每天可以处理的废水水量，单位是m3（废水）/［m3（滤料）·d］或m3（废水）/［m2（滤池）·d］。BOD负荷即每单位体积滤料每天可以去除的废水中的有机物数量，单位是g/［m3（滤料）·d］。普通生物滤池BOD负荷为80～400［g/m3（滤料）·d］，高负荷生物滤池BOD负荷为400～4800［g/m3（滤料）·d］。高负荷生物滤池的水力负荷和BOD负荷均很高，所以工作效率也大大提高。

目前采用较多的是塔式生物滤池，见图6-5。废水塔顶的布水器向下淋洒，通过滤料。空气由塔底部向上（一般采用自然通风）。有机物被滤料上生物膜吸附、氧化分解。塔式生物滤池水力负荷比高负荷生物滤池高2～10倍，BOD负荷高2～3倍。

如果进入生物滤池中的废水中有机物浓度过高，不论采取何种生物滤池，均应采用回流运转方式，即将生物滤池的一部分回流到滤池前，然后混合进入。这样可以降低进水浓度，使BOD浓度处于200mg/L以下，又保证了水中冲刷能力，还可以增加滤池中有用的微生物数量，从而保证了滤池的正常工作。

2.厌氧生物处理法

用活性污泥法处理废水的同时，在一次和二次沉淀池中会产生大量污泥，如不妥善处理，就会造成再次污染。另外，对一些高浓度有机废水，例如BOD高达10000mg/L以上的豆制品黄浆水，用一般的好氧生物处理法均难以处理。厌氧生物处理法则是解决上述两个难题的较好途径。利用厌氧生物处理不仅能较高的去除率，而且还产生可作为能源利用的污泥气，剩余污泥量少，并可作肥料。

图6-5　塔式生物滤池构造示意图

1—塔身2—滤料3—格栅4—检修口5—布水器6—通风口7—积堆槽

厌氧生物处理也称厌氧消化或厌氧发酵，就是在厌氧条件下，利用微生物对有机物进行降解的过程。消化过程分两个阶段进行，即酸性发酵和碱性发酵阶段。在酸性发酵阶段，废水中的复杂有机物在产酸菌的作用下，分解为简单的有机酸，包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、醇、氨、二氧化碳、氢和硫化物等。碱性发酵阶段，参与作用的微生物是甲烷菌。碱性发酵阶段的代谢产物主要是甲烷和二氧化碳，还有少量的氨、氢和硫化物等，其中甲烷约50%～75%。

厌氧消化按温度条件可分为低温消化，温度为5～15℃；中温消化，温度30～35℃；高温消化，温度50～55℃。供给细菌所需的氮、磷营养，BOD∶N∶P=150∶5∶1。

厌氧生物处理法可分为厌氧活性污泥法和厌氧生物膜法。厌氧污泥法按运行方式和工作特点的不同，有普通消化池（见图6-6）、厌氧接触消化法、厌氧澄清池、上流式厌氧污泥床反应器、厌氧缓冲反应器和厌氧折流板反应器；厌氧生物膜法，按装置的不同，有厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和流化床反应器、厌氧生物转盘。

图6-6　普通厌氧消化池

3.厌氧-好氧生物处理法

对于食品工业的一些高浓度有机废水，如豆制品废水、淀粉加工废水、味精及土霉素生产的混合废水和酵母生产厂的废水，采用厌氧消化处理，即使有很高的BOD去除率，但处理后的BOD仍很高，达不到国家规定的工业废水排放标准（BOD60mg/L，COD150mg/L），如采用厌氧-好氧生物处理法，则出水的水质可以接近国家规定的工业废水排放标准。

厌氧-好氧生物处理后的废水若达不到排放要求，可进一步采用化学方法或氧化塘进行处理。

4.自然生物处理法

（1）生物氧化塘。氧化塘是利用水中自然存在的微生物和藻类，对有机废水进行好氧和厌氧生物处理的天然或人工池塘。

氧化塘实际上是一个菌藻共生的系统。水中的有机物被好氧菌所代谢，进行好氧分解所需的氧，除通过大气扩散进入水体或通过人工瀑气加以补充外相当一部分由藻类在光合作用中释放。细菌代谢过程中合成新的细胞物质，还产生二氧化碳、无机盐类等，这些产物正好为藻类所利用，被转化为藻类的细胞，动物又能以藻类为食物，在动物体内藻类被氧化，产生二氧化碳，只要这个过程中各个环节保持良好的平衡，就能保持好氧环境。

根据氧化塘内微生物种类和氧的供给情况，可将其分为好氧氧化塘、兼性氧化塘、厌氧氧化塘和瀑气氧化塘，水深分别为0.5m左右、1.0～2.0m、大于2.5m和2.0～4.5m。

氧化塘既可用于食品工业的废水处理，也可用作二级处理后的深度处理。其运行方式已由单塘运转转向多塘串联方式，如厌氧塘-兼氧塘-好氧塘串联或兼氧塘-好氧塘串联方式。

（2）土地处理系统。土地处理系统是利用土壤及其中的微生物和植物根系对污染物的综合净化能力处理食品工业废水，同时利用废水中的水分和肥水来促进农作物、牧草或树木生长与增产的系统设施。

按运行方式的不同，可将土地处理系统分为慢速渗滤系统、要求预处理程度较高的快速渗滤系统、地表慢流系统和湿地系统4种类型。在应用过程中，必须注意加强对水质的严格管理，防止废水的某些成分危害农作物、土壤，传染疾病和污染疾病。

（四）食品工业废水的利用

1.利用废水生产单细胞蛋白

单细胞蛋白（SCP）主要是指细菌、酵母、单细胞藻类等单细胞微生物，现已工业化大规模培养，作为人类食品和动物饲料的蛋白质来源。这些菌体含有大量的蛋白质、糖类、脂肪、无机盐和维生素等营养成分。

可利用淀粉加工废水、豆制品黄浆水、乳清、味精废水和柠檬酸废水等生产饲料单细胞蛋白。

2.利用废水生产能源

废水中的有机物都具有一定的潜在发热值，即有机体本身就是一种能源。厌氧消化不仅降低了废水中的有机物，产生了污泥气（沼气），回收了能源，产生的污泥还可用作肥料。随着厌氧消化技术的不断发展，利用食品工业废物生产能源具有一定的发展潜力。

思考题

1.车间内部建筑的基本卫生要求包括哪些方面？

2.简述食品仓库的卫生要求。

3.废水的水源污染指标有哪几项？废水处理的基本方法有哪些？