食品污水处理方法
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食品污水处理方法范文第1篇
关键词：城市；工业；污水处理；回用；难题
中图分类号：U664文献标识码： A 文章编号：
前言：
随着国内经济的迅速增长，工业化进程的不断加快，工厂所产生的污水也越来越严重。一方面是城市严重的缺水，一方面城市工业大量污水的白白的流逝，污水的流失不仅浪费了水资源而且还同时给环境带来了污染，如实际情况以及水资源存在的各种问题，笔者以为要想解决水资源的问题，污水处理及回用成了解决城市水资源缺乏的最有效的方法措施。
工业污水的处理工艺
1. 大型工业企业用水
城市污水处理厂二级处理出水回用于工业循环冷却用水的主要处理工艺流程如下:a.城市污水处理厂二级处理出水混凝沉淀过滤消毒回用;b.城市污水处理厂二级处理出水生物接触氧化法混凝沉淀过滤回用;c.城市污水处理厂二级处理出水微絮凝过滤消毒回用;d.城市污水处理厂二级处理出水淹没式生物滤池消毒回用。
2. 城市工业杂用水
城市污水处理厂二级处理出水回用于城市杂用水的主要处理工艺流程如下:a.城市污水处理厂二级处理出水微絮凝过滤消毒回用;b.城市污水处理厂二级处理出水混凝沉淀过滤消毒回用;c.城市污水处理厂二级处理出水淹没式生物滤池消毒回用;d.城市污水处理厂二级处理出水生物接触氧化法混凝沉淀过滤回用。
3. 河道受污染的水源
针对河流污染严重, 且河流湖泊常出现缺水断流现象,影响城市美观与居民生活环境。回用水用于景观水体时要注意水体的富营养化及回用水中存在的病原体和优先毒性有机物对人体健康和生态环境的危害。目前用于河道的回用水主要处理工艺流程如下:a.城市污水处理厂二级处理出水砂滤消毒排放;b.城市污水处理厂二级处理出水微絮凝过滤消毒回用;c.城市污水处理厂二级处理出水混凝沉淀过滤消毒回用;d.城市污水处理厂二级处理出水淹没式生物滤池消毒回用;e.城市污水处理厂二级处理出水生物接触氧化法混凝沉淀过滤回用。
工业污水的处理方法
1. 离子交换树脂污水处理方法
在工业污水的处理过程中, 离子交换树脂是一种在交联聚合物结构含有离子交换基团的功能高分子材料。离子交换树脂不溶于酸、碱溶液及各种有机溶剂,结构上属于既不溶解、也不熔融的多孔性固体高分子物质。
1.1 用于含汞污水的处理
含汞污水是危害最大的工业污水之一,离子交换树脂法适用于处理浓度低而排放量大、含有毒金属的污水。配合硫化钠明矾化学凝聚沉淀法作为二级处理对低浓度含汞污水可达到排放标准。离子交换树脂处理含汞污水有以下特点: 用树脂交换法除汞作为化学法的二级处理系统,能保证达到排放标准,且能实现封闭循环、连续稳定的运行,排放的污水可作为冷却水加以回用,有效提高了生产能力,单位产品的成本降低。应用树脂交换法还能对污水起到脱色作用, 处理的水清晰透明失效后的树脂不再回收,作为汞废渣回收汞肪止了二次污染。因此,应用离子交换法处理低浓度含汞污水, 有明显的社会效益和经济效益。
1.2 用于含铜污水的处理
工业排放污水如有色冶炼、电镀、化工、印染等行业的污水中常含有铜利用离子交换树脂可以有效地除去污水中的CU2+ 以达到高度净化,并有利于资源的再生。2.3 用于含钼污水的处理20 世纪60 年代末期就有关于采用离子交换法从工业污水中回收钼的报导。迄今为止,离子交换法仍然是治理含钼污水的最主要方法。
2. 反渗透工业污水处理技术
从反渗透技术最初只用于海水淡化,后来逐步扩大到苦成水淡化、食品加工、医药卫生、饮料净化、超纯水制备等方面,产生了很高的经济效益。膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法,与传统分离操作洳蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换树脂等)相比较,过程中大多无相变化,可以在常温下操作,具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小等特点。膜分离技术应用到污水处理领域, 形成了新的污水处理方法,它包含微滤、超滤、渗析、电渗析、纳滤、和反渗透等。
由于反渗透技术具有无相变、组件化、流程简单、操作方便、占地面积小、投资省、耗电低等优点,因此在水处理中得到了大量的运用。目前反渗透技术已广泛应用于海水苦咸水淡化,纯水、超纯水制备,化工分离、浓缩、提纯等领域。工程遍布电力、电子、化工、轻工、煤炭、环保、医药、食品等行业。在美国,反渗透法曾作为生活污水是一种深度处理方法而进行研究。过去深度处理一般是将污水的二级处理的排水(活性污泥生化处理后的出水) 再进行混凝、过滤、活性炭吸附处理等,但对除盐过程却一直未予考虑。
3. 生物膜法工业污水生物处理技术
生物膜法是污水生物处理的主要技术之一在污水处理工艺中在几十年的不断研究和进下, 如今已经有多种生物膜反应器应用于污水处理中。上流式污泥床是20 世纪70 年代末由荷兰开发的又一项新的颗粒型生物膜反应器,主要用于厌氧生物处理系统中, 它主要由配水系统、污泥床、三相分离器等组成。反应过程中产生的气体将污泥和污水进行充分混合, 三相分离器将颗粒污泥、气体和污水进行分离,污泥保留在反应器中, 气体和处理后的出水排出反应器。20 世纪80 年代后,又出现了新的颗粒污泥反应器, 其中以污泥膨胀床和内循环反应器具有代表性,两者的结构类似,但其高径比更大,上升流速更快,颗粒污泥处于膨胀状态。
城市工业污水的回用规划
1. 回用的方式
通常情况下将污水回用分为两种方式：污水的分散式污水处理回用和污水的相对集中回用。污水的“分散回用”也即是在某个或某几个建筑物中设置中水系统，这一系统的设置实现了自身排出污水且经过相应的处理再次进行回收利用。其优点是根据不同水质的要求和不同的回用对象，灵活的选择处理工艺，从根本上节约了废水处理的费用；相对集中回用则是针对全市的区域，通过城市的污水处理厂进行相应的处理，然后再根据水质的污染程度做适当的深度处理后，送入中水管网，最后再将其分配给各用户。其优点就是便于宏观管理，提高规模效益。
2. 污水“分散回用”的规划
污水处理的单体循环方式也即是在单体的建筑物中进行回收设施及污水处理系统的建立，这种污水处理方式相对容易实施，不需要建立污水管道，但污水处理费用相对较高。一般这种方式适合一些工厂或小区内。
3. 污水“集中回用”规划
每个污水厂的污水来源，所在地区等不同，往往得到的中水也有不同的用途。除此之外，污水处理厂的一些工艺也会对水质产生直接影响。污水再生回用的相关处理工艺流程不仅受处理厂规模、回用水水质标准的影响，同时还受到各污水处理厂出水水质的影响。由此可见，再生水用户和污水处理的程度不同，其处理工艺流程也将不同。
结束语：
目前,国内在工业污水处理工艺及技术的应用中, 仍然存在较多的弊端和问题,必须引起社会的广泛关注,并且加大政府对于该项目的资金与技术投入力度,以强有力的行政职权组织其具体实施, 进而保证工业污水处理方法的合理应用。
参考文献：
食品污水处理方法范文第2篇
关键词：污水处理；现状分析；发展前景
引言
在工业生产的过程中，所产生的有毒以及有害还有高热量的废水就是工业废水，工业废水中大多都有着随水而流失的生产所用的材料，生产过程中所包含的污染物还有中间的产物等。工业废水在我国的污水中是最大的主体，工业污水的防治不仅仅关系着自然资源的可持续发展，对于我国国民经济的可持续发展也有着一定程度的影响。由于我国工业的迅猛发展，使得工业废水的污染源还有废水量大幅度增加，进而使得水源受到了严重的污染，甚至威胁到我国国民的生存空间，影响了身体的健康。所以工业废水比城市污水的处理显得更加的重要。近些年，我国在工业废水的处理上越来越重视，并且也采取了很多的对策，用以缓解工业废水对环境的污染。
1 工业废水的类别以及处理的原则
我国工业废水的类别通常分为三种。一种是根据工业废水所包含的污染物其化学性质定性为有机废水以及无机废水；有机废水包括食品类的废水还有石油加工的中间废水等，而无机废水多为电镀废水还有矿物质加工中间废水等。而根据企业产品还有加工的对象，其分为：冶金废水、制革废水、金属酸洗废水、染料废水、炼焦煤气废水、电站废水、造纸废水、纺织印刷废水、农药及化学肥料废水等。三是根据废水污染物的成分，分为：碱性以及酸性废水、含铬、氰、汞、镉、醛、硫、油、磷以及放射性物质等废水。第一种以及第二种工业废水并没有涉及到废水污染物的成分，也不能清晰的明确该类别废水的危害。而最后分类的方法，不但可以清晰的指出污染物的成分，还能够了解废水的危害性。我国工业废水处理的基本原则可以分为七点。第一点是废水处理工艺的改造，其次就是环保原料的使用，在生产时，尽最大努力将这些有毒有害的物质摒弃掉或者大幅度的减少使用，将有毒原料替换为无毒原料。第二点是在生产的过程中，选择最合适的工艺还有生产相关的设备，对相关执行操作守则严格的执行。第三点是剧毒废水例如含放射性物质以及重金属还有高浓度酚废水和无毒废水进行分流处理，在处理的同时还能够将有用的物质回收二次使用。第四点是轻污染废水比如说冷却废水，这样的废水是不可以直接排入下水道中的，这样会造成污水处理厂以及城市下水管道的负荷，其应该经过处理之后再次循环使用。第五点是污水中的成分如果与城市污水有所类似的有机废水，比如食品废水造纸废水等，可以经过简单的处理之后，排入城市的污水处理指定的污水处理厂。第六点是如果废水可以通过生物降解，那么在厂内经过处理之后，并且达到相关的要求后，排放到城市下水管道。最后一种是废水中含有难以降解的有害物，应该单独的处理不能排入到城市的下水管道以及污水处理厂中。
2 工业废水的特点以及处理措施
2.1 农药废水
我国的农药种类非常的多，所以农药废水中的水质非常的复杂，其主要的特点是废水中的有机浓度比较高，而且化学需氧量最高时每升数万mg，而且这种废水的毒性非常大，除却农药还有相应的中间体之外，还有例如酚以及汞等剧毒且难以降解的物质；农药废水多伴随着恶臭，对生物的呼吸道还有粘膜造成了很大的影响。农药废水的处理，首先一点是要降低生产废水中污染物的浓度，有效的增加回收利用率，最大程度达到对环境无害，该类别的废水处理方法可以使用活性炭进行吸附，或者是蒸馏以及实施氧化法等等。但是，研究含毒量低，残留少，效果高的新型农药才是最正确的手段。世界上很多国家已经禁止使用666等有机汞还有有机氯的生产以及使用。
2.2 食品工业废水
我国食品工业所使用的原料非常广泛，而且其种类也是非常的多，所以所产生的废水水质差异比较大。食品废水所包含的多是固体漂浮物，例如碎肉以及果皮，再有就是悬浮的油脂以及淀粉等等。食品废水的特点就是悬浮物以及有机物含量特别高，极易腐败，通常没有太多的毒性，但是食品废水呈现出富营养化，进而会导致水生物的死亡，导致水源恶化污染环境。食品废水的处理应该设计两级生物滤池或者是两级曝气池进行处理。
2.3 重金属废水
重金属废水多是来自于电镀以及油漆还有冶炼等企业的废水。所以废水中重金属的种类还有含量等根据企业类型的不同而发生改变。重金属难以进行分解，所以只能转移存在的位置还有物理化形态。例如经过化学沉淀之后，废水中的重金属可以从溶解粒子形态转变为难溶性化合物沉淀下来，从水中转移到污泥中，再者经过离子交换处理后，重金属离子会转移到离子交换树脂上。所以重金属废水处理的原则，首先一点就是从根本上改变生产的工艺，尽量不使用毒性较大的重金属，其次就是选择最合理的工艺流程，进行科学的操作，减少重金属使用量以及流失量。而除此之外就是尽量就地处理重金属废水，与其他废水进行分流处理，避免污水处理复杂化。最重要的一点，就是坚决不能够在没有处理的情况下，直接排入城市下水管道，避免重金属污染扩大。重金属污水的处理，应该将游离的重金属转化为不溶或者是难溶的化合物，再经过物理的沉淀或者是上浮进行祛除。
2.4 印染废水
印染行业的用水量非常的大，通常每加工印染一吨的纺织品，会消耗水量一百到二百吨，而在这些消耗的水中，有百分之八十是以废水排除的。所以印染废水的处理多为回收再利用以及无害化处理。回收再利用所指的，是根据废水的特点，进行分类回收，例如漂白煮炼工序的废水就不能与染色印花工序的废水进行合流，漂白煮炼的废水可以进行对流洗涤处理，这样一来可以一水多用，减少废水排放。还有就是碱液的回收利用，其采用的多是蒸发的处理方法，如果水量比较足，还可以采用三效蒸发，如果水量比较少，就选择用薄膜进行蒸发；染料的回收上，例如士林染料利用酸化成为印巴酸，并呈现为胶体微粒状悬浮在残叶中，之后经过沉淀过滤回收就可以。而无害化处理包含了化学法以及物理法和生物法。物理法包括了沉淀法以及吸附法，沉淀是榱巳コ废水中的悬浮物，吸附法是为了去除溶解污染物并进一步脱色。化学法包括了中和法以及氧化法，中和法是调节废水的酸碱度降低色度，氧化法则可以氧化废水中的可还原性物质。生物法包含了活性污泥法以及生物转盘法以及接触氧化法等等。而想要达到回收的标准，最好是几种方法一起使用。
3 结束语
综合本文所述，污水处理的工作需要不断的探索，根据所在区域的经济发展实际情况，对污水处理工艺进行改进，以可循环发展角度对污水进行治理。而污水处理的过程中，必须要坚持科学发展观，也就是走上环境保护还有经济可持续发展的道路。
参考文献
[1]杨娜，叶树强，周朝勇.活性炭吸附在工业废水处理中的应用[J].企业技术开发，2016，06.
食品污水处理方法范文第3篇
关键词:污水处理厂;稳定达标;提标改造
随着城镇经济的不断发展和环境保护标准的不断提高，我国中小城镇污水处理能力日益增强，根据我国住房与城乡建设部的最新统计结果，截至2014年底，我国污水处理厂总数达5300余座，污水处理能力达1．63亿m3/d，大多数污水处理厂由于建设时间较早，排放标准低，约50%以上的污水处理厂只能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)中的一级B标准要求，甚至还有将近25%的污水处理厂执行二级标准。由于我国城市河道补水的重要来源是城镇污水厂出水，排入河道后，稀释能力小，若不提高出水水质排放标准，将严重威胁城市生态环境。国家环保总局要求，对于污水处理厂出水作为城市景观用水的此类污水处理厂，出水水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918－2002)中的一级A标准，因此，对我国城镇污水处理厂进行提标改造势在必行。
1中小型污水处理厂提标改造的必要性
1．1中小型污水处理厂现状
1．1．1设备老化程度高
由于资金投入力度不够等原因，导致污水厂设备在长期运行过程中，缺乏足够的维护和管理，导致设备出现不同程度的老化和损坏，更有甚者出现设备无法运转，却得不到及时维修的情况，严重影响了污水处理效率。
1．1．2处理能力和处理要求不匹配
随着城镇工业化进程的推进，排放污水中污染物种类愈加复杂，对排放标准的要求提高。很多污水处理厂在早期设计过程中并未考虑到城市发展情况，设施处理量没有预留足够的远期处理量，不能满足现有的处理要求。在现阶段对水质要求提高的形势下，中小污水处理厂应推进更新扩容改造。
1．1．3建厂初期调试不到位
工艺调试对于污水处理设备是否正常运行至关重要，关乎出水是否能够达标排放。很多污水处理厂建成初期，忽略了工艺参数的调试，或者因为缺乏专业技术人员的种种原因，导致工艺调试不到位，致使污水处理厂设备运行不畅，处理不达标，增加处理成本。
1．2污水厂出水稳定达标的难点及应对措施
1．2．1污水处理厂出水稳定达标的难点
①低碳源问题2009年抽样统计分析结果显示，我国60%的污水处理厂碳氮比低于4，碳氮比偏低影响反硝化的完成。
②工业废水接入导致污水处理厂出水COD稳定达标困难。
③冬季低温问题导致污水处理厂出水TN难以达标。低温条件下，污水处理系统中微生物活性降低，数量减少。太湖流域污水处理相关研究成果表明，冬季水温低于15℃时，对微生物活性、污泥硝化反硝化性能以及生物脱氮效果影响较大，导致出水TN不达标。
1．2．2应对措施针对污水处理厂难以稳定达标的难点问题，现提出以下应对措施。
1．2．2．1提标改造技术方案中合理取舍预处理单元
当城镇污水处理厂有工业废水，由于工业废水间歇排放，水质水量波动大，为保证处理单元稳定运行，前设调节池很有必要。若是印染废水或其他易引起pH值变化大的特殊废水，还要特别注意pH值的调节，避免对水处理设备产生腐蚀。乡镇等小型污水处理厂规模小、水质水量变化大，通常在格栅后也常设调节池。对于进水可生化性偏低的废水(B/C值＜0．3)，例如制药废水、印染废水、高浓度有机废水等，应考虑设置厌氧水解池。利用兼性水解产酸菌，将难以生物降解的大分子有机物转化为易生物降解有机物，提高可生化性，从而提高后续生物处理效率。
1．2．2．2提标改造同时要注重源头污染物的控制
加快雨污分流制排水体制的建设，新建城区严格采用雨污分流制排水系统，老城区采用合流制或截流式合流制作为过渡时期的排水体制;接入城镇污水处理厂的污废水需严格按照国家、行业有关标准，防止对污水厂污水、污泥处理系统分产生不良影响。对于进水碳源不足的污水处理厂，需重新考虑服务范围内设置化粪池的合理性，适当放宽碳源充足的普通有机废水(如糖业废水、食品废水等)排入污水厂的水质浓度。
1．2．2．3低温强化硝化和反硝化措施
王阿华等人研究表明，水温低于12℃时，污泥的反硝化速率和硝化速率比常温下减少了一倍，只有0．5～1mg/h，0．6～0．8mg/h。一体化固定膜活性污泥IFAS、包埋硝化菌工艺是工程实际中常用的两种低温下提高脱氮效果的方法。IFAS工艺常采用向好氧池中投加填料的方法，该工艺附着生物的硝化活性是活性污泥的3倍以上;包埋硝化菌工艺受水温影响更小，投加率12%的情况下，硝化活性就达到了普通活性污泥的3倍以上。
1．2．2．4合理使用化学除磷
针对碳源不足的情况，牺牲生物除磷，采用化学除磷，这种方法在北美已有非常成熟的案例。
2中小型污水处理厂提标难点分析及解决思路
2．1中小型污水处理厂提标难点剖析
多数小型城镇污水处理厂受原水浓度、设备处理效率等因素影响，二级处理很难达到一级A标准，出水指标从一级B标准提高到一级A标准。针对表中SS，提标改造时，增加深度处理工艺即可达到要求，增加深度处理工艺的主要目的是去除二级出水中的SS，BOD5、COD也伴随SS的去除得到进一步的去除，但TN、TP的无法通过简单固液分离进行去除，因为TN、TP是以溶解态形式存于二级出水，因此，城镇污水处理厂提标改造的重点和难点是TN、TP、SS的去除。
2．2中小型污水处理厂提标改造思路
①了解目前中小型污水处理厂提标改造技术的研究现状以及主要提标改造技术。
②根据污水厂运行现状分析提标难点。
③针对提标难点逐一分析探索并选择适宜本厂要求的强化生化处理方法。
④结合实际情况，选择合适的深度处理技术，进一步提升出水水质。
3中小型污水处理厂提标改造技术措施
对现有中小型污水处理厂提标改造主要从三个方面着手:一是改造现有污水处理厂的二级处理工艺，主要是强化生物处理单元;二是新建三级处理设施;三是新技术膜生物反应器(MBR)工艺的使用，新技术往往无需三级即可达标或者满足回用水要求。
3．1生物处理工艺改造
对二级处理工艺进行改造，主要是为了提高脱氮除磷效果以及有机物的去除率，改造重点在生化池。对于生化池的技术改造主要有两种:降低容积负荷和泥膜联用。
3．1．1降低生化池的容积负荷
目前工程中常用的措施有进水分流量减荷和扩容减荷。前者适用于厂区平面布置允许的情况下，在厂区新建生化池，达到分流量的目的，最终实现生化池减荷的效果。此法生产改造同步进行，不影响现有工艺的正常运行。后者主要通过扩大容积来减小负荷、延长水力停留时间和污泥泥龄，进而提高生化处理效果，扩大容积的方式有两种:一是在场地允许情况下，直接将原有生化池扩容;二是将原有初沉池改造为生化池，这种方法提高了进入生化池的碳氮比，有利于TN的去除，高程衔接无阻，此法充分利用了现有构筑物。
3．1．2泥法－膜法联用
悬浮生物法(活性污泥法)和固定膜生物法是污水生物处理的两种常见技术。其中活性污泥法在实际工程中应用较多，这是因为固定膜生物法需要设置填料，填料造价一般较高。生物膜法具有硝化功能强大、抗冲击负荷、生物量大、污泥龄长等优点，受温度影响小，在低温条件下，其脱氮效果要远好于活性污泥法。因此在污水厂的提标改造中，可充分利用两者优点，在生化池中设置填料。
3．2新建三级处理设施经
技术经济比较，目前适合我国中小型污水处理厂的三级处理工艺有以下三种:常规混凝－沉淀－过滤;微絮凝－过滤;直接过滤。三级处理的核心是过滤单元，目前工程实际中应用最为广泛的是V型滤池，这是因为V型滤池的滤料采用均质深层砂滤料，截污能力强，反冲洗强度低、效果好，过滤周期长。此外还有翻板滤池、D型滤池、滤布滤池等。
3．3膜生物反应器(MBR)的应用
MBR是一种新型污水处理装置，结合超微滤膜和污水处理中的生物反应器，通过超微滤膜截留细小微生物絮体，增加了生化池中的活性污泥浓度，极大的提高有机物的去除效率，同时，超微滤膜可取代二沉池，实现泥水分离。MBR适用于需同时脱氮除磷、对出水水质要求高、用地紧张或者回用要求的场合。
4中小型污水处理厂提标改造的综合建议
(1)污水处理厂提标改造应充分考虑技术的合理性、经济性、稳定可靠性以及工程实施可行性，而不应该注重技术先进性和新型性，对于新技术、新设备，应在小范围内工程应用，总结经验，为大规模推广提供参考。尤其是国内首次实用的新型技术，一定要进行中试和生产性试验，参数稳定后才可投入实际工程应用。
(2)只有在经济条件许可、用地紧张、尾水需循环利用的情况下才考虑采用MBR工艺。
(3)若用地紧张，经济条件不许可，过滤单元可考虑滤布滤池或转盘滤池。
(4)生物除磷难以满足出水TP一级A排放要求时，可考虑化学除磷。
参考文献
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［2］王礼兵．城市污水处理厂提标改造的必要性［J］．工业技术，2013(36):107．
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食品污水处理方法范文第4篇
关键词:膜生物反应器;废水;膜污染膜
生物反应器(MembraneBio－Reactor，MBR)是一种将膜分离技术和生物处理技术有机结合的新型高效污水处理工艺［1－2］。通过膜组件的高效分离作用使污泥和水彻底分离，出水水质得到优化。针对工业废水排放量大、CODCr含量高、难降解等特点。MBR以其高效的生物降解能力和良好的出水水质，为工业废水处理提供了一种有发展前景的处理技术，受到了重视。尽管投资成本和膜污染等因素影响MBR技术的快速推广，但随着近年来研究的深入和技术的成熟，预计在未来10年MBR在工业废水领域中的应用将更加广泛［3］。本文将对MBR近几年在工业废水中的应用及当前的研究趋势进行论述，并对出现的问题进行总结，对未来的发展进行展望。
1膜生物反应器的特点
膜生物反应器具有许多其他生物处理工艺无法比拟的明显优势，主要特点如下:①装置更加紧凑，占地面积小。MBR中活性污泥浓度高，因此容积负荷提高，装置更加紧凑，此外膜组件替代传统的二沉池，也缩小了占地面积［4］。②出水水质优良且稳定。能够高效地进行固液分离，出水不受生物反应器中污泥膨胀等因素的影响［5］。③MBR有利于增值缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率高，且污泥浓度(MLSS)较高。④微生物完全截留在反应器中，实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥泥龄(STR)的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。⑤反应器传质效率高，氧转移效率高达26%～60%。⑥便于维护管理。相比传统的活性污泥法，MBR中污泥浓度容易控制，进水流量和水质变化不大［6］。但膜生物反应器曝气过程等带来的高能耗，运行过程中由于废水中带有的污染物和微生物降解产生的胞外聚合物(EPS)等物质易产生膜污染，导致跨膜压差(TMP)升高、产水量降低、运行成本昂贵等不利因素一定程度上制约了它在工业废水中的应用。
2国内外膜生物反应器研究现状
国外对MBR实际应用的研究起步较早，1969年，美国首次报道MBR应用于城市生活污水处理，随后成立的Dorr－Oliver公司开发研制出第一代商用MBR，并在船舶污水处理中得到应用。此后，商用MBR研究更加深入，出现了平板式、中空纤维式和管式膜生物反应器。进入20世纪80年代，膜生物反应器废水处理技术在发达国家迅速发展，日本投入118亿日元，进行MBR项目研发，使得MBR的应用领域进一步拓宽。1989年，Yamamoto等人首次提出浸没式MBR的新工艺，竟而将运行成本大大降低。目前，国际上设计运行能力最大的MBR工程之一，是位于美国华盛顿州KingCounty的使用Ze-non膜组件的Brightwater工程，其设计处理量达到49．5万m3/d。而到2040年，它的处理量将达到64．5万m3/d。表1总结了国外主要MBR运营厂家的各类膜组件及性能参数。膜生物反应器技术正以每年10．9%的增长速度拓展自身的应用领域，2010年，全球MBR市场总产值达到11．70亿美元，按照这一增速2013年将达到16．0亿美元。其中工业废水处理所占比率达到了30%左右，并呈现出快速增长的趋势。另外自2008年以来，欧洲市场保持每年新增65个MBR工程项目［7］。2012年欧洲的MBR工艺装置有700多个MBR项目(工业废水处理能力＞20m3/d，市政污水处理能力＞500m3/d)启动，其中2/3用于工业废水处理。涵盖了食品、纺织、造纸、制药、炼油等各个领域。针对工业这类高强度的废水，MBR的成功应用，也预示着MBR技术已经日渐成熟。全球范围有超过2500个MBR项目正在运行或建设中，北美地区已有超过258个MBR处理系统在建设中，北美地区的MBR市场也在不断增长，其增速远远超过水处理工艺中的其他技术［8］。另外中亚地区由于特殊的地理因素，对水资源利用率要求高，MBR也得到了广泛的应用。东亚地区韩国已建有1400多座MBR系统，日本MBR用于工业废水处理也达到200余座。我国关于膜生物反应器的研究起步较晚，但发展势头强劲，相比于全球膜市场每年10．9%的增速，我国近几年MBR市场出现翻番的增长趋势。远远高于国际平均增速［9］。我国第一个MBR项目是1998年大连大器公司设计的200m3/d的市政污水处理与回用工程［9－10］。目前我国最大的MBR工程是北京清河再生水厂二期处理工程，处理量达到32万t/d。工业废水处理量最大工程是天津空港园区废水，处理量为3万t/d。MBR在我国的应用涉及多个领域，但主要以处理市政污水、高浓度和难处理的工业废水为主。除此之外还包括垃圾渗透液、医院废水、餐饮废水等的处理。表2为MBR技术在不同领域中所占市场份额。从表2可以看出，城市污水处理与回用占到了57%，说明我国MBR的应用主要是在处理此类废水，技术也相对成熟。工业废水处理领域也占到了41%，大于MBR在国外工业废水处理的30%份额。说明MBR在我国工业废水中的应用前景广阔。为MBR在工业废水中的应用可以看到，石化废水占据一半的份额。食品加工废水和化工废水也各自占到13．9%和16．7%。三者总和占到工业领域的80%，可见这三个领域是MBR运用最为广泛的。2004年开始我国开始建造大中型MBR应用工程，目前，我国万吨级项目超过40多座。而在工业废水中的应用才刚刚起步，石油化工领域耗水量大，因此率先建造大中型处理规模，实现废水回用和资源化［11］。我国MBR用于工业废水处理能力已经超过105m3/d，MBR技术在我国得到了快速的发展。
3膜生物反应器在食品工业废水中的应用
食品工业原料广泛，制品类别繁多，排放的废水水质复杂，废水量大，处理难度大。主要来自味精和酒精生产中的废水以及大豆、谷物、牛乳和饮料加工中的废水。食品行业废水最大的特点是有机物质和悬浮物含量高，易腐败，且酸碱程度不一，无毒性。其中含有的污染物包括油脂、蛋白质、糖类、致病菌毒和氮磷化合物，易导致水体富营养化，造成水生生物和鱼类的死亡，并引起水中沉积的有机物产生臭味，恶化水质，污染环境。食品行业中产生的废水少部分来自食品生产本身，大部分是食品生产过程中洗涤和浸泡所产生的。食品行业废水CODCr一般在300～2000mg/L，NH+4－N在20～600mg/L。我国对于食品废水的处理起步较晚，以往的食品废水主要采用活性污泥法，但是受到其降解能力的限制，无法满足国家排污标准［12］。在20世纪90年代引入了外置式膜技术处理食品废水，随后传统活性污泥法与膜技术的集成工艺MBR因其高效的处理能力和良好的经济效益，在食品领域得到了广泛的应用。常采用MBR工艺主要包括:UASB－MBR、射流曝气MBR和多段A/O－MBR等。王苏南等［13］采用厌氧/缺氧/好氧膜生物反应器工艺处理豆制品废水，CODCr、NH+4－N、TP去除率分别达到97．06%、97．85%和93．43%。Chen等［14］比较原工艺UASB/CAS和混凝+MBR处理乳制品废水。结果显示，混凝/MBR工艺对浊度、COD的去除率分别为99．9%和99．6%，各项指标均优于UASB/CAS。表4汇总了近几年关于食品工业废水处理的相关实例，目前，对于食品工业废水排放标准仍然按照国家颁布的《污水综合排放标准》(GB8978－1996)要求。将膜生物反应器技术运用到食品废水的处理，对水质中的CODCr去除效果良好，去除率稳定在95%以上。由于食品制造加工厂多为中小型企业，规模用地有限，采用MBR能有效减少废水处理装置的占地面积，由于连续出水稳定，自动化程度高，操作方便，为企业在减少人员上开支。另外，MBR还具备脱氮能力强、菌体截留率高等优势。整体而言，膜生物反应器在食品工业中的应用将会更将广泛。
4应用中存在的问题及发展趋势
4．1膜生物反应器应用中存在的问题
相对于传统的污水处理工艺而言，膜生物反应器具有出水水质好、设备占地面积小、自动化程度高及污泥浓度高等优点。但是，不可否认，MBR在实际应用中存在一系列的问题使其无法取代传统的活性污泥法。主要有以下几个方面:①膜污染带来的高费用和高能耗［4］。膜生物反应器的投资主要来自膜的购置和膜的更换。随着膜材料成本的降低，膜的购置费也大大降低。膜的更换频率与膜的寿命直接相关，而膜污染在很大程度上决定了膜的更换频率，增加了膜的更换次数。另外，膜污染造成膜通量下降，致使能耗加大，这是造成MBR高能耗的主要原因之一。膜污染和由此带来的设备维护和操作费用的提高是制约膜生物反应器技术经济性和商业化应用发展的主要障碍。②设备运行费用高。较高的能耗是制约MBR广泛应用的主要问题之一。MBR系统的曝气能耗占MBR运行能耗的比例达70%以上，甚至高达95%，是MBR运行能耗的最主要来源。由于膜生物反应器内污泥浓度高，生物反应和维持污泥悬浮状态需要消耗的氧气量大，其高浓度的污泥环境下氧的传质效率低。因此如何确定最佳的曝气量以及提高氧的传质和利用率，对MBR运行费用的降低有着非常重要的意义。③膜产品规格不统一、行业标准不够完善、技术人员缺乏经验等问题也阻碍着膜生物反应器的进一步发展。上述问题对于MBR而言是客观存在的，但一些研究正在减小这些问题对MBR的影响。通过膜材料的改性，选用亲水性更好和价格更便宜的材料，减少购置膜方面的费用。另外通过对膜组件和反应器结构、工艺运行条件等参数的优化也能进一步减少膜污染［19－21］。利用无泡曝气装置，进一步提高氧气利用率，减少能耗，对膜生物反应器的应用也起到至关重要的作用。相信通过研究的深入，制约MBR的问题也会在不久的将来得到解决，从而成为处理废水的首选方法。
4．2膜生物反应器的发展趋势
食品污水处理方法范文第5篇
关键词：污水处理；自动控制；智能控制
1引言
自动控制相对人工控制概念而言，是指在无人直接参与的情况下，利用控制器操纵被控对象，使被控量自动地按照预定的规律运行。采用先进的自动控制技术，既可以优化运行过程，节能降耗，又能保证操作的安全，提高生产率，改善工作环境。在早期的污水处理厂运行和管理中，大多根据处理经验进行人工控制，因此运行过程中常会产生较大误差。即使是一些高效的处理系统，也常会因为没有实现自动化系统控制，而大大削减其应有的功效.[1]。虽然自动控制系统的造价不菲，短期内难以回收成本，但从长远角度看，采用自控系统将节省大量的人力成本及运行费用。综合来看，引进自控技术对污水处理行业来说，是提高运行管理效率并有效降低处理成本的明智选择。
2传统污水处理控制方式
传统污水处理控制方式包括人工控制和半自动控制。早期的污水处理厂基本上采用人工控制，其典型的控制方式为：现场显示仪表+人工调节。该方式采用检测仪表对污水处理过程中的液位、流量、温度、浊度、pH值、DO、BOD.5、COD、MLVSS等指标进行在线或离线采集，再根据测量数据调整设备状态，如阀门的开闭与开度、电机的启停等。采用这种控制方式，工作人员的劳动强度很大，且控制过程易出现滞后或易受操作人员的主观因素影响。因此，人工控制方式很难进行快速和有效的实时控制，往往导致出水水质不稳定。
后期出现的半自动控制方式相比前者有了明显的进步。该方式由数据采集装置对过程量进行采样并输入到控制室，控制室内设置有模拟显示器，可显示水质参数、水泵、风机和阀门等的运行状态，监控运行过程。操作员可以通过模拟屏控制部分设备的启停，而其余的设备则需要操作人员现场控制.[2]。半自动控制方式还是存在生产过程无法集中监控的问题，自动化程度较低。
传统污水处理控制方式受制于落后的自控技术而显现出上述的种种缺陷和不足，随着自动控制技术、计算机技术和网络技术的突飞猛进，污水处理的自动化水平也越来越高。
3污水处理自动控制技术的研究与应用现状
3.1研究现状
近些年来，业内很多专家学者对污水处理过程的自动控制展开研究，探索实现出水高达标率与单位低能耗的一系列控制方法。
Zipper等.[3]设计了一套适用于小型污水厂的自控系统，它的核心是一台基于ORP参数监控的控制器。该控制器按预先设定好的程序自动运行，能够在硝化与反硝化的过程中不断进行调整和优化，从而降低了能耗。中试结果显示，污水处理厂的实际负荷与ORP曲线变化有很强的相关性，采用两点ORP控制保证了在增加负荷时硝化时间占运行时间的比率也相应增加，这些研究成果为开发制定小型污水厂控制策略奠定了基础。Yu等.[4]设计开发出带有实时ORP和pH值监控系统的SBR反应器，该系统主要由智能仪表、计算机（人机界面）和控制、执行机构组成。由智能仪表测量出模拟信号，经A/D转换器转换为数字信号，再输入计算机，计算机对输入的数字信号进行采样分析后形成控制信号传递到下位控制器，进而启动或停止搅拌器、鼓风机等设备。结果显示，采用参数实时控制的SBR反应器较之于固定时序控制反应器，底物去除率提高5%左右，曝气量降低了20%左右。Puznava等.[5]在同步硝化/反硝化的生物滤池中引入了实时曝气控制，建立了基于NH.3-N和DO实时监测的串联控制。与传统硝化-反硝化生物曝气滤池法（BAF）相比，采用该控制方式达到相同处理效果时，曝气量仅为传统方法的一半，节能效果明显。
3.2工程应用现状
发达国家在污水二级处理普及后，投入巨资加强对污水处理设施的监测、运行和管理方面的研发，实现了计算机控制、报警和实时记录。美国在20世纪70年代中期开始实现污水处理厂的自动控制，目前主要污水处理厂已实现工艺流程中主要参数的自动监控。
发达国家非常重视通过先进控制技术节约能源，例如DO的合理控制能节省运行费用，保证出水水质，瑞典Kallby污水处理厂，通过DO设定值优化，曝气能耗降低了32%。美国Stickney污水处理厂（303万t/d）于1998年投入300万美元用于建立曝气池自动监控系统，每年可节约47万美元电费和72.5万美元的人工费，投资可在两年半内收回.[6]。
国外应用先进自控系统的污水处理厂一般具有以下特点.[7]：①采用分布式计算机监控系统，设置中央控制室和多个分控站，工作人员通过中控计算机和通讯网络进行管理和维护，可实现现场无人值守；②监控系统采用冗余化设计，各分控站有独立工作能力，大大增强了系统的安全性和可靠性；③采用智能化控制，可根据进水的变化自动对工艺过程进行调整；④大量采用先进的在线水质分析仪和智能仪表，可提供高精度的检测和准确的控制数据；⑤大量采用遥测、遥控设备，有效地利用现有的公共信息通讯网络。
相比国外，我国污水处理自动控制起步晚，20世纪90年代后期污水处理厂才开始引进自动控制系统，但大多是直接引进国外成套的自控设备，国产的自动控制产品在污水处理领域应用不多且集中在低端产品，但目前发展很迅猛。目前，国内技术较成熟的是由中央控制室计算机和现场级PLC控制单元组成的集散式控制系统（DCS），它通过通讯网络将中央级监控总站和若干现场控制总站连接起来，构成集中管理、分散控制的计算机测控管理系统。系统扩展容易，各部分功能独立，可根据生产需要增加PLC模块，实现了真正的信息管理和集中调度，并且能够将功能及控制进行分散管理，中控室计算机出现故障，各现场分站仍能独立、稳定地工作，这从根本上提高了系统的可靠性.[8]。河北承德市某日处理量3万t的小型生活污水处理厂，早期为人工控制，出水COD在60mg/L水平时，电耗0.3kW・h/t，成本0.51元/t；该厂进行自控系统（DCS+PLC）升级改造后，出水COD为50mg/L时，电耗为0.22kW・h/t，成本0.45元/t，吨水降低电耗成本0.06元/t，年可节约电费64.8万元，同时人工费及其他费用也相应降低，经济效益显著.[9]。
3.3现阶段存在的问题
（1）无法精确建模。自动控制系统要求建立精确的数学模型，并且提出必须遵循一些比较苛刻的线性化假设，然而实际污水处理系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性等，一般难以获得精确的数学模型和与实际相符的假设，因此采用传统控制理论建立的污水处理自动控制系统在实际工程应用上存在出水水质波动较大等问题。
（2）使用水质间接参数给系统带来风险。反映污水水质的直接参数，如BOD、COD、SS等很难在线监测，不少实验研究中采用DO、pH值和ORP等易于在线监测的间接参数来降低曝气量和控制出水水质，一些污水处理厂也应用到了工程实际中。但这些控制参数只能间接地反映污水处理生化过程，运行过程一旦出现异常情况，系统缺乏相应的应急预案，难以做出正确判断，导致整个控制系统的瘫痪.[10]。
（3）自动化仪表、设备的性能和可靠性不强。污水处理自动控制系统需要对大量阀门、泵、鼓风机和吸（刮）泥机、曝气池和污泥消化池内的搅拌器等机械设备及沉淀池和消化池进、排泥量进行控制，因此污水处理厂需要自动控制的开关量特别多，它们常常要根据一定时间或逻辑顺序定时启/停.[11]。但当前污水处理自动控制系统中采用的自动化检测设备、仪表的功能还不完善，在实际监测中往往难以实现预期效果、误差很大，因此依靠这些检测设备判断污水处理情况并实施自动控制，很难达到处理水质达标排放和节约能源的目的。此外，还存在网络通信以及系统易受干扰等问题。
4污水处理自动控制的发展趋势分析
智能控制是污水处理自动控制的发展趋势，它作为自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论和信息论等多种学科的高度综合与集成。智能控制主要包括模糊控制、神经网络控制、自学习控制和专家控制等。由于智能控制系统具有自学习、自适应和自组织功能，特别适用于复杂的污水处理动态过程的控制，因此，近年来智能控制在欧美、日本的给水处理、污水生物处理、污水的物理化学处理中都有典型的成功应用，正在研究与开发的项目更是不胜枚举.[12]。
4.1模糊控制
模糊控制（Fuzzy Control）能将操作者或专家的控制经验和知识表达成语言变量描述的控制规则，然后用这些规则去控制系统。模糊控制适合用于数学模型未知的、复杂的非线性系统的控制，因此模糊控制方法特别适用于水处理过程，其在活性污泥法节能方面的效果显著，并已应用于污水处理的多个领域。
曾薇、彭永臻等.[13]以溶解氧作为SBR法模糊控制参数，处理石化废水。通过大量实验，总结出反应初始阶段（曝气10min左右）溶解氧浓度不仅能间接反映进水有机物浓度，而且对整个反应过程都有重要影响。溶解氧的高低主要受曝气量大小控制，根据初始阶段溶解氧的浓度变化及变化情况预测进水有机物浓度，进而实现对曝气量的模糊控制。研究还发现，当COD几乎不再降解时溶解氧值迅速大幅升高，理论上可以根据DO的这一变化特点对好氧曝气时间进行模糊控制。
张翔等.[14]采用模糊自适应PID控制方法控制SBR污水处理工艺中的DO参数，并设计了基于模糊自适应PID的控制系统。仿真结果和实际应用表明，采用模糊自适应PID控制器后，显示出较强的鲁棒性，控制系统的响应速度加快。
4.2神经网络控制
基于人工神经网络的控制 （ANN―based Control） 简称神经控制。神经网络是通过模拟人脑的神经网络结构和行为，由大量简单的人工神经元广泛联结而成的复杂网络。它的自适应性很强，并具有学习能力、非线性映射和容错能力，其最大的优点是可以充分逼近任意复杂的非线性关系并与其他控制方法相结合。神经网络因具备上述特点，备受国内外污水处理专家瞩目。近年来，一些研究人员在污水处理自控系统中开展人工神经网络控制的研究，取得了许多很有价值的成果。常用于污水处理中的神经网络有误差反向传播（BP）神经网络、径向基函数（RBF）神经网络和自适应神经网络等。
Tay 等.[15]在模糊神经网络模型的基础上，为污水厌氧处理系统开发出快速预测神经模糊模型来预测高速率厌氧系统对干扰的响应，该系统可提前1h对不同系统的干扰进行预测，极具应用前景。
4.3专家控制
专家控制（Expert Control）是智能控制的一个重要分支。其本质是一种智能化的计算机程序系统，它将人类专家的知识、理论和解决问题的办法、经验编译成计算机语言并形成数据库，通过编制的特定程序调用数据从而来处理某些领域的问题。专家控制已经在污水处理的自动控制及故障诊断方面崭露头角了。
Sung等.[16]采用在线综合控制系统对水质、水量变化较大的食品废水进行控制研究。控制目标是使出水COD较地方标准低50%，并尽可能降低曝气量。该控制系统分为两层，即管理层和过程控制层，管理层应用基于规则的专家系统为过程控制层提供最优控制点。此外，为避免鼓风机超负荷运行，还设计了基于规则的负荷分配系统。此控制系统已成功运行2年，与不实行专家控制方式相比，出水COD浓度降低大约50%，节能约50%，基本达到了设定目标。
