食品生物技术概论-廖威-第十一章-生物技术在食品工业废水处理中的应用

第十一章生物技术在食品工业废水处理中的应用第一节食品工业废水处理概述第二节糖蜜酒精废水的处理第三节木薯渣食用酒精废水处理中国水资源现状人均占有量少总量位世界第6。人均占世界平均水准的1/4，排名88。空间分布不均81％的水资源分布在长江流域及其以南降水量最高可达1600mm，少的地区不到200mm年内及年际变化大60－80％降水集中在夏季，年际变化差3－6倍许多地区缺水严重在640个城市中，300多个城市缺水。被列为全球最贫水12个国家前列。第一节食品工业废水处理技术概述工厂排污口1．工业污染水污染来源水污染来源2.生活污染源水污染来源3．农业污染赤潮是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色。水污染来源4.面污染源食品工业加工过程中有大量的副产品和废弃物产生，如蛋白、脂肪纤维素、矿物质等，既浪费资源又污染环境。废水中所含主要污染物有：漂浮在废水中的固体物质；悬浮在废水中的油脂、蛋白、胶体物质等；溶解在废水中的糖、酸、碱、盐等；从原料中夹带的泥沙和动物的粪便等；可能存在的腐败菌和致病菌。return一废水的成分第一节食品工业废水处理概述大多数食品在其加工过程中，需要大量用水，大量的是用来对各种食物原料的清洗、烫漂、消毒、冷却以及容器和设备的清洗。因此，食品工业排放的废水量是很大的。由于食品工业的原料广泛，产品种类繁多，排出的废水水质、水量差异也很大。废水中含的主要污染物有：漂浮在废水中的固体物质，如茶叶、肉和骨的碎屑、动物或鱼的内脏、排泄物和畜毛、植物的废渣和皮等；悬浮在废水中的油脂、蛋白质、淀粉、血水、酒糟、胶体物等；溶解在废水中的糖、酸、盐类等；来自原料挟带的泥砂和动物粪便等；可能存在的致病菌等。概括地说，食品工业废水的主要特点是：有机物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无毒性。食品工业废水特点废水中的污染物种类较多，按废水对环境造成的危害不同，大致可分：固体污染物、需氧污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等。return二、水中污染物质及危害第一节食品工业废水处理概述为了准确反映水体被污染的程度，常用水质指标表示。水质指标是对水体进行检测、评价、利用以及污染治理的主要依据。分物理指标、化学指标、生物指标三种。主要有有毒物质、有机物质、悬浮物总数、pH值、色度、温度等。一种水质指标可能包括几种污染物；而一种污染物也可影响几种水质指标。三废水的水质指标第一节食品工业废水处理概述三废水的水质指标物理性指标感官性指标，水的色度来源于金属化合物或有机化合物感官性指标，水的异臭来源于还原性硫和氮的化合物、挥发性有机物和氯气等污染物质挥发性固体NVSS溶解固体DS固定性固体DS悬浮固体SS加速耗氧反应，最终导致水体缺氧或水质恶化造成水中溶解氧减少工业废水常引起水体热污染色度固体物质TS嗅和味温度第一节食品工业废水处理概述三、废水的水质指标化学性指标有机物指标无机物指标生化需氧量（BOD5）化学需氧量（COD）总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）油类污染物酚类污染物植物营养元素PH值重金属第一节食品工业废水处理概述三、废水的水质指标生化需氧量（BOD）反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物的量主要污染特性（以mg/L为单位）。有机污染物被好氧微生物氧化分解的过程，一般可分为两个阶段：第一个阶段主要是有机物被转化成二氧化碳、水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸盐和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所需的氧量，全部生物氧化需要20~100d完成。实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃为测定的标准温度。化学性指标有机物BOD:biologicaloxygendemand在规定条件下微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所需要的氧量（20℃，5d）P174。第一节食品工业废水处理概述三、废水的水质指标化学性指标有机物化学需氧量（COD）常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7（称CODCr)和高锰酸钾KMnO4(称CODMn或OC)。酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强。废水中无机的还原性物质同样被氧化。如果废水中有机物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系：生活污水通常在0.4－0.5。COD:chemicaloxygendemand•用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成氧量（O2）（mg/L）。第一节食品工业废水处理概述三、废水的水质指标化学性指标有机物总有机碳（TOC）和总需氧量（TOD）TOC:totalorganismcarbon在950℃高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体中的CO2含量，从而确定水样中碳元素总量。测定中应该去除无机碳的含量。各种水质之间TOC或TOD与BOD不存在固定的相关关系。在水质条件基本不变的条件下，BOD与TOC或TOD之间存在一定的相关关系。TOD:totaloxygendemand在900~950℃高温下，将污水中能被氧化的物质（主要是有机物，包括难分解的有机物及部分无机还原物质），燃烧氧化成稳定的氧化物后，测量载气中氧的减少量，称为总需氧量（TOD）。TOD测定方便而快速。第一节食品工业废水处理概述三、废水的水质指标化学性指标有机物油类污染物石油类：来源于工业含油污水。动植物油脂：产生于人的生活过程和食品工业。油类污染物进入水体后影响水生生物的生长、降低水体的资源价值。油膜覆盖水面阻碍水的蒸发，影响大气和水体的热交换。油类污染物进入海洋，改变海水的反射率和减少进入海洋表层的日光辐射，对局部地区的水文气象条件可能产生一定影响。大面积油膜将阻碍大气中的氧进入水体，从而降低水体的自净能力。石油污染对幼鱼和鱼卵的危害很大，堵塞鱼的鳃部，能使鱼虾类产生石油臭味，降低水产品的食用价值。破坏风景区，危害鸟类生活。第一节食品工业废水处理概述三、废水的水质指标化学性指标有机物酚类污染物酚污染来源：煤气、焦化、石油化工、木材加工、合成树脂等工业废水。原生质毒物，可使蛋白质凝固，引起神经系统中毒。酚浓度低时，能影响鱼类的洄游繁殖。酚浓度达0.1～0.2mg/L时，鱼肉有酚味。酚浓度高会引起鱼类大量死亡，甚至绝迹。酚的毒性可抑制水中微生物的自然生长速度，有时甚至使其停止生长。酚能与饮用水消毒氯产生氯酚，具有强烈异臭（0.001mg/L即有异味，排放标准0.5mg/L）。灌溉用水酚浓度超过5mg/L时,农作物减产甚至枯死。第一节食品工业废水处理概述三、废水的水质指标化学性指标无机性指标植物营养元素pH重金属过多的氮、磷进入天然水体，易导致富营养化，使水生植物尤其是藻类大量繁殖，造成水中溶解氧急剧变化，影响鱼类生存，并可能使某些湖泊由贫营养湖发展为沼泽和干地。一般要求处理后污水的pH在6～9之间。当天然水体遭受酸碱污染时，pH发生变化，消灭或抑制水体中生物的生长，妨碍水体自净，还可腐蚀船舶。五毒金属：汞、镉、铅、铬、砷以及它们的化合物重金属的主要危害：生物毒性，抑制微生物生长，使蛋白质凝固;逐级富集至人体，影响人体健康。第一节食品工业废水处理概述三、废水的水质指标生活污水：肠道传染病、肝炎病毒、寄生虫卵等制革屠宰等工业废水：炭疽杆菌、钩端螺旋体等医院污水：各种病原体危害：传播疾病，影响卫生，导致水体缺氧生物性指标来源及危害水中细菌总数反映了水体有机污染程度和受细菌污染的程度。常以细菌个数/mL计。饮用水：100个/mL，医院排水：500个/mL细菌总数大肠菌群的值可表明水样被粪便污染的程度，间接表明有肠道病菌存在的可能性。常以大肠菌群数/L计。饮用水：不得检出，城市排水：10000个/L，游泳池：1000个/L大肠菌群第一节食品工业废水处理概述四、废水处理的基本原则和方法（一）废水处理的基本原则宏观性控制技术性控制管理性控制推行清洁生产节水减污实行污染物排放总量控制实行工业废水与城市生活污水集中处理实行环境影响评价制度和“三同时”制度第一节食品工业废水处理概述生物处理方法处理废水具有无害、经济等优点，首先测定BOD/COD比值，大体了解废水中生物降解的那部分有机物占全部有机物的比例，如果比值大于0.3不适宜采用生物处理法，大于0.3可用生物处理法。第一节食品工业废水处理概述五、废水的生物处理方法•生物处理工艺主要分为以下几种：•好氧生物处理工艺：•厌氧生物处理工艺：•稳定塘工艺：•光合细菌处理工艺：•土地处理工艺：第一节食品工业废水处理概述第二节糖蜜酒精废水的处理•一、糖蜜酒精废水来源和特性：•一、糖蜜酒精废水的来源和特性：第二节糖蜜酒精废水的处理•糖蜜酒精废水的特性：第二节糖蜜酒精废水的处理二、糖蜜废水处理方法：（1）农灌法第二节糖蜜酒精废水的处理二、糖蜜废水处理方法：（2）蒸发浓缩后综合利用第二节糖蜜酒精废水的处理二、糖蜜废水处理方法：（3）饲料酵母法第二节糖蜜酒精废水的处理三、糖蜜酒精糟浓缩干燥生产有机肥料四、碳酸法制糖工艺糖蜜酒精废液厌氧处理五、亚硫酸法制糖工艺糖蜜废液处理第二节糖蜜酒精废水的处理第三节木薯渣食用酒精废水处理