廣州市一體化醬油廢水處理設(shè)備

醬油是中國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵調(diào)味品，在我國(guó)有著悠久的生產(chǎn)歷史，深受我國(guó)人民和東亞國(guó)家喜愛。世界醬油年產(chǎn)量約為800萬t，其中中國(guó)大陸450萬t，日本140萬t，其它亞洲國(guó)家和地區(qū)260萬t。醬油作為人們?nèi)粘Ｉ钪械恼{(diào)味品，在滿足人們飲食需要的同時(shí)，也帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。研究表明，生產(chǎn)1t醬油需要消耗7～l0t新鮮水，即1t醬油產(chǎn)量將帶來約6～9t的醬油廢水。廢水中的主要成分包括糧食殘留物、發(fā)酵過程產(chǎn)物、微量洗滌劑、消毒劑、大量的鹽分、各種微生物及微生物的分泌物和代謝產(chǎn)物，廢水呈現(xiàn)較高的BOD、COD、SS和色度。

1、醬油釀造廢水的來源與特點(diǎn)

目前，我國(guó)的醬油生產(chǎn)以北方的“低鹽固態(tài)工藝”和南方的“高鹽稀態(tài)工藝”為主。一般的醬油生產(chǎn)工藝過程包括原料處理、制曲、發(fā)酵、浸出淋油及加熱配制等工序。醬油廢水是一種有機(jī)物含量較高的食品發(fā)酵廢水。其成分主要為糧食殘留物如碎豆屑、麩皮、面粉、糖分、醬油、發(fā)酵殘?jiān)⒏鞣N微生物及微生物分泌的酶和代謝產(chǎn)物、醬油色素、微量洗滌劑、消毒劑和少量鹽分等，色度較高，廢水處理具有一定的難度。

1.1.1    醬油廢水主要特點(diǎn)

（1）色度高：構(gòu)成醬油廢水色度的物質(zhì)成分及其生成色度的反應(yīng)途徑都十分復(fù)雜，其組成包含兩個(gè)來源:一是從醬油釀造工藝中產(chǎn)生的色素，二是產(chǎn)品調(diào)配時(shí)人工添加的焦糖色素。

（2）鹽度高：食鹽是醬油生產(chǎn)的主要原料之一，醬油廢水中的醬油罐沖洗水、濾布沖洗水等是高鹽污水，含鹽量為1～5%（約10000～50000mg/L）。雖然生產(chǎn)廢水與醬油調(diào)味料廠的其它普通污水調(diào)勻后可降低含鹽量，但含鹽量還是處于較高水平。鹽度對(duì)物化處理工藝的影響很小，但對(duì)所接觸金屬設(shè)備有腐蝕作用，將縮短設(shè)備的使用壽命。此外，高鹽度對(duì)生化處理工藝有較大的影響。

（3）污水成分及水量變化大：許多醬油生產(chǎn)企業(yè)同時(shí)生產(chǎn)不同口味的調(diào)味品，因此污水的成分復(fù)雜。醬油生產(chǎn)工藝大都是間歇性或季節(jié)性生產(chǎn)，污水量也隨之變動(dòng)，容易造成較大的沖擊負(fù)荷。

（4）生化處理產(chǎn)生的污泥量大：醬油廢水屬高濃度有機(jī)廢水，所以活性污泥法處理所產(chǎn)生的污泥量很大，結(jié)構(gòu)松散，含水率高，污泥中含有一些不穩(wěn)定的有機(jī)物和大量微生物，容易腐化，其中有大量的病原體和寄生蟲卵，對(duì)人體有害，污泥的處理也是醬油廢水處理中的一個(gè)重要課題。

1.2 醬油釀造廢水對(duì)環(huán)境的危害

（1）氮、鉀的影響：醬油廠廢水中氮、鉀含量很高，且較易被植物迅速吸收，從而導(dǎo)致稻田、湖泊等水體富營(yíng)養(yǎng)化。對(duì)水稻作物而言，嚴(yán)重者會(huì)造成其倒伏、減產(chǎn)。此外，氮供應(yīng)過多，易造成水稻病蟲害的大量發(fā)生。廣州市一體化醬油廢水處理設(shè)備

（2）鹽的影響：醬油廠廢水中含鹽（氯化鈉）量很高，鈉離子很活躍，可破壞土壤結(jié)構(gòu)，分散土壤膠體，使土壤中的緩效性氮和鉀釋放出來，使得土壤中*養(yǎng)分進(jìn)一步增加。

2、醬油廢水的處理方法

醬油廢水的BOD/COD大于0.5，易于生物降解，因此國(guó)內(nèi)醬油廢水處理工藝多采用生物處理。但因醬油釀造廢水同時(shí)具有高色度、高鹽度的特點(diǎn)，在進(jìn)行生化處理前有必要進(jìn)行一定的物理化學(xué)預(yù)處理或后處理以提高其總體處理效果。

2.1物理方法

根據(jù)釀造工藝不同，醬油廢水中可能帶有醬油渣等較大懸浮物和漂浮物。因此，可以在進(jìn)水口處設(shè)置細(xì)格柵保證后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行。若出水要求較高而經(jīng)生物處理法后水質(zhì)仍未達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，可以考慮采用氣浮方法進(jìn)一步降低廢水中的有機(jī)物濃度及色度。

2.2化學(xué)方法

醬油廢水中色度較高，為此可通過氧化還原法去除其中的色素。有實(shí)驗(yàn)通過Fenton試劑氧化法的一系列試驗(yàn)得出，用Fenton試劑氧化法處理焦糖色素時(shí):H₂O₂與Fe²⁺反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)10；pH為3～5，去除焦糖色素時(shí)效果較好，在pH為4時(shí)好。

2.3物化方法

2.3.1吸附法

目前用于醬油廢水處理的吸附法主要包括活性炭吸附和煤渣、沙濾吸附。

活性炭對(duì)于部分有機(jī)物具有*的吸附作用，對(duì)于金屬離子和部分無機(jī)物也有一定的吸附能力，但由于醬油釀造廢水的色度*，直接用活性炭吸附去除效果較差，而且會(huì)對(duì)活性炭有破壞作用，因此活性炭吸附法常常配合化學(xué)絮凝法進(jìn)行。煤渣、沙濾具有一定的吸附作用，處理效果比活性炭差，但費(fèi)用較低。

2.3.2滲析法

醬油廢水含有較高的鹽度，因此常在處理工藝中加入脫鹽工序以降低出水的鹽度。其中較為常用的方法是滲析法。

2.3.3混凝沉淀法

混凝沉淀工藝在去除醬油廢水COD和色度方面效果明顯，其適宜的混凝劑為鋁鹽，當(dāng)以一定比例的鋁鹽與微生物絮凝劑混合投加后，混凝效果更佳。

2.4生物方法

2.4.1厭氧生物處理

醬油釀造廢水的有機(jī)物濃度較高，而厭氧生物處理法是常用的處理方法之一。采用厭氧生物處理工藝后，廢水的有機(jī)物濃度普遍減小從而使后續(xù)工藝（主要為好氧生物處理）的負(fù)荷降低，污水的可生化性提高，保證良好的出水水質(zhì)。

醬油廢水經(jīng)厭氧反應(yīng)具有以下的特點(diǎn):①大分子的固體物質(zhì)降解為小分子固體物質(zhì)，不溶性物質(zhì)降為溶解性物質(zhì)。由于顆粒物為厭氧分解增加了整個(gè)系統(tǒng)中的溶解性有機(jī)物濃度，經(jīng)厭氧反應(yīng)后，BOD₅/COD值由原來的進(jìn)水時(shí)0.4提高到0.5～0.6左右，使后續(xù)好氧生化反應(yīng)更加容易處理;②厭氧反應(yīng)器內(nèi)裝有布水器和回流系統(tǒng)，能增加厭氧微生物和水中有機(jī)物的接觸時(shí)間和接觸面積，處理的效果較好③厭氧反應(yīng)產(chǎn)生的污泥較少;④采用厭氧法基本不需投加營(yíng)養(yǎng)元素;⑤厭氧處理耐沖擊負(fù)荷，運(yùn)行較為穩(wěn)定。

（1）水解酸化預(yù)處理

對(duì)醬油廢水進(jìn)行水解酸化預(yù)處理，可明顯提高醬油廢水可生化性。經(jīng)水解酸化預(yù)處理后，同濃度的醬油廢水好氧處理效果明顯變好，達(dá)到COD去除60%時(shí)所需的停留時(shí)間明顯縮短。同時(shí)，水解酸化預(yù)處理有助于廢水中NH₃-N的去除。

（2）分段厭氧處理法

分段厭氧處理法（通常為二段式）運(yùn)行穩(wěn)定可靠，能承受pH值和毒物的沖擊，有機(jī)負(fù)荷率也較高。

（3）UASB法

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）是一種新型厭氧反應(yīng)器，具有污泥濃度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定并具有較高的容積負(fù)荷，特別適用于高、中濃度有機(jī)廢水的處理。

（4）IC法

內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC）是新一代高效厭氧反應(yīng)器，為第三代厭氧反應(yīng)器的代表類型，它相似由2層UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成。廢水在反應(yīng)器中自下而上流動(dòng)，污染物被細(xì)菌吸附并降解，凈化過的水從反應(yīng)器上部流出，ic反應(yīng)器廣泛應(yīng)用于高濃度有機(jī)廢水的處理。

2.4.2好氧生物處理

雖然厭氧生物處理等前處理工藝能在一定程度上降低廢水中的有機(jī)物含量，但因醬油廢水的濃度*，大多數(shù)情況下仍無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此還需要進(jìn)一步進(jìn)行好氧生物處理。

（1）SBR法

序批式活性污泥法（SBR）與傳統(tǒng)的連續(xù)流活性污泥法相比流程簡(jiǎn)單，耐沖擊負(fù)荷，反應(yīng)推動(dòng)力大，污泥沉降性能好，且運(yùn)行操作靈活，易于維護(hù)管理。因此，在醬油廢水處理工藝中應(yīng)用廣泛。

（2）氧化溝

氧化溝是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式，由于池體狹長(zhǎng)及曝氣裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，溝內(nèi)液體迅速流動(dòng)，兼得沉淀、曝氣和攪拌作用，能達(dá)到較高的BOD₅去除率，還可同時(shí)達(dá)到部分脫氮除磷的效果，其管理方便，運(yùn)行效果穩(wěn)定。

2.4.3膜生物反應(yīng)器技術(shù)

膜生物反應(yīng)器法是一種切實(shí)可行的處理方法，具有較好的處理效果，出水穩(wěn)定，避免了在SBR中存在的COD和色度不能同步去除的問題。膜生物反應(yīng)器中生物相研究表明，菌膠團(tuán)、絲狀菌、原生動(dòng)物等構(gòu)成膜生物反應(yīng)器更為復(fù)雜系統(tǒng)，使膜生物器的抗沖擊性負(fù)荷的能力更強(qiáng)，在高、低負(fù)荷時(shí)都有穩(wěn)定的處理效果。

2.4.4光合細(xì)菌法

光合細(xì)菌可以承受高濃度的有機(jī)酸，所以處理時(shí)不需要稀釋可以直接處理。在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件下，光合細(xì)菌法可以取得良好的有機(jī)物和氮、磷等污染物的去除效果。在實(shí)際工程中可采取兼性厭氧/光合細(xì)菌微好氧/化學(xué)混凝復(fù)合工藝，該工藝不僅可以節(jié)省工程投資，而且可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。

3、醬油釀造工藝中廢物的回收與利用

3.1利用醬油釀造廢水生產(chǎn)微生物絮凝劑

與傳統(tǒng)的絮凝劑鋁鹽和鐵鹽相比，微生物絮凝劑不僅具有絮凝劑的特性，而且可生物降解，無二次污染，因此近年來受到國(guó)內(nèi)研究者的廣泛關(guān)注。但由于其培養(yǎng)基的成本過高，限制了微生物絮凝劑的大規(guī)模生產(chǎn)。含高濃度有機(jī)物醬油釀造廢水作為廉價(jià)培養(yǎng)基，既可以*利用廢水中豐富的營(yíng)養(yǎng)物作為產(chǎn)生微生物絮凝劑的碳源，又可以降低水中的污染物，特別是COD的含量，達(dá)到雙重功效。

3.2從醬油洗滌濾布水中回收氨基酸

日本醬油釀造工業(yè)采用反滲透膜或荷電膜從清洗壓榨醬油濾布的廢水中可得到含氨基酸的濃縮液。反滲透膜采用NTR-1597-Pl8A，膜面積12.8m²，操作壓力40kg/cm²，可得到濃縮2～6倍的氨基酸，可作酵母培養(yǎng)基。還可在膜外表面及細(xì)孔表面導(dǎo)入具四級(jí)或三級(jí)氨基交聯(lián)構(gòu)造的各種荷電膜，可選擇分離回收清洗醬油濾布液中的氨基酸。

3.3醬油渣的綜合回收利用

我國(guó)醬油渣產(chǎn)量很大，由于其富含家畜及微生物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，經(jīng)發(fā)酵后可制成微生物培養(yǎng)基、蛋白飼料，或直接作為飼料用于豬、魚類的養(yǎng)殖。此外，醬油渣也可應(yīng)用于制曲等工藝。但我國(guó)目前對(duì)醬油渣的開發(fā)利用還進(jìn)行得不多。隨著競(jìng)爭(zhēng)的加劇以及環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，從醬油渣中提取油脂、膳食纖維、磷脂、黃酮等將引起人們更多的關(guān)注。

3.3.1　提取油脂

生產(chǎn)醬油后剩余的渣中含有30.9%～36.5%的油脂（干基計(jì)）。研究顯示浸出法能從醬油渣中提取到油脂，但是從醬油渣中回收的油脂已發(fā)生酸敗，不宜作為食用油，只適用于生產(chǎn)生物柴油或生產(chǎn)脂肪酸等化工產(chǎn)品。

3.3.2提取抗氧化性物質(zhì)

通過對(duì)各種大豆發(fā)酵食品的抗氧化性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)豆醬中具有很強(qiáng)抗氧化能力的成分是o-二羥基異黃酮（ODD），其產(chǎn)生在接種和制曲過程中。人體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧自由基和自動(dòng)氧化物質(zhì)引起疾病、致癌和老化現(xiàn)象。利用食物中的抗氧化物質(zhì)抑制氧化引起的不良反應(yīng)，例如在食物中添加抗氧化物質(zhì)，采用生物工程提高食物中抗氧化成分的含量等，有助于預(yù)防疾病。近年來發(fā)現(xiàn)醬油渣中含有的成分具有較強(qiáng)的sheng理活性，研究人員試圖將其提取出來用于保健食品、化妝品以及醫(yī)藥等。

4、小結(jié)

醬油廢水具有色度高、鹽度高、有機(jī)物濃度高的特點(diǎn)，屬較難處理的工業(yè)廢水。但其可生化性較好，目前廣泛采用的生化處理方法能達(dá)到較好效果。同時(shí)，由于其特殊的色度及鹽度特點(diǎn)，在生物處理之外宜進(jìn)行一定的前處理或后處理。此外，醬油釀造工業(yè)的清潔生產(chǎn)、廢水回收治理己受到越來越多的關(guān)注。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，醬油釀造工藝及其廢水的處理工藝將逐漸完善，投資運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定的新技術(shù)將給醬油釀造工業(yè)帶來新的希望。