Análisis de la tecnología de tratamiento de aguas residuales alimentarias

Prefacio

Con el rápido desarrollo de la economía, la mejora continua de los niveles de vida de los residentes y el fortalecimiento de la industrialización, la contaminación del medio ambiente causada por el proceso de producción de alimentos se ha intensificado, Y el daño a la salud humana se ha vuelto cada vez más común y grave. Especialmente, las aguas residuales descargadas del proceso de producción tienen las características de alta concentración de contaminantes orgánicos, alto color y grandes cambios en la calidad y cantidad del agua, convirtiéndola en una de las aguas residuales industriales más difíciles de tratar. El tratamiento de aguas residuales de alta cromaticidad siempre ha sido un desafío en el tratamiento de aguas residuales en la industria alimentaria. Las principales fuentes de aguas residuales de alta cromaticidad en la industria alimentaria son: en primer lugar, durante el proceso de producción de alimentos, las reacciones químicas producen pigmentos que eventualmente ingresan a las aguas residuales, como la melanina producida por la oxidación de la glucosa durante la fermentación de la salsa de soja; En segundo lugar, durante el proceso de producción, Para lograr un buen color de los alimentos, se agregan Colorantes y tintes comestibles, como el colorante de caramelo agregado artificialmente durante la mezcla de salsa de soja y el verde de fruta agregado durante la producción de judías verdes.

1. tecnologías comunes de tratamiento de aguas residuales para la industria alimentaria

1,1 Método de floculación

El Método de floculación utiliza el efecto de adsorción o puente iónico de hidróxidos metálicos o polímeros metálicos orgánicos para la decoloración, y es más eficaz para partículas con tamaños de partículas que van de 10-9nm a 10-8nm. El principio de este método es agregar un coagulante con grupos funcionales cargados o polares para eliminar la repulsión electrostática entre las partículas en el sistema original, promover su agregación y sedimentación, Y así lograr el propósito de separación y decoloración. Los coagulantes comunes incluyen coagulantes inorgánicos y coagulantes poliméricos. Los coagulantes inorgánicos incluyen a base de aluminio [en su mayoría soluciones mixtas de Al2O4 o (NH4) 2SO4], a base de hierro [FeSO4, Fe(2SO4)3 o FeCI3, etc.], así como los coagulantes ácido-base utilizados para cambiar el pH y hacer que ciertas sustancias se asienten. Los coagulantes inorgánicos tienen un buen efecto en el tratamiento de aguas residuales coloreadas, pero son demasiado sensibles al pH y solo pueden lograr resultados satisfactorios en las condiciones de pH más adecuadas. Los coagulantes poliméricos tienen un peso molecular mayor, una capacidad de unión de partículas más fuerte, una dosis más baja, una velocidad de agregación más rápida y una mayor adaptabilidad al pH que los coagulantes inorgánicos. Además, las patentes han demostrado que usar el suelo como materia prima y activarlo a temperatura ambiente en ácidos inorgánicos puede producir productos que pueden usarse como coagulantes y tener efectos de decoloración en varios colorantes.

1,2 Método de adsorción

El Método de Adsorción es un método de uso de materiales sólidos porosos como adsorbentes para adsorber sustancias de alta cromaticidad en las aguas residuales en sus superficies. Los adsorbentes comunes incluyen carbón activado, tierra de diatomeas, polvo de coque y resinas de adsorción macroporosa. El carbón activado tiene las características de holgura, porosidad, baja densidad de empaque y área de superficie específica, que puede adsorber de manera eficiente pigmentos y tintes solubles en agua, pero no puede adsorber sólidos suspendidos y tintes insolubles. Además, el coste de regeneración del carbón activado es caro y se utiliza generalmente para el tratamiento de pequeñas cantidades y bajas concentraciones de aguas residuales. La escoria de la caldera, la escoria de acero, el polvo de coque y los desechos agrícolas (como el bagazo de caña de azúcar, las cáscaras de maní, etc.) tienen cierta capacidad de adsorción y pueden reemplazar el carbón activado. Los experimentos de Luo y Ming et al. demostraron que utilizando polvo de coque residual como materia prima, a través del tratamiento de eliminación de cenizas y la modificación química con persulfato de amonio, el tinte azul de metileno en las aguas residuales se puede adsorber eficazmente. La resina de adsorción macroporosa es un polímero de alto peso molecular con una estructura de poro tridimensional en el interior, y el tamaño de poro y el área de superficie específica son relativamente grandes. Tiene una gran superficie específica, alta eficiencia de adsorción, fácil lavado y regeneración, y ha sido ampliamente utilizado en aguas residuales de la industria alimentaria de alta cromaticidad.

1,3 Método de decoloración de oxidación

La decoloración química de la oxidación se refiere al uso de agentes oxidantes como cloro, ClO2, O3, H2O2, HClO4 e hipoclorito para romper o cambiar la estructura química de los cromóforos en aguas residuales bajo ciertas condiciones, logrando así el propósito de la decoloración de las aguas residuales. Los métodos de oxidación incluyen oxidación química, oxidación fotocatalítica y oxidación ultrasónica. Aunque los procesos específicos son diferentes, el mecanismo de decoloración es el mismo. La oxidación química es actualmente un método maduro de investigación, y los oxidantes generalmente incluyen reactivo de Fenton (Fe2 y H2O2), ozono, cloro gaseoso, hipoclorito de sodio, etc.

1,4 descoloración biológica

La descoloración biológica es el uso de enzimas microbianas para oxidar o reducir moléculas coloreadas, rompiendo sus enlaces insaturados y cromóforos para lograr la decoloración.

1,5 decoloración electroquímica

Los métodos electroquímicos purifican las aguas residuales a través de reacciones de electrodos. De acuerdo con el modo de reacción del electrodo, los métodos electroquímicos se pueden dividir en electrólisis interna, y electrocoagulación electrorrevestimiento, y Electrooxidación. El método de electrólisis interna más famoso es el método de chip de hierro.

1,6 método de separación de membrana para la decoloración

En el campo del tratamiento de aguas residuales, la separación de membranas es una tecnología que utiliza películas poliméricas naturales o sintetizadas artificialmente, impulsadas por diferencias de energía externa o potencial químico, para separar selectivamente los contaminantes en el agua, purificando así las aguas residuales.

2 Haipu Introducción

2,1 introducción al proceso de la empresa Haipu

El proceso de decoloración y adsorción de aguas residuales desarrollado por Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. elimina la gran mayoría de las sustancias coloreadas en las aguas residuales por adsorción. El color del agua adsorbida se puede reducir a la transparencia, lo que garantiza la descarga posterior o los requisitos de reutilización.

Cuando se utiliza el proceso de adsorción de Haipu para aguas residuales de alta Cromaticidad, las aguas residuales se prefiltran para eliminar la materia suspendida y particulada, y luego entran en la torre de adsorción para la adsorción. El material de adsorción especial lleno en la torre de adsorción puede adsorber las sustancias coloreadas en las aguas residuales en la superficie del material, reduciendo significativamente la cromaticidad del efluente. Después de la saturación de adsorción, se utilizan agentes de desorción específicos para desorber el material adsorbente, lo que permite que se regenere, y este proceso se repite continuamente. El Flujo de proceso de decoloración de aguas residuales y tratamiento de adsorción se muestra en la siguiente figura.

Figura 1 Diagrama de flujo de proceso

Introducción del caso 2,2

Esta instalación de tratamiento de descoloración y adsorción de aguas residuales de nueva construcción tiene una capacidad total de tratamiento de aguas residuales diseñada de 300 toneladas por día. Las aguas residuales son aguas residuales de alta cromaticidad de la fábrica, con un color profundo y un alto contenido orgánico, que no puede satisfacer las necesidades de producción estables de la empresa. Haipu ha personalizado el diseño del proceso para las aguas residuales, y los indicadores de agua cruda para las aguas residuales se muestran en la siguiente tabla.

Tabla 1 Datos brutos de aguas residuales

La compañía confió a Jiangsu Haipu Company a adsorber y tratar las aguas residuales para cumplir con los estándares antes de la descarga, y el sistema funcionó de manera estable. Los datos de tratamiento de aguas residuales se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Datos del tratamiento de adsorción de aguas residuales

Figura 2 Apariencia de efluentes (izquierda) y agua cruda (derecha)

3. Conclusión

Aunque el uso de métodos físicos, químicos y bioquímicos como unidades básicas de tratamiento para tratar ciertas aguas residuales de tinte puede lograr ciertos efectos del tratamiento. Pero hasta ahora, las aguas residuales alimentarias siguen siendo una de las aguas residuales industriales que es difícil de tratar. Es necesario considerar no solo la progresividad de la tecnología de tratamiento, sino también la viabilidad de la inversión en infraestructura y los costos operativos. Por lo tanto, el enfoque principal de la tecnología de tratamiento de aguas residuales de alimentos está en los siguientes cuatro aspectos: eficiencia, adaptabilidad, economía y limpieza.