调味品废水处理工艺评价及应用

孙　波

(天津现代职业技术学院，天津　300350)

饮食离不开调味品，伴随着调味品需求的增加、生产的快速发展，导致相应的高浓度有机废水产生量也日益增多。由于该类废水的水质复杂、环境负荷较高，若直排必将超出容纳水体的环境容量，对于自然水体的水源水质环境影响严重，极易引发水体生态安全，造成严重的环境污染，对于人体健康危害也日益普遍和日趋严重，调味品废水已成为当前最难处理的工业废水之一，对其实施合理处置，是调味品厂家及技术人员所面临的重要课题。

1　调味品废水

1.1　调味品废水的来源

调味品种类繁多，由于生产工艺及所用原材料、辅助材料也各不相同，因此调味品废水的成分复杂且差异性较大。调味品废水主要源于以下几个阶段：首先是原材料预处理阶段的清洗浸泡以及设备车间场地的清洗液(其中大量沙土、枝叶、原料碎屑和色素等进入废水中，导致悬浮物大量产生)；其次是实际生产过程中原料成分(如大米、豆类碎末、淀粉、麦麸皮、面粉、食盐和糖等)溢入废水，使得废水含有高浓度的有机物成分；另外调味品添加的各种保鲜剂、着色剂等添加剂成分、高盐分物质以及调味品中违禁添加的非食用色素也在废水中有所体现[1]，使得调味品废水中化学成分复杂，对于水体生物毒害作用很大，具有严重的化学污染。

1.2　调味品废水的特征及危害

调味品因为原材料及辅料种类多，因此在制作加工过程中产生的废水的污染指标差异性较大。该类废水污染指数主要表现在：BOD(生化需氧量)和COD(化学需氧量)数值严重超标，SS(悬浮物)含量多、高含盐量、色度超标、pH值低、氨氮含量较高、可生化性较好以及废水水量变化大、水质稳定性差等特点[2]。甚至个别企业排放废水中含有一定量影响人类健康的有毒物质(如某些添加剂、着色剂等)，并且该类废水的排放因时、因地各不相同，也给该类废水的治理增添了技术难度。调味品废水特征指标见表1。

表1　调味品废水特征指标

其危害主要表现在两大方向：一是对于排放水体的危害，调味品废水含有大量有机物成分，其中的耗氧有机物对于水体中的溶解氧大量消耗，易导致水生物缺氧乃至死亡，使得水体环境恶化。厌氧有机物成分在缺氧的因素下发生分解反应，致使黑臭水质出现；二是对于农业领域的影响，若利用该类废水实施农业灌溉，会造成其中的毒性物质在农产品中富集，从而影响农业收成，并污染地下水源。上述两个方向均会造成对于人体的直接性、间接性伤害。

2　调味品废水处理工艺评价

2.1　调味品废水常见处理工艺

调味品有机废水处理技术发展快速，其废水处理方法大体可分为：物理处理法、化学处理法、物化处理法、生物处理法及立足传统处理技术的复合型工艺。

2.2　调味品废水处理工艺评价

基于调味品废水所含污染物的种类、数量、废水参数的差异，使得调味品废水处理工艺众多，但也存在各自的技术特点及工艺局限性。部分方法具有费用高，耗能高、易产生二次污染等问题。利用比较法，分别从运行成本、可操作性、基础能耗、占地面积及去除率等方面进行评价，见表2和表3。

表2　调味品废水处理常用技术比较

上述技术方法的分析主要基于单一工艺的视角，每一种处理技术均有各自的优缺点，如物理法中稀释法的应用，源于被处理废水浓度极高，一般的调节池和混凝处理达不到生化处理标准, 采用稀释废水方法降低废水浓度为后续处理做准备，同时也造成废水产生量激增，增加了经济成本，显示稀释法的制约性。目前关于调味品废水的处理，主要基于水质水量特征, 采取多工艺组合方法的应用较多，单一的处理工艺均程度不一地存在技术上的限制性，因此单一技术多以预处理应用为主。其中生物法的优化组合应用多见报道，不断开发新工艺、新材料、追求低成本高效率的生态友好型模式，如新型活性污泥法、膜反应器的组合应用等。

表3　生物法调味品废水处理工艺分析

3　调味品废水资源化应用

调味品废水的水质复杂、水量大，单纯处理(减量、回用)不经济且存在有效成分的浪费及污染问题，因此如何进行调味品废水资源化处置就显得尤为必要。但研究成果多以实验室分析为主，具体工程应用鲜见报道。从生态环保可持续发展的视角来看，调味品废水的资源化处置是必由之路。经检索查阅资料，资源化应用方面研究多集中在絮凝剂制备、农药制造、饲料肥料生产、配制培养基等研究方向[3-7]。

3.1　制备絮凝剂

周喜新等[8]以酱油酿造废水作为发酵生产絮凝剂的培养基，研究培养生物絮凝剂的参数条件，即在将实验原水稀释4倍、蔗糖浓度C=10 g/L、pH为7.0、30 ℃的实验条件下，实现了微生物絮凝剂的产生，且产率n=1.68 g/L,絮凝效率μ≥95%。达到既消除废水中丰富的营养物(粮食残渣作为生物絮凝剂产生的碳源和氮源)，又实现目标废水污染物得以处理的双重功效。李大鹏等[9]研究以味精废水作为替代培养基制备絮凝剂,通过优化味精废水培养基、比较产絮菌在不同培养基中的生长产絮状况以及溶解氧对产絮菌细胞生长和絮凝物合成的影响的分析，提出分阶段控制供氧(8 h和21 h)、添加葡萄糖浓度C=6 g/L，在无需添加额外的氮源的情况下，20 h絮凝效率μ达到95.4%，实验效果显著。

3.2　生物制药

从经济、环境效益双赢的角度，杨建州等[10]在富含高浓度有机废水——味精废水中驯化苏云金芽孢杆菌生产制备生物农药。探索了适宜的工艺条件，经各实验指标检测结果表明：在满足V=5 L废水、搅拌转速n=180 r/min的发酵罐(1.2 m3自动旋转)中，发酵菌数量达到 68.7×108个/mL，其毒力效价相当于标准品。谷丰[11]基于味精废水制备苏云金芽孢杆菌生物农药进行了深入系统研究，通过对实验废水中培养基组分、培养条件、深层培养过程参数的小试和中试规模研究分析，获得了最佳工艺条件，表明经过长期驯化培养的苏云金芽孢杆菌菌株具有高毒力，毒力效价与标准品相当，具有较好的经济、环境及社会综合效益。上述研究成果为后续相关工业化生产提供了技术参考。

3.3　制备益生菌

吴丹[12]以味精废水为原材料生产益生菌，通过接种酵母菌、乳酸菌、芽孢杆菌复合发酵液，利用味精废水中富含的有机物、无机物作为微生物营养源，通过优化实验参数制备了3种益生菌剂，经应用于动物、植物生长以及土壤肥力增幅检测，研究表明上述益生菌剂利于动物、植物的疾病防治和生长促进，以及有效改进了土壤结构，使得实验土壤的肥力(有机质含量及团粒结构)增强。实现了味精废水的资源化，开拓了味精废水的利用途径，该实验研究解决了调味品企业生产潜在的环境负荷问题，且实现废物资源化，符合中国生态环境可持续发展的战略目标，为相关企业清洁生产、污染零排放提供了技术新思路。

3.4　生产沼气

王志等[13]利用味精废水在厌氧发酵条件下生产沼气进行了研究。通过对比性研究结果显示：基于厌氧、t=37 ℃和n=120 r/min的实验条件下挥发性脂肪酸向沼气转化过程中，获得了沼气生产和添加乳酸盐(终浓度C=0.05 g/L)参照对照组提高了48.8%，12.5%。挥发性乙酸盐残留则降低了62%的影响参数，分析了乳酸盐功能性促进沼气产气量的机理，该研究成果对于实验废水生产沼气(甲烷)具有生产实践指导价值。

3.5　油脂的培养基

经中国知网数据库资料检索显示：科研人员对于以味精废水作为培养基，培养粘红酵母生产油脂并同时去除培养基中污染物进行了研究[14，15]。其中，邢旭研究团队以浓缩味精废水为培养基，开展了生产油脂降低废水化学需氧量的研究[16]。研究结果显示：通过驯化优良粘红酵母菌株，考察影响因子废水pH值、葡萄糖母液、营养因素等对该驯化菌株的生长状态、产油率和化学需氧量的去除效果，获得优化研究参数，即味精废水稀释到原反应水量的4倍、pH为5.5时，该驯化菌株生长较好；添加葡萄糖母液、酵母粉及磷酸二氢钾等营养因子都利于驯化菌株长势、产油率及化学需氧量的去除，取得较好的实验预期效果。对于高浓度味精废水的资源化处置，显示其具有良好的社会生态效应。

3.6　以废治废

从综合治理的层面，杨莉等[17]开发了调味品生产废水与锅炉烟尘烟气耦合治理技术，对于某食品企业的酱油、食醋、焦糖色等调味品生产废水与锅炉烟尘烟气的处理技术工艺有机融合，将改性预处理后的调味品废水(加入脱硫剂)作为锅炉脱硫喷淋塔的除尘用水，研究表明上述“组合”工艺使得废水和废气均能达到排放标准。实现了节约水资源(除尘用自来水)、双废尽除的环保目标。且该技术已经实现了企业应用，具有积极的实践推广意义。

4　结论

伴随调味品需求市场的扩大、工业化进程的发展以及对于高浓度有机物调味品废水国家排放标准日趋严苛，我国对于废水有机物约束已成为水污染控制的硬性指标，构建可持续发展清洁调味品工业已成当务之急。针对水质水量多变的各类调味品废水处理工艺的技术分析，目前该领域的控制治理技术尚存在改进上升空间，研究人员及相关企业立足于节能减排、生态环保、循环经济的原则基础上挖掘资源化处置方向，其中以废治废、综合利用型的资源化治理道路将成为调味品废水处理行业工艺改革的探索途径。

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