摘 要： 農(nóng)產(chǎn)品加工過(guò)程產(chǎn)生的廢水因含有高濃度有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，促進(jìn)藻類過(guò)度繁殖，進(jìn)而破壞水生態(tài)平衡。廢水中的化學(xué)物質(zhì)可能對(duì)水生生物造成毒性影響，導(dǎo)致生物多樣性減少。廢水中可能還含有病原體和寄生蟲(chóng)等微生物，對(duì)環(huán)境與食品安全及人類健康構(gòu)成重大威脅。傳統(tǒng)廢水處理方法存在處理成本高、效率低和適用范圍小等問(wèn)題，優(yōu)化處理工藝、應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，在提高處理效率效果和擴(kuò)大適用范圍方面取得顯著進(jìn)展。物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，有望大幅提高水處理設(shè)備的智能化水平，以及數(shù)據(jù)收集、整理、分析效率。未來(lái)，廢水處理技術(shù)裝備將聚焦提升處理效率、降低能耗、擴(kuò)大應(yīng)用范圍、強(qiáng)化資源回收利用，以及推動(dòng)廢水處理裝備智能化管理等方面。

關(guān)鍵詞：農(nóng)產(chǎn)品加工；廢水處理；生物處理；膜生物反應(yīng)器；膜污染；氧化技術(shù)

中圖分類號(hào)：S273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1795（2024）05-0063-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.05.011

0 引言

2023 年9 月，在河南省駐馬店市召開(kāi)的“第25 屆中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)投資貿(mào)易洽談會(huì)”發(fā)布的數(shù)據(jù)表明，我國(guó)已建設(shè)180 個(gè)特色產(chǎn)業(yè)集群、300 個(gè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園、1 509 個(gè)產(chǎn)業(yè)強(qiáng)鎮(zhèn)，并認(rèn)定1 952 家國(guó)家重點(diǎn)龍頭企業(yè)。截至2022 年底，規(guī)模以上農(nóng)產(chǎn)品加工企業(yè)有9萬(wàn)家，營(yíng)業(yè)收入超過(guò)19 萬(wàn)億元，成為鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量[1]。

隨著農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)的迅速擴(kuò)展，農(nóng)產(chǎn)品加工產(chǎn)生的廢水量也隨之增大，廢水中可能含有大量的有機(jī)物質(zhì)（糖分、蛋白質(zhì)和脂肪）、無(wú)機(jī)鹽（硝酸鹽和磷酸鹽）、懸浮固體（原料殘留和加工副產(chǎn)品）、重金屬和病原體等，直接排出會(huì)嚴(yán)重破壞水質(zhì)，導(dǎo)致溶解氧水平下降、水中生物中毒甚至死亡，并可能引起水華等生態(tài)問(wèn)題[2]。此外，廢水中的有害化學(xué)物質(zhì)和病原體還可能通過(guò)食物鏈累積，對(duì)人類健康構(gòu)成潛在風(fēng)險(xiǎn)[3]。土壤通過(guò)灌溉等途徑接觸這些廢水時(shí)，也會(huì)遭受污染，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)和土壤生態(tài)平衡。因此，農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)急需采用有效的廢水處理技術(shù)裝備，去除廢水中的污染物，減少對(duì)環(huán)境的影響。

1 農(nóng)產(chǎn)品加工廢水污染物來(lái)源及處理工藝

1.1 廢水污染物來(lái)源

農(nóng)產(chǎn)品加工廢水中污染物來(lái)源及類型如表1 所示[4-7]。

1.2 廢水處理工藝

農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)的廢水處理通常包括預(yù)處理、生物處理和深度處理3 個(gè)階段，去除廢水中的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、懸浮物和病原體等污染物，確保廢水排放符合相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)[8-10]。

（1）預(yù)處理。預(yù)處理目的是去除廢水中的懸浮物質(zhì)和大顆粒物質(zhì)，防止后續(xù)處理過(guò)程中設(shè)備堵塞或損壞，常見(jiàn)的預(yù)處理工藝有篩分、沉淀和調(diào)節(jié)池。篩分：去除廢水中的大顆粒固體物質(zhì)。沉淀：通過(guò)靜置讓質(zhì)量大的懸浮物沉到底部，減少后續(xù)處理負(fù)擔(dān)。調(diào)節(jié)池：均化廢水的流量和污染物濃度，使之更適合生物處理。

（2）生物處理。生物處理是主要的處理階段，采用生物方法去除廢水中的有機(jī)污染物，通過(guò)微生物的代謝作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳等無(wú)害物質(zhì)，常用的生物處理工藝有3 種。活性污泥法：利用懸浮生長(zhǎng)的微生物去除廢水中的有機(jī)物，是最常見(jiàn)的生物處理工藝之一。生物膜法（如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤(pán)）：微生物附著在固定或移動(dòng)的載體上，以去除有機(jī)物。厭氧消化法：主要用于高濃度有機(jī)廢水的處理，通過(guò)厭氧微生物分解有機(jī)物，可能產(chǎn)生沼氣作為副產(chǎn)品。

（3）深度處理。深度處理是在主要處理之后，進(jìn)一步去除廢水中的營(yíng)養(yǎng)鹽（如氮、磷）、有機(jī)物和細(xì)菌等，以滿足更高標(biāo)準(zhǔn)的排放要求或循環(huán)利用需要，常見(jiàn)的深度處理工藝有3 種。過(guò)濾：通過(guò)砂濾、活性炭過(guò)濾等物理方法去除懸浮物和部分溶解性污染物。膜技術(shù)（如反滲透、超濾）：高效去除廢水中的微粒、細(xì)菌、病毒和溶解性物質(zhì)。消毒：通過(guò)氯化、紫外線照射等方法殺滅廢水中的病原體，確保廢水安全排放或循環(huán)利用。

2 技術(shù)工藝組合

農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)的廢水處理技術(shù)選擇和組合可以根據(jù)廢水特性、處理目標(biāo)和經(jīng)濟(jì)因素等進(jìn)行綜合考慮，以達(dá)到高效處理和資源化利用的目的。常見(jiàn)技術(shù)工藝組合如表2 所示。

3 新興技術(shù)

當(dāng)前，我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)工作日益重視，作為政策導(dǎo)向型產(chǎn)業(yè)，隨著各項(xiàng)政策的出臺(tái)，環(huán)保產(chǎn)業(yè)得到了迅速發(fā)展，同時(shí)農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)廢水處理領(lǐng)域也涌現(xiàn)出多項(xiàng)新技術(shù)，旨在解決膜污染、高處理成本、難降解有機(jī)物處理困難、氮磷去除不徹底及處理系統(tǒng)復(fù)雜度高等行業(yè)痛點(diǎn)。主要新興技術(shù)有以下9 種。

（1）預(yù)處理。采用預(yù)處理技術(shù)減輕膜污染，預(yù)處理技術(shù)是提升膜處理技術(shù)效能、緩解膜污染的有效方法，膜前預(yù)處理可以有效去除水體中的污染物，降低膜污染形成速率，使出水水質(zhì)更好，過(guò)膜壓力上升更慢[25]。

（2）高級(jí)氧化技術(shù)。高級(jí)氧化技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，主要用于處理難降解有機(jī)物。許多從事廢水處理的單位都采用了高級(jí)氧化法，并對(duì)此進(jìn)行了大量研究，獲得了較好的應(yīng)用效果，實(shí)踐證明，高級(jí)氧化是行之有效的廢水治理技術(shù)。高級(jí)氧化技術(shù)的特點(diǎn)是環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)二次污染、自然降解有機(jī)物能力優(yōu)異、操作簡(jiǎn)便和維護(hù)成本低等[26]。主要方法有光催化氧化、臭氧化和Fenton 反應(yīng)等。

（3）生物膜系統(tǒng)。膜曝氣生物膜反應(yīng)器是一項(xiàng)近年迅速發(fā)展的水處理技術(shù)，具有能耗低、脫氮效率高和污泥產(chǎn)量低的優(yōu)勢(shì)[27]。采用移動(dòng)床生物反應(yīng)器和生物濾池的新型設(shè)計(jì)和材料，提高了生物處理的效率和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（4）膜技術(shù)。納濾膜技術(shù)是一種位于超濾和反滲透之間的壓力驅(qū)動(dòng)膜技術(shù)，膜孔徑0.5～2.0 nm，能有效截留200～1 000 Da 范圍內(nèi)的溶質(zhì)[28]。納濾技術(shù)能有效去除微量有機(jī)物、消毒副產(chǎn)物、重金屬、藻類和細(xì)菌等，同時(shí)保留對(duì)人體有益的礦物質(zhì)，確保水質(zhì)生物安全[29]。

（5）節(jié)能技術(shù)。優(yōu)化傳統(tǒng)曝氣結(jié)構(gòu)，如新型脈沖曝氣節(jié)能控制技術(shù)在MBR 系統(tǒng)的應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，在與傳統(tǒng)穿孔曝氣的對(duì)比中，脈沖曝氣在保證提供足夠溶解氧及對(duì)膜沖刷強(qiáng)度的條件下，曝氣量節(jié)省明顯，使MBR 系統(tǒng)顯著節(jié)能。

（6）電化學(xué)技術(shù)。利用電解過(guò)程去除廢水中的污染物，如電絮凝、電Fenton 反應(yīng)和電吸附，這些技術(shù)在處理某些特定類型的廢水中顯示了高效性。

（7）構(gòu)建濕地系統(tǒng)。利用人工濕地或構(gòu)建濕地系統(tǒng)進(jìn)行廢水生物凈化，通過(guò)模擬自然濕地環(huán)境中的物理、化學(xué)和生物過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物、氮、磷的去除，同時(shí)提供生物多樣性環(huán)境[30]。

（8）厭氧消化技術(shù)和沼氣回收。通過(guò)改進(jìn)反應(yīng)器設(shè)計(jì)和操作條件，增強(qiáng)厭氧消化過(guò)程中的生物甲烷產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)高效能源回收[31-32]。

（9）智能化和自動(dòng)化技術(shù)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢水處理過(guò)程的智能監(jiān)控和自動(dòng)化管理，提高運(yùn)營(yíng)效率和處理效果的穩(wěn)定性。智能化控制系統(tǒng)降低了操作和維護(hù)的難度。

以上介紹了農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)廢水處理領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)，這些新技術(shù)不僅能有效提高污水處理效率和出水水質(zhì)，還有助于降低運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)廢水處理過(guò)程的可持續(xù)性，同時(shí)確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)品加工行業(yè)向環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型。

4 結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)產(chǎn)品加工廢水處理產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，處理工藝多樣化，包括物理處理、生物處理和化學(xué)處理等，這些方法在一定程度上有效去除了廢水中的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)鹽，但仍然面臨成本高、處理效率低及對(duì)難降解物質(zhì)處理不足等挑戰(zhàn)。在技術(shù)創(chuàng)新方面，生物處理技術(shù)優(yōu)化、高級(jí)氧化和膜技術(shù)應(yīng)用，顯著提高了處理效率，并在處理難降解物質(zhì)上取得了進(jìn)展。未來(lái)發(fā)展應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注提高處理效率、降低能耗、強(qiáng)化資源回收，并結(jié)合智能化管理。如發(fā)展、改進(jìn)曝氣裝置，以提高曝氣效率降低能源消耗，并促進(jìn)能源正循環(huán)；將廢水中的營(yíng)養(yǎng)成分回收用作肥料，經(jīng)過(guò)深度處理的水用于灌溉和工業(yè)用途；引入物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)優(yōu)化廢水處理流程，智能化管理提升處理效率，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行等。另外，依托國(guó)家政策支持，大力發(fā)展水處理技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)廢水中污染物的高效去除、能源節(jié)約和資源回收再利用，實(shí)現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。