Elektrochemische Abwasserbehandlungsanlagen für Abwasser aus der Lebensmittelverarbeitung.

I. Produktübersicht

Abwässer aus der Lebensmittelverarbeitung stammen aus zahlreichen Teilsektoren, darunter Schlachtung und Fleischverarbeitung, Milchprodukte, Brauereien (Bier/Baijiu/Huangjiu), Getränkeproduktion, Getreide- und Ölverarbeitung, Zuckerraffination, Stärkeproduktion, Mononatriumglutamat/Hefe-Produktion, Verarbeitung von Wasserprodukten, Einlegen und Konservieren usw. Es handelt sich um eine typische Abwasserart mit großem Wasservolumen und hoher Verschmutzungslast im Sektor der Leichtindustrie. Seine Wasserqualitätsmerkmale sind wie folgt: hohe organische Konzentration (BSB5 liegt normalerweise bei 800~10000 mg/L, und einige Prozessabwässer mit hoher Konzentration können über 20000 mg/L erreichen), die eine große Menge biologisch abbaubarer organischer Stoffe (Protein, Fett, Stärke, Zucker, Zellulose usw.) enthält, sowie hohe Konzentrationen an suspendierten Feststoffen (SS), Fett/Pflanzenöl (FOG), Ammoniakstickstoff und Gesamtphosphor; das Abwasser hat im Allgemeinen eine gute biologische Abbaubarkeit (B/C liegt normalerweise bei 0,3~0,6), weist aber offensichtliche Hemmungsprobleme auf – eine hohe Fettkonzentration überzieht den Belebtschlamm, was zu einer Behinderung des Stofftransfers führt; hohe Salzgehalte (Eingelegtes/Saucenabwasser) hemmen die mikrobielle Aktivität; intermittierende Ableitung verursacht hydraulische Laststöße; hohe SS verursacht Verstopfung des biologischen Systems und Schlammblähung; das Abwasser enthält oft Rückstände von Lebensmittelzusatzstoffen, Farbstoffen und Desinfektionsmitteln, die eine gewisse hemmende Wirkung auf Mikroorganismen haben.

Herkömmliche Behandlungsrouten für Abwässer aus der Lebensmittelverarbeitung folgen typischerweise einem Prozess von „physikalische Vorbehandlung (Gitter/Sieb/Ölabscheider) → Flotation/Koagulationssedimentation → anaerobe + aerobe biologische Behandlung“. Dieser Ansatz stößt jedoch in der Praxis auf mehrere Herausforderungen: Unvollständige Entfernung von Fett/suspendierten Feststoffen – selbst nach der Ölabscheidung und Flotation bleiben emulgiertes Öl und fein dispergiertes Öl (50~200 mg/L) zurück. Hohe Konzentrationen an suspendierten Feststoffen (SS), die in das biologische System gelangen, reichern sich an und überziehen den Schlamm im Laufe der Zeit, was zu einer Verschlechterung der Schlammabsetzleistung und einer Verringerung der Belüftungseffizienz führt. Hohe SS verursachen Verstopfungen im biologischen System – Abwässer aus Schlachthöfen, Stärkeverarbeitung und Zuckerraffination enthalten große Mengen an organischen suspendierten Feststoffen, die durch konventionelle Sedimentation schwer vollständig zu entfernen sind, was dazu führt, dass anaerobe/aerobe Systeme mit Verstopfungen und Schwierigkeiten bei der Schlammentfernung konfrontiert sind. Hochsalzhaltige Lebensmittelabwässer (eingelegtes, Saucen usw.) hemmen biologische Prozesse – wenn der Salzgehalt (Cl⁻/Na⁺) 2 % bis 5 % erreicht, wird der osmotische Druck des konventionellen Belebtschlamms unausgeglichen und die BSB5-Entfernungsrate sinkt erheblich. Saisonale/intermittierende Ableitung erschwert den stabilen Betrieb des biologischen Systems – die Lebensmittelverarbeitung ist oft saisonal (Erntesaison, Obstverarbeitungssaison) oder intermittierend, was die Wartung und Wiederherstellung des biologischen Systems während der Winter-/Stillstandsperioden erschwert. Das System leidet unter mehreren Herausforderungen: lange Anlauf- und Akklimatisierungszeiten; und Probleme mit der Abwasserfarbe und Desinfektion. Abwässer aus Brauereien, Sojasaucen- und Fruchtsaftherstellung enthalten hohe Farbstoffkonzentrationen, was selbst nach biochemischer Behandlung zu einer anhaltend hohen Farbe führt. Lebensmittelabwässer weisen auch mikrobiologische Indikatoren wie Coliforme Bakterien auf, die bei herkömmlichen Methoden große Mengen an Desinfektionsmitteln erfordern.

Dieses System nutzt die elektrochemische Oxidationstechnologie, die die elektro-oxidative Zersetzung mit Elektrokoagulation/Elektroflotation integriert, wodurch es sich besonders für die Eigenschaften von Lebensmittelabwässern eignet.

Für organische Abwässer mit hoher Konzentration (Schlachthof, Brauerei usw.) erzeugen die direkte anodische Oxidation und die Elektrokatalyse Hydroxylradikale (•OH), um gelöste organische Stoffe (Proteine, Zucker, organische Säuren usw.) direkt zu mineralisieren und so eine BSB5-Entfernungsrate von 60 % bis 85 % zu erreichen, wodurch Bedingungen für nachfolgende anaerobe/aerobe Systeme mit geringer Last und stabiler Qualität geschaffen werden.

Für hochsalzhaltige eingelegte/Saucenabwässer wird die Elektrochemie durch hohe Salzgehalte nicht gehemmt; Cl⁻ im Salz kann in aktives Chlor umgewandelt werden, um die Oxidationsleistung zu verbessern, was eine direkte Behandlung von hochsalzhaltigen Lebensmittelabwässern vor der Verdampfung oder Ableitung ermöglicht.

Der gesamte Prozess verbraucht nur Strom. Eine kleine Menge Elektrolyt (wie Salz, das sehr kostengünstig ist) kann zur Unterstützung der Leitfähigkeit hinzugefügt werden. Es werden keine schädlichen chemischen Flockungsmittel (ersetzt PAC/PAM) eingebracht und es entsteht keine große Menge chemischer Schlamm. Die Ausrüstung kann intermittierend betrieben werden und ist sofort einsatzbereit, wodurch sie perfekt an die saisonalen Produktionsmuster der Lebensmittelverarbeitung angepasst ist.

II. Schwierigkeiten bei der Behandlung von Lebensmittelabwässern und Lösungen dieser Ausrüstung

III. Funktionsprinzip

Lebensmittelabwässer werden nach der Behandlung durch ein Sieb/Gitter zur Entfernung grober Feststoffe in einen elektrochemischen Reaktor geleitet, wo sie unter Einwirkung von Elektroden einer synergistischen Reinigung durch mehrere Mechanismen unterzogen werden:

(1) Direkte Elektrooxidation – Mineralisierung und Zersetzung gelöster organischer Stoffe: Gelöste Proteine, Peptide, Aminosäuren, Zucker, organische Säuren, Alkohole usw. in den Lebensmittelabwässern geben an der Anodenoberfläche direkt Elektronen ab und werden oxidiert: Die Kohlenstoffketten großer organischer Moleküle werden oxidiert und aufgebrochen, allmählich zu kleinen organischen Säuren zersetzt; die Aminogruppen in Aminosäuren/Proteinen werden oxidiert und als NH₃ freigesetzt (weiter zu N₂ oxidiert); Zucker und organische Säuren werden direkt zu CO₂ und H₂O mineralisiert, mit einer BSB5-Entfernungsrate von 40 %~70 % (Vorbehandlungsstufe)

(2) Indirekte Elektrooxidation (mit •OH und aktivem Chlor als Hauptbestandteilen) OH⁻ und aktives Chlor werden durch anodische Elektrolyse von Wasser erzeugt. Hydroxylradikale werden durch Nutzung der natürlich im Abwasser vorhandenen Chloridionen (Lebensmittelabwasser enthält eine gewisse Menge NaCl oder eine geringe Menge Salz kann hinzugefügt werden) zur Erzeugung von aktivem Chlor (Cl₂, HOCl, OCl⁻) erzeugt: Hydroxylradikale oxidieren wahllos organische Stoffe in der Lösung, die die Anode nicht direkt kontaktiert haben. Aktives Chlor diffundiert und oxidiert verbleibende gelöste organische Stoffe, und BSB5 und Ammoniakstickstoff im Abwasser werden gleichzeitig reduziert.

(3) Tiefentfärbung und Desinfektion Die Karamellfarbe, oxidierte Polyphenolpolymere, Maillard-Reaktionsprodukte und andere Chromophore in Lebensmittelabwässern wie Brauereien/Sojasaucen/Säften werden durch Hydroxylradikale und aktives Chlor oxidiert und ihre konjugierten Strukturen aufgebrochen, und das Abwasser ist farblos und transparent. Gleichzeitig inaktiviert aktives Chlor wirksam pathogene Mikroorganismen wie Fäkalcoliforme und Salmonellen im Abwasser, und die mikrobiologischen Indikatoren des Abwassers erfüllen vollständig die Standards.

IV. Kernvorteile (Ziel: Lebensmittelabwässer)

V. Technische Parameter (Anpassbar)

VI. Prozessstandort

Option 1: Verbesserte Vorbehandlung vor biochemischer Behandlung

Abwässer aus der Lebensmittelverarbeitung → Grobfilter/Sieb (Entfernung grober Feststoffe) → Ausgleichsbehälter → Elektrochemische Behandlungsanlage → Öl-Wasser-Trennung/Sedimentation (Flockentrennung) → Anaerobes/Aerobes biologisches System → Sekundärer Sedimentationstank → Ableitung nach Standards

Option 2: Weitergehende Behandlung von biologischem Abwasser (Aufwertung auf Standards oder Wiederverwendung)

Abwässer aus der Lebensmittelverarbeitung → Vorbehandlung → Biologisches System → Sekundärer Sedimentationstank → Weitergehende elektrochemische Behandlungsanlage (Entfernung von Rest-BSB5, Farbe, Gesamtphosphor, Ammoniakstickstoff, Desinfektion) → Ableitung nach Standards/Wiederverwendung

Option 3: Direkte Behandlung von hochsalzhaltigen Lebensmittelabwässern (Einlegen/Saucen/Sojasaucen)

Hochsalzhaltige eingelegte/Saucenabwässer → Grobfilter/Ausgleichsbehälter → Elektrochemische Behandlungsanlage (BSB5-Abbau + Entfärbung + Ammoniakstickstoffentfernung) → Abwasser → Ableitung nach Standards/Verdampfungskristallisation (Ressourcengewinnung)