Apparecchiature di trattamento delle acque reflue elettrochimiche per le acque reflue di trasformazione alimentare.

I. Panoramica del prodotto

Le acque reflue della lavorazione alimentare provengono da numerosi sottosettori, tra cui la macellazione e la lavorazione della carne, i prodotti lattiero-caseari, la produzione della birra (birra/baijiu/huangjiu), la produzione di bevande, la lavorazione di cereali e olio, la raffinazione dello zucchero, la produzione di amido, la produzione di glutammato monosodico/lievito, la lavorazione di prodotti acquatici, il decapaggio e l'inscatolamento, ecc. Si tratta di un tipico tipo di acque reflue con un grande volume d'acqua e un elevato carico di inquinamento nel settore dell'industria leggera. Le caratteristiche di qualità dell'acqua sono le seguenti: elevata concentrazione di materia organica (il COD è solitamente pari a 800~10.000 mg/l e alcune acque reflue di processo ad alta concentrazione possono raggiungere oltre 20.000 mg/l), contenente una grande quantità di materia organica biodegradabile (proteine, grassi, amido, zucchero, cellulosa, ecc.) e contenente anche elevate concentrazioni di solidi sospesi (SS), grasso/olio vegetale (FOG), azoto ammoniacale e fosforo totale; le acque reflue hanno generalmente una buona biodegradabilità (B/C è solitamente 0,3~0,6), ma ci sono evidenti problemi inibitori: un'elevata concentrazione di grasso ricopre i fanghi attivi, portando all'ostruzione del trasferimento di massa; l'elevata salinità (acque reflue in salamoia/salsa) inibisce l'attività microbica; il drenaggio intermittente provoca shock di carico idraulico; un SS elevato provoca il blocco del sistema biologico e l'accumulo dei fanghi; le acque reflue contengono spesso residui di additivi alimentari, pigmenti e residui di disinfettanti, che hanno un certo effetto inibitorio sui microrganismi.

I percorsi di trattamento tradizionali per le acque reflue della lavorazione alimentare seguono tipicamente un processo di "pretrattamento fisico (griglia/vaglio/separatore d'olio) → sedimentazione per flottazione/coagulazione → trattamento biologico anaerobico + aerobico". Tuttavia, questo approccio deve affrontare diverse sfide nel funzionamento reale: rimozione incompleta di grasso/solidi sospesi: anche dopo la separazione e la flottazione dell'olio, rimangono olio emulsionato e olio finemente disperso (50~200 mg/l). Elevate concentrazioni di solidi sospesi (SS) che entrano nel sistema biologico si accumulano e ricoprono i fanghi nel tempo, portando al deterioramento delle prestazioni di sedimentazione dei fanghi e alla diminuzione dell'efficienza di aerazione. Un livello elevato di SS provoca un blocco nel sistema biologico: le acque reflue dei macelli, della lavorazione dell'amido e della raffinazione dello zucchero contengono grandi quantità di solidi organici sospesi, che sono difficili da rimuovere completamente mediante sedimentazione convenzionale, causando il blocco dell'impaccamento dei sistemi anaerobici/aerobici e difficoltà nella rimozione dei fanghi. Le acque reflue alimentari ad alto contenuto di sale (salamoia, salsa, salsa di soia, ecc.) inibiscono i processi biologici: quando il contenuto di sale (Cl⁻/Na⁺) raggiunge il 2%~5%, la pressione osmotica dei fanghi attivi convenzionali diventa sbilanciata e il tasso di rimozione del COD diminuisce in modo significativo. Il drenaggio stagionale/intermittente rende difficile il funzionamento stabile del sistema biologico: la lavorazione degli alimenti è spesso stagionale (stagione della spremitura, stagione della lavorazione della frutta) o intermittente, rendendo difficile la manutenzione e il ripristino del sistema biologico durante i periodi invernali/di chiusura. Il sistema presenta diverse sfide: lunghi periodi di avviamento e acclimatazione; e problemi con il colore degli effluenti e la disinfezione. Le acque reflue derivanti dalla produzione di birra, salsa di soia e succhi di frutta contengono alti livelli di pigmenti, con conseguente colore persistentemente elevato anche dopo il trattamento biochimico. Le acque reflue alimentari presentano anche indicatori microbici come i batteri coliformi, che richiedono grandi dosi di disinfettanti con i metodi tradizionali.

Questo sistema utilizza la tecnologia dell'ossidazione elettrochimica, integrando la degradazione dell'elettroossidazione con l'elettrocoagulazione/elettroflottazione, rendendolo particolarmente adatto alle caratteristiche delle acque reflue della lavorazione alimentare.

Per le acque reflue organiche ad alta concentrazione (macelli, fabbriche di birra, ecc.), l'ossidazione anodica diretta e l'elettrocatalisi generano radicali idrossilici (·OH) per mineralizzare direttamente la materia organica disciolta (proteine, zuccheri, acidi organici, ecc.), ottenendo un tasso di rimozione del COD del 60%–85%, creando condizioni di afflusso a basso carico e di qualità stabile per i successivi sistemi anaerobici/aerobici.

Per le acque reflue di decapaggio/salse ad alto contenuto di sale, l'elettrochimica non è inibita dall'elevato contenuto di sale; Il Cl⁻ nel sale può essere convertito in cloro attivo per migliorare l'efficienza dell'ossidazione, consentendo il trattamento diretto delle acque reflue alimentari ad alto contenuto di sale prima dell'evaporazione o dello scarico.

L'intero processo consuma solo elettricità. È possibile aggiungere una piccola quantità di elettrolita (come il sale, che ha un costo molto basso) per facilitare la conduzione. Non introduce flocculanti chimici dannosi (in sostituzione di PAC/PAM) e non produce grandi quantità di fanghi chimici. L'attrezzatura può essere utilizzata in modo intermittente ed è immediatamente pronta all'uso, rendendola perfettamente adatta ai modelli di produzione stagionale della trasformazione alimentare.

II. Difficoltà nel trattamento delle acque reflue della lavorazione alimentare e soluzioni di queste apparecchiature

III. Principio di funzionamento

Le acque reflue della lavorazione alimentare, dopo essere state trattate da un vaglio/griglia per rimuovere i solidi grossolani, entrano in un reattore elettrochimico dove subiscono una purificazione sinergica attraverso molteplici meccanismi sotto l'azione di elettrodi:

(1) Elettroossidazione diretta – mineralizzazione e degradazione della materia organica disciolta: proteine, peptidi, amminoacidi, zuccheri, acidi organici, alcoli, ecc. disciolti nelle acque reflue alimentari perdono elettroni direttamente sulla superficie dell'anodo e si ossidano: le catene di carbonio di grandi molecole organiche vengono ossidate e rotte, decomponendosi gradualmente in piccoli acidi organici; i gruppi amminici negli amminoacidi/proteine ​​vengono ossidati e rilasciati come NH₃ (ulteriormente ossidati a N₂); gli zuccheri e gli acidi organici vengono mineralizzati direttamente in CO₂ e H₂O, con un tasso di rimozione del COD del 40%~70% (fase di pretrattamento)

(2) Elettroossidazione indiretta (con • OH e cloro attivo sono i componenti principali) OH e cloro attivo sono generati mediante elettrolisi anodica dell'acqua. I radicali idrossilici vengono generati utilizzando gli ioni cloruro naturalmente presenti nelle acque reflue (le acque reflue alimentari contengono una certa quantità di NaCl, oppure è possibile aggiungere una traccia di sale) per produrre cloro attivo (Cl₂, HOCl, OCl⁻): i radicali idrossilici ossidano indiscriminatamente la materia organica nella soluzione che non è entrata direttamente in contatto con l'anodo. Il cloro attivo diffonde e ossida la materia organica disciolta residua e il COD e l'azoto ammoniacale nell'effluente vengono ridotti contemporaneamente.

(3) Decolorazione e disinfezione profonda Il colore caramello, i polimeri ossidati di polifenoli, i prodotti della reazione di Maillard e altri cromofori nelle acque reflue alimentari come birra/salsa di soia/succo sono ossidati e le loro strutture coniugate sono rotte dai radicali idrossilici e dal cloro attivo, e l'effluente è incolore e trasparente. Allo stesso tempo, il cloro attivo inattiva efficacemente i microrganismi patogeni presenti nelle acque reflue, come i coliformi fecali e la Salmonella, e gli indicatori microbici degli effluenti soddisfano pienamente gli standard.

IV. Vantaggi principali (mirati alle acque reflue della lavorazione alimentare)

V. Parametri tecnici (personalizzabili)

VI. Posizione del processo

Opzione 1: pretrattamento avanzato prima del trattamento biochimico

Acque reflue di lavorazione alimentare → Vaglio/setaccio a barre (rimozione di solidi grossolani) → Serbatoio di equalizzazione → Apparecchiature per il trattamento elettrochimico → Separazione/sedimentazione olio-acqua (separazione dei fiocchi) → Sistema biologico anaerobico/aerobico → Serbatoio di sedimentazione secondaria → Scarico conforme agli standard

Opzione 2: trattamento avanzato degli effluenti biologici (adeguamento agli standard o riutilizzo)

Acque reflue di lavorazione alimentare → Pretrattamento → Sistema biologico → Serbatoio di sedimentazione secondario → Apparecchiature avanzate per il trattamento elettrochimico (rimozione di COD residuo, colore, fosforo totale, azoto ammoniacale, disinfezione) → Scarico conforme agli standard/Riutilizzo

Opzione 3: trattamento diretto delle acque reflue alimentari ad alta salinità (decapaggio/salsa/salsa di soia)

Acque reflue ad alto contenuto di sale/salse → Vaglio a barre/serbatoio di equalizzazione → Apparecchiature per il trattamento elettrochimico (degradazione del COD + decolorazione + rimozione dell'azoto ammoniacale) → Effluente → Scarico conforme agli standard/Cristallizzazione per evaporazione (recupero delle risorse)