Gıda işleme atık suları için elektrokimyasal atık su arıtma ekipmanları.

I. Ürün Genel Bakışı

Gıda işleme atık suları, mezbahacılık ve et işleme, süt ürünleri, biracılık (bira/baijiu/huangjiu), içecek üretimi, tahıl ve yağ işleme, şeker rafinasyonu, nişasta üretimi, monosodyum glutamat/maya üretimi, su ürünleri işleme, turşu ve konserveleme vb. dahil olmak üzere çok sayıda alt sektörden kaynaklanmaktadır. Hafif sanayi sektöründe büyük su hacmi ve yüksek kirlilik yükü ile tipik bir atık su türüdür. Su kalitesi özellikleri aşağıdaki gibidir: yüksek organik madde konsantrasyonu (KOİ genellikle 800~10000 mg/L'dir ve bazı yüksek konsantrasyonlu proses atık suları 20000 mg/L'yi aşabilir), büyük miktarda biyolojik olarak parçalanabilen organik madde (protein, yağ, nişasta, şeker, selüloz vb.) içerir ve ayrıca yüksek konsantrasyonlarda askıda katı madde (SS), gres/bitkisel yağ (FOG), amonyak azotu ve toplam fosfor içerir; atık su genellikle iyi biyolojik parçalanabilirliğe sahiptir (B/C genellikle 0.3~0.6'dır), ancak belirgin engelleyici sorunlar vardır - yüksek konsantrasyonda gres aktif çamuru kaplayarak kütle transferini engeller; yüksek tuzluluk (turşu/sos atık suyu) mikroorganizma aktivitesini engeller; aralıklı drenaj hidrolik yük şoklarına neden olur; yüksek SS biyolojik sistemin tıkanmasına ve çamur kabarmasına neden olur; atık su genellikle gıda katkı maddesi kalıntıları, pigmentler ve dezenfektan kalıntıları içerir, bu da mikroorganizmalar üzerinde belirli bir engelleyici etkiye sahiptir.

Gıda işleme atık suları için geleneksel arıtma rotaları tipik olarak "fiziksel ön arıtma (ızgara/elek/yağ ayırıcı) → flotasyon/pıhtılaşma çökeltme → anaerobik + aerobik biyolojik arıtma" sürecini izler. Ancak, bu yaklaşım gerçek operasyonda çeşitli zorluklarla karşı karşıyadır: Gres/askıda katıların yetersiz giderimi - yağ ayırma ve flotasyondan sonra bile, emülsifiye yağ ve ince dağılmış yağ (50~200 mg/L) kalır. Biyolojik sisteme giren yüksek konsantrasyonlu askıda katılar zamanla birikir ve çamuru kaplar, bu da çamur çökeltme performansının bozulmasına ve havalandırma verimliliğinin azalmasına neden olur. Yüksek SS biyolojik sistemde tıkanmaya neden olur - mezbahacılık, nişasta işleme ve şeker rafinasyonu atık suları büyük miktarda organik askıda katı madde içerir, bu da geleneksel çökeltme ile tam olarak giderilmesi zordur, anaerobik/aerobik sistemlerin paket tıkanması ve çamur giderme zorlukları ile karşı karşıya kalmasına neden olur. Yüksek tuzlu gıda atık suları (turşu, sos vb.) biyolojik süreçleri engeller - tuz içeriği (Cl⁻/Na⁺) %2~5'e ulaştığında, geleneksel aktif çamurun ozmotik basıncı dengesizleşir ve KOİ giderme oranı önemli ölçüde azalır. Mevsimsel/aralıklı drenaj, biyolojik sistemin kararlı çalışmasını zorlaştırır - gıda işleme genellikle mevsimseldir (sıkma mevsimi, meyve işleme mevsimi) veya aralıklıdır, bu da kış/kapatma dönemlerinde biyolojik sistemin bakımını ve yeniden kurulmasını zorlaştırır. Sistem çeşitli zorluklardan muzdariptir: uzun başlatma ve alıştırma süreleri; ve deşarj rengi ve dezenfeksiyon sorunları. Biracılık, sos ve meyve suyu üretiminden gelen atık sular yüksek seviyelerde pigmentler içerir, bu da biyokimyasal arıtmadan sonra bile kalıcı olarak yüksek renge neden olur. Gıda atık suları ayrıca koliform bakteri gibi mikrobiyal göstergeler sunar, bu da geleneksel yöntemlerle büyük dozlarda dezenfektan gerektirir.

Bu sistem, elektro-oksidasyon bozunmasını elektro-pıhtılaşma/elektro-flotasyon ile entegre eden elektrokimyasal oksidasyon teknolojisini kullanır, bu da onu gıda işleme atık sularının özelliklerine özellikle uygun hale getirir.

Yüksek konsantrasyonlu organik atık sular (mezbahacılık, biracılık vb.) için, doğrudan anot oksidasyonu ve elektro-kataliz, çözünmüş organik maddeyi (proteinler, şekerler, organik asitler vb.) doğrudan mineralize etmek için hidroksil radikalleri (·OH) üretir, %60-85 oranında bir KOİ giderme oranı elde eder ve sonraki anaerobik/aerobik sistemler için düşük yüklü, kararlı kalitede giriş koşulları oluşturur.

Yüksek tuzlu turşu/sos atık suları için, elektrokimya yüksek tuz içeriğinden etkilenmez; tuzdaki Cl⁻, oksidasyon verimliliğini artırmak için aktif klora dönüştürülebilir, bu da buharlaştırma veya deşarjdan önce yüksek tuzlu gıda atık sularının doğrudan arıtılmasına izin verir.

Tüm süreç sadece elektrik tüketir. İletkenliğe yardımcı olmak için az miktarda elektrolit (çok düşük maliyetli tuz gibi) eklenebilir. Zararlı kimyasal pıhtılaştırıcılar (PAC/PAM yerine) tanıtmaz ve büyük miktarda kimyasal çamur üretmez. Ekipman aralıklı olarak çalıştırılabilir ve kullanıma hazırdır, bu da gıda işlemenin mevsimsel üretim modellerine mükemmel şekilde uyar.

II. Gıda İşleme Atık Suyu Arıtımında Zorluklar ve Bu Ekipmanın Çözümleri

III. Çalışma Prensibi

Gıda işleme atık suları, kaba katı maddeleri gidermek için bir elek/ızgara ile arıtıldıktan sonra, elektrotların etkisi altında birden fazla mekanizma aracılığıyla sinerjik arıtmadan geçen bir elektrokimyasal reaktöre girer:

(1) Doğrudan elektro-oksidasyon - çözünmüş organik maddenin mineralizasyonu ve bozunması: Gıda atık suyundaki çözünmüş proteinler, peptitler, amino asitler, şekerler, organik asitler, alkoller vb. anot yüzeyinde doğrudan elektron kaybeder ve oksitlenir: Büyük organik moleküllerin karbon zincirleri oksitlenir ve parçalanır, yavaş yavaş küçük organik asitlere ayrışır; amino asitler/proteinlerdeki amino grupları oksitlenir ve NH₃ olarak salınır (daha sonra N₂'ye oksitlenir); şekerler ve organik asitler doğrudan CO₂ ve H₂O'ya mineralize olur, %40-70 KOİ giderme oranı (ön arıtma aşaması)

(2) Dolaylı elektro-oksidasyon (başlıca • OH ve aktif klor bileşenleri ile) OH- ve aktif klor, suyun anot elektrolizi ile üretilir. Hidroksil radikalleri, atık sudaki doğal olarak bulunan klorür iyonlarını kullanarak (gıda atık suyu belirli bir miktar NaCl içerir veya az miktarda tuz eklenebilir) aktif klor (Cl₂, HOCl, OCl⁻) üretir: Hidroksil radikalleri, anotla doğrudan temas etmemiş çözeltideki organik maddeyi rastgele oksitler. Aktif klor yayılır ve kalan çözünmüş organik maddeyi oksitler ve deşarjdaki KOİ ve amonyak azotu eşzamanlı olarak azalır.

(3) Derin renk giderme ve dezenfeksiyon Biracılık/soya sosu/meyve suyu gibi gıda atık sularındaki karamel rengi, polifenol oksitlenmiş polimerler, Maillard reaksiyon ürünleri ve diğer kromoforlar hidroksil radikalleri ve aktif klor tarafından oksitlenir ve konjuge yapıları parçalanır ve deşarj renksiz ve şeffaftır. Aynı zamanda, aktif klor, atık sudaki fekal koliform ve Salmonella gibi patojenik mikroorganizmaları etkili bir şekilde etkisiz hale getirir ve deşarjın mikrobiyal göstergeleri standartları tam olarak karşılar.

IV. Temel Avantajlar (Gıda İşleme Atık Suları Hedefli)

V. Teknik Parametreler (Özelleştirilebilir)

VI. Süreç Konumu

Seçenek 1: Biyokimyasal Arıtmadan Önce Geliştirilmiş Ön Arıtma

Gıda işleme atık suları → Kaba elek/sieve (kaba katıların giderilmesi) → Eşitleme tankı → Elektrokimyasal arıtma ekipmanı → Yağ-su ayırma/çökeltme (flok ayırma) → Anaerobik/Aerobik biyolojik sistem → İkincil çökeltme tankı → Standartları karşılayan deşarj

Seçenek 2: Biyolojik Deşarjın İleri Arıtımı (Standartları Yükseltme veya Yeniden Kullanım)

Gıda işleme atık suları → Ön arıtma → Biyolojik sistem → İkincil çökeltme tankı → İleri elektrokimyasal arıtma ekipmanı (kalan KOİ, renk, toplam fosfor, amonyak azotu giderimi, dezenfeksiyon) → Standartları karşılayan deşarj/Yeniden Kullanım

Seçenek 3: Yüksek Tuzlu Gıda Atık Sularının Doğrudan Arıtımı (Turşu/Sos/Soya Sosu)

Yüksek tuzlu turşu/sos atık suları → Kaba elek/eşitleme tankı → Elektrokimyasal arıtma ekipmanı (KOİ bozunması + renk giderme + amonyak azotu giderimi) → Deşarj → Standartları karşılayan deşarj/Buharlaştırma kristalizasyonu (kaynak geri kazanımı)