第八章食品工业环境管理学

1、食品工业环境管理学食品工业环境管理学 8.1 食品工厂环境管理系统及其应用前景食品工厂环境管理系统及其应用前景 8.2 食品废弃物处理方法食品废弃物处理方法 8.3 谷物加工的废弃物处理谷物加工的废弃物处理 8.4 果蔬加工的废弃物处理果蔬加工的废弃物处理 8.5 肉类加工的废弃物处理肉类加工的废弃物处理 8.6 乳品加工的废弃物处理乳品加工的废弃物处理8.1 8.1 食品工厂环境管理食品工厂环境管理 系统及其应用前景系统及其应用前景8.1.1 8.1.1 环境管理系统的推行现状环境管理系统的推行现状 现今，环境管理问题已成为热点问题之一。现今，环境管理问题已成为热点问题之一。人们必须了解环境

2、对于社会的重要意义，并人们必须了解环境对于社会的重要意义，并考虑不同的环境管理水平将造成的完全不同考虑不同的环境管理水平将造成的完全不同的后果。的后果。 联合国欧洲经济委员会（联合国欧洲经济委员会（United National Economic Commission for Europe, UN/ECE）环境部长在先前的三次部长会议）环境部长在先前的三次部长会议中多次强调在中多次强调在ECE的范围内树立共同保护环的范围内树立共同保护环境的理念。境的理念。环境问题环境问题 随着环境问题愈演愈烈，人们对于废气、随着环境问题愈演愈烈，人们对于废气、废水排放过程中的在线检测设备的需求越废水排放过程中

3、的在线检测设备的需求越来越大。人们迫切希望达到诸如核电站的来越大。人们迫切希望达到诸如核电站的零排放标准，类似于危害分析和关键控制零排放标准，类似于危害分析和关键控制点（点（HACCP）中的零破坏性。）中的零破坏性。 清洁空气法修正案清洁空气法修正案要求工业企业向社要求工业企业向社会报告危险品的会报告危险品的意外泄漏事件意外泄漏事件，并制定规，并制定规则要求企业最大限度地控制源于废水的有则要求企业最大限度地控制源于废水的有害污染物的排放。害污染物的排放。8.1.2 8.1.2 食品工业废弃物食品工业废弃物u8.1.2.1 8.1.2.1 乳品工业乳品工业 在乳品工业中，大量的化学物质通过在乳品

4、工业中，大量的化学物质通过乳品工厂的废水乳品工厂的废水排放。对乳品中化学物质的生态学评估表明，化学物排放。对乳品中化学物质的生态学评估表明，化学物质的成分和用量、废水处理方式对环境污染程度有极质的成分和用量、废水处理方式对环境污染程度有极大的影响。一个冰淇淋工厂的生物需氧量值经过有效大的影响。一个冰淇淋工厂的生物需氧量值经过有效的废水处理后可以降低的废水处理后可以降低63%。 人们通过人们通过气液色谱检测气液色谱检测，发现在许多乳制品中都存在，发现在许多乳制品中都存在DDT残留，并发现残留，并发现DDT残留与乳腺癌发病之间存在潜残留与乳腺癌发病之间存在潜在的关联性。乳品厂的生产用水应该达到在的

5、关联性。乳品厂的生产用水应该达到饮用水标准饮用水标准。对水质的控制应该包括在乳品厂质量管理体系中，并对水质的控制应该包括在乳品厂质量管理体系中，并指出控制的周期和指标。指出控制的周期和指标。u8.1.2.2 发酵工业发酵工业发酵工业的废水具有以下特点：发酵工业的废水具有以下特点： 排放有季节性排放有季节性 有机污染物含量高有机污染物含量高 生物需氧量（生物需氧量（biological oxygen demand, BOD）和化学需氧量（）和化学需氧量（chemical oxygen demand, COD）高）高 PH低低 碳氮比高碳氮比高 人们不仅研究人们不仅研究实验室规模实验室规模的葡萄酒

6、酿造厂废弃物的葡萄酒酿造厂废弃物的处理方式，而且扩展到的处理方式，而且扩展到工业化的生产规模工业化的生产规模。通。通过采用过采用多级活化污泥多级活化污泥处理葡萄糖酿造废水，当处理葡萄糖酿造废水，当COD的初始量为的初始量为20009000mg/L时，其时，其COD平平均下降均下降98%。 这套系统能够灵活适应温度、压力和这套系统能够灵活适应温度、压力和COD初始量初始量的巨大变化，且运转费用很低。的巨大变化，且运转费用很低。 通过添加含氮磷的营养物能够提高其生物量的堆通过添加含氮磷的营养物能够提高其生物量的堆积速率，并稳定反应设备以达到高废水排除效率。积速率，并稳定反应设备以达到高废水排除效率

7、。 人们在悬浮液中加入人们在悬浮液中加入Fe2+、Cu2+、Zn2+、Co2+以以及金属氧化催化剂，研究了在葡萄酒蒸馏中催化及金属氧化催化剂，研究了在葡萄酒蒸馏中催化氧化生成的典型多酚化合物氧化生成的典型多酚化合物香豆醛酸，结果香豆醛酸，结果表明表明催化剂提高了香豆醛酸的分解率，其溶液催化剂提高了香豆醛酸的分解率，其溶液pH会影响反应中间化合物产物的扩散。会影响反应中间化合物产物的扩散。 酒糟是废水处理中的难点。根据测定至少需要酒糟是废水处理中的难点。根据测定至少需要48天天，才能使酒糟中嗜温需氧，才能使酒糟中嗜温需氧/厌氧或嗜热厌氧厌氧或嗜热厌氧处理后的处理后的COD下降下降90%。 白藜芦

8、醇白藜芦醇存在于葡萄和其他食品中，可从废弃的存在于葡萄和其他食品中，可从废弃的葡萄皮中提取获得。它在三个主要的致癌阶段都葡萄皮中提取获得。它在三个主要的致癌阶段都表现出表现出癌症的化学预防活性癌症的化学预防活性，这一发现表明它作，这一发现表明它作为一种人类膳食中的成分，未来能够成为化学抗为一种人类膳食中的成分，未来能够成为化学抗癌剂造福人类。癌剂造福人类。u8.1.2.3 饮料工业饮料工业 在一些软饮料灌装设备中利用厌氧性过滤在一些软饮料灌装设备中利用厌氧性过滤器会遇到一些问题，如气味、反应器的生器会遇到一些问题，如气味、反应器的生物特性以及设备运行故障。物特性以及设备运行故障。 一种软饮料废

9、水处理法已经被广泛推行，一种软饮料废水处理法已经被广泛推行，它包括它包括凝结凝结/絮凝絮凝以及以及充分曝气充分曝气。虽然这两。虽然这两个过程能够有效降低个过程能够有效降低COD，但是液压和有，但是液压和有机物负载的多变性限制了这种系统的应用，机物负载的多变性限制了这种系统的应用，而且液压油和澄清器所携带的固体颗粒还而且液压油和澄清器所携带的固体颗粒还会污染整个物料体系。会污染整个物料体系。u8.1.2.4 果蔬加工业果蔬加工业 农业生产废弃物是各种天然原料的巨大来源。充分利农业生产废弃物是各种天然原料的巨大来源。充分利用这些废弃物，可以获得许多廉价的物质，如用这些废弃物，可以获得许多廉价的物质

10、，如抗氧化抗氧化剂剂。 典型类黄酮化合物橘皮苷和柚皮苷被证实具有典型类黄酮化合物橘皮苷和柚皮苷被证实具有药理学药理学特性特性，它们可从柑橘、柚子和柠檬皮中用热水和氢氧，它们可从柑橘、柚子和柠檬皮中用热水和氢氧化钙提取获得。化钙提取获得。 蘑菇类废弃物的堆肥可以作为蘑菇类废弃物的堆肥可以作为吸收介质吸收介质或或微生物生长微生物生长介质介质，以弥补氨基甲酸盐类杀虫剂所造成的伤害。，以弥补氨基甲酸盐类杀虫剂所造成的伤害。u8.1.2.5 畜禽加工业畜禽加工业 许多研究报道都认为，处理在畜禽加工过程中所许多研究报道都认为，处理在畜禽加工过程中所产生的生物废弃物是一个重大的难题。产生的生物废弃物是一个重

11、大的难题。 人们对活性污泥处理过程中的气泡问题进行了深人们对活性污泥处理过程中的气泡问题进行了深入研究，并对处理方式、废弃物与微生物的比例、入研究，并对处理方式、废弃物与微生物的比例、操作温度、溶解氧含量和需氧池进出口设计等指操作温度、溶解氧含量和需氧池进出口设计等指标进行了研究。标进行了研究。8.1.3 农业废弃物农业废弃物 自自1970年以来，年以来，杀虫剂杀虫剂和和除草剂除草剂造成的水污染成为非造成的水污染成为非常严峻的问题。在大部分实验人群中检测到工业来源化常严峻的问题。在大部分实验人群中检测到工业来源化合物和产品污染物的残留，如合物和产品污染物的残留，如多氯化联二苯多氯化联二苯（po

12、lychlorinated biphenyl,PCB）、）、多氯二联苯戴多氯二联苯戴奥辛奥辛（ polychlorinated dibenzo-p-dioxins,PCDD）多氯二苯并呋喃多氯二苯并呋喃（ polychlorinated dibenzofurans,PCDF）。）。 这些亲脂化合物，通常被认为是这些亲脂化合物，通常被认为是致癌因子致癌因子，大量存在于，大量存在于高脂类食品中，当它们在农业耕作环境中含量丰富时，高脂类食品中，当它们在农业耕作环境中含量丰富时，很容易在人体内富集。很容易在人体内富集。8.1.3 农业废弃物农业废弃物 因为杀虫剂对水生生物和人类饮用水的影响，其污染河因

13、为杀虫剂对水生生物和人类饮用水的影响，其污染河流和湖泊的程度受到了极大关注。流和湖泊的程度受到了极大关注。饮用水标准饮用水标准规定在可规定在可饮用水中各种杀虫剂最大含量为饮用水中各种杀虫剂最大含量为1g/Lg/L，然而各种杀虫，然而各种杀虫剂对人类健康的毒性各异，由于研究趋势多变和不可预剂对人类健康的毒性各异，由于研究趋势多变和不可预测性，仍然普遍缺乏杀虫剂对人体健康的病理学数据。测性，仍然普遍缺乏杀虫剂对人体健康的病理学数据。 对农业氮肥的应用研究发现其对环境可能产生三方面的对农业氮肥的应用研究发现其对环境可能产生三方面的潜在影响：潜在影响：水污染水污染、大气污染大气污染和和对人类的影响对人

14、类的影响。 研究者比较了两种氯酚降解菌在氯酚污染土壤的作用，研究者比较了两种氯酚降解菌在氯酚污染土壤的作用，采用了采用了稻草堆积土稻草堆积土和和生物降解土生物降解土（含固有土壤微生物），（含固有土壤微生物），结果显示生物降解土效率高，且不依赖于接种菌种类。结果显示生物降解土效率高，且不依赖于接种菌种类。8.1.4 污染物对生物体的影响污染物对生物体的影响 许多许多真菌真菌被用来检测对金属被用来检测对金属Cd2+、Pb2+、Zn2+和和Sb3+的敏感度。的敏感度。 有机污染物对有机污染物对陆生生物陆生生物中的鸟类产生最为中的鸟类产生最为严重的致命作用。人们已经发现氯化烃类严重的致命作用。人们已经

15、发现氯化烃类化合物会对蛋壳的厚度产生影响，继而影化合物会对蛋壳的厚度产生影响，继而影响鸟类的繁殖。响鸟类的繁殖。 对对污染性油脂污染性油脂处理不当，会导致牛、马对处理不当，会导致牛、马对PCB和多氯二苯并对二噁英产生急性中毒。和多氯二苯并对二噁英产生急性中毒。8.1.5 玻璃、化学品及其他产品玻璃、化学品及其他产品 在玻璃生产中使用的新型技术能够降低对在玻璃生产中使用的新型技术能够降低对氮氧化合物气体和微粒的排放，并降低氮氧化合物气体和微粒的排放，并降低BOD，但仍然存在提升空间。，但仍然存在提升空间。 必须严格限制必须严格限制有害金属有害金属的使用量，以减少的使用量，以减少其对环境的影响，保

16、证车间的健康与安全，其对环境的影响，保证车间的健康与安全，将工人日均摄入量降到最低。将工人日均摄入量降到最低。 采用采用生物处理法生物处理法可以去除回收废水中的可可以去除回收废水中的可溶性有机物。溶性有机物。8.1.6 环境意识和相关政策环境意识和相关政策 80%现代工业社会的经济增长是基于石油燃料的现代工业社会的经济增长是基于石油燃料的能源利用。虽然人们不断学习更高效地利用石油能源利用。虽然人们不断学习更高效地利用石油燃料，但是这些燃料在消耗过程中，因为燃料，但是这些燃料在消耗过程中，因为排放排放、泄露泄露、开采开采所形成的二氧化碳积累，会导致使全所形成的二氧化碳积累，会导致使全球变暖的球变

17、暖的温室效应温室效应、海平面下降海平面下降和和地震灾害地震灾害等环等环境压力。境压力。 人们可采用四种方法人们可采用四种方法捕获二氧化碳捕获二氧化碳：吸收、吸附、吸收、吸附、低温冷冻和膜系统。低温冷冻和膜系统。 人们针对气候的变化，必须深思并做出科学的回人们针对气候的变化，必须深思并做出科学的回应，认真考虑减少温室效应的方法，以提高人类应，认真考虑减少温室效应的方法，以提高人类的生活质量。的生活质量。8.1.7 替代能源的进展替代能源的进展u太阳能太阳能 太阳能是世界万物必不可少的能源，绿色太阳能是世界万物必不可少的能源，绿色植物利用其将植物利用其将水水和和二氧化碳二氧化碳转变为复杂的转变为复

18、杂的高能量分子高能量分子。 虽然太阳能发电仍是一种相对昂贵的技术，虽然太阳能发电仍是一种相对昂贵的技术，但是其生产成本在不断降低，市场在不断但是其生产成本在不断降低，市场在不断扩大。扩大。 随着气候劣变和环境恶化问题的日益突出，随着气候劣变和环境恶化问题的日益突出，开发这项能源具有广阔的前景。开发这项能源具有广阔的前景。太阳能电池太阳能电池u风能风能 全世界有超过全世界有超过700MW的风能得以利用，从的风能得以利用，从而使它成为增长最快的能源技术。而使它成为增长最快的能源技术。 风能被认为是获得电能的有效途径，这是风能被认为是获得电能的有效途径，这是因为其因为其技术可靠技术可靠、获得公众支持

19、获得公众支持、来源丰来源丰富富、与其他发电方式相比具有、与其他发电方式相比具有成本优势成本优势。风力发电风力发电u水力发电水力发电 水能是一种水能是一种清洁清洁、无污染无污染、可靠可靠、长效可长效可持续应用持续应用的能量来源，它提供了全世界电的能量来源，它提供了全世界电能的能的1/5，使其成为最丰富的再生能源。，使其成为最丰富的再生能源。 基于水力发电的潜力和减少排放的优势，基于水力发电的潜力和减少排放的优势，水力发电将成为构建未来经济持续增长的水力发电将成为构建未来经济持续增长的主要因素之一。主要因素之一。水力发电水力发电u地热发电地热发电 地热能源来自于地热能源来自于地壳地壳，在世界很多地

20、方都，在世界很多地方都可获得，只被部分利用以替代传统能源。可获得，只被部分利用以替代传统能源。 虽然它不是解决世界清洁能源需求的最终虽然它不是解决世界清洁能源需求的最终方案，但是它对环境保护具有方案，但是它对环境保护具有重大贡献重大贡献，且在未来具有且在未来具有极大的潜力极大的潜力。地热发电地热发电u能源电池系统能源电池系统 能源电池能源电池是一种电化学设备，可以持续地是一种电化学设备，可以持续地将电极和电解质之间化学反应产生的能量将电极和电解质之间化学反应产生的能量转变为电能。转变为电能。 能源电池的能源电池的最突出特色最突出特色包括：包括： 高能量转换，高负荷特性，节约原油；高能量转换，高

21、负荷特性，节约原油；低污染，低噪音，低维护费用；低污染，低噪音，低维护费用； 能够在高温系统中使用低成本能源，并能够在高温系统中使用低成本能源，并 提高效率。提高效率。 缺点缺点：催化剂、膜和附件的初装成本很高，催化剂、膜和附件的初装成本很高，质量较大，电极的分解等。质量较大，电极的分解等。u其他方式其他方式 回收废弃物回收废弃物 利用植物吸收土壤中的有害重金属利用植物吸收土壤中的有害重金属8.2 8.2 食品废弃物处理方法食品废弃物处理方法8.2.1 食品废弃物处理的目标食品废弃物处理的目标 由于食品工业产生大量污染物，使得污染由于食品工业产生大量污染物，使得污染物处理问题变得很紧迫。物处理

22、问题变得很紧迫。 自自1991年，欧盟成员国都制定了各自国家年，欧盟成员国都制定了各自国家废弃物处理和回收的相关政策。制定这些废弃物处理和回收的相关政策。制定这些政府策略是为了达到以下目标：政府策略是为了达到以下目标：8.2.1 食品废弃物处理的目标食品废弃物处理的目标确保废弃物被回收或被处理，不会危害人类健确保废弃物被回收或被处理，不会危害人类健康，不使用可能污染环境的处理操作和方法；康，不使用可能污染环境的处理操作和方法；建立一个完整而全面的废弃物处理网络平台，建立一个完整而全面的废弃物处理网络平台，选用最恰当的技术，但不会造成过于高昂的使用选用最恰当的技术，但不会造成过于高昂的使用成本；

23、成本；确保足够的废弃物处理能力；确保足够的废弃物处理能力；鼓励采用洁净生产技术，尽可能阻止或减少废鼓励采用洁净生产技术，尽可能阻止或减少废弃物的产生和危害；弃物的产生和危害；鼓励使用再循环、再利用、或改造等方法回收鼓励使用再循环、再利用、或改造等方法回收废弃物，鼓励将废弃物作为能源来利用。废弃物，鼓励将废弃物作为能源来利用。 本节将介绍如下一些生化处理方法：焚化本节将介绍如下一些生化处理方法：焚化或燃烧、高温裂解、堆肥处理、厌氧消化、或燃烧、高温裂解、堆肥处理、厌氧消化、需氧消化、嗜热厌氧消化、批处理反应器、需氧消化、嗜热厌氧消化、批处理反应器、电渗析、湿法氧化、固态发酵、臭氧处理电渗析、湿法

24、氧化、固态发酵、臭氧处理和有氧生物降解。这些方法能够很好的降和有氧生物降解。这些方法能够很好的降解高浓度和难以处理的一些物质，如植物解高浓度和难以处理的一些物质，如植物残留物、动物废弃物、食品工业废水，等残留物、动物废弃物、食品工业废水，等等。等。 表表8-1总结了这些方法的优点、缺点、速度、总结了这些方法的优点、缺点、速度、经济成本、处理周期和效率。经济成本、处理周期和效率。废弃物处理方法的比较8.2.2 焚化或燃烧焚化或燃烧 对于可燃性的废弃物可以采用焚化或燃烧对于可燃性的废弃物可以采用焚化或燃烧的处理方法。的处理方法。焚化焚化是指废弃物中可燃物质是指废弃物中可燃物质的氧化，产生热量、水蒸

25、气、氮、二氧化的氧化，产生热量、水蒸气、氮、二氧化碳和氧气。碳和氧气。 根据废弃物成分的不同，还可能有其他排根据废弃物成分的不同，还可能有其他排放物，包括放物，包括NO、NO2、HCl、HF、SO2、易挥发有机碳、二氧化物和灰分、多氯联易挥发有机碳、二氧化物和灰分、多氯联苯、重金属等。苯、重金属等。8.2.2 焚化或燃烧焚化或燃烧 焚化是一种可以用于多种废弃物的处理方式。比之焚化是一种可以用于多种废弃物的处理方式。比之垃圾填埋，废弃物焚化有如下一些垃圾填埋，废弃物焚化有如下一些优势优势：J 焚化可以在废弃物集中地就近进行；焚化可以在废弃物集中地就近进行；J 焚化后，废弃物被分解为无菌的灰，与原

26、先燃烧前焚化后，废弃物被分解为无菌的灰，与原先燃烧前 的固体废弃物相比，体积将为的固体废弃物相比，体积将为10%，质量降为，质量降为33%；J 不像垃圾填埋法那样，焚化后不会产生甲烷；不像垃圾填埋法那样，焚化后不会产生甲烷；J 废弃物焚化后可以作为低成本的能源资源；废弃物焚化后可以作为低成本的能源资源；J 燃烧后的灰烬可用作建筑原料进行回收再利用；燃烧后的灰烬可用作建筑原料进行回收再利用；J 焚化是处理有害废弃物最合适可行的方案。焚化是处理有害废弃物最合适可行的方案。 缺点：缺点：L 成本较高和资金回收期较长；成本较高和资金回收期较长；L 缺少灵活性；缺少灵活性；L焚化时散发出的物质可能仍然对

27、健康有副焚化时散发出的物质可能仍然对健康有副作用。作用。8.2.3 高温裂解高温裂解 高温裂解高温裂解是有机废弃物的无氧热降解，产是有机废弃物的无氧热降解，产生生焦炭焦炭、焦油焦油和和可燃性气体可燃性气体。 裂解产物的产生量取决于操作条件，尤其裂解产物的产生量取决于操作条件，尤其是是温度温度和和加热速率加热速率。 与焚化相比，最主要的区别在于反应器中与焚化相比，最主要的区别在于反应器中供氧量供氧量的显著差异。的显著差异。8.2.4 污泥消化污泥消化 污泥消化的目的是去除污泥中的难闻气味。污泥消化的目的是去除污泥中的难闻气味。 图图8-1给出了传统活性污泥工厂的典型操作给出了传统活性污泥工厂的典

28、型操作流程。流程。图图8-1 传统活性污泥工厂的典型操作流程传统活性污泥工厂的典型操作流程8.2.5 堆肥处理堆肥处理 堆肥处理堆肥处理是一种需氧而非厌氧的过程，可是一种需氧而非厌氧的过程，可对果园或食品工厂的可降解有机废弃物进对果园或食品工厂的可降解有机废弃物进行生物降解。行生物降解。 城市固体废弃物的堆肥处理包括许多阶段，城市固体废弃物的堆肥处理包括许多阶段，如图如图8-2所示。所示。 图图8-2 堆肥处理流程示意图堆肥处理流程示意图8.3 8.3 谷物加工的废弃物处理谷物加工的废弃物处理8.3.1 简介简介 谷类农作物谷类农作物主要是指禾本科植物可食用的主要是指禾本科植物可食用的种子种子

29、，它包括稻米、小麦、玉米及其他杂粮，如小米、它包括稻米、小麦、玉米及其他杂粮，如小米、黑米、荞麦、燕麦、薏仁米、高粱等。黑米、荞麦、燕麦、薏仁米、高粱等。 谷类植物与其他种类农作物相比，食用时能提供谷类植物与其他种类农作物相比，食用时能提供更多能量，因此在世界范围内种植面积非常大。更多能量，因此在世界范围内种植面积非常大。 稻米和小麦是世界上最重要的农作物，占世界谷稻米和小麦是世界上最重要的农作物，占世界谷物产量的物产量的50%。谷物所提供的淀粉类碳水化合物。谷物所提供的淀粉类碳水化合物为人体必需的营养物质。尽管谷物缺乏某些必需为人体必需的营养物质。尽管谷物缺乏某些必需营养素，如赖氨酸、甲硫氨

30、酸和苏氨酸等，但谷营养素，如赖氨酸、甲硫氨酸和苏氨酸等，但谷物是人类和动物食品中重要的组成部分。物是人类和动物食品中重要的组成部分。 全世界最主要的七种谷物包括：全世界最主要的七种谷物包括：小麦、玉米、稻小麦、玉米、稻米、大麦、燕麦、黑麦和高粱米、大麦、燕麦、黑麦和高粱。8.3.2 常用处理方法常用处理方法 废弃物处理技术废弃物处理技术主要指改进废弃物的物理、化学主要指改进废弃物的物理、化学或生物性质，减少它的体积和降低毒性，使废弃或生物性质，减少它的体积和降低毒性，使废弃物的排放或丢弃变得更安全。物的排放或丢弃变得更安全。 需要处理的废弃物包含具有需要处理的废弃物包含具有放射性放射性、危害性

31、危害性的废的废弃物以及能源使用过程中产生的其他废弃物。弃物以及能源使用过程中产生的其他废弃物。 处理方法主要根据废弃物材料的处理方法主要根据废弃物材料的成分成分、质量质量和和形形式式来选择。目前使用的废弃物处理方法如下。来选择。目前使用的废弃物处理方法如下。 1）固化处理）固化处理 2）焚化）焚化 3）生物处理法）生物处理法 4）物化方法）物化方法 5）蒸汽提取法）蒸汽提取法 表表8-2罗列了处理谷物废弃物的各种方法的优点和罗列了处理谷物废弃物的各种方法的优点和缺点。缺点。8.3.3 堆肥处理堆肥处理 堆肥堆肥是将废弃物的是将废弃物的有机成分有机成分、生物降解片生物降解片段段进行分解，产生稳定

32、产物的过程。进行分解，产生稳定产物的过程。 堆肥是堆肥是有氧过程有氧过程，需要连续充足的氧气供，需要连续充足的氧气供应。应。 堆肥过程如图堆肥过程如图8-3所示。所示。图图8-3 堆肥过程流程图堆肥过程流程图8.3.3 堆肥处理堆肥处理 堆肥常用于堆肥常用于改进肥料的性质改进肥料的性质以使其适合以使其适合有机农场有机农场的使用。原始肥料中可利用的氮在最优化堆肥时的使用。原始肥料中可利用的氮在最优化堆肥时被固定，从而可以稳定缓慢地为农作物释放出更被固定，从而可以稳定缓慢地为农作物释放出更多的氮。堆肥过程中营养的丢失可以通过进一步多的氮。堆肥过程中营养的丢失可以通过进一步优化堆肥过程和加入适量的优

33、化堆肥过程和加入适量的硫磺试剂硫磺试剂等方法得以等方法得以最小化，以增加肥料的营养价值。因此，在废弃最小化，以增加肥料的营养价值。因此，在废弃物堆肥和堆肥后肥料的应用中，如氨的挥发和氮、物堆肥和堆肥后肥料的应用中，如氨的挥发和氮、磷的泄露等环境磷的泄露等环境危害危害都都比较小比较小。 堆肥广泛应用于农业，城市垃圾堆肥可以作为有堆肥广泛应用于农业，城市垃圾堆肥可以作为有机补充或改善土壤的有机性质，在种植过程中作机补充或改善土壤的有机性质，在种植过程中作为耕地的为耕地的营养供给物营养供给物。城市固体垃圾废弃物中有。城市固体垃圾废弃物中有机物含量高达机物含量高达40%，因此从生态学和经济学角度，因此

34、从生态学和经济学角度看，都应该对这些有机废弃物进行回收利用。看，都应该对这些有机废弃物进行回收利用。8.3.4 高温分解高温分解 高温分解是将废弃物转化为沼气或液体燃料的热高温分解是将废弃物转化为沼气或液体燃料的热化学过程，是最重要也是最基本的步骤。化学过程，是最重要也是最基本的步骤。 高温分解方式具有传统燃烧没有的高温分解方式具有传统燃烧没有的优点优点: 由于没有空气进入燃烧室，产生废气少，因此气由于没有空气进入燃烧室，产生废气少，因此气体清洗系统可以更加简化，成本可以更低；体清洗系统可以更加简化，成本可以更低； 废弃物在高温处理前要经过预处理，使其变得更废弃物在高温处理前要经过预处理，使其

35、变得更均匀，并除去大量有害物质；均匀，并除去大量有害物质； 理论上，固体、液体和气体流可以进一步加工成理论上，固体、液体和气体流可以进一步加工成有用的产品，因此需要舍弃并处理的物质就更少。有用的产品，因此需要舍弃并处理的物质就更少。8.3.5 气化气化 气化气化（gasification）是在反应中添加一定）是在反应中添加一定量的氧气，使碳水化合物分解为合成气体量的氧气，使碳水化合物分解为合成气体的过程。的过程。 气化和高温分解一样，针对的是以碳为基气化和高温分解一样，针对的是以碳为基础的废弃物（如纸张）、以石油为基础的础的废弃物（如纸张）、以石油为基础的废弃物（如塑料）和有机材料废弃物（如废

36、弃物（如塑料）和有机材料废弃物（如食物残渣）。食物残渣）。 气化过程需有少量氧参与，气化过程需有少量氧参与， 而高温分解则无需氧气参加。而高温分解则无需氧气参加。8.3.6 燃烧燃烧 生物质的燃烧有两个步骤：生物质的燃烧有两个步骤：焦炭和挥发物焦炭和挥发物质的质的液化液化及及焦炭和挥发物质的焦炭和挥发物质的燃烧燃烧。 燃烧所产生的气体通过一个锅炉以回收能燃烧所产生的气体通过一个锅炉以回收能量。从热气体中回收能量的最灵活方式是量。从热气体中回收能量的最灵活方式是直接用于生产或发电，过热蒸汽可通过锅直接用于生产或发电，过热蒸汽可通过锅炉用于发电。炉用于发电。 图图8-4表示了燃烧对环境的影响：表示

37、了燃烧对环境的影响：图图8-4 燃烧对环境的影响燃烧对环境的影响8.3.7 沼气沼气 沼气沼气（biogas）比空气轻约）比空气轻约20%，点火温，点火温度为度为650750。沼气无色无味，燃烧时。沼气无色无味，燃烧时的火焰为蓝色。它的热量值是的火焰为蓝色。它的热量值是20MJ/m3,在在传统沼气炉中燃烧时的能量转化率为传统沼气炉中燃烧时的能量转化率为60%。 压缩天然气（压缩天然气（CNG）最初来自石油提取物，）最初来自石油提取物，尽管沼气和压缩天然气性质相近，但是它尽管沼气和压缩天然气性质相近，但是它属于可再生能源。属于可再生能源。8.4 8.4 果蔬加工的废弃物处理果蔬加工的废弃物处理8

38、.4.1 简介简介 在市场上，每天都会有大量的果蔬废弃物在市场上，每天都会有大量的果蔬废弃物产生，因为这些废弃物具有高度的生物可产生，因为这些废弃物具有高度的生物可降解性，故给地方性的垃圾填埋工作带来降解性，故给地方性的垃圾填埋工作带来了很多的麻烦。了很多的麻烦。 本节的主要的目的就是为了对所有的果蔬本节的主要的目的就是为了对所有的果蔬废弃物处理方法做一个比较和评述，同时废弃物处理方法做一个比较和评述，同时指出各种方法的优缺点。指出各种方法的优缺点。8.4.2 常用的处理方法常用的处理方法热处理法（热处理法（thermal process）蒸发浓缩（蒸发浓缩（evaparation）膜处理法（

39、膜处理法（membrane process）厌氧消化（厌氧消化（anaerabic digestion）厌氧辅助消化（厌氧辅助消化（anaerobic co-digestion）生物柴油制造（生物柴油制造（biodiesel production）燃烧（燃烧（combustion）超临界和亚临界流体萃取（超临界和亚临界流体萃取（supercritical and subcritical fluid extraction）凝结（凝结（coagulation）和堆肥）和堆肥8.4.3 厌氧消化厌氧消化 有机物质被有机物质被厌氧菌厌氧菌在厌氧条件下分解产生在厌氧条件下分解产生甲烷甲烷和和二氧化碳二氧

40、化碳的过程，因氧是在空气缺乏的条件下从的过程，因氧是在空气缺乏的条件下从有机物中移出而生成有机物中移出而生成CO2的。的。 无论是酸性发酵，还是沼气发酵，参与生化反应无论是酸性发酵，还是沼气发酵，参与生化反应的氧都是来自于水、有机物、硝酸盐或被分解的的氧都是来自于水、有机物、硝酸盐或被分解的亚硝酸盐。亚硝酸盐。8.4.4 生物柴油产品生物柴油产品 生物柴油生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成

41、的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。代替石化柴油的再生性柴油燃料。 生物柴油是一种优质清洁柴油，可从各种生物质生物柴油是一种优质清洁柴油，可从各种生物质提炼，因此可以说是取之不尽，用之不竭的能源，提炼，因此可以说是取之不尽，用之不竭的能源，在资源日益枯竭的今天，有望取代石油成为替代在资源日益枯竭的今天，有望取代石油成为替代燃料。燃料。 中国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展中国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。 8.4.5 堆肥处理堆肥处理 堆肥处理可以起到堆肥处理可以起到表面覆盖表面覆盖的作用，增加

42、的作用，增加土壤有机质的浓度，增加耕作深度和土壤土壤有机质的浓度，增加耕作深度和土壤持水力，抑制杂草生长，而且其分解的有持水力，抑制杂草生长，而且其分解的有机质可以长期提供营养物质。机质可以长期提供营养物质。 堆肥处理主要可以从堆肥处理主要可以从废弃物处理的效率废弃物处理的效率和和最终产品的质量最终产品的质量两方面进行优化。两方面进行优化。废弃物8.4.6 流化床燃烧法流化床燃烧法 优点优点：设计更简单紧凑，利用各种燃料的：设计更简单紧凑，利用各种燃料的效率更高；温度分布相对均匀；效率更高；温度分布相对均匀；SO2和和NOx的排放量很小。的排放量很小。 果汁加工行业的废弃物非常适合于燃烧。果汁

43、加工行业的废弃物非常适合于燃烧。因为这些废弃物里面含的主要是水果残渣，因为这些废弃物里面含的主要是水果残渣，水分含量少且不含有危险物质如氯化物等。水分含量少且不含有危险物质如氯化物等。而且因为其含有大量的而且因为其含有大量的木质素木质素，这种废弃，这种废弃物的热值可以与木材相媲美。物的热值可以与木材相媲美。8.4.7 青贮青贮 定义定义：把青饲料埋起来发酵。青贮的饲料：把青饲料埋起来发酵。青贮的饲料与空气隔绝，产生有机酸，经久不坏，并与空气隔绝，产生有机酸，经久不坏，并可减少养分的损失。可减少养分的损失。 青贮原料除大量的玉米、甘薯外，还有牧青贮原料除大量的玉米、甘薯外，还有牧草、蔬菜、树叶及

44、一些农副产品等，如向草、蔬菜、树叶及一些农副产品等，如向日葵头盘、菊芋茎秆等。日葵头盘、菊芋茎秆等。 经过青贮后，可以经过青贮后，可以除去异味和毒素除去异味和毒素。如马。如马铃薯鲜喂有毒素，木薯也不宜大量鲜食，铃薯鲜喂有毒素，木薯也不宜大量鲜食，青贮后可安全食用。青贮后可安全食用。 8.4.8 植物油脂生产废弃物的处理植物油脂生产废弃物的处理 在植物油脂生产中，污染排放主要来自于在植物油脂生产中，污染排放主要来自于提炼过程中的提炼过程中的脱胶脱胶、脱氧脱氧和和除臭除臭过程。锅过程。锅炉的清洗和地面的去油冲洗也会产生一定炉的清洗和地面的去油冲洗也会产生一定的污染排放。的污染排放。 污水排放是根据

45、污水排放是根据COD、油脂含量油脂含量、硫酸盐硫酸盐含量含量、氮含量氮含量、磷酸盐的含量磷酸盐的含量来分类的。来分类的。8.4.9 果蔬残渣的再利用果蔬残渣的再利用 利用最为广泛的废弃果蔬原材料是利用最为广泛的废弃果蔬原材料是胡萝卜渣胡萝卜渣。胡。胡萝卜残渣中的有效成分包括萝卜残渣中的有效成分包括粗纤维粗纤维、丰富的、丰富的维生维生素前体素前体、色素色素、天然酸性物质天然酸性物质、酵母代替物酵母代替物、抗抗氧化物质等氧化物质等。 胡萝卜残渣可以作为面包和烘焙食品中的胡萝卜残渣可以作为面包和烘焙食品中的稳定剂稳定剂，也可以应用于也可以应用于糕点糕点、谷物和乳制品谷物和乳制品中。在饮料工中。在饮料

46、工业中，胡萝卜残渣和柑橘残渣能够业中，胡萝卜残渣和柑橘残渣能够稳定稳定食品本身食品本身的的颜色颜色，提高维生素和纤维含量提高维生素和纤维含量，改善口感改善口感，增增强浑浊度强浑浊度。 其次是柑橘、葡萄和苹果的其次是柑橘、葡萄和苹果的果渣果渣，橙子、芒果和苹果的，橙子、芒果和苹果的果果皮皮、甜菜根甜菜根、马铃薯皮马铃薯皮、甘蔗渣甘蔗渣，还有，还有豌豆荚豌豆荚等。它们可等。它们可以应用于以应用于馅饼的馅心馅饼的馅心、饼干饼干、面包面包、曲奇、饮料、果酱、曲奇、饮料、果酱、蛋糕、调味品和泡菜等。蛋糕、调味品和泡菜等。 一些果蔬残渣可以作为饲料，可是并不是所有的这些物质一些果蔬残渣可以作为饲料，可是并

47、不是所有的这些物质都适于做动物饲料。例如，都适于做动物饲料。例如，马铃薯马铃薯加工废水中加工废水中钾钾含量非常含量非常高，只能用来喂牛；高，只能用来喂牛；橄榄粕饼橄榄粕饼由于由于消化率低消化率低，不能用作饲，不能用作饲料；料；甘蔗渣甘蔗渣的的木质素木质素含量高达含量高达22%，这会影响纤维素的消，这会影响纤维素的消化，导致动物饲养的消化率低。化，导致动物饲养的消化率低。 果蔬残渣的另外一个用处是可以作为果蔬残渣的另外一个用处是可以作为植物化学反应植物化学反应的潜在的潜在物质来源。橄榄油渣可用于控制番茄种植中寄生虫的生长。物质来源。橄榄油渣可用于控制番茄种植中寄生虫的生长。柑橘废水柑橘废水可用于

48、园艺，因为柑橘中的类黄酮能抑制真菌的可用于园艺，因为柑橘中的类黄酮能抑制真菌的活性，故可防止果蔬长霉。柑橘皮和种子中含有的柠檬精活性，故可防止果蔬长霉。柑橘皮和种子中含有的柠檬精油成分具有一定的药理学作用，可以抑制农业种植中的昆油成分具有一定的药理学作用，可以抑制农业种植中的昆虫采食。虫采食。 人们正尝试利用其中的人们正尝试利用其中的膳食纤维膳食纤维进行抗氧进行抗氧化剂和风味物质的化剂和风味物质的微胶囊包埋微胶囊包埋，实现这些，实现这些物质的可控释放。物质的可控释放。 人们可以从果蔬废弃物中获得天然香料。人们可以从果蔬废弃物中获得天然香料。可以利用内源酶将苹果残渣中的脂肪酸生可以利用内源酶将苹

49、果残渣中的脂肪酸生物转化为风味物质物转化为风味物质。8.5 8.5 肉类加工的废弃物处理肉类加工的废弃物处理8.5.1 简介简介 动物废弃物是指动物废弃物是指动物尸体动物尸体或者或者动物尸体的动物尸体的一部分一部分，包括来自动物体但不直接为人类，包括来自动物体但不直接为人类所利用的一些产品。在肉制品工业中，屠所利用的一些产品。在肉制品工业中，屠宰过程还会产生大量的废水。宰过程还会产生大量的废水。 图图8-5说明了典型的肉类加工流程。说明了典型的肉类加工流程。图图8-5 肉类加工的主要流程图肉类加工的主要流程图8.5.2 一级处理一级处理 为了降低处理费用，在生物化学净化处理之前，为了降低处理费

50、用，在生物化学净化处理之前，人们逐渐开始采用物理化学的方法对废水进行初人们逐渐开始采用物理化学的方法对废水进行初步处理。这是因为步处理。这是因为法律规定法律规定了废水净化的程度和了废水净化的程度和在排放污水之前要去除所有的有机物。在排放污水之前要去除所有的有机物。 在废水处理中，主要使用在废水处理中，主要使用凝结剂凝结剂/絮凝剂絮凝剂来去除造来去除造成呈色和浑浊的胶体物质。絮凝处理的速率和效成呈色和浑浊的胶体物质。絮凝处理的速率和效率取决于污水的率取决于污水的组成组成、温度温度、混合速率混合速率以及以及凝结凝结剂和絮凝剂加入的顺序剂和絮凝剂加入的顺序。8.5.3 二级处理二级处理 厌氧消化厌氧

51、消化 在肉类加工过程中产生的废弃物可以在肉类加工过程中产生的废弃物可以通过厌氧消化通过厌氧消化产生沼气产生沼气，大量，大量降低降低BOD，因而是解决因而是解决能源转化能源转化、控制污染问题控制污染问题的好的好方法。方法。 有氧消化处理有氧消化处理 堆肥处理堆肥处理8.6 8.6 乳品加工的废弃物处理乳品加工的废弃物处理8.6.1 简介简介 近年来，人们对于乳与乳制品的需求稳步上升，世界大多近年来，人们对于乳与乳制品的需求稳步上升，世界大多数国家的乳品工业迅猛发展。奶牛单产量也随畜禽科学的数国家的乳品工业迅猛发展。奶牛单产量也随畜禽科学的发展而提高。发展而提高。 乳品工业废液是欧洲工业废液最大的

52、来源之一。一个典型乳品工业废液是欧洲工业废液最大的来源之一。一个典型的欧洲乳品制造厂每日产生大约的欧洲乳品制造厂每日产生大约500m3废液。乳品废水通废液。乳品废水通常包含常包含蛋白质蛋白质、盐盐、脂质脂质、乳糖乳糖，还有加工过程中使用，还有加工过程中使用化化学物质学物质的残留。的残留。 乳品工业废水的乳品工业废水的特点特点是是BOD和和COD高高，含大量，含大量可溶或悬可溶或悬浮固体浮固体（包括脂肪）及（包括脂肪）及营养物质营养物质（比如氨、矿物质和磷），（比如氨、矿物质和磷），因此就要求人们给予适当的重视，而不是任意丢弃。因此就要求人们给予适当的重视，而不是任意丢弃。 在处理乳制品废液中，

53、常用的方法就是在处理乳制品废液中，常用的方法就是有氧处理有氧处理和和厌氧处厌氧处理理，目的是使乳制品废弃物排放达到废水排放的规定。另，目的是使乳制品废弃物排放达到废水排放的规定。另外，一些物理外，一些物理/化学方法也具有很好的处理效果，如凝结化学方法也具有很好的处理效果，如凝结/絮凝、纳滤、反渗透膜、膜生物反应系统。絮凝、纳滤、反渗透膜、膜生物反应系统。8.6.2 有氧处理有氧处理 有氧处理是传统乳品废水处理的方法，因有氧处理是传统乳品废水处理的方法，因为脂肪、乳糖和蛋白质都很容易被细菌群为脂肪、乳糖和蛋白质都很容易被细菌群降解。降解。 有氧处理也是一种有氧处理也是一种去除气味去除气味的有效方法，的有效方法，只是这种方法