关键词：聚合硫酸铁；食品废水；混凝处理；COD去除；油脂分离

1. 引言

食品工业废水具有有机物浓度高（COD通常2000-10000mg/L）、悬浮物多（SS可达1000-5000mg/L）、含油量高（油脂50-1000mg/L）、水质水量波动大等特点。这类废水若直接排放，会造成严重的水体富营养化问题。传统的生物处理法对高浓度食品废水往往需要较长的水力停留时间，且容易受到油脂的影响。混凝法作为预处理工艺，可以有效降低后续处理负荷，提高整体处理效率。

聚合硫酸铁作为一种新型无机高分子混凝剂，在水处理领域展现出独特优势。与传统的铝盐混凝剂相比，聚合硫酸铁具有以下特点：
（1）形成的絮体密实，沉降速度快；
（2）适用pH范围广（4-10）；
（3）污泥产量比铝盐少30%-50%；
（4）不会产生铝离子残留问题；
（5）对油脂和胶体物质去除效果好。

本研究针对不同类型的食品废水，系统考察了聚合硫酸铁的处理效果，优化了运行参数，并探讨了聚合硫酸铁与其他处理技术的组合工艺，为食品废水处理工程提供技术参考。

2. 食品废水特性及处理难点

2.1 主要来源与水质特征

食品废水主要来源于：
（1）肉类加工：高蛋白质、高油脂；
（2）乳制品加工：高乳脂、高乳糖；
（3）饮料生产：高糖分、高色度；
（4）果蔬加工：高纤维、高农药残留。

典型水质特征如表1所示：

表1 典型食品废水水质指标

2.2 处理技术难点

（1）油脂易包裹微生物，影响生物处理；
（2）水质水量波动大，运行控制困难；
（3）季节性生产导致处理系统稳定性差；
（4）部分废水C/N比失衡，影响脱氮效果。

3. 聚合硫酸铁处理食品废水的实验研究

3.1 实验材料与方法

实验废水取自某大型食品加工厂综合排水，主要污染物为淀粉、蛋白质和植物油。原水COD 3500±500mg/L，SS 2200±300mg/L，油脂含量280±50mg/L，pH 5.5-6.5。

采用六联混凝搅拌装置进行实验，流程如下：
（1）调节原水pH至设定值；
（2）加入预定量的聚合硫酸铁溶液；
（3）快速搅拌（200rpm，2min）；
（4）慢速搅拌（50rpm，15min）；
（5）静置沉降（30min）；
（6）取上清液测定各项指标。

3.2 单因素实验结果

3.2.1 pH值影响
在聚合硫酸铁投加量100mg/L条件下，考察pH对处理效果的影响。结果如图1所示：

[此处插入pH影响效果图]

当pH<5时，COD去除率仅50%左右；pH在6.5-7.5区间时，COD去除率达到峰值（82%）；pH>8后，处理效果逐渐下降。这是因为在近中性条件下，聚合硫酸铁水解生成的多核羟基络合物具有较佳的电中和能力和吸附架桥作用。

3.2.2 投加量影响
在pH7.0条件下，考察聚合硫酸铁投加量影响。结果如表2所示：

表2 聚合硫酸铁投加量对处理效果的影响

实验表明，投加量在100-150mg/L时，各项指标去除率已趋于稳定，继续增加投加量效果提升不明显，反而会增加污泥量和运行成本。

3.3 与其他混凝剂的对比

在相同条件下，比较聚合硫酸铁、PAC和FeCl3的处理效果：

表3 不同混凝剂处理效果对比

聚合硫酸铁表现出较优的综合性能，特别是在沉降速度和污泥产量方面优势明显。

4. 工程应用案例分析

4.1 某肉类加工厂废水处理

设计规模：2000m³/d
原水COD：4500mg/L，油脂：350mg/L
处理工艺：格栅-调节池-聚合硫酸铁混凝-气浮-生物接触氧化
运行参数：聚合硫酸铁投加量120mg/L，pH7.0
处理效果：

• COD总去除率95.2%（出水<200mg/L）

• 油脂去除率98%（出水<5mg/L）

• 污泥产量比原PAC工艺减少40%

4.2 某饮料厂废水处理

设计规模：1000m³/d
原水COD：6000mg/L，色度：500倍
处理工艺：聚合硫酸铁混凝-水解酸化-好氧MBR
运行参数：聚合硫酸铁投加量100mg/L，配合5mg/L阴离子PAM
处理效果：

• COD去除率96.5%（出水<200mg/L）

• 色度去除率99%（出水<5倍）

• 运行成本降低25%

5. 聚合硫酸铁组合工艺研究

5.1 聚合硫酸铁-气浮组合

聚合硫酸铁预处理后接溶气气浮，特别适合高油脂废水。聚合硫酸铁破乳作用使油脂更易上浮，气浮单元负荷降低30%-50%。

5.2 聚合硫酸铁-生物法组合

聚合硫酸铁作为生物处理前预处理，可有效降低生物系统负荷。实验表明，经聚合硫酸铁预处理后，生物段的HRT可缩短20%-30%，污泥产量减少15%-20%。

5.3 聚合硫酸铁-膜分离组合

聚合硫酸铁混凝可有效减轻膜污染，延长膜清洗周期。某乳品厂应用表明，聚合硫酸铁预处理使很滤膜通量提高40%，清洗频率从每周1次降至每月1次。

6. 运行管理要点

（1）投加系统选择：

• 液体聚合硫酸铁建议采用计量泵+管道混合器

• 固体聚合硫酸铁需配备溶解罐和搅拌装置

（2）pH控制：

• 安装在线pH监测仪

• 采用自动加酸/加碱系统

（3）污泥处理：

• 聚合硫酸铁污泥脱水性能好

• 建议采用板框压滤，含水率可降至75%以下

（4）设备防腐：

• 加药系统采用PE、PVC或玻璃钢材质

• 避免使用普通碳钢设备

7. 结论与展望

（1）聚合硫酸铁处理食品废水的较佳pH为6.5-7.5，投加量80-150mg/L；
（2）对COD、SS、油脂的去除效果优于传统混凝剂；
（3）组合工艺可进一步提高处理效率，降低运行成本；
（4）未来研究方向：

• 聚合硫酸铁与新型生物处理技术的结合

• 智能加药控制系统的开发

• 污泥资源化利用技术

聚合硫酸铁作为一种高效、经济的食品废水处理药剂，具有广阔的推广应用前景。通过优化工艺参数和组合工艺设计，可以实现更好的处理效果和经济效益。