概覽

食品工業直接依賴於自然環境來提供原材料，以生產供人類消費的無污染產品。 由於大量材料的廣泛加工，對環境的潛在影響是相當大的。 飲料行業也是如此。

與食品工業有關的環境問題更多地集中在有機污染物負荷上，而不是有毒物質的影響。 如果污染物負荷沒有得到充分預防或控制，它們將給社區污染控制基礎設施帶來壓力或對當地生態系統產生負面影響。 控制產品損失的生產技術具有提高產量和效率的雙重功能，同時減少潛在的浪費和污染問題。

雖然飲用水的供應至關重要，但食品加工業也需要大量的水用於各種非消耗用途，例如原材料的初始清潔、沖洗、熱燙、巴氏殺菌、加工設備的清潔和成品的冷卻。 水的使用是根據不同應用的質量標準來確定的，最高質量的使用通常需要單獨處理，以確保完全沒有氣味和味道，並確保統一的條件。

大量材料的加工在生產階段引入了潛在的巨大固體廢物問題。 在產品生命週期的消費後階段，包裝廢棄物已成為越來越受到關注的主題。 在食品工業的某些分支中，加工活動也與潛在的空氣排放和氣味控制問題有關。

儘管特定行業子部門之間存在很大差異，但污染預防和控制方法具有許多共同特徵。

水污染控制

食品加工業有未經處理的原始廢水，其可溶性有機物含量極高。 即使是小型季節性植物產生的廢物負荷也可能與 15,000 至 25,000 人口的廢物負荷相當，而大型植物的廢物負荷則接近 XNUMX 百萬人口的人口當量廢物負荷。 如果接收流出物的溪流或水道太小，有機廢物體積太大，有機廢物將在穩定過程中利用溶解氧，並通過將溶解氧值降低到低於環境所需的值來污染或降解水體。正常的水生生物。 在大多數情況下，食品加工廠產生的廢物可以進行生物處理。

廢水強度因工廠、具體工藝和原料產品特性而有很大差異。 從經濟的角度來看，處理高強度、低體積的廢物通常比處理大體積、稀釋的廢物成本低。 出於這個原因，具有高生物需氧量 (BOD) 的廢水，例如雞血或肉類，應遠離家禽和肉類加工廠的下水道，以減少污染負荷，並保留在容器中，以便在旁路中單獨處理產品或提煉廠。

應仔細考慮具有極端 pH（酸度）值的廢物流，因為它們對生物處理有影響。 酸性和鹼性廢物流的結合可能導致中和，並且在可能的情況下，與鄰近行業的合作可能非常有益。

食品加工廢物的液體部分通常在沉澱後進行篩選或分離，作為任何處理過程的初步步驟，以便這些廢物可以作為垃圾處理或與副產品回收計劃中的其他固體結合。

廢水的處理可以通過多種物理、化學和生物方法來完成。 由於二級工藝成本更高，因此最大限度地使用初級處理對於減少負荷至關重要。 初級處理包括沉降或普通沉澱、過濾（單、雙和多介質）、絮凝、浮選、離心離子交換、反滲透、碳吸收和化學沉澱等過程。 沉澱設施範圍從簡單的沉澱池到專為特定廢物流特徵設計的複雜澄清器。

在初級處理之後使用生物二級處理通常是達到廢水排放標準的必要條件。 由於大多數食品和飲料行業的廢水主要含有可生物降解的有機污染物，因此用作二級處理的生物工藝試圖通過在廢水流中混合更高濃度的有機體和氧氣來降低廢水流的 BOD，以提供快速氧化和穩定廢水流在它們排放回環境之前。

可以調整技術和技術組合來解決特定的廢物情況。 例如，對於乳品廢棄物，厭氧處理可去除大部分污染物負荷，好氧後處理可進一步將殘餘 BOD 和化學需氧量 (COD) 降至較低值，並以生物方式去除營養物質，這已被證明是可行的有效的。 甲烷（CH₄）和CO₂ 厭氧處理產生的水可以被捕獲並用作化石燃料的替代品或作為發電來源（通常為 0.30 m³ 每公斤去除 COD 產生的沼氣）。

其他廣泛使用的二次方法包括活性污泥法、好氧滴濾池、噴灌和使用各種池塘和潟湖。 氣味滋擾與深度不足的池塘有關。 厭氧過程產生的氣味可以通過使用可以氧化有害極性氣體的土壤過濾器來去除。

空氣污染控制

食品行業的空氣污染通常圍繞難聞的氣味而不是有毒氣體排放問題展開，但也有少數例外。 出於這個原因，例如，許多城市根據其健康法規對屠宰場的位置進行了規定。 隔離是減少社區對氣味投訴的一種明顯方法。 但是，這並不能消除氣味。 有時可能需要採取吸收器或洗滌器等氣味控制措施。

食品工業中的一個主要健康問題是製冷裝置中的氨氣洩漏。 氨是一種嚴重的眼睛和呼吸道刺激物，大量洩漏到環境中可能需要疏散當地居民。 洩漏控制計劃和應急程序是必要的。

使用溶劑的食品加工（例如，食用油加工）可能會將溶劑蒸汽排放到大氣中。 封閉系統和溶劑回收是最好的控制方法。 甘蔗精煉等行業使用硫酸和其他酸，可能會向大氣中釋放硫氧化物和其他污染物。 應使用洗滌器等控制措施。

固體廢物管理

固體廢物可能相當可觀。 例如，用於罐頭加工的番茄廢料可能佔加工產品總量的 15% 至 30%； 對於豌豆和玉米，浪費超過 75%。 通過分離固體廢物，可以降低廢水中可溶性有機物的濃度，並且更乾燥的固體廢物可以更容易地用於副產品或進料目的以及用作燃料。

以提供收入的方式利用過程副產品將降低廢物處理的總成本，並最終降低最終產品的成本。 固體廢物應作為植物和動物的食物來源進行評估。 人們越來越重視副產品或通過將廢棄有機材料轉化為無害腐殖質而生產的堆肥的市場開發。 表 1 提供了食品工業副產品的用途示例。

表 1. 食品工業副產品的用途示例

資料來源：改編自 Merlo 和 Rose 1992。

中水回用和污水減量

食品加工業對水的廣泛依賴促進了保護和再利用計劃的發展，特別是在缺水地區。 工藝用水的再利用可以顯著減少水的消耗和廢物負荷，並在許多不需要生物處理的低質量應用中進行再利用。 但是，必須避免有機固體厭氧發酵的任何可能性，以便腐蝕性、有氣味的分解產物不會影響設備、工作環境或產品質量。 細菌的生長可以通過消毒和改變 pH 值和溫度等環境因素來控制。

表 2 列出了典型的水回用率。 噴霧位置、水溫和壓力等因素是影響加工操作所需水量的關鍵因素。 例如，用作冷卻罐頭和空調的冷卻介質的水以後可能會用於蔬菜和其他產品的初步清洗。 同樣的水以後可能會被用來沖洗廢料，最後一部分可能會被用來冷卻發電廠裡的灰燼。

表 2. 不同行業子行業的典型水回用率

節水技術和廢物預防技術包括使用高壓噴霧進行清理、消除洗滌和浸泡槽的過度溢流、用機械輸送機代替水槽、在水管上使用自動截止閥、分離來自複合廢水流和罐頭冷卻水再循環的罐頭冷卻水。

通過改進加工方法可以減少加工廠的污染負荷。 例如，水果和蔬菜加工產生的大部分污染負荷來自去皮和漂燙工序。 通過從傳統的水或蒸汽漂白轉向熱氣漂白工藝，污染負荷可減少多達 99.9%。 同樣，與傳統的剝離工藝相比，幹鹼剝離可以將 BOD 降低 90% 以上。

節能

隨著食品工業的日益複雜，能源需求也隨之增加。 各種各樣的設備都需要能源，例如燃氣烤箱； 烘乾機； 蒸汽鍋爐； 電動機； 製冷裝置； 供暖、通風和空調系統。

隨著能源成本的上升，有一種趨勢是安裝熱回收設備以節約能源，並研究替代能源在各種食品加工情況下的可行性，如奶酪加工、食品脫水和水加熱。 節約能源、減少廢物和節約用水都是相輔相成的策略。

消費者健康問題

伴隨著全球城市化進程，消費者與食品生產部門日益分離，導致消費者失去了確保食品質量和安全的傳統手段，使消費者依賴於功能性和負責任的食品——加工業。 對食品加工的依賴性增加導致有可能從單一生產設施接觸到受病原體污染的食品。 為了保護免受這種威脅，已經建立了廣泛的監管結構，特別是在工業化國家，以保護公眾健康並規範添加劑和其他化學品的使用。 跨境法規和標準的協調正在成為確保世界各國之間食品自由流動的一個問題。

乳品行業廢水處理

乳製品行業由大量相對較小的工廠組成，供應牛奶、奶酪、乾酪、酸奶油、冰淇淋、乳清固體和乳糖等產品。

長期以來，乳製品行業一直是好氧生物廢水處理的支持者。 許多乳品廠在活性污泥、生物塔、序批式反應器和包裝處理系統方面投入巨資。 對節水和節能的興趣促使許多乳品廠減少用水量。 由於乳品廠通常存在高強度廢水流，這種趨勢導致設計和建造了許多厭氧廢水處理系統。

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