淀粉污水处理工艺.doc 9页

'厌氧处理木薯淀粉后抽取废液的竹子协助式横流过滤X.Colin,J.-L.Farinet,O.Rojas,D.Alazard摘要：小型酸淀粉产品加工业在哥伦比亚遭受缺乏水处理。虽然淀粉加工厂生产废水被稀释，但是它是一个污染源，造成环境问题并且到了农村附近。实验室规模的厌氧水平流滤池挤满了竹片被评为处理木薯淀粉废水提取，废水中使用的实验是给排水的淀粉沉积盆地，该反应堆运行6个月，这是一个semi-granular接种污泥厌氧上流式厌氧污泥床反应器的一个屠宰场,未经稀释的废水最大的有机负荷率（OLR）应用11.8克COD/LD。在稳态和最大OLR的应用，87％的COD被拆除和天然气生产力的3.7升/LD。沼气的平均产量为0.36升/克化学需氧量去除，沼气中的甲烷含量在69-81％的范围内，沼气中甲烷含量在69–81%。总悬浮固体（TSS），除去67％，相对高乳酸含量没有负面影响反应器的性能，反应堆运行过程中，由于氰化物（3-5毫克/升）无扰动观察。得到的结果表明，厌氧横流过滤器可用于从哥伦比亚淀粉加工的小规模农产工业废水的处理效率。关键词：木薯废水；厌氧消化；横向流过滤1．介绍木薯的酸味淀粉是产品技术含量低，在拉丁美洲的传统和农村农用工业。地区在考卡山谷（哥伦比亚），从现有的小规模的工厂，约250淀粉提取过程中所产生的废水被直接排入河流未经任何处理（罗哈斯等，1996）。虽然淀粉加工厂生产废水被稀释，可 这是一个污染源，并导致环境问题。木薯加工厂产生的液体残留物，以第一名的成绩从木薯块根和一般含有大量的惰性物质低化学需氧量（COD）在一个旋转的滚筒中清洗和剥离。排水淀粉沉淀池，第二个结果的化学需氧量和生化污染负荷较高需氧量（BOD），废水的特点是高度依赖机器的效率水平在工厂使用。一个典型的酸淀粉厂，往往运行一个家庭，每天的进程1-5万吨木薯块根和消耗约12供应M3的水每吨鲜木薯根。这生成每吨根，每天排放到哥伦比亚河流COD约100公斤的污染负荷。尽管它的氰化物含量（平均为3.5mg/L）和酸度（pH值4.5-5.5），容易产生的废水厌氧降解（罗哈斯等，1999;Gijzen等，2000）。考虑到这些小规模的工业农业经营的社会经济状况，这是必要制定一个适当的低成本的技术，淀粉提取废水的处理。厌氧过滤器是一种治疗系统，以满足这些规范处理污水和工业废水。其工作原理是基于上的支持，这可能是木质纤维素的性质IMMObilizing微生物。在这项研究中，我们调查的填充治疗起源从一个典型的小规模木薯淀粉提取工厂的废水横流，用竹子厌氧过滤器的性能。我们用生长在全国各地的竹，价格低廉，具有非常低的生物降解的敏感性，为填补卡马乔和努尔（2001）。横流过滤器是为了促进一个主要的塞流制度，从而有利于相分离和固体固定（Cuzin等，1992）。2.方法2.1。竹过滤器和操作条件 实验反应堆是一个长方形的玻璃钢罐，挤满了竹片（图1）固定床反应器整体（长·宽·高）尺寸：54·12·20厘米。竹片（20-30厘米长，1厘米直径）进行纵向切割，并奠定了在反应器，平行横向的水流出。液位在反应堆维持在约1厘米以上的支持。工作容积为9.46L，测水量不同ENCE床孔隙度为69％，因此，反应堆的水量为6.52L。图1竹子作为支撑的水平流式反应器沼气池配备了进口和出口分别喂养和污水排放，收集气体的端口。被注入反应堆舱喂养饲料，污水从出油口被撤回，沼气在反应堆顶部的退出通过湿式气体流量计，反应堆在哥伦比亚南部的经营，在室温30℃和19℃的日常和夜间的温度中。2.2。废水在这个实验中使用的废水是每周从淀粉厂的沉淀池中收集，直到使用“埃斯梅拉达”坐落在考卡省（哥伦比亚），并存储在5℃店铺。喂奶前需要时用自来水稀释。而喂养的反应堆，以限制微生物活动的发展，废水被保存在冰箱连续搅拌下，温度是在5℃。2.3。接种材料一个完整规模的UASB反应器处理污水处理厂是从本地屠宰场接种反应堆启动所需的材料采购开始。2.0大号半颗粒污泥反应器接种，并切换到连续运行3天前回收条件下经营。挥发性悬浮固体（VSS）的接种的内容是0.1g/g湿污泥和产甲烷活性被认为是0.36±0.02gCODCH4=gVSSd。3。结果与讨论3.1。 木薯淀粉提取废水主要来自沉淀罐中的淀粉浆。木薯块根从清洗和剥离产生的液体残留物通常包含大量惰性物质与低COD和不需要的生物治疗。每个工厂产生的废水，有机质含量和体积方面有其自身的特点，根据使用的机器的效率水平。表1给出了废水的理化特性。样品来自12个不同的淀粉厂的沉淀池。废水的特点是高度依赖工厂的技术水平，木薯加工的品种和水的滞留时间在沉淀池。特别指出的pH值的波动。废水的温度变化之间的20°C和25°C，一个相对较低的COD值（4800毫克/升）由于排水的大容量和高浊度（250NTU）的特点废水。COD的溶解和胶体分数约为80％。对COD、BOD5的比率为高，可能是由于抑制作用，对好氧生物降解过程中的氰化物（Solomonson，1981）。淀粉废水COD的N：P比（192:4:1）是适合其生物转化为甲烷，这是没有必要添加任何营养成分，挥发性脂肪酸和有机酸含量相对较高，废水的pH值超过了强大的影响力。较低的pH值表明，淀粉的酸化过程中，由于乳酸的生产，已开始在沉淀池。碳水化合物含量低的废水在此观察的协议。氰化物含量（平均3.5毫克/升）低，表明厌氧微生物财团可以很容易适应这种抑制剂（罗哈斯等，1999]和[Gijzen等，2000]）。实验中所用的废水的化学特性接近12淀粉工业废水（见表1）分析所得的平均值。表1。主要特征的木薯淀粉废水提取参数范围平均valuebWastewaterusedinthisstudycpH3.6–6.55.3 ± 0.75.5 ± 0.8Chemicaldemandforoxygen,COD4200–70004800 ± 8105100 ± 320SolubleCOD,SCOD3500–61003850 ± 7404030 ± 180Biochemicaldemandforoxygen,BOD1100–39001680 ± 7551730 ± 310Totalsolids,TS2300–66003800 ± 13053670 ± 650Totalsuspendedsolids,TSS700–22001350 ± 4401280 ± 270Volatilesuspendedsolids,VSS600–12001250 ± 130 2050 ± 560Totalcarbohydrates330–400365 ± 19375 ± 16Lacticacid1200–20001400 ± 2401540 ± 180Aceticacid330–400350 ± 19380 ± 20Totalnitrogen80–150105 ± 16112 ± 7Totalphosphorus20–3525.1 ± 8.128 ± 3Cyanide3–53.5 ± 0.53.5 ± 0.2Waterused/tonofcassavaproceeded(m3)10–1411 ± 1.110.8 ± 0.3a所有参数除PH值在0mg/L。b平均值是从12提取淀粉厂。所有的分析进行了三个复制。c结果是指26分析与三复制。3.2。横流滤波电抗器的流体力学研究横流过滤器的流量模式被确定在10小时的停留时间并且在30小时使用氯化锂溶液作为示踪剂。反应堆的整体流动模式是中间流之间的塞流反应器和连续搅拌反应釜由缓慢下降的示踪曲线，对应宽纵向分散（数据未显示）证明。3.3。反应堆的性能初创时期后（1-60天），在此期间，反应堆逐步适应稀释后的废水（0.2-0.5克COD/L时），有机负荷率（OLR） 逐步增加和减少水力停留时间（HRT），COD去除率稳定的证据在每个负荷率，反应堆运行直到通过不断的产气率和COD去除率达到稳态性能。从105天起，反应堆运行约9.5小时和OLR的停留时间，增加评估过程中的最大负荷率。OLR的沼气池中的COD转换效率方面的性能不同的效果如图2，获得87％的效率在11.8克COD/LD的最大COD负荷的废水未经任何稀释。在此应用的OLR观察COD去除率略有下降，表明沼气池容量大概是由于沼气池的流体力学的限制。图2。操作期间的有机负荷率和COD去除率。。在不同的OLR期间的运行参数和取得的成果列于表2。在TSS的去除率稳定在这个实验中获得的负荷率（140-180天）的最长期限平均为67％。进水和出水的pH值的变化如图3，进水pH值的波动不会影响沼气池的整体性能，它可以观察到，在所有的OLR的出水pH研究保持在6.9和7.8之间，甚至当饲料基板相对较低的pH值。此外，污水保持在1000和1500之间的碱度毫克碳酸钙/L。后第60天，是一个相当大的缓冲能力的反应堆（数据未显示）的指示。我们没有在任何时刻观察反应堆运行期间的污水中VFA的积累，反应器中保持一个稳定的工艺性能，低浓度的挥发性脂肪酸在反应器出水，这是120mg/L的±20毫克/大号在最高负荷率表示，VFA的浓度大约相当于20％，出水COD。因此，横流过滤器似乎有分开沿纵向产酸和产甲烷反应器的能力。表2。性能水平流式反应器在不同有机负荷率OLR(gCOD/Ld)NoofdaysateachOLRHRT(h)Removalefficiency(%)BiogasproductionCODTSSVSS(L/Ld)1.1 ± 0.11143.2 ± 1.787.2 ± 13.851.3 ± 3.774.2 ± 2.50.52 ± 0.142.3 ± 0.1920.589.355.966.30.81 ± 0.10  ± 0.9 ± 2.7 ± 2.4 ± 2.83.8 ± 0.2813.4 ± 0.589.2 ± 2.470.8 ± 1.269.1 ± 1.91.72 ± 0.105.3 ± 0.289.2 ± 0.191.3 ± 3.170.2 ± 1.5–2.13 ± 0.077.6 ± 0.1599.6 ± 0.290.5 ± 0.868.3 ± 1.170.2 ± 1.22.65 ± 0.169.6 ± 0.269.5 ± 0.190.3 ± 3.166.1 ± 0.968.5 ± 0.82.85 ± 0.1011.8 ± 0.840(15a)9.5 ± 0.387.1 ± 6.267.3 ± 1.868.2 ± 0.93.70 ± 0.17a平均值计算，这一活动为期15d。Full-sizetable 图3。操作期间pH值变化在反应堆（入口和出口）。沼气生产量（Lbiogas/Ld）增加有机负荷率的增加，后140天内达到稳定状态（图4），在取得最大的有机负荷率和水力停留时间（HRT）的9.5小时，3.7升/LD气生产力，沼气的平均产量为0.36L/gCOD去除;这个值是在文学（羽和顾，1996）报告的数据相媲美。沼气中的甲烷含量在69-81％的范围内。在实验结束回收的生物产甲烷活性达0.42±0.02gCODCH4/gVSSd,，这是比对接种略高。。图4。生产沼气和有机负荷操作期间。沼气生产废水氰化物含量并没有受到影响。出水氰化物浓度始终低于0.8毫克/升降低后的初创时期（数据未显示）。氰化物对产甲烷细菌的纯培养的抑制作用，可以在小于1毫克/升的氰化物浓度相当大（Fedorak等，1986]和[杨等，1980]），但甲烷的财团能够适应氰化物浓度高达100毫克/L，（[Gijzen等，2000]和[罗哈斯等人，1999]）。我们没有看到任何在实验结束后竹片的退化，卡马乔和努尔（2001）报道，竹退化后的头几个月的运作稳定的支持，一旦竹子更易于降解的有机化合物已被代谢，纤维素和木质素剩余不应受到进一步退化。4。结论酸味的 提取木薯淀粉过程中产生的废水厌氧降解容易。一个新的厌氧反应器的配置，厌氧横流过滤竹片包装提出了木薯淀粉加工废水的处理。此配置构成了在哥伦比亚的中小规模的淀粉厂，拥有经济能力低、投资环境控制最有效的解决方案。使用竹片作为材料填充的微生物厌氧过滤器和支持是适当的，因为它是一个本地的材料容易获得，而且非生物降解。横流沼气池经营圆满OLR的11.8gCOD/LD，87％的COD去除。生产沼气发现是附近的理论价值和高COD和取得的VSS减少。以下计算可以定义需要治疗在这项研究中所用的废水从去提取淀粉厂产生的废水横流沼气池体积。木薯块根四吨每日处理44立方米，相应的污染物收费211.2公斤COD/D废水产生量。然后，沼气池体积约11kgCOD/m3d的OLR值的基础上，需要处理的废水总量不会超过18个供应M3的。提取淀粉废水厌氧消化，不仅可以解决环境污染问题，但也可能导致生产中要使用的能量，在内燃机厂，或在农民的家里做饭的有用来源，重量轻和制冷。我们可以大约估计为一个典型的设施，以65立方米/天的沼气量。实验厌氧滤波电抗器容量10立方米，应建立区域环境和经济发展管理局（CVC），以评估的过程，从技术和经济的观点。系统的研究，可能是高效，可靠的，并充分发挥其大规模使用高度感兴趣的地理区域的可行。鸣谢这项研究是一个项目的一部分ts3-ct92-0110号，“生产过程的优化木薯淀粉为中小产业农民在拉丁美国”，欧盟资助。'