淀粉废水处理技术 9页

'淀粉废水处理综述摘要：淀粉废水的处理正越来越受到重视，本文就目前国内外淀粉废水的来源、性质以及危害和各种处理方法、工艺进行了综述与概括，并引用了相关文献。关键词：淀粉废水；化学絮凝；好氧处理；厌氧处理;光合细菌一淀粉工业废水来源组成性质淀粉生产大约有80%是以玉米为原料，其余以薯类、小麦、大麦、燕麦以及其他富含淀粉的植物块根等为原料。原料中除含有淀粉以外还含有其他的多种成分—蛋白质、纤维素、机盐等口淀粉生产由原料处理、浸泡、粉碎、过筛、分离淀粉、洗涤、干燥等几个主要工序组成。但具体操作上因原料的不同存在着一些差异，废水的主要来源也因淀粉生产原料的不同而异[1]。不同原料生产淀粉的工艺流程及废水来源。以玉米为原料生产淀粉时，以绝干计，大致有60%的玉米可成为商品淀粉，还有30%的玉米成为副产品，其余部分则成为废液排出厂外。玉米淀粉废水的一般组成为二总糖0.3%一0.7%，粗蛋白2.1%，固形物5%一10%，粗纤维2%一3%，脂肪酸0.1%一0.3%。而以甘薯类(包括马铃薯和其他薯类)为原料的淀粉生产废水中可溶性固形物一般组成为(以干基计):蛋白质33%一41%，总糖35%，有机酸4%，矿物质20%.淀粉厂从各个车间排放的废水的水质波动较大。二淀粉废水的特点和危害2.1玉米淀粉废水的特点:玉米淀粉生产过程主要产生两种废水:一为高浓度有机工艺废水,具有四高一低的特点,即CODCr高(8000~15000mg/L)、悬浮固体(SS)高(1000~3000mg/L)、总氮值高(240~540mg/L)、磷酸盐浓度高(以P计,约15~130mg/L),一低为pH值低(4.2~5);二是中等浓度有机废水,CODCr值在2000~3500mg/L,氨氮和磷酸盐浓度均不高,分别为20mg/L和14~32mg/L。2.2小麦淀粉废水的废水特点:1废水中有机污染物浓度高，有的甚至高达几几万mg/L;2废水污染物组成成分复杂；3排放水体后污染性强。排放至水体将导致受纳水体缺氧甚至厌氧，多数水生生物将死亡，从而产生恶臭，恶化水质和环境；4高浓度有机废水中含有大量有毒有机物，会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，危害人体健康; 5废水的组分有一个共性，就是同属于有机类污染物，具有一定的可生化性,可被生物降解2.3玉米淀粉生产废水的危害：玉米淀粉生产废水外排，不仅使淀粉生产成本高，耗水多，玉米损失大，而 且由于废水中的蛋白质、脂肪等有机物的腐败和亚硫酸的残留，使水质发黑发臭，排入江河会消耗水中的溶解氧，促进藻类及水生植物繁殖，发生厌氧腐败，散发恶臭，鱼、虾、贝类等水生动物可能会因此而窒息死亡。2.4小麦淀粉废水的危害:小麦淀粉废水中有机污染物浓度高，有的甚至高达几十万mg/L；废水污染物组成成分复杂；排放水体后污染性强。排放至水体将导致受纳水体缺氧甚至厌氧，多数水生生物将死亡，从而产生恶臭，恶化水质和环境；高浓度有机废水中含有大量有毒有机物，会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，危害人体健康；废水的组分有一个共性，就是同属于有机类污染物，具有一定的可生化性，可被生物降解.三淀粉废水处理技术及工艺和工程实例小麦淀粉生产工艺如下：小麦粉黄浆水平筛大包袋生粉沉降上清液干燥成品定量分装离心计量后加水淀粉乳液圆筒筛分去麸皮拌和小麦粉面粉图1小麦淀粉生产工艺图从工艺流程看，小麦淀粉废水由两部分组成：沉降池里的上清液和离心后产生的黄浆水。前者的有机物含量较低，后者的含量较高，生产中，通常将两部分的废水混合后称为淀粉废水集中排放。这些废水中主要含有溶解性淀粉、少量蛋白质、有机酸、尘土、矿物质及少量的油脂，易腐败发酵，使水质发黑发臭，排入江河会消耗水中的溶解氧，促进藻类及水生植物繁殖，量大时河流严重缺氧，发生厌氧腐败，散发恶臭，鱼、虾、贝类等水生动物可能会因此而窒息死亡。因此，搞好淀粉废水的治理及综合回收利用越来越受到环境科学工作者的重视。国家环保总局在国家环境科技发展计划纲要指出,继续把淀粉工业的废水污染控制技术作为重要内容进行研究。针对淀粉工业废水的特点,人们都在力求研究出一种快速、高效、低能耗的淀粉废水处理方法。根据淀粉废水的特点，己有很多报道采用多种方法进行处理，并取得了较为满意的效果，部分工艺已经投入运行。目前，国内外经常采用的淀粉废水处理工艺有以下几种典型：3.1厌氧——好氧生物处理法 厌氧部分一般采用厌氧接触消化、UASB反应器、厌氧滤池、厌氧塘、纵向折流套筒式厌氧污泥床(VBASB)处理工艺。国内有人采用厌氧接触消化法，分别在中温(320C)和自然温度条件下处理高浓度淀粉废水进行了试验研究，结果表明，采用中温厌氧消化CODcr去除率达到85.8%。好氧部分一般采用生物接触氧化、循环式活性污泥法等工艺。厌氧前通常采用调节池预曝气、沉淀等预处理，好氧后一般接气浮、吸附、过滤等后处理。具体方法及工艺在这里只介绍几种近年来常用的处理技术。3.1.1投药气浮-UASB-SBR工艺[1]工程实例：某市淀粉厂废水处理工程该淀粉厂废水主要来源于生产过程中的工艺废水（主要包括蛋白液、中间产品的洗涤水、各种设备的冲洗水等），废水中有机物含量较高，CODcr含量为12000mg/L，BOD5/CODcr=0.53，可生化性较好。废水处理工程的设计规模1000m3/d，处理后水质要求达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级排放标准。(1)进水水质和排放标准见表1.1。表1.1废水水质水量与排放标准水量（m3/d）CODcr(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)pH进水水质1000120006400800-14004.0-5.5排放标准10030606.0-9.0废水BOD5/CODcr=0.53,可生化性较好，同时在本工程中出水水质要求较高。考虑到以上因素，工艺选用物理与生化处理相结合的方式。物理法通过药剂投加、絮凝气浮工艺主要去除悬浮物、胶体物质及部分有机物，同时回收植物蛋白饲料。针对废水本身有机物浓度高的特点，生化处理采用厌氧-好氧相结合的处理工艺。(2)废水处理工艺流程如图1.1格栅调节池UASB预曝沉淀池SBR池沼气回收植物蛋白污泥浓缩池污泥脱水间气浮池图1.1废水处理工艺流程3.1.2缺氧水解-生物接触氧化工艺[2]工程实例：甘肃昆仑生化有限责任公司玉米淀粉废水处理工程（1）玉米淀粉废水处理工程处理前后废水水质情况见表1.5所示。处理后水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)标准中一级标准。 表1.5玉米淀粉废水处理工程处理前后废水水质处理PH测定结果(mg/L)CODBOD5SSNH3-N处理前玉米淀粉废水4.5-6.58000-120001860-50002200-620070.00-103.00处理后玉米淀粉废水7.7-8.042-775-140.318-0.823从上表可以看出,经过物化-水解缺氧-生物接触氧化-气浮组合工艺处理后的玉米淀粉废水,pH、COD、SS、NH3-N的指标均达到了排放标准。实际运行中CODcr总去除率可高99%以上，处理效果稳定。（2）玉米淀粉废水处理工艺流程如图1.5所示。淀粉废水SO活性污泥法水解缺氧池加药装置池淀粉糖废水沉淀污泥回流板框压滤机中间池提升泵AC滤器达标排放污泥浓缩池细格栅集水池高压浮选器SBS生物膜法快速沉淀器图1.5玉米淀粉废水处理工艺流程3.1.3二级接触氧化-活性污泥法[3]工程实例：徐州市某淀粉厂生产废水处理工程（1）废水含有大量溶解性的有机污染物，如蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪、氨基酸等，其次是含N、P的无机化合物，另外还含有一定量的挥发酸、灰分等。淀粉废水成分和水质如表1.7所示。处理后水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)标准中一级标准。表1.7淀粉废水成分及指标项目总糖（%）粗蛋白（%）固体物（%）粗纤维（%）脂肪（%）PHSS(mg/L)NH4＋-N(mg/L)CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)浓度0.3-0.51.9-2.15-102-30.1-0.34.8138004045001600表1.7淀粉废水成分和水质（2）废水处理工艺流程如图1.7所示。 集水池竖流沉淀池一级厌氧池二级厌氧池中沉池好氧曝气池池回收蛋白二级沉淀池氧化塘污泥池石灰pH调节池图1.7废水处理工艺流程（3）各级处理CODcr的监测效果如表1.8表1.8各级处理CODcr的监测效果项目原水竖流沉淀池出水一级厌氧池二级厌氧池曝气池氧化塘出水浓度范围3680-108803600-5920221-640108-39240-18416-72平均值52314933379201101353.2两段好氧串联工艺[4]工程实例1：江西国药厂淀粉分厂，采用生物接触氧化与氧化塘串联。生物接触氧化一氧化塘法串联处理工艺对废水进行治理，处理效果明显，处理后废水中的主要污染物(pH，COD，BOD，SS)均达到了GB8978-88二级标准。工程实例2：利用上海淀粉一厂的洗涤废水作为实验用水进行的酵母菌一焦炭固定床生物膜两段好氧处理工艺的研究，其设计参数和处理效果见表1.9。表1.9两段好氧法处理淀粉废水设计参数及处理效果项目第一阶段酵母菌曝气处理第二阶段杂菌焦炭好氧处理两段总处理容积负荷kg/（m3·d）去除率%容积负荷kg/（m3·d）去除率%进水浓度mg/L出水浓度mg/L总去除率%COD11.781.12.491.17669.713098.3BOD7.2289.50.7895.64323.9≤2099.63.3物化—水解酸化—SBR法处理淀粉废水[5]工程实例：广东省某厂淀粉废水处理工程（1）广东省某厂加工过程中排放淀粉废水1500m3/d，其水质见表1.10。废水经处理后应达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/262001)的二级标准，即pH=6-9，BOD5≤30mg/L，COD≤110mg/L，SS≤100mg/L。表1.10淀粉废水水质项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)PH 数值1200075005506-9（2）废水处理工艺流程如图1.8所示。细格栅调节池反应池沉淀池水解酸化池污泥池带式压滤机清水池SBR池图1.8废水处理工艺流程图（3）各级构筑物的处理效果表1.11各级构筑物的处理效果项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)调节池120507486550沉淀池3987181160水解酸化池30012015SBR池1032920事实证明，水解酸化降解大分子有机物质的效果很好。工程中采用底层进水和污泥回流的方法,消除了池内的梯度(避免产生分层),提高了处理效率。由于整个工程项目的投资较大,如果采用进、排水(滗水器)自动控制系统,生产企业很难接受。因此,工程中采用人工控制进、排水,使得投资得到一定的减少。3.4化学絮凝法[6]工程实例：某市淀粉厂介绍了用DSZ(工业废渣)、PAM、活性炭等化学处理方法，进行静态、动态处理淀粉废水的实验研究。（1）废水流程工艺如图1.9反应池管道反应器压滤沙滤碳塔斜板沉淀池DSZ废酸池PAM图1.9废水处理工艺流程（2）废水原水水质及出水水质见表1.11化学絮凝一活性炭吸附生化法处理淀粉废水试验结果所示。 表1.11化学絮凝一活性炭吸附生化法处理淀粉废水结果所示原水出水PHCOD(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)PH沙滤后COD(mg/L)吸附后COD(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)4.5267051964.77.51978518184.8225348946.98.51838912114.67246755863.88.31818912114.43258657559.47.71918617154.53312359062.38.2184891110化学絮凝一活性炭吸附生化法处理淀粉废水是国内外常用的处理方法，该方法具有技术成熟，效果较好，运行可靠等优点。但是其缺点是占地面积大，基建投资高，技术难度大，操作管理复杂等。基于以上原因，国内一些中小型淀粉厂由于技术和经济条件有限，尤其是北方地区，冬季气温低，采用生化法处理淀粉废水比较困难。而采用化学絮凝、活性炭吸附工艺则具有基建投资省，工艺简单，操作容易，能耗低，对气温变化适应性强等优点，适用于该类中小型淀粉厂。国内某淀粉厂利用水葫芦、绿萍等水生植物治理淀粉废水，投资少、技术难度小、操作简单、易管理、见效快。用该法治理淀粉废水，促进了废水生物循环利用和物质的多层次能量转化，实现了经济、社会、环境三个效益的统一。该法易推广，无二次污染问题。3.5两相厌氧膜生物系统试验[7]两相厌氧膜生物系统试验工艺流程如图1.10。产酸反应器膜组件产甲烷反应器图1.10两相厌氧膜生物系统试验工艺流程图此工艺处理淀粉配置废水，COD去除率平均为97.2%左右，并且运行稳定。由于膜的截留和吸附以及部分排泥的作用，该系统对氮也有一定的去除效率。3.6光合细菌（PSB）法[8]光合细菌法简称PSB，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌总称。用于净化有机废水的光合细菌主要是红假单胞菌。利用有机物作为光合作用的碳源和供氢体，分解并去除，而且能够承受高浓度的有机物，所以处理时不需稀释，可以直接处理。在适当的环境条件下，光合细菌法还可以取得良好的氮、磷等污染物的去除效果。工程实例：滨州金汇玉米开发有限公司采用光合细菌氧化-生物接触氧化工艺，处理淀粉废水。处理的排放标准为《污水综合排放标准》（GB8978—1996）二级扩改标准。（1）原水与出水的水质如表1.12 项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)PH原水11000770030005出水150301506-9（2）工艺流程如图1.11格栅井污泥池调节及可溶化池泵生物炭池可熔化沉淀池光合细菌氧化池光合细菌沉淀池生物接触氧化池接触氧化沉淀池泵压滤机光合细菌法处理淀粉废水,具有有机污染物去除效率高、投资省、占地少,且菌种污泥对人畜无毒无害、富含营养物质的蛋白饲料,是一种非常有前途的高浓度有机废水的净化处理技术。但光合细菌法,同样存在着对温度变化的敏感性,需要相应的加热和保温装置,晚上需要较强的白炽灯光照,运行费用较高,存在管理不便等问题。四结语国内目前对于淀粉加工废水治理方面的研究比较重视,在这方面不断取得新的进步。虽然和国外发达国家相比还有很大差距,但处理方法和工艺已相当成熟,基本适应我国淀粉加工业的发展需要。由于淀粉废水的高有机浓度和无毒等特点,目前应用最多的是生化法和絮凝沉淀法,对这两种方法的应用研究也是最多的,但是近些年随着一些新的废水处理工艺的出现和发展,这些工艺也必将会被不断应用于淀粉废水的处理。另外，将各种方法结合起来,可以使它们的优缺点相互补充,达到较高的处理效果。参考文献：[1]买文宁.气浮提取蛋白—UASB—SBR工艺处理淀粉废水[J].工业水处理，2002年6月，第22卷第6期：42～44.[2]李清泉，柴社立，蔡晶，芮尊元等.两段水解—接触氧化工艺处理高浓度玉米淀粉废水的试验[J].中国环保产业，2001年6月：40～41.[3]管运涛，蒋展鹏，陈中颍. 两相厌氧膜生物系统处理淀粉废水及其膜组件运行特性研究[J].给水排水，1999年，第25卷第12期：35～38.[4]柴社立，宋若海，李清泉等.多阶段水解-好氧工艺处理淀粉废水的研究[J].长春科技大学学报，2000年7月，第30卷第3期：266～270.[5]苏宏，闰广平，薛秀萍，鲁长喜.加压SBR法处理淀粉废水的研究[J].吉林化工学院学报，2000年3月，第17卷第1期：33～35.[6]王乃芝，苏永渤.化学法处理淀粉生产废水[J].工业用水与废水，2000年，第31卷第1期：29～31.[7]戴建强，郑敏.厌氧一好氧生物法处理玉米淀粉生产废水[J].中国资源综合利用，2004年2月.[8]王新宇，刘春朝，钱新民.光合细菌处理淀粉废水的中试研究[J].环境科学，16卷3期：39～41.'