淀粉廢水處理發(fā)展及研究方向

　　1淀粉廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀

　　1.1絮凝沉淀處理法

　　絮凝沉淀法是一種物理化學(xué)處理法，是通過(guò)加入絮凝劑，使分散狀態(tài)的有機(jī)物脫穩(wěn)，凝聚，形成聚集狀態(tài)的粗顆粒物質(zhì)從水中分離出來(lái).其中絮凝劑的種類決定了絮凝沉淀效果。

　　一般常用的絮凝劑可分為無(wú)機(jī)有機(jī)和微生物絮凝劑3類.無(wú)機(jī)高分子絮凝劑主要是聚鋁與聚鐵類，聚鋁類具有投藥量少沉降速度快顆粒密實(shí)除濁色效果好等優(yōu)點(diǎn);而聚鐵類除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還具有價(jià)格低，pH適用范圍廣等特點(diǎn).有機(jī)高分子絮凝劑主要是季胺鹽類聚胺鹽類以及聚丙烯酰胺類等.近年來(lái)，人們趨向于應(yīng)用那些無(wú)毒，易生物降解，原料來(lái)源廣泛，價(jià)格低的天然改性高分子絮凝劑，如：淀粉類纖維類植物胺類聚多糖類.微生物絮凝劑不存在二次污染，對(duì)人畜無(wú)害，絮凝效果好，沉淀物還可以作蛋白飼料等優(yōu)點(diǎn)日益引起人們的關(guān)注，并進(jìn)行了廣泛的研究和應(yīng)用。

　　內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué)研究所用堿式聚合氯化鋁為絮凝劑處理馬鈴薯淀粉廢水，結(jié)果表明，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%堿式聚合氯合化鋁的投人量為1.00和1.20mL時(shí)，COD去除率最佳，可達(dá)到47%.若將經(jīng)堿式聚合氯化鋁處理后的淀粉廢水再利用吸附柱進(jìn)行吸附處理，其COD去除率可達(dá)到65%。

　　張美華等用價(jià)格較便宜的聚鐵絮凝劑處理淀粉廢水，在不調(diào)節(jié)pH值的前提下，在聚鐵溶液體積分?jǐn)?shù)1%用量2mL·L-1廢水，180r·min-1，攪拌10s，沉降90min，廢水COD去除率95.7%。

　　張佩芳等以聚N-乙酰-D-葡萄糖胺(又名甲殼質(zhì))為絮凝劑，在pH3.5的條件下，依次加入適量的CaO，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%藻酸鈉，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%脫乙�；�甲殼質(zhì)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%KMnO4，再調(diào)適當(dāng)?shù)乃岫�，攪拌靜置過(guò)濾后，廢水COD去除率為68%，得到的凝聚物可作飼料或肥料，不僅增加收入，而且甲殼質(zhì)便宜易得。

　　楊麗娟利用石灰做混凝劑聚丙烯酞胺為絮凝劑，對(duì)淀粉生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明，處理后的淀粉廢水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，且該法具有基建資金少，操作容易，耗能低，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。

　　鄧述波等用微生物絮凝劑對(duì)沈陽(yáng)市南塔淀粉廠的黃漿水進(jìn)行處理，先加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的CaCl2溶液5mL，再加0.3mL·L-1微生物絮凝劑，調(diào)節(jié)pH至9~10，攪拌后沉降5min，廢水的SS和COD去率分別為85.5%和68.5%，而且沉淀出的固體可用做飼料，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

　　1.2氣浮處理法

　　氣浮法是利用高壓狀態(tài)溶入大量氣體的水(溶氣水)，作為工作液體，驟然減壓后釋放出無(wú)數(shù)微細(xì)氣泡，廢水中的絮凝物粘附其上，使絮凝物的比重遠(yuǎn)小于實(shí)際比重，隨著氣泡上升，將絮凝物浮至液面，達(dá)到液固分離的目的.氣浮法處理廢水時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的處理物料和工業(yè)使用條件選擇絮凝劑及操作條件，并選擇適宜的氣浮劑用量。

　　買文寧，BOJIN等采用氣浮分離技術(shù)從淀粉廢水中提取蛋白飼料，在得到蛋白飼料的同時(shí)，去除了廢水中80%的SS和30%的COD，有效地減輕了后續(xù)生物處理的有機(jī)負(fù)荷.

　　牧劍波等取湖北某淀粉廠廢水，采用氣浮一體化裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究.在實(shí)驗(yàn)流程中，加入了藥劑的廢水通過(guò)泵進(jìn)入一體化裝置中，產(chǎn)生的溶氣水直接由柱體下部通入.驟然減壓后產(chǎn)生的微泡與從液面下方某處加入的廢水形成逆流接觸，廢水中的絮凝物被粘附在微泡上隨氣泡上升至柱頂排出，柱下方處理后的清水經(jīng)由液面控制裝置流出.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，分析了絮凝劑氣浮劑及各操作參數(shù)對(duì)處理效果的影響，得出在進(jìn)料位置70cm，進(jìn)氣量120L·h-1，進(jìn)料量100mL·min-1，液面高度127cm時(shí)為最佳操作條件。

　　1.3生物處理法

　　生物處理法可分為厭氧生物處理法和好氧生物處理法.厭氧生物處理法是指無(wú)分子氧條件下通過(guò)厭氧微生物(包括兼氧微生物)的作用，將淀粉廢水中各種復(fù)雜的有機(jī)物分解為甲烷和CO2等物質(zhì)的過(guò)程，同時(shí)把部分有機(jī)質(zhì)合成細(xì)菌胞體，通過(guò)氣液固分離，使污水得到凈化.在淀粉廢水處理中用到的厭氧生物處理方法有上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)厭氧填料床厭氧濾池厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)厭氧塘等方法，但以UASB處理法最優(yōu)，能耗低剩余污泥少處理效率高等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了廣泛的研究和應(yīng)用.好氧生物處理法是指有分子氧條件下通過(guò)好氧微生物的作用，將淀粉廢水中各種復(fù)雜的有機(jī)物進(jìn)行好氧降解，使污水得到凈化.在淀粉廢水處理中用到的好氧生物處理方法有SBR法CASS法接觸氧化法好氧塘法等.由于淀粉廢水有機(jī)負(fù)荷高，處理難度大，在實(shí)際生產(chǎn)中往往將好氧處理法和厭氧處理法結(jié)合而用，幾種常見(jiàn)的處理方法如下：

　　1.3.1UASB-SBR法

　　該方法采用UASB-SBR兩級(jí)串聯(lián)的厭氧與好氧相結(jié)合技術(shù)，厭氧是該技術(shù)的主體.它針對(duì)淀粉廢水有機(jī)負(fù)荷高，易生化的特性，使淀粉廢水大部分有機(jī)物進(jìn)行降解，然后再進(jìn)入SBR進(jìn)行好氧生物處理，以進(jìn)一步降解廢水中的有機(jī)物，最終使廢水達(dá)標(biāo)排放[28].UASB反應(yīng)器是由污泥層污泥懸浮層沉淀區(qū)三相分離器組成，其中污泥層和三相分離器是其主要組成部分.大部分的有機(jī)物在高活性的污泥層轉(zhuǎn)化為CH4和CO2，三相分離器完成了氣液固三相的分離.SBR是序批式活性污泥法的簡(jiǎn)稱，是反應(yīng)和沉淀在同一個(gè)裝置中進(jìn)行的間歇式活性污泥處理法，一個(gè)運(yùn)行周期有進(jìn)水反應(yīng)沉淀排水排泥和閑置5個(gè)基本過(guò)程組成。

　　毛海亮等取上海浦南筋粉廠的廢水為處理對(duì)象，采用不銹鋼制成的UASB試驗(yàn)反應(yīng)器，其有效容積70L，總高度為2500mm，內(nèi)徑為220mm，外設(shè)加熱夾套.反應(yīng)器上配有溫度傳感器，pH傳感器，可對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和相應(yīng)自動(dòng)控制.UASB反應(yīng)器后設(shè)置電磁閥控制流向SBR反應(yīng)槽的流量，由碳鋼制成的SBR反應(yīng)槽，有效容積為60L，用于對(duì)UASB出水的好氧處理，以保證出水達(dá)標(biāo)，最后由電磁閥控制處理后廢水的及時(shí)排出.整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備可自動(dòng)控制及時(shí)監(jiān)控.效果較好.淀粉廢水通過(guò)初沉pH調(diào)節(jié)預(yù)處理，經(jīng)UASB和SBR聯(lián)合處理，出水COD可達(dá)到100mg·L-1以下。

　　孫振等以山東某食品集團(tuán)的淀粉廠廢水為處理對(duì)象，采用UASB-SBR法對(duì)原廢水處理工藝改造后，進(jìn)水COD在10000mg·L-1左右，經(jīng)系統(tǒng)處理后COD小于150mg·L-1，去除率達(dá)到了98%~99%。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　1.3.2SR-UASB-CASS法

　　該方法針對(duì)淀粉廢水有一定SO32-，SO2-4含量，會(huì)對(duì)產(chǎn)甲烷菌有抑制作用，在工藝流程選擇上采取脫硫措施，降低水中硫酸鹽和亞硫酸鹽的濃度，保證生化處理的正常運(yùn)行.其中SR系統(tǒng)是前生物處理設(shè)施，兼有調(diào)節(jié)水質(zhì)水量和酸化作用，將含亞硫酸鹽硫酸鹽廢水中的蛋白類高分子化合物和復(fù)合鹽分解轉(zhuǎn)化為水溶性的有機(jī)酸及少量的醇和酮等，以提高廢水的可生化性.SR系統(tǒng)出水進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，UASB是該技術(shù)的主體設(shè)備，降解廢水中的大部分有機(jī)物.然后進(jìn)入CASS反應(yīng)系統(tǒng)，CASS是循環(huán)式好氧活性污泥生物反應(yīng)系統(tǒng)，是SBR工藝的改進(jìn)型，其流程由進(jìn)水反應(yīng)沉淀排水等基本過(guò)程組成，各階段形成一個(gè)循環(huán)。

　　甘海南等以濟(jì)南啤酒有限公司白馬山啤酒廠的玉米淀粉廢水為處理對(duì)象，采用德國(guó)專利技術(shù)的利浦罐作為UASB的主體設(shè)備，內(nèi)設(shè)先進(jìn)合理的三相分離器和布水系統(tǒng).整個(gè)工藝處理能力強(qiáng)，承受有機(jī)負(fù)荷高，對(duì)各種沖擊有較強(qiáng)的穩(wěn)定性與恢復(fù)能力。

　　1.3.3生物塘法

　　生物塘是一種利用天然凈化能力處理廢水的生物處理設(shè)施，該技術(shù)在20世紀(jì)50年代以后得到快速發(fā)展，尤其是在生活污水和有機(jī)工業(yè)廢水處理中應(yīng)用最多.生物塘根據(jù)塘內(nèi)的微生物類型供養(yǎng)方式和功能分為厭氧塘兼性塘和好氧塘，針對(duì)淀粉廢水有機(jī)物濃度高，富含營(yíng)養(yǎng)物的特性，可采用厭氧塘兼性塘好氧塘相結(jié)合的生物塘處理技術(shù)。

　　沈仲韜根據(jù)海門(mén)縣淀粉廠污水的水質(zhì)特征，設(shè)計(jì)了以廢水治理為主體，結(jié)合養(yǎng)魚(yú)灌溉水生植物等的一個(gè)綜合的生物塘技術(shù).該廠利用廠區(qū)附近總面積約15000m2的3個(gè)廢棄?mèng)~塘，采用了厭氧兼氧好氧相結(jié)合的生物塘工藝.廢水首先通過(guò)中和沉淀池，調(diào)節(jié)pH值達(dá)7左右，絮凝沉淀大部分懸浮物.然后廢水進(jìn)入其中的一個(gè)廢棄?mèng)~塘作為厭氧塘，COD降低60%.接著再進(jìn)入另一個(gè)廢棄?mèng)~塘作為水生植物塘，水中種植的各種水生植物發(fā)生光合作用產(chǎn)生氧氣，使塘中呈現(xiàn)兼性狀態(tài)，再降解廢水中60%的COD.最后進(jìn)入第三個(gè)廢棄?mèng)~塘，通過(guò)向該塘進(jìn)行人工增氧，使其呈現(xiàn)好氧狀態(tài)，塘中養(yǎng)殖的魚(yú)鴨黃鱔等水生動(dòng)物利用廢水中有機(jī)物作食料，使COD再降解80%，出水達(dá)標(biāo)排放或進(jìn)行農(nóng)田灌溉。

　　楊鳳江等將玉米淀粉廢水經(jīng)格柵沉淀后用于喂豬雞等，廢水排人氧化塘自然發(fā)酵1~2d，排入水葫蘆池凈化7d，再排入細(xì)綠萍池，凈化7d，達(dá)到了農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，這部分水可用于灌溉稻田果樹(shù)和蔬菜等。

　　陳勇等采用物理一生物接觸氧化一生物塘法串聯(lián)處理工藝對(duì)廢水進(jìn)行治理，處理效果明顯，處理后各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了污水綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

　　1.4光合細(xì)菌法

　　光合細(xì)菌法簡(jiǎn)稱PSB，是在厭氧條件下進(jìn)行不放氧光合作用的細(xì)菌總稱.用于凈化有機(jī)廢水的光合細(xì)菌主要是紅假單胞菌屬，它能利用有機(jī)物作為光合作用的碳源和供氫體，并能耐受高濃度的有機(jī)物，分解將其除去.20世紀(jì)70年代，日本的小林正泰等經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究揭示了光合細(xì)菌的重要作用，以后人們開(kāi)始逐步運(yùn)用光合細(xì)菌處理高濃度有機(jī)廢水。

　　王宇新等采用球形紅桿菌L2進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn).原廢水首先進(jìn)入預(yù)處理槽，加入合適劑量的絮凝劑調(diào)節(jié)pH值和絮凝固型物，然后經(jīng)初沉淀槽沉淀后上清液流入PSB處理槽.該槽是該工藝的主體，其光照白天采用日光，晚上采用白熾燈，光照度不低于1500lx，溶解氧值控制在0.2~0.5mg·L-1，處理溫度30℃左右，pH7，停留時(shí)間36~42h，廢水處理量4m3·d-1，COD最大容積負(fù)荷6.7kg·m-3·d-1.處理后的流出液經(jīng)二沉淀槽后，上清液可再進(jìn)入曝氣槽進(jìn)行二級(jí)處理，使廢水達(dá)標(biāo)排放.原水COD24805mg·L-1，經(jīng)預(yù)處理沉淀后為16794mg·L-1，處理后1058mg·L-1，COD去除率為95.7%，曝氣處理后COD降至300mg·L-1以下，去除率為98.1%。

　　2存在問(wèn)題

　　由于淀粉廢水排放量大，有機(jī)負(fù)荷高，污染嚴(yán)重，且處理難度大，以上所列舉的淀粉廢水處理方法在實(shí)際中都有應(yīng)用，但也都存在一些問(wèn)題。

　　1)絮凝沉淀法處理淀粉廢水，雖具有基建投資少工藝簡(jiǎn)單操作容易能耗低對(duì)氣溫的變化適應(yīng)性強(qiáng).但絮凝沉淀法去除效率較低，尤其是對(duì)廢水中小分子有機(jī)物的去除率更低，往往需要和其它處理方法結(jié)合使用，廢水才能達(dá)標(biāo)排放。

　　2)氣浮法處理廢水，雖具有分離時(shí)間短裝置簡(jiǎn)單處理量大占地面積小等優(yōu)點(diǎn).但氣浮法的處理效率與進(jìn)料位置進(jìn)氣量液面高度氣浮劑用量等操作條件密切相關(guān)，操作管理復(fù)雜，同時(shí)對(duì)處理設(shè)備性能要求較高，投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都較高。

　　3)生物法處理淀粉廢水，具有技術(shù)成熟可靠耐沖擊能力強(qiáng)處理效果好，尤其以UASB反應(yīng)器為主體的厭氧生物處理工藝在降解污染物的同時(shí)還能回收能源甲烷氣，在淀粉廢水處理中得到了廣泛應(yīng)用.但生物處理法占地面積大，能耗大，投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用高，受廢水的水溫pH有毒物質(zhì)等環(huán)境條件影響較大。

　　4)光合細(xì)菌法處理淀粉廢水具有機(jī)污染物去除率高，投資省，占地少，且菌體污泥是對(duì)人畜無(wú)害富含營(yíng)養(yǎng)的蛋白飼料，是一種非常有前途的凈化高濃度有機(jī)廢水的處理技術(shù).但光合細(xì)菌法對(duì)溫度變化敏感，需要相應(yīng)的加熱和保溫裝置，晚上需要較強(qiáng)的白織燈光照，運(yùn)行費(fèi)用較高，管理不便等。

　　3展望

　　針對(duì)淀粉廢水的特點(diǎn)，結(jié)合淀粉廢水處理方法的研究現(xiàn)狀，應(yīng)從如下幾方面加大淀粉廢水處理方法的研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

　　1)繼續(xù)對(duì)淀粉廢水處理中所用混凝劑的研究，尤其是對(duì)無(wú)毒無(wú)害的微生物絮凝劑的研究，通過(guò)研究混凝劑的種類混凝劑的用量和沉淀時(shí)間，提高廢水的處理效果.

　　2)進(jìn)行生物處理新方法的探討，根據(jù)淀粉廢水的水質(zhì)特點(diǎn)研究運(yùn)行穩(wěn)定處理效果好受環(huán)境影響小費(fèi)用低的新方法，如對(duì)于生產(chǎn)規(guī)模不大的淀粉廠，甲烷氣無(wú)回收價(jià)值，可研究用水解酸化法代替目前應(yīng)用最多的UASB處理法，水解酸化法受廢水的氣溫有毒物質(zhì)等環(huán)境條件影響較小，投資費(fèi)用也較低。

　　3)大力發(fā)展清潔生產(chǎn)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)，繼續(xù)研究回收淀粉廢水中的有用物質(zhì)，如通過(guò)混凝沉淀和混凝氣浮回收廢水中的懸浮物進(jìn)行蛋白飼料的生產(chǎn)，利用淀粉廢水中的營(yíng)養(yǎng)組分發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，對(duì)廢水進(jìn)行厭氧消化回收甲烷氣體等，在回收利用這些物質(zhì)的同時(shí)也降低了廢水的處理難度.另外，淀粉廢水中有毒有害物質(zhì)少，應(yīng)加大對(duì)淀粉廢水深度處理回用的研究，選擇廢水處理和資源化利用相結(jié)合的處理技術(shù)。

　　4)應(yīng)加強(qiáng)淀粉廢水綜合處理方法的研究和應(yīng)用，即對(duì)以上所介紹的混凝沉淀法氣浮法生物法結(jié)合而用，既能使廢水處理穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，又可回收有用組分，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。(來(lái)源：南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào))