【氣浮機】淀粉廢水處理技術(shù)分析

淀粉工業(yè)是以玉米、馬鈴薯、小麥、大米等農產(chǎn)品為原料生產(chǎn)淀粉或淀粉深加工產(chǎn)品(淀粉糖、葡萄糖、淀粉衍生物等)的工業(yè)。淀粉工業(yè)約需1.7t原料才能得到1t產(chǎn)品，在生產(chǎn)過(guò)程中，需水量很大，廢水排放量也大，而且廢水都是含大量淀粉、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)、脂肪等有機物的髙濃度有機廢水，如不加以處理直接排入水體中，將造成水體缺氧，使水生動(dòng)物窒息，給環(huán)境帶來(lái)極大的危害。

淀粉是一種重要的工業(yè)原料，它的用途很廣泛，除供食用與加工食品外，更廣泛的應用于紡織、造紙、醫藥、發(fā)酵、鑄造、膠粘、化工、機械及鉆井等行業(yè)，目前，我國年產(chǎn)淀粉300多萬(wàn)噸。在淀粉生產(chǎn)過(guò)程中，廢水抻放量很大，每產(chǎn)一噸淀粉排放廢水10~20m3。

1.1淀粉生產(chǎn)工藝及庚水來(lái)涵

淀粉生產(chǎn)約有80%是以玉米為原料，其余是以薯類(lèi)、小麥、大麥、燕麥以及其他富含淀粉的植物塊根等為質(zhì)料。原料中除含淀粉以外，還含有其他的多種成分一蛋白質(zhì)、脂肪、纖維家、無(wú)機鹽等。淀粉具有不溶于冷水和比重大于水的基本特征。淀粉生產(chǎn)就是根據這兩大基本特征，通過(guò)物理分離過(guò)程，除去其他物質(zhì)而取得較為純凈的淀粉制品。

淀粉生產(chǎn)大致由原料處理、浸泡、破碎、過(guò)篩、分離淀粉、洗滌、干燥等幾個(gè)主要工序組成，在具體操作上因原料不同而異，但基本工藝過(guò)程是一致的。

玉米淀粉生產(chǎn)流程：玉米→過(guò)篩→浸泡(回收玉米漿)→粉碎→胚芽分離(胚芽可壓玉米油)→磨細→篩分(粉渣可做飼料)→沉淀分離(分離玉米蛋白)→淀粉洗滌→脫水→干燥→淀粉。

廢水主要來(lái)源干玉米輸送洗滌水、玉米浸泡水、胚芽分離、黃漿廢水等工藝過(guò)程水，除此以外，還有少擻地面沖洗水。

甘慕類(lèi)淀粉生產(chǎn)流程：甘薯，洗滌→磨碎→過(guò)篩(薯渣作飼料)→漿液→離心分離(回收黃漿水中蛋白質(zhì))→淀粉洗滌→脫水→干燥→淀粉。

廢水主要來(lái)源于沉淀池上清水和離心機脫水。

用玉米為原料生產(chǎn)淀粉，大致有以絕干計60%的玉米成為商品淀粉，還有30%的玉米成為副產(chǎn)品，其余部分則成為廢液排出廠(chǎng)外。副產(chǎn)品主要是以固體狀態(tài)排除的粉渣(含纖維，殘余淀粉)和胚芽，廢液則主要為兩股高濃度的有機廢水，一是浸泡水，固形物濃度5%，二是黃槳水，固形物濃度2%以上。大型企業(yè)浸泡水經(jīng)濃縮成玉米漿，作為抗菌素生產(chǎn)的營(yíng)養源，但絕大多數小廠(chǎng)沒(méi)有回收。浸泡水的排放量為原料的0.5%~1%，而黃漿水的排放量達原料的30倍(或產(chǎn)品淀粉的20倍)左右，一個(gè)年處理玉米1萬(wàn)噸的淀粉廠(chǎng)，每日排放黃漿水約600t。這種髙濃度有機廢水的主要成分是蛋白質(zhì)、糖、脂肪等，另外含有大量含氮、碳無(wú)機化合物。

玉米淀粉廢水的一般組成為：總糖0.3%~0.7%，粗蛋白2.1%，固形物5%~10%，粗纖維2%~3%，脂肪酸0.1%~0.3%。玉米淀粉生產(chǎn)不受季節影響，可全年生產(chǎn)。工藝用水量很大，一般為5~13m3/t玉米，玉米淀粉廢水中主要成分為淀粉、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、纖維素有機物質(zhì)，COD值為8000~30000mg/L，BOD5值為5000~20000mg/L，SS值為3000~5000mg/L，pH值4~6，呈酸性。另外，在玉米浸泡過(guò)程中，為破壞玉米的機械強度，削弱淀粉與其他部分的親合力，分離可溶性蛋白，同時(shí)為抑制徼生物單生繁衍，在浸泡時(shí)加入一定量的亞硫酸溶液，浸泡水中亞硫酸濃度約0.1%。因此，廢水中含有SO32、SO42-，當兩者濃度分別超過(guò)300mg/L時(shí)，用厭氧法處理會(huì )對產(chǎn)甲烷菌有抑制作用。

以甘薯類(lèi)(包括馬鈴薯和其他薯類(lèi))為原料的淀粉生產(chǎn)廢水中，輸送和洗滌水(由輸送工段和洗凈工段流出的廢水)含有砂土、馬鈴薯破皮片以及由原料流出的有機物，這種廢水懸浮物含量高，COD和BOD5值都不高；分離廢水(薯漿廢水及蛋白質(zhì)水)中主要含有機化合物，如糖類(lèi)和蛋白質(zhì)及大量的不溶物，如淀粉微粒、細胞、根纖維及葉子等。廢水中可溶性固形物一般組成為(以干基計)：蛋白質(zhì)33%~41%，總糖35%，有機酸4%，礦物質(zhì)20%，每噸淀粉可產(chǎn)生這種固形物200kg左右，COD、BOD5值很髙，并且水量大，是馬鈴薯原料淀粉廠(chǎng)主要污染的廢水；淀粉渣貯槽廢水是淀粉渣長(cháng)期積存在貯槽內產(chǎn)生的廢水，這種廢水雖不產(chǎn)生惡臭，但酸度高；冷凝水基本上是未受污染的水。

目前，國內外常用的淀粉廢水處理方法冇如下幾種：沉淀分離法、化學(xué)絮凝法、單純曝氣法、生物處理法(活性污泥法、厭氧生物法、生物膜法、生物塘等)、膜分離技術(shù)、光合細菌等。

(1）沉淀分離法

淀粉不溶于冷水，可直接通過(guò)物理沉淀使廢水中懸浮物沉淀下來(lái)，一般使用沉淀池或沉淀塘。淀粉廢水含有蛋白質(zhì)、淀粉，糖類(lèi)及懸浮物，屬高分散系的親水膠體，這種膠體一般比較穩定，當池中產(chǎn)生厭氧反應時(shí)，生成的有機酸使廢水pH值下降，處于膠體狀態(tài)的蛋白質(zhì)，將形成絮凝體而沉淀，能夠提髙分離效果。

沉淀池(塘)HRT約2~7d，每噸原料需要設沉淀池(塘)容積1.5~1.6m3。沉淀池(塘)的凈化效果，SS去除率一般在70%左右，效果好的可達90%，BOD5的去除率可達20%~30%。

(2)化學(xué)絮凝法

直接采用自然沉淀，處理時(shí)間長(cháng)，BOD5的去除率低，如果加入藥劑，采用化學(xué)混凝法，破壞膠體的穩定作用，使分散狀態(tài)的有機物脫穩、凝聚，形成聚集狀態(tài)的粗顆粒物質(zhì)從水中分離出來(lái)。混凝沉淀法比物理沉淀法去除效果好，處理時(shí)間短。通過(guò)混凝可以除去分子量較大的有機物，而分子量較小的有機物可通過(guò)活性炭吸附法除去。

（3）單純曝氣法

用空氣或含臭氧的空氣對廢水進(jìn)行短時(shí)間的曝氣，通過(guò)空氣氧化、臭氧氧化以及對揮發(fā)物質(zhì)的吹脫以取得凈化效果，一般不單獨使用。

我國北方一些以馬鈴薯為原料的小型淀粉廠(chǎng)，在生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)季節等條件不適宜釆取生物處理法時(shí)可采用沉淀分離一單純曝氣法組合工藝，通過(guò)沉淀分離，可減輕單純曝氣法的處理負荷，還有調節、穩定水質(zhì)水量的作用。后續單純曝氣的目的是保證處理后出水達標，同時(shí)也可把沉淀分離過(guò)程中生成的有機酸吹脫出去，使廢水達中性。

（4）生物處理法

淀粉生產(chǎn)廢水厲髙濃度有機廢水，不含有毒物，可生化性好，因此，國內外常用的淀粉廢水處理方法是生化法，包括活性污泥法、厭氧生物法、生物膜法、生物穩定塘等。由于淀粉廢水有機物含量高，采用好氧生物法處理能耗大，處理費用高，而厭氧生物法無(wú)需供氧，處理費用低，應用廣泛。下面重點(diǎn)介紹這種處理方法。

厭氧生物法是指無(wú)分子氧條件下通過(guò)厭氧微生物(包括兼生物)的作用，將淀粉廢水中的各種復雜有機物分解為甲烷和化碳等物質(zhì)的過(guò)程，間時(shí)把部分有機質(zhì)合成細菌胞體，通過(guò)氣、固分商，使污水得到凈化。

近年來(lái)，在淀粉廢水厭氧處理中，發(fā)展最快應用最多的是上流式厭氧污泥床(UASB)工藝。此外，厭氧接觸法、厭氣填料床、厭氧濾池、縱向折流套筒式厭氧污泥床(VBASB)、厭氧折流板反應器(ABR)等工藝也有應用。  

（5）膜分離技術(shù)

用來(lái)處理淀粉廢水的膜分離技術(shù)主要是反滲透和超濾。國外應用膜分離技術(shù)去除馬鈴薯淀粉廢水中的COD，并濃縮回收蛋白質(zhì)。我國在這方面也有研究，下面介紹應用超濾技術(shù)處理馬鈴薯淀粉廢水的模擬研究。

實(shí)驗采用兩級中空纖維超濾膜組件串聯(lián)，聚丙烯腈(PAN)膜在前,孔徑大一些，切釗分子量選在10萬(wàn)左右，以去除大的顆粒及部分COD，使蛋白質(zhì)通過(guò)；聚砜(PS)膜在后，切割分子量選為1.5萬(wàn)左右，主要對蛋白質(zhì)濃縮。操作條件：操作壓力0.1MPa，進(jìn)料流量70L/h、溫度為室溫，超濾前調節料液pH值3.5左右。進(jìn)水COD值8175mg/L，經(jīng)超濾處理后COD值3610mg/L，COD去除率為55.8%，后面可接其他處理技術(shù)使廢水達標。污染后的膜，用40℃、0.1mol/LNaOH溶液清洗，恢復率90%左右。應用超濾技術(shù)時(shí)，原料液預處理非常重要。

（6）光合細菌

利用光合細菌(Photosynthetic Bacteria，簡(jiǎn)稱(chēng)PSB)處理淀粉廢水不僅有機污染物去除率高，投資省，占地少，且菌體污泥是對人畜無(wú)害，富含營(yíng)養的蛋白飼料。因此，法是一種非常有前途的凈化高濃度有機廢水的處理技術(shù)。

（7）淀粉廢水的資源化回收技術(shù)

淀粉廢水中含有豐富的營(yíng)養物質(zhì)，如能從淀粉廢水中回收有用物質(zhì)，既變廢為寶，綜合利用，又能減小廢液處理的費用。我國在利用淀粉廢水生產(chǎn)飼料酵母、提取淀粉酶等方面都有研究。

目前，國內外經(jīng)常采用的淀粉廢水處理工藝有如下幾種。

（1）厭氧-好氧串聯(lián)工藝

厭氧部分一般采用UASB、厭氧濾池、厭氧塘、縱向折流套筒式厭氧污泥床(VBASB)處理工藝，好氧部分可采用生物接觸氧化、循環(huán)式活性污泥法等工藝，厭氧前面采用調節池預曝氣、沉淀等預處理，好氧后面一般接氣浮、吸附、過(guò)濾等后處理，以保證出水達標。

（2）兩段好氧串聯(lián)工藝

該工藝可為生物接觸氧化與氧化塘串聯(lián)，如江西國藥廠(chǎng)淀粉分廠(chǎng)就是采用這種工藝。也可采用酵母菌-焦炭固定床生物膜兩段好氣處理工藝。

（3）化學(xué)絮凝-活性炭吸附

國內外常用的淀粉廢水處理方法是生化法，該方法具有技術(shù)成熟，效果較好，運行可靠等特點(diǎn)。其缺點(diǎn)是占地面積大，基建投資高，技術(shù)難度大，搡作管理復雜等。國內一些中小型淀粉廠(chǎng)由于技術(shù)和經(jīng)濟條件有限，尤其是北方地區，冬季氣溫低，采用生化法處理淀粉廢水更加困難。用化學(xué)絮凝、活性炭吸附的流程處理淀粉廢水，具有基建投資少，工藝簡(jiǎn)單，搡作容易，能耗低，對氣溫的變化適應性強，特別適用于該類(lèi)中小型淀粉廠(chǎng)。

處理流程為：廢水→反應池(加入混凝劑，可利用工業(yè)廢渣DSZ)，調節pH值為9~11)→管道反應器(加入絮凝劑，可用PAM)→斜板沉淀池→上清水(用工業(yè)廢酸調節pH值為6~9)→砂濾池→炭塔→出水排放。