淀粉廢水治理現(xiàn)狀和處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)

淀粉廢水治理現(xiàn)狀和處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)淀粉廢水治理現(xiàn)狀和處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)淀粉廢水治理現(xiàn)狀和處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)xxx公司淀粉廢水治理現(xiàn)狀和處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度水污染控制工程大作業(yè)題目名稱：淀粉廢水治理現(xiàn)狀和處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：環(huán)境工程學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院年級(jí)：2016年5月21日（22）洗毛廢水治理技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀（22）洗毛廢水治理技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀淀粉廢水治理現(xiàn)狀和處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)摘要：綜述了淀粉廢水的污染概況,介紹了目前國內(nèi)外淀粉廢水的各種處理方法和工藝,主要包括氣浮法，絮凝沉淀法，生物處理法，分析了這些方法的原理及研究進(jìn)展,就淀粉廢水處理技術(shù)的發(fā)展及開發(fā)研究進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：淀粉廢水；治理現(xiàn)狀；處理技術(shù)；前景展望中圖分類號(hào)X文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)StarchwastewatergovernmentpresentsituationandprocessingtechnologydevelopmenttendencyAbstract：Inthisarticle,severaltreatmenttechnologiesofstarchwastewaterweresummarized.Itincludedgasfloatationprocess,chemicalflocculation,biologicaltreatment,thesemethodprinciplesandtheresearchprogressesarealsoanalyzed,andsomeideasaboutthedevelopmentoftechnologiesandresearchdirectionsweregiven.Keywords:starchwastewater;governmentpresentsituation;thedevelopmentoftechnologies;researchdirections引言：淀粉是一種重要的工業(yè)原料,廣泛地應(yīng)用于食品、化工、紡織、醫(yī)藥等多種行業(yè)[1].在淀粉的生產(chǎn)過程中,廢水的排放量很大,每生產(chǎn)1t淀粉就產(chǎn)生10~20m3廢水,其主要成份為淀粉、蛋白質(zhì)和糖類,COD值一般在8000~30000mg/L-1,BOD值5000~20000mg/L-1,SS值在3000~5000mg/L-1,pH4~6,屬酸性高濃度廢水[2~6]。另外,有些淀粉廢水中還含有一定的SO32-,SO42-濃度。目前中國共有大小淀粉廠300多家,共產(chǎn)生淀粉廢水1600萬m3·a-1,如將該廢水直接排放到環(huán)境水體中,將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染[3]。因此,研究一種快速、高效、低耗的淀粉處理方法是當(dāng)務(wù)之急。本文就現(xiàn)行的淀粉廢水處理現(xiàn)狀和處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)作一個(gè)簡單介紹。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國家環(huán)?？偩衷趪噎h(huán)境科技發(fā)展“十五”計(jì)劃綱要中指出,繼續(xù)把淀粉工業(yè)的廢水污染控制技術(shù)作為重要內(nèi)容進(jìn)行研究[7]。針對(duì)淀粉工業(yè)廢水的特點(diǎn),人們力求研究出一種快速、高效、低能耗的淀粉廢水處理方法。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國每年淀粉廢水的產(chǎn)量約為2400萬噸,如何將淀粉廢水中所含有機(jī)物回收利用,變廢為寶,對(duì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與社會(huì)效益的有效結(jié)合,保障淀粉工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有積極意義。目前國內(nèi)外常用的淀粉廢水處理方法總體上可分為生物處理法和絮凝沉淀法,資源化利用的主要途徑是利用廢水中的營養(yǎng)物質(zhì)生產(chǎn)和回收油脂、多糖、蛋白等產(chǎn)品。淀粉廢水治理現(xiàn)狀氣浮法氣浮法是一種物理處理方法,它是利用高壓狀態(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。買文寧[8],BOJIN等[30,31]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。張之丹等[9]采用厭氧-好氧-氣浮工藝處理淀粉廢水,在進(jìn)水COD平均值為26800mg/L、SS為4200mg/L時(shí),其出水分別為121mg/L和32mg/L,平均去除率分別為%和%,出水水質(zhì)達(dá)到了《污水綜合排放(GB8978—1996)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)可回收蛋白,沼氣可利用,獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。牧劍波等[10]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。絮凝沉淀處理法絮凝沉淀法是一種物理化學(xué)處理方法。是通過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,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機(jī)、有機(jī)和微生物絮凝劑3類。無機(jī)高分子絮凝劑主要是聚鋁與聚鐵類,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[11]。微生物絮凝與其他絮凝劑相比,具有良好的絮凝沉淀性能,安全、無毒,且不產(chǎn)生二次污染。內(nèi)蒙古環(huán)境科學(xué)研究所[12]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和時(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%。楊麗娟[13]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,無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。劉暉等[14]以微生物絮凝劑(MBF7)處理淀粉工業(yè)廢水。結(jié)果表明,在1L水中投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的CaCl2溶液5mL,微生物絮凝劑(MBF7)20mL,在pH值為9的條件下,分別以600,400,140,70,30r/min攪拌20,20,20,120,180s時(shí),濁度去除率高達(dá)%,并具有安全無毒、無二次污染、絮凝效果好等特點(diǎn)并且MBF7的熱穩(wěn)定性好,受溫度的影響小。將其用于處理淀粉廢水可以減少后續(xù)處理的負(fù)荷,而且沉淀下來的糖類可回收利用。李琳等[15]研究發(fā)現(xiàn),利用膠質(zhì)芽孢桿菌和釀酒酵母能利用水溶性淀粉和蛋白質(zhì)的特性,直接利用甘薯淀粉廢水培養(yǎng),其微生物絮凝作用可處理淀粉廢水。試驗(yàn)結(jié)果表明,在適量氯化鈣助絮凝作用下,僅以%的絮凝菌液,在pH值的條件下,絮凝率高達(dá)97%,COD去除率達(dá)65%,pH值達(dá)8左右。王有樂等[16]研究了根霉M9和M17復(fù)配產(chǎn)生的復(fù)合型微生物絮凝劑CMBF917的絮凝特性,結(jié)果表明,CMBF917為兩菌分泌物,其具有投藥量少、絮凝效果好、廢水絮凝條件簡易且成本低廉的特點(diǎn),投藥量僅為L,無需調(diào)節(jié)廢水pH,投5mL/L10%的助凝劑CaCl2,即可使廢水濁度和COD的去除率分別為%和%。生物處理法好氧生物處理法好氧生物處理法指利用好氧微生物的代謝作用來處理廢水的方法。處理過程需要不斷地向廢水中補(bǔ)充大量的空氣或氧氣,以維持其中好氧微生物所需要的足夠的溶解氧濃度。在好氧條件下,有機(jī)物被最終氧化為二氧化碳和水等,部分有機(jī)物被微生物同化而產(chǎn)生新的微生物細(xì)胞[17]。其主要方法有活性污泥法、吸附生物氧法、延時(shí)曝氣法、生物膜法(生物接觸氧化法、塔式生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤法)等。Jin等[18]在實(shí)驗(yàn)室中采用一組有效體積為45L的曝氣反應(yīng)器,其最小工作體積為3.5L。用10%的DAR2710真菌接種,在35℃,起始pH=的條件下反應(yīng)14h,可轉(zhuǎn)化95%以上的淀粉物質(zhì),COD去除率為95%,并且每升廢水可回收蛋白質(zhì)2.07～2.39g。產(chǎn)生的真菌蛋白質(zhì)沒有毒性,可用作動(dòng)物飼料,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。KumaresanR等[19]使用三相厭氧生物反應(yīng)器對(duì)釀酒廠所排出的淀粉廢水進(jìn)行了處理,結(jié)果表明,當(dāng)水力停留時(shí)間為8h時(shí),此反應(yīng)器對(duì)于廢水中COD的去除達(dá)到%,效果最佳。厭氧生物處理法厭氧生物處理法是指利用厭氧微生物處理淀粉廢水的方法。其最終產(chǎn)物是以甲烷為主的可燃?xì)怏w,可作為能源回收利用,剩余污泥量少且易于脫水濃縮,可作為肥料使用,處理工藝運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低[20]。在當(dāng)前能源日益緊張的形勢下,該方法作為一種低能耗、可回收資源的處理工藝日益受到世界各國的重視。近年來厭氧發(fā)酵法處理淀粉廢水主要有升流式厭氧污泥床(UASB)、厭氧流化床(AFB)、厭氧接觸法(ACP)、兩相厭氧消化法(TPAD)和厭氧濾池(AF)等方法。升流式厭氧污泥床(UASB)是在AF的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,具有較高的容積負(fù)荷率和污泥負(fù)荷率。李燕等[21]采用上流式厭氧污泥床裝置對(duì)面粉廠的淀粉廢水進(jìn)行了處理,當(dāng)?shù)矸蹚U水的COD濃度為4000～8000mg/L,pH>5時(shí),處理效率達(dá)90%以上。楊景亮等[22]采用UASB反應(yīng)器處理康欣制藥有限公司的維生素B12和淀粉生產(chǎn)混合廢水,在中溫條件下,保持反應(yīng)體系的中性和偏堿性狀態(tài),COD容積負(fù)荷最大為30kg/(m3·d)時(shí),COD去除率為80%。厭氧流化床(AFB)是在反應(yīng)器內(nèi)填充著粒徑小、比表面積大的載體,厭氧微生物附著在載體表面生長,載體處于流化狀態(tài),因而廢水與微生物可以充分接觸,有良好的傳質(zhì)效果和很高的工作效能。管運(yùn)濤等[23]研究了兩相厭氧膜生物系統(tǒng)(在產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷反應(yīng)器之間加一膜組件),對(duì)驗(yàn)室配置的工業(yè)淀粉和葡萄糖混合廢水進(jìn)行了處理,COD去除率在95%以上,SS去除率在92%以上,出水COD濃度及SS較低,且甲烷產(chǎn)量比不加膜組件時(shí)要高,可回收的能量也高。厭氧和好氧生物處理組合工藝法常見的是UASB-SBR法,該方法采用UASB-SBR兩級(jí)串聯(lián)的厭氧與好氧結(jié)合的生物處理技術(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[29]。袁志丹等[24]采用UASB作為同時(shí)產(chǎn)甲烷的反硝化反應(yīng)器,AUSB作為好氧硝化反應(yīng)器的串聯(lián)工藝可處理實(shí)際淀粉廢水。整個(gè)串聯(lián)工藝對(duì)于淀粉廢水中的有機(jī)物去除率分別為%、%、%。對(duì)總氮去除率分別為%、%、%。出水COD在100mg/L左右,氨氮在5mg/L以下。處理技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)利用淀粉廢水生產(chǎn)微生物油脂能源需求的不斷增長以及石化燃料燃燒造成的環(huán)境污染和溫室效應(yīng),使21世紀(jì)的能源面臨巨大挑戰(zhàn),可再生能源將成為未來可持續(xù)發(fā)展能源系統(tǒng)的主體。生物柴油是最重要的液體可再生能源產(chǎn)品之一,以植物油脂為原料生產(chǎn)生物柴油,原料成本占總生產(chǎn)成本的70%～85%,而產(chǎn)油微生物具有資源豐富、油脂含量高、生長周期短、碳源利用譜廣等特點(diǎn),因此可以大大降低油脂生產(chǎn)成本。杜娟等[25]以甘薯淀粉廢水為培養(yǎng)基質(zhì),篩選出高產(chǎn)油率的刺孢小克銀漢霉(Cunningha-mellaechinulata)F7。通過一系列培養(yǎng)條件的優(yōu)化之后,產(chǎn)油率最高可達(dá)60%,COD去除率最高可達(dá)87%。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),應(yīng)開展運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好、受環(huán)境影響小、費(fèi)用低的新方法研究。如對(duì)生產(chǎn)規(guī)模不大的淀粉廠,甲烷氣無回收價(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。由于淀粉廢水的有機(jī)濃度很高,所以在處理中很少使用一種處理方法,一般是將多種處理方法結(jié)合使用,好氧與厭氧、或絮凝沉淀與生物處理法相結(jié)合,使各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)相互補(bǔ)充以提高污水處理效率。利用新型無污染技術(shù)處理光合細(xì)菌法簡稱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,以后人們開始逐步運(yùn)用光合細(xì)菌處理高濃度有機(jī)廢水。利用光合細(xì)菌(PSB)處理淀粉廢水,不僅有機(jī)污染物去除率高,而且節(jié)省能耗、投資省、占地少,而且菌體污泥還對(duì)人畜無害,是富含營養(yǎng)的蛋白飼料。因此,PSB是一種非常有前途的處理高濃度有機(jī)廢水的方法。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),淀粉廢水中有用物質(zhì)加強(qiáng)回收利用淀粉廢水主要含有可溶性淀粉、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、礦物質(zhì)及少量油脂[26]。將淀粉廢水中所含有機(jī)物回收利用,變廢為寶,實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益。淡紫擬青霉E7生長能利用廢水中的淀粉作為碳源使其降解,本試驗(yàn)室已經(jīng)篩選出適宜淡紫擬青霉E7在淀粉廢水中生長的各項(xiàng)條件,包括最佳氮源、碳氮比、通氣量、接種量、金屬離子等,淀粉廢水經(jīng)淡紫擬青霉E7處理后,COD值去除率達(dá)到%,處理后的水質(zhì)達(dá)到國家廢水排放三級(jí)標(biāo)準(zhǔn),已完成淡紫擬青霉E7淀粉酶活性及穩(wěn)定性測定。今后的目標(biāo)是利用基因工程進(jìn)一步提高淡紫擬青霉E7的淀粉酶活性,提高其對(duì)廢水中淀粉的生物降解效率。該技術(shù)的突破,將為淀粉廢水的有效處理和污水中有用成分的綜合利用與發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)支撐。加強(qiáng)淀粉廢水綜合處理方法的研究和應(yīng)用對(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[27]。王艷等[28]提出針對(duì)淀粉廢水COD值高這一特點(diǎn),可采用絮凝-微生物復(fù)合法對(duì)其進(jìn)行分段處理,即首先采用環(huán)境友好的絮凝劑使?fàn)I養(yǎng)性有機(jī)物絮凝,并大幅度降低COD值,然后再進(jìn)行生物處理,使處理后的廢水能夠達(dá)標(biāo)排放實(shí)現(xiàn)“化學(xué)-生物法處理高濃度有機(jī)淀粉廢水的一體化?？偨Y(jié)與展望目前國內(nèi)對(duì)于淀粉加工廢水治理方面的研究比較重視,在這方面不斷取得新的進(jìn)步,雖然和國外發(fā)達(dá)國家相比還有很大差距,但處理方法和工藝已相當(dāng)成熟,基本適應(yīng)我國淀粉加工業(yè)的發(fā)展需要。隨著廢水處理工藝新的發(fā)展和應(yīng)用,淀粉廢水處理效果將得到進(jìn)一步提高?？傊?針對(duì)淀粉廢水污染嚴(yán)重這一問題,我們應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其綜合處理方法的研究和應(yīng)用,即對(duì)以上所介紹的氣浮法、絮凝沉淀法及生物法結(jié)合,既能使廢水處理穩(wěn)定達(dá)標(biāo),又可回收有用成分,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。主要參考文獻(xiàn)[1]李善平,甘海南.淀粉生產(chǎn)廢水處理的運(yùn)行與管理[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2000.LiShanping,GansuHainan.Thestarchproductionwastewaterprocessingmovementandmanages[M].Beijing:ChinaEnvironmentalsciencePublishinghouse,2000.[2]買文寧.生物化工廢水處理技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.MaiWenning.Biologicalchemicalindustrywastewaterprocessingtechnologyandprojectexample[M].Beijing:Chemicalindustrypublishinghouse,2002.[3]唐受印,戴友芝,劉忠義,等.食品工業(yè)廢水處理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.TangShouyin,DaiYouzhi,Liuloyaltyandpatriotism,andsoon.Thefoodindustrywastewaterprocesses[M].Beijing:Chemicalindustrypublishinghouse,2001.[4]丁忠浩.有機(jī)廢水處理技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.DingZhonghao.Theorganicwastewaterprocessingtechnologyandapplies[M].Beijing:Chemicalindustrypublishinghouse,2002.[5]王紹文,羅志騰,錢雷.高濃度有機(jī)廢水處理技術(shù)與工程應(yīng)用[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2003.WangShaowen,LuoZhiteng,moneythunder.Thehighlyconcentratedorganicwastewaterprocessingtechnologyandtheprojectapply[M].Beijing:Metallurgicalindustrypublishinghouse,2003.[6]楊啟峰,張萍,趙永志.淀粉廢水的處理技術(shù)[J].黑龍江環(huán)境通報(bào),2000,24(2):55-56.YangQifeng,willopentheduckweed,ZhaoYongzhi.Starchwastewaterprocessingtechnology[J].Heilongjiangenvironmentnotification,2000,24(2):55-56.[7]殷永泉,單文坡.淀粉廢水處理方法綜述[J].環(huán)境污染與防治,2005,27(8):625-629.YinYongquan,ShanWenpo.Thestarchwastewaterprocessingmethodsummarizes[J].Environmentalpollutionandpreventingandcontrolling,2005,27(8):625-629.[8]買文寧.氣浮提取蛋白-UASB＆SBR工藝處理淀粉廢水[J].工業(yè)水處理,2002,22(6):42-44.MaiWenning.[9]張之丹,荊海樂.厭氧-好氧-氣浮工藝處理淀粉廢水[J].中國給水排水,2002,18(11):67-68.ZhangZhidan,JingHaile.Tiresoftheoxygen-goodoxygen-gastofloatthecraftprocessingstarchwastewater[J].Chinatowaterdrainingwater,2002,18(11):67-68.[10]牧劍波,任慧,丁一剛,等.氣浮一體化裝置處理淀粉廢水的應(yīng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