馬鈴薯淀粉水資料

/馬鈴薯淀粉廢水是以馬鈴薯為原料生產(chǎn)淀粉的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢液，一般也稱為馬鈴薯淀粉廢水，是高污染的廢水，COD含量可達(dá)10000mg/l以上，不加處理直接排放將造成環(huán)境水體缺氧，使水生生物窒息死亡，給環(huán)境帶來巨大的危害[1]。但是，由于馬鈴薯產(chǎn)區(qū)主要集中在“三北”（東北、西北、華北）地區(qū)，加工期在9～11月份，氣溫低，有冰凍。特別是在10～11月，低溫都在-5～15℃之間。這些問題給馬鈴薯淀粉廢水的處理增加了難度，因此目前馬鈴薯淀粉企業(yè)的廢水處理水平普遍落后，環(huán)境污染嚴(yán)重，造成環(huán)境水體缺氧，使水生生物窒息死亡。近年來，隨著水資源匱乏和水污染問題日趨嚴(yán)重與需水量迅猛增加的矛盾越來越突出，國內(nèi)對馬鈴薯淀粉廢水的處理及綜合利用研究逐漸成為科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的關(guān)注熱點。\1、馬鈴薯淀粉廢水來源及其水質(zhì)特征1.1馬鈴薯淀粉廢水來源馬鈴薯淀粉生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水主要來自兩個部分：一為清洗工段清洗馬鈴薯產(chǎn)生的廢水。這部分廢水主要成分為馬鈴薯表面的泥沙。通?？稍谏a(chǎn)過程中增添少許設(shè)備，經(jīng)簡單的沉淀處理后就可循環(huán)使用。二為提取工段的廢水。這部分廢水由兩個生產(chǎn)階段產(chǎn)生：一是淀粉乳提取產(chǎn)生的廢水，主要是馬鈴薯自身的含水量，即細(xì)胞液，故該廢水中的蛋白質(zhì)含量較高。這部分廢水不能循環(huán)使用，又因回收蛋白成本費(fèi)用高，目前全部外排。二是淀粉提取產(chǎn)生的廢水，生產(chǎn)過程中對水質(zhì)的要求高，但用水量小，也稱為工藝廢水。該廢水中主要含有淀粉、蛋白質(zhì)[2]等有機(jī)物，COD(化學(xué)需氧量)、BOD（生物需氧量）濃度非常高。目前馬鈴薯淀粉企業(yè)排放的污水主要為細(xì)胞液和工藝廢水。1.2馬鈴薯淀粉廢水的水質(zhì)特征馬鈴薯淀粉廢水中主要含有機(jī)物化合物，如蛋白質(zhì)和糖類等，還含有一些淀粉顆粒、纖維等。水質(zhì)成分如下[3]：COD（化學(xué)需氧量）約為：20000～25000mg/lBOD（生化需氧量）約為：9000～12000mg/lSS（懸浮物）約為：18000mg/l2、馬鈴薯淀粉廢水處理現(xiàn)狀目前，國內(nèi)馬鈴薯淀粉廢水處理方法有資料顯示的有：化學(xué)絮凝、生物處理等方法。2.1化學(xué)絮凝法絮凝沉淀法作為一種成本較低的水處理方法應(yīng)用廣泛。其水處理效果的好壞很大程度上取決于絮凝劑的性能，所以絮凝劑是絮凝法水處理技術(shù)的關(guān)鍵。絮凝劑可分為無機(jī)絮凝劑、合成有機(jī)高分子絮凝劑、天然高分子絮凝劑和復(fù)合型絮凝劑。追求高效、廉價、環(huán)保是絮凝劑研制者們的目標(biāo)[4]。莫日根等[5]用堿式聚合氯化鋁為絮凝劑處理模擬馬鈴薯淀粉廢水，結(jié)果表明，當(dāng)10%堿式聚合氯化鋁的投人量為1.00mL和1.20mL時，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%。鄭圣坤等[6]采用摸擬試驗方法研究PAC、FeCl3和Al2(SO4)3混凝劑對馬鈴薯淀粉廢水的混凝預(yù)處理效果。通過對廢水處理前后各項指標(biāo)及處理成本等各方面因素進(jìn)行綜合分析，結(jié)果得知，Al2(SO4)3作為馬鈴薯淀粉廢水的混凝劑較為合適，此時Al2(SO4)3的最佳投藥量為500mg/L，對廢水的COD去除率可達(dá)到34%左右。蘭州交通大學(xué)[7]采用混凝法對處理馬鈴薯淀粉廢水進(jìn)行了研究。研究了混凝劑的種類、投加量、pH以及沉降時間對馬鈴薯淀粉廢水COD去除率的影響。通過對廢水處理前后各項指標(biāo)及處理成本等各方面因素進(jìn)行綜合分析，結(jié)果得知，PFS作為馬鈴薯淀粉廢水的混凝劑較為合適，此時馬鈴薯淀粉廢水去除率可達(dá)到58%。國內(nèi)目前采用混凝沉淀法處理馬鈴薯淀粉廢水的研究不多，大多集中在實驗室研究階段，試驗結(jié)果顯示；采用絮凝沉淀處理廢水，雖然對有機(jī)物有一定的去除效果，但是處理后的廢水仍然不能達(dá)標(biāo)排放，加上于成本等原因，尚未見采用混凝法處理廢水的馬鈴薯淀粉生產(chǎn)企業(yè)。2.2馬鈴薯淀粉廢水的生物處理法國內(nèi)對淀粉廢水的生物處理法研究較多，但是在馬鈴薯淀粉廢水處理的生物法研究資料顯示不多。郭育鴻等[8]采用SBR工藝處理馬鈴薯加工廢水，比其他工藝更具有優(yōu)越性。在進(jìn)水CODCr=2000～6000mg/L時，CODCr平均去除率達(dá)到94%以上，出水水質(zhì)為pH值=6～9，CODCr≤100mg/L，SS≤70mg/L，NH+4—N≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。洪永哲等[9，10]采用投菌活性污泥法間歇式處理馬鈴薯污水定性試驗，闡述了七種細(xì)菌的功并通過試驗數(shù)據(jù)分析得出，采用投菌活性污泥法，不僅能提高馬鈴薯污水的處理效果而且還能增強(qiáng)生化過程的硝化作用，使污水的脫氮效果明顯，產(chǎn)泥量也少這一結(jié)論。榮宏偉等[11]采用厭氧-好氧法對馬鈴薯加工廢水進(jìn)行了處理研究，通過采用上流式厭氧污泥床和接觸氧化進(jìn)行了處理該廢水的實驗研究結(jié)果表明該組合工藝的處理效果良好CODcr去除率可達(dá)95%～97%，BOD5去除率為96%～99%，容積產(chǎn)氣率1.733m3(m3?d)。鄭圣坤，唐文浩[12]采用模擬試驗方法研究了UASB—曝氣氧化塘組合工藝處理高濃度馬鈴薯淀粉有機(jī)廢水的技術(shù)可行性。實驗結(jié)果表明，UASB—曝氣氧化塘組合工藝對廢水中有機(jī)物的去除效果良好，COD去除率可達(dá)到95%左右，BOD5去除率為98%。郭靜[13]等在加拿大新布倫瑞克大學(xué)實驗室利用上流式厭氧污泥床—厭氧濾柱系統(tǒng)，進(jìn)行了低負(fù)荷條件下兩級厭氧處理的研究。運(yùn)行試驗長達(dá)420天，結(jié)果表明：在常溫條件下，該系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷為0.19～0.55kgCOD/m3?d時，COD和SS的去除率分別是95～98%和98～99%，產(chǎn)氣量為0.31～0.32m3CH4/kgCOD去除，運(yùn)行期間出水水質(zhì)始終良好，沒有出現(xiàn)任何惡性變化的征光。生物氣中77%～80%是CH4，而17%～18%是CO2，兩級厭氧處理系統(tǒng)運(yùn)行可靠、便于管理。國內(nèi)大多數(shù)馬鈴薯淀粉生產(chǎn)企業(yè)集中在“三北”地區(qū)，生產(chǎn)季節(jié)9～11月份，氣溫低、有冰凍。特別是在10～11月，低溫都在-5～15℃之間，而生物處理工藝無論是厭氧法，還是好氧法，均需25℃左右的工作溫度，有些厭氧處理工藝水溫需要控制在35℃左右，否則封鎖處理效果。因此，雖然有人時行生物法處理馬鈴薯淀粉廢水的研究，但是企業(yè)實際并無應(yīng)用實例，而污水處理工程即使建成也無法保證正常運(yùn)行。

3、蛋白的回收與利用

3.1膜法回收蛋白

甘肅省膜科學(xué)技術(shù)研究院[14]利用平板超濾膜設(shè)備對馬鈴薯淀粉廢水進(jìn)行了回收蛋白的中試實驗，結(jié)果證明，超濾膜對馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢水中的蛋白的截留率大于90%，COD去除率大于50%，天津大學(xué)[15]采用中空纖維超濾膜進(jìn)行了回收馬鈴薯淀粉廢水中蛋白質(zhì)的小試，認(rèn)為超濾前調(diào)整料液pH值3.5左右，超濾效果比較好，COD的去除率為55.8%。張澤俊等[16]采用自制的超濾實驗室小試機(jī)對馬鈴薯淀粉廢水進(jìn)行回收蛋白小試，試驗結(jié)果證明采用切割分子量為1.5萬的醋酸纖維素膜，處理馬鈴薯淀粉工藝廢水，可以截留85%的蛋白質(zhì)，降低50%的COD。顧春雷[17]等采用膜技術(shù)處理紀(jì)鈴薯加工廢水，用切割分子量10萬和1.5萬的超濾回收蛋白，再用納濾膜回收馬鈴薯淀粉廢水中的低聚糖，結(jié)果證明：利用膜集成技術(shù)可以回收馬鈴薯淀粉廢水中蛋白質(zhì)總量的97%和低聚糖總量的90%。最后反滲透液的化學(xué)耗氧量可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2混凝沉淀法回收蛋白

陶德錄等[18，19，20]人將馬鈴薯淀粉生產(chǎn)中的蛋白液通過蛋白提取和菌細(xì)胞提取技術(shù)，制成飼料蛋白，從而降低馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢水中的有機(jī)物含量，減輕廢水對環(huán)境的污染，且得到利用價值高的飼料蛋白，實現(xiàn)淀粉生產(chǎn)廢水的循環(huán)利用。采用了能作飼料添加劑的鈣鹽物質(zhì)，配制成了電解質(zhì)，其絮凝、助凝和沉淀效果很好。每噸約3000元，按0.2%~0.3%添加(根據(jù)蛋白液濃度可浮動用量)，處理1t蛋白液費(fèi)用6~9元。趙萍等[21]利用酸調(diào)節(jié)等電點、發(fā)酵、熱處理等方法處理馬鈴薯淀粉加工的廢水，從中提取蛋白質(zhì)及回收固形物，降低廢水中的COD值和BOD值，使廢水得到凈化而減少對環(huán)境的污染。提高綜合利用水平。

利用膜分離技術(shù)回收馬鈴薯淀粉廢水中的蛋白，設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡單，回收蛋白較徹底，但設(shè)備一次性投資大，一般企業(yè)承受不起?；炷恋淼确椒ㄟ\(yùn)行成本高，蛋白質(zhì)提取率低，提取質(zhì)量差，因此推廣應(yīng)用難度大?，F(xiàn)除甘肅省膜科學(xué)技術(shù)研究院進(jìn)行了中試外，其余的仍處在實驗室研究階段。

4、綜合利用現(xiàn)狀

利用馬鈴薯為原料生產(chǎn)淀粉，會產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，里面含有大量的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪和粗纖維[22]。傳統(tǒng)的真菌培養(yǎng)基為馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基，馬鈴薯煮汁中存在適應(yīng)真菌生長的各種因素，因而淀粉加工廢水可能可以作為真菌生長的原料。真菌對廢水中營養(yǎng)物質(zhì)的利用，一方面改善馬鈴薯廢水，另一方面又能生產(chǎn)生物活性物質(zhì)，如多不飽和脂肪酸[23]。王宏勛[24]等人以馬鈴薯淀粉廢水為發(fā)酵基質(zhì)，用刺孢小克銀漢霉(Cunninghamellaechinulata)發(fā)酵生產(chǎn)含γ-亞麻酸(GLA)的油脂。研究表明，刺孢小克銀漢霉菌株能有效利用馬鈴薯淀粉廢水合成GLA，最佳碳源為蔗糖，最佳氮源為(NH4)2SO4，最佳C/N為100∶1。在最佳條件下發(fā)酵培養(yǎng)7天，廢水的COD去除率達(dá)到19.21%，生物量達(dá)到20.53g/L，菌絲體中粗油量為3.91g/L，產(chǎn)油率為19.03%，GLA產(chǎn)量為680.10mg/L。初步說明通過微生物發(fā)酵可以達(dá)到處理廢水和生產(chǎn)生物活性物質(zhì)的雙重目的。

有人還試圖對馬鈴薯淀粉廢液進(jìn)行加工處理，將其用于食品工業(yè)，但因處理過的淀粉汁液具有馬鈴薯所特有的一種異味而裹足不前。為有效利用馬鈴薯的汁液，近年一種使用葡萄糖轉(zhuǎn)化酶處理的新工藝面世，不僅有效去除了汁液中的不愉快口味，而且所得產(chǎn)品富含糖、氨基酸、有機(jī)酸與礦物質(zhì)等營養(yǎng)成份，可作為食品添加劑廣泛用于餅干、糕點、飲料、西式點心中，完全符合食品衛(wèi)生要求[25]。由于馬鈴薯淀粉廢水和廢渣富含蛋白等營養(yǎng)成份，有人利用廢水回收蛋白，利用廢渣生產(chǎn)飼料、酒精、糊精、檸檬酸等產(chǎn)品[26]。內(nèi)蒙古奈倫農(nóng)業(yè)科技股份有限公司從1996年建設(shè)淀粉廠的同時進(jìn)行工業(yè)廢水的治理工作，通過大量的考察和論證，消化吸收了國外北歐和日本的先進(jìn)經(jīng)驗，開展馬鈴薯淀粉生產(chǎn)汁水農(nóng)田施肥技術(shù)研究，經(jīng)過十幾年的試驗開發(fā)，取得了顯著成效，原來的沙梁荒地變成了肥沃的農(nóng)業(yè)基地，馬鈴薯畝產(chǎn)達(dá)到2500多公斤（周邊大田產(chǎn)量為800～1000公斤），十多年來，年年保持豐產(chǎn)[27，28]。

馬鈴薯淀粉的綜合利用研究，對馬鈴薯淀粉廢水的處理具有理論上的指導(dǎo)意義，由于有些綜合利用技術(shù)尚處在實驗室研究階段，并且存在技術(shù)條件苛刻、運(yùn)行成本高等因素而不宜推廣。采用馬鈴薯淀粉廢水灌溉農(nóng)田的綜合利用技術(shù)，確是一項資源節(jié)約型、環(huán)境清潔型和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的非常好的技術(shù)措施。同時解決了“三北”地區(qū)馬鈴薯淀粉廢水處理難度大的問題。

5、建議

（1）由于馬鈴薯淀粉的生產(chǎn)企業(yè)，除西南地區(qū)有極少數(shù)企業(yè)，絕大部分都在“三北”地區(qū)，“三北”地區(qū)的企業(yè)生產(chǎn)期集中在9～11月份，氣溫低，有冰凍。特別是在10～11月，低溫都在-5～15℃之間，而生物污水處理工藝無論是厭氧法、好氧法，均需25℃左右的工作溫度，否則封鎖處理效果。由于條件的限制，生物污水處理工程即使建成也無法正常運(yùn)行。因此建議國家在馬鈴薯淀粉廢水處理工藝的研究立項上，應(yīng)盡量減少不必要的浪費(fèi)，加大對馬鈴薯淀粉廢水處理切實可行的研究項目，增加投入力度。

（2）中國目前進(jìn)口馬鈴薯淀粉40萬t左右[29]，發(fā)展前景非常廣闊。但是廢水污染卻相當(dāng)嚴(yán)重，是困惑馬鈴薯淀粉生產(chǎn)發(fā)展的主要難點。由于馬鈴薯淀粉生產(chǎn)中未中入任何其它添加物，從理論上可以認(rèn)為廢水中所含物質(zhì)為馬鈴薯本身物質(zhì)，無毒、無害。因此建議通過政策指導(dǎo)，利用馬鈴薯加工廢水適時、適量進(jìn)行農(nóng)田冬灌，在因地、因作物造宜情況下，既可解決廢水排放污染問題，又可擴(kuò)大灌溉農(nóng)田面積。環(huán)保、農(nóng)業(yè)、科研等相關(guān)部門應(yīng)對廢水及冬灌土壤、主要農(nóng)作物做連續(xù)檢測分析，并對這一治污方法進(jìn)行跟蹤調(diào)查和對比試驗，掌握廢水灌溉與農(nóng)作物生長情況的科學(xué)規(guī)律，獲取全面、詳細(xì)、科學(xué)的數(shù)據(jù)，得出淀粉廢水灌溉的有效結(jié)論及改良方法，以便合理利用推廣之[30]。

（3）利用馬鈴薯淀粉廢水為原料進(jìn)行種植和灌溉，使其能為農(nóng)業(yè)生態(tài)建設(shè)服務(wù)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。由于該方法僅限于農(nóng)業(yè),所以不適合在城市推廣使用[31]。因此建在城市中的馬鈴薯淀粉生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)采用膜分離技術(shù)對廢水進(jìn)行處理，使廢水實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，同時回收廢水中的蛋白質(zhì)、低聚糖用以抵消處理廢水所產(chǎn)生的費(fèi)用，實現(xiàn)變廢為寶，變害為利。

（4）馬鈴薯淀粉廢水污染治理技術(shù)研究應(yīng)堅持因地制宜、分類指導(dǎo)、突出重點、抓好試點、突出示范效應(yīng)等原則。工作重點應(yīng)突出節(jié)水、減排、減輕污染、廢水廢渣綜合利用等。要強(qiáng)調(diào)從源頭上控制污染，加快落后工藝流程的改造，淘汰落后的生產(chǎn)技術(shù)，積極探索和研發(fā)以蛋白提取、低聚糖回收、廢水冬灌為重點的馬鈴薯淀粉加工廢水的綜合利用項目，從根本上解決廢水污染問題。

（5）由于馬鈴薯淀粉廢水處理難度非常大，因此目前真正實現(xiàn)馬鈴薯淀粉廢水處理的企業(yè)幾乎沒有。建議政府職能部門應(yīng)加大管理力度、協(xié)調(diào)相關(guān)部門、出臺相關(guān)政策、加強(qiáng)技術(shù)合作、強(qiáng)化指導(dǎo)作用。根據(jù)不同的企業(yè)采用不同的方法，實現(xiàn)馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢水的有效治理。有關(guān)淀粉廢水處理的資料

淀粉廢水處理方法綜述

1引言

淀粉是綠色植物進(jìn)行光合作用后的產(chǎn)物，是人類生命活動中必不可缺少的基礎(chǔ)物質(zhì)，淀粉的化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)盡管復(fù)雜，但用途甚廣。淀粉是一種非常重要的工業(yè)原料，它不僅應(yīng)用在食品工業(yè)領(lǐng)域而且在制酒、制藥、紡織、化工等行業(yè)也被廣泛應(yīng)用。淀粉在加工過程中會產(chǎn)生大量的高濃度酸性有機(jī)廢水，其含量隨生產(chǎn)的波動而時有變化，其COD值通常在1000mg/L左右。

目前，我國淀粉生產(chǎn)企業(yè)600多家，年產(chǎn)量已達(dá)400萬噸，按現(xiàn)在的加工工藝，每生產(chǎn)1噸淀粉大約產(chǎn)出6噸廢水，可見整個淀粉制造業(yè)每年產(chǎn)生的廢水量甚多。這些廢水中主要含有溶解性淀粉、少量蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、塵土、礦物質(zhì)及少量的油脂，易**發(fā)酵，使水質(zhì)發(fā)黑發(fā)臭，排入江河會消耗水中的溶解氧，促進(jìn)藻類及水生植物繁殖，量大時河流嚴(yán)重缺氧，發(fā)生厭氧**，散發(fā)惡臭，魚、蝦、貝類等水生動物可能會因此而窒息死亡。因此，搞好淀粉廢水的治理及綜合回收利用越來越受到環(huán)境科學(xué)工作者的重視。

2淀粉廢水的組成

在淀粉加工過程中產(chǎn)生大量的高濃度酸性有機(jī)廢水,主要是溶解性的淀粉和少量蛋白質(zhì),一般沒有毒性,但COD很高,通常為1000～30000mg/L,SS為1500mg/L。如將廢水直接排放到環(huán)境水體中,不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重危害,也造成水資源的浪費(fèi)。

2.1玉米淀粉

玉米淀粉生產(chǎn)不受季節(jié)影響，可全年生產(chǎn)。但工藝用水量較大，一般為5～13m/噸玉米。玉米淀粉廢水的主要成分為淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、纖維素有機(jī)物質(zhì)，COD值為8000～30000mg/L，BOD值為5000～20000mgΠL，SS值為3000～5000mg/L。一般來說，淀粉廠所排放的污水有三個主要來源，一是水洗工藝中排放出來的污水，此污水pH值為6。5～7。0，COD值在6500～10000mg/L左右;二是在淀粉脫水時產(chǎn)生的工藝水，其有機(jī)物濃度較低，COD值大約在2000mg/L左右，呈弱酸性;三是在轉(zhuǎn)換生產(chǎn)產(chǎn)品時，生產(chǎn)設(shè)備的清洗水，其有機(jī)物濃度也較低，COD值為1000～1600mg/L，呈中性。此外，還有車間地面沖洗水。對于中小型淀粉廠，在正常生產(chǎn)情況下，污水的排放量為600～630m/d，主要水質(zhì)指標(biāo):COD值為6000～7000mg。/L，pH值為6～615，SS為1500～2000mg/L。

2.2薯類淀粉

薯類（主要是馬鈴薯和地瓜）為原料的淀粉生產(chǎn)，其廢水的水質(zhì)特征為:

（1）輸送和洗凈廢水。通常含有泥土、馬鈴薯碎皮及由原料溶出的有機(jī)物，這種廢水懸浮物含量高，但COD和BOD值都不高;

（2）生產(chǎn)廢水即分離廢水。含有大量的水溶性物質(zhì)，如糖、蛋白質(zhì)、樹脂等，同時也含有少量的微細(xì)纖維和淀粉，COD和BOD值都很高，且水量大。因此，本工段廢水是馬鈴薯原料淀粉廠污染廢水的主要來源;

（3）生產(chǎn)設(shè)備洗刷廢水;

（4）淀粉渣貯槽廢水。淀粉生產(chǎn)過程中，作為副產(chǎn)品產(chǎn)生大量的渣滓，長期積存在貯槽內(nèi)，會含有一定量的廢水，這種廢水雖然不產(chǎn)生怪味，但因發(fā)酵其酸度很高，馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特征和主要污染因子如表1所示。

由表1清楚地看出，甘薯類淀粉生產(chǎn)廢水屬高濃度有機(jī)廢水。因此，對淀粉廢水進(jìn)行處理，使其達(dá)到國家所要求的排放標(biāo)準(zhǔn)已成為一個不容忽視的環(huán)境科學(xué)研究課題。根據(jù)國家綜合污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-1996規(guī)定二級排放標(biāo)準(zhǔn)，排放水水質(zhì)要求如下:COD≤150mg/L，BOD≤30mg/L，SS≤70mg/L，pH=6～9。

3淀粉廢水處理方法綜述

國家環(huán)?？偩衷趪噎h(huán)境科技發(fā)展"十五"計劃綱要指出,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。針對淀粉工業(yè)廢水的特點,人們都在力求研究出一種快速、高效、低能耗的淀粉廢水處理方法。

國內(nèi)外目前常用的處理方法總體上可分為生化法和化學(xué)絮凝沉淀法,兩種處理方法在實際應(yīng)用中各有利弊。

3.1絮凝沉淀處理

絮凝沉淀法作為一種成本較低的水處理方法應(yīng)用廣泛。其水處理效果的好壞很大程度上取決于絮凝劑的性能,所以絮凝劑是絮凝法水處理技術(shù)的關(guān)鍵。絮凝劑可分為無機(jī)絮凝劑、合成有機(jī)高分子絮凝劑、天然高分子絮凝劑和復(fù)合型絮凝劑。追求高效、廉價、環(huán)保是絮凝劑研制者們的目標(biāo)。

岑超平對木薯淀粉黃漿水,先用石灰乳中和,再用進(jìn)口高分子絮凝劑N2OP、650BC、AN絮凝,有很好的凈化效果,COD去除率為60.0%～99.3%,總固形物去除率為45.0%～66.8%。絮凝后可生化處理達(dá)標(biāo)排放,且藥劑總耗費(fèi)小于0.3元/m,這在高濃度有機(jī)廢水治理工程中是完全可以接受的。絮凝下沉物容易脫水分離,便于回收和綜合利用。

鄧述波等從土壤中分離、篩選得到高效絮凝劑產(chǎn)生菌A29,對其培養(yǎng)液的粘性及其絮凝性進(jìn)行考察。該菌產(chǎn)生的絮凝劑的粘度高達(dá)295mPa/s,且粘性和絮凝率具有正相關(guān)性,對淀粉廠的黃漿廢水具有良好的絮凝效果。添加絮凝劑明顯起到加速沉降,降低出水濁度的作用。廢水的SS和COD的去除率分別可達(dá)85.5%和68.5%,效果明顯優(yōu)于常用的化學(xué)絮凝劑。由于微生物絮凝劑具有無毒、無二次污染的特點,因而處理淀粉廠廢水絮凝得到的蛋白物質(zhì)可以作為動物飼料進(jìn)行綜合利用。

李亞峰等采用聚鐵混凝沉淀-活性炭吸附工藝處理淀粉廢水,具有較好的處理效果,處理后各項指標(biāo)均能達(dá)到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。主要技術(shù)參數(shù):聚鐵的投加量為150～250mg/LAM的投加量為25mg/L;混合攪拌時間為2～3min;攪拌速度為100～120r/min。藥劑費(fèi)為0.31元/m。該方法具有工藝簡單、處理效果好、投資小、易于操作等優(yōu)點,而且處理效果不受氣候條件影響,因此特別適用于寒冷地區(qū)小流量淀粉廢水的處理。

3.2生物處理

生物處理法是利用微生物新陳代謝功能,使廢水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物被降解并轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì),使廢水得以凈化的方法,一般可分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法兩種。該方法在處理高濃度有機(jī)廢水方面,以其處理費(fèi)用低、處理效率高等優(yōu)點被廣泛采用。

3.2.1厭氧生物法

厭氧法處理淀粉廢水,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。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。

1、升流式厭氧污泥床(UASB)

UASB內(nèi)的水流方向與產(chǎn)氣上升方向相一致,一方面減少了堵塞的機(jī)率,另一方面則加強(qiáng)了對污泥床的攪拌混合作用而有利于微生物與進(jìn)水基質(zhì)間的混合接觸及顆粒污泥的形成。該工藝不僅投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡便,而且產(chǎn)生可供利用的沼氣,處理后的廢水達(dá)標(biāo)排放,獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

張振家等采用UASB反應(yīng)器處理淀粉廢水,具有容積負(fù)荷及去除率高等顯著優(yōu)點,在反應(yīng)器COD容積負(fù)荷保持在10kg/(m3?d)以上時,COD去除率可達(dá)90%以上,有機(jī)氮去除率亦達(dá)80%,為后續(xù)處理打下良好基礎(chǔ)。試驗結(jié)果表明,微量元素在廢水的厭氧生物處理過程中具有不可少或缺的作用,因此在厭氧處理過程中,必須充分重視厭氧反應(yīng)體系對微量元素的需求,保證供給。

2、厭氧流化床(AFB)

該反應(yīng)器內(nèi)填充著粒徑小、比表面積大的載體,厭氧微生物組成的生物膜在載體表面生長,載體處于流化狀態(tài),具有良好的傳質(zhì)條件,微生物易與廢水充分接觸,細(xì)菌具有很高的活性,設(shè)備處理效率高。

欒金義等將生物流化床與接觸氧化法相結(jié)合的復(fù)合生物流化床方法,使淀粉廢水先經(jīng)過流化的生物載體后再經(jīng)填料層,處理北京某淀粉廠的廢水,COD去除率達(dá)90%左右,廢水可達(dá)標(biāo)排放。該方法可使生物流化床技術(shù)與接觸氧化法的優(yōu)缺點相互補(bǔ)充,大大提高了處理效率。

3、垂直折流厭氧污泥床(VBASB)

VBASB是一種復(fù)合型厭氧反應(yīng)器,它是以UASB反應(yīng)器為主體,綜合了ACP、UASB和AF三種工藝的特點,可視為在UASB反應(yīng)器內(nèi)加四道垂直擋板,使反應(yīng)器的水流上下垂直折流,處理過的廢水再經(jīng)三相分離器流出反應(yīng)器,使反應(yīng)器內(nèi)的水流呈推流的特點,對高懸浮物高濃度有機(jī)廢水比AF和UASB有更好的適應(yīng)性。

賀曉紅等介紹了在常溫條件下,采用VBASB反應(yīng)器處理淀粉廢水的經(jīng)濟(jì)有效的方法。當(dāng)HRT=12h時,反應(yīng)器的平均進(jìn)水COD為4511.8mg/L,平均COD容積負(fù)荷為903kg/(m3?d),出水COD平均為778.1mg/L,平均處理效率達(dá)81.47%,1gCOD的沼氣平均產(chǎn)率為0.30L,同時,在反應(yīng)器內(nèi)部形成了大量活性良好的顆粒污泥。在處理過程中,主要控制因素為VFA、堿度和pH。保持反應(yīng)器中VFA在500mg/L以下,堿度在1000mg/L左右,pH在6.3～7.6是適宜的。處理后的出水進(jìn)一步經(jīng)過好氧生物處理,即可達(dá)標(biāo)排放。

4、厭氧接觸消化法

厭氧接觸消化法屬第二代厭氧消化技術(shù),由于采用將消化污泥回流至消化器的措施,可保持消化設(shè)施內(nèi)較高濃度的生物量,從而提高了消化器的容積負(fù)荷。與上流式厭氧污泥床、厭氧濾床相比,厭氧接觸消化法雖然負(fù)荷較低,但運(yùn)行可靠,起動時間較短,但目前國內(nèi)在淀粉廢水處理方面的研究和應(yīng)用并不多見。

佘宗蓮等采用厭氧接觸消化技術(shù),分別在中溫32℃和自然溫度條件下處理淀粉廠的高濃度廢水。結(jié)果表明,采用中溫厭氧消化可取得較好的處理效果,原水不調(diào)pH4.0～4.9直接進(jìn)反應(yīng)器,COD容積負(fù)荷最高達(dá)5.06kg/(m3?d),進(jìn)水COD平均為11.604×10mg/L,出水COD平均為1778mg/L,COD去除率達(dá)85.8%,出水pH提高到6.4～7.0。采用自然溫度消化,當(dāng)氣溫大于24℃時,可取得較好的處理效果。

5、厭氧折流板ABR反應(yīng)器

ABR反應(yīng)器作為一種理想的多段分相、混合流態(tài)處理工藝,具有比其他厭氧工藝更為優(yōu)越的特性。

沈耀良等對ABR反應(yīng)器處理高濃度淀粉加工廢水的效果及污泥特性進(jìn)行了研究,在中溫35士0.5℃、進(jìn)水COD負(fù)荷為12～18kg/(m3?d)、HRT=12～24h時,COD的去除率可達(dá)72%～96%。研究表明,不同條件下反應(yīng)器不同隔室中的VFA及pH的變化呈現(xiàn)出顯著的相分離及移動的特征,反應(yīng)器中形成SVI為18～25mL/g、平均粒徑為2～3mm大者可達(dá)4～5mm、性能良好的顆粒污泥,且其特性隨不同隔室而呈現(xiàn)出相應(yīng)的變化規(guī)律。該方法對高濃度淀粉加工廢水具有穩(wěn)定高效的處理效果。

6、厭氧濾池(AF)

裝置中填滿了如沙礫、塑料、泡沫等填料,使厭氧微生物附著在上面生長,可維持較高的生物量和較長的SRT。但由于該裝置易發(fā)生堵塞,所以主要用于處理含懸浮物較少的中、低濃度廢水,近些年使用該方法處理淀粉廢水方面的報道不多。

Ahn等采用兩種不同的方式,對厭氧濾池處理馬鈴薯淀粉廢水的動力學(xué)特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,盡管兩種模式下反應(yīng)器均運(yùn)行正常,但是對出水COD的預(yù)測受進(jìn)水水質(zhì)的影響嚴(yán)重。

3.2.2好氧生物法

與厭氧法相比,好氧生物法在處理淀粉加工廢水方面有許多不足之處,例如需要充氧、動力消耗大、無能量回收、微生物所需營養(yǎng)多和污泥量大等適合處理低濃度的有機(jī)廢水。而淀粉廢水的COD一般較大,所以在淀粉廢水的處理中單獨(dú)應(yīng)用的較少,主要是接觸氧化法、生物氧化塘法和SBR法。在淀粉加工廢水的處理中,好氧生物處理一般用作后續(xù)處理。

蘇宏等用加壓SBR法處理淀粉廢水,進(jìn)水COD為3500～4000mg/L,停留時間8～12h,COD去除率為94%～96.7%,出水COD小于150mg/L,達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),該方法具有處理工藝簡單、實用、效果好。與普通SBR法相比,加壓SBR法具有生化反應(yīng)速度快、有機(jī)物去除率高且耐負(fù)荷沖擊能力更強(qiáng)。

楊啟峰等根據(jù)北方氣候特點和馬鈴薯淀粉生產(chǎn)特點及淀粉廢水性質(zhì),采用沉淀分離-單純曝氣組合工藝處理北方城市的馬鈴薯淀粉廠的淀粉廢水,該工藝流程簡單、容易操作、基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)低,便于管理,此工藝適合我國國情。

Jin等在實驗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為4.0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,可用作動物飼料,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。3厭氧與好氧或絮凝沉淀與生物處理法相結(jié)合

3.3其他方法

由于淀粉廢水的有機(jī)濃度很高,所以在處理中很少使用單一處理方法,一般是將多種處理方法結(jié)合使用,使各種方法的優(yōu)缺點相互補(bǔ)充,以提高效率。

戴建強(qiáng)等在中溫35±1℃條件下,采用UASB和混合活性污泥串聯(lián)的方法來處理玉米淀粉生產(chǎn)廢水,當(dāng)COD在7000～8000mg/L,HRT為18h時,廢水經(jīng)兩步處理后,COD的去除率在97%以上。經(jīng)二級生化處理的出水達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法UASB反應(yīng)器內(nèi)的厭氧活性污泥直接引自廢水處理系統(tǒng),可有效縮短啟動周期,節(jié)約資金。對高濃度有機(jī)廢水的COD去除率高,運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

毛海亮等采用UASB-SBR工藝處理淀粉廢水。充分利用UASB高效高負(fù)荷的處理優(yōu)勢,使廢水得到有效治理。試驗結(jié)果表明,廢水經(jīng)顆粒化UASB穩(wěn)定處理后,出水COD可降到500mg/L以下,然后再經(jīng)SBR處理后,出水COD可降到100mg/L以下,出水清澈。該處理系統(tǒng)具有耐沖擊負(fù)荷、處理效果穩(wěn)定、運(yùn)行管理簡單、運(yùn)行費(fèi)用低等特點。該系統(tǒng)處理每立方米淀粉廢水,可節(jié)約用電7～8kW?h。

柴社立等采用多階段水解-好氧串聯(lián)工藝處理高濃度玉米淀粉廢水。試驗結(jié)果表明,水解段具有提高廢水可生化性的功能。在總HRT為60+h、進(jìn)水pH為5.90～6.08,進(jìn)水COD、BOD5、NH4+平均分別為8205、7395、160.0mg/L的條件下,CODCr、BOD5和NH4+去除率分別達(dá)97.7%、5499.1%和88.1%,出水水質(zhì)達(dá)到或接近國家污水排放二級標(biāo)準(zhǔn)。該方法對環(huán)境條件的要求較低,操作上較為簡單,具有一定的抗負(fù)荷沖擊能力。

除以上介紹的各種常規(guī)的淀粉廢水處理方法外,李素玉等還介紹了多種微生物凈化玉米淀粉廢水的協(xié)同作用方面的研究。結(jié)果表明,多種微生物的協(xié)同作用可使廢水COD去除率達(dá)90%以上,凈化后的廢水COD在300mg/L以下,pH在7左右,每立方米廢水還可生產(chǎn)出適于用作飼料添加劑的SCP1.646kg,可將玉米淀粉廢水變成生產(chǎn)蛋白質(zhì)的資源。

3結(jié)語

國內(nèi)目前對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。由于淀粉廢水的高有機(jī)濃度和無毒等特點,目前應(yīng)用最多的是生化法和絮凝沉淀法,對這兩種方法的應(yīng)用研究也是最多的,但是近些年隨著一些新的廢水處理工藝的出現(xiàn)和發(fā)展,這些工藝也必將會被不斷應(yīng)用于淀粉廢水的處理。另外,將各種方法結(jié)合起來,可以使它們的優(yōu)缺點相互補(bǔ)充,達(dá)到較高的處理效果。投藥氣浮-UASB-SBR工藝處理淀粉廢水發(fā)帖人:sding點擊量:6696馬鈴薯生產(chǎn)淀粉過程中將產(chǎn)生大量的廢水，這些淀粉廢水有機(jī)物含量高,若不經(jīng)過處理直接排放，其水中所含有的有機(jī)物，進(jìn)入水體后迅速消耗水中的溶解氧，造成水體缺氧而影響魚類和其他水生動物的生存，同時廢水中懸浮物易在厭氧條件下分解產(chǎn)生臭氣，惡化水質(zhì)。由于我國淀粉生產(chǎn)工藝相對落后,資源的利用率較低,淀粉生產(chǎn)過程中大量的植物蛋白未加利用而隨生產(chǎn)廢水排放,不僅影響了環(huán)境衛(wèi)生,而且造成了巨大的浪費(fèi)。在淀粉廢水處理過程中,如果能夠同時回收植物蛋白，做到廢水的資源化利用，將具有廣闊的應(yīng)用前景。1.廢水水質(zhì)、水量

該淀粉廠廢水主要來源于生產(chǎn)過程中的工藝廢水（主要包括蛋白液、中間產(chǎn)品的洗滌水、各種設(shè)備的沖洗水等），廢水中有機(jī)物含量較高，CODcr含量為12000mg/L,BOD5/CODcr=0.53,可生化性較好。廢水處理工程的設(shè)計規(guī)模1000m3/d，處理后水質(zhì)要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。表1廢水的污染狀況及執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)Tab1PollutionMatterContentofWastewater序號污染物進(jìn)水設(shè)計值排放標(biāo)準(zhǔn)1CODcr（mg/L）120001002BOD5（mg/L）6400303SS（mg/L）800~1400604pH4.0~5.56~9

2.廢水處理工藝流程

2.1處理工藝的確定

馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢水本身含有機(jī)質(zhì)多、濃度高且懸浮物含量大，廢水BOD5/CODcr=0.53,可生化性較好，同時在本工程中出水水質(zhì)要求較高?？紤]到以上因素，工藝選用物理與生化處理相結(jié)合的方式。物理法通過藥劑投加、絮凝氣浮工藝主要去除懸浮物、膠體物質(zhì)及部分有機(jī)物，同時回收植物蛋白飼料。針對廢水本身有機(jī)物濃度高的特點，生化處理采用厭氧-好氧相結(jié)合的處理工藝。

具體處理工藝流程見圖.1。圖.1污水及污泥處理工藝流程Fig1Theprocessoftreatwastewaterandsludge

2.2工藝設(shè)計說明

原生產(chǎn)廢水經(jīng)機(jī)械格柵截留大塊飄浮物后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池均勻調(diào)節(jié)水質(zhì)與水量，調(diào)節(jié)池設(shè)機(jī)械攪拌裝置，通過機(jī)械攪動使原水混合均質(zhì)，阻止懸浮物沉淀，懸浮物隨水流入氣浮池。同時投加絮凝劑聚合氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），蛋白質(zhì)為兩性電解質(zhì)，其等電點約為pH4.0~5.5，淀粉廢水的pH值正好為蛋白質(zhì)的等電點，因此淀粉廢水中的蛋白具有自動凝聚的趨勢，這種凝聚方式形成的絮粒很小，同時由于絮粒表面帶有相同電荷及水化層的影響，絮粒很不穩(wěn)定。加入無機(jī)高分子凝聚劑中和絮粒上的電荷，使絮粒易于靠近凝聚成較大的絮粒，加入有機(jī)高分子絮凝劑，可使絮粒之間通過吸附架橋作用形成較穩(wěn)定的大絮團(tuán)；無機(jī)凝聚劑主要是依靠中和粒子的電荷凝聚成絮粒，有機(jī)絮凝劑則主要依靠吸附架橋作用使絮粒凝聚成絮團(tuán)，先加無機(jī)凝聚劑中和電荷，然后再加有機(jī)絮凝劑生成絮團(tuán)，兩者聯(lián)合使用絮凝效果較好，而且可大大降低絮凝劑的用量[1-2]。此工藝可回收淀粉廢水中的植物蛋白，同時廢水中CODcr以及SS都有顯著下降，減輕了后續(xù)處理工藝的負(fù)荷。

氣浮池出水流入UASB厭氧反應(yīng)器，由于淀粉廢水呈酸性，會使后續(xù)厭氧處理過程受到抑制，產(chǎn)甲烷菌不能承受低pH值的環(huán)境，UASB反應(yīng)器運(yùn)行的最佳pH值為6.8~7.2[3]。因此，本工程采用出水回流的方法用出水堿度調(diào)節(jié)pH值，雖然進(jìn)水pH值有波動，但并不影響反應(yīng)器的正常運(yùn)行。在產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的作用下，將大部分的有機(jī)物分解為無機(jī)小分子物質(zhì)和甲烷，剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮池，甲烷通過三向分離器收集凈化處理后可以作為能源供生產(chǎn)、生活使用，出水則流入預(yù)曝氣沉淀池。預(yù)曝沉淀池是厭氧處理單元和好氧處理單元之間的重要構(gòu)筑物，其功能主要是去除厭氧出水的懸浮物和H2S等有害氣體，增加水中的溶解氧，為好氧處理創(chuàng)造有利的條件[4]。預(yù)曝沉淀池的出水自流進(jìn)入SBR進(jìn)行好氧生物處理，以進(jìn)一步降解水中的有機(jī)物。

調(diào)節(jié)沉淀池、UASB、預(yù)曝沉淀池、SBR等處理單元產(chǎn)生的污泥排入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮，提高污泥的含固率，使污泥含水率低于95％。污泥經(jīng)濃縮后進(jìn)入污泥脫水間進(jìn)行機(jī)械脫水，產(chǎn)生的泥餅外運(yùn)，污泥濃縮池上清夜及機(jī)械壓濾液回流至調(diào)節(jié)沉淀池再繼續(xù)處理。

3.各主要構(gòu)筑物介紹

3.1調(diào)節(jié)池

此處調(diào)節(jié)池采用矩形對角線出水的均質(zhì)調(diào)節(jié)池。該調(diào)節(jié)池的特點是出水槽沿對角線方向設(shè)置，廢水由左右兩側(cè)進(jìn)入池后，經(jīng)過不同的時間才流到出水槽，使出水槽的混合廢水是從不同時間內(nèi)流進(jìn)來的，也就是說其濃度是不相同的，這樣就達(dá)到了自動調(diào)節(jié)均和的目的[5]。由于淀粉廢水中含有大量的懸浮物質(zhì)，考慮到要回收廢水中的大量植物蛋白，調(diào)節(jié)池設(shè)機(jī)械攪拌裝置，通過機(jī)械攪動阻止廢水中懸浮物質(zhì)的沉淀。調(diào)節(jié)池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，容積250m3，池體尺寸為14.0m×6.0m×3.5m，停留時間6h。

3.2氣浮池

由于廢水的固體懸浮物含量很高,且含有大量的蛋白，所以設(shè)一氣浮池,分離提取蛋白質(zhì),提高經(jīng)濟(jì)效益，同時減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的壓力。此工藝選用壓力回流溶氣方式?；亓魅軞夥绞绞菍飧〕氐牟糠殖鏊?總水量的20%)回流加壓溶氣后與進(jìn)水混合進(jìn)入氣浮池?；亓魅軞鈿飧【哂腥軞夤奕莘e小，氣泡分散度高且比較均勻的優(yōu)點，但氣浮池容積較大。絮凝劑采用計量泵投加，PAC配制成濃度為5％－10％的水溶液，加入量為廢水量的1％－2％；PAM配制成0.05％－0．1％的水溶液，加人量為廢水量的2％－4％。氣浮池平均水深2m,凈容積24m3。選取TS-V型的溶氣釋放器和TR-4型的壓力溶氣罐,溶氣罐容積0.625m3，直徑0.4m，所需空氣量0.025m3/min。

3.3UASB反應(yīng)器

UASB反應(yīng)器采用半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為了滿足池內(nèi)厭氧狀態(tài)并防止臭氣散逸，UASB池上部采用蓋板密封，出水管和出氣管分別設(shè)水封裝置。由于SBR的水回流，此時進(jìn)入UASB的水量為1500m3/d,反應(yīng)區(qū)容積為1615m3，采用3座UASB并聯(lián)運(yùn)行，則單個UASB反應(yīng)區(qū)的容積為538.3m3,處理水量為62.5m3/h。在常溫(20℃～25℃)運(yùn)行，容積負(fù)荷為6.0kgCOD/(m3.d)，沉淀區(qū)表面負(fù)荷0.649m3/(m2.h)，反應(yīng)區(qū)水力停留停留時間8.6h。

3.4預(yù)曝氣沉淀池

預(yù)曝氣沉淀池采用平流式沉淀池，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池子有效容積3.6m3，尺寸為：7.2m×0.5m×1.56m，每小時所需空氣量6.25m3/h。

3.5SBR反應(yīng)器

考慮到進(jìn)水的連續(xù)性，采用兩個SBR反應(yīng)器并聯(lián)運(yùn)行,一個反應(yīng)池進(jìn)水完成后，停止進(jìn)水，在進(jìn)行曝氣、沉淀、出水等工藝時，另一反應(yīng)池進(jìn)水。池子為鋼混結(jié)構(gòu)，反應(yīng)池容量1000m3,尺寸為：20m×10m×5m，BOD-污泥負(fù)荷0.3kg/(kg.d),曝氣池內(nèi)MLSS濃度2000mg/l,一周期運(yùn)行時間8h，其中進(jìn)水4h，曝氣3h，沉淀0.5h，排水0.5h。曝氣階段每池供氧量9.685kgO2/h，排出比為1/4。

4.工程的啟動運(yùn)行

4.1UASB的啟動

接種污泥取自城市污水廠的絮狀消化污泥，污泥體積25m3。經(jīng)篩網(wǎng)過濾后污泥投加UASB反應(yīng)器，注入淀粉廢水浸泡。在啟動開始階段采用間歇進(jìn)水，同時由于甲烷菌活性在酸性條件下會受到抑制，UASB反應(yīng)器內(nèi)的最佳ph值為6.8～7.2，在啟動開始時應(yīng)投入石灰調(diào)節(jié)PH值在6.5～7.5范圍內(nèi)，后逐步用出水回流調(diào)節(jié)PH值，控制出水回流比為1：0.5。待出水CODcr去除率達(dá)到80％時，再增加進(jìn)水量和進(jìn)水頻率，控制CODcr容積負(fù)荷由2.0kgCOD/(m3.d)逐漸提高到6kgCOD/(m3.d)，每階段以CODcr去除率為指標(biāo)，當(dāng)出水CODcr去除率10天內(nèi)穩(wěn)定在80％左右時，方可進(jìn)入下一階段提高負(fù)荷。運(yùn)行3個月后，反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度逐漸增大，產(chǎn)氣量穩(wěn)定，CODcr去除率穩(wěn)定在90％左右。

4.2SBR的啟動

SBR啟動時接種污泥與UASB接種污泥取自同一城市污水廠，污泥濃度為3000mg/l，考慮到廢水中含磷量較少，達(dá)不到活性污泥對微生物的需求，因此需連續(xù)投加磷肥。開始時悶曝至污泥呈現(xiàn)黃褐色后逐步加大水量，每曝氣10小時后靜置停留2小時，排出1/3的上清液再補(bǔ)充新鮮污水，經(jīng)過3個多月的調(diào)試后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期。

5．主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

廢水處理站工程總投資：282.5萬元。其中：土建構(gòu)筑物：176.5萬元；設(shè)備：77.4萬元；間接費(fèi)用：28.6萬元。工程運(yùn)行費(fèi)用如下：

動力費(fèi)：廢水處理站總裝機(jī)容量為110kW，實際工作容量為75kW。每m3廢水處理費(fèi)用為：75×0.5×24/1000=0.90元/m3。

人工費(fèi)：操作人員以6人計，每人月工資1000元，人工費(fèi)為：（6×1000）/（30×1000）＝0.20元/m3廢水。

藥劑費(fèi)：藥劑費(fèi)按1500元/d記，每m3廢水處理費(fèi)用為：1500/1000=1.50元/m3。

總運(yùn)行費(fèi)用為：2.6元/m3廢水。

在運(yùn)行過程中每m3廢水可提取蛋白飼料5.0kg，按1150元/t計算，每m3廢水可產(chǎn)生效益5.75元。每年可以提取蛋白飼料1750t，UASB處理過程中每m3廢水沼氣產(chǎn)量約為1.90m3，按0.50元/m3記，每m3廢水可產(chǎn)生效益0.95元，去除厭氧冬季加熱費(fèi)用，沼氣效益約為0.50元/m3。效益合計為：6.25元/m3，去除運(yùn)行費(fèi)用，處理每m3廢水可獲得3.65元的額外經(jīng)濟(jì)效益。

6.工程運(yùn)行情況

經(jīng)過近半年的調(diào)試運(yùn)行，出水水質(zhì)較好，國家法定環(huán)境監(jiān)測單位對工程出水進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果為：CODcr80.7mg/L；BOD18.9mg/L；SS50.7mg/L；pH7.43；色度7倍。各處理單元出水檢測結(jié)果（平均值）見表2。表2檢測結(jié)果Tab2Examinedresult處理單元CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）氣浮池64603242.765.33UASB638312.0662.1預(yù)曝沉淀池613.7286.858.96SBR80.727.350.7

7.結(jié)果與討論

（1）絮凝氣浮法能有效的去除淀粉廢水中的懸浮物、降低廢水CODcr，同時能獲得較高的蛋白飼料回收率。

（2）絮凝劑的投加比例以及投加量對CODcr的去除率有很大的影響，在工程運(yùn)行實踐中如果能夠更精確確定絮凝劑的最優(yōu)投加比和投加量，不僅可以得到更好的出水水質(zhì)，而且能夠減少運(yùn)行費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（3）UASB運(yùn)行過程中，可以通過出水回流調(diào)節(jié)pH值在產(chǎn)甲烷菌的適宜范圍內(nèi)，節(jié)省了投加石灰調(diào)節(jié)pH值的運(yùn)行費(fèi)用。

（4）厭氧菌對溫度比較敏感，在溫度較低時，活性降低甚至死亡，因此冬季運(yùn)行時需對UASB反應(yīng)器進(jìn)行加溫，可以利用反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣作為能源提供UASB所需的溫度，使資源得到充分利用。

（5）由于出水水質(zhì)較好，可對出水進(jìn)行深度處理，處理水可回用于廠區(qū)綠化、澆灑道路以及廁所雜用水。馬鈴薯淀粉加工排出的廢水大體上可分為三類：流送槽廢水、分離機(jī)廢水、精制廢水。流送槽廢水的排出量雖為原料的8～17倍，但其成分主要是馬鈴薯表面的泥沙，其BOD值不超過50～400mg/L，處理起來比較簡單，只要在沉淀池中沉淀數(shù)小時即可循環(huán)使用，當(dāng)其中污濁度較大時經(jīng)沉淀池處理后就可以排放。精制廢水其水量和成分的絕對量都少，在工藝上主要用作洗滌薯塊的洗滌水，洗滌后用于補(bǔ)充流送輸送槽送水，因而問題不大。分離機(jī)廢水包含著原料中可溶性成分的大部分，排出量達(dá)原料的4～6倍，其BOD因原料種類、用水量和處理時期有相當(dāng)大的變動，污濁成分雖然比原汁液（BOD20000～50000mg/L）稀釋了許多，但其BOD值仍達(dá)到3000～8000mg/L，必須經(jīng)過處理才能排放到江河中。

加工1t馬鈴薯大約需要11m3的水。一個油炸馬鈴薯片廠，廢水處理是一個長期問題。在去皮廢水中含有10%～20%的堿液，不合理的油炸工藝造成脂肪皂化物的污染，在洗滌、去皮和燙漂廢水中有殘余淀粉和一些可溶性成分等。這些都使廢水的BOD和COD值高，而對這類廢水的回收利用難度也較大。

一、廢水的初級處理

廢水的初級處理主要是去除廢水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物，大多采用物理方法。當(dāng)用篩子去除大的固形物（懸浮物和沉淀物）后，廢水可以進(jìn)入初級處理系統(tǒng)。初級處理系統(tǒng)實質(zhì)上是一個長方形和圓形的澄清設(shè)備。它設(shè)有一個刮板機(jī)，用來去除固形物。刮板機(jī)安在底部或浮在頂部。澄清池中通常設(shè)有一個溢流堰。

1．格柵

格柵是由一組平行的金屬或其它柵條制成的框架，斜置在廢水流經(jīng)的渠道上或泵站集水池的進(jìn)口處，用以截留懸浮狀態(tài)的雜物。在廢水處理流程中，格柵是一種對后處理裝置或水泵機(jī)組具有保護(hù)作用的處理設(shè)備。隨著我國廢水處理行業(yè)的不斷完善，格柵的作用日益受到人們的重視，各地相繼開發(fā)應(yīng)用了一些新型格柵，比較成功的有圓條型回轉(zhuǎn)細(xì)格柵、回轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)、曲面格柵。

2．重力分離

重力分離法是依據(jù)廢水中懸浮物與廢水的相對密度不同這一特點，除去廢水中懸浮物質(zhì)的一種方法。當(dāng)懸浮物的相對密度大于廢水相對密度時，在重力作用下，懸浮物下沉形成沉淀物；當(dāng)懸浮物的相對密度小于廢水相對密度時，懸浮物上升到水面。通過收集沉淀物與上浮物，可使廢水凈化。重力沉淀法可以去除廢水中的沙粒、化學(xué)沉淀物、化學(xué)混凝處理所形成的化學(xué)絮凝體和生物處理形成的生物污泥，也可以用于污泥濃縮。重力上浮法主要用于去除廢水中的油分及相對密度小于廢水的成分（如苯等）。重力沉淀法與重力上浮法的基本原理和特性是相同的。

3．氣浮

氣浮法是利用高度分散的微小氣泡作為載體除去廢水中的懸浮物，使其密度小于水而上浮到水面以實現(xiàn)固液分離的過程。在水處理中，氣浮法廣泛應(yīng)用于：①分離地面水中的細(xì)小懸浮物、藻類及微小絮凝體。②回收工業(yè)廢水中的有用物質(zhì)，如造紙廠廢水中的紙漿纖維及填料等。③代替二次沉淀池，分離和濃縮活性污泥。④分離回收含油廢水中的懸浮油和乳化油。⑤分離回收以分子或離子狀態(tài)存在的物質(zhì)，如表面活性物質(zhì)和金屬離子。

4．均和調(diào)節(jié)

化工廢水具有水質(zhì)、水量多變化的特點，在一日內(nèi)或一個班內(nèi)都可能有很大變化，尤其是當(dāng)操作不正常或設(shè)備、管道泄漏而使物料流入廢水中時更為顯著。廢水水質(zhì)、水量的這種變化對排水設(shè)施及廢水處理設(shè)備，特別是生物處理設(shè)備正常發(fā)揮其凈化功能是不利的，甚至還可能造成破壞。在這種情況下，經(jīng)常采取的措施是在廢水處理系統(tǒng)之前設(shè)調(diào)節(jié)池，用以進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)（均量池）和水質(zhì)的均和（均質(zhì)池），以保證廢水處理的正常進(jìn)行。此外，均量池還可以起到臨時貯存事故排水的作用。

5．離心分離

離心分離治理廢水是利用快速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力將廢水中懸浮顆粒進(jìn)行分離。當(dāng)含懸浮顆粒的廢水發(fā)生快速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，質(zhì)量大的固體顆粒被甩到外圍，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圈，從而使廢水與懸浮顆粒得到分離，廢水獲得凈化。

二、廢水的后處理

1．好氧塘

好氧塘是利用天然或人工修造的池塘，使廢水在塘內(nèi)長時間停留，通過生物和微生物的作用使水得到凈化。在處理馬鈴薯副產(chǎn)品時，為了增加溶解氧量可以用液壓氣槍，如果馬鈴薯加工廠廢水中BOD為6500mg/L，經(jīng)好氧處理后BOD降為6mg/L，完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，所用工藝為間歇曝氣工藝，10min給氧，20min沉淀。并且好氧二級處理中能使BOD降低90%，去除96%的大腸菌群。在廢水加入沉淀劑，幾乎可以100%地去除懸浮固體。經(jīng)一級、二級處理后廢水中沒有檢測到糞便大腸桿菌。

2．活性污泥工藝

活性污泥法處理廢水，就是讓生物絮凝體懸浮在廢水中形成混合液，使廢水中的有機(jī)物同活性污泥微生物充分接觸，溶解性的有機(jī)物將被細(xì)胞所吸附和吸收，進(jìn)入細(xì)胞原生質(zhì)內(nèi)，并在細(xì)胞內(nèi)酶的作用下進(jìn)行氧化分解。廢水中懸浮狀態(tài)和膠態(tài)有機(jī)污染物被吸附后，先在微生物的細(xì)胞外酶作用下，分解為溶解性的低分子有機(jī)物，再進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。通過這樣一種轉(zhuǎn)移和微生物的新陳代謝作用，使有機(jī)物分解，廢水得到凈化。同時，新的細(xì)胞物質(zhì)不斷合成，活性污泥的數(shù)量也不斷增加。在將懸浮于廢水中的活性污泥進(jìn)行分離后，排出的即為凈化后的廢水。

用這種方法可以至少去除90%的BOD。從馬鈴薯皮和馬鈴薯淀粉廠出來的蛋白質(zhì)廢水中含有懸浮物820mg/L、總氮830mg/L、COD3300mg/L、BOD6000mg/L。如果用5%活性污泥，有機(jī)負(fù)荷為1.3kgCOD/（m3?d）時，則可使COD和BOD去除率分別為96.2%和98.8%。盡管馬鈴薯加工廠和城市廢水的有機(jī)負(fù)荷高，但用活性污泥法處理還是可行的。在一個長方形完全混合連續(xù)活性污泥反應(yīng)器中，5d后馬鈴薯加工廠廢水COD的去除率為90%，氨的去除效果也較好。

3．厭氧處理

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物（包括兼性微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化。它與好氧過程的根本區(qū)別在于不以分子態(tài)氧作為受氫體，而以化合態(tài)氧、碳、氮等作為受氫體。

厭氧生物處理是一個復(fù)雜的生物化學(xué)過程，依靠三大主要類群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌，產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合作用完全，因而可粗略地將厭氧消化過程劃分為三個連續(xù)的階段，即水解酸化階段、產(chǎn)氫乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段。

厭氧法處理廢水是在密閉池或開放池的底部進(jìn)行，不要求供氧、維修費(fèi)用低，所以是處理廢水最簡單的方法。有些有機(jī)物對好氧生物處理法來說是難降解的，但對厭氧生物處理法來說是可降解的，并能產(chǎn)生甲烷氣。高溫和高生物量能加快生物降解速度。甲烷發(fā)酵時間長容易導(dǎo)致固體物質(zhì)的停留和積累。產(chǎn)甲烷菌對有機(jī)負(fù)荷、有毒物質(zhì)及環(huán)境條件變化是非常敏感的。厭氧工藝可以在短時間內(nèi)處理大量廢水，厭氧消化工藝的最大負(fù)荷由反應(yīng)器的污泥停留時間（SRT）決定。過去使用厭氧接觸工藝和過濾器來提高SRT，現(xiàn)在采用上流式厭氧污泥床（UASB）工藝。UASB工藝廣泛應(yīng)用于處理含可溶性碳水化合物、蛋白質(zhì)廢水。這些廢水來自馬鈴薯食品廠、馬鈴薯淀粉廠、小麥淀粉廠、甜菜糖廠、制糖廠、啤酒廠、酵母廠、糖漿廠和發(fā)酵廠，化工廠廢水也可用UASB工藝處理。

在眾多的厭氧處理工藝中上流式厭氧污泥床（UASB）具有投資較低、容積負(fù)荷高、處理效率高的特點，因而被廣泛應(yīng)用。以生產(chǎn)馬鈴薯淀粉廢水處理為例，其生產(chǎn)工藝流程如圖所示。

圖UASB處理馬鈴薯淀粉加工廢水流程

三、厭氧-好氧生物處理

根據(jù)馬鈴薯加工廠廢水含高濃度的有機(jī)物、可生化性能良好的特點，將厭氧生物轉(zhuǎn)盤與好氧生物轉(zhuǎn)盤串聯(lián)起來，用于馬鈴薯廢水處理，取得了良好的處理效果，排水水質(zhì)可以達(dá)到國家規(guī)定的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。該工藝中厭氧、好氧各有污泥分離與回流裝置，整個系統(tǒng)的剩余污泥全部回流到厭氧生物轉(zhuǎn)盤，一是為了提高生物量，因而也縮短總的水力停留時間；二是為了將多余的活性污泥消化在系統(tǒng)內(nèi)部。該工藝流程也是兼具固著生長和懸浮生長的特點。還可通過轉(zhuǎn)盤投加絮凝劑進(jìn)一步提高COD去除率和脫色率。該流程對COD、色度等的去除率均達(dá)到70%以上。進(jìn)一步提高厭氧池中的懸浮污泥濃度也可以提高脫色率和COD去除率。

四、其它處理方法

1．化學(xué)方法

為適應(yīng)不同的要求可用化學(xué)方法處理廢水，這些化學(xué)方法有中和、沉淀、氧化還原、分解和離子交換。在處理過程中應(yīng)嚴(yán)格控制pH。如果同時處理城市污水和工業(yè)廢水，PH控制是一個關(guān)鍵因素。在處理洗馬鈴薯廢水時，膨潤土是有效的助凝劑。經(jīng)化學(xué)處理的馬鈴薯廢水，COD明顯降低，然后進(jìn)入城市污水處理系統(tǒng)或其它污水處理系統(tǒng)，進(jìn)一步處理以至達(dá)到水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2．活性炭處理

活性炭是一種非極性吸附劑，具有較大的吸附表面及其具有多孔性，吸附污染物的效率高。它可以吸附色素、BOD、COD、TSS、氣味、泡沫和食品加工廠廢水中的細(xì)菌菌團(tuán)。活性炭處理費(fèi)用高，且不能吸附弱極性化合物，由于對廢水排放的要求越來越高，而活性炭吸附是除生物處理有機(jī)污染物以外的惟一處理方法，所以越來越受到人們的關(guān)注?；钚蕴刻幚眈R鈴薯加工廠廢水已經(jīng)作為活性污泥處理后的第三級處理過程。三級處理是一種凈化要求較高的處理，主要是去除二級處理所未能除去的污染物，其中包括微生物未能降解的有機(jī)物和磷、氮等，能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物等。三級處理后，BOD5可從20～30mg/L降至5mg/L以下，還能夠去除大部分的氮、磷。

3．過濾和膜分離

處理廢水所用的過濾和膜分離方法有電滲析、反滲透、超濾、沙濾和生物膜。在利用生物膜法時，廢水通過棲著大量細(xì)菌的生物膜時，有機(jī)廢物即被細(xì)菌分解。在利用生物膜法處理廢水時，有機(jī)負(fù)荷過高會影響出水水質(zhì)，主要表現(xiàn)為BOD的去除率低。因此降低有機(jī)負(fù)荷可以使BOD的去除率達(dá)到5kg/(m3?d)，可以去除谷物和馬鈴薯片廢水70%～90%的BOD，利用超濾和反滲透法處理馬鈴薯加工廠廢水時能阻止泡沫的產(chǎn)生。

4．農(nóng)田灌溉

工業(yè)廢水被稀釋后，可用于土壤的灌溉。生物固體、濾餅、泥漿都可回填到土壤中。利用廢水進(jìn)行灌溉可用灑水車或其它灌溉技術(shù)。在灌溉時應(yīng)控制給水速度，使水在土壤中有足夠時間進(jìn)行生物降解。在利用廢水進(jìn)行灌溉時應(yīng)嚴(yán)格控制土壤的土質(zhì)、pH和鈉離子的濃度。廢水厭氧處理沼氣產(chǎn)氣量計算原理

一、理論產(chǎn)氣量的計算

1.根據(jù)廢水有機(jī)物化學(xué)組成計算產(chǎn)氣量

當(dāng)廢水中有機(jī)組分一定時，可以利用第一節(jié)中所介紹的化學(xué)經(jīng)驗方程式（15-1）計算產(chǎn)氣量，對不含氮的有機(jī)物也可用以下巴斯維爾（Buswell和Mueller）通式計算:

【公式見下圖】

2．根據(jù)COD與產(chǎn)氣量關(guān)系計算

在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol甲烷，相當(dāng)于2mol（或64g）COD，則還原1gCOD相當(dāng)于生成22.4/64=0.35L甲烷。

一般在厭氧條件下，每降解1kgCOD約產(chǎn)生2%～8%的厭氧污泥（即微生物對營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行同化后殘留的物質(zhì)），而能量的傳遞效率是能量在沿食物鏈流動的過程中，逐級遞減。若以營養(yǎng)級為單位，能量在相鄰的兩個營養(yǎng)級之間傳遞效率為10%~20%。微生物由于其生物形態(tài)結(jié)構(gòu)簡約，傳遞效率要稍高于多細(xì)胞生物為20%~30%，若以其傳遞效率25%計，則每1kgCOD產(chǎn)生2%～8%的厭氧污泥，則需要總物質(zhì)的8%～32%物質(zhì)用于其自身的同化作用，故1kgCOD中只有0.68～0.92kg的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為甲烷，理論上在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol甲烷，相當(dāng)于2mol（或64g）COD，則還原1kgCOD相當(dāng)于生成22.4/64=0.35m3甲烷。沼氣中甲烷的含量一般占總體積的50～70%，則理論上初步計算1kgCOD產(chǎn)生0.34～0.644Nm3的沼氣。但在厭氧消化工藝中，實際產(chǎn)氣率受物料的性質(zhì)、工藝條件以及管理技術(shù)水平等多種因素的影響，在不同的場合，實際產(chǎn)氣率與理論值會有不同程度的差異。①物料的性質(zhì)：就厭氧分解等當(dāng)量COD的不同有機(jī)物而言，脂類（類脂物）的產(chǎn)氣量最多，而且其中的甲烷含量也高；蛋白質(zhì)所產(chǎn)生的沼氣數(shù)量雖少，但甲烷含量高；碳水化合物所產(chǎn)生的沼氣量少，且甲烷含量也較低；從脂肪酸厭氧消化產(chǎn)氣情況表明，隨著碳鍵的增加，去除單位重量有機(jī)物的產(chǎn)氣量增加，而去除單位重量COD的產(chǎn)氣量則下降；②廢水COD濃度：廢水的COD濃度越低，單位有機(jī)物的甲烷產(chǎn)率越低，主要原因是甲烷溶解于水中的量不同所致。因此，在實際工程中，高濃度有機(jī)廢水的產(chǎn)氣率接近理論值，而低濃度有機(jī)廢水的產(chǎn)氣率則低于理論值；③沼氣中的甲烷含量：沼氣中的甲烷含量越高，其在水中的溶解度越大。故甲烷的實際產(chǎn)氣率越低；④生物相的影響：產(chǎn)氣率還與系統(tǒng)中硫酸鹽還原菌及反硝化細(xì)菌等的活動有關(guān)。若系統(tǒng)中上述菌較多，則由于這些菌會與產(chǎn)甲烷菌爭奪碳源，從而使產(chǎn)氣率下降；⑤工藝條件影響：對同種廢水，在不同的工藝條件下，其去除單位重量COD的產(chǎn)氣量不同。詳細(xì)討論參閱本章第二節(jié)；⑥去除的COD中用于合成細(xì)菌細(xì)胞所占的比例：對于等當(dāng)量COD的不同有機(jī)物，厭氧消化時用于細(xì)菌細(xì)胞合成的系數(shù)有一定的差異，故產(chǎn)氣率不是常量。去除的COD中用于合成細(xì)菌細(xì)胞所占的比例越大，則分解用以產(chǎn)生甲烷的比例將越小，從而去除1kgCOD的甲烷產(chǎn)量越低。一般情況下，變幅小于10%。

實際監(jiān)測的數(shù)據(jù)為通常厭氧條件下降解1kgCOD約產(chǎn)生0.42～0.45Nm3左右的沼氣，甲烷含量在60%左右，其熱值在21.52×103kJ/m3左右。常溫UASB反應(yīng)器在淀粉廢水處理中的應(yīng)用

北京紅星淀粉廠是一家以玉米為原料生產(chǎn)淀粉的中型企業(yè)，年產(chǎn)淀粉為6000～7000t，滿足著北京市近70％的淀粉需求。該廠采用亞硫酸法生產(chǎn)玉米淀粉，生產(chǎn)流程主要為：在亞硫酸溶液中浸漬泡玉米籽粒，然后將其破碎，從中分離胚芽，剩余物細(xì)磨碎成玉米糊，而后篩分，使粉渣與淀粉、蛋白漿分開，將淀粉、蛋白漿懸浮物分離成淀粉和麩質(zhì)，最后洗滌淀粉。經(jīng)過上述各道工序，從玉米籽粒中得到的玉米濕淀粉用作生產(chǎn)干淀粉，胚芽用作生產(chǎn)玉米油，渣用于生產(chǎn)干玉米飼料或用作牲畜的飼料，麩質(zhì)即可用作飼料，又有用作配制蛋白膏（粉）和谷氨酸的原料。

生產(chǎn)過程中廢水主要產(chǎn)生于氣浮槽排水，淀粉洗滌水和玉米浸泡水，除此之外，還有少量地面沖洗水。

1水量與水質(zhì)

設(shè)計水量為500m3/d。原水水質(zhì)為：CODCr：7000mg／L；BOD5：4000mg/L；SS：500～1000mg/L；總氮：30～120mg/L；pH：4～5；溫度：20～25℃。

處理要求：采用北京市頒布的污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)，其主要排放指標(biāo)如下：CODCr：≤80mg/L；BOD5：≤40mg/L；SS：≤70mg/L；氨氮：≤25mg/L；pH：6.5～8.5。

2廢水處理工藝

根據(jù)同行業(yè)廢水治理現(xiàn)狀、技術(shù)水平，我們推薦該廠廢水采用厭氧—好氧相結(jié)合的處理工藝，厭氧是該工藝的主體，選擇何種厭氧工藝又是關(guān)系到治理效果好壞的關(guān)鍵。在眾多的厭氧處理工藝中上流式厭氧污泥床（UASB）具有投資較低，容積負(fù)荷高，處理效率高的特點。因此我們選用上流式厭氧反應(yīng)器作為工藝主體構(gòu)筑物。

處理工藝流程為：

3UASB反應(yīng)器

3.1UASB反應(yīng)器的主要工藝參數(shù)為：

停留時間：20h

容積負(fù)荷：8.4kgCOD／(m3·d)

有效容積：420m3(14000×6000×5500)

產(chǎn)沼氣量：700m3/d(沼氣純度：50％～60％CＨ4)

COD去除率＞75％

3.2UASB反應(yīng)器的主要尺寸如圖1所示。

3.3UASB的生產(chǎn)性調(diào)試

3.3.1接種污泥

UASB反應(yīng)器的接種污泥取自北京高碑店污水處理廠脫水后的好氧活性污泥，污泥接種量6.0～8.0kgVSS/m3，體積20m3。污泥用水化開并經(jīng)篩網(wǎng)過濾后，泵入UASB反應(yīng)器。

3.3.2UASB反應(yīng)器的調(diào)試

①

污泥馴化期：投泥完畢后立即投配淀粉廢水進(jìn)行浸泡。污泥馴化期內(nèi)采用間歇進(jìn)水。待出水COD值降至進(jìn)水COD值的75％時，再增加進(jìn)水時間和頻率，并逐步縮短進(jìn)料的間隔時間，直至連續(xù)運(yùn)行。

②

逐步提高負(fù)荷：逐步提高進(jìn)水量，進(jìn)水量分別為總水量的20％、30％、40％、……90％、100％九個階段進(jìn)行，以出水COD為主要監(jiān)控指標(biāo)，當(dāng)出水COD在1000mg/L以下并能穩(wěn)定運(yùn)行10d后，方可進(jìn)入下一階段提高水量。

連續(xù)運(yùn)行一段時間后，從反應(yīng)器底部取泥樣觀察，發(fā)現(xiàn)了緊密球狀顆料污泥。主要由甲烷八疊球菌組成。粒徑為0.1～0.5mm，顏色墨黑，邊緣光滑，在清水中有較好的沉降性能。此時有機(jī)物容積負(fù)荷3.0kgCOD/(m3·d)左右。

③

滿負(fù)荷運(yùn)行期(1996年3月16日～4月30日)：在這個階段，越來越大的水力負(fù)荷把大量的沉降性能差的絮狀污泥沖出反應(yīng)器，形成一層顆粒污泥層。雖然顆粒污泥層厚度開始較小，但顆粒污泥卻因最先得到充足的營養(yǎng)，而能夠迅速地生長，致使厚度不斷增加，最終反應(yīng)器有機(jī)負(fù)荷穩(wěn)定在8.0kgCOD/(m3.d)以上，COD去除率達(dá)到84.3%～91.5%。顆粒污泥多為黑色，部分為灰色，顆粒較為均勻，屬絲菌顆粒，大部分直徑為1.0-5.0mm。由此可見，培養(yǎng)和保持高濃度、高活性的足夠數(shù)量的顆粒污泥是UASB反應(yīng)器發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在。

表1UASB反應(yīng)器運(yùn)行數(shù)據(jù)

3.3.3調(diào)試期間的監(jiān)測和控制

①pH值：pＨ值顯示了有機(jī)酸濃度，堿度和CO2的綜合效果，是一個重要的、不太敏感的指標(biāo)。在啟動過程中，反應(yīng)器內(nèi)pH值控制在6.8～7.2之間，偶爾pＨ值達(dá)到6.6，對處理效果沒有明顯地影響。進(jìn)水pＨ值在6.0～10.0的范圍內(nèi)都可以接受的，因為反應(yīng)器內(nèi)具有較大的緩沖能力，只要酸性和堿性水不是大量、連續(xù)地進(jìn)入反應(yīng)器，就不會影響厭氧消化過程。生產(chǎn)過程中，事故排放時酸性增強(qiáng)，此時應(yīng)加CaCO3調(diào)節(jié)。

②

堿度：UＡＳB反應(yīng)器之所以能使pＨ值維持在一個近似中性的條件下，應(yīng)歸結(jié)于堿度的緩沖作用，由于在調(diào)試過程中，UASB反應(yīng)器緩沖能力小，所以加Na2CO3或CaCO3進(jìn)行調(diào)節(jié)考慮到價格問題，采用CaCO3，進(jìn)水堿度維持在750mgCaCO3／L以上，反應(yīng)器便可有足夠的緩沖能力。

③出水COD和COD去除率：調(diào)試初期用溶解性COD作為監(jiān)控指標(biāo)，以避免污泥流失時對去除效果的干擾，而在滿負(fù)荷運(yùn)行期轉(zhuǎn)而用混合W控制出水水質(zhì)。COD去除率是作為提高負(fù)荷的依據(jù)，只有去除率達(dá)到80％以上，并能穩(wěn)定在這個水平時，提高負(fù)荷才是安全的。

④運(yùn)行后：因水力沖刷和沼氣攪拌，使污泥床很快膨脹而造成污泥流失，這種流失形式稱為“膨脹流失”。因接種污泥中那些沉降性能不良的污泥被沖出反應(yīng)器，而此時污泥床仍存留在反應(yīng)器內(nèi)．這種流失形式被稱為“沖刷流失”。

膨脹流失對污泥的沉降性能并沒有選擇性，流失持續(xù)時間短，往往是高濃度，大流量地流失。流失的污泥和在反應(yīng)器內(nèi)的污泥在理化性能、微生物組成方面沒有明顯的差異。沖刷流失的污泥結(jié)構(gòu)松散，有機(jī)成分高、產(chǎn)甲烷活性差，和反應(yīng)器內(nèi)的污泥有顯著區(qū)別，沒有必要回流到反應(yīng)器。沖刷流失是一種有選擇性的污泥流失，能夠保留住沉降性能好的污泥，以承受高負(fù)荷的沖擊，這實際上是一個選優(yōu)汰劣的主動過程。

膨脹流失和沖刷流失在提高有機(jī)負(fù)荷時表現(xiàn)尤為突出，所以在調(diào)試初期提高有機(jī)負(fù)荷應(yīng)該慎重，以免造成過多的厭氧菌流失。在調(diào)試后期，則有意采取高的水力負(fù)荷和產(chǎn)氣負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以期去除絮狀污泥，為顆粒污泥爭奪營養(yǎng)提供條件，從而更有利于顆粒污泥的生長。

3．4影響UASB處理效果的因素

①懸浮固體物：淀粉廢水中有時含有大量的玉米粒等固體懸浮物，一些不能生物降解的SS進(jìn)入UASB反應(yīng)器會形成浮渣或占據(jù)一部分有效容積，并會導(dǎo)致顆粒污泥的解體，使懸浮物質(zhì)與厭氧微生物混合，將厭氧微生物擠出厭氧反應(yīng)器，從而降低了厭氧污泥的活性與反應(yīng)器中的活性厭氧污泥含量。嚴(yán)重時浮渣還會結(jié)成硬殼，在三相分離器內(nèi)阻礙沼氣的釋放和收集，甚至?xí)枞託夤苈?。由此可見，廢水中懸浮固體物的含量對整個厭氧過程會有很大影響。所以廢水中的SS應(yīng)先經(jīng)預(yù)沉池去除。

②營養(yǎng)：良好的營養(yǎng)條件是產(chǎn)甲烷菌和有關(guān)菌群代謝、生長的前提，淀粉廢水中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，在整個調(diào)試和正常運(yùn)行的一年多來，基本上不需加營養(yǎng)物質(zhì)。

③溫度：該工程在調(diào)試期間正值冬天，UASB反應(yīng)器的抗緩沖能力比較弱，廢水在調(diào)節(jié)池中加熱至30℃左右，再進(jìn)人UASB反應(yīng)器，確保反應(yīng)器的溫度維持在20－25℃；在正常運(yùn)行時，溫度的變化對UASB的運(yùn)行影響不大，產(chǎn)氣量的變化也比較小。

4結(jié)論與建議

該工程成功地運(yùn)川常溫UASB生產(chǎn)工藝處理淀粉廢水，并在常溫條件下實現(xiàn)了UASB反應(yīng)器接種活性污泥的顆粒化，在國內(nèi)淀粉行業(yè)尚屬首次。厭氧處理提供的沼氣使整個污水處理廠能做到能量自給有余。

①調(diào)試完成之后的滿負(fù)荷運(yùn)行，UASB單池反應(yīng)器的有機(jī)物容積負(fù)荷滿足甚至超過設(shè)計負(fù)荷，COD的去除率大于75％，加上后續(xù)工藝的處理，可滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。

②采用好氧活性污泥接種在UASB反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥。

③當(dāng)UASB反應(yīng)器緩沖能力比較弱時，污泥流失比較嚴(yán)重，這對UASB反應(yīng)器和后續(xù)的好氧處理工藝都會帶來不良的影響，建議在UASB反應(yīng)器后加一沉淀池，以防反應(yīng)器污泥的過分流失和加重后續(xù)工藝的負(fù)擔(dān)，并去除出水懸浮物，提高出水水質(zhì)。

另外，污泥返回反應(yīng)器作進(jìn)一步分解后，還可減少污泥排放量，加速反應(yīng)器的污泥積累。特別是在反應(yīng)器啟動初期，能進(jìn)行污泥回流，縮短啟動時間。

④從沉淀池排出、部分回流至調(diào)節(jié)罐的污泥，隨廢水再進(jìn)人UASB反應(yīng)器時，容易造成UASB反應(yīng)器進(jìn)水管的堵塞，建議污泥回流直接至UASB反應(yīng)器，這樣既可減少進(jìn)水管的堵塞，又可減少為解決堵塞從進(jìn)水管放泥的做法，保持污泥床的穩(wěn)定。\UASB調(diào)試時幾個問題

UASB啟動過程中進(jìn)水一到每小時35方左右,罐內(nèi)的揮發(fā)酸就猛增,COD去處率明顯下降.(進(jìn)水是含少量膠體的淀粉水,COD為3500左右,UASB罐溫度是41度左右,直徑13米,有效水深6.5米).主要原因幫忙分析下,非常感謝!

順便問一下,進(jìn)水的揮發(fā)酸高了對UASB啟動有影響嗎?

請這位同行多查閱相關(guān)書籍，厭氧運(yùn)行的各種參數(shù)。你罐內(nèi)水溫是41度，是不可以的，這時你罐內(nèi)甲烷菌可能已失去活性，溫度需在30－40度之間，最好35度左右。你最好馬上采取措施，否則后果嚴(yán)重。

在廢水的厭氧生物處理過程中，廢水中的有機(jī)物經(jīng)大量微生物的共同作用，被最終轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳、水、硫化氫和氨。在此過程中，不同的微生物的代謝過程相互影響、制約，形成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，此生態(tài)系統(tǒng)在UASB反應(yīng)系統(tǒng)中直觀表現(xiàn)為顆粒污泥。有機(jī)物在廢水中以懸浮物或膠體的形式存在，它們的厭氧降解過程可分為四個階段。（1）水解階段，微生物利用酶將大分子切割成小分子；（2）發(fā)酵（或酸化）階段，小分子有機(jī)物被發(fā)酵菌利用，在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化為簡單的化合物，這一階段的主要產(chǎn)物有揮發(fā)酸、醇類、乳酸、二氧化碳、氫氣、氨和硫化氫等；（3）產(chǎn)乙酸階段，此階段中上一階段的產(chǎn)物被進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乙酸等物質(zhì)；（4）產(chǎn)甲烷階段，在此階段乙酸、氫氣、碳酸等被轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳。上述四個階段的進(jìn)行，大分子有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，水質(zhì)變好，同時微生物得到了生長。

UASB升流式厭氧污泥床反應(yīng)器

升流式厭氧污泥床反應(yīng)器即UASB其基本特征是在反應(yīng)器的上部設(shè)置氣、固、液三相分離器，下部為污泥懸浮層區(qū)和污泥床區(qū)。污水從底部流入，向上升流至頂部流出，混合液在沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離，污泥可自行回流到污泥床區(qū)，使污泥床區(qū)保持很高的污泥濃度。從構(gòu)造和功能上劃分，UASB反應(yīng)器主要由進(jìn)水配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)（污泥床區(qū)和污泥懸浮層區(qū)）、沉淀區(qū)、三相分離器、集氣排氣系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)及出水系統(tǒng)和浮渣清除系統(tǒng)組成。其工作的基本原理為：在厭氧狀態(tài)下，微生物分解有機(jī)物產(chǎn)生的沼氣在上升過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的攪動，有利于顆粒污泥的形成和維持。廢水均勻地進(jìn)入反應(yīng)器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床，在與污泥顆粒的接觸過程中發(fā)生厭氧反應(yīng)，經(jīng)過反應(yīng)的混合液上升流動進(jìn)入三相分離器。沼氣泡和附著沼氣泡的污泥顆粒向反應(yīng)器頂部上升，上升到氣體反射板的底面，沼氣泡與污泥絮體脫離。沼氣泡則被收集到反應(yīng)器頂部的集氣室，脫氣后的污泥顆粒沉降到污泥床，繼續(xù)參與進(jìn)水有機(jī)物的分解反應(yīng)。在一定的水力負(fù)荷下，絕大部分污泥顆粒能保留在反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)具有足夠的污泥量。

2．厭氧生物處理的影響因素

（1）溫度。厭氧廢水處理分為低溫、中溫和高溫三類。迄今大多數(shù)厭氧廢水處理系統(tǒng)在中溫范圍運(yùn)行，在此范圍溫度每升高10℃，厭氧反應(yīng)速度約增加一倍。中溫工藝以30-40℃最為常見，其最佳處理溫度在35-40℃間。高溫工藝多在50-60℃間運(yùn)行。在上述范圍內(nèi)，溫度的微小波動（如1-3℃）對厭氧工藝不會有明顯影響，但如果溫度下降幅度過大（超過5℃），則由于污泥活力的降低，反應(yīng)器的負(fù)荷也應(yīng)當(dāng)降低以防止由于過負(fù)荷引起反應(yīng)器酸積累等問題，即我們常說的“酸化”，否則沼氣產(chǎn)量會明顯下降，甚至停止產(chǎn)生，與此同時揮發(fā)酸積累，出水pH下降，COD值升高。

注：以上所謂溫度指厭氧反應(yīng)器內(nèi)溫度

（2）pH。厭