摘要：淀粉(fen)(fen)生(sheng)產過(guo)程 中排放大量(liang)廢(fei)(fei)水(shui),且廢(fei)(fei)水(shui)COD濃度(du)高,有關(guan)淀粉(fen)(fen)廢(fei)(fei)水(shui)處(chu)理(li)方(fang)法(fa)的研究越來(lai) 越受(shou)到重(zhong)視(shi)。厭(yan)(yan)氧(yang)生(sheng)化(hua)法(fa)是處(chu)理(li)淀粉(fen)(fen)廢(fei)(fei)水(shui)的重(zhong)要方(fang)法(fa)之一,本(ben)文(wen)就目前國內外淀粉(fen)(fen)廢(fei)(fei)水(shui)的各種厭(yan)(yan)氧(yang)處(chu) 理(li)方(fang)法(fa)進行綜述,介紹(shao)淀粉(fen)(fen)廢(fei)(fei)水(shui)處(chu)理(li)方(fang)面的研究成(cheng)果。

關鍵詞：厭氧,淀粉廢(fei)水,處理

淀(dian)粉(fen)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)有玉米淀(dian)粉(fen)廢水(shui)(shui)(shui)(shui),馬鈴薯淀(dian)粉(fen)廢水(shui)(shui)(shui)(shui),小 麥淀(dian)粉(fen)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)和(he)木薯淀(dian)粉(fen)廢水(shui)(shui)(shui)(shui)等。在淀(dian)粉(fen)加工(gong)過(guo)程中(zhong)產(chan) 生的高(gao)濃度(du)酸性(xing)廢水(shui)(shui)(shui)(shui),主(zhu)要是溶解性(xing)的淀(dian)粉(fen)和(he)少量(liang)蛋 白質, COD通常為(wei)1 000~30 000mg/L, SS為(wei)1 500mg/L。 國(guo)(guo)(guo)家環保(bao)總(zong)局在國(guo)(guo)(guo)家環境(jing)科技發展(zhan)/十五計劃綱要指出, 繼續把淀(dian)粉(fen)工(gong)業的廢水(shui)(shui)(shui)(shui)污染控(kong)制(zhi)技術(shu)作為(wei)重要內容進 行研究(jiu),目前(qian)國(guo)(guo)(guo)內外常用(yong)的處理方(fang)法(fa)(fa)總(zong)體上可(ke)分為(wei)生 化法(fa)(fa)和(he)物化法(fa)(fa)兩(liang)種處理方(fang)法(fa)(fa),但在實(shi)踐(jian)中(zhong)多采用(yong)生物 處理,由(you)于有機(ji)物濃度(du)高(gao),尤以厭氧(yang)法(fa)(fa)為(wei)首選(xuan)。

1　厭氧生化法

厭(yan)氧法處理淀(dian)(dian)粉廢(fei)水具有(you)能耗低,污(wu)泥產量少(shao), 在(zai)降解污(wu)染(ran)物(wu)的(de)同時能回(hui)收能源的(de)特點。目(mu)前,厭(yan)氧 法處理淀(dian)(dian)粉廢(fei)水主要有(you)上(shang)流(liu)式厭(yan)氧污(wu)泥床、厭(yan)氧流(liu)化床、折流(liu)厭(yan)氧污(wu)泥床等。

1•1　上流式厭氧污泥床(UASB)

上流式(shi)厭氧污泥床(簡稱UASB)反應器是荷(he)蘭 Wageningen農(nong)業大學(xue)的(de)Lettinga等人于1973-1977年間(jian) 研制成功的(de),該技術(shu)在國內(nei)外已經發(fa)展(zhan)成為厭氧處理 的(de)主流技術(shu)之一。

李燕等(deng)〔1〕采用(yong)(yong)上流式厭氧污泥床裝(zhuang)置,對面粉(fen)(fen)廠 中(zhong)的(de)淀粉(fen)(fen)廢水(shui)(shui)處(chu)(chu)理進行(xing)了試(shi)驗研(yan)究(jiu)。試(shi)驗結果表明, 用(yong)(yong)UASB處(chu)(chu)理高濃度淀粉(fen)(fen)廢水(shui)(shui)是可行(xing)的(de),當淀粉(fen)(fen)廢水(shui)(shui)的(de) COD為4 000 ~ 8 000mg/L時, COD負(fu)荷達4 ~ 5kg/ (m3•d)處(chu)(chu)理效率(lv)可達90%以上。

楊景亮等〔2〕采(cai)用(yong)UASB反應器處理維(wei)生素B12和(he)淀 粉(fen)生產(chan)混和(he)廢水,在中溫條(tiao)件下,保持(chi)反應體系在中 性(xing)和(he)偏堿性(xing)條(tiao)件下, COD容積負荷(he)最大為(wei)(wei)30kg/(m3•d) 的時候, COD去除率為(wei)(wei)80%。

張振家(jia)等〔3〕采用UASB反應器處理(li)(li)淀粉廢(fei)水(shui),在反 應器COD容(rong)積負荷保持在10kg/(m3•d)以上時, COD 去除率可達(da)90%以上,有(you)機氮去除率亦達(da)80%,為后 續處理(li)(li)打(da)下良好基(ji)礎。管錫增(zeng)〔4〕等采用改(gai)良UASB反應 器對配制(zhi)的(de)淀粉水(shui)進行(xing)了處理(li)(li)。在141~151天(tian)時,負 荷達(da)到11kg/(m3•d), COD去除率達(da)到92%以上。

UASB反應(ying)器在處(chu)理固體懸浮(fu)物濃(nong)度(du)較高的廢水時(shi) 易引起(qi)堵塞和短流,并且初(chu)次啟動和形成穩(wen)定顆(ke)粒(li)污 泥用時(shi)較長(chang),需(xu)要設計合理的三相分離器。

1•2　厭氧濾池(AF)

厭氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)濾池是(shi)(shi)60年(nian)代末,美國(guo)的(de)(de)(de)Young和McC- arty開發的(de)(de)(de)。厭氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)濾池是(shi)(shi)裝填有濾料(liao)(liao)的(de)(de)(de)厭氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)反 應器,在濾料(liao)(liao)的(de)(de)(de)表面形成了以生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)膜形態生(sheng)(sheng)長的(de)(de)(de)微生(sheng)(sheng) 物(wu)(wu)(wu)(wu)群(qun)體,在濾料(liao)(liao)的(de)(de)(de)空隙中(zhong)則(ze)截留(liu)了大量懸浮生(sheng)(sheng)長的(de)(de)(de)厭 氧(yang)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu),廢(fei)水(shui)通過濾料(liao)(liao)層向上流(liu)動(dong)或向下流(liu)動(dong)時, 廢(fei)水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)有機物(wu)(wu)(wu)(wu)被(bei)截留(liu)、吸附(fu)及分解(jie)轉化為甲烷和二 氧(yang)化碳等。

Ahn等(deng)〔5〕對厭氧濾池處(chu)理馬鈴薯淀粉廢(fei)水(shui)(shui)的(de)動力學 特(te)性進(jin)行了研(yan)究。結果(guo)表(biao)明對出水(shui)(shui)COD的(de)預(yu)測受進(jin)水(shui)(shui) 水(shui)(shui)質的(de)影響嚴重。

Mihsra等〔6〕采用泡沫(mo)膠床厭氧生物反應(ying)器通過(guo)接種(zhong) 培養及(ji)加(jia)入CaCO3與一(yi)些諸如Ni、Co、Mo等微量元素 將生物膜(mo)固(gu)定(ding)在泡沫(mo)膠上生長,對某一(yi)食品廠排出的 馬鈴薯淀粉廢水進行處理,在COD負(fu)荷(he)為3•85kg/ (m3•d),水力(li)停留時間8d的條件下, COD去除率為 71%,產氣量為11•6L/d,其中(zhong)含甲烷85%。而且此反 應(ying)器運行穩定(ding),不受廢水成(cheng)分及(ji)負(fu)荷(he)變化的影響,耐 受高(gao)的有機負(fu)荷(he)。

劉素英等〔7〕以小麥(mai)淀(dian)粉(fen)廢水(shui)為(wei)研(yan)究對(dui)象,以厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang) 生(sheng)物濾池為(wei)反應設備,模擬厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)生(sheng)化(hua)工藝運(yun)行,得出(chu) 可供實際(ji)操(cao)作的運(yun)行條件。小麥(mai)淀(dian)粉(fen)廢水(shui)厭(yan)(yan)(yan)氧(yang)(yang)生(sheng)化(hua)所 需水(shui)力停留時間在5~20天之間,最佳(jia)pH值范圍(wei)為(wei) 6•8~7•4,最佳(jia)有機容積負荷為(wei)7~8kg COD/(m3•d)。 AF在運(yun)行中常出(chu)現堵塞和短流現象,且需要大量 的填料和對(dui)填料進行定期清(qing)洗。

1•3　厭氧流化床(AFB)

厭氧(yang)(yang)流(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)床是在厭氧(yang)(yang)反應器內(nei)添加固體顆(ke)粒(li)(li)載(zai)體, 細顆(ke)粒(li)(li)載(zai)體為(wei)微生(sheng)物(wu)(wu)的(de)(de)附著(zhu)生(sheng)長提供(gong)了(le)較大的(de)(de)比表面積,使(shi)(shi)(shi)床內(nei)的(de)(de)微生(sheng)物(wu)(wu)濃度很高(一般可(ke)達(da)30gVSS/L)。 欒金義(yi)〔8〕等將生(sheng)物(wu)(wu)流(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)床與接觸氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)法相結(jie)合的(de)(de)復合生(sheng)物(wu)(wu)流(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)床方法,使(shi)(shi)(shi)淀(dian)粉(fen)廢(fei)水(shui)先經過流(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)載(zai)體后(hou)再(zai)經填料層,處理北(bei)京(jing)某淀(dian)粉(fen)廠(chang)的(de)(de)廢(fei)水(shui), COD去除率(lv)達(da)90%左右,廢(fei)水(shui)可(ke)達(da)標排放。該方法可(ke)使(shi)(shi)(shi)生(sheng)物(wu)(wu)流(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)床技(ji)術與接觸氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)法的(de)(de)優缺點相互補(bu)充(chong),大大提高了(le)處理效率(lv)。

Matsumoto〔9〕用(yong)小試厭氧流化床處理淀粉廢(fei)水(shui),當 pH為(wei)5•8時(shi)產(chan)甲烷過程(cheng)會受到輕微抑制(zhi),亦(yi)得出系(xi)統 運行的(de)(de)最佳pH為(wei)6•2,但該系(xi)統運行時(shi)間只(zhi)有15d,還(huan)不(bu)能保證其長期運行的(de)(de)穩定性。

1•4　厭氧折流板(ABR)反應器

厭氧折流(liu)(liu)(liu)板(ABR)反(fan)(fan)應(ying)器是每(mei)個(ge)反(fan)(fan)應(ying)室都是一個(ge) 相對獨(du)立的(de)上(shang)流(liu)(liu)(liu)式(shi)污(wu)泥床系統(tong),其中(zhong)污(wu)泥以顆粒形式(shi) 或(huo)絮(xu)狀形式(shi)存在。廢(fei)水由導流(liu)(liu)(liu)板引導上(shang)下折流(liu)(liu)(liu)前進, 依次通過每(mei)個(ge)格室的(de)污(wu)泥床直至出口(kou),此(ci)過程(cheng)中(zhong)廢(fei)水 中(zhong)的(de)有機物與厭氧污(wu)泥反(fan)(fan)復接(jie)觸而(er)得到(dao)去除。

徐金蘭等〔10〕采用ABR反應器研究(jiu)人工配制淀粉廢 水(shui)在(zai)酸(suan)(suan)化過程中的(de)(de)特(te)征及調控(kong)措施.在(zai)酸(suan)(suan)化初期,各 隔室pH逐(zhu)級升(sheng)高, COD和(he)VAF逐(zhu)隔室降(jiang)低(di),具有明(ming)顯 的(de)(de)兩(liang)段厭氧消化的(de)(de)特(te)點。完全酸(suan)(suan)化期,各隔室pH降(jiang)到(dao) 3•5~4•5范圍后就(jiu)保持相對穩定,各隔室出水(shui)COD與 進水(shui)COD接近(jin)。酸(suan)(suan)化過程中污泥濃(nong)度逐(zhu)漸降(jiang)低(di), VAF 累(lei)積, VAF中甲酸(suan)(suan)、丙酸(suan)(suan)、丁酸(suan)(suan)濃(nong)度升(sheng)高,隨時(shi)(shi)間延(yan) 長,并(bing)無自然(ran)恢復(fu)(fu)跡象。采用單獨調控(kong)堿度或降(jiang)低(di)負 荷的(de)(de)方式,系統(tong)(tong)都難以恢復(fu)(fu)正常(chang),只(zhi)有采用在(zai)堿度和(he) 負荷同時(shi)(shi)調控(kong)時(shi)(shi),約60d后系統(tong)(tong)恢復(fu)(fu)正常(chang)。

沈耀良〔11〕等對ABR反應(ying)(ying)器(qi)處(chu)理(li)高(gao)濃度淀粉加工(gong)廢 水的效果及(ji)(ji)污(wu)(wu)泥特性進(jin)行研(yan)究,在中(zhong)溫35士0•5℃、 進(jin)水COD負荷為12~18kg/(m3•d)、HRT=12~24h時, COD的去除率可(ke)達72%~96%。研(yan)究表明,不(bu)同(tong)條件 下反應(ying)(ying)器(qi)不(bu)同(tong)隔室中(zhong)的VFA及(ji)(ji)pH的變化呈現出顯(xian)著的 相分離(li)及(ji)(ji)移動的特征,反應(ying)(ying)器(qi)中(zhong)形成SVI為18~25mL/ g、平均粒徑為2~3mm大者(zhe)可(ke)達4~5mm、性能良好的 顆粒污(wu)(wu)泥,且其特性隨(sui)不(bu)同(tong)隔室而(er)呈現出相應(ying)(ying)的變化 規律。該方法對高(gao)濃度淀粉加工(gong)廢水具有穩定高(gao)效的 處(chu)理(li)效果。

總之,利用厭(yan)氧(yang)法處理淀(dian)粉(fen)廢(fei)水(shui)(shui),不(bu)僅有機(ji)污(wu)染 物(wu)(wu)去除(chu)效果明顯,工藝(yi)穩(wen)定(ding),能(neng)耗低,剩余污(wu)泥(ni)產量 少(shao),而且還可以(yi)產生甲烷等(deng)作為(wei)能(neng)源(yuan)氣體。因此在處 理淀(dian)粉(fen)廢(fei)水(shui)(shui)等(deng)高(gao)濃度有機(ji)廢(fei)水(shui)(shui)中得(de)到(dao)廣泛應(ying)用。但厭(yan) 氧(yang)處理法容易受到(dao)廢(fei)水(shui)(shui)的水(shui)(shui)溫、pH、有毒(du)物(wu)(wu)質等(deng)環(huan)境 條件影響,還存在著出水(shui)(shui)濃度高(gao)、污(wu)泥(ni)培(pei)養周期長等(deng) 缺點(dian)。

2　組合工藝處理淀粉廢水

由(you)于淀粉(fen)廢水的(de)(de)有機濃度很高,所以在(zai)(zai)處(chu)(chu)理中很 少使用單一處(chu)(chu)理方(fang)法,一般是將多(duo)種處(chu)(chu)理方(fang)法結(jie)合使 用,使各種方(fang)法的(de)(de)優缺點相互補(bu)充,以提高效率。 胡威夷〔12〕推薦(jian)了某玉米淀粉(fen)廠厭氧(yang)-好氧(yang)相結(jie)合 的(de)(de)處(chu)(chu)理工(gong)藝(yi),該工(gong)程成功地運用常(chang)(chang)溫(wen)(wen)UASB生(sheng)產工(gong)藝(yi)處(chu)(chu) 理淀粉(fen)廢水,并在(zai)(zai)常(chang)(chang)溫(wen)(wen)條件(jian)下實現了UASB反應器接種 活性(xing)污(wu)泥的(de)(de)顆(ke)粒化(hua),在(zai)(zai)國(guo)內淀粉(fen)行業尚屬(shu)首(shou)次。

戴(dai)建(jian)強〔13〕等(deng)在(zai)(zai)中溫(wen)35±1℃條件下(xia),采用(yong)UASB和 混(hun)合活性污(wu)泥(ni)串聯的(de)方法來處(chu)理玉米淀(dian)粉生產廢水(shui), 當COD在(zai)(zai)7 000~8 000mg/L, HRT為18h時(shi),廢水(shui)經兩 步處(chu)理后(hou), COD的(de)去除率在(zai)(zai)97%以上。經二級生化處(chu) 理的(de)出水(shui)達到國家規定(ding)的(de)排放(fang)標準(zhun)。

毛海亮(liang)〔14〕等采用(yong)UASB-SBR工(gong)藝(yi)處(chu)理(li)淀粉廢水。 充分利用(yong)UASB高效(xiao)高負荷的處(chu)理(li)優勢,使廢水得到有 效(xiao)治(zhi)理(li)。試(shi)驗結果表明,廢水經顆(ke)粒化(hua)UASB穩定(ding)處(chu)理(li) 后,出水COD可(ke)降到500mg/L以下(xia),再經SBR處(chu)理(li)后 出水COD可(ke)降到100mg/L以下(xia)。

郭靜〔15〕等利用上流式厭氧污泥床一厭氧濾柱系統 (UASB-UAF)在低負荷條件下(xia),對加拿大McCain食(shi)品 有限公司提供的馬鈴薯車何(he)生產廢水進行了長(chang)達420d 的實(shi)驗(yan)處理(li), COD的總去除率大于(yu)95%, SS、VSS的去 除率均大于(yu)98%。

淀粉廢(fei)水處(chu)理(li)方(fang)法(fa)在實際應用中(zhong),往往單(dan)一方(fang)法(fa) 的運用,處(chu)理(li)效(xiao)率(lv)不理(li)想,而將各種方(fang)法(fa)組(zu)合(he)起來, 使(shi)它(ta)們的優(you)缺點相互補充,可以達到更高的處(chu)理(li)效(xiao)果。

3　存在問題

由于(yu)淀粉廢水排(pai)放量大,有機(ji)負荷高,以上(shang)所(suo)列舉(ju)的淀粉廢水處理方法(fa)在實際中都有應用,但也都存在一些問題。

(1)厭(yan)氧(yang)生化(hua)法處(chu)理(li)淀粉(fen)廢水(shui),具有技術成熟(shu)可靠、耐沖擊能力強、處(chu)理(li)效(xiao)果好,尤其以UASB反應器為主(zhu)體的厭(yan)氧(yang)生物處(chu)理(li)工藝在(zai)實際(ji)中應用廣(guang)泛。但 是(shi)厭(yan)氧(yang)處(chu)理(li)效(xiao)果受(shou)廢水(shui)的水(shui)溫、pH、有毒物質等(deng)環境條 件影響(xiang)較大。

(2)我國(guo)部分地區淀(dian)(dian)(dian)(dian)粉(fen)加(jia)工(gong)受原料生長周期(qi)影響而具(ju)有周期(qi)性。如寧夏南部山區的淀(dian)(dian)(dian)(dian)粉(fen)加(jia)工(gong)每(mei)年都在(zai)馬鈴薯收獲季節(jie)即9、10月(yue)份至次(ci)年1月(yue)左右。因 此,處(chu)理(li)淀(dian)(dian)(dian)(dian)粉(fen)廢水的構筑物在(zai)非淀(dian)(dian)(dian)(dian)粉(fen)加(jia)工(gong)期(qi)被閑(xian)置下(xia)來,而在(zai)每(mei)年9、10月(yue)份要重新啟(qi)動。這種實際情(qing)況限制(zhi)了生化法在(zai)馬鈴薯淀(dian)(dian)(dian)(dian)粉(fen)廢水處(chu)理(li)上的應(ying)用。

4　展望

針對淀粉(fen)廢水的(de)特點,結合淀粉(fen)廢水厭氧處理方(fang)(fang) 法(fa)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)現狀,應(ying)從如下幾(ji)方(fang)(fang)面(mian)加大(da)淀粉(fen)廢水處理方(fang)(fang) 法(fa)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)和開發應(ying)用(yong):

(1)研究厭氧生化工藝的(de)快(kuai)速啟動方法(fa),以滿足 我國(guo)部分地區淀粉加(jia)工受原料(liao)生長周期影響而具有周 期性的(de)特點。

(2)培育并分離低溫條件(jian)下處理淀粉廢(fei)水(shui)的(de)菌株, 以減少北方地區冬季(ji)處理淀粉廢(fei)水(shui)因(yin)保溫要(yao)求而增加(jia) 的(de)運行費用(yong)。

5　結語

我國淀粉(fen)加工企(qi)業分布廣且(qie)廢(fei)(fei)水(shui)COD濃(nong)度(du)高(gao),淀 粉(fen)廢(fei)(fei)水(shui)處理方法(fa)(fa)的(de)研究越來(lai)越受到重視。厭(yan)氧生化法(fa)(fa) 作(zuo)為(wei)處理淀粉(fen)廢(fei)(fei)水(shui)的(de)重要方法(fa)(fa)之一,把(ba)廢(fei)(fei)水(shui)處理和(he)能 源回收相(xiang)結(jie)合(he),符合(he)節能減排的(de)環保原則和(he)發展(zhan)趨勢。 各種厭(yan)氧處理方法(fa)(fa)的(de)處理特點不同(tong),而將各種方法(fa)(fa)結(jie) 合(he)起(qi)來(lai),可(ke)以使它們的(de)優點相(xiang)互(hu)補充,達到較高(gao)的(de)處 理效果(guo)。

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