淀粉废水处理技术简介

      在淀粉加工过程中产生大量的高浓度酸性有机废水，主要是淀粉、蛋白质、纤维素和可溶性多糖，一般没有毒性，但COD很高，通常为10000～30000 mg/L ，SS为1500 mg／L。如将废水直接排放到环境水体中，不仅对环境造成严重危害，也造成水资源的浪费。针对淀粉工业废水的特点，科技人员一直在寻找一种快速、高效、低能耗的淀粉废水处理方法。但到目前为止，各种方法却仍然差强人意。国内外目前最常用的淀粉废水处理方法总体上可分为生化法和化学絮凝沉淀法，这两种处理方法在实际应用中各有优缺点。
      一、絮凝沉淀处理法
      絮凝沉淀法是一种物理化学处理法，是通过加入絮凝剂，使分散状态的有机物脱稳，凝聚，形成聚集状态的粗颗粒物质从水中分离出来。其中絮凝剂的种类决定了絮凝沉淀效果，一般常用的絮凝剂可分为无机、有机和微生物絮凝剂等三大类．无机高分子絮凝剂主要是聚铝与聚铁类，聚铝类具有投药量少、沉降速度快、颗粒密实、除浊色效果好等优点；而聚铁类除具有上述优点外，还具有价格低，pH适用范围广等特点。无机絮凝剂虽然具有较好的除浊效果，但淀粉废水的COD去除率却很差。有机高分子絮凝剂主要是季胺盐类、聚胺盐类以及聚丙烯酰胺类等。经典的有机高分子絮凝剂虽然COD去除率略高于无机絮凝剂，但使用成本相对较高，而且不容易被生物所降解，沉淀物资源化效率低。近年来，人们趋向于应用那些无毒，易生物降解，原料来源广泛，价格低的天然改性高分子絮凝剂，如：淀粉类、纤维类等天然多糖及其衍生物以及微生物絮凝剂。这些絮凝剂由于具有不存在二次污染、对人畜无害、絮凝效果好、沉淀物还可以作蛋白饲料等诸多优点而日益引起了人们的关注。
      二、气浮处理法
      气浮法是利用高压状态溶人大量气体的水(溶气水)，作为工作液体，骤然减压后释放出无数微细气泡，废水中的絮凝物粘附其上，使絮凝物的比重远小于实际比重，随着气泡上升，将絮凝物浮至液面，达到液固分离的目的。气浮法处理废水时，需根据实际的处理物料和工艺条件选择絮凝剂、气浮剂及操作条件。
      三、生物处理法
      生物处理法可分为厌氧生物处理法和好氧生物处理法。厌氧生物处理法是指无氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用，将淀粉废水中各种复杂的有机物分解为甲烷和CO 等物质的过程，同时把部分有机质合成细菌胞体，通过气、液、固分离，使污水得到净化。在淀粉废水处理中常用的厌氧生物处理方法有上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧填料床、厌氧滤池、厌氧折流板反应器(ABR)、厌氧塘等方法，但以UASB处理法最为常用，该法具有能耗低、剩余污泥少、处理效率高等优点。好氧生物处理法是指有氧条件下通过好氧微生物的作用，将淀粉废水中各种复杂的有机物进行好氧降解，使污水得到净化。在淀粉废水处理中用到的好氧生物处理方法有SBR法、CASS法、接触氧化法、好氧塘法等。生物处理法的处理速度和效果受微生物群落及其生长繁殖速度的限制，反应器体积大，反应温度控制严格，所以在实际生产中设施投入较大。而且由于淀粉废水有机负荷高，单一的厌氧或好氧通常难以达到国家排放标准要求。因此，在实际生产中往往将好氧处理法和厌氧处理法结合而用，几种常见的处理方法如下：
       1、UASB—SBR法
       该方法采用UASB—SBR两级串联的厌氧与好氧相结合技术，厌氧是该技术的主体．它针对淀粉废水有机负荷高，易生化的特性，使淀粉废水大部分有机物进行降解，然后再进入SBR进行好氧生物处理，以进一步降解废水中的有机物，最终使废水达标排放。UASB反应器是由污泥层、污泥悬浮层、沉淀区、三相分离器组成，其中污泥层和三相分离器是其主要组成部分。大部分的有机物在高活性的污泥层转化为CH4和CO ，三相分离器完成了气、液、固三相的分离。SBR是反应和沉淀在同一个装置中进行的间歇式活性污泥处理法的简称，其一个运行周期由进水、反应、沉淀、排水排泥和闲置5个基本过程组成。
      2、SR-UASB-CASS法
       该方法针对淀粉废水有一定的硫酸根和亚硫酸根含量，会对产甲烷菌有抑制作用，在工艺流程选择上采取脱硫措施，降低水中硫酸盐和亚硫酸盐的浓度，保证生化处理的正常运行。其中SR系统是前生物处理设施，兼有调节水质水量和酸化作用，将含亚硫酸盐、硫酸盐废水中的蛋白类高分子化合物和复合盐分解转化为水溶性的有机酸及少量的醇和酮等，以提高废水的可生化性。SR系统出水进入UASB反应器，UASB是该技术的主体设备，降解废水中的大部分有机物，然后进入CASS反应系统，CASS是循环式好氧活性污泥生物反应系统的简称，是SBR工艺的改进型，其运行周期由进水、反应、沉淀、排水等基本过程组成，各阶段形成一个循环。
       3、生物塘法
       生物塘是一种利用天然净化能力处理废水的生物处理设施，该技术在20世纪50年代以后得到快速发展，尤其是在生活污水和有机工业废水处理中应用最多．生物塘根据塘内的微生物类型、供养方式和功能分为厌氧塘、兼性塘和好氧塘，针对淀粉废水有机物浓度高，富含营养物的特性，可采用厌氧塘、兼性塘、好氧塘相结合的生物塘处理技术。这种厌氧好氧相结合的方法还可与植物净化相结合，结合后的复合处理方法被称为人工湿地法。
       四、光合细菌法
       光合细菌是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌总称。用于净化有机废水的光合细菌主要是红假单胞菌属，它能利用有机物作为光合作用的碳源和供氢体，并能耐受高浓度的有机物，分解将其除去。20世纪70年代，日本的小林正泰等揭示了光合细菌的重要作用后，人们开始逐步运用光合细菌处理高浓度有机废水。
       五、存在问题
       由于淀粉废水排放量大，有机负荷高，污染严重，且处理难度大，以上所列举的淀粉废水处理方法在实际中都有应用，但也都存在一些问题．
       1）絮凝沉淀法处理淀粉废水，虽具有基建投资少、工艺简单、操作容易、能耗低、对气温的变化适应性强，但絮凝沉淀法去除效率较低，往往需要和其它处理方法结合使用，废水才能达标排放。
       2）气浮法处理废水，虽具有分离时间短、装置简单、处理量大、占地面积小等优点，但气浮法的处理效率与进料位置、进气量、液面高度、气浮剂用量等操作条件密切相关，操作管理复杂，同时对处理设备性能要求较高，投资费用和运行费用都较高。
       3）生物法处理淀粉废水，具有技术成熟可靠、耐冲击能力强、处理效果好，尤其以UASB反应器为主体的厌氧生物处理工艺在降解污染物的同时还能回收能源甲烷气，在淀粉废水处理中得到了广泛应用。但生物处理法占地面积大，能耗大，投资费用和运行费用高，受废水的水温、pH、有毒物质等环境条件影响较大。
       4）光合细菌法处理淀粉废水具有机污染物去除率高，投资省，占地少，且菌体污泥是对人畜无害、富含营养的蛋白饲料，是一种非常有前途的净化高浓度有机废水的处理技术。但光合细菌法对温度变化敏感，需要相应的加热和保温装置，晚上需要较强的白织灯光照，运行费用较高，管理不便等。
       六、本课题组的工作简介
       本课题组由广西南宁汇邦材料科技有限责任公司、广西大学化学化工学院、武汉大学资源与环境科学学院相关的科技人员组成，广西南宁汇邦材料科技有限责任公司是科工贸一体化的新型科技企业，公司隶属广西南宁高新技术产业开发区创业者中心，位于环境优雅的高新区工业园内，主要从事淀粉深加工及环保材料应用的产业化工作。针对广西淀粉生产和淀粉废水的特点，结合国内外淀粉废水处理工艺方法的研究现状，本课题组在木薯淀粉废水处理方面主要进行了以下研究开发工作：
       1）广西的木薯淀粉生产季节短、生产期气温变化大，厌氧好氧法处理不仅单位产量的投资大，而且运行成本高、处理效果也难以稳定。因此，本课题组主要进行新型淀粉废水处理用反应絮凝剂的生产与应用技术的开发研究，尤其是无毒无害的改性天然多糖类反应絮凝剂的生产与应用技术的开发研究，在简化絮凝剂的使用工艺条件，减少絮凝剂的用量，缩短沉淀时间，提高废水的处理效果等方面做了大量的工作，并取得了明显的效果。
       2）以清洁生产、循环经济为核心，对淀粉废水进行了全面的资源化研究，在回收淀粉废水中的有用物质的同时降低淀粉废水的COD、胶体和悬浮物含量，提高淀粉废水处理的除浊效果，使废水处理后完全达到生产回用的要求，实现淀粉生产废水的零排放。