淀粉废水处理研究综述

【摘要】淀粉生产过程中排放大量废水,废水中的COD浓度较高。淀粉废水处理的研究越来越受到重视。厌氧生化法是处理淀粉废水的重要方法之一。本文综述了国内外淀粉废水的各种厌氧处理方法,并介绍了淀粉废水处理的研究成果。

【关键词】厌氧;淀粉废水;治疗


有玉米淀粉废水,马铃薯淀粉废水,小麦淀粉废水和木薯淀粉废水。淀粉加工过程中产生的高浓度酸性废水主要是可溶性淀粉和少量蛋白质。化学需氧量通常为1 000-30 000 mg / L,SS为1 500 mg / L。国家环境保护总局在《国家环境科学技术发展第十个五年规划纲要》中指出,废水淀粉工业的污染控制技术将继续作为重要内容进行研究。目前,国内外常用的治疗方法可分为生物和化学两种。但是,实际上,通常使用生物处理。由于有机物的浓度高,因此优选厌氧法。

1厌氧生化法
淀粉废水的厌氧处理具有能耗低,污泥产量低,能量回收,降解污染物的特点。目前,淀粉废水的厌氧处理主要包括上流式厌氧污泥床,厌氧流化床,折流式厌氧污泥床等。

1·1上流厌氧污泥床(UASB)
Lettinga等人成功开发了上流式厌氧污泥床(UASB)反应器。 1973年至1977年在荷兰瓦赫宁根农业大学任职。这项技术已发展成为国内外厌氧处理的主流技术之一。

李燕等。 [1]使用上流式厌氧污泥床装置对面粉厂中的淀粉废水进行了实验研究。试验结果表明,UASB处理高浓度淀粉废水是可行的。当淀粉废水的COD为4000至8000 mg / L时,COD负荷达到4至5 kg /(m3·d)。治疗效率可达到90%以上。

杨景亮等。 (2)使用UASB反应器处理维生素B12和淀粉生产的混合废水。在中等温度条件下,反应体系保持在中性和碱性条件下,最大COD体积负载为30kg /(m3·d)。 COD去除率为80%。

张振家等。 (3)使用UASB反应器处理淀粉废水。当反应器的COD体积负载保持在10 kg /(m3·d)以上时,COD去除率可达到90%以上,有机氮去除率也将达到80%。为后续处理奠定了良好的基础。管锡增等[4]等使用改进的UASB反应器处理制得的淀粉水。在141至151天时,负荷达到11 kg /(m3·d),COD去除率达到92%以上。UASB反应器在处理含高浓度固体悬浮物的废水时容易造成堵塞和流量短,而且首次启动并形成稳定的颗粒污泥需要很长时间。有必要设计一个合理的三相分离器。

1·2厌氧滤池(AF)
厌氧生物滤池由美国的Young和McCarty在1960年代后期开发。厌氧生物滤池是一种充满滤池材料的厌氧生物反应器。以生物膜形式生长的微生物种群形成在过滤材料的表面上,并且大量悬浮生长的厌氧微生物被捕获在过滤材料的间隙中。当废水向上或向下流过过滤层时,废水中的有机物被捕集,吸附并分解为甲烷和二氧化碳。

安(Ahn)等人。 [5]研究了厌氧滤池处理马铃薯淀粉废水的动力学特性。结果表明,出水COD的预测受到进水水质的严重影响。

Mihsra等。 [6]使用泡沫塑料床厌氧生物反应器接种并生长CaCO3和一些微量元素(如Ni,Co,Mo等)将生物膜固定在泡沫橡胶上生长,并将马铃薯淀粉从食品工厂排出。废水的化学需氧量负荷为3.85kg /(m3·d),水力停留时间为8d。 COD去除率为71%,产气量为11.6L / d,其中甲烷含量为85%。此外,该反应器运行稳定,不受废水成分和负荷变化的影响,并能抵抗高有机负荷。

刘素英等。 [7]以小麦淀粉废水为研究对象,以厌氧生物滤池为反应装置,模拟了厌氧生化过程的运行,并获得了可实际操作的运行条件。小麦淀粉废水厌氧生化处理所需的停留时间为5至20天,最佳pH范围为6·8〜7·4,最佳有机体积负荷为7〜8kg COD /(m3·d)。 AF在操作过程中经常出现堵塞和短流的情况,需要大量填充剂并定期清洁填充剂。


1·3厌氧流化床(AFB)
厌氧流化床是在厌氧反应器中添加的固体颗粒载体。细颗粒载体为微生物的生长提供了较大的比表面积,这使得床中微生物的浓度非常高(通常高达30gVSS / L)。栾金义(8)等结合生物流化床和接触氧化法的复合生物流化床方法,使淀粉废水首先通过流化生物载体,然后通过填料层处理北京某淀粉厂的废水, COD去除率高达90%,废水可以达到标准排放量。该方法可以弥补生物流化床技术和接触氧化法的优缺点,大大提高了处理效率。

Matsumoto(9)使用小型厌氧流化床处理淀粉废水。当pH为5·8时,甲烷生成过程将受到轻微抑制。系统的最佳pH为6.2,但系统的运行时间仅15d不能保证其长期运行的稳定性。1·4厌​​氧折流板(ABR)反应器

厌氧折流板(ABR)反应器是,每个反应室是一个相对独立的上流污泥床系统,其中污泥以颗粒或絮凝物的形式存在。废水由导流板向上和向下引导,然后穿过每个单元的污泥床直到流出。在此过程中,废水中的有机物反复与厌氧污泥接触而被去除。

徐金兰等。 [10]使用ABR反应器研究了酸化过程中人造淀粉废水的特性和控制措施。在酸化的初始阶段,每个隔室的pH值逐步增加,并且COD和VAF随隔室的不同而降低。厌氧消化的特征。在整个酸化阶段,每个隔室的pH值降至3.5至4.5,并保持相对稳定。每个隔室中的出水COD和进水COD接近。在酸化过程中,污泥浓度逐渐降低,VAF积累,VAF中甲酸,丙酸和丁酸的浓度增加。随着时间的流逝,没有自然恢复的迹象。通过单独调节碱度或减少负荷,系统很难恢复正常。只有同时调整碱度和负荷时,系统才能在大约60天后恢复正常。

沈耀良[11]等研究了ABR反应器对高浓度淀粉加工废水和污泥特性的影响。在35±0.5°C的中等温度下,进水的COD负载为12〜18kg /(m3·d),HRT =在12-24小时时,COD的去除率可达到72%〜96%。研究表明,在不同条件下,反应器不同室中VFA和pH的变化表现出明显的相分离和运动特性,反应器中SVI的形成为18〜25mL / g,平均粒径为2〜3mm。可以达到4〜5mm的颗粒污泥,具有良好的性能,其特性随隔室的不同而表现出相应的变化。该方法对高浓度淀粉加工废水具有稳定高效的处理效果。

简而言之,厌氧处理淀粉废水不仅具有明显的有机污染物去除效果,工艺稳定,能耗低,残留污泥产生少等优点,而且还可以产生甲烷等能源气体。因此,它被广泛用于处理高浓度有机废水,如淀粉废水。然而,厌氧处理方法容易受到环境条件的影响,例如水温,pH值和废水中的有毒物质。它也具有废水浓度高和污泥培养期长的缺点。

2淀粉废水联合处理
由于淀粉废水中有机物的浓度很高,因此很少采用单一处理方法。通常,将多种处理方法组合使用以补充各种方法的优缺点,以提高效率。胡威夷(12)建议对玉米淀粉植物进行厌氧-好氧处理。该项目成功地使用了常温UASB生产工艺来处理淀粉废水,并实现了在常温条件下在UASB反应器中接种活性污泥颗粒。这是国内淀粉行业的第一次。戴建强等。 [13]等人采用UASB和混合活性污泥串联的方法在35±1℃的中等温度下处理玉米淀粉生产废水。一步处理后,COD去除率达到97%以上。二次生化处理后的出水达到国家排放标准。

毛海良[14]等人使用UASB-SBR工艺处理淀粉废水。充分利用UASB高效,高负荷处理的优势,可以对废水进行有效处理。试验结果表明,颗粒UASB稳定处理后废水的COD可以降低到500mg / L以下,SBR处理后废水的COD可以降低到100mg / L以下。

郭静(15)等。在低负荷条件下采用上流式厌氧污泥床-厌氧滤池塔系统(UASB-UAF)进行了420d实验处理,COD的总去除率大于95%,SS的去除率和VSS超过98%。

在实际应用中,淀粉废水的处理方法往往采用单一方法,处理效率不理想。将各种方法结合起来,使它们的优点和缺点相互补充,可以达到更高的治疗效果。

3有问题
由于淀粉废水排放量大,有机负荷高,上述淀粉废水处理方法已在实践中得到应用,但也存在一些问题。

(1)厌氧生化法处理淀粉废水技术成熟可靠,抗冲击性强,处理效果好。特别地,主要基于UASB反应器的厌氧生物处理工艺在实践中被广泛使用。但是,厌氧处理的效果受环境条件(例如水温,pH和废水中的有毒物质)的影响很大。

(2)由于原材料的增长周期,中国某些地区的淀粉加工是周期性的。例如,每年九月至十月至一月,宁夏南部山区的淀粉加工每年都要进行一次。因此,用于淀粉废水处理的结构在非淀粉处理期间处于闲置状态,并于每年的9月和10月重新启动。这种实际情况限制了生化方法在处理马铃薯淀粉废水中的应用。


4展望
根据淀粉废水的特点,结合淀粉废水厌氧处理的研究现状,应从以下几个方面加大淀粉废水处理方法的研究与开发和应用:

(1)研究了厌氧生化过程的快速启动方法,以适应受原材料生长周期影响的中国某些地区淀粉加工的周期性特征。

(2)由于隔热要求,在北部地区培养和分离处理淀粉废水的菌株,以减少北方地区处理淀粉废水的运营成本。

5结论
我国淀粉加工企业分布广泛,废水中化学需氧量浓度很高。淀粉废水处理方法的研究越来越受到重视。厌氧生化法是处理淀粉废水的重要方法之一。废水处理与能源回收相结合,符合环保原则和节能减排的发展趋势。各种厌氧处理方法具有不同的处理特性,将各种方法结合起来可以互补其优势,达到更高的处理效果。

 

参考文献
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