行业专项 精析：淀粉废水处理技术分析

淀粉工业是以玉米、马铃薯、小麦、大米等农产品为原料生产淀粉或淀粉深加工产品(淀粉糖、葡萄糖、淀粉衍生物等)的工业。淀粉工业约需1.7t原料才能得到1t产品，在生产过程中，需水量很大，废水排放量也大，而且废水都是含大量淀粉、蛋白质、糖类、脂肪等有机物的髙浓度有机废水，如不加以处理直接排入水体中，将造成水体缺氧，使水生动物窒息，给环境带来极大的危害。

" a1 ?# A% z1 T) R  L8 I: X
, Y- R& N) P5 ?淀粉生产废水处理
! M5 v7 s9 @5 V4 T7 b
; r' ]$ c: A' M; N) s! R! @! }! z; I, M淀粉是一种重要的工业原料，它的用途很广泛，除供食用与加工食品外，更广泛的应用于纺织、造纸、医药、发酵、铸造、胶粘、化工、机械及钻井等行业，目前，我国年产淀粉300多万吨。在淀粉生产过程中，废水抻放量很大，每产一吨淀粉排放废水10~20m3。
) R8 m6 P. {; X, }4 A, h  t; q
淀粉生产工艺及庚水来涵

淀粉生产约有80%是以玉米为原料，其余是以薯类、小麦、大麦、燕麦以及其他富含淀粉的植物块根等为质料。原料中除含淀粉以外，还含有其他的多种成分一蛋白质、脂肪、纤维家、无机盐等。淀粉具有不溶于冷水和比重大于水的基本特征。淀粉生产就是根据这两大基本特征，通过物理分离过程，除去其他物质而取得较为纯净的淀粉制品。

淀粉生产大致由原料处理、浸泡、破碎、过筛、分离淀粉、洗涤、干燥等几个主要工序组成，在具体操作上因原料不同而异，但基本工艺过程是一致的。
  ]( D4 a. {( Z3 J3 k; D
; I) R' E0 R' x! t玉米淀粉生产流程：玉米→过筛→浸泡(回收玉米浆)→粉碎→胚芽分离(胚芽可压玉米油)→磨细→筛分(粉渣可做饲料)→沉淀分离(分离玉米蛋白)→淀粉洗涤→脱水→干燥→淀粉。

废水主要来源干玉米输送洗涤水、玉米浸泡水、胚芽分离、黄浆废水等工艺过程水，除此以外，还有少擞地面冲洗水。
6 ], o3 W# s4 l0 m6 s1 P+ H8 q
甘慕类淀粉生产流程：甘薯，洗涤→磨碎→过筛(薯渣作饲料)→浆液→离心分离(回收黄浆水中蛋白质)→淀粉洗涤→脱水→干燥→淀粉。
5 N0 {$ {9 s7 o" e3 Q* }% \3 b
  J: {6 l9 l1 d, @8 f废水主要来源于沉淀池上清水和离心机脱水。

. S, h; n5 `6 H9 n+ x废水水质水量及其特征

用玉米为原料生产淀粉，大致有以绝干计60%的玉米成为商品淀粉，还有30%的玉米成为副产品，其余部分则成为废液排出厂外。副产品主要是以固体状态排除的粉渣(含纤维，残余淀粉)和胚芽，废液则主要为两股高浓度的有机废水，一是浸泡水，固形物浓度5%，二是黄桨水，固形物浓度2%以上。大型企业浸泡水经浓缩成玉米浆，作为抗菌素生产的营养源，但绝大多数小厂没有回收。浸泡水的排放量为原料的0.5%~1%，而黄浆水的排放量达原料的30倍(或产品淀粉的20倍)左右，一个年处理玉米1万吨的淀粉厂，每日排放黄浆水约600t。这种髙浓度有机废水的主要成分是蛋白质、糖、脂肪等，另外含有大量含氮、碳无机化合物。
; E9 _( O% h# s- z7 y5 b8 X
玉米淀粉废水的一般组成为：总糖0.3%~0.7%，粗蛋白2.1%，固形物5%~10%，粗纤维2%~3%，脂肪酸0.1%~0.3%。玉米淀粉生产不受季节影响，可全年生产。工艺用水量很大，一般为5~13m3/t玉米，玉米淀粉废水中主要成分为淀粉、糖类、蛋白质、纤维素有机物质，COD值为8000~30000mg/L，BOD5值为5000~20000mg/L，SS值为3000~5000mg/L，pH值4~6，呈酸性。另外，在玉米浸泡过程中，为破坏玉米的机械强度，削弱淀粉与其他部分的亲合力，分离可溶性蛋白，同时为抑制徼生物单生繁衍，在浸泡时加入一定量的亚硫酸溶液，浸泡水中亚硫酸浓度约0.1%。因此，废水中含有SO32、SO42-，当两者浓度分别超过300mg/L时，用厌氧法处理会对产甲烷菌有抑制作用。
( F. }3 f1 E# R3 e  W4 |7 c) Y
以甘薯类(包括马铃薯和其他薯类)为原料的淀粉生产废水中，输送和洗涤水(由输送工段和洗净工段流出的废水)含有砂土、马铃薯破皮片以及由原料流出的有机物，这种废水悬浮物含量高，COD和BOD5值都不高；分离废水(薯浆废水及蛋白质水)中主要含有机化合物，如糖类和蛋白质及大量的不溶物，如淀粉微粒、细胞、根纤维及叶子等。废水中可溶性固形物一般组成为(以干基计)：蛋白质33%~41%，总糖35%，有机酸4%，矿物质20%，每吨淀粉可产生这种固形物200kg左右，COD、BOD5值很髙，并且水量大，是马铃薯原料淀粉厂主要污染的废水；淀粉渣贮槽废水是淀粉渣长期积存在贮槽内产生的废水，这种废水虽不产生恶臭，但酸度高；冷凝水基本上是未受污染的水。

  B: N0 f, A; i  i; F, e1 x8 z淀粉生产废水治理方法

目前，国内外常用的淀粉废水处理方法冇如下几种：沉淀分离法、化学絮凝法、单纯曝气法、生物处理法(活性污泥法、厌氧生物法、生物膜法、生物塘等)、膜分离技术、光合细菌等。

; ~+ q" C1 X+ F, w一 沉淀分离法
' [6 b/ B: {. B1 [: n" g* q# \
9 X! p7 f+ I; K; t7 g1 A2 R淀粉不溶于冷水，可直接通过物理沉淀使废水中悬浮物沉淀下来，一般使用沉淀池或沉淀塘。淀粉废水含有蛋白质、淀粉，糖类及悬浮物，属高分散系的亲水胶体，这种胶体一般比较稳定，当池中产生厌氧反应时，生成的有机酸使废水pH值下降，处于胶体状态的蛋白质，将形成絮凝体而沉淀，能够提髙分离效果。

. V0 r# f0 s6 C) _, t" c沉淀池(塘)HRT约2~7d，每吨原料需要设沉淀池(塘)容积1.5~1.6m3。沉淀池(塘)的净化效果，SS去除率一般在70%左右，效果好的可达90%，BOD5的去除率可达20%~30%。

二 化学絮凝法
9 A: |3 L. V  }% m( Z/ ^) C7 O
直接采用自然沉淀，处理时间长，BOD5的去除率低，如果加入药剂，采用化学混凝法，破坏胶体的稳定作用，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。混凝沉淀法比物理沉淀法去除效果好，处理时间短。通过混凝可以除去分子量较大的有机物，而分子量较小的有机物可通过活性炭吸附法除去。

三 单纯曝气法
" g8 @$ Y' f9 ?$ n+ u
- e) J9 ^0 [, @用空气或含臭氧的空气对废水进行短时间的曝气，通过空气氧化、臭氧氧化以及对挥发物质的吹脱以取得净化效果，一般不单独使用。
  Y' g& w& ~( V& d
8 A) [+ J# r( V# d1 {# _* F我国北方一些以马铃薯为原料的小型淀粉厂，在生产工艺、生产季节等条件不适宜釆取生物处理法时可采用沉淀分离一单纯曝气法组合工艺，通过沉淀分离，可减轻单纯曝气法的处理负荷，还有调节、稳定水质水量的作用。后续单纯曝气的目的是保证处理后出水达标，同时也可把沉淀分离过程中生成的有机酸吹脱出去，使废水达中性。

四 生物处理法

- d) B/ r1 V9 ?7 D; w淀粉生产废水厲髙浓度有机废水，不含有毒物，可生化性好，因此，国内外常用的淀粉废水处理方法是生化法，包括活性污泥法、厌氧生物法、生物膜法、生物稳定塘等。由于淀粉废水有机物含量高，采用好氧生物法处理能耗大，处理费用高，而厌氧生物法无需供氧，处理费用低，应用广泛。下面重点介绍这种处理方法。
: h1 o6 _! i. Q/ q  M0 y6 @5 s- h
厌氧生物法是指无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼生物)的作用，将淀粉废水中的各种复杂有机物分解为甲烷和化碳等物质的过程，间时把部分有机质合成细菌胞体，通过气、固分商，使污水得到净化。

* `1 C* \$ t6 X近年来，在淀粉废水厌氧处理中，发展最快应用最多的是上流式厌氧污泥床(UASB)工艺。此外，厌氧接触法、厌氣填料床、厌氧滤池、纵向折流套筒式厌氧污泥床(VBASB)、厌氧折流板反应器(ABR)等工艺也有应用。  
/ B# a8 p% w7 P, l
五 膜分离技术

用来处理淀粉废水的膜分离技术主要是反渗透和超滤。国外应用膜分离技术去除马铃薯淀粉废水中的COD，并浓缩回收蛋白质。我国在这方面也有研究，下面介绍应用超滤技术处理马铃薯淀粉废水的模拟研究。
. ^" V+ o* A/ r5 v) H: K7 b) k2 L+ Z
6 O) }9 p4 X& I% Y2 b实验采用两级中空纤维超滤膜组件串联，聚丙烯腈(PAN)膜在前,孔径大一些，切釗分子量选在10万左右，以去除大的颗粒及部分COD，使蛋白质通过；聚砜(PS)膜在后，切割分子量选为1.5万左右，主要对蛋白质浓缩。操作条件：操作压力0.1MPa，进料流量70L/h、温度为室温，超滤前调节料液pH值3.5左右。进水COD值8175mg/L，经超滤处理后COD值3610mg/L，COD去除率为55.8%，后面可接其他处理技术使废水达标。污染后的膜，用40℃、0.1mol/LNaOH溶液清洗，恢复率90%左右。应用超滤技术时，原料液预处理非常重要。

六 光合细菌

利用光合细菌(Photosynthetic Bacteria，简称PSB)处理淀粉废水不仅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。因此，法是一种非常有前途的净化高浓度有机废水的处理技术。
5 q- Q; V" w/ P# r* ~! }
4 n6 k% |" `; c& Z7 L- Q2 b七 淀粉废水的资源化回收技术

- D+ B5 Z7 V" F$ e淀粉废水中含有丰富的营养物质，如能从淀粉废水中回收有用物质，既变废为宝，综合利用，又能减小废液处理的费用。我国在利用淀粉废水生产饲料酵母、提取淀粉酶等方面都有研究。
8 d1 k5 J0 o4 ?) O- P3 J* w* s: j
淀粉废水处理工艺

目前，国内外经常采用的淀粉废水处理工艺有如下几种。

一 厌氧-好氧串联工艺
* a. Y, m8 A, ^9 E7 U
( k2 n/ H: F* e* S( s, c& M% b厌氧部分一般采用UASB、厌氧滤池、厌氧塘、纵向折流套筒式厌氧污泥床(VBASB)处理工艺，好氧部分可采用生物接触氧化、循环式活性污泥法等工艺，厌氧前面采用调节池预曝气、沉淀等预处理，好氧后面一般接气浮、吸附、过滤等后处理，以保证出水达标。
, a8 E' B) F) g
二 两段好氧串联工艺
! z. |: m0 e. }1 |
/ T7 S" l' k+ E, U: ^8 }该工艺可为生物接触氧化与氧化塘串联，如江西国药厂淀粉分厂就是采用这种工艺。也可采用酵母菌-焦炭固定床生物膜两段好气处理工艺。

三 化学絮凝-活性炭吸附
  l5 u  ]2 X1 D  N9 H, f
0 h& ?9 C- A5 P: b4 l国内外常用的淀粉废水处理方法是生化法，该方法具有技术成熟，效果较好，运行可靠等特点。其缺点是占地面积大，基建投资高，技术难度大，搡作管理复杂等。国内一些中小型淀粉厂由于技术和经济条件有限，尤其是北方地区，冬季气温低，采用生化法处理淀粉废水更加困难。用化学絮凝、活性炭吸附的流程处理淀粉废水，具有基建投资少，工艺简单，搡作容易，能耗低，对气温的变化适应性强，特别适用于该类中小型淀粉厂。
- D6 d; Z% ?$ H  p9 i
处理流程为：废水→反应池(加入混凝剂，可利用工业废渣DSZ)，调节pH值为9~11)→管道反应器(加入絮凝剂，可用PAM)→斜板沉淀池→上清水(用工业废酸调节pH值为6~9)→砂滤池→炭塔→出水排放。