行业专项综述：淀粉加工废水处理方法

查看全部 · 发表于 2021-4-16 17:27:28

在淀粉加工过程中产生大量的高浓度酸性有机废水，主要是溶解性的淀粉和少量蛋白质，一般没有毒性，但COD 很高，通常为1 000 ～ 30 000 mg/ L ，SS 为1 500 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。国家环保总局在国家环境科技发展“十五”计划纲要指出，继续把淀粉工业的废水污染控制技术作为重要内容进行研究。针对淀粉工业废水的特点，人们都在力求研究出一种快速、高效、低能耗的淀粉废水处理方法。

　　国内外目前常用的处理方法总体上可分为生化法和化学絮凝沉淀法，两种处理方法在实际应用中各有利弊。

1 絮凝沉淀处理

　　絮凝沉淀法作为一种成本较低的水处理方法应用广泛。其水处理效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能，所以絮凝剂是絮凝法水处理技术的关键。絮凝剂可分为无机絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂、天然高分子絮凝剂和复合型絮凝剂。追求高效、廉价、环保是絮凝剂研制者们的目标[ 1] 。

　　岑超平[ 2] 对木薯淀粉黄浆水，先用石灰乳中和，再用进口高分子絮凝剂N-OP 、650BC 、AN 絮凝，有很好的净化效果，COD 去除率为60 .0 %～ 99 .3 %，总固形物去除率为45 .0 %～ 66 .8 %。絮凝后可生化处理达标排放，且药剂总耗费小于0 .3 元/m3 ，这在高浓度有机废水治理工程中是完全可以接受的。絮凝下沉物容易脱水分离，便于回收和综合利用。

　　李媚等[ 3] 采用聚铁（PFS）混凝法，在选定条件下处理某淀粉厂废水，处理后废水COD 去除率达88 %以上。絮凝剂为PFS 加改性聚丙烯酞胺、PFS投加量5 mL/ L（废水）、改性聚丙烯酞胺投加量0 .5mL/L（废水）、沉降时间30 min ， pH 为8 。该方法在实际应用中处理效果好，具有絮凝和沉降速度快、工艺简单且占地面积小等优点。

　　杨丽娟等[ 4] 用石灰、PAM 、活性炭等化学方法进行实验研究并将结果应用于某淀粉厂，得到该方法处理淀粉废水的一些特点：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，且出水水质达到排放标准；絮凝物经压滤脱水后掺在煤中做燃料，无二次污染问题。处理每立方米废水的药剂费在0 .20 ～ 0 .35 元，运行费用在0 .50 元/m3以下，经济可行。

　　莫日根等[ 5] 对高浓度的有机淀粉废水，通过采用物化絮凝和吸附柱吸附等措施后，废水COD 去除率为54 %～ 65 %。这对最终的处理出水达标，起了决定性作用。处理后废水再经过后续工段的生化处理即可达标排放。

　　王乃芝等[ 6] 介绍了用DSZ（工业废渣）、PAM 、活性炭等化学处理方法，进行静态、动态处理淀粉废水的实验研究。所用的DSZ 为工业废渣，解决了DSZ 的综合利用问题，达到以废治废的目的；絮凝物经压滤脱水后掺在煤中做燃料，无二次污染问题；该方法经济合理，实验结果在某市淀粉厂实施，取得了较好的效果。

　　邓述波等[ 7] 从土壤中分离、筛选得到高效絮凝剂产生菌A-9 ，对其培养液的粘性及其絮凝性进行考察。该菌产生的絮凝剂的粘度高达295 mPa/s ，且粘性和絮凝率具有正相关性，对淀粉厂的黄浆废水具有良好的絮凝效果。添加絮凝剂明显起到加速沉降，降低出水浊度的作用。废水的SS 和COD 的去除率分别可达85 .5 %和68 .5 %，效果明显优于常用的化学絮凝剂。由于微生物絮凝剂具有无毒、无二次污染的特点，因而处理淀粉厂废水絮凝得到的蛋白物质可以作为动物饲料进行综合利用。

　　Poesponeg oro 等[ 8] 对某食品厂活性污泥中分离出的两种菌株Ivk 和Ivb 进行培养驯化，并以它们作为絮凝剂对淀粉废水进行处理。结果表明， Iv k在HRT 为8 ～ 16 h 时， COD 去除率可达84 % ～95 %；Ivb 在H RT 为13 ～ 25 h 时COD 去除率可达77 %～ 96 %，处理效果十分明显。

　　李亚峰等[ 9] 采用聚铁混凝沉淀-活性炭吸附工艺处理淀粉废水，具有较好的处理效果，处理后各项指标均能达到国家污水排放标准。主要技术参数：聚铁的投加量为150 ～ 250 mg/ L ；PAM 的投加量为25 mg/L ；混合搅拌时间为2 ～ 3 min ；搅拌速度为100 ～ 120 r/min 。药剂费为0 .31 元/m3 。该方法具有工艺简单、处理效果好、投资小、易于操作等优点，而且处理效果不受气候条件影响，因此特别适用于寒冷地区小流量淀粉废水的处理。

　　贾海江等[ 10] 等选用石灰和聚合氯化铝作为絮凝剂，加入PAM 作助凝剂，处理热水漂洗废水和土豆清洗废水的混合液，结果显示，絮凝在加药合适时，COD 去除率可达90 %。

　　牧剑波等[ 11] 还报道了采用气浮一体化装置处理湖北某淀粉厂废水的研究，根据具体废水特点选择絮凝剂及操作条件并选择适宜的气浮剂用量，效果明显，一段处理后COD 去除率就达93 .2 %，且操作易实现自动化控制，是一种简单、有效的方法。

2 生物处理

　　生物处理法是利用微生物新陈代谢功能，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害物质，使废水得以净化的方法，一般可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。该方法在处理高浓度有机废水方面，以其处理费用低、处理效率高等优点被广泛采用。

　　2 .1 厌氧生物法

　　厌氧法处理淀粉废水，其最终产物是以甲烷为主的可燃气体，可作为能源回收利用；剩余污泥量少且易于脱水浓缩，可作为肥料使用；处理工艺运转费用低。在当前能源日益紧张的形势下，该方法作为一种低能耗，可回收资源的处理工艺日益受到世界各国的重视。

　　近年来，厌氧发酵法处理淀粉废水主要有升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床（AFB）、厌氧接触法（ACP）、两相厌氧消化法（TPAD）和厌氧滤池（AF）等。

　　2 .1 .1 升流式厌氧污泥床（UASB）

　　UASB 内的水流方向与产气上升方向相一致，一方面减少了堵塞的机率，另一方面则加强了对污泥床的搅拌混合作用而有利于微生物与进水基质间的混合接触及颗粒污泥的形成。该工艺不仅投资省、运行费用低、操作简便，而且产生可供利用的沼气，处理后的废水达标排放，获得较好的经济效益和环境效益。

　　张振家等[ 12] 采用UASB 反应器处理淀粉废水，具有容积负荷及去除率高等显著优点，在反应器COD 容积负荷保持在10 kg/（m3 · d）以上时， COD去除率可达90 %以上，有机氮去除率亦达80 %，为后续处理打下良好基础。试验结果表明，微量元素在废水的厌氧生物处理过程中具有不可少或缺的作用，因此在厌氧处理过程中，必须充分重视厌氧反应体系对微量元素的需求，保证供给。

　　胡威夷[ 13] 推荐了某玉米淀粉厂厌氧-好氧相结合的处理工艺，该工程成功地运用常温UASB 生产工艺处理淀粉废水，并在常温条件下实现了UASB 反应器接种活性污泥的颗粒化，在国内淀粉行业尚属首次。厌氧处理获得的沼气使整个污水处理厂能做到能源自给有余。

　　李燕等[ 14] 采用上流式厌氧污泥床装置，对面粉厂中的淀粉废水处理进行了试验研究。取化粪池消化污泥经淘洗去杂后作为接种污泥进入UASB 中，污泥量占UASB 有效容积的1/3 。试验结果表明，用UASB 处理高浓度淀粉废水是可行的，当淀粉废水的COD 为4 000 ～ 8 000 mg/ L 时，COD 负荷达4～ 5 kg/（m3 · d）处理效率可达90 %以上。

　　2 .1 .2 厌氧流化床（AFB）

　　该反应器内填充着粒径小、比表面积大的载体，厌氧微生物组成的生物膜在载体表面生长，载体处于流化状态，具有良好的传质条件，微生物易与废水充分接触，细菌具有很高的活性，设备处理效率高。

　　栾金义等[ 15] 将生物流化床与接触氧化法相结合的复合生物流化床方法，使淀粉废水先经过流化的生物载体后再经填料层，处理北京某淀粉厂的废水，COD 去除率达90 %左右，废水可达标排放。该方法可使生物流化床技术与接触氧化法的优缺点相互补充，大大提高了处理效率。

　　2 .1 .3 垂直折流厌氧污泥床（V BASB）

　　VBASB 是一种复合型厌氧反应器，它是以UASB 反应器为主体，综合了ACP 、UASB 和AF三种工艺的特点，可视为在UASB 反应器内加四道垂直挡板，使反应器的水流上下垂直折流，处理过的废水再经三相分离器流出反应器，使反应器内的水流呈推流的特点，对高悬浮物高浓度有机废水比AF 和UASB 有更好的适应性。

　　贺晓红等[ 16] 介绍了在常温条件下，采用VBASB 反应器处理淀粉废水的经济有效的方法。当HRT =12 h 时，反应器的平均进水COD 为4 511 .8 mg/L ，平均COD 容积负荷为903kg/（m3 ·d），出水COD 平均为778 .1 mg/L ，平均处理效率达81 .47 %， 1 g COD 的沼气平均产率为0 .30 L ，同时，在反应器内部形成了大量活性良好的颗粒污泥。在处理过程中，主要控制因素为VFA 、碱度和pH 。保持反应器中VFA 在500 mg/L 以下，碱度在1 000 mg/ L 左右， pH 在6 .3 ～ 7 .6 是适宜的。处理后的出水进一步经过好氧生物处理，即可达标排放。

　　2 .1 .4 厌氧接触消化法

　　厌氧接触消化法属第二代厌氧消化技术，由于采用将消化污泥回流至消化器的措施，可保持消化设施内较高浓度的生物量，从而提高了消化器的容积负荷。与上流式厌氧污泥床、厌氧滤床相比，厌氧接触消化法虽然负荷较低，但运行可靠，起动时间较短，但目前国内在淀粉废水处理方面的研究和应用并不多见。

　　佘宗莲等[ 17] 采用厌氧接触消化技术，分别在中温（32 ℃）和自然温度条件下处理淀粉厂的高浓度废水。结果表明，采用中温厌氧消化可取得较好的处理效果，原水不调pH（4 .0 ～ 4 .9）直接进反应器，COD 容积负荷最高达5 .06 kg/（m3 ·d），进水COD平均为11 .604 ×103 mg/ L ，出水COD 平均为1 778mg/L ， COD 去除率达85 .8 %，出水pH 提高到6 .4～ 7 .0 。采用自然温度消化，当气温大于24 ℃时，可取得较好的处理效果。

　　Suvaji t tanont 等[ 18] 对厌氧接触处理技术处理进行研究，对产生的沼气进行循环以提高反应效率。反应装置由两部分组成，下半部分是污泥床，上半部分为尼龙接触填料。结果表明，使用该装置处理木薯淀粉废水，COD 去除率达80 %以上，沼气循环可以较好地提高厌氧接触反应器的反应效率，在低H RT 的条件下，效果更加明显。

2 .1 .5 厌氧折流板（ABR）反应器

　　ABR 反应器作为一种理想的多段分相、混合流态处理工艺，具有比其他厌氧工艺更为优越的特性。

　　沈耀良等[ 19] 对ABR 反应器处理高浓度淀粉加工废水的效果及污泥特性进行了研究，在中温（35士0 .5）℃、进水COD 负荷为12 ～ 18 kg/（m3 · d）、H RT =12 ～ 24 h 时， COD 的去除率可达72 % ～96 %。研究表明，不同条件下反应器不同隔室中的VFA 及pH 的变化呈现出显著的相分离及移动的特征，反应器中形成SVI 为18 ～ 25 mL/g 、平均粒径为2 ～ 3 mm（大者可达4 ～ 5 mm）、性能良好的颗粒污泥，且其特性随不同隔室而呈现出相应的变化规律。该方法对高浓度淀粉加工废水具有稳定高效的处理效果。

　　2 .1 .6 厌氧滤池（AF）

　　装置中填满了如沙砾、塑料、泡沫等填料，使厌氧微生物附着在上面生长，可维持较高的生物量和较长的SRT 。但由于该装置易发生堵塞，所以主要用于处理含悬浮物较少的中、低浓度废水，近些年使用该方法处理淀粉废水方面的报道不多。

　　Ahn 等[ 20] 采用两种不同的方式，对厌氧滤池处理马铃薯淀粉废水的动力学特性进行了研究。结果表明，尽管两种模式下反应器均运行正常，但是对出水COD 的预测受进水水质的影响严重。

　　2 .2 好氧生物法

　　与厌氧法相比，好氧生物法在处理淀粉加工废水方面有许多不足之处，例如需要充氧、动力消耗大、无能量回收、微生物所需营养多和污泥量大等适合处理低浓度的有机废水。而淀粉废水的COD 一般较大，所以在淀粉废水的处理中单独应用的较少，主要是接触氧化法、生物氧化塘法和SBR 法。在淀粉加工废水的处理中，好氧生物处理一般用作后续处理。

　　苏宏等[ 21] 用加压SBR 法处理淀粉废水，进水COD 为3 500 ～ 4 000 mg/L ，停留时间8 ～ 12 h ，COD 去除率为94 %～ 96 .7 %，出水COD 小于150mg/ L ，达到国家规定的排放标准，该方法具有处理工艺简单、实用、效果好。与普通SBR 法相比，加压SBR 法具有生化反应速度快、有机物去除率高且耐负荷冲击能力更强。

　　杨启峰等[ 22] 根据北方气候特点和马铃薯淀粉生产特点及淀粉废水性质，采用沉淀分离-单纯曝气组合工艺处理北方城市的马铃薯淀粉厂的淀粉废水，该工艺流程简单、容易操作、基建费和运行费低，便于管理，此工艺适合我国国情。

　　Jin 等[ 23] 在实验室中采用一组有效体积为45 L的曝气反应器，其最小工作体积为3 .5 L 。用10 %的DAR2710 真菌接种，在35 ℃，起始pH 为4 .0 的条件下反应14 h ，可转化95 %以上的淀粉物质，COD 去除率为95 %，并且每升废水可回收蛋白质2 .07 ～ 2 .39 g 。产生的真菌蛋白质没有毒性，可用作动物饲料，具有较好的经济效益和环境效益。

3 厌氧与好氧或絮凝沉淀与生物处理法相结合

　　由于淀粉废水的有机浓度很高，所以在处理中很少使用单一处理方法，一般是将多种处理方法结合使用，使各种方法的优缺点相互补充，以提高效率。

　　戴建强等[ 24] 在中温（35 ±1）℃条件下，采用UASB 和混合活性污泥串联的方法来处理玉米淀粉生产废水，当COD 在7 000 ～ 8 000 mg/ L ，HRT 为18h 时，废水经两步处理后，COD 的去除率在97 %以上。经二级生化处理的出水达到国家规定的排放标准。该方法UASB 反应器内的厌氧活性污泥直接引自废水处理系统，可有效缩短启动周期，节约资金，对高浓度有机废水的COD 去除率高，运行稳定可靠。

　　管运涛等[ 25] 采用传统两相厌氧工艺与膜分离技术相结合的两相厌氧膜生物系统（MBS）处理淀粉配制废水。结果表明，在进水COD 负荷为4 ～ 24kg/（m3 ·d）的情况下，系统COD 去除率达97 .2 %，并有一定的总氮去除率。在运行过程中，膜组件起到了强化处理效果并有利于系统稳定运行的作用。

　　毛海亮等[ 26] 采用UASB -SBR 工艺处理淀粉废水。充分利用UASB 高效高负荷的处理优势，使废水得到有效治理。试验结果表明，废水经颗粒化UASB 稳定处理后，出水COD 可降到500 mg/L 以下，然后再经SBR 处理后，出水COD 可降到100mg/L 以下，出水清澈。该处理系统具有耐冲击负荷、处理效果稳定、运行管理简单、运行费用低等特点。该系统处理每立方米淀粉废水，可节约用电7～ 8 kW ·h 。

　　石慧岗等[ 27] 也采用UASB 和SBR 相结合的工艺，处理山东某中型玉米淀粉厂废水，效果稳定，在进水COD 高达10 000 ～ 18 000 mg/ L 的情况下，可使出水COD 低于120 mg/L ，达到国家二级排放标准。该系统运行简单、运行费用低，其厌氧处理系统中产生的沼气具有很大的使用价值，每年沼气发电收入达72 万元。沉淀池和UASB 反应器产生的污泥用于生产有机肥料，实现了污水处理的资源化。

　　买文宁等[ 28] 采用气浮提取蛋白-UASB -SBR工艺处理淀粉废水，工程运行表明，在进水SS 、CODCr 、BOD5分别为6 862 、1 4467 、8 672 mg/ L 的条件下，出水SS 、CODCr 、BOD5分别为86 、127 、22 .5mg/ L ，处理水质稳定达到《污水综合排放标准》（GB8978 —1996）二级标准。该处理技术先进实用，工艺合理，在处理过程中能够制取蛋白饲料和沼气，具有显著的环境效益和经济效益。

　　张之丹等[ 29] 采用厌氧-好氧-气浮工艺处理山东某淀粉厂废水，COD 和SS 的平均去除率分别为99 .5 %和99 .2 %，出水水质优于国家二级标准。同时可回收蛋白，沼气可利用，取得了显著的经济效益、环境效益和社会效益。该工艺处理效果好，技术成熟可靠，运行稳定。

　　李清泉等[ 30] 采用水解-接触氧化组合工艺处理高浓度玉米淀粉废水，效果较好，CODCr 、BOD5的总平均去除率分别达98 .0 %和99 .4 %；该方法各处理单元相互衔接，水解段主要是使大分子有机物分解，同时可提高废水的可生化性，为后续好氧处理创造条件；接触氧化段对去除废水中CODCr 、BOD5 、NH+4 起主要作用。

　　柴社立等[ 31] 采用多阶段水解-好氧串联工艺处理高浓度玉米淀粉废水。试验结果表明，水解段具有提高废水可生化性的功能。在总HRT 为60h 、进水pH 为5 .90 ～ 6 .08 ，进水COD 、BOD5 、N H+4平均分别为8 205 、7 395 、160 .0 mg/L 的条件下，CODCr 、BOD5 和NH +4 去除率分别达97 .7 %、99 .1 %和88 .1 %，出水水质达到或接近国家污水排放二级标准。该方法对环境条件的要求较低，操作上较为简单，具有一定的抗负荷冲击能力。

　　皇甫浩等[ 32] 用UASB 反应器处理淀粉废水，在实验中生成了克SS 的SVI 为15 ～ 17 mg 的颗粒污泥。UASB 反应器以8 kg/（m3 · d）的COD 负荷运行，COD 去除率稳定在91 %以上。UASB 反应器再次启动时，仍可按8 kg/（m3 · d）的COD 负荷启动运行， 3 d 后COD 去除率就可达80 %以上。厌氧出水经曝气氧化塘处理，再经混凝沉淀后，COD 可降到100 mg/L 以下， SS 可降到80 mg/L 以下。

　　杨凤江等[ 33] 为辽宁军区后勤部新民淀粉厂设计工艺流程，实施了一个以生态工程治理淀粉生产废水的方案，以水葫芦，细绿萍来治理淀粉生产废水。淀粉废水经沉淀后得沉渣可用来喂猪、养鸡等，沉淀后的废水排入自然氧化塘进行自然发酵，再排入水葫芦池中经7 d 净化，然后排人细绿萍池中再经7 d 净化。出水水质可以达到农田灌溉水质标准。且氧化塘内底泥用于农田施肥。实践证明，通过对淀粉废水的4 级处理、3 步利用的多功能、多系统的全代谢过程，实现了物质能量转化与再利用。此方法具有显见的推广价值。

市政工程 · 发表于 2021-4-16 17:27:56

4 光合细菌降解有机物

　　利用光合细菌（PSB）处理淀粉废水，不仅有机污染物去除率高而且节省能耗，投资省，占地少，菌体污泥还对人畜无害，是富含营养的蛋白饲料。因此， PSB 是一种非常有前途的处理高浓度有机废水的方法。

　　席淑淇等[ 34] 把淀粉废水酸化后，调节pH 至6 .5 ～ 7 .0 ，添加6 mg/L Fe3 + ，可作为光合细菌的培养液。在获得菌体的同时，废水也得到了净化。厌氧光照处理3 d 后， COD 去除率为70 %以上，处理液平均每升可获得干菌体0 .62 g ，类胡萝卜素的平均提取率为干菌体的5 .5 %、色值为25 。提取过程使用的有机溶剂无毒且易于去除，得到的类胡萝卜素作为天然食用色素具有广阔的应用前景。该法为高有机浓度无毒废水的资源化提供了一条途径。但此实验的菌体获得率较低，使色素成本较高。

　　除以上介绍的各种常规的淀粉废水处理方法外，李素玉等[ 35] 还介绍了多种微生物净化玉米淀粉废水的协同作用方面的研究。结果表明，多种微生物的协同作用可使废水COD 去除率达90 %以上，净化后的废水COD 在300 mg/ L 以下， pH 在7 左右，每立方米废水还可生产出适于用作饲料添加剂的SCP1 .646 kg ，可将玉米淀粉废水变成生产蛋白质的资源。　

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