淀粉废水治理现状和处理技术的发展动态

淀粉废水治理现状和处理技术的发展动态淀粉废水治理现状和处理技术的发展动态淀粉废水治理现状和处理技术的发展动态xxx公司淀粉废水治理现状和处理技术的发展动态文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度水污染控制工程大作业题目名称：淀粉废水治理现状和处理技术的发展动态学生姓名：学号：专业：环境工程学院：机械工程学院年级：2016年5月21日（22）洗毛废水治理技术及发展现状（22）洗毛废水治理技术及发展现状淀粉废水治理现状和处理技术的发展动态摘要：综述了淀粉废水的污染概况,介绍了目前国内外淀粉废水的各种处理方法和工艺,主要包括气浮法，絮凝沉淀法，生物处理法，分析了这些方法的原理及研究进展,就淀粉废水处理技术的发展及开发研究进行了展望。关键词：淀粉废水；治理现状；处理技术；前景展望中图分类号X文献标识码A文章编号StarchwastewatergovernmentpresentsituationandprocessingtechnologydevelopmenttendencyAbstract：Inthisarticle,severaltreatmenttechnologiesofstarchwastewaterweresummarized.Itincludedgasfloatationprocess,chemicalflocculation,biologicaltreatment,thesemethodprinciplesandtheresearchprogressesarealsoanalyzed,andsomeideasaboutthedevelopmentoftechnologiesandresearchdirectionsweregiven.Keywords:starchwastewater;governmentpresentsituation;thedevelopmentoftechnologies;researchdirections引言：淀粉是一种重要的工业原料,广泛地应用于食品、化工、纺织、医药等多种行业[1].在淀粉的生产过程中,废水的排放量很大,每生产1t淀粉就产生10~20m3废水,其主要成份为淀粉、蛋白质和糖类,COD值一般在8000~30000mg/L-1,BOD值5000~20000mg/L-1,SS值在3000~5000mg/L-1,pH4~6,属酸性高浓度废水[2~6]。另外,有些淀粉废水中还含有一定的SO32-,SO42-浓度。目前中国共有大小淀粉厂300多家,共产生淀粉废水1600万m3·a-1,如将该废水直接排放到环境水体中,将对环境造成严重污染[3]。因此,研究一种快速、高效、低耗的淀粉处理方法是当务之急。本文就现行的淀粉废水处理现状和处理技术的发展动态作一个简单介绍。国内外研究现状国家环保总局在国家环境科技发展“十五”计划纲要中指出,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[7]。针对淀粉工业废水的特点,人们力求研究出一种快速、高效、低能耗的淀粉废水处理方法。据统计,我国每年淀粉废水的产量约为2400万吨,如何将淀粉废水中所含有机物回收利用,变废为宝,对实现环境效益与社会效益的有效结合,保障淀粉工业的可持续发展有积极意义。目前国内外常用的淀粉废水处理方法总体上可分为生物处理法和絮凝沉淀法,资源化利用的主要途径是利用废水中的营养物质生产和回收油脂、多糖、蛋白等产品。淀粉废水治理现状气浮法气浮法是一种物理处理方法,它是利用高压状态溶入大量气体的水(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。买文宁[8],BOJIN等[30,31]采用气浮分离技术从淀粉废水中提取蛋白饲料,在得到蛋白饲料的同时,去除了废水中80%的SS和30%的COD,有效地减轻了后续生物处理的有机负荷。张之丹等[9]采用厌氧-好氧-气浮工艺处理淀粉废水,在进水COD平均值为26800mg/L、SS为4200mg/L时,其出水分别为121mg/L和32mg/L,平均去除率分别为%和%,出水水质达到了《污水综合排放(GB8978—1996)》中的二级标准。同时可回收蛋白,沼气可利用,获得了显著的经济效益、环境效益和社会效益。牧剑波等[10]取湖北某淀粉厂废水,采用气浮一体化装置进行实验研究。在实验流程中,加入了药剂的废水通过泵进入一体化装置中,产生的溶气水直接由柱体下部通入。骤然减压后产生的微泡与从液面下方某处加入的废水形成逆流接触,废水中的絮凝物被粘附在微泡上随气泡上升至柱顶排出,柱下方处理后的清水经由液面控制装置流出。通过实验,分析了絮凝剂、气浮剂及各操作参数对处理效果的影响,得出在进料位置70cm,进气量120L·h-1,进料量100mL·min-1,液面高度127cm时为最佳操作条件。絮凝沉淀处理法絮凝沉淀法是一种物理化学处理方法。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3类。无机高分子絮凝剂主要是聚铝与聚铁类,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[11]。微生物絮凝与其他絮凝剂相比,具有良好的絮凝沉淀性能,安全、无毒,且不产生二次污染。内蒙古环境科学研究所[12]用碱式聚合氯化铝为絮凝剂处理马铃薯淀粉废水,结果表明,当质量分数为10%碱式聚合氯合化铝的投人量为和时,COD去除率最佳,可达到47%。若将经碱式聚合氯化铝处理后的淀粉废水再利用吸附柱进行吸附处理,其COD去除率可达到65%。杨丽娟[13]利用石灰做混凝剂、聚丙烯酞胺为絮凝剂,对淀粉生产废水进行处理,结果表明,处理后的淀粉废水水质达到排放标准,且该法具有基建资金少,操作容易,耗能低,无二次污染等优点。刘晖等[14]以微生物絮凝剂(MBF7)处理淀粉工业废水。结果表明,在1L水中投加质量分数为10%的CaCl2溶液5mL,微生物絮凝剂(MBF7)20mL,在pH值为9的条件下,分别以600,400,140,70,30r/min搅拌20,20,20,120,180s时,浊度去除率高达%,并具有安全无毒、无二次污染、絮凝效果好等特点并且MBF7的热稳定性好,受温度的影响小。将其用于处理淀粉废水可以减少后续处理的负荷,而且沉淀下来的糖类可回收利用。李琳等[15]研究发现,利用胶质芽孢杆菌和酿酒酵母能利用水溶性淀粉和蛋白质的特性,直接利用甘薯淀粉废水培养,其微生物絮凝作用可处理淀粉废水。试验结果表明,在适量氯化钙助絮凝作用下,仅以%的絮凝菌液,在pH值的条件下,絮凝率高达97%,COD去除率达65%,pH值达8左右。王有乐等[16]研究了根霉M9和M17复配产生的复合型微生物絮凝剂CMBF917的絮凝特性,结果表明,CMBF917为两菌分泌物,其具有投药量少、絮凝效果好、废水絮凝条件简易且成本低廉的特点,投药量仅为L,无需调节废水pH,投5mL/L10%的助凝剂CaCl2,即可使废水浊度和COD的去除率分别为%和%。生物处理法好氧生物处理法好氧生物处理法指利用好氧微生物的代谢作用来处理废水的方法。处理过程需要不断地向废水中补充大量的空气或氧气,以维持其中好氧微生物所需要的足够的溶解氧浓度。在好氧条件下,有机物被最终氧化为二氧化碳和水等,部分有机物被微生物同化而产生新的微生物细胞[17]。其主要方法有活性污泥法、吸附生物氧法、延时曝气法、生物膜法(生物接触氧化法、塔式生物滤池法、生物转盘法)等。Jin等[18]在实验室中采用一组有效体积为45L的曝气反应器,其最小工作体积为3.5L。用10%的DAR2710真菌接种,在35℃,起始pH=的条件下反应14h,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2.07～2.39g。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。KumaresanR等[19]使用三相厌氧生物反应器对酿酒厂所排出的淀粉废水进行了处理,结果表明,当水力停留时间为8h时,此反应器对于废水中COD的去除达到%,效果最佳。厌氧生物处理法厌氧生物处理法是指利用厌氧微生物处理淀粉废水的方法。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[20]。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)等方法。升流式厌氧污泥床(UASB)是在AF的基础上发展起来的,具有较高的容积负荷率和污泥负荷率。李燕等[21]采用上流式厌氧污泥床装置对面粉厂的淀粉废水进行了处理,当淀粉废水的COD浓度为4000～8000mg/L,pH>5时,处理效率达90%以上。杨景亮等[22]采用UASB反应器处理康欣制药有限公司的维生素B12和淀粉生产混合废水,在中温条件下,保持反应体系的中性和偏碱性状态,COD容积负荷最大为30kg/(m3·d)时,COD去除率为80%。厌氧流化床(AFB)是在反应器内填充着粒径小、比表面积大的载体,厌氧微生物附着在载体表面生长,载体处于流化状态,因而废水与微生物可以充分接触,有良好的传质效果和很高的工作效能。管运涛等[23]研究了两相厌氧膜生物系统(在产酸与产甲烷反应器之间加一膜组件),对验室配置的工业淀粉和葡萄糖混合废水进行了处理,COD去除率在95%以上,SS去除率在92%以上,出水COD浓度及SS较低,且甲烷产量比不加膜组件时要高,可回收的能量也高。厌氧和好氧生物处理组合工艺法常见的是UASB-SBR法,该方法采用UASB-SBR两级串联的厌氧与好氧结合的生物处理技术。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[29]。袁志丹等[24]采用UASB作为同时产甲烷的反硝化反应器,AUSB作为好氧硝化反应器的串联工艺可处理实际淀粉废水。整个串联工艺对于淀粉废水中的有机物去除率分别为%、%、%。对总氮去除率分别为%、%、%。出水COD在100mg/L左右,氨氮在5mg/L以下。处理技术的发展动态利用淀粉废水生产微生物油脂能源需求的不断增长以及石化燃料燃烧造成的环境污染和温室效应,使21世纪的能源面临巨大挑战,可再生能源将成为未来可持续发展能源系统的主体。生物柴油是最重要的液体可再生能源产品之一,以植物油脂为原料生产生物柴油,原料成本占总生产成本的70%～85%,而产油微生物具有资源丰富、油脂含量高、生长周期短、碳源利用谱广等特点,因此可以大大降低油脂生产成本。杜娟等[25]以甘薯淀粉废水为培养基质,筛选出高产油率的刺孢小克银汉霉(Cunningha-mellaechinulata)F7。通过一系列培养条件的优化之后,产油率最高可达60%,COD去除率最高可达87%。进行生物处理新方法的探讨根据淀粉废水的水质特点,应开展运行稳定、处理效果好、受环境影响小、费用低的新方法研究。如对生产规模不大的淀粉厂,甲烷气无回收价值,可研究用水解酸化法代替目前应用最多的UASB处理法。由于淀粉废水的有机浓度很高,所以在处理中很少使用一种处理方法,一般是将多种处理方法结合使用,好氧与厌氧、或絮凝沉淀与生物处理法相结合,使各种方法的优缺点相互补充以提高污水处理效率。利用新型无污染技术处理光合细菌法简称PSB,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,日本的小林正泰等经实验研究揭示了光合细菌的重要作用,以后人们开始逐步运用光合细菌处理高浓度有机废水。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,而且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。发展循环经济,淀粉废水中有用物质加强回收利用淀粉废水主要含有可溶性淀粉、蛋白质、有机酸、矿物质及少量油脂[26]。将淀粉废水中所含有机物回收利用,变废为宝,实现环境效益。淡紫拟青霉E7生长能利用废水中的淀粉作为碳源使其降解,本试验室已经筛选出适宜淡紫拟青霉E7在淀粉废水中生长的各项条件,包括最佳氮源、碳氮比、通气量、接种量、金属离子等,淀粉废水经淡紫拟青霉E7处理后,COD值去除率达到%,处理后的水质达到国家废水排放三级标准,已完成淡紫拟青霉E7淀粉酶活性及稳定性测定。今后的目标是利用基因工程进一步提高淡紫拟青霉E7的淀粉酶活性,提高其对废水中淀粉的生物降解效率。该技术的突破,将为淀粉废水的有效处理和污水中有用成分的综合利用与发展循环经济提供技术支撑。加强淀粉废水综合处理方法的研究和应用对以上所介绍的混凝沉淀法、气浮法、生物法结合而用,既能使废水处理稳定达标,又可回收有用组分,提高企业经济效益[27]。王艳等[28]提出针对淀粉废水COD值高这一特点,可采用絮凝-微生物复合法对其进行分段处理,即首先采用环境友好的絮凝剂使营养性有机物絮凝,并大幅度降低COD值,然后再进行生物处理,使处理后的废水能够达标排放实现“化学-生物法处理高浓度有机淀粉废水的一体化。总结与展望目前国内对于淀粉加工废水治理方面的研究比较重视,在这方面不断取得新的进步,虽然和国外发达国家相比还有很大差距,但处理方法和工艺已相当成熟,基本适应我国淀粉加工业的发展需要。随着废水处理工艺新的发展和应用,淀粉废水处理效果将得到进一步提高。总之,针对淀粉废水污染严重这一问题,我们应加强对其综合处理方法的研究和应用,即对以上所介绍的气浮法、絮凝沉淀法及生物法结合,既能使废水处理稳定达标,又可回收有用成分,提高企业经济效益。主要参考文献[1]李善平,甘海南.淀粉生产废水处理的运行与管理[M].北京:中国环境科学出版社,2000.LiShanping,GansuHainan.Thestarchproductionwastewaterprocessingmovementandmanages[M].Beijing:ChinaEnvironmentalsciencePublishinghouse,2000.[2]买文宁.生物化工废水处理技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2002.MaiWenning.Biologicalchemicalindustrywastewaterprocessingtechnologyandprojectexample[M].Beijing:Chemicalindustrypublishinghouse,2002.[3]唐受印,戴友芝,刘忠义,等.食品工业废水处理[M].北京:化学工业出版社,2001.TangShouyin,DaiYouzhi,Liuloyaltyandpatriotism,andsoon.Thefoodindustrywastewaterprocesses[M].Beijing:Chemicalindustrypublishinghouse,2001.[4]丁忠浩.有机废水处理技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2002.DingZhonghao.Theorganicwastewaterprocessingtechnologyandapplies[M].Beijing:Chemicalindustrypublishinghouse,2002.[5]王绍文,罗志腾,钱雷.高浓度有机废水处理技术与工程应用[M].北京:冶金工业出版社,2003.WangShaowen,LuoZhiteng,moneythunder.Thehighlyconcentratedorganicwastewaterprocessingtechnologyandtheprojectapply[M].Beijing:Metallurgicalindustrypublishinghouse,2003.[6]杨启峰,张萍,赵永志.淀粉废水的处理技术[J].黑龙江环境通报,2000,24(2):55-56.YangQifeng,willopentheduckweed,ZhaoYongzhi.Starchwastewaterprocessingtechnology[J].Heilongjiangenvironmentnotification,2000,24(2):55-56.[7]殷永泉,单文坡.淀粉废水处理方法综述[J].环境污染与防治,2005,27(8):625-629.YinYongquan,ShanWenpo.Thestarchwastewaterprocessingmethodsummarizes[J].Environmentalpollutionandpreventingandcontrolling,2005,27(8):625-629.[8]买文宁.气浮提取蛋白-UASB＆SBR工艺处理淀粉废水[J].工业水处理,2002,22(6):42-44.MaiWenning.[9]张之丹,荆海乐.厌氧-好氧-气浮工艺处理淀粉废水[J].中国给水排水,2002,18(11):67-68.ZhangZhidan,JingHaile.Tiresoftheoxygen-goodoxygen-gastofloatthecraftprocessingstarchwastewater[J].Chinatowaterdrainingwater,2002,18(11):67-68.[10]牧剑波,任慧,丁一刚,等.气浮一体化装置处理淀粉废水的应用研究[J].河南化工,2002,8:14-15MuJianbo,RenHui,DingYigang,andsoon.Thegasfloatstheintegratedinstallmentprocessingstarchwastewaterappliedresearch[J].Henanchemicalindustry,2002,8:14-15[11]沈连峰,王谦,高俊红,等.淀粉废水处理技术研究进展[J].河南农业大学学报,2006,40(4):440-444.ShenLianfeng,WangQian,GaoJunhong,andsoon.Thestarchwastewaterprocessingengineeringresearchprogresses[J].Henanagriculturalcollegejournal,2006,40(4):440-444.[12]莫日根,刘卫,王涛.马铃薯淀粉废水的碱式聚合氯化铝处理[J].内蒙古环境保护,2001,12(1):44-45.MoRigen,LiuWei,WangTao.Thepotatostarchwastewaterbasicpolymerizationaluminumchlorideprocesses[J].InnerMongoliaenvironmentalprotection,2001,12(1):44-45.[13]杨丽娟.用石灰、聚丙烯酞胺处理淀粉生产废水[J].辽宁城乡环境科技,2001,21(2):52-55.YangLijuan.Withthelime,thepolypropylenetaiamineprocessthestarchproductionwastewater[J].Liaoningcityandcountrysideenvironmentscienceandtechnology,2001,21(2):52-55.[14]刘晖,周康群,刘洁萍,等.微生物絮凝剂处理淀粉废水[J].仲恺农业技术学报,2004,17(2):47-50.LiuHui,ZhouKangqun,LiuJieping,andsoon.Microorganismflocculantprocessingstarchwastewater[J].ZhongKaiagriculturaltechnologyjournal,2004,17(2):47-50.[15]李琳,张清敏,杨建华.复合微生物絮凝处理红薯淀粉废水的研究[J].环境科学与技术,2006,29(7):75-77.LiLin,ZhangQingmin,YangJianhua.Compoundmicroorganismflocculationprocessingsweetpotatostarchwastewaterresearch[J].Environmentalscienceandtechnology,2006,29(7):75-77.[16]王有乐,张宝茸,范志明,等.复合型微生物絮凝剂处理马铃薯淀粉废水的研究[J].水处理技术,2009,35(5):79-82.WangYoule,ZhangBaorong,FanZhiming,andsoon.Multi-skillmicroorganismflocculantprocessingpotatostarchwastewaterresearch[J].Watertreatmenttechnology,2009,35(5):79-82.[17]李占臣,于凯.好氧生物法处理玉米淀粉废水[J].环境工程,2008,26(3):69-71.LiZhanchen,YuKai.Goodoxygenbiologylawprocessingcornstarchwastewater[J].Environmentproject,2008,26(3):69-71.[18]JinB,VanLeeuwenJ,PatelB,etal.ProductionoffungalproteinandglaucomaylasebyRhizopusoligosporusfromStarchprocessingwastewater[J].ProcessBiochem,1999(34):59-65.[19]KumaresanR,SundaraRamakrishnanN,PremalathaC.Aerobictreatmentofdistillerywastewaterinathreephasefluidizedbedbiofilmreactor[J].InternationalJournalofChemicalEngineeringResearch,2009,1(1):13-20.[20]周黎,郑丽丽,邢瑞英.淀粉废水处理工程工艺设计[J].贵州环保科技,2006,12(3):43-48.ZhouLi,ZhengLili,XingRuiying.Starchwastewaterprocessingprojecttechnologicaldesign[J].Guizhouenvironmentalprotectionscienceandtechnology,2006,12(3):43-48.[21]李燕,韩卫清,曹恩伟.UASB处理淀粉废水的工艺实验[J].江苏环境科技,1996(4):10-12.LiYan,HanWeiqing,CaoEnwei.TheUASBprocessingstarchwastewatercrafttests[J].Jiangsuenvironmentscienceandtechnology,1996(4):10-12.[22]杨景亮,刘翠英,刘三学.UASB反应器处理维生素B12淀粉混合废水的研究[J].环境科学,1996,17(6):63-65.YangJingliang,LiuCuiying,Liuthreestudy.UASBreactorprocessingVitaminB12starchmixwastew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