淀粉废水处理方法研究

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[摘要]由于淀粉加工会产生含有高浓度有机物的废水，若将其直接排放，会对环境造成严重危害。淀粉废水处理方法的研究越来越受到关注。本文就目前国内外淀粉废水的处理技术和工艺进行综述，重点介绍了淀粉废水处理最新研究成果以及废水资源化的途径。

[关键词]淀粉废水；处理方法；资源化

淀粉加工过程会产生不具有毒性的高浓度有机废水，其中COD可高达60000mg/L，如果直接排放，废水中的有机质就会发酵释放恶臭气体，并且由于有机物浓度过高，促使微生物大量繁殖，过度消耗水中的溶解氧，形成厌氧环境，恶化水环境[1]。就淀粉废水特点，许多科研工作者正在探究适应更广、控制简便的新型处理处理技术和方法。

1淀粉废水的常见处理技术

如今，对淀粉废水的处理主要为物化法和生物组合工艺技术。

1.1物化法

1.1.1絮凝沉淀絮凝沉淀法：利用外加絮凝剂，使水中的胶体颗粒粒径增大从而脱稳、利用重力沉降自然分离的技术[2]。选用PAC和PAM进行红薯淀粉废水的絮凝实验结果分析，传统高分子絮凝剂PAC对SS和总磷的去除效果较好[3]，白波[4]选用PAC、PFS、PAM等絮凝剂处理高浓度马铃薯淀粉废水，PAC可作为马铃薯淀粉废水的最适混凝剂，控制最佳投药量再经过超滤膜分离后，COD去除率高达77%。以含锌硫酸废水、铁屑、硅酸钠为原料，制备聚硅酸铁锌絮凝剂，研究该絮凝剂处理高COD马铃薯淀粉废水反应机理，结果表明：COD从5642mg/L降低到733mg/L，SS从1270mg/L降低到76mg/L[5]。谢安等[6]制备的新型阳离子变性淀粉絮凝剂，投加聚合硫酸铁，通过控制适宜的复配比来处理马铃薯淀粉废水时发现：高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂的絮凝效果好，低取代度的阳离子变性淀粉絮凝剂效果较差。

1.1.2膜过滤法基于现代膜分离技术的各项优点，实际工业生产应用较广。采用膜过滤处理淀粉废水是一种较为环保的方法。吕建国等[7]采用超滤膜对马铃薯淀粉废水的中试实验发现：超滤膜对马铃薯淀粉生产废水中COD的截留率大于50%。吕景潇[8]采用平板陶瓷膜技术处理马铃薯淀粉废水时，控制反应温度为20℃，pH为5.8，曝气量为0.2m3/h。出水COD浓度由14800mg/L可降至5200mg/L左右，去除率65%。王应平[9]选择了截留分子量为10KD的超滤膜+反渗透的处理工艺，COD去除率为20%左右，而SS的去除率高达99%；出水再经反渗透膜，COD的去除率≥98.8%。系统出水COD＜100mg/L，BOD5＜10mg/L，去除效果良好，且能稳定运行。霍茜等[10]利用振动膜技术结合“超滤-反渗透”膜处理变性淀粉废水，当超滤膜和反渗透膜在运行温度为28~30℃，振幅为12mm，操作压力分别为0.2MPa和1.2MPa时，该工艺对COD去除率达到99.18%，且有效防止了膜污染现象。

1.2生物组合工艺技术

生物组合工艺的核心是利用微生物新陈代谢将能够被生物降解的有机污染物转化为无害物质，从而达到废水净化的目的。淀粉废水处理过程中多采用上流式厌氧污泥床，得益于因低能耗、高效率，而且产泥量的特点[11-13]。龙北生等[14]采用SBR反应器，以玉米淀粉企业废水处理站厌氧段出水(C/N为0.93~1.53)为对象，控制反应温度为(30±1)℃、pH为8.0左右、溶解氧为0.7~1.0mg/L，同时结合pH和DO参数对硝化过程的在线控制，经过长期培养驯化，可快速实现短程硝化过程；经过进一步研究发现，先采用高温、高pH和低DO等抑制因素快速启动短程硝化，然后再取消高温、高pH的限制，系统仍然可保持长期稳定的短程硝化过程。而经过气浮+絮凝+厌氧/好氧组合工艺处理马铃薯淀粉废水，在进水COD为12000mg/L、BOD5为6300mg/L条件下，COD去除率达到97.67%，BOD5去除率达到98.97%，同时采用气浮-絮凝分离技术能够回收植物蛋白，具有良好的经济效益[15]。李桂荣[16]处理红薯湿淀粉废水过程中发现，当进水COD为1000~2000mg/L、BOD5＜1100mg/L、NH3-N＜10~50mg/L、SS≤900mg/L，利用两级UASB+A/O组合工艺处理后，出水COD≤93mg/L、BOD5≤20mg/L、NH3-N≤7mg/L、SS≤25mg/L，该工艺具有很好的耐冲击负荷能力，对波动性较大的工业废水处理尤为适合。杨卫等[17]采用脉冲水解酸化-EGSB-倒置A2/O工艺处理玉米淀粉废水的工程设计与运行情况，设计处理水量为300m3/d，工程连续运行期间，水质检测数据均符合《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461—2010)。牛晓庆[18]利用UASB-BCO工艺处理淀粉废水时加入了絮凝剂聚合氯化铝进行预处理，同时采用UASB反应器和BCO反应器进行联合处理，最终废水中COD平均去除率可达92%以上，因此，带絮凝沉淀的UASB-BCO工艺可提高废水的可生化性，回收淀粉废水中的有用物质，能高效、稳定运行。而通过采用壳聚糖絮凝-IC反应器-A/O池-生态塘组合工艺处理红薯淀粉废水，对不同负荷下该工艺的处理效果进行实验研究表明，壳聚糖预处理对COD、氨氮、总磷、总氮的去除率可达14.9%，20.7%，58.5%，26.6%，并在普通IC反应器上增设外循环系统，工艺出水COD去除率为98.8%，氨氮去除率为96.4%，总磷去除率为94.4%，总氮去除率为93.9%，出水水质主要指标符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准[19]。

1.3外源添加物对有机物处理效果的影响

当利用ASBR处理进水CODcr在15000mg/L左右的马铃薯淀粉废水时，由于活性炭主要发挥的是吸附作用，通过投加活性炭，出水为350mg/L。适量投加活性炭有利于降低出水可溶性CODcr的浓度，同时能增强厌氧处理环节的稳定性；当投加Fe3+的浓度为10.4mg/L时，出水可溶性CODcr浓度会明显降低，可见，投加Fe3+有利于厌氧法去除废水中的有机物[20]。

2淀粉废水资源化利用

同时将絮凝出水作为液体肥料灌溉回田。采用微生物复合絮凝剂+气浮处理技术，以及水解酸化池+厌氧强化处理+氧化塘生态净化组合工艺对淀粉废水进行末端生物处理，可实现淀粉废水中蛋白等有用组分的资源化[3]，刘浩[21]利用马铃薯淀粉废水资源化制备的多黏类芽孢杆菌农用菌剂能有效提高小白菜的产量与品质，作物鲜重、干重、株高，以及维生素C含量别提高了68.6%、13.7%、5.6%、41.3%；相比于只施用化肥的组，菌剂同尿素的混施能提高氮肥的利用效率，小白菜植株中维生素含量提高了25.3%、硝酸盐含量减少了15.3%，进一步拓宽、促进了马铃薯淀粉废水的资源化。光催化技术具有绿色、高效、可持续的优点，且能对尾水深度净化，实现尾水回用标准，为寒冷干旱地区节约水资源提供了宝贵线索[22]。

3结语

综合分析上述各类处理方法，对于淀粉生产行业的高浓度的有机废水，单一处理设备已无法实现废水达标排放。实际工业生产，生物组合技术可以使处理效果发挥到最大，因此，不断探究更高效、低能耗的生物组合工艺也将是未来淀粉废水处理的主要研究方向。

作者：张永辉 单位：西北师范大学知行学院