米粉废水处理技术探究

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【摘要】非糯性大米经研磨、蒸煮、塑性、冷却等工序制成的产品——米粉是我国南方地区的主要主食食品。作为一种常见的大米加工食品，高浓度的悬浮物和有机污染物是米粉废水显著的水质特点。本文在米粉废水处理工艺相关文献的基础上，总结米粉废水处理技术的进展，对米粉废水处理技术中的上流式厌氧污泥床（UASB）、水解酸化—SBR法、厌氧折流板反应器（ABR）和混凝预处理等处理技术的研究进展进行阐述。

【关键词】米粉废水；研究进展；处理技术

1前言

作为民间传统主食之一，中国南方地区是米粉主要的食用地区。随着时展，在中国北方地区乃至世界各地，物美价廉的米粉也逐渐受到广泛的欢迎和喜爱。米粉的市场正逐渐扩大且其销量不断激增。米粉在我国主要是由一些民间作坊或小型加工厂生产。但是，如果米粉生产废水没有得到妥善处理，直接排入水体，高浓度有机污染物废水将会对水环境造成巨大危害。在生产过程中洗米、脱浆工序是米粉废水的主要来源，除此之外清洗加工区地面的废水也是米粉废水的主要来源，其中主要含有蛋白质和部分可溶性淀粉、高浓度的悬浮物、有机污染物和较高的COD值是米粉废水的水质特点，其中有机污染物的浓度COD约为15000～25000mg/L，BOD约为4500～5500mg/L左右。并且因为米粉废水易腐败的特点，加工环境的变换会导致较大排水量的废水水质发生变化[1]。目前，两相厌氧-SBR法、水解酸化-SBR法、UASB-生物接触法、混凝预处理-ABR-SBR组合工艺以及利用米粉废水资源化处理是国内常用的米粉废水处理工艺。根据米粉废水的性质，学者们正在尝试研究出一种能耗低、效率高的处理方法。笔者在大量参考文献的基础上，总结出目前米粉废水处理工艺的研究进展，同时瞻望了米粉废水处理工艺的发展远景，为米粉废水能够经济、有效地处理提供参考依据。

2米粉废水处理工艺

2.1物理化学处理

作为物化处理法的混凝沉淀法，是指通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝而分离出来，以达到净化废水的目的。其中水温、溶液pH值、混凝剂种类均影响混凝沉淀效果。以成本低、工艺简单为特点的混凝沉淀法已引起人们的广泛关注，并在多领域进行实验与研究。郭育硕等通过混凝预处理方法研究PAC、硫酸铝及PAC与PAM助凝剂复配对米粉废水混凝处理的絮凝效果，对比处理后各项指标数据，其中混凝剂种类、投加量、投加方式、pH值及沉降时间都对处理效果有着不同程度的影响。在PAC投加量为6g/L，PAM投加量为2.4mg/L，pH值为10左右，沉降30min时处理效果最优。

2.2生物处理

生物处理是通过微生物的降解过程将废水中的有机污染物分解并转化为无害物质以净化废水的过程，其包括厌氧、好氧生物处理方法，同时因为生物处理法不仅在处理效果上优良，而且其使用成本相对较小，因此生物处理法在高浓度有机废水处理中被广泛使用。本文重点介绍厌氧生物处理。厌氧生物处理法在处理过程中可以大大降低能耗，而且还可以回收生物能（沼气）；同时厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降解或部分降解。目前，升流式厌氧污泥床（UASB）也是厌氧发酵法处理米粉废水的主要种类之一。马三剑等[2]通过试验表明，米粉废水可以通过升流式厌氧反应器（UASB）来处理，并具有稳定运行状况。通过周期为两个月的污泥驯化，3.5gCOD/（L⋅d）的容积负荷上升到了13gCOD/（L⋅d），COD去除率约为94%，当容积负荷再次提高到25gCOD/（L⋅d）左右，COD的去除率在停留时间从原先24小时变为12小时的条件下仍可达92%左右。实验表明，反应器处理效率基本不受废水的COD负荷变化的影响，当废水进水COD为13000mg/L，环境操作温度为37±1℃，容积负荷为21.5gCOD/（L⋅d），水力停留时间为15小时，废水COD去除率可达94%。

2.3复合处理

米粉废水具有高浓度的有机物，因此在处理过程中使用单一的处理方法难以进行彻底处理。多种处理工艺的结合，不仅可以提高处理效率，而且可以平衡不同方法的优缺点，达到更好的处理结果。钟晚生[3]在江西省宜春市上高县环境监测站利用UASB-生物接触法，通过监测设备对某米粉厂废水排放口中废水的pH值、COD、NH3-N进行实时监测。通过分析监测结果，表明UASB-生物接触氧化法可有效去除米粉废水中COD，并且使出水COD大部分均保持在30～40mg/L的范围内；pH值在6～9之间；NH3-N的排放浓度为0.1-11mg/L之间。陆燕勤等[4]采用两相厌氧-SBR法处理桂林市瓦窑米粉厂的生产废水，即利用两相厌氧池对废水进行预处理后再通过SBR池进行深层处理，如此SBR池的运载负荷可有效降低。系统运行结果表明，在经过两相厌氧预处理后米粉废水的COD和BOD的去除率分别为53.0%和31.0%，COD和BOD的浓度分别减少为753mg/L和587mg/L。经过SBR池处理后，COD和BOD的浓度分别减少为77.1mg/L和24.3mg/L。此外，陆燕勤等[5]还详细讲解了水解酸化-SBR法处理米粉厂生产废水的工程实例。经近三年的稳定运行，由系统监测结果表明：BOD/COD≈0.53的原水，经水解酸化预处理后BOD/COD≈0.64，BOD和COD的去除率分别为34.0%和45.0%，且SS的去除率高达83%。此结果表明水解酸化法在去除部分COD、BOD和大部分SS的同时，还可以将大分子有机物降解成小分子有机物，实现较好的预处理效果。经SBR反应池处理，出水COD和BOD浓度分别达到77.1mg/L和24.3mg/L，BOD和COD的去除率分别为95.2%和97.1%左右，SS浓度为20.6mg/L，去除率达到90%上。唐海等[6]根据米粉废水的有机污染物和悬浮物浓度都较高的水质特点，在处理废水过程中采用混凝预处理/ABR/SBR组合工艺进行处理。最终实验结果表明：对COD、BOD5、SS和氨氮的去除率分别达到98%、97.5%、82.6%和86.7%，可以有效去除废水中的有机污染物以及悬浮物质。

2.4资源化处理

米粉废水中含有大量的高浓度有机物，如果直接采用工艺处理，不仅高浓度有机物会对处理造成较大困难，并且如果一次性排放，米粉废水中的大量残留营养物质均会造成巨大浪费。所以当前学者们的研究热点也聚焦于对米粉废水的资源化处理。目前，通过米粉废水进行单细胞蛋白的培养来达到蛋白质回收与以微生物燃料电池实现米粉废水的能量回收等工艺，是目前米粉废水资源化处理的主要研究方向。王凯等[7]利用氧化石墨烯（GO）修饰石墨刷作为微生物燃料电池（MFC）阳极，从而达到米粉废水产电以及能源回收的目的，在米粉废水的COD浓度为1200mg/L时，微生物燃料电池MFC可达到1273.89mW•m-2的最大功率密度，同时可以从米粉废水中回收0.97kWh•kg-COD的能量，进而实现米粉废水的能量回收和二次利用。王杰等[8]利用米粉废水中的营养物质培养扣囊内孢霉，在使其快速地生长的同时，运用发酵工艺：（NH4）2SO4浓度2g/L、发酵温度25℃、初始pH值6.5、（V/V）的接种量6%，发酵24h。数据表明，扣囊内孢霉在处理废水过程中，用于生产单细胞蛋白的扣囊内孢霉菌体蛋白产率为4.34g/L。实现以米粉废水为原料生产单细胞蛋白的同时降低了米粉废水的处理难度的愿景。

3结论与展望

目前，国内外对米粉废水处理技术的研究已取得了长足的进步。但是，许多新技术的测试和研究是具有针对性的，因为大多数处理过程的运营和管理成本很高或与实际的米粉生产状况不符。目前，生物处理是处理米粉废水的最广泛的方法之一，其中厌氧和好氧处理方法占有重要地位。为了使小型工厂能够承受这些处理技术的投资，目前研究米粉废水的主要方向是研究一种更经济有效的处理方法。考虑到米粉废水的高生物降解性和高浓度的有机物，生物处理应成为处理过程的重要组成部分。同时，米粉废水的含量要用废水中的悬浮物浓度过高进行预处理。由于处理的初始阶段也是必不可少的，因此目前对米粉废水处理的研究重点还包括复合处理过程。在排水的水质持续改善的同时，米粉废水的深度处理也是重要的一步[9]。

作者:郭育硕 刘洁 韦盼 李学强 赵文玉 单位:桂林理工大学环境科学与工程学院