（环境工程专业论文）淀粉废水处理及黄浆回收技术研究.pdf

摘要 淀粉在我国居民日常生活中应用广泛，淀粉企业数量多，规模小，淀粉加工中产生 相当数量的淀粉废水，污染严重。淀粉黄浆中含有蛋白质、多塘、氨基酸等营养物质， c o d 高，回收处理有积极的意义。本文以实际淀粉黄浆生产废水作为研究对象，回收 淀粉黄浆中的有用成分，并采用兼性厌氧水解一三相内循环生物流化床组合工艺进行了 淀粉综合废水处理系统研究，设计了三相内循环流化床的工程设计参数。 采用硫酸铝作为混凝剂，混凝沉淀淀粉黄浆废水，具有较好的处理效果。淀粉黄浆 废水原水s s 约为4 0 0 0 - - 6 0 0 0m g ，l ，处理后出水s s 可达1 3 8 0 m g l 左右，去除率约为 7 5 5 。主要技术参数：硫酸铝的投加量为o 5 1 3 l ；最佳p h 值范围为6 3 8 。经试 验测定，处理l m 3 淀粉黄浆废水可回收4 8 5 k g 黄浆，可以作动物饲料综合利用 在兼性厌氧水解工艺水力停留时间h r t = 4 h ，三相内循环生物流化反应器水力停留 时间h r t ：4 h 、溶解氧d o = 2 3 m g l 、回流比r = 1 5 , - - 2 5 的条件下，组合工艺连续运行 结果表明：当进水c o d 浓度8 0 0 1 2 0 0 m g l 、n h 3 - n 浓度3 3 m g l 左右、t n 浓度4 2 m g l 左右时，c o d 、n i - 1 3 - n 、t n 去除率分别可达8 5 - , 9 2 、7 5 一8 0 、6 0 6 5 。 作为兼有活性污泥法和生物膜法优点的反应器，三相内循环生物流化床传质速率 大、混合效果好以及消耗功率小。具有易于流化、剪切力均匀、无死区、易于设计放大 的优点。提高三相生物流化床反应器废水处理效率的关键在于加速氧的传递、改善液相 的混合性能。我们以强化生物处理为指导思想，将一种高效的生物反应器浅层三相 内循环生物流化床引入淀粉废水的处理中，配以混凝法为前段处理，以求回收淀粉黄浆 水，使之达到处理要求。同时应用流体力学方法进行工艺计算，从而提出工程设计标准。 三相内循环流化床反应器具有特殊的微生物生长环境以及独特的构造，放置的载体 可维持较高微生物数量和广谱微生物种类，这使得反应器在去除有机物的同时，有着优 越的同步硝化反硝化脱氮性能。 总之，本文采用混凝沉淀一兼性厌氧水解一三相内循环生物流化床组合工艺回收淀 粉黄浆处理淀粉废水，可以取得良好效果。该工艺为处理淀粉废水开拓了一种新的方法， 其成果对淀粉废水及类似的有机废水的有效处理具有一定的指导作用，因而具有很好的 推广应用价值。 关键词：淀粉废水回收黄浆兼性厌氧水解三相内循环生物流化床 a b s t r a c t s t a r c hi sw i d e l yu s e di nt h ed a i l yl i f eo f t h er e s i d e n t , t h en u m b e ro f t h es t a c hc o r p o r a t i o nj ss ob i g b u t s t a r c hw a s t e w a t e rp o l l u t e se n v i r o n m e n ts e r i o u s l y , m a i z ep l a s mc o n t a i nl o t so fn u t r i t i v es u b s t a n c e ss u c ha s p r o t e i n 、a m y l o s s 、a m i n oa c i d , t h ec o d i sh i g l la n dr e c y c l i n gh a si t sa c t i v em e a n s t h i st h e s i su s i n gt h er e a l s t a c hm a i z ep l a s mw a s t e w a t e ra se x p e r i m e n t a lm a m d a lh a sr e c y c l e dt h en u t r i t i v es u b s t a n c e s i tu s e d f a c u l t a t i v ea n a e r o b i ch y d r o l y s i s - t h r e ep h a s ei n t e r - c i r c u l a t i n gb i o l o g i c a lf l u i d i z e dr e a c t o rt od i s p o s et h e w a s t e w a t e ra n dd i v i s e dt h ei n d u s t r i a lp a r a m e t e ro f t h r e ep h a s ei n t e r - c i r c u l a t i n gb i o l o g i c a lf l u i d i z e dr e a c t o r t h i st h e s i su s e da 1 2 ( s 0 4 ht of l o c c u l a t et h es t a r c hm a i z ep l a s mw a s t e w a t e r , t h er e s u l ti sw e l l t h ec o d o ft h eo r i g i n a ls t a r c hm a i z ep l a s mw a s l e w a t e ri s2 1 6 5 0 m g l , b u tt h ec o do fe j s p o s e dw a s t e w a t e ri s 5 1 9 6 m g l t h er e m o v er a t e i s7 6 t h ec e n t n dt e c h n i c a l p a r a m e t e ri s 曲ed i l i v e r i n gq u a n t i t y i s o 5 - - 1 3 9 l ；f u r t h a s tb o u n do f p hi s6 3 - 8 b yw a yo f e x p e r i m e n t , d i s p o s i n gi ts t a c hm a i z ep l a s mw a s t o w a t e r c r e c y c l e4 s s k gd e p o s i t t b ed e p o s i tc o n t a i n sl o t so f h i g hp r o t e i nw h i c hc a nb eu s e da sa n i m a lf e e d s t h ec o m b i n e dp r o c e s si se f f e c t i v ei nt r e a t i n gi m i d a e l o p r i ds t a r c hw a s t e w a t e ra f t e rt h em i c r o b ei s c u l f i v a t e de n dd o m e s t i c a t e d - h r t = 4 h 、 x 3 = 2 s m g l 、r - - 2 d u r i n gt h i sc i r c u l a t i o nc o n d i t i o n , w h e n c o d 8 0 0 - 一1 2 0 0 m g l ( n v 4 8 9 6k g c o d m 3 哪，a m m o n i ai s3 3 m g l ，t ni s4 2 m g l , t h ec o n c e n t r a t i o no f , t h e r e m o v ee f f i c i e n c yo f c o d 、n i l r na n dt nc a r lr e a c ht o8 5 毋2 、7 5 - 8 0 、6 0 - - 6 5 b yw a yo f a c t i v es l u g ee n db i o - f i l mm e t h o d s ，b i o l o g i c a lf l u i d i z e dr e a c t o rh a si t sg r o w i n gp o t e n t i a lo f p r o p a g a t ev e l o c i t yl r 删s m 、f u r t h e s tm i x i n g e f f e c ta n dm i n i n u m i n p u t i n gp o w e r t h r e ep h m i n t e r - c i r c u l a t i n gb i o l o g i c a lf l m d i z e dr e a c t o rh a st h em e r i to f e a s i l yf l o w 、c u t t i n gp o w e ru n i f o r m l y 、w i t h o u t d e a ds e c t i o na n dt e n d i n gd e s i g nz o o m i n go u t t h ek e yt oi m p r o v er e a c t o rd i p o s i n ge f f i c i e n c yi st o a c c e l e r a t eo x y g e nt r a s f e r i n g 、a m e n dt h em i x i n gc a p a b i l i t y w eu s e da g 磐- a n d i z e m e n tt h eb i o m i s p o s ea st u t o r p e n s e e ，i m p o r t e dah i g he f f e 嘶v et h r e ep h a s ei n t e r - c i r c a l a t i n gb i o l o g i c a lf l u i d i z e dr e a c t o rt of i e - a tt h es t a c h w a s t e w a t e r , c u m p o u n d e dw i t hf l o c c u l a t i o nt or e c y c l et h es t a r c hm a i z ep l a s mw a s t e w a t e r , e n dl e a v ei t t o r e q u e s to f d e a l t a tt h es a m et i m e ，w eu s et h eh y d r o d y n a m i c sm e t h o d st ot e c h n i q u ea c c o u n t s , t h e l ll o d g et h e d e s i g ns t a n d a r d a st h es p e c i a l g r o w t he n v i r o n m e n to fb a c t e r i a , t h ef i l l i n g c a nm a i n t a i nd i f f e r e n tk i n d so f b r o a d - s p e c t r u mm i c r o b ew h i c hm a k et h et h r e ep h a s ei n t e r - c i r c u l a t i n gb i o l o g i c a lf l u i d i z e dr e a c t o rt e c h n i q u e c a l lr e m o v en i t r o g e ne f f i c i e n t l yw i t hs n da tt h et i m eo f c o dr e m o v a l i naw o r d ，t h ec o n c l u s i o no ft h i st h e s i su s i n gt h ee n m b i n e dp r o c e s so ff a c u l t a t i v ea n a e r o b i c h y d r o l y s i s - t h r e ep h a s ei n t e r - c i r c u l a t i n gb i o l o g i c a lf l u i d i z e d “| c t o rt e c h n i q u et ot r e a tt h er e a li m i d a c l o p r i d s t a r c hw a $ l e w a t e rh a v eg r e a tg u i d a b l ev a l u eo np e s t i c i d ew a s t e w a t e ra n do t h e rs i m i l a rw u s t o w a t e r c o n t a i n i n go r g a n i cp o l l u t a n t sa l i k e t h et e c h n i q u ep a v ean e ww a yt ot h et r e a t m e n to f o r g a r f i cw a s t e w a t e r w i t hh i g hc o n c e n t r a t i o no f s a l t s s ot h ec o m b i n e dt e c h n i q u eh a sg r e a ta p p l i e dv a l u e k e yw o r d s ：s t a r c hw a s t e w a t e r m a i z ep l e s mr e c y c l ef a c u l t a f i v ea n a t e r o b i ch y d r o l y s i s t h r e ep h a s ei n t e r - c i r c u l a t i n gb i o l o g i c a lf l u i d i z e dr e a c t o r 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 即6 阻孑 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 万 东南大学硕上学位论文 第一章绪论 1 1 淀粉废水特点及污染特点 我国的水资源丰富其总量为2 8 万亿立方米，其中河川年平均总径流量约2 7 亿立方米，相当 于全球陆地径流总量的5 5 。但我国人均水资源量为2 2 4 0 立方米，仅相当于世界人均占有量的1 4 。 据测2 0 0 5 年全国缺水3 0 6 亿立方米，而预计2 0 3 0 年将缺水达5 0 0 亿立方米。人均水资源量将下降 到1 7 6 0 立方米，成为世界用水紧张国家。水是生命的摇篮，是人类赖以生存的基本物质。随着社会 经济的快速发展和人口的剧增，人类对于饮用水和淡水的需求量逐年增加，但是人类可利用的水资 源由于污染和得不到合理的保护而面临逐年短缺的危胁，水资源己成为人类社会可持续发展的制约 因素。 淀粉废水成分复杂、浓度高，一直是水处理的难题之一，且随着生产工艺、生产原料的增多， 水质更加复杂多变。其主要特点是：( 1 ) 污染物浓度较高，化学需氧量( c o d ) 可达数万m g l ；( 2 ) 废水 中含有相当的蛋白质、氨基酸、淀粉和多糖：( 3 ) 有酸臭，不及时处理易发酵；( 4 ) 碳，氦，磷比值不 合理。营养物质单一。这些特点增加了淀粉废水的处理代价，因为过高的c o d 会制约微生物生长， 限制常规单一生物法的应用。如何回收淀粉废水中有用的营养物质，减轻后续处理的负担是水处理 的重点课题之一。淀粉废水中含有0 5 * o - 1 的蛋白质可利用( 租蛋白) ，全天津市每年排放的黄浆水 就可提取2 4 0 0 t 的蛋白质，将其作为基料可制成高档动植物蛋白饲料，获得可观的经济效益i i j 。 淀粉生产废水未经处理达标就排放到水体中，污染了水环境，超出了水体的自然净化能力，造 成“水质型缺水”问题的产生。相对于“资源型缺水”，“水质型缺水”引起的后果更为严重，不仅 会给人们的生产和生活带来一系列的不便，而且会危及整个地球生物圈的生存： ( 1 ) 传染疾病，危害人体键康。水源污染使一些地区的肠道病、肝炎、伤寒等流行病的发病率逐 年上升。 ( 2 ) 影响工农业生产，降低经济效益。由于水质污染，使一些工业产品质量下降，成本提高，产 量减少，造成直接或间接经济损失。 ( 3 ) 破坏城市水源，加剧了城市用水的供需矛盾。据资料介绍，每排放l m 3 污水，要污染2 0 2 5 m 清洁水。由此估算，我国每年因排放废水而污染的水资源量达柏0 0 5 0 0 0 亿m 3 ，进步加剧了水资 源的紧张状况。我国许多河流由于被沿途工厂排出的大量废水所污染，现在已不能作为饮用水源。 ( 4 ) 影响全球经济发展，降低全球经济发展速度。全世界每年排放的废水量逐年增加。水污染对 全球生态系统的危害是多方面的，它不仅对人类本身的生存造成危害，而且也对全球农业、牧业及 渔业造成很大的经济损失。农田及农作物的灌溉需要干净的水源，如果水源被严重污染，将导致农 作物的死亡；畜牧业和渔业由于得不到足够的饮用水源，许多家畜及渔类将面临大量减产的危胁。 这些都对全球经济发展造成很大的影响 工业污染是环境污染的主要污染源，其中以冶金、轻工、化工、农药、纺织、印染等行业污染 特别严重。我国淀粉行业工业废水处理率( 含县及县以上工业和重点乡镇工业污染源) 为8 7 2 ，排放 达标率为6 6 7 ，总的来讲还是比较低的。同其他西方发达国家相比，我国工业废水处理工艺还比较 落后，处理效率较低。因此，发展和改进我国淀粉工业废水处理工艺，提高黄浆水中有机物质的回 收率已成为我国环境污染治理急需解决的问题。 1 2 淀粉废水处理技术现状与发展动态 目前对淀粉废水的处理技术大体来说包括生物处理技术、物理化学技术、物理与生物综合处理 第一章绪论 工艺技术等。 1 2 1 生物处理技术 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。 好氧技术生物接触氧化法兼有活性污泥法与生物膜法的特点此法可用于处理较高浓度有机 废水。徐淼等1 2 1 运用生物接触氧化工艺处理天津开发区某食品厂淀粉废水，试验结果表明，该工艺 有很高的c o d c r 去除率，平均去除率在9 5 左右，只要条件控制适当可使出水达到g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 中 的一级标准。该法能有效地处理变性淀粉废水其c o d c r 去除率在9 5 以上，在处理废水过程的同时 还可获得蛋白饲料，既有环境效益又有经济效益，且运行稳定，管理方便。但此法的弊端在于当填 科上的菌层积累不脱落会使接触表面积大大降低，而且，废水稀释倍数虽较传统活性污泥法有所减 少，但仍需稀释1 0 倍左右。此法适于废水量不大、场地较小的情况，而且由于其中的温度可以保持， 故还适宜气候寒冷的地区。 s b r 中的微生物能很好处于富营养、贫营养、好氧、缺氧、厌氧周期性变化的环境中j ，这一 最大特点也被应用于处理淀粉废水。廖鑫凯等p l 采用多阶段曝气s b r 法处理模拟淀粉废水，研究温度 和缺氧曝气时间比对处理效果的影响。试验结果表明，多阶段曝气s b r 法的处理效果好于传统s b r 法，三种组合方式的处理均能获得较好的出水水质，淀粉、c o d 去除率高，出水p h 值呈微碱性。污 泥活性好。尤其处理8 0 9 l 废水时效果更为明显。但试验同时发现，并非缺氧，好氧反应交替次数越 多，处理效果就越好。苏宏等1 6 1 用加压s b r 去处理淀粉废水，进7 k c o d 为3 5 0 0 4 0 0 0 m g l 。停留时 间8 1 2 h ，c o d 去除率为9 4 9 6 7 ，出水c o d 4 于1 5 0 m g 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s b i 娃相比，加压s b r 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。 j i n 等1 7 1 在实验室中采用一组有效体积为4 5 l 的曝气反应器，其最小工作体积为3 5 l 用1 0 的 d a r 2 7 1 0 真菌接种，在3 5 ( 3 ，起始p h 为4 0 的条件下反应1 4 h ，可转化9 5 以上的淀粉物质，c o d 去 除率为9 5 ，并且每升废水可回收蛋白质2 0 7 2 3 9 9 。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。 厌氧技术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( u a s b ) 、膨胀颗粒污泥床( e o s b ) 、 厌氧流化床( a f b ) 、厌氧接触法( a c p ) 、两相厌氧消化法( t p a d ) 和厌氧滤池( a f ) 等。 ( 1 ) 升流式厌氧污泥床( u a s b ) u a s b 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问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。 李燕等p 1 采用上流式厌氧污泥床( u a s b ) - 装置，对面粉厂中的淀粉废水处理进行了试验研究实 验结果表明，当淀粉废水的c o d 浓度为4 0 0 0 m g l 8 0 0 0 m g l 时，处理效率可达9 0 以上。但实验过 程中应注意u a s b 装置的反应区高度、酸化现象的发生、p h 值的严格控制等问题，运行管理较复杂。 郑玉等例采用上流式厌氧污泥床( u a s b ) 反应器处理南宁市明阳淀粉厂的木薯淀粉废水。结果表 明，u a s b 反应器处理c o d 浓度低于8 0 0 0 m g l 的淀粉废水时，c o d 去除率为7 0 8 0 ，容积负荷 能达到l l k g c o d ( m 3 - m 。该工艺每天产生约8 0 0 0 m 5 沼气，沼气中甲烷含量约6 0 ，热值5 5 0 0 k c a l ，沼 气大约每立方米0 6 元，与废水运行费用相抵，处理每吨废水的盈利为0 4 元，经济效益明显。u a s b 反应器处理木薯淀粉废水是无能耗、基建投资少的废水处理工艺。 2 东南大学硕士学位论文 ( 2 ) 膨胀颗粒污泥床( e g s b ) 李克勋等l l ”利用膨胀颗粒污泥床( e g s b ) 反应器厌氧生物处理高浓度变性淀粉生产废水，通过逐 步提高厌氧反应器的有机负荷在6 5 天内完成厌氧反应器的启动，主要标志为颗粒化污泥的出现以及 稳定的有机物( 以c o d 表示) 去豫效果 达到7 4 ) ，有机负荷达到6 k 咖l d 。通过工程实践表明e g s b 厌 氧反应器可以有效地降解高浓度变性淀粉生产废水中的有机物。厌氧微生物尤其产甲烷菌对环境要 求相当苛刻，对温度的控制成为该厌氧反应器能否稳定运行的关键所在。 ( 3 ) 厌氧流化床( a f b ) 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l i l 慵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。c o d 去除率达9 0 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。 ( 4 ) 垂直折流厌氧污泥床( v a a s b ) v b a s b 是一种复合型厌氧反应器，它是以u a s b 反应器为主体，综合了a c p 、u a s b 和a f 三种 工艺的特点，可视为在u a s b 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 水再经三摺分离器流出反应器，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a f 和u a s b 有更好的适应性。 贺晓红等l lz l 介绍了在常温条件下，采用v b a s b 反应器处理淀粉废水的经济有效的方法。当 h r t f l 2 h 时，反应器的平均进水c o d 为4 5 1 1 8 m g l ，平均c o d 容积负荷为9 0 3 k g ( m 3 由，出水c o d 平均为7 7 8 ，l m g r l 。平均处理效率达8 1 4 7 ，l g c o d 的沼气平均产率为0 3 0 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v f a ，碱度和p h 。保持反应器中 v f a 在5 0 0 m g l e a 下，碱度在1 0 0 0 m g l 左右，d h 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 ( 5 ) 厌氧接触消化法 厌氧接触消化法羼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旌，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。 余宗莲等p 噪用厌氧接触消化技术，分别在中温( 3 2 ) 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p h ( 4 0 4 9 ) 直接迸反应器。 c o d 容积负荷最高达5 0 6 k g ( m 3 r d ) ，进水c o d 平均为1 1 6 0 4 x 1 0 3 r a g l ，出水c o d 平均为l ? ? s m g l ， c o d 去除率达8 5 ，8 ，出7 k p h 提高到6 ，4 7 0 采用自然温度消化。当气温大于2 4 ( 2 时，可取得较好的 处理效果。 s u v a j i t t a n o n t 等1 1 ! 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，c o d 去除率达8 0 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， 在低胍t 的条件下，效果更加明显 1 2 2 物理化学处理技术 絮凝沉淀法絮凝沉淀法作为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 1 ”。 岑超平1 1 ”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 2 0 p 、6 5 0 b c 、a n 絮 3 第一章绪论 凝，有很好的净化效果，c o d 去除率为6 0 o 9 9 3 ，总固形物去除率为4 5 o 6 6 8 。絮凝后可 生化处理达标排放，且药剂总耗费小于0 ，3 t c , m 3 ，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1 采用聚铁( p f s ) 混凝法，在选定条件下处理某淀粉厂废水，处理后废水c o d 去除率达 8 8 以上絮凝剂为p f s 加改性聚丙烯酞胺、p f s 投加量5 m l _ ，l ( 废水) 、改性聚丙烯酞胺投加量 o 5 m l ，u 废水) 、沉降时问3 0 m i n ，p h 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i t s 用石灰、p a m 、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， 且出水水质达到捧放标准：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 2 0 o 3 5 元，运行费用在0 5 0 元，m 以下，经济可行。 莫日根等”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篪后，废水c o d - 去 除率为5 4 6 5 。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1 2 0 介绍了用d s z ( 工业废渣) 、p a m 、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d s z 为工业废渣，解决了d s z 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1 从土壤中分离、筛选得到高效絮凝剂产生菌a 2 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2 9 5 m p a 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，降低出永浊度的作用。废水的s s 和c o d 的去除率分别可达8 5 5 和6 8 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。 p o e s p o n e g o r o 等1 对某食品厂活性污泥中分离出的两种菌株l v k 和l v b 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，i v k 在h r t 为s 1 6 h 时, c o d 去除率可达8 4 9 5 ；i v b 在h r t 为| 3 2 5 h 时c o d 去除率可达7 7 9 6 。处理效果十分明显。 李亚峰等1 采用聚铁混凝沉淀一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1 5 0 2 5 0 m g ，l ；p a m 的投加量 为2 5 r a g l ：混合搅拌时间为2 3 m i n ；搅拌速度为l 1 2 0 r m i n 。药剂费为o 3 l 元，m 。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1 2 4 1 等选用石灰和聚合氯化铝作为絮凝剂，加入p a m 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，c o d 去除率可达9 0 。 牧剑波等m ! 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c o d 去除率就达9 3 2 ，且 操作易实现自动化控制，是一种简单、有效的方法。 光合细菌降解法 利用光合细菌( p s b ) 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，p s b 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m 把淀粉废水酸化后，调节p h 至6 5 7 0 添加6 m g l f e 3 + ，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，c o d 去除率为7 0 以上，处理液平均 每升可获得干菌体0 6 2 9 ，类胡萝b 素的平均提取率为干菌体的5 5 、色值为2 5 。提取过程使用的有 机溶剂无毒且易于去除，得到的类胡萝h 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。 4 东南大学硕士学位论文 1 2 3 综合处理法 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p 7 i 在中温( 3 5 士1 ) 条件下，采用u a s b 和混合活性污泥串联的方法来处理玉米淀粉生产 废水，当c o d 在7 0 0 0 8 0 0 0 m g l 。h r t 为1 8 h 时。废水经两步处理后，c o d 的去除率在9 7 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u a s b 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c o d 去除率高，运行稳定可靠。 管运涛等1 2 s l 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0 v l b s ) 处理g g 粉 配制废水。结果表明，在进水c o d 负荷) e 2 4 2 4 k g ( m l d ) 的情况下，系统c o d 去除率达9 7 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。 毛海亮等口9 l 采用u a s b - s b r t 艺处理淀粉废水。充分利用u a s b 商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u a s b 稳定处理后，出水c o d 可降到5 0 0 m g l 以下， 然后再经s b r 处理后，出水c o d 可降到1 0 0 m g 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 s k w h 。 石慧岗等p 0 1 也采用u a s b 和s b r 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c o d 高达1 0 0 0 0 1 8 0 0 0 m g l 的情况下，可使出水c o d l 氐于1 2 0 m g 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7 2 万元。沉淀池和u a s b 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p 1 1 采用气浮提取蛋白u a s b s b r i 艺处理淀粉废水。工程运行表明。在进水s s 、 c o d c 。、b o d s 分别为6 8 6 2 、1 4 4 6 7 、8 6 7 2 m g l 的条件下，出水s s 、c o d c , 、b o d 5 分别为8 6 ，1 2 7 、 2 2 5 m e t e ，处理水质稳定达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 & - - 1 9 9 6 ) _ 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【3 2 l 采用厌氧好氧气浮工艺处理山东某淀粉厂废水，c o d 和s s 的平均去除率分别为 9 9 5 和9 9 2 * 0 ，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1 3 3 i 采用水解嵌触氧化组合工艺处理高浓度玉米淀粉废水，效果较好，c o d o ，b o d 5 的总平均去除率分别达9 8 0 0 d 4 1 9 9 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c o d o 、 b o d s 、n 地+ 起主要作用。 柴社立等1 3 4 1 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h r t 为6 0 1 a 、进7 k p h 为5 9 0 6 0 8 ，进水c o d 、b o d ，、n h 4 + 平均 分别为8 2 0 5 ，7 3 9 5 、1 6 0 0 m g l 的条件下，c o d o 、b o d 5 和n h 4 + 去除率分别达9 7 7 、9 9 1 和8 8 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p 5 1 用u a s b 反应器处理淀粉废水，在实验中生成了克s s 的s v i 为1 5 1 7 m g 的颗粒污泥 u a s b 反应器以8 k g ，( m 3 d ) 的c o d 负荷运行，c o d 去除率稳定在9 1 以上。u a s b 反应器再次启动时， 仍可按8 k 趴m 3 d ) 的c o d 负荷启动运行，3 d 后c o d 去除率就可达8 0 0 以上。厌氧出水经曝气氧化塘处 理，再经混凝沉淀后，c o d 可降到1 0 0 m g l 以下，s s 可降到8 0 m p j l 以下。 杨风江等 3 6 1 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母施肥。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。 除以上介绍的各种常规的淀粉废水处理方法外，李素玉等印l 还介绍了多种微生物净化玉米淀粉 第一章绪论 废水的协同作用方顽的研究。结果表明，多种微生物的协同作用可使废水c o d 去除率达9 0 以上 净化后的废水c o d 在3 0 0 m g ，l 以下，p h 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 s c p1 6 4 6 k g ，可将玉米淀粉废水变成生产蛋白质的资源。 国内目前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，基本适应我国淀粉加工业的发展需要。 由于淀粉废水的高有机浓度、无毒和富含可回收资源等特点，目前应用最多的是生化法和絮凝沉淀 法，对这两种方法的应用研究也是最多的，但是近些年随着一些新的废水处理工艺的出现和发展， 这些工艺也必将会被不断应用于淀粉废水的处理。另外，将各种方法结合起来，可以使它们的优缺 点相互补充，达到较高的处理效果。而尽最大限度的回收淀粉废水中的蛋白质、黄色素等副产物也 应得到越来越多的重视。 1 3 生物流化床简介与应用 1 3 1 生物流化床的简介及分类 环境生物技术是利用生物的生理活动，建立高效净化污染以及将污染物转化为资源的人工技术 系统。它是近2 0 年来产生的- - f l 新型的边缘科学，主要涉及生物技术、工程学、环境学和生态学等 学科。运用生物技术进行水污染治理，是目前采用的主要技术措施。利用生物技术处理污( 废冰具有 以下优点：( 1 ) 、生物的降解能力强，沉降性好，吸附作用显著，处理效果高；( 2 ) 、可处理水量大， 方法成熟；( 3 ) 成本低，无二次污染。生物法在处理污水时所起到的重要作用已受到业内人士的关 注。 环境生物技术发展的总体思想是尽可能的提高单位反应器体积内的生物浓度，最大限度地增加反应 体系中生物类群，最高水平发挥微生物的活性，同时便于管理和降低运行费用。生物流化床正是在 这种趋势下应运而生的。它成功地满足的上述指导思想，把环境生物技术推向了一个新的高度 从1 9 7 3 年美国j e r i sj o h u s 等人成功地开发了生物流化床技术到现在，生物流化床技术己从试验室 规模转向中试阶段，并推广应用于多种污( 废) 水处理中。同时，对处理难生化降解的工业废水，如： 高浓度烃类废水、合成纤维废水、油漆溶剂废水、含酚废水、大豆加工有机废水