淀粉废水生物处理方法研究进展蒋梁鹤

2009年第28卷增刊化工进展CHEMICALINDUSTRYANDENGINEE侧NGPROGRESS淀粉废水生物处理方法研究进展蒋梁鹤,郑学明,尚会建,允川(’河北科技大学,河北石家庄050000)摘要:该文论述淀粉废水生物处理方法研究发展概况,综述了目前淀粉废水的生物处理方法和工艺,并重点介绍了淀粉废水处理方面的最新研究成果,并分析了这些方法的优缺点。关键词:淀粉;废水;处理;综述淀粉是一种重要的化工原料,广泛应用于食品、化工、纺织、造纸、医药等行业。在淀粉加工过程中产生大量的高浓度酸性有机废水,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卜2]。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、低能耗的处理方法。淀粉废水生物处理方法主要有:好氧生物处理法和厌氧生物处理法。1好氧生物处理法Ll活性污泥法活性污泥法(SBR)又名间歇曝气,SBR工艺在我国工业废水处理领域应用比较广泛,但用SBR法处理淀粉废水研究较少。活性污泥法的缺点是:①用地面积过大;②工艺操作过程中的臭味问题,产生数量较大的剩余污泥以及工艺对氮磷去除率不够理想;③能耗较高;④由于负荷的增加而运转不稳定。特别是一些有抑制作用污染物的浓度变化,会对细菌的生化活动有显著抑制作用。活性污泥技术在近年有不少改进,出现了一些新型的处理设备和技术,如纯氧曝气、延时曝气、接触稳定法、氧化池、BA法3[]等。李生等4[]应用气浮一uAsB一sBR组合工艺处理淀粉废水,在某淀粉公司进行工程实施,结果表明:在进水COD=12000mg/L,BOns二6400mg/L,悬浮物在800一1400m创L的条件下,经过投药气浮UASBSBR组合工艺出水,水质能达到(GB8978一1996)一级排放标准,同时采用投药气浮分离技术能够回收植物蛋白饲料,厌氧工艺可以回收沼气,具有很好的经济效益。1.2生物接触氧化法生物接触氧化法,即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料,利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气,通过生物氧化作用,将废水中的有机物氧化分解,达到净化目的。生物氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池两者间生物处理技术,兼具两者优点,处理效率较高,因此,广泛应用于污水处理工程领域5[]。韩玉兰61[研究了缺氧水解一生物接触氧化工艺处理玉米淀粉废水过程中温度、pH值、进水负荷对废水处理效果的影响。结果表明,缺氧段在pH值为.65~.70,温度为26一30℃条件下,COD去除率为70%;好氧段在pH值为.75一.87,温度为25一32oC,进水eon浓度为1700一2600mg/L条件下,COD去除率为80%一94%。玉米淀粉废水进水COD平均浓度为10ooom叭,出水水质cOD可达到42一77m叭,COD总去除率可达到99%以上。L3生物塘法生物塘技术,是一种利用水体的天然净化能力处理废水的方法。该技术在20世纪50年代以后得到快速发展,尤其是在生活污水和有机工业废水方面。淀粉废水经过生物塘多级净化,不但降低了污染物的浓度,使废水达标排放,而且在处理过程中实现了废水资源化利用,有效地解决了淀粉废水对环境的污染,达到了保护环境的目的。但氧化塘法占地面积大、处理效果受气候条件的影响大,是制约该法大规模应用的主要因素。2厌氧生物处理法厌氧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。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。近年来,应用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)、厌氧滤池(AF)和厌氧折流板化工进展2009年第28卷反应器(ABR)等。.21升流式厌氧污泥床(UASB)升流式厌氧污泥床是厌氧反应器中理论较成熟,运用最为广泛的一类,有着丰富的工程实践经验。废水从污泥床底部进入,与污泥进行混合接触,微生物分解有机物产生沼气,沼气泡在上升过程中,不断合并逐渐形成大的气泡,气泡的上升产生强烈的搅动,在污泥床上部形成悬浮的污泥层。气、水、泥的混合液上升至三相分离器内,沼气气泡碰到分离器下部的反射板时,折向气室而被有效地分离排出;污泥和水则经孔道进入三相分离器的沉淀区,在重力作用下,水和泥分离,上清液从沉淀区上部排出,下部的污泥沿着斜壁返回到反应区内。李艳春等v[]以山东青援食品集团淀粉废水处理实践过程为依据,确定了UASB最佳处理温度为35一40℃,pH值为6一7。证明UASB工艺处理高质量浓度玉米淀粉废水是经济有效的,其运行费用低,处理效果稳定,coD达到了skg(/d·耐)的负荷,去除率达90%以上。上流式厌氧污泥床反应器的特点是:①反应器内污泥浓度高;②有机负荷高,水力停留时间短;③反应器内设三相分离器,无污泥回流和混合搅拌设备;④污泥床内不填载体,节省造价及避免堵塞问题。上流式厌氧污泥床反应器也有许多缺陷,比如反应器内有短流现象,影响其处理能力;进水中的悬浮物比普通消化池低得多,很容易引起堵塞;运行时间长,对水质和负荷的突变比较敏感。2.2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。方春玉等8[]对啤酒厂废水进行厌氧生物法处理。培养驯化活性污泥条件为温度(37士2)℃,pH值.73一8.0,接种量为30%体积(按反应器容积比计)的污泥和100mL活性炭。在此控制条件下培养出的活性污泥,对水COD的去除率可达85%,去除效果良好。.23厌氧接触消化法(ACP)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。缪凯等9[]采用高效厌氧反应器(uAsB)一生物接触氧化为主体工艺来处理高浓度有机废水,处理后化学需氧量(CODcr)〔80m叭,生物需氧量(BoDS)七Zom叭,pH值6.8~7.2。2.4厌氧折流板反应器(ABR)ABR工艺是通过内置的竖向导流板,将反应器分隔成串联的几个反应室,在反应器内,使被处理的废水沿折流板作上下流动,依次通过各个反应室,在水流和产气的搅拌作用下,进水中的底物与微生物充分接触得以降解去除。ABR的工艺特点为:①良好的水力条件;②良好的生物分布;③生物固体截留能力强;④耐冲击负荷对有毒物质适应性强;⑤易于形成颗粒污泥。虽然具有以上优点,但ABR工艺的经济性问题、季节运行的可行性问题等还有待探讨。目前,尤为缺乏的还是较大规模的中试和在实际工程中的检验l0[]。.25厌氧滤池(AF)厌氧生物滤池和好氧生物炭滤池属于生物膜法的一种。厌氧生物滤池以填料做为厌氧微生物附着的载体,具有节能、易于建造、污泥产生量少和运行方便等优点,适合于小批量生活污水的处理,但厌氧滤池也存在诸如:系统运行不稳定、上流式滤床易堵塞,下流式滤床处理效率低等缺点。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l[`]。3光合细菌法光合细菌主要是红假单胞菌属,这种光合菌能在厌氧条件下进行不耗氧的光合作用,利用有机物作为光合作用的碳源和供氢体,分解并去除,而且能够承受高浓度的有机物,所以处理时不需释,可以直接处理。在适当的环境条件下,光合菌法还可以取得良好的氮、磷等污染物的去除效果。光合细菌被广泛应用于废水中的有机污染的去除,特别是食品工业、轻工业等产生的高浓度有机废水的去除l[2一l3]。光合细菌法处理淀粉废水,具有有机污染物去除效率高、投资省、占地少,且菌种污泥对人畜无毒无害、富含营养物质的蛋白饲料,是一种非常有前途的高浓度有机废水的净化处理技术。但光合细菌法,同样存在着对温度变化的敏感性,需要相应增刊蒋梁鹤等:淀粉废水生物处理方法研究进展6534[][]5[]67[][]8[]9[]10111]的加热和保温装置,晚上需要较强的白炽灯光照射,运行费用较高,存在管理不便等问题。4结语淀粉废水的处理应依据淀粉废水水质特点,研究运行稳定、处理效果好、受环境影响小、费用低的新方法。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。因此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。此外,生物处理法还可以与其它处理方法配合使用,例如预处理使用聚铁絮凝剂,可以回收淀粉废水中有用物质,提高企业经济效益。13l2[][]参考文献[l」[2]沈连峰,王谦,高俊红.淀粉废水处理技术研究进展阴.河南农业大学学报,2006,40(4):440.444.张连凯,张仁志,宋述瑞.淀粉废水处理方法研究进展闭.污染防治技术,2008,21(3):61一64.李东伟,何晓曼,李斗,等.淀粉废水的资源化处理闭.水处理技术,2007,33(3):69一71.李生,李健,邵振卿,等.利用气浮UASBSBR工艺处理红薯淀粉废水闭.周口师范学院学报,2006,23(5):83一85·牛天新,郑洁敏,宋亮.生物接触氧化法的研究与应用进展明,杭州农业科技,2008(4):27一32·韩玉兰,巴文爱,张有贤.缺氧水解一生物接触氧化工艺处理玉米淀粉废水研究团.甘肃农业科技,2007(l):7一9.张春艳.uAsB工艺处理玉米淀粉废水研究阴.市政技术,2008,26(4):334一336.方春玉,周健,张会展.处理啤酒废水的AFB反应器启动研究明.中国环保产业,2006(12):21一24.缪凯,俞南强,王宝刚.高效厌氧反应器与生物接触氧化工艺处理玉米淀粉生产中的废水闭.粮食与食品工业,2005,12(6):22一24.王现丽,肖晓存,吴俊峰.厌氧折流板反应器的工艺特性及其应用[几新乡师范高等专科学校学报,2007,21(2):46一.9马传军,费庆志.厌氧生物滤池一好氧生物炭滤池联合处理生活污水田.环境化学,2007,26(l):70一72·黄翔峰,李春鞠,章非娟.光合细菌的特性及其在废水处理中的应用田.中国沼气,2005,23(l):29一35·NhajllnaF,Kam枷N,y山11amootK.O唱丽c认白stewaetrrTeatmentWihtoutGreehnouseGasE而ssionbyPhotos扣hteictBaeteira[月.环么武cS云及c六.,1997,35(8):258一291.第一作者简介:蒋梁鹤(1984一),男,硕士研究生。联系人:郑学明,教授,研究方向为化工清洁生产。E一mailwind一[e-mail]。