木薯淀粉廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

林 華 陳志明 莫智明 莫招育 謝 鴻

（廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530022）

1 概述

木薯淀粉生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生大量的廢水，每生產(chǎn)1噸木薯淀粉需要耗水 16噸左右，并且由于木薯淀粉廢水成分復(fù)雜，有機(jī)物含量高，CODCr達(dá)10000mg/L左右，處理難度較大，費(fèi)用高，一直是制約木薯淀粉行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。尤其是2010年10月，國(guó)家頒布實(shí)施了《淀粉工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 25461-2010），該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了現(xiàn)有企業(yè)和新建企業(yè)的水污染物排放濃度限值及單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量的限值，排放限值要求相當(dāng)嚴(yán)格。這更是對(duì)木薯淀粉行業(yè)一個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。筆者就目前國(guó)內(nèi)對(duì)木薯淀粉廢水處理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行介紹。

2 木薯淀粉廢水處理技術(shù)

木薯淀粉廢水治理技術(shù)方法有氧化塘工藝、厭氧+氧化塘工藝、厭氧+好氧生化處理工藝等，由于環(huán)保局明確氧化塘工藝不能作為木薯淀粉廢水處理工藝，大部分木薯淀粉企業(yè)進(jìn)行了整改，基本上都采用了厭氧+好氧生化處理工藝，并且厭氧-好氧處理工藝能充分發(fā)揮厭氧微生物抗沖擊負(fù)荷能力并可提高污水可生化性，兼有利用好氧微生物生長(zhǎng)速度快、出水水質(zhì)好、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣回用于鍋爐燃燒等，達(dá)到節(jié)能減排效果，在有機(jī)廢水處理中獲得廣泛應(yīng)用。廣西所有在生產(chǎn)的木薯淀粉企業(yè)都采用該廢水處理工藝。厭氧+好氧生化處理工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 厭氧+好氧生化處理工藝流程圖

目前，采用的厭氧處理工藝主要有：上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）；厭氧顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器（EGSB）；上流式多級(jí)厭氧反應(yīng)器（UMAR）。

（1）上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（Up-flow Anaerobic Sludge Bed）：屬滯留型厭氧生物處理技術(shù)，是在反應(yīng)器底部集有大量高效顆?；膮捬跷勰?，形成污泥床，污水進(jìn)入污泥床與污泥接觸，其中的有機(jī)污染物在厭氧條件下經(jīng)污泥中的微生物降解，轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等，所產(chǎn)生的氣體（沼氣）含甲烷大于 70%，可作為能源再次利用。因其生物污泥停留時(shí)間長(zhǎng)，處理效率高，具有較高的CODCr負(fù)荷[1]。UASB反應(yīng)器對(duì)懸浮物濃度比較敏感，一般要求處理懸浮物的濃度低于5000mg/L，不適合懸浮物濃度過(guò)高的情況。

（2）厭氧顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器（Expanded Granular Sludge Bed）：EGSB高效厭氧反應(yīng)器，是在UASB厭氧反應(yīng)裝置基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的厭氧設(shè)備[2]。其優(yōu)點(diǎn)是增加污水與污泥的接觸面，加快反應(yīng)進(jìn)程；厭氧顆粒污泥活性高，增加反應(yīng)器對(duì)有機(jī)物特別是毒性物質(zhì)的承受能力，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；對(duì)較高濃度懸浮物的廢水具有良好的適應(yīng)性，對(duì)于木薯淀粉廢水可采用全渣厭氧方式進(jìn)水。其缺點(diǎn)是投資較大，技術(shù)復(fù)雜。

（3）上流式多級(jí)厭氧反應(yīng)器（Up-flow Multistage Anaerobic Reactor）：是根據(jù)內(nèi)循環(huán)和分級(jí)處理原理研制的高效厭氧生物反應(yīng)器。特點(diǎn)是：基建投資省、占地面積少；有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短；可緩沖低pH沖擊；對(duì)進(jìn)水負(fù)荷提高、進(jìn)水水質(zhì)改變表現(xiàn)出良好的耐受能力；同樣適合于處理濃度較低和溫度較低的有機(jī)廢水。

目前，采用的好氧處理工藝主要有：生物接觸氧化法；序列間歇式活性污泥法（SBR）；周期循環(huán)活性污泥法（CASS）。

（1）生物接觸氧化法工藝，是在傳統(tǒng)的好氧活性污泥法工藝基礎(chǔ)上的改進(jìn)，反應(yīng)裝置內(nèi)布置生物填料，為生物載體，微生物依附填料載體生長(zhǎng)，形成固定化生物系統(tǒng)，增大了微生物與廢水接觸的比表面積，去除效率高。主要優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：污泥生物量大，BOD5容積負(fù)荷高，處理效率較高；處理時(shí)間短，對(duì)進(jìn)水沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力強(qiáng)；能夠克服污泥膨脹問(wèn)題，且能充分發(fā)揮其分解氧化能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；可間歇運(yùn)行，生物膜對(duì)間歇運(yùn)行有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；維護(hù)管理方便，同時(shí)利用低氧、高氧的二段生物接觸氧化法，也具生物脫氮的功能，能較好的解決廢水中偏高的NH3-N。

（2）序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）：是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)定生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沉淀。它的主要特征是在運(yùn)行上有序和間歇操作。其優(yōu)點(diǎn)是工藝流程簡(jiǎn)單，占地面積小、造價(jià)低，沉淀性能好，有機(jī)物去除效率高，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，不需污泥回流系統(tǒng)，可除磷或者脫氮。傳統(tǒng)的SBR反應(yīng)池存在的主要缺點(diǎn)是：出水系統(tǒng)檢修率高，出水水位隨排水時(shí)間而降低，造成水位位差上的浪費(fèi)。

（3）周期循環(huán)活性污泥法（Cyclic Activated Sludge System）：是在間歇式活性污泥法（SBR）的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，具有高效和經(jīng)濟(jì)性。其流程由進(jìn)水反應(yīng)、沉淀、排水等基本過(guò)程組成，各階段形成一個(gè)循環(huán)。該工藝的獨(dú)特之處在于污染物的降解在時(shí)間上是一個(gè)推流的過(guò)程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達(dá)到對(duì)污染物去除的作用。其特點(diǎn)是：沉降性能好，分離效果佳；耐水質(zhì)沖擊負(fù)荷高；污泥活性高，降解基質(zhì)速率快，具有更高的去除率和適應(yīng)能力；同時(shí)還具有較好的脫氮、除磷的功能。

目前厭氧+好氧生化處理工藝存在出水濃度不穩(wěn)定的問(wèn)題，除了管理上的原因外，處理工藝本身也存在問(wèn)題，技術(shù)不夠匹配，因此木薯淀粉廢水要做到達(dá)標(biāo)排放，仍需要對(duì)工藝進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)。韓彪等[3]研究在厭氧好氧處理后增加混凝工藝處理木薯淀粉廢水，進(jìn)一步去除廢水中殘余的有機(jī)物，系統(tǒng)CODCr、BOD5及SS的去除率均在99%以上，總排口出水CODCr濃度小于100mg/L，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。姚毅[4]采用厭氧膨脹顆粒污泥床-循環(huán)式活性污泥法（EGSB-CASS）處理木薯淀粉廢水，CODCr、BOD5、SS 去除率分別大于 99.6%、99.7%、97.7%，CODCr出水穩(wěn)定小于100mg/L，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。黎洪等[5]對(duì)UASB-SBR聯(lián)合工藝處理木薯淀粉廢水進(jìn)行研究，規(guī)模100t/d的淀粉企業(yè)，UASB停留5h，SBR為8h，出水CODCr濃度為59～93 mg/L，BOD5為11～14 mg/L，SS為27～28 mg/L。他們還對(duì)物化-EGSB-接觸氧化法三段工藝處理木薯淀粉廢水進(jìn)行研究[6]，出水CODCr濃度為31～33 mg/L，BOD5為6.9～7.7 mg/L，SS為24～32 mg/L，氨氮為0.15～0.19 mg/L，氰化物為0.01～0.014 mg/L，廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

3 結(jié)語(yǔ)

由于木薯淀粉廢水排放量大，對(duì)環(huán)境污染較大，而國(guó)家新排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廢水排放要求又非常嚴(yán)格，因此，木薯淀粉廢水環(huán)境問(wèn)題就成為制約木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素，成為木薯淀粉行業(yè)發(fā)展中不可忽視的一個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。木薯淀粉廢水處理技術(shù)的研究將是木薯淀粉行業(yè)發(fā)展的環(huán)境技術(shù)支撐，尋求一種有效的廢水處理方法將是企業(yè)的一個(gè)發(fā)展之路。

[1] 王曉林.木薯淀粉廢水治理工程實(shí)例分析[J].木薯精細(xì)化工,2001,4:9.

[2] 李廣,李晶等.EGSB工藝的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J].遼寧化工,2008,37(4):262-265.

[3] 韓彪,張萍等.UASB-CASS-混凝工藝處理木薯淀粉廢水[J].工業(yè)水處理,2010,30(8):75-77.

[4] 姚毅.淀粉廢水處理的工程設(shè)計(jì)及研究[J].科園月刊,2011,01:39-40.

[5] 黎洪,黃偉等.UASB-SBR聯(lián)合工藝處理木薯淀粉廢水[J].大眾科技,2011,6:85-86.

[6] 黎洪,黃偉等.物化-EGSB-接觸氧化法三段工藝處理木薯淀粉廢水[J].大眾科技,2011,7:125-126.