淀粉工业废水处理现状-上海市环境科学研究院 5页

方曲二袖针睁2004年第23卷第5期Environmental淀粉工业废水处理现状OnStatusQuoofTreatmentofWastewaterfromStarchProduction谢听王荣民*宋鹏飞王云普(西北师范大学甘肃省高分子材抖重点实验室，兰州730070)MeXinWangRongmin*SongPengfeiWangYunpu(GansuKeyLaboratoryofPolymerMaterials,NorthwestNormalUniversity,Lanzhou730070)摘要分析了淀粉工业废水的来源及水质特征.综述了沉淀分离法、化学絮凝法、单纯限气法、生物处理法、光合细菌法等方法在淀粉废水处理中的应用，介绍了淀粉废水的资源化回收技术。关键词:淀粉工业废水处理AbstractThesourcesandcharacteristicsofthewastewaterfromstarchproductionweredescribed.Theapplicationofprocessesfortreatingthestarchwastewatersuchasprecipitation,chemicalflocculation,biologi-caltreatment,andphotosyntheticbacteriaprocesseswerereviewed.Atechnologyforrecyclingthewastewaterwasintroducedaswell.Keyword:StarchproductionWastewaterTreatment1.2淀粉工业废水水质特征淀粉是一种重要的工业原料，除供食用与加工食以玉米为原料生产淀粉时，以绝干计，大致有品外，更广泛的应用于纺织、造纸、医药、发酵、铸60%的玉米可成为商品淀粉，还有30%的玉米成为副造、胶粘、化工、机械及钻井等行业。目前，我国年产品，其余部分则成为废液排出厂外。玉米淀粉废水产淀粉300多万t。在淀粉生产过程中，废水排放量很的一般组成为二总糖0.3%一0.7%，粗蛋白2.1%，固形大(平均每生产it淀粉需排放10~20m3废水)，而物5%一10%，粗纤维2%一3%，脂肪酸0.1%一0.3%。且这类废水都是含有大量淀粉、蛋白质、糖类、脂肪而以甘薯类(包括马铃薯和其他薯类)为原料的淀粉等有机物的高浓度有机废水，如不加以处理直接排人生产废水中可溶性固形物一般组成为(以干基计):水体中，将造成环境水体缺氧，使水生生物窒息死蛋白质33%一41%，总糖35%，有机酸4%，矿物质亡，给环境带来极大危害川。20%.淀粉厂从各个车间排放的废水的水质波动较大Dl.各种淀粉生产废水一般水质特征和污染因子见表201淀粉工业废水来源及其水质特征1.1淀粉工业废水来源2淀粉工业废水治理方法淀粉生产大约有80%是以玉米为原料，其余以薯目前，国内外常用的淀粉废水处理方法有:沉淀类、小麦、大麦、燕麦以及其他富含淀粉的植物块根分离法、化学絮凝法、单纯曝气法、生物处理法(包等为原料。原料中除含有淀粉以外还含有其他的多种括活性污泥法、厌氧生物法、生物膜法、生物塘法成分—蛋白质、纤维素、无机盐等口等)、光合细菌法等。淀粉生产由原料处理、浸泡、粉碎、过筛、分离2.1沉淀分离法。.Z1淀粉、洗涤、干燥等几个主要工序组成。但具体操作淀粉不溶于冷水，可以直接通过物理沉淀使废水上因原料的不同存在着一些差异，废水的主要来源也第一作者谢听，女，1979年生，2003年毕业于西北师因淀粉生产原料的不同而异【’]。不同原料生产淀粉的范大学，硕士，现为在读博士研究生。工艺流程及废水来源列于表1中。*通讯联系人:wangrm@nwnu.edu.cn一215一万方数据n淀粉工业废水处理现状谢听Environmental表1不同原料生产淀粉的工艺流程及废水来源原料工艺流程废水来源玉米--，卜过筛~浸泡(回收玉米浆)~粉碎一玉米胚芽分离筛分沉淀分离玉米输送洗涤水、玉米浸泡-一一.卜磨细--~，卜---1卜(胚芽可压玉米油)(粉渣可做饲料)(分离玉米蛋白)水、胚芽分离、黄浆废水淀粉洗涤-，卜脱水-，卜干燥一-.卜淀粉甘薯----，卜洗涤-一-，卜磨碎一过筛(薯渣作饲料)一甘薯流送渠和洗涤水、薯浆甘薯类浆液-一，卜离心分离(回收黄浆水中蛋白质)----，卜淀粉洗涤----，卜废水、蛋白质水、淀粉渣贮槽废水、冷凝水、设备洗刷废水脱水----，卜干燥---书卜淀粉小麦+水---书卜打面团--J卜水洗(得湿面筋和淀粉浆---，卜小麦(淀粉浆)---书卜沉淀池(沉淀24h)-1(淀粉浓浆)-i沉淀池上清水、离心机脱水离心脱水---书卜气流干燥~---，卜淀粉表2淀粉生产废水一般水质特征和污染因子(mg八)马铃薯甘薯玉米废水来源CODBODSCODBODSCODBOD,SS输送废水60一21040一120390一200082一28050273~780分离废水1550~4800900一4100600~25007400一95005000一80002000~3000淀粉贮槽废水730一2000550一100080~17040002300总排污口8000一300005000一200003000一5000中悬浮物沉淀下来，一般使用沉淀池或沉淀塘。当池COD去除率最佳，可达到47%。若将经碱式聚合氯中发生厌氧反应时，产生的有机酸使废水pH值下降，化铝处理后的淀粉废水再利用吸附柱进行吸附处理，使得废水中处于胶体状态的蛋白质形成絮凝体沉淀下其COD去除率可达到65%。张美华[41等利用聚铁絮凝来，从而提高分离效率。沉淀池(塘)HRT约2-剂处理淀粉废水，在不调节废水pH值的前提下，7d，沉淀池(塘)容积1.5一1.6m3/t。沉淀池(塘)的COD由3482mg/L降至164.88mg/L，低于国标净化效果:SS去除率一般在70%左右，效果好的可达GB8978一88中二级排放标准(COD200mg/L)，90%,BODS的去除率为20%一30%,COD去除率达95.7%。有人利用工业废渣(DSZ),2.2化学絮凝法PMA、活性炭等化学处理法处理玉米淀粉废水，出水沉淀分离法对SS具有较高的去除率，且操作简可达标排放[51。而杨丽娟[61利用石灰做混凝剂、聚丙烯单，但其占地面积较大，处理周期长，对BODS的去酞胺为絮凝剂，对淀粉生产废水进行处理，小试结果除率较低，并不是一种十分有效的处理方法。如果加表明，处理后的淀粉废水水质达到排放标准，且该法入药剂，采用化学絮凝法，可破坏胶体的稳定性，使具有基建资金少，操作容易，耗能低，无二次污染等分散状态的有机物脱稳凝聚，形成聚集状态的粗颗粒优点。乔应池[[71等以Fenton试剂为氧化剂，生石灰为物质从水中分离出来。化学絮凝法比物理沉淀法去除絮凝剂处理淀粉生产废水，废水处理后可达到排放标效果好，处理时间短。准。本研究组采用自制的FeX催化剂以分子氧为氧化内蒙古环境科学研究所[31用碱式聚合氯化铝为絮剂对粉条加工行业的淀粉废水进行催化氧化处理后，凝剂处理模拟马铃薯淀粉废水，结果表明，当10%碱再采用天然高分子絮凝剂进行絮凝沉降，废水的COD式聚合氛化铝的投人A为1.OOmL和1.20mL时，去除率可达77.1%a一216一万方数据n考声;;袖件带2004年第23卷第5期ShanghaiEnvironmentalSciences2.3单纯曝气法〔1,21分为好氧处理和厌氧处理两大类型。单纯曝气法是指用空气或含臭氧的空气对废水进2.4.1厌氧生物法行短时间的曝气，通过空气氧化、臭氧氧化、以及对厌氧生物法是指无分子氧条件下通过厌氧微生物挥发物质的吹脱以取得净化效果，一般不单独使用。(包括兼氧微生物)的作用，将淀粉废水中的各种复2.4生物处理法杂的有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质的过程，同时淀粉生产废水属于高浓度有机废水，不含有毒物把部分有机质合成细菌胞体，通过气、液、固分离，使质，可生化性好。因此，国内外常用的淀粉废水处理污水得到净化，这一过程可分为三阶段，见图1[11.方法是生化法，根据微生物的不同，生物处理方法可近年来，在淀粉废水处理中，发展最快、应用最碳水化合物水解阶段蛋白质脂肪圈1淀粉废水的厌饭发醉过程多的是上流式厌氧污泥床(UASB)工艺，它的特点况下，系统COD去除率达到97.2%，并有一定的总氮是利用微生物群体本身的絮凝性能，在厌氧反应器内去除率。形成颗粒化污泥，保持高浓度微生物量，并以高速甲2.4.2好氧生物法烷发酵的形式处理淀粉废水中的有机物。该法具有能好氧生物处理法可分为活性污泥法和生物膜法两耗低，剩余污泥量少等优点，因此，到20世纪90年代类。活性污泥法本身就是一种处理单元，它有多种运已普及到世界各地【’]。我国科研工作者在这方面也做了行方式。生物膜法有生物滤池、生物转盘、生物接触相当多的工作[8一川。UASB工艺或改进的UASB工艺对氧化池及生物流化床等。氧化塘和土地处理法(自然淀粉废水处理效果较好，COD去除率都在90%以上。生物处理)中，氧化塘有好氧塘、兼性塘、厌氧塘和厌氧接触消化法属于第二代厌氧消化技术，由于曝气塘等;土地处理法有灌溉法、渗滤法、浸流法及采用将消化污泥回流至消化器的措施，可保持消化设毛纫管净化法等[151施内较高浓度的生物量，从而提高了消化器的容积负活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体好氧处荷。与上流式厌氧污泥床、厌氧滤床相比，厌氧接触理有机废水的生物处理方法，这种生物絮体叫活性污消化法虽然负荷较低，但运行可靠，启动时间短。佘泥。活性污泥是由具有活性的微生物(包括细菌、真宗莲[12]等采用厌氧接触消化技术处理淀粉厂的高浓度菌、原生动物和后生动物等)、微生物自身氧化的残废水，结果表明，当气温高于24℃时，该法可取得较留物、吸附在活性污泥上不能生物降解的有机物和无好的处理效果。机物组成。其中，微生物是活性污泥的主要组成部纵向折流套筒式厌氧污泥床(VBASB)反应器是分，而细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心，一种复合型厌氧反应器，它是以UASB反应器为主是微生物的主要成分。活性污泥法能够去除废水中的体，综合了厌氧接触法(ACP),UASB和AF三种有机物，是经过吸附、微生物代谢、凝聚和沉淀三个工艺的特点，对高悬浮物高浓度有机废水比AF和过程完成的[[15]UASB有更好的适应性。贺晓红[131等采用常温VBASB陈勇[161等采用物理一生物接触氧化一氧化塘法串联反应器在常温下处理淀粉废水，当HRT=12h，平均处理工艺对废水进行治理，处理效果明显，处理后废COD容积负荷为9.03kg/(m3-d)时，COD平均去水中的主要污染物(pH,COD,BOD,S,SS)均达除率可达81.47%。到了GB8978-88二级标准。雷筱芬[171用生物氧化塘近年来，许多学者积极开发生物膜系统的研究，处理淀粉厂废水，COD去除率可达93%.该系统组合了废水生物处理工艺和膜分离技术。管运另外，由于淀粉废水水质的特点所决定，单一的涛(14]等采用两相厌氧膜生物系统(MSB)处理模拟淀处理方法不一定能够得到理想的处理效果，因此，一粉废水，在进水负荷为4一24kgCOD/(m3-d)的情些学者研究开发出厌氧一好氧组合工艺对淀粉废水进行一217一万方数据n淀粉工业废水处理现状谢斯EnvironmentalSciences了处理[18,191多为无机或合成有机絮凝剂，絮体处理困难，容易造2.5光合细菌法成二次污染。而天然高分子絮凝剂的出现改变了这一利用光合细菌(PhotosyntheticBacteria，简称现状，天然高分子絮凝剂以其用量少，高效，无毒，PSB)处理淀粉废水，有机污染物去除率高，且投资可生物降解，无二次污染等优点，在淀粉废水处理中省，占地少，菌体污泥是对人畜无害、富含营养的蛋崭露头角，但目前可用于淀粉废水处理的天然高分子白饲料。因此，PSB法是一种非常有前途的净化高浓絮凝剂种类很少，急需开发出更多新型具有针对性的度有机废水的处理技术，王宇新[[20]利用光合细菌连续天然高分子絮凝剂。处理工艺，在适宜的条件下进行淀粉废水处理的中试致谢:感谢甘肃省中青年自然科学基金(031-研究，中试系统处理能力为4m3/d,COD最大容积负A21一006)和甘肃省教育厅基金资助(031一29),荷6.71kg/(m'-d),COD去除率为95.7%.2.6淀粉废水的资源化回收技术参考文献淀粉废水中含有丰富的营养物质，如能从淀粉废唐受印，戴友芝，刘忠义，周作明.食品工业废水处理.北京:水中回收有用物质，既变废为宝，综合利用，又能减化学工业出版社，2001,26.杨启峰，张萍，赵永志.淀粉废水的处理技术.黑龙江环小废液处理的费用。境通报，2000,24(2):55.本研究组对粉条加工行业淀粉废水进行了处理研莫日根，刘卫，王涛.马铃薯淀粉废水的碱式聚合抓化究，采用“冷冻*催化氧化、絮凝叶吸附”工艺对上铝处理.内蒙古环境保护，2001,12(1):44.张美华，蒲富永.聚铁絮凝处理淀粉废水的实验研究.重庆层稀液进行处理可使CODs,由2003mg/L降至369mg/L环境科学，1996,18(2):28.(国家污水综合排放标准(GB8978一1996)三级标王乃芝，苏永渤.化学法处理淀粉生产废水.工业用水与废准:CODc,值小于500mg/L)，去除率达81.6%，采水，2000,31(1):29.用“催化氧化叶絮凝，过滤”工艺对下层浓液进行处杨丽娟.用石灰、聚丙烯酞胺处理淀粉生产废水.辽宁城乡环境科技，2001,21(2):52理可使CODs，由6249mg/降至782mg/L，去除率达乔应池，周怀志，谢桂乡，等.Fenton试剂处理淀粉厂废水.河87.5%。而且，该方法操作简单，成本较低，所用絮凝南化I,1998,(7):30.剂均为无毒害作用的天然产品，所产生的絮体有望作甘海南，李善平，庞燕，等.UASB,SR.CASS法处理淀粉生产高浓度废水.云南环境科学，2000,19增刊):180.为饲料或饲料添加剂，能够产生经济效益，实现综合李燕，韩卫清，曹恩伟.UASB处理淀粉废水的工艺实验.利用。江苏环境科技，1996,(4):10.我国在利用淀粉废水生产饲料酵母、提取淀粉酶张振家，王太平，张虹，等.UASB反应器处理淀粉废水试等方面都有研究。买文宁[21,22，等采用气浮分离技术从验研究.I业水处理，2002,22(1):28.胡威夷.常温UASB反应器在淀粉废水处理中的应用.工淀粉废水中提取蛋白饲料，在得到蛋白饲料的同时去业用水与废水，2000,31(2):31.除了废水中的部分污染物，减轻了后续生物处理的有佘宗莲，田由芸.厌氧接触消化技术处理高浓度淀粉废水研机负荷。以淀粉废水为营养基培养白地酶[231、食用菌究.青岛海洋大学学报，1997,27(3):352贺晓红，祝万鹏，杨志华.常温纵向折流套筒式厌氧污泥床菌丝体[[24〕和酵母菌[251等是淀粉废水回用技术的一个重反应器处理淀粉废水研究.给水排水，1998,24(305.要分支。管运涛，蒋展鹏，陈中颖.两相厌氧膜生物系统处理淀粉废水及其膜组件运行特性研究给水排水，1999,25(12):353结语张景来.环境生物技术及应用北京:化学工业出版社，2002,334.淀粉工业是我国食品工业的一个重要组成部分，陈勇，丁成功，殷必禧接触氧化法处理玉米淀粉废水.四其废水排放量大，污染物浓度高，这些污染物进人水)II环境，1994,13(4):70.体后迅速消耗水体中的溶解氧，造成水体缺氧从而影雷筱芬.浅谈淀粉加工厂的废水处理.西部粮油科技，1999,24(3):48.响鱼和其他水生生物的生存，同时促进了水底的有机李清泉，柴社立，蔡晶，等.两段水解一接触氧化工艺处理高物质在厌氧条件下分解，产生恶臭，恶化水源，严重浓度玉米淀粉废水的试验.中国环保产业，2001,(6):40.污染周围环境，应予以高度重视。目前，国内外淀粉张之丹，荆海乐.厌氧一好氧一气浮工艺处理淀粉废水.中废水处理方法较多，但多以生物法为主，该法虽然技国给水排水，2002,18(11):67.王宇新，刘春朝，钱新民.光合细菌处理淀粉废水的中试研术成熟，效果较好，可靠，但占地面积大，基建投资究.环境科学，1995,16(3):39.(下转第226页)高，技术难度大，操作管理复杂。絮凝法所用絮凝剂·一218一万方数据nWebGIS在水资源环境监测中的应用陆俊君ShanghaiEnvironmental替点信息的技术方法变化，而且充分显示了遥感等(3)系统还停留在水资源环境监测信息系统的"WebGIS”空间信息获取技术的优势，形成一套全新层次上，还需要扩充专业理论模型的研究，建立模型库的水资源环境信息动态监测的技术方法体系，能够推动(包括基础模型和决策分析模型)，把应用提升到包括学科理论的进一步提高。WebGIS强大的空间分析功水资源环境的规划、预测、评价、管理、决策、立法能和空间数据管理优势，将流域水资源环境模拟和空间和监督等诸多方面的信息的决策支持系统这个层面上，模型建立变成可能，通过WebGIS手段，进行中尺度至大即水资源环境管理决策支持系统。尺度的水资源环境模拟工作，模拟水资源环境的时间动态变化和水资源环境的空间分布变化。全球定位系统5参考文献技术能够对动态空间位置实现精确、快速的定位，为点1陈述彭.地球系统科学.北京:中国科学技术出版社，1998.2姜旭平.信息系统分析—概念·结构·机理·分支与发展.北监测和调查提供技术保证。"WebGIS”技术的应用，京:北京航空学院出版社，1987.将为区域水资源评价、合理开发利用与预测提供极大3武强.基于GIS的地质灾害和水资源研究理论于方法.北的便利条件，将有效提高环境监测信息管理现代化及业京:地质出版社，2001.务水平[614郑景云，郝志新，狄小春.历史环境变化数据库德建设与应用.地理研究，2002.(2)目前空间数据的管理采用文件方式，无法实5陈燕申.城市地理信息系统分析与设计.北京:地质出版社，现网络化。今后将把空间数据也存储在关系数据库中，1999.真正实现系统的网络化。随着不同流域等级的水环境6舒艳，王红旗，黄欲宇.地理信息系统在环境保护领域中的应信息系统的开发，以及水资源信息管理决策向多样性、用.环境保护，2002.多目标和多决策者特点发展，需建立具有统一规划标准责任编辉唐东雄(收到修改稿日期:2004-10-10)和通过网络连接的多级分布式系统。(上接第218页)21买文宁，周荣敏.从淀粉废水中提取蛋白饲料.工业用水与废水，2002,33(3):57.参考文献22买文宁.气浮提取蛋白一UASB&SBR工艺处理淀粉废水.吕加平.原子吸收光谱法测定鱼体总汞的方法研究食品工业水处理，2002,22(6):42.科学，1997,18(9):55一58.23何国庆，尹源明，冯澜，等在小麦淀粉废水中培养白地酶马海华，姜炳芳，王树勋.冷原子吸收法测定鱼中总汞样品处的研究.中国粮油学报，1998,13(5):33.理方法的改进.预防医学文献信息，2002,8(5):550~551.24朱辉，何国庆.利用淀粉废水培养食用菌菌丝体的初步研丁建森，李凌.原子荧光光谱法测定鱼中汞.江苏预防医学，究中国粮油学报，1998,13(6):35.2002,13(1):60一61.25李素玉，李光辉，杨淑春，等利用酵母菌净化玉米淀粉工业阎海鱼，冯新斌，商立海，等.天然水体中痕量汞的形态分析废水的研究水处理技术，2002,28(4):227.方法研究.分析测试学报，2003,22(5):10~13.责任编辑钟月华(收到修改稿日期:2004-09-20)责任编样唐东雄(收稿日期:2004-05-18)(上接第220页)测定，也可用本方法进行酸消化，冷原子吸收法测定。总之，半封闭式酸消解一一冷原子荧光法测定鱼体总汞，使鱼样消解变得简便易行，且检出限低，精确、灵敏;半封闭式消化有利于氮氧化物的逸出，避免了测定时氮氧化物对测定结果的干扰，适于测定鱼体之外的其它低汞生物组织、湖泊沉积物和土壤中的总汞含量。一226一万方数据