环境论文投稿摘要：淀粉废水产生量大,有机物浓度高,是难处理的工业废水之一。某淀粉厂废水处理采取的处理工艺为“UASB—生物转化—接触氧化”。本文以此为研究对象，重点对UASB反应器快速启动，污泥床快速颗粒化及厌氧、好氧处理单元衔接技术开展了研究。
Abstract:starch waste water produced in large quantity, high concentration of organic substance, is difficult to handle one of the industrial wastewater. A starch factory wastewater treatment process for taking" UASB biotransformation - contact oxidation". This paper, as the object of study, focusing on the UASB reactor quick start, rapid granulation sludge bed and anaerobic, aerobic processing unit cohesion technology to carry out research.
Key word: starch wastewater; anaerobic aerobic biochemical treatment; UASB reactor; biotransformation; contact oxidation
中图分类号：X703 文献标识码： A 文章编号：
一、生产过程及废水的产生情况
某公司以玉米为原料生产淀粉，生产能力为10×104t/a。其生产过程为原料玉米首先经净化除尘，通过水力输送加入浸渍罐，加亚硫酸保温浸渍;产生的浸渍液经三效蒸发回收玉米浆;浸渍后的玉米经破碎，分离出胚芽、纤维，精磨后离心分离出淀粉，分离淀粉后的工艺水经气浮回收蛋白质后部分用于输送玉米。生产过程中排放的废水主要为玉米输送水和设备、地面冲洗水。根据实际监测，该废水的水质情况见表1-1。
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水质指标 |
pH |
COD/(mg•L-1) |
BOD/(mg•L-1) |
SS/(mg•L-1) |
SO42-/(mg•L-1) |
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淀粉废水 |
4.5～5.4 |
7350～8500 |
5900～6800 |
560～900 |
220～250 |
表1-1 废水水质
综上可见，淀粉废水污染物成分复杂、浓度高，属高浓度有机废水，并含有较高浓度的硫酸盐。处理难度较大，是治理的重点。
二、废水处理工程概况
1.设计参数
(1) 设计规模
根据实际测量，并考虑到废水产生的波动性，废水处理站处理规模为800 m3·d-1，33.33 m3·h-1。
(2)设计水质
进水水质：pH=4.5，COD=8 500 mg·L-1，BOD5=6 800 mg·L-1，SS=750 mg·L-1。
出水水质：根据当地环保局要求，本工程废水处理后应满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表2其他排污单位二级标准：即pH=6～9，COD=150 mg·L-1，BOD5=60 mg·L-1，SS=200 mg·L-1。
2.工艺流程的确定及描述
淀粉废水有机物浓度高，可生化性好。目前从国内外研究及应用情况看，均采用以生化法为主的工艺进行处理。采取的具体工艺多为厌氧、厌氧—好氧的工艺技术路线。厌氧法多采用第二代厌氧反应器—UASB反应器，该反应器生物持有量大，负荷高，有机物去除率高，但反应器出水仍较高，一般情况下难以达到国家要求的排放标准。为此，为达到较好的出水水质，实际应用中多对厌氧出水再进一步进行好氧法处理，构成“厌氧—好氧”组合工艺。好氧法主要包括活性污泥法和生物膜法即生物接触氧化法。其中接触氧化法抗抑制能力强，无污泥膨胀现象，净化效率高，污泥产生量小，目前应用较为广泛。从目前应用的“厌氧—好氧”组合工艺看，实际是厌氧好氧的简单组合，未考虑两级处理单元微生物特性的差异和后续好氧处理对水质的要求，因此当对处理后水质要求较高时，就难以满足处理要求。
为保证排水水质，废水处理的工艺在采用厌氧—好氧工艺技术路线的基础上，充分考虑厌氧反应器的出水水质特点和后续好氧对水质的要求，在厌氧—好氧单元间采取过渡衔接措施。采取的工艺流程见图2-1。
废水经加碱、中和后进入废水处理站的沉淀池，沉降分离废水中的悬浮物，上清液进入废水调节池，进行水质均衡和水量的调节。调节后的废水经换热器升温后，由污水泵从底部送入上流式厌氧污泥床(UASB)反应器，控制反应器温度为35±1℃。在厌氧反应器中，废水首先通过反应器底部的厌氧污泥床，厌氧微生物将废水中的大部分有机物降解为沼气;混合液(沼气、污泥、废水)向上经过三相分离器完成气(沼气)、固(污泥)、液(废水)的分离;与废水分离后的沼气聚集在气室内，依次经水封、气水分离器、缓冲罐，经沼气流量计计量后进入气柜;在沉淀区内废水中的污泥沉降分离返回到污泥床层，出水进入沉淀池进一步分离挟带的污泥，上清液排入生物转化器，控制适当的曝气强度，增加废水的溶解氧以提高废水的氧化还原电位，去除废水中的厌氧产物—硫化物。出水经沉淀后进入接触氧化池，在好氧条件下靠微生物的生物作用，将废水中有机物分解为CO2和H2O，出水经二沉池澄清后排放。系统的剩余污泥入浓缩罐浓缩经板框压滤脱水后做农肥。
三、厌氧反应器的快速启动及污泥颗粒化技术研究
厌氧反应器处理淀粉废水时，采用低浓度、高水力负荷、间歇进水的方式对反应器进行启动，每台反应器的污泥接种量约为23.9 gVSS/L，控制进水COD浓度为4 000～5 000 mg·L-1，进水负荷为1.0 kgCOD/ (m3·d)，水温为34℃～36℃，30天后完成启动。在负荷提高阶段，进水COD浓度由4 500 mg·L-1逐步增至7 500 mg·L-1左右，进水负荷相应地由2.24 kgCOD/(m3·d)逐渐增加至4.03 kgCOD/(m3·d)，经40天运行，反应器对COD的平均去除率达到94.8%。稳定运行期间，进水COD浓度在6 700～8300 mg·L-1之间波动，平均负荷3.67 kgCOD/(m3·d)，出水COD为290～430 mg·L-1，COD平均去除率为94.9%。可见，反应器启动周期短，负荷提高快，有机物去除率高，运行稳定。
通过对厌氧反应器中的污泥特性变化情况的观测可知：启动后，经50天运行，进水COD浓度为4 200～6 200 mg·L-1，运行负荷达到3.0 kgCOD/m3·d左右时，形成絮体污泥;又经过50天的运行，进水COD浓度由6 000 mg·L-1提高到7 500 mg·L-1左右，容积负荷达到约3.75 kgCOD/(m3·d)，开始出现颗粒污泥;此后加大4#反应器进水量，以提高反应器运行负荷，经过35天运行，生成大量沉降性好的颗粒污泥，实现污泥颗粒化。
对颗粒污泥的形成条件的研究结果表明：试验采用的城市污水处理厂消化污泥为主的接种污泥，菌种厌氧微生物含量高，活性好，有机、无机营养丰富，采用高浓度接种，加快了反应器的启动速度;污泥负荷达到0.287 kgCOD/(kgVSS·d)时，污泥流失现象明显减轻;水力负荷增加造成的水力分级现象对颗粒污泥生长是有利;较大的气体负荷在改善反应器混合状态和实现污泥颗粒化的过程中起到了重要作用;厌氧反应器应在中性或略偏碱性状态下运行;硫酸盐的存在未能影响反应器的运行效果及颗粒污泥的形成过程;废水中钙离子存在在一定程度上促进了污泥颗粒化的进程。
经15天对4#反应器进行的负荷提高试验表明：进水量由200 m3·d-1逐步提高到480 m3·d-1，反应器水力停留时间由48 h减少到20 h。相应反应器运行负荷由3.85 kgCOD/(m3·d)提高到10.02 kgCOD/(m3·d)，COD去除率分别为94.5%和89.4%。可见，
负荷的提高对反应器的运行效果未产生明显的影响。较长时间的稳定运行结果表明：厌氧反应器可能达到更高的运行负荷。
厌氧反应器重新启动及对不利条件的承受情况研究结果表明，厌氧反应器优良的特性，除表现在较高的运行效果情况下，可达到较高的运行负荷外，还有较快的启动速度和较好的承受冲击的能力。
四、厌氧—好氧单元衔接技术研究
通过研究与实验，结果表明：
(1)通过分析确定厌氧处理出水温度、pH值不会对后续好氧生物处理产生影响。但溶解氧和抑制物-硫化物浓度高，必须进行处理。从运行效果看，当控制溶解氧为1.4～1.6 mg·L-1运行时，COD去除率一直稳定在15%左右。
(2) 生物转化器接种启动后，逐步增加曝气强度，经过21天实现稳定运行，处理原出水中的硫化物浓度平均达到2.6 mg·L-1，去除率为95.2%。并在混合液及沉淀的污泥中可明显发现悬浮物和沉淀出的硫颗粒。
(3) 本研究反应器进水pH均值为7.6，出水为7.8，分析其原因是废水中的硫化物(HS-、S2-)呈碱性，在好氧条件下，无色硫细菌将废水中的硫化物氧化成S，废水中H2S、HS- 碱度转变成HCO3- 和CO32-碱度而导致体系pH升高，但碱度不变。
(4) 厌氧反应器出水直接进生物接触氧化池，采用闷曝式启动，控制接触氧化池内溶解氧2～4 mg·L-1，水力停留时间在20 h以上时，COD的去除率变化不大，稳定在66%左右，出水COD为125～130 mg·L-1。水力停留时间为11 h时即接触氧化池满负荷运行时，COD去除率为40.1%，出水COD为227 mg·L-1。
(5) 投入稳定运行的生物转化器出水进入已成功启动的接触氧化池，控制接触氧化池水力停留时间11 h，混合液溶解氧浓度为2.5～3.0 mg·L-1。经过7天运行，接触氧化池投入稳定运行，COD去除率为71.3%，出水COD达到100 mg·L-1。
(6) 对比试验研究结果表明：生物转化器的设置使系统具有针对性强，水力停留时间短，净化效果好等优点，出水水质可达到设计要求。
五、结论
通过以上对某公司淀粉废水所进行的试验研究，初步可得出以下主要结论：
通过对处理高浓度有机废水不同工艺形式的研究、比较和选择，依据对该企业淀粉废水的水质水量的实际监测结果，提出了“UASB—生物转化器—接触氧化”这一技术路线并分析了其技术、经济可行性，整体工艺具有占地面积小、效率高、运行稳定、抗冲击负荷能力强等特点。
从实施的工程运行结果看，“综合技术”工艺路线合理，针对强，应用范围广;单元设备高效、稳定可靠;先进的整体工艺及单元处理控制技术保证了处理系统的高效运行。
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文章名称：
玉米淀粉废水处理工艺研究
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