广西木薯淀粉废水处理现状与对策潘正现

自然科学篇广西木薯淀粉废水处理现状与对策潘正现(广西大学化学化工学院,南宁53以刃7摘要本文论述了广西木薯淀粉处理现状及国内外对木薯淀粉废水处理的研究及工程实例,指出对木薯淀粉废水处理以厌氧处理为主体加后续好氧的处理工艺是首选,并且要从规划、污水治理技术、环保对策、运行管理等四个方面着手。关键词木薯淀粉废水厌氧好氧引言广西壮族自治区地处我国西南边睡,为典型的亚热带气候特征,终年气候宜人,适于热带经济农作物的生长,其中木薯为广西主要的经济农作物,特别是木薯因其在田埂间和山坡边都可以良好的生长,对环境要求不高,管理也比较简便,因此深得当地农民喜爱,从而使广西成为我国最大的木薯生产地,种植面积和产量均占全国的印%以上。1木薯生产概况及其加工废水的特点木薯是淀粉的主要原料之一。虽然广西木薯淀粉加工企业众多,但各生产企业的加工工艺基本相同,其生产工艺如图1所示。一一级接触载化化平平流沉淀池池图1木.淀粉加工工艺流程图由图可知木薯在洗涤过程中产生洗涤废水,废水中主要含泥砂和悬浮物,一般每加工h淀粉会产生1m0’左右的洗涤废水;在蝶片分离工艺中产生黄浆废水,废水中主要含高浓度有机物、残量淀粉及少量氰化物,一般每加工h淀粉会产生20m3左右的黄浆废水。黄浆废水是整个木薯淀粉加工过程中产生的主要污染源,其废水平均c0D浓度在15仪兀腼19/L左右,另有少量氰化物(cN一浓度在20一30119几左右)。该废水因可生化有机污染物浓度高,极易酸化和腐化,对环境造成了很大的破坏,如不对其进行有效的治理,将会极大抑制广西木薯淀粉加工业的进一步发展,进而影响广西经济的可持续发展。木薯淀粉废水主要有以下特点:①木薯淀粉废水属高浓度有机废水,其BoD/coD比值在0.6一0.8之间川「,〕,生化性能好;②含有一定浓度氰化物,氰化物对甲烷菌毒性很强,会对生化反应产生很大的抑制作用`,’;③木薯淀粉生产有季节性,即每年n月至来年的2月生产,从3一10月处于停产状态,其废水排放也有相应的季节性。一808一生态、旅游与环境保护2木薯淀粉废水处理现状及存在问题目前广西大多数木薯淀粉厂家的生产废水都是直接排人一级稳定塘进行储存和自然降解,废水进人稳定塘前的平均COD浓度为1仪冷阮唱几左右。随着时间的推移,废水在COD被部分自然降解后作为农田灌溉或鱼塘用水。但经地下渗漏或降雨外溢所造成的污染较为严重。有些厂家出于持续发展的需要也在不断的进行探索木薯淀粉废水的适合广西地方特色的处理方法。某木薯淀粉厂的废水处理工艺如下:将黄浆水加生石灰调PH后进人水解酸化塘,黄浆水经自然水解酸化后流人厌氧生物池,该池为全密封处理设施,内无任何动力设施和载体,其有效容积为18X()耐左右,故水力停留时间为1侃左右,反应时间很长,只能算作最原始的厌氧处理构筑物,因此COD去除率较低,出水CoD一般在2500一3500gm几左右。厌氧池出水进入好氧池,采用水泵搅拌充氧,充氧效率低,因此只能算作是兼氧池,故处理效率较低,不可能实现达标处理。出水CoD一般在800一2x(刃mg几左右。由于整套处理设施基本无动力消耗,所以运行费用很低,且有一定处理效果,故此法还是能比较适合当地小型生产企业的运行需要,只是处理设施占地太大,不适用于大中型淀粉生产企业的废水处理。况且它也不能实现达标排放。另一厂家则采用末段处理方式予以处理,它考虑淀粉生产的季节性特点,将黄浆水先储存在人工塘予以贮存,结果是处理设施不会因企业发生季节性停产而受到影响,相反却能保证一直处于满负荷运行。这样的好处有两点:①是处理设施的投资费用和规模可大大降低,至少可降低2乃;②是处理设施不受季节性停产影响而能始终保持满负荷处理,故无菌种重新启动调试和菌种投加费用问题,不存在设备空载维护费用支出,故可减少处理运行费用。从技术经济指标上分析,此处理方式和规模较切合生产运行特点,缺点是储存黄浆废水的调节水塘容量较大。该处理设施原处理工艺为好氧接触氧化法,由于进水CoD浓度过高,达15以x〕gm/L左右,故仅靠一级好氧生物处理实现达标排放是不现实的,且大量COD的去除需消耗大量动力,高的运行费用却不能实现达标处理,这是生产企业不能接受的。还有一家具有一定规模的生产厂家采用了以下废水处理工艺(见图2)。二二级碎解解蹄蹄分分黄浆废水木,废渡图2木藉淀粉废水处理工艺流程图上述处理设施建成调试期间,进水平均COD在1(x洲叉〕mgL/的条件下,出水处理化COD为300一2叮知唱/L,未能达标处理。主要原因如下:高浓度黄浆废水进人水解酸化池后,仅对污水中的部分有机物进行水解降解,并不是严格意义上的厌氧生物降解,故COD去除率较低,COD从l以刃0n堪/L降到以洲乃ng/L左右,这无疑大大增加了后续好氧处理负荷和处理难度,这是污水最终无法达标处理的主要原因;废水好氧处理进水cOD达仪以〕gm/L左右,大大增加了充氧的动力消耗和运行费用,按每降解Ik邵oD需耗电。`6k5w计,则处理每1耐废水需耗电3.例)k从,如电费以0.55元八W计,则仅充氧所需的运行费用就达2.巧元/m3。这是当地809自然科学篇生产企业无法接受的。如好氧处理进水cOD控制在巧以、119几以下,仅充氧的动力消耗和运行费用就可降低4倍;好氧处理设施仅设置了1台75kw的罗茨鼓风机,依据污水小时处理量和进水COD浓度计算,此鼓风充氧量是无法达标处理的;由于广西木薯淀粉生产为季节性行业,每年3月开始至or月底,由于新鲜木薯原料停止供应而使淀粉加工停产,由此废水处理设施停运,因无专人维护导致处理设施锈蚀、老化、损坏严重,大量填料因曝晒老化而无法继续使用,动力设备等锈蚀严重,严重影响了设备的继续正常使用;木薯淀粉生产的季节性导致处理设施在季节性使用上发生困难,即开机运行初期因微生物的驯化导致处理设施无法马上进人正常处理状况,每年仅菌种启动投加费用就达25万元左右,而处理期只有短短的4个月左右就又要重新长时间的停运,因此整套设施的处理规模和运行方式是存在很大问题。3国内外木薯淀粉废水处理研究进展关于木薯淀粉废水的处理国内外已有许多人进行了研究并获得了成功,应用的方法不尽相同,絮凝沉淀及生物处理两种方法以投资省、操作简单,有机去除率高,运行稳定等优点为人们所广泛使用。3.1絮凝沉淀处理絮凝沉淀法是种物理化学处理法,是通过加人絮凝剂(有时还需要加人助凝剂),降低胶体溶液的稳定性,使之凝聚沉淀,然后分离净化的方法。岑超平`4’用进口高分子絮凝剂N一OP、印SBC及NA对木薯淀粉黄浆水进行处理,废水水质为COD为121“11唱几,PH4.5,固形物7954nlg/L,CoD去除率大于团%,最高达到99.3%,总固形物去除率大于45%,最高达到66.8%,最佳絮凝PH为7一8.5,最佳投加为2一`飞/L,生石灰量为0.25一o.skgt/,废水处理总药剂费用小于0.3元八。李媚〔,’等用聚合硫酸铁(P邓)处理木薯淀粉废水,废水经处理后COD去除率达88%以上。黎铱海l6]等研究化学絮凝法处理木薯淀粉废水,选择化学絮凝法作为淀粉废水的预处理方法,悬浮物和化学耗氧量的去除率分别达95%和75%以上,还回收了有价值的黄浆。絮凝沉淀法的优点是工艺简单,效率也较高。但由于木薯淀粉废水的COD比较高,COD一般为l以刃。119/L以上,用絮凝的方法总的来说不是很好,这主要是:经絮凝沉降后,废水的COD仍然很高,多达1以X〕-2仪刃咖g/L,这样仍难达到排放标准;絮凝药剂费用相对来说是很高的,所以仅用絮凝的方法来达到废水的达标排放是不现实,经济费用太高。目前,若真想达到废水的达标排放,仅靠絮凝的方法是不行的,但可考虑采用絮凝的方法为废水处理的预处理。3.2生物处理因木薯淀粉废水可生化性较高,很多工程实例及研究多采用厌氧消化作为生化处理的主体工艺,同时由于厌氧段出水COD仍较高,一般都采用好氧法作为废水二级处理工艺。郑平`,等人研究采用USAB工艺常温处理木薯加工废水,结果表明:采用UABS工艺处理COD浓度为141叭为唱/L的木薯加工废水,COD去除率可达90%以上,容积COD负荷达6.819/L.d,容积沼气产率3.20L/L.d。在实用中,进水c0D浓度宜控制在1袱肠1嗯几左右;容积COD负荷宜控制在7汉x沦几.d左右;水力停留时间宜控制在d2。ijAtP.Annachhat,13研究了用上流式厌氧污泥床(以s)B工艺处理木薯淀粉工业废水的可能性。经简单的重力沉降除去悬浮固体后,上层的淀粉废水作为UABS处理过程的进水。将上层废水稀释到COD浓度约3以肠19几送人一个ZI.SL的反应器,用处理木薯淀粉废水的厌氧池污泥作为晶种,约6周内反应器的起动阶段完成。在起动阶段结束时,反应器的产气率为4一sm扮(m3.d)。当反应器稳定运行在有机物装载速度为10一16k邪OD/(耐.d)时,将COD浓度为12以x〕一24仪众1唱几的未稀释的上层废水送人,保持水流的上升速度在0.sm儿,使回流比为4:l。此时CoD的转换效率达到95%以上,产气率为5一sm扮(耐.d)。试验结果表明,用简单的重力沉降法除去淀粉固体后的淀粉废水完全能达到USAB处理工艺所要求的性能。nAaCI加idaBARANA,Mameyp眼:011CEREDA研究用二相厌氧反应器来处理木薯淀粉废水,产酸相采用普通消化池,产甲烷相则采用高效升流式厌氧反应器(UASB),有机负荷从0.33一8.48邪OD/(L.d),当有机负一810一生态、旅游与环境保护荷为2.25蔡oD/(L.d)时COD去除率最高达88%一89%,当有机负荷为8.48蔡oD/(L.d),COD去除率才达54%一95%。文章结果认为,有机负荷对于uAsB反应器是非常重要的一个参数,合适的参数选择对反应的顺利进行至关重要。P.G.iHe。.L.T.K.oanh,N.T.vietandG.加itng。“研究使用一套处理系统包括初沉池,厌氧反应器(UASB反应器),好氧反应器(生物挂膜和好氧塘)处理含有高浓度有机物的木薯加工工业废水。在实验阶段,UABS反应器的有机负荷可高达40.3k5蔡oD/耐.d,coD的去除率90%一95%,coD的浓度由13科货1唱/L降至624一780mg几,而在接下来的好氧池中,当水力停留时间为12一酬时,最终coD的浓度降至l伍119几以下。除了厌氧生物法外,木薯淀粉废水处理的另一大类方法就是好氧生物法,与厌氧法相比它有许多缺点,主要有以下几点:①它需要充氧,动力消耗大,无能量回收,污泥量大,处理运行成本高;②占地面积较大;③不适合处理高浓度有机废水,所以好氧处理一般只作为木薯淀粉废水处理的后续处理工艺。MiosesA.0-i.ltieal{R’等人就采用了好氧曝气的方法来处理经过化学法处理过的木薯淀粉废水;废水经化学处理后,COD由14仪肠119几降至2〔xx、119几,然后用好氧曝气法处理取得较好结果。4广西木薯淀粉废水处理对策废水治理事关生产发展大计,如果废水处理不能达标排放,将会大大抑制木薯加工产业在广西的发展。根据广西的实际情况,对木薯淀粉废水治理可以从以下几个方面考虑。从规划上讲,逐渐淘汰生产设施落后,污染严重的小型淀粉加工企业,合并中型企业,使企业的生产上规模上档次,通过工艺改进,降低淀粉废水的产生量。同时将生产规模从分散型改为集约性,便于污水的集中处理,提高处理费用的承受能力,降低环境污染的程度。从污水治理技术上讲,需要寻找一种适合本地具体情况、有效、经济、可操作性强的治理技术。通过了解对比国内外对木薯加工废水的处理实例及研究来看,目前最有效的是生化处理法,其中以厌氧处理为主体加后续好氧的处理工艺为首选。从环保对策上讲,一方面应采取积极治理措施,另一方面应根据具体情况,适当放宽废水治理指标(如出水OCD小于l仪旧一巧呱1唱月),使治理的废水综合利用(污罐或作鱼塘用水),这样既可大大降低废水治理的投资运行费用,减轻企业的生产负担,又可变废为宝,实现水资源的综合利用,减轻环保的工作压力,从而彻底改变目前不治污染泛滥,一治企业难于接受而被卡死的窘况。从运