木薯淀粉废水处理技术研究进展

林 华 陈志明 莫智明 莫招育 谢 鸿

（广西壮族自治区环境保护科学研究院，广西 南宁 530022）

1 概述

木薯淀粉生产过程中，产生大量的废水，每生产1吨木薯淀粉需要耗水 16吨左右，并且由于木薯淀粉废水成分复杂，有机物含量高，CODCr达10000mg/L左右，处理难度较大，费用高，一直是制约木薯淀粉行业发展的一个重要因素。尤其是2010年10月，国家颁布实施了《淀粉工业水污染物排放标准》（GB 25461-2010），该标准明确规定了现有企业和新建企业的水污染物排放浓度限值及单位产品基准排水量的限值，排放限值要求相当严格。这更是对木薯淀粉行业一个严峻的考验。笔者就目前国内对木薯淀粉废水处理技术的发展进行介绍。

2 木薯淀粉废水处理技术

木薯淀粉废水治理技术方法有氧化塘工艺、厌氧+氧化塘工艺、厌氧+好氧生化处理工艺等，由于环保局明确氧化塘工艺不能作为木薯淀粉废水处理工艺，大部分木薯淀粉企业进行了整改，基本上都采用了厌氧+好氧生化处理工艺，并且厌氧-好氧处理工艺能充分发挥厌氧微生物抗冲击负荷能力并可提高污水可生化性，兼有利用好氧微生物生长速度快、出水水质好、运行费用低的优点，同时通过厌氧发酵产生的沼气回用于锅炉燃烧等，达到节能减排效果，在有机废水处理中获得广泛应用。广西所有在生产的木薯淀粉企业都采用该废水处理工艺。厌氧+好氧生化处理工艺流程图见图1。

图1 厌氧+好氧生化处理工艺流程图

目前，采用的厌氧处理工艺主要有：上流式厌氧污泥床反应器（UASB）；厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）；上流式多级厌氧反应器（UMAR）。

（1）上流式厌氧污泥床反应器（Up-flow Anaerobic Sludge Bed）：属滞留型厌氧生物处理技术，是在反应器底部集有大量高效颗粒化的厌氧污泥，形成污泥床，污水进入污泥床与污泥接触，其中的有机污染物在厌氧条件下经污泥中的微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产生的气体（沼气）含甲烷大于 70%，可作为能源再次利用。因其生物污泥停留时间长，处理效率高，具有较高的CODCr负荷[1]。UASB反应器对悬浮物浓度比较敏感，一般要求处理悬浮物的浓度低于5000mg/L，不适合悬浮物浓度过高的情况。

（2）厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（Expanded Granular Sludge Bed）：EGSB高效厌氧反应器，是在UASB厌氧反应装置基础上加以改进的厌氧设备[2]。其优点是增加污水与污泥的接触面，加快反应进程；厌氧颗粒污泥活性高，增加反应器对有机物特别是毒性物质的承受能力，抗冲击负荷能力强；对较高浓度悬浮物的废水具有良好的适应性，对于木薯淀粉废水可采用全渣厌氧方式进水。其缺点是投资较大，技术复杂。

（3）上流式多级厌氧反应器（Up-flow Multistage Anaerobic Reactor）：是根据内循环和分级处理原理研制的高效厌氧生物反应器。特点是：基建投资省、占地面积少；有机负荷高，水力停留时间短；可缓冲低pH冲击；对进水负荷提高、进水水质改变表现出良好的耐受能力；同样适合于处理浓度较低和温度较低的有机废水。

目前，采用的好氧处理工艺主要有：生物接触氧化法；序列间歇式活性污泥法（SBR）；周期循环活性污泥法（CASS）。

（1）生物接触氧化法工艺，是在传统的好氧活性污泥法工艺基础上的改进，反应装置内布置生物填料，为生物载体，微生物依附填料载体生长，形成固定化生物系统，增大了微生物与废水接触的比表面积，去除效率高。主要优点和特点：污泥生物量大，BOD5容积负荷高，处理效率较高；处理时间短，对进水冲击负荷的适应能力强；能够克服污泥膨胀问题，且能充分发挥其分解氧化能力强的优点；可间歇运行，生物膜对间歇运行有较强的适应能力；维护管理方便，同时利用低氧、高氧的二段生物接触氧化法，也具生物脱氮的功能，能较好的解决废水中偏高的NH3-N。

（2）序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）：是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳定生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上有序和间歇操作。其优点是工艺流程简单，占地面积小、造价低，沉淀性能好，有机物去除效率高，耐冲击负荷能力强，不需污泥回流系统，可除磷或者脱氮。传统的SBR反应池存在的主要缺点是：出水系统检修率高，出水水位随排水时间而降低，造成水位位差上的浪费。

（3）周期循环活性污泥法（Cyclic Activated Sludge System）：是在间歇式活性污泥法（SBR）的基础上演变而来的，具有高效和经济性。其流程由进水反应、沉淀、排水等基本过程组成，各阶段形成一个循环。该工艺的独特之处在于污染物的降解在时间上是一个推流的过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除的作用。其特点是：沉降性能好，分离效果佳；耐水质冲击负荷高；污泥活性高，降解基质速率快，具有更高的去除率和适应能力；同时还具有较好的脱氮、除磷的功能。

目前厌氧+好氧生化处理工艺存在出水浓度不稳定的问题，除了管理上的原因外，处理工艺本身也存在问题，技术不够匹配，因此木薯淀粉废水要做到达标排放，仍需要对工艺进一步加强和改进。韩彪等[3]研究在厌氧好氧处理后增加混凝工艺处理木薯淀粉废水，进一步去除废水中残余的有机物，系统CODCr、BOD5及SS的去除率均在99%以上，总排口出水CODCr浓度小于100mg/L，出水水质稳定达标。姚毅[4]采用厌氧膨胀颗粒污泥床-循环式活性污泥法（EGSB-CASS）处理木薯淀粉废水，CODCr、BOD5、SS 去除率分别大于 99.6%、99.7%、97.7%，CODCr出水稳定小于100mg/L，达到排放标准要求。黎洪等[5]对UASB-SBR联合工艺处理木薯淀粉废水进行研究，规模100t/d的淀粉企业，UASB停留5h，SBR为8h，出水CODCr浓度为59～93 mg/L，BOD5为11～14 mg/L，SS为27～28 mg/L。他们还对物化-EGSB-接触氧化法三段工艺处理木薯淀粉废水进行研究[6]，出水CODCr浓度为31～33 mg/L，BOD5为6.9～7.7 mg/L，SS为24～32 mg/L，氨氮为0.15～0.19 mg/L，氰化物为0.01～0.014 mg/L，废水稳定达标排放。

3 结语

由于木薯淀粉废水排放量大，对环境污染较大，而国家新排放标准对废水排放要求又非常严格，因此，木薯淀粉废水环境问题就成为制约木薯产业发展的一个重要因素，成为木薯淀粉行业发展中不可忽视的一个关键性问题。木薯淀粉废水处理技术的研究将是木薯淀粉行业发展的环境技术支撑，寻求一种有效的废水处理方法将是企业的一个发展之路。

[1] 王晓林.木薯淀粉废水治理工程实例分析[J].木薯精细化工,2001,4:9.

[2] 李广,李晶等.EGSB工艺的研究进展及应用[J].辽宁化工,2008,37(4):262-265.

[3] 韩彪,张萍等.UASB-CASS-混凝工艺处理木薯淀粉废水[J].工业水处理,2010,30(8):75-77.

[4] 姚毅.淀粉废水处理的工程设计及研究[J].科园月刊,2011,01:39-40.

[5] 黎洪,黄伟等.UASB-SBR联合工艺处理木薯淀粉废水[J].大众科技,2011,6:85-86.

[6] 黎洪,黄伟等.物化-EGSB-接触氧化法三段工艺处理木薯淀粉废水[J].大众科技,2011,7:125-126.