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淀粉废水处理方法

发表时间:2013-10-31 14:58
一、淀粉废水介绍
淀粉是一种非常重要的食品原料,它不仅应用在食品工业领域,而且在制酒、制药、纺织、化工等行业也被广泛应用。随着淀粉工业的快速发展,对淀粉废水的无害化处理也成为生产企业的首要问题,科研工作者都在不断努力寻找适于各类淀粉废水的处理方法,以解决因淀粉废水而引起的环境问题。
生活中比较常见淀粉废水有玉米淀粉废水、马铃薯淀粉废水、小麦淀粉废水和木薯淀粉废水等。淀粉废水处理目的是去除废水中污染物,使被处理废水各项指标能达到国家排放标准。能使我们有一个良好的生活环境
二、淀粉废水的处理方法
1 物理法
1.1 吸附法
由于淀粉废水含有微纤维素及淀粉颗粒,而纤维素是由许多直链纤维分子所组成,其中存在数目众多羟基,这些羟基能形成许多氢键,纤维素分子间依靠这些氢键彼此胶结成束,胶束再定向排布成网状结构,易于被吸附材料吸附。
非别用粉煤灰活化漂珠、活化煤矸石等作为吸附材料,处理淀粉废水,对淀粉废水中有机物吸附去除具有显著效果。
1.2 气浮分离法
气浮法是利用高压状态溶入大量气体水—溶气水作为工作液体,骤然降压后释放出无数微细气泡,废水中絮凝物粘附其上,使絮凝物视比重远小于实际比重,随着气泡上升,将絮凝物浮至液面,达到液固分离的目的。气浮法处理废水具有分离时间短、装置简单、处理量大、富集倍数高、易于实现连续化和自动化等优点。
采用气浮提取蛋白饲料技术,可将淀粉废水中蛋白质、脂肪、纤维素等提取出以获得蛋白饲料。麦文宁[5]采用气浮分离技术使淀粉废水分离技术使淀粉废水中SS和COD去除率分别达80%和30%以上,有效减轻后续生物处理负荷。
1.3 膜分离法
膜分离法是借助膜的选择渗透作用,在外界能量或化学位差推动下对混合物中溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和富集。与其他传统分离方法相比,膜分离具有过程简单,经济性较好,往往没有相变,分离系数较大,节能、高效、无二次污染,可在常温下连续操作,可直接放大等优点。在淀粉废水处理中,Chen等采用超滤法从废水中回收蛋白质,该法采用醋酸纤维素管式膜,在蛋白质凝固点下进行超滤运转,同时用含酶洗涤剂对膜进行清洗[6]。甘薯生产淀粉废水中含有一种具有生理活性蛋白质,程坷伟等[7]利用中空纤维超滤设备对废水进行初级浓缩以达到获得较高浓度蛋白质溶液,研究出最佳操作条件为:PH=6.5,温度25℃,进料浓度小于0.15%。膜技术处理废水虽然有很多优点,但一次性投资大,膜材料性能、寿命、堵塞、清洗、处理量等问题仍未能很好解决,目前在工业化生产中推广应用尚有一定困难。
1.4 电磁效应法
朱志昂[8]用磁电效应配合添加絮凝剂工艺技术,对玉米淀粉废水中蛋白质、淀粉等可溶性有机固体物具有明显析出和絮凝作用;可使玉米淀粉废水固形物一次絮凝析出率达56%。并伴随使废水中pH升高,还有脱腥、除臭、杀菌之效;同时有效降低废水中COD、BOD、SS,可作为生化处理达标排放有机废水前道处理工序。
2 物理化学法
淀粉生产所排放废水中含有蛋白质、淀粉、糖类及悬浮物,废水呈高分散系胶体溶液,这种胶体一般较稳定,一次,治理这类废水首先要破坏其胶体状态。化学絮凝法正是通过药剂物理化学作用,破坏废水胶体,使分散状态有机物脱稳、凝聚,形成聚集状态粗颗粒物质从水中分离而出。
在淀粉废水处理研究中,絮凝沉淀法因其可有效降低废水浊度和色度,能去除多种高分子有机物而被广泛采用。近年来,絮凝剂开发从传统无机絮凝剂发展到无机高分子,有机高分子絮凝剂,目前正在进一步探讨微生物絮凝剂。
2.1 无机絮凝剂处理法
无机絮凝剂于1960年研制成功并在全世界广泛使用。传统无机低分子絮凝剂因存在腐蚀性强、稳定性差、运输与储存麻烦等缺点,逐步被具有来源广泛、生产方法多、应用工艺简便等优点的铁盐高分子絮凝剂所取代。无机高分子絮凝剂主要是聚铁和聚铝类,聚铝类具有投药少、沉降速度快、颗粒密实、除浊色效果佳等优点;而具铁类除具上述优点外,还有价格低、适用范围宽等特点。
2.2 有机絮凝剂处理法
有机絮凝剂一般可分为合成有机高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂。此类絮凝剂主要是利用吸附架桥作用,使形成絮体大而密实,沉降性能好,处理过程时间短,近年已广泛应用于淀粉废水处理中。
3 化学氧化法
Fenton试剂具有很高的氧化电位(2.8V),当用于降解有机物时氢氧根自由基通过引发链反应最终可将有机物氧化为最简单分子H2O和C2O。黄晓丽等[9]利用Fenton试剂对淀粉废水进行处理,得出最佳工艺条件为:时间2h,pH8,Fe2+H2O2加入量为1:2,废水COD去除率在80%以上。
4 生物处理方法
废水生物处理方法就好似提供合适条件,利用微生物新陈代谢作用,使废水中呈溶解或胶体状态有机污染物被降解,且转化为有用物质,使废水得以净化。相比废水理化处理方法,如吸附和混凝,这些方法只是将有机物从废水中转移,还需要考虑后续处理,没有达到标本皆治。而生物处理法比较彻底降解有机物,故生物处理法越来越受到重视,也是废水处理主要途径,但生物处理法只适合可生化废水。
此外,利用光合细菌净化高浓度有机废水也越来越受到人们重视。光合细菌在厌氧环境下,利用废水中有机物作为光合作用碳源和供氢体,合成细胞物质,有机污染物质被降解,废水得到净化。在实际应用中,为提高各单元处理效率,同时降低成本,通常是采用组合工艺处理淀粉废水。
4.1 好养生物处理法
好养生物处理需要提供一定营养物质,且需要曝气而使运行费用很高,最主要是这种处理系统只适于处理低浓度有机废水,故其单独操作对淀粉废水处理没有很大意义。一般用在厌氧生物后续处理,适于处理低浓度有机废水,而淀粉废水COD一般较高,所以应用较少。
4.1.1 活性污泥法
活性污泥法是废水处理领域中应用最为广泛的一种,而SBR是其中较为成熟,采用最较多的工艺,但是用SBR工艺处理淀粉废水的研究尚不成熟。
4.1.2 生物接触氧化法
生物接触氧化处理技术[10]的实质之一是在池内填充填料,已经充氧的污水浸没全部填料,并以一定的流速流过填料。在填料上布满生物膜,污水与生物膜充分接触,在生物膜上微生物新陈代谢的作用下,污水中的有机污染物得以去除,污水得到净化,因此,又称为“淹没式生物滤池”。另外还有用曝气的方法向微生物提供氧,这种方法称为“曝气接触法”。
生物接触氧化法明显介于活性污泥法与生物滤池两者间的生物处理技术,兼具两者的优点,处理效果较好,因此被广泛应用于污水处理领域。
4.2 厌氧生物处理法
厌氧生物处理是指再无分子氧条件下,通过微生物作用,将有机物降解为CH4和CO2的过程,适于高浓度有机废水的处理。在厌氧处理过程中产生的甲烷有相当高的热值,而且其产量非常大,所以可以说生物厌氧处理是一种将废水处理和能源回收相结合的技术,符合节能环保原则和发展趋势。
废水厌氧处理中应用比较多的是UASB工艺,采用该工艺处理淀粉废水可以达到较高的去除率,而且运行稳定。韩玉芬[11]对UASB处理红薯淀粉废水的可行性进行分析,得出UASB在常温条件下对红薯淀粉废水处理可行。工艺运行的结果表明,采用UASB处理淀粉废水有机物去除率高,处理效果较好,是一套可大量节省基建投资的可行的工艺,在淀粉废水处理方面具有广阔的发展应用前景和显著的经济、社会、环境效益。
4.3 厌氧—好氧组合工艺处理法
高浓度淀粉废水先进行厌氧处理,大幅度降低COD,但出水COD仍很高,在数千mg/L,仍需好氧处理,才能达标排放,因此国内外研究较多的是厌氧—好氧组合工艺处理高浓度淀粉废水。张之丹等[12]采用厌氧好氧气浮工艺处理淀粉废水,在进水COD平均为26800mg/L,SS为4200mg/L时,其出水COD和SS分别为121mg/L和31mg/L,平均去除率分别为99.5%和99.2%。
4.4 膜分离—生物处理法
膜生物反应器是将膜分离技术中超微滤组建与污水生物处理中生物反应器相结合而开发新型系统。膜生物反应器几乎能将所有微生物截留在生物反应器中,使反应器中生物污泥浓度提高,污泥泥龄延长,可有效去除氨氮,对难降解工业废水也非常有效。膜过滤作用使出水清澈透明,无悬浮物,可直接回用。与常规生物处理法相比,膜生物处理工艺出水水质友谊、剩余污泥量少、占地面积小、抗冲击负荷能力强、易于自动化控制管理。
4.5 光合细菌处理法
淀粉废水处理方法中另一类运用较多方法就是应用光合细菌降解有机物。光合细菌是能在厌氧条件下进行光合作用,但不释放氧气的细菌的总称;用于净化有机废水光合细菌主要是红假单胞菌属,其利用光合作用将有机物降解。利用光合细菌处理有机废水,不仅去除率高,且节省能耗,投资省,占地少,菌体污泥对人畜无害,是富含营养的蛋白饲料。
三、结束语
在众多的处理工艺中,厌氧—好氧处理工艺不失为一种好的处理方法,它处理废水出水水质好,而且运行稳定。
对淀粉废水处理应依据淀粉废水的水质特点研究运行稳定、处理效果好、受环境影响小、费用低的新方法。继续对淀粉废水处理所用混凝剂研究,尤其是对无毒、无害微生物絮凝剂研究。大力发展清洁生产,循环经济,继续研究回收淀粉废水中的用用物质,选择废水处理和资源化相结合的处理技术。应加快研究快速、高效、低能耗淀粉废水处理方法,使淀粉废水处理稳定达标,又可以回收用用组分,以提高企业经济效益。
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