淀粉废水.docx

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淀粉废水

淀粉废水工艺设计

1引言

随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。

由于工业废水的成分更复杂，有些还有毒性，工业废水处理比城市污水处理更困难也更重要。

工业废水处理有七大基本原则

　　由于工业废水对环境的影响大，而且处理难度大，所以在生产和处理时应该遵循一些基本原则。

大致总结为以下7点:

　　1.优先选用无毒生产工艺代替或改革落后生产工艺，尽可能在生产过程中杜绝或减少有毒有害废水产生。

　　2.在使用有毒原料以及产生有毒中间产物和产品的过程中，应严格操作、监督，消除滴漏，减少流失，采用合理流程和设备。

　　3.含有剧毒物质的废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰废水应与其他废水分流，以便处理和回收有用物质。

　　4.流量较大而污染较轻的废水，应经适当处理循环使用，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和城市污水处理负荷。

　　5.类似城市污水的有机废水，如食品加工废水、制糖废水、造纸废水，可排入城市污水系统进行处理。

　　6.一些可以生物降解的有毒废水，如酚、氰废水，应先经处理后，按允许排放标准排入城市下水道，再做进一步生化处理。

　　7.含有难以生物降解的有毒废水，应单独处理，不应排入城市下水道。

工业废水处理的发展趋势是把废水和污染物作为有用资源回收利用或实行闭路循环。

但相对于其他工业废水来说，淀粉废水比较好处理，可生化性较好，有毒有害物质也较少。

2设计资料

淀粉是一种重要的化工原料，广泛应用于食品、化工、纺织、造纸、医药等行业。

淀粉生产中排放的大量废水属高浓度有机废水，其COD浓度几千甚至上万，BOD浓度也有几千，SS在也较高。

如将废水直接排放，不仅是水资源的巨大浪费，而且将造成严重的环境污染。

因此，国内外学者都在力求研究出一种快速、高效、低能耗的淀粉废水处理工艺。

产污分析

马铃薯淀粉加工产污分析见图1。

由图1可见马铃薯淀粉生产废水主要包括清洗工段产生的清洗废水和提取工段废水。

（1）清洗废水主要污染成分为马铃薯表面的泥沙，该废水经简单的沉淀处理后就可循环使用。

（2）提取工段废水由两个生产阶段产生。

一是淀粉乳提取产生的废水，主要是马铃薯自身的含水量（即汁水），故其蛋白质含量较高；二是淀粉提取产生的废水，生产过程对水质的要求高，用水量小，因此废水排放量少，该废水也称为工艺废水。

目前马铃薯淀粉生产企业排放的污水主要为汁水和工艺水。

其COD、BOD的含量很高，而且TN和SS也较高在国内。

每生产1m3淀粉就要产生10～20m3废水，有的甚至更多。

此类废水主要含有淀粉、糖类、蛋白质、废酸和废碱等污染物，依生产工艺的不同，废水中的COD为2000-40000mg/L。

废水资料

1设计规模

处理规模为1000m3/d

2设计水质

进水水质：

项目

BOD5

COD

SS

NH4+-N

pH

平均值

2100mg/L

4000mg/L

500mg/L

160mg/L

4.5

出水水质：

达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准

项目

BOD5

COD

SS

NH4+-N

pH

最大值

30mg/L

150mg/L

150mg/L

25mg/L

6.0-9.0

设计原则

（1）认真贯彻国家有关环境保护的各项方针政策，严格执行国家及地方环保法律法规，确保经处理后的外排污水水质达到国家有关标准要求。

（2）积极采纳成熟先进的污水治理技术，同时保证操作运行与维护管理方便。

（3）设备选型选用国内先进可靠、运行稳定、高效节能、易于维护管理的设备，以提高污水处理效率，降低运行成本。

（4）工程设计和平面布置上，力求布置合理通畅，尽量节省占地。

（5）设计中尽量选用低噪声动力设备，并适当采取消声、减振措施，防治产生噪声污染。

在保证出水水质达标的前提下,本设计遵循如下原则：

保证污水处理的流畅性，更容易认为控制，减小投资，耗能低。

3设计方案依据

（1）《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）

（2）《中华人民共和国水污染防治法》（1984年5月）

（3）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（1989年9月）

（4）国务院31号《关于环境保护若干问题的规定》（1996）

（5）国务院25号令《建设项目环境保护管理条例》（1998年11月）

（6）《室外排水设计规范》GB50014-2006

（7）《鼓风曝气系统设计规程》CECS97-97

（8）《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84

（9）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

（10）《给水排水设计手册》

4技术方案比选

厌氧生物法

厌氧法处理淀粉废水，其最终产物是以甲烷为主的可燃气体，可作为能源回收利用；剩余污泥量少且易于脱水浓缩，可作为肥料使用；处理工艺运转费用低。

在当前能源日益紧张的形势下，该方法作为一种低能耗,可回收资源的处理工艺日益受到世界各国的重视。

近年来，厌氧发酵法处理淀粉废水主要有升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床（AFB）、厌氧接触法（ACP）、两相厌氧消化法（TPAD）和厌氧滤池（AF）等。

好氧生物法

同厌氧生物法相比，好氧生物处理法具有处理能力强、出水水质好、占地少的优点，因此被当前各国广泛应用。

近几十年来，国内外对好氧生物处理法的净化机理和曝气原理进行了大量的实验研究，使好氧生物处理法在设计和运行方面有了很大的改进和革新，特别是在处理高浓度有机废水方面，取得了一定的成果。

与厌氧法相比，好氧生物法在处理淀粉加工废水方面有许多不足之处，例如需要充氧、动力消耗大、无能量回收、微生物所需营养多和污泥量大等适合处理低浓度的有机废水。

而淀粉废水的COD一般较大，所以在淀粉废水的处理中单独应用的较少，主要是活性污泥法、接触氧化法、生物氧化塘法和SBR法。

在淀粉加工废水的处理中,好氧生物处理一般用作后续处理。

UASB优点：

从世界范围讲，目前UAS反应器是应用最广泛的厌氧处理装置。

由于反应器内形成的厌氧颗粒污泥具有良好的沉降性能和较高的产甲烷活性，且固体滞留时间SRT很长而且水力停留时间HRT很短，因此它具有很高的处理能力和处理效率并且运行稳定，比较适合处理高浓度废水。

A/O特点：

（1）流程简单，省去了中间沉淀池，构筑物少，大大节省了基本建设费用，且运行费用低，占地面积小。

（2）好养池在缺氧池之后，可进一步去除反硝化残留有机污染物，确保出水水质达标。

（3）以原废水中的含碳有机物和内源代谢产物为碳源，节省了投加外碳源的费用并获得较高的C/N比，确保反硝化作用的充分进行。

（4）缺氧池在好氧池之前，由于反硝化消耗了原污水中的一部分有机物，这样既减轻了好氧池的有机负荷，有可改善活性污泥的沉降性能以利于控制污泥膨胀，而且反硝化过程产生的碱度可以补偿反硝化过程对碱度的消耗。

5工艺流程

污水处理工艺流程如图2

工艺说明

来自厂区各车间的生产污水首先经过格栅除去较大漂浮物后进入集水池，通过初沉池和气浮池回收蛋白质，同时也降低水中的COD，通过调节池调节水量和水质，加热后进入UASB厌氧反应器进一步去除水中的COD，沼气回收利用，好氧阶段采用A/O工艺进行深度处理，到达出水标准，由于污水的氨氮含量也比较高常用的SBR除氮效果并不明显，而采用A/O工艺，同时也保证流程的连续性，减少了自动控制系统的费用（滗水器，自动控制设备），进而减小了投资。

进水水质属于中浓度有机废水，所以在好氧阶段可以采用更多的好氧工艺，并且可以达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准。

6主要处理构筑物及设计参数

1）集水池：

有效容积400m3，停留时间8h。

（三班倒）

2）栅格：

设置两道栅格，分别为3、1mm。

3）初沉池：

有效容积为500m3。

初沉池可去除水中不溶性蛋白、纤维素及其他悬浮物，其中不溶性粗蛋白可回收作饲料，实现废物综合利用。

4）气浮池：

有效容积500m3。

由于废水的固体悬浮物含量很高，且含有大量的蛋白，所以设一气浮池，分离提取蛋白质，提高经济效益，同时减轻后续处理构筑物的压力。

5）调节池：

采用地上式钢筋混凝土结构，有效容积为500m3，停留时间为10h，其主要作用是均化水质、调节水量。

6）UASB：

采用半地下式钢筋混凝土结构，有效容积500m3。

为了确保池内厌氧状态并防止气体逃逸，池上部采用盖板密封，出水管和出气管上分别设水封装置；另设回流管，将出水回流至调节池（V回流：

水=1：

1），可稀释进水COD浓度和调节进水pH。

采用中温消化，将温度控制在30～40℃，水力停留时间为10h，出水COD为400～500mg／L、NH3-N。

7）A/O池：

采用地上式钢筋混凝土结构，A池容积为500m3，O池容积为1600m3。

UASB出水先进入缺氧池（A池），再进入好氧池（池），并将好氧池的混合液与沉淀池的污泥同时回流到缺氧池。

污泥和好氧池混合液的回流保证了缺氧池和好氧池中有足够数量的微生物，并使缺氧池得到好氧池中硝化所产生的硝酸盐。

而原水和混合液的直接进入，又为缺氧池反硝化提供了充足的碳源，使反硝化反应能够顺利进行。

反硝化反应后的出水可在好氧池中进行有机物的降解和硝化，反硝化过程中生成的碱度可补偿硝化反应消耗的碱度，A池、O池的水力停留时间分别为10、32h。

8）二沉池：

采用地上式钢筋混凝土结构，有效容积为550m3，停留时间11h。

悬浮污泥在重力作用下沉于池底，通过吸泥机将其吸出。

污泥一部分回用，一部分送至污泥干制场干制后农用。

9）污泥浓缩池：

φ5×4.5m

预期出水水质

本处理工艺预期达到的处理效果见表3。

表3主要处理单元预期达到的处理效果

处理

单元

COD（mg/L）

BOD5（mg/L）

SS（mg/L）

NH3-N（mg/L）

进水

出水

去除率

进水

出水

去处率

进水

出水

去处率

进水

出水

去处率

沉淀池

4000

-

2100

-

500

350

30%

160

-

气浮池

-

3000

25%

-

2100

350

140

60%

-

160

UASB

3000

600

80%

2100

294

86%

140

42

70%

160

100

38%

A/O池

600

120

80%

294

29.4

90%

42

33.6

20%

100

17

83%

系统出水

≤150

≤30

≤150

≤25

排放标准

≤150

≤30

≤150

≤25

7经济分析

该工程UASB池产生的沼气甲烷含量为75.3％，沼气产量为800m/d，总产量达24x10m/a，产热量如按27MJ/m计算，则全年的沼气产热为6.48x10MJ，相当于500t标煤产生的热量（热量转化率按43％计算），若按600G/t的价格计算，则可节省30万/a，故每吨废水产生沼气带来的效益大于每吨废水的日常处理费用。

另外，系统产生的剩余污泥可生产优质的有机肥料，外卖可产生一定的经济效益。

8结语

①淀粉废水有机物含量高，特别是氨氮含量很高，采用UASB-A/O工艺处理后，出水COD、NH3-NF符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准。

②采用UASB-A/O工艺处理玉米淀粉废水，工艺成熟，日常运行费用低。

该工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于重新启动等特点，产生的沼气和剩余污泥均可产生一定的经济效益。