木薯淀粉廢水處理技術研究進展

林 華 陳志明 莫智明 莫招育 謝 鴻

（廣西壯族自治區環境保護科學研究院，廣西 南寧 530022）

1 概述

木薯淀粉生產過程中，產生大量的廢水，每生產1噸木薯淀粉需要耗水 16噸左右，并且由于木薯淀粉廢水成分復雜，有機物含量高，CODCr達10000mg/L左右，處理難度較大，費用高，一直是制約木薯淀粉行業發展的一個重要因素。尤其是2010年10月，國家頒布實施了《淀粉工業水污染物排放標準》（GB 25461-2010），該標準明確規定了現有企業和新建企業的水污染物排放濃度限值及單位產品基準排水量的限值，排放限值要求相當嚴格。這更是對木薯淀粉行業一個嚴峻的考驗。筆者就目前國內對木薯淀粉廢水處理技術的發展進行介紹。

2 木薯淀粉廢水處理技術

木薯淀粉廢水治理技術方法有氧化塘工藝、厭氧+氧化塘工藝、厭氧+好氧生化處理工藝等，由于環保局明確氧化塘工藝不能作為木薯淀粉廢水處理工藝，大部分木薯淀粉企業進行了整改，基本上都采用了厭氧+好氧生化處理工藝，并且厭氧-好氧處理工藝能充分發揮厭氧微生物抗沖擊負荷能力并可提高污水可生化性，兼有利用好氧微生物生長速度快、出水水質好、運行費用低的優點，同時通過厭氧發酵產生的沼氣回用于鍋爐燃燒等，達到節能減排效果，在有機廢水處理中獲得廣泛應用。廣西所有在生產的木薯淀粉企業都采用該廢水處理工藝。厭氧+好氧生化處理工藝流程圖見圖1。

圖1 厭氧+好氧生化處理工藝流程圖

目前，采用的厭氧處理工藝主要有：上流式厭氧污泥床反應器（UASB）；厭氧顆粒污泥膨脹床反應器（EGSB）；上流式多級厭氧反應器（UMAR）。

（1）上流式厭氧污泥床反應器（Up-flow Anaerobic Sludge Bed）：屬滯留型厭氧生物處理技術，是在反應器底部集有大量高效顆粒化的厭氧污泥，形成污泥床，污水進入污泥床與污泥接觸，其中的有機污染物在厭氧條件下經污泥中的微生物降解，轉化成甲烷、二氧化碳等，所產生的氣體（沼氣）含甲烷大于 70%，可作為能源再次利用。因其生物污泥停留時間長，處理效率高，具有較高的CODCr負荷[1]。UASB反應器對懸浮物濃度比較敏感，一般要求處理懸浮物的濃度低于5000mg/L，不適合懸浮物濃度過高的情況。

（2）厭氧顆粒污泥膨脹床反應器（Expanded Granular Sludge Bed）：EGSB高效厭氧反應器，是在UASB厭氧反應裝置基礎上加以改進的厭氧設備[2]。其優點是增加污水與污泥的接觸面，加快反應進程；厭氧顆粒污泥活性高，增加反應器對有機物特別是毒性物質的承受能力，抗沖擊負荷能力強；對較高濃度懸浮物的廢水具有良好的適應性，對于木薯淀粉廢水可采用全渣厭氧方式進水。其缺點是投資較大，技術復雜。

（3）上流式多級厭氧反應器（Up-flow Multistage Anaerobic Reactor）：是根據內循環和分級處理原理研制的高效厭氧生物反應器。特點是：基建投資省、占地面積少；有機負荷高，水力停留時間短；可緩沖低pH沖擊；對進水負荷提高、進水水質改變表現出良好的耐受能力；同樣適合于處理濃度較低和溫度較低的有機廢水。

目前，采用的好氧處理工藝主要有：生物接觸氧化法；序列間歇式活性污泥法（SBR）；周期循環活性污泥法（CASS）。

（1）生物接觸氧化法工藝，是在傳統的好氧活性污泥法工藝基礎上的改進，反應裝置內布置生物填料，為生物載體，微生物依附填料載體生長，形成固定化生物系統，增大了微生物與廢水接觸的比表面積，去除效率高。主要優點和特點：污泥生物量大，BOD5容積負荷高，處理效率較高；處理時間短，對進水沖擊負荷的適應能力強；能夠克服污泥膨脹問題，且能充分發揮其分解氧化能力強的優點；可間歇運行，生物膜對間歇運行有較強的適應能力；維護管理方便，同時利用低氧、高氧的二段生物接觸氧化法，也具生物脫氮的功能，能較好的解決廢水中偏高的NH3-N。

（2）序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）：是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥水處理技術，又稱序批式活性污泥法。與傳統污水處理工藝不同，SBR技術采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩定生化反應替代穩定生化反應，靜置理想沉淀替代傳統的動態沉淀。它的主要特征是在運行上有序和間歇操作。其優點是工藝流程簡單，占地面積小、造價低，沉淀性能好，有機物去除效率高，耐沖擊負荷能力強，不需污泥回流系統，可除磷或者脫氮。傳統的SBR反應池存在的主要缺點是：出水系統檢修率高，出水水位隨排水時間而降低，造成水位位差上的浪費。

（3）周期循環活性污泥法（Cyclic Activated Sludge System）：是在間歇式活性污泥法（SBR）的基礎上演變而來的，具有高效和經濟性。其流程由進水反應、沉淀、排水等基本過程組成，各階段形成一個循環。該工藝的獨特之處在于污染物的降解在時間上是一個推流的過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達到對污染物去除的作用。其特點是：沉降性能好，分離效果佳；耐水質沖擊負荷高；污泥活性高，降解基質速率快，具有更高的去除率和適應能力；同時還具有較好的脫氮、除磷的功能。

目前厭氧+好氧生化處理工藝存在出水濃度不穩定的問題，除了管理上的原因外，處理工藝本身也存在問題，技術不夠匹配，因此木薯淀粉廢水要做到達標排放，仍需要對工藝進一步加強和改進。韓彪等[3]研究在厭氧好氧處理后增加混凝工藝處理木薯淀粉廢水，進一步去除廢水中殘余的有機物，系統CODCr、BOD5及SS的去除率均在99%以上，總排口出水CODCr濃度小于100mg/L，出水水質穩定達標。姚毅[4]采用厭氧膨脹顆粒污泥床-循環式活性污泥法（EGSB-CASS）處理木薯淀粉廢水，CODCr、BOD5、SS 去除率分別大于 99.6%、99.7%、97.7%，CODCr出水穩定小于100mg/L，達到排放標準要求。黎洪等[5]對UASB-SBR聯合工藝處理木薯淀粉廢水進行研究，規模100t/d的淀粉企業，UASB停留5h，SBR為8h，出水CODCr濃度為59～93 mg/L，BOD5為11～14 mg/L，SS為27～28 mg/L。他們還對物化-EGSB-接觸氧化法三段工藝處理木薯淀粉廢水進行研究[6]，出水CODCr濃度為31～33 mg/L，BOD5為6.9～7.7 mg/L，SS為24～32 mg/L，氨氮為0.15～0.19 mg/L，氰化物為0.01～0.014 mg/L，廢水穩定達標排放。

3 結語

由于木薯淀粉廢水排放量大，對環境污染較大，而國家新排放標準對廢水排放要求又非常嚴格，因此，木薯淀粉廢水環境問題就成為制約木薯產業發展的一個重要因素，成為木薯淀粉行業發展中不可忽視的一個關鍵性問題。木薯淀粉廢水處理技術的研究將是木薯淀粉行業發展的環境技術支撐，尋求一種有效的廢水處理方法將是企業的一個發展之路。

[1] 王曉林.木薯淀粉廢水治理工程實例分析[J].木薯精細化工,2001,4:9.

[2] 李廣,李晶等.EGSB工藝的研究進展及應用[J].遼寧化工,2008,37(4):262-265.

[3] 韓彪,張萍等.UASB-CASS-混凝工藝處理木薯淀粉廢水[J].工業水處理,2010,30(8):75-77.

[4] 姚毅.淀粉廢水處理的工程設計及研究[J].科園月刊,2011,01:39-40.

[5] 黎洪,黃偉等.UASB-SBR聯合工藝處理木薯淀粉廢水[J].大眾科技,2011,6:85-86.

[6] 黎洪,黃偉等.物化-EGSB-接觸氧化法三段工藝處理木薯淀粉廢水[J].大眾科技,2011,7:125-126.