小麥淀粉生產廢水資源化及處理技術研究

陶令霞

摘要：近年來隨著小麥淀粉的需求增大，對于小麥淀粉廢水處理的技術要求也越來越高，各個部門都十分重視小麥淀粉的廢水資源化處理及技術的研究。本文介紹了小麥淀粉廢水生產的來源并且對其成分進行分析，探究了小麥淀粉廢水資源化處理的方法和技術，以期實現小麥淀粉的可持續生產。

關鍵詞：小麥淀粉廢水;資源化處理;技術研究

中圖分類號：F323.22 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

作為一種重要的化工原料，淀粉在食品制造、化學化工、紡織業、造紙業、制藥業等行業應用廣泛。用小麥、馬鈴薯及大米等農產品進行加工制造淀粉的深加工行業就是淀粉工業。其中，小麥作為淀粉加工制作的良好原料是世界上種植范圍最廣泛的農作物之一，其優勢在于低糊化溫度和熱黏度。目前，我國作為世界上第一淀粉生產大國，10萬噸級以下中小型淀粉廠占比多，生產單位產品所消耗的水及蒸汽量大，淀粉流失嚴重，產率低。分析其原因可能為工藝落后不具備廢水處理能力;投資和運行成本過大等。淀粉生產廢水中含大量有機污染物，如果廢水直接進行排放的話，在造成資源浪費的同時也會造成二次污染，使得環境遭到嚴重破壞[1]。

1 小麥淀粉廢水生產來源

目前小麥淀粉提取方法主要有馬廷法、全旋流法等。最常用的馬廷法大致生產流程如圖1所示：

從其生產過程來看，淀粉乳和副產品谷朊粉是在分離、洗滌及烘干等過程中產生的，因此，生產廢水主要由兩部分構成，分別是沉降池里的上清液及離心后產生的黃漿水。上清液的有機物含量較低，黃漿水的有機物含量較高，在兩者混合之后進行排放就形成了小麥淀粉生產廢水[2]。

2 小麥淀粉廢水成分分析

淀粉、可溶性蛋白質是小麥淀粉廢水中的主要成分，其余還有戊聚糖、纖維素、灰分及無機鹽等。小麥淀粉生產廢水可以細分為戊聚糖廢水（又名高濃度廢水）、生產污水（又名低濃度廢水），以高濃度COD（≥10 000 mg/L）、高B/C、碳水化合物和氮磷等營養物質豐富、高亞硫酸鹽和硫酸鹽濃度為主要特征。表1和表2是兩種廢水的基本數據介紹[3]。

3 小麥淀粉生產廢水資源化處理方法

3.1 物理生物結合回收植物蛋白

有機物質較多、濃度較高及懸浮物含量較多等是小麥淀粉生產污水的特點。李東偉等運用物理法和生物法結合的工藝進行小麥淀粉廢水處理，將廢水中的植物蛋白進行回收制作飼料，圖2是具體的回收工藝流程[4]。

廢水通過進水口進入格柵，隨后進入設有機械攪拌裝置的調節池內，為了防止懸浮物的大量沉淀，需要進行不間斷的機械攪拌，也便于后來的植物蛋白回收。廢水經過調節池進入氣浮池，通過氣水流的連續攪拌，廢水能夠和混凝劑進行充分混合，大顆粒也在絮體的相互碰撞之下形成，由于氣泡上浮及進水壓力的作用，使得微細氣泡黏附在被去除的微小油滴和懸浮物上浮至水面，在刮渣機的作用下實現水和懸浮物的互相分離。經過一系列處理之后，廢水中的懸浮物質含量明顯下降，植物蛋白也能夠輕松回收[5]。

3.2 廢水二次利用進行單細胞蛋白生產

細菌B-2從廢水處理池中篩選獲得，通過利用淀粉廢水中的殘留有機物進行營養繁殖，在進行廉價尿素及磷酸二氫鈉的添加之后，菌體的生長量就有大幅提升[6]。作為一種簡單易行的工藝，適合進行大規模的單細胞蛋白生產，得到的單細胞蛋白產出率在0.1～0.5 kg/kg[CODCr]，使得廢水中的COD水平顯著下降（去除率為60%～90%）。

4 小麥淀粉生產廢水處理技術探究

從當下小麥淀粉生產過程來看，廢水的產出已經成為必然，造成廢水排出的主要原因是小麥淀粉的原料為淀粉和谷朊粉，在利用其生產淀粉的過程中必然會造成排除廢水內的可溶性蛋白數量大大提升，如果將這樣的廢水不經過處理直接排除到大自然中，不光會造成生產企業成本上升、利潤下降，最嚴重的是還會直接導致生態環境的破壞。從當下我國淀粉廠實際情況來看，雖然有很多淀粉廠已經意識到按照規定處理廢水、保護環境的必要性，但是其選擇的廢水處理方法不光效率較低，而且成本也比較高，這樣也會直接影響到企業的生產效率。因此，筆者從淀粉廠實際情況出發，大膽摒棄了傳統的廢水處理方法，探究了新型廢水處理方法的效率。

4.1 化學絮凝處理法

化學絮凝處理法與其他方法不同，通過物理化學方法去除廢水中的膠體物質和懸浮物質。在生產出的廢水中加入相應的絮凝劑，可直接對廢水的物質進行脫穩、凝聚，分離廢水中的顆粒物，直接實現廢水處理的目的。與其他的廢水處理方法相比，化學絮凝處理法具有成本低、操作簡單、效率高的優點。不僅如此，由于化學絮凝劑主要是根據一定的化學原理實現廢水處理，因此其對反應物種類和形式沒有太高的要求，比如，有人會選擇聚鐵進行廢水處理，且這樣的廢水處理效率比較高，往往能達到90%以上，且廢水的COD值可以達到500以下，完全符合國家的廢水排放標準[7]。

除此之外，相關研究人員還曾研究出將PAM作為絮凝劑，將工業廢渣作為混凝劑，在此基礎上實現廢水的處理。該方法的主要優點是可以充分合理利用工業廢渣，因此成本較低，現在有很多淀粉廠依然在使用這樣的方法，且廢水處理的效果還是非常好的。

4.2 化學——生物復合絮凝處理法

生物絮凝處理法與化學絮凝處理法方法相似，但是廢水處理的原理不同。其主要是通過生物絮凝劑，對廢水進行氧化還原、酸堿中和等化學反應，去除廢液中有機物、無機物、重金屬離子及有毒污染物等，最終析出沉淀物，這些沉淀物可以由淀粉廠售給養殖場作為飼料。當下經常用到的方法是在廢水中加入濃度為1%的CaCl2溶液和生物絮凝劑0.3 mL/L，調節pH值至9～10，充分攪拌，靜置5分鐘，即可在廢水中析出一定沉淀物，而這些沉淀物就可以用來制作飼料。此方法除了上述化學絮凝法的優點以外，其還可以為淀粉廠創造額外的收入，降低淀粉廠的生產成本，提高其整體效益[8]。

4.3 生物處理法

生物處理法主要有兩個大方向，即好氧生物廢水處理法和厭氧生物廢水處理法，主要用于去除水中有機物。好氧生物廢水處理法主要指的是在條件允許的大環境下，利用喜好氧氣的微生物作用，對產出的廢水內有機物進行降解，從而達到凈化的作用。比如，當下會用到的SBR法和CASS法都是利用的這一原理。而厭氧生物廢水處理法主要指的是在沒有分子氧參與的環境下，利用厭氧分子將廢水中的有機物分解為甲烷和二氧化碳，達到凈化廢水的效果。現在一般會利用上流式厭氧污泥床反應器進行反應，同樣應用較多的還有AF法和ABR法等。這一方法的優點是占地省、運行相對穩定、耗能小、維護少，但通常會導致廢水內的有機負荷升高，因此，處理廢水的過程難度較大，故常會將這兩種不同的方法結合在一起，以此提高廢水處理的效率[9]。

4.4 光合細菌法

光合細菌法主要是指在厭氧條件下在廢水中加入可進行光合作用的細菌，使其在進行不耗氧的光合作用過程中分解并去除有機物，現在經常用到的是紅假單孢菌。這一廢水處理方法的最大優點是因為光合細菌能夠承受非常高濃度的有機酸，因此處理時不需要進行稀釋，成本非常低且耗能低、占地面積小，而且光合細菌法還可顯著去除氮、磷等污染物。淀粉生產廢水中含有大量的蛋白質和戊聚糖，采用傳統的廢水處理方法不光效率低下，而且會浪費資源，因此，現在淀粉廠對廢水的處理一般是通過化學和生物原理對廢水內有機物加以轉換，在防止環境污染的同時做到節約資源，提高淀粉廠效益[10]。

5 結語

綜上所述，我國目前對于小麥淀粉廢水的處理和回收有了很大進展，由于高濃度無毒的廢水主要是回收蛋白和戊聚糖，因此，生化法及絮凝沉淀法是首選方法。隨著科學技術的不斷進步，小麥淀粉的生產污水資源化處理一定會更上一層樓，并最終實現可持續化生產、實現可再生能源的利用[11]。

參考文獻

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