淀粉廢水處理方法研究
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[摘要]由于淀粉加工會產生含有高濃度有機物的廢水，若將其直接排放，會對環境造成嚴重危害。淀粉廢水處理方法的研究越來越受到關注。本文就目前國內外淀粉廢水的處理技術和工藝進行綜述，重點介紹了淀粉廢水處理最新研究成果以及廢水資源化的途徑。
[關鍵詞]淀粉廢水；處理方法；資源化
淀粉加工過程會產生不具有毒性的高濃度有機廢水，其中COD可高達60000mg/L，如果直接排放，廢水中的有機質就會發酵釋放惡臭氣體，并且由于有機物濃度過高，促使微生物大量繁殖，過度消耗水中的溶解氧，形成厭氧環境，惡化水環境[1]。就淀粉廢水特點，許多科研工作者正在探究適應更廣、控制簡便的新型處理處理技術和方法。
1淀粉廢水的常見處理技術
如今，對淀粉廢水的處理主要為物化法和生物組合工藝技術。
1.1物化法
1.1.1絮凝沉淀絮凝沉淀法：利用外加絮凝劑，使水中的膠體顆粒粒徑增大從而脫穩、利用重力沉降自然分離的技術[2]。選用PAC和PAM進行紅薯淀粉廢水的絮凝實驗結果分析，傳統高分子絮凝劑PAC對SS和總磷的去除效果較好[3]，白波[4]選用PAC、PFS、PAM等絮凝劑處理高濃度馬鈴薯淀粉廢水，PAC可作為馬鈴薯淀粉廢水的最適混凝劑，控制最佳投藥量再經過超濾膜分離后，COD去除率高達77%。以含鋅硫酸廢水、鐵屑、硅酸鈉為原料，制備聚硅酸鐵鋅絮凝劑，研究該絮凝劑處理高COD馬鈴薯淀粉廢水反應機理，結果表明：COD從5642mg/L降低到733mg/L，SS從1270mg/L降低到76mg/L[5]。謝安等[6]制備的新型陽離子變性淀粉絮凝劑，投加聚合硫酸鐵，通過控制適宜的復配比來處理馬鈴薯淀粉廢水時發現：高取代度陽離子變性淀粉絮凝劑的絮凝效果好，低取代度的陽離子變性淀粉絮凝劑效果較差。
1.1.2膜過濾法基于現代膜分離技術的各項優點，實際工業生產應用較廣。采用膜過濾處理淀粉廢水是一種較為環保的方法。呂建國等[7]采用超濾膜對馬鈴薯淀粉廢水的中試實驗發現：超濾膜對馬鈴薯淀粉生產廢水中COD的截留率大于50%。呂景瀟[8]采用平板陶瓷膜技術處理馬鈴薯淀粉廢水時，控制反應溫度為20℃，pH為5.8，曝氣量為0.2m3/h。出水COD濃度由14800mg/L可降至5200mg/L左右，去除率65%。王應平[9]選擇了截留分子量為10KD的超濾膜+反滲透的處理工藝，COD去除率為20%左右，而SS的去除率高達99%；出水再經反滲透膜，COD的去除率≥98.8%。系統出水COD＜100mg/L，BOD5＜10mg/L，去除效果良好，且能穩定運行。霍茜等[10]利用振動膜技術結合“超濾-反滲透”膜處理變性淀粉廢水，當超濾膜和反滲透膜在運行溫度為28~30℃，振幅為12mm，操作壓力分別為0.2MPa和1.2MPa時，該工藝對COD去除率達到99.18%，且有效防止了膜污染現象。
1.2生物組合工藝技術
生物組合工藝的核心是利用微生物新陳代謝將能夠被生物降解的有機污染物轉化為無害物質，從而達到廢水凈化的目的。淀粉廢水處理過程中多采用上流式厭氧污泥床，得益于因低能耗、高效率，而且產泥量的特點[11-13]。龍北生等[14]采用SBR反應器，以玉米淀粉企業廢水處理站厭氧段出水(C/N為0.93~1.53)為對象，控制反應溫度為(30±1)℃、pH為8.0左右、溶解氧為0.7~1.0mg/L，同時結合pH和DO參數對硝化過程的在線控制，經過長期培養馴化，可快速實現短程硝化過程；經過進一步研究發現，先采用高溫、高pH和低DO等抑制因素快速啟動短程硝化，然后再取消高溫、高pH的限制，系統仍然可保持長期穩定的短程硝化過程。而經過氣浮+絮凝+厭氧/好氧組合工藝處理馬鈴薯淀粉廢水，在進水COD為12000mg/L、BOD5為6300mg/L條件下，COD去除率達到97.67%，BOD5去除率達到98.97%，同時采用氣浮-絮凝分離技術能夠回收植物蛋白，具有良好的經濟效益[15]。李桂榮[16]處理紅薯濕淀粉廢水過程中發現，當進水COD為1000~2000mg/L、BOD5＜1100mg/L、NH3-N＜10~50mg/L、SS≤900mg/L，利用兩級UASB+A/O組合工藝處理后，出水COD≤93mg/L、BOD5≤20mg/L、NH3-N≤7mg/L、SS≤25mg/L，該工藝具有很好的耐沖擊負荷能力，對波動性較大的工業廢水處理尤為適合。楊衛等[17]采用脈沖水解酸化-EGSB-倒置A2/O工藝處理玉米淀粉廢水的工程設計與運行情況，設計處理水量為300m3/d，工程連續運行期間，水質檢測數據均符合《淀粉工業水污染物排放標準》(GB25461—2010)。牛曉慶[18]利用UASB-BCO工藝處理淀粉廢水時加入了絮凝劑聚合氯化鋁進行預處理，同時采用UASB反應器和BCO反應器進行聯合處理，最終廢水中COD平均去除率可達92%以上，因此，帶絮凝沉淀的UASB-BCO工藝可提高廢水的可生化性，回收淀粉廢水中的有用物質，能高效、穩定運行。而通過采用殼聚糖絮凝-IC反應器-A/O池-生態塘組合工藝處理紅薯淀粉廢水，對不同負荷下該工藝的處理效果進行實驗研究表明，殼聚糖預處理對COD、氨氮、總磷、總氮的去除率可達14.9%，20.7%，58.5%，26.6%，并在普通IC反應器上增設外循環系統，工藝出水COD去除率為98.8%，氨氮去除率為96.4%，總磷去除率為94.4%，總氮去除率為93.9%，出水水質主要指標符合《城鎮污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002一級A標準[19]。
1.3外源添加物對有機物處理效果的影響
當利用ASBR處理進水CODcr在15000mg/L左右的馬鈴薯淀粉廢水時，由于活性炭主要發揮的是吸附作用，通過投加活性炭，出水為350mg/L。適量投加活性炭有利于降低出水可溶性CODcr的濃度，同時能增強厭氧處理環節的穩定性；當投加Fe3+的濃度為10.4mg/L時，出水可溶性CODcr濃度會明顯降低，可見，投加Fe3+有利于厭氧法去除廢水中的有機物[20]。
2淀粉廢水資源化利用
同時將絮凝出水作為液體肥料灌溉回田。采用微生物復合絮凝劑+氣浮處理技術，以及水解酸化池+厭氧強化處理+氧化塘生態凈化組合工藝對淀粉廢水進行末端生物處理，可實現淀粉廢水中蛋白等有用組分的資源化[3]，劉浩[21]利用馬鈴薯淀粉廢水資源化制備的多黏類芽孢桿菌農用菌劑能有效提高小白菜的產量與品質，作物鮮重、干重、株高，以及維生素C含量別提高了68.6%、13.7%、5.6%、41.3%；相比于只施用化肥的組，菌劑同尿素的混施能提高氮肥的利用效率，小白菜植株中維生素含量提高了25.3%、硝酸鹽含量減少了15.3%，進一步拓寬、促進了馬鈴薯淀粉廢水的資源化。光催化技術具有綠色、高效、可持續的優點，且能對尾水深度凈化，實現尾水回用標準，為寒冷干旱地區節約水資源提供了寶貴線索[22]。
3結語
綜合分析上述各類處理方法，對于淀粉生產行業的高濃度的有機廢水，單一處理設備已無法實現廢水達標排放。實際工業生產，生物組合技術可以使處理效果發揮到最大，因此，不斷探究更高效、低能耗的生物組合工藝也將是未來淀粉廢水處理的主要研究方向。
作者：張永輝 單位：西北師范大學知行學院