申请日2011.07.13
公开(公告)日2011.11.23
IPC分类号C02F9/14; A23K1/00; C02F1/24; C02F1/56; C02F1/52
摘要
本发明公开了一种中小型淀粉厂废水的生化处理方法。首先在废水中加入有机絮凝剂和无机絮凝剂进行搅拌，混合液中形成有絮团，然后将搅拌后的混合液采用气浮池进行气浮分离，分离出废水中的悬浮物，分离后的出水进行过滤脱水，脱水后得到淀粉蛋白和过滤液;将其过滤液导入IC反应器中进行生化处理，将生化处理后的液体导入MBR膜生物反应器中进行分离，分离后得到的污泥进行干燥重新利用，得到的下清液符合国家污水排放标准，直接排放或循环利用。通过本发明方法可有效处理大量的淀粉废水，处理废水的过程中可以回收淀粉蛋白和沼气，使其资源得到最大程度的利用，从而取得了显著的经济效益和环境效益。
权利要求书
1.一种中小型淀粉厂废水的生化处理方法，其特征在于，所述生化处理方法包括以下步骤：
a、首先在淀粉废水中加入有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺水溶液和无机絮凝剂聚合氯化铝水溶液，然后搅拌混合均匀，得到混合液，混合液中形成有稳定的絮团;所述聚丙烯酰胺水溶液的加入量占淀粉废水总重量的2～4%，聚合氯化铝水溶液的加入量占淀粉废水总重量的1～2%;
b、将步骤a混合均匀的混合液导入气浮池进行气浮分离，经过气浮分离后，分离出混合液中上浮的悬浮物絮团，得到出水即蛋白液体，将经过气浮池分离得到的出水即蛋白液体采用板框压滤机进行压滤脱水，脱水后得到淀粉蛋白和过滤液，将所得淀粉蛋白经管束干燥机干燥制成蛋白饲料;
c、将步骤b压滤脱水后得到的过滤液导入IC厌氧反应器中进行生化处理，即将得到的过滤液由IC厌氧反应器的底部进入反应器的第一反应区，通过反应器的进水将导入的过滤液进行稀释，使其过滤液中的有机物充分反应被降解，同时产生大量的沼气，产生的沼气部分被IC厌氧反应器下层的三相分离器收集;另外一部分沼气夹带过滤液以及过滤液中污泥进入第二反应区，过滤液在沼气的夹带作用下进入第二反应区内设有的气液分离器中，通过气液分离，沼气脱离过滤液外排收集，剩余过滤液以及污泥在重力作用下通过回流管进入第一反应区的底部;
d、将步骤c经过IC厌氧反应器处理后进入第一反应区底部的过滤液以及污泥导入MBR膜生物反应器中进行分离，在MBR膜生物反应器中停留的时间为4～6h，分离过程中控制溶解氧DO成分的含量为2～4 mg/L;经过MBR膜生物反应器分离后得到的污泥进行干燥重新利用，分离后得到的下清液直接排放或循环利用。
2.根据权利要求1所述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，其特征在于：步骤a中所述聚丙烯酰胺水溶液的质量百分浓度为0.05～0.1%;所述聚合氯化铝水溶液的质量百分浓度为5～10%。
3.根据权利要求1所述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，其特征在于：步骤b中所述将所得淀粉蛋白经管束干燥机干燥制成蛋白饲料时，干燥条件是常压、干燥温度为40～50℃、干燥时间为4～6h。
4.根据权利要求1所述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，其特征在于：步骤b中所述分离出混合液中上浮的悬浮物絮团，分离出悬浮物后淀粉废水中的悬浮物SS和化学需氧量CODcr二者的去除率分别达到≥80%和≥30%。
5.根据权利要求1所述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，其特征在于：步骤c中所述IC厌氧反应器采用高径比为4～8:1的塔式反应器;所述IC厌氧反应器是在常温条件下运行，容积负荷为17.0～22.0 kg CODCr/(m3·d)，沉淀区表面负荷0.6 m3/(m2·h)，反应区水力停留时间5～7 h。
6.根据权利要求1所述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，其特征在于：步骤d中所述MBR膜生物反应器采用的是聚丙烯中空纤维膜，膜的孔径为0.1～0.45 μm。
7.根据权利要求1所述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，其特征在于：步骤d经过MBR膜生物反应器分离后所得下清液中悬浮物SS和生化需氧量BOD5的去除率分别达到≥90%和≥85%。
说明书
中小型淀粉厂废水的生化处理方法
技术领域
本发明涉及一种废水的处理方法，特别是涉及一种中小型淀粉厂废水的生化处理方法。
背景技术
淀粉是一种重要的工业原料，除供食用与加工食品外，更广泛的应用于纺织、造纸、医药、发酵、铸造、胶粘、化工、机械及钻井等行业。但是在淀粉加工过程中会产生大量的高浓度酸性有机废水，有机废水中含有大量的残余淀粉、葡萄糖、果糖、麦芽糖等碳水化合物、蛋白质与有机酸等，易腐败发臭，化学需氧量COD含量常在1000～30000mg/L之间;此外，淀粉废水中总氮和磷酸盐浓度高，是食品工业中污染最严重的废水之一。
目前，我国年产淀粉300多万吨，按照现有的加工工艺，平均每生产1吨淀粉产生10～20m3的废水，淀粉废水本身无毒性，其污染物主要是碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成的有机物，易腐败发酵，使水质发黑发臭，排入江河会消耗水中的溶解氧，促进藻类及水生植物繁殖，淀粉废水量大时，河流会严重缺氧，发生厌氧腐败，散发恶臭，使其鱼、虾、贝类等水生动物可能会因此窒息死亡。因此，淀粉废水的处理成为目前我国淀粉生产厂家面临的十分严峻的问题。
目前，国内外针对淀粉废水处理的现有方法主要有物化法和生物法。
1、物化法：主要包括絮凝沉淀法和由絮凝和吸附组成的组合工艺方法。物化法投资虽然小，但运行费用高，而且出水很难达到排放标准。
2、生物法：主要包括好氧生物法、厌氧生物法和光合细菌法等，生物处理方法因为具有成本低、能耗小、剩余污泥量少等优点，从而得到了环境工程界的重视。
在处理淀粉废水方面，主要现有技术如下：
1999年，中国农机研究院食品机械研究所有关技术人员提出了?浅谈中小型马铃薯淀粉厂污水处理方案?，该文简单介绍了我国淀粉工业的现状，阐述了薯类淀粉厂目前的工艺技术水平及废水排放情况，提出了采用厌氧-好氧生化处理方法，对年产5000吨马铃薯淀粉厂废水排放进行污水处理的技术方案和工艺流程进行了介绍。该淀粉废水处理方法工艺陈旧，处理后的废水可能会造成二次污染;并且处理后的废水中仍然含有一些宝贵资源，废水的排放造成了宝贵资源的浪费。
另外，现有废水处理技术中将玉米淀粉废水经隔栅沉淀后的沉淀物用于喂猪、喂鸡等，废水排入氧化塘自然发酵1～2天，然后排入水葫芦池净化7天，再排入细绿萍池净化7天，达到农田灌溉水质标准，这部分水用于灌溉稻田、果树和蔬菜等，通过这一过程实现资源的再利用。该处理方法技术含量低，废水中仍有一部分资源被浪费掉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种中小型淀粉厂废水的生化处理方法。通过本发明方法可有效处理大量的淀粉废水，使其资源得到最大程度的利用，从而取得了显著的经济效益和环境效益。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种中小型淀粉厂废水的生化处理方法，所述生化处理方法包括以下步骤：
a、首先在淀粉废水中加入有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺水溶液和无机絮凝剂聚合氯化铝水溶液，然后搅拌混合均匀，得到混合液，混合液中形成有稳定的絮团;所述聚丙烯酰胺水溶液的加入量占淀粉废水总重量的2～4%，聚合氯化铝水溶液的加入量占淀粉废水总重量的1～2%;
b、将步骤a混合均匀的混合液导入气浮池进行气浮分离，经过气浮分离后，分离出混合液中上浮的悬浮物絮团，得到出水即蛋白液体，将经过气浮池分离得到的出水即蛋白液体采用板框压滤机进行压滤脱水，脱水后得到淀粉蛋白和过滤液，将所得淀粉蛋白经管束干燥机干燥制成蛋白饲料;
c、将步骤b压滤脱水后得到的过滤液导入IC厌氧反应器中进行生化处理，即将得到的过滤液由IC厌氧反应器的底部进入反应器的第一反应区，通过反应器的进水将导入的过滤液进行稀释，使其过滤液中的有机物充分反应被降解，同时产生大量的沼气，产生的沼气部分被IC厌氧反应器下层的三相分离器收集;另外一部分沼气夹带过滤液以及过滤液中污泥进入第二反应区，过滤液在沼气的夹带作用下进入第二反应区内设有的气液分离器中，通过气液分离，沼气脱离过滤液外排收集，剩余过滤液以及污泥在重力作用下通过回流管进入第一反应区的底部;
d、将步骤c经过IC厌氧反应器处理后进入第一反应区底部的过滤液以及污泥导入MBR膜生物反应器中进行分离，在MBR膜生物反应器中停留的时间为4～6h，分离过程中控制溶解氧DO成分的含量为2～4 mg/L;经过MBR膜生物反应器分离后得到的污泥进行干燥重新利用，分离后得到的下清液直接排放或循环利用。
根据上述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，步骤a中所述聚丙烯酰胺水溶液的质量百分浓度为0.05～0.1%;所述聚合氯化铝水溶液的质量百分浓度为5～10%。
根据上述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，步骤b中所述将所得淀粉蛋白经管束干燥机干燥制成蛋白饲料时，干燥条件是常压、干燥温度为40～50℃、干燥时间为4～6h。
根据上述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，步骤b中所述分离出混合液中上浮的悬浮物絮团，分离出悬浮物后淀粉废水中的悬浮物SS和化学需氧量CODcr二者的去除率分别达到≥80%和≥30%。
根据上述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，步骤c中所述IC厌氧反应器采用高径比为4～8:1的塔式反应器;所述IC厌氧反应器是在常温条件下运行，容积负荷为17.0～22.0 kg CODCr/(m3·d)，沉淀区表面负荷0.6 m3/(m2·h)，反应区水力停留时间5～7 h。
根据上述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，步骤d中所述MBR膜生物反应器采用的是聚丙烯中空纤维膜，膜的孔径为0.1～0.45 μm。
根据上述的中小型淀粉厂废水的生化处理方法，步骤d经过MBR膜生物反应器分离后所得下清液中悬浮物SS和生化需氧量BOD5的去除率分别达到≥90%和≥85%。
本发明的积极有益效果：
1、本发明处理方法中首先在淀粉废水中加入有机絮凝剂和无机絮凝剂，加入无机絮凝剂可以产生电性中和作用，使废水中的絮粒易于靠近凝聚成较大絮粒，加入有机絮凝剂可使絮粒之间通过吸附架桥作用形成较稳定的大絮团，这样有利于气浮分离，从而能够有效分离出废水中的悬浮物SS和化学需氧量CODcr。本发明联合使用有机絮凝剂和无机絮凝剂，不仅絮凝效果好，而且可大大降低絮凝剂的用量。
2、本发明处理工艺中将加入絮凝剂的废水混合均匀，利用气浮池进行分离，经过气浮分离后得到的出水进行过滤脱水，过滤后可以得到蛋白饲料，过滤后的滤液中悬浮物SS和化学需氧量CODcr的去除率分别达到80%以上和30%以上。根据测算，在该阶段每立方米废水可提取蛋白饲料5kg，按照1150元/吨计算，每立方米废水可产生效益5.75元;按照每立方米废水可提取蛋白饲料5kg计算，每年可提取蛋白饲料3969吨。本发明在IC厌氧反应器中进行生化处理过程中，每立方米废水可以回收1.90m3的沼气。因此，通过本发明，不仅有效处理了大量的淀粉废水，同时还获得了额外的经济效益。因此，本发明具有显著的经济效益和社会效益。
3、淀粉废水经过本发明方法处理后，淀粉废水中的悬浮物SS、化学需氧量CODcr和生化需氧量BOD5由原来含量6862mg/L、14467 mg/L和8672 mg/L分别减少到86 mg/L、127 mg/L和22.5 mg/L，经过最后MBR膜生物反应器分离后得到的出水即下清液完全能到达到?污水综合排放标准?(GB8978-1996，一级排放标准)。因此，经过本发明处理方法，不仅有效解决了淀粉废水污染的问题，而且在废水处理过程中还提取了蛋白饲料和获得沼气，额外获得了经济效益。所以本发明无论在经济效益方面还是在社会环境效益方面，都具有显著的效果。
4、本发明将淀粉废水通过加入絮凝剂、气浮分离、IC厌氧生化处理和MBR膜生物反应器处理后，可以使高浓度的淀粉废水最终的出水水质优于GB8978-1996一级排放标准，最终的出水可回用于工厂冲洗水、冲厕用水、绿化用水、景观用水，不但达到了保护环境的目的，同时节约了常规水资源，取得了良好的生态效益，而且减少了新鲜用水，降低了企业用水成本。因而，本发明具有显著的经济效益。
四、具体实施方式：
以下实施例仅为了进一步说明本发明，并不限制本发明的内容。
实施例1：
本发明一种中小型淀粉厂废水的生化处理方法，所述生化处理方法的详细步骤如下：
a、首先在淀粉废水中加入有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺水溶液和无机絮凝剂聚合氯化铝水溶液，然后搅拌混合均匀，得到混合液，混合液中形成有稳定的絮团;所述聚丙烯酰胺水溶液的质量百分浓度为0.08%，聚丙烯酰胺水溶液的加入量占淀粉废水总重量的3%;所述聚合氯化铝水溶液的质量百分浓度为8%，聚合氯化铝水溶液的加入量占淀粉废水总重量的1.5%;
b、将步骤a混合均匀的混合液导入气浮池进行气浮分离，经过气浮分离后，分离出混合液中上浮的悬浮物絮团(分离出悬浮物后淀粉废水中的悬浮物SS和化学需氧量CODcr二者的去除率分别达到≥80%和≥30%)，得到出水即蛋白液体;将经过气浮池分离得到的出水即蛋白液体采用板框压滤机进行压滤脱水，脱水后得到淀粉蛋白和过滤液，将所得淀粉蛋白经管束干燥机干燥制成蛋白饲料;经管束干燥机干燥时干燥条件是常压、干燥温度为40℃、干燥时间为6h;
c、将步骤b压滤脱水后得到的过滤液导入IC厌氧反应器中进行生化处理，即将得到的过滤液由IC厌氧反应器的底部进入反应器的第一反应区，通过反应器的进水将导入的过滤液进行稀释，使其过滤液中的有机物充分反应被降解，同时产生大量的沼气，产生的沼气部分被IC厌氧反应器下层的三相分离器收集;另外一部分沼气夹带过滤液以及过滤液中污泥进入第二反应区，过滤液在沼气的夹带作用下进入第二反应区内设有的气液分离器中，通过气液分离，沼气脱离过滤液外排收集，剩余过滤液以及污泥在重力作用下通过回流管进入第一反应区的底部;
所述IC厌氧反应器采用高径比为4～8:1的塔式反应器;所述IC厌氧反应器是在常温条件下运行，容积负荷为17.0～22.0 kg CODCr/(m3·d)，沉淀区表面负荷0.6 m3/(m2·h)，反应区水力停留时间5～7 h;
d、将步骤c经过IC厌氧反应器处理后进入第一反应区底部的过滤液以及污泥导入MBR膜生物反应器中进行分离(所述MBR膜生物反应器采用的是聚丙烯中空纤维膜，膜的孔径为0.1～0.45 μm)，在MBR膜生物反应器中停留的时间为4～6h，分离过程中控制溶解氧DO成分的含量为2～4 mg/L;经过MBR膜生物反应器分离后得到的污泥进行干燥重新利用，分离后得到的下清液直接排放或循环利用;经过MBR膜生物反应器分离后所得下清液中悬浮物SS和生化需氧量BOD5的去除率分别达到≥90%和≥85%。
实施例2：与实施例1基本相同，不同之处在于：
步骤a中：所述聚丙烯酰胺水溶液的质量百分浓度为0.05%，聚丙烯酰胺水溶液的加入量占淀粉废水总重量的4%;所述聚合氯化铝水溶液的质量百分浓度为10%，聚合氯化铝水溶液的加入量占淀粉废水总重量的1.0%;
步骤b中：经管束干燥机干燥时干燥条件是常压、干燥温度为50℃、干燥时间为4h。
实施例3：与实施例1基本相同，不同之处在于：
步骤a中：所述聚丙烯酰胺水溶液的质量百分浓度为0.1%，聚丙烯酰胺水溶液的加入量占淀粉废水总重量的2%;所述聚合氯化铝水溶液的质量百分浓度为5%，聚合氯化铝水溶液的加入量占淀粉废水总重量的2%;
步骤b中：经管束干燥机干燥时干燥条件是常压、干燥温度为45℃、干燥时间为5h。
实施例4：与实施例1基本相同，不同之处在于：
步骤a中：所述聚丙烯酰胺水溶液的质量百分浓度为0.065%，聚丙烯酰胺水溶液的加入量占淀粉废水总重量的3.5%;所述聚合氯化铝水溶液的质量百分浓度为9%，聚合氯化铝水溶液的加入量占淀粉废水总重量的1.2%。
实施例5：与实施例1基本相同，不同之处在于：
步骤a中：所述聚丙烯酰胺水溶液的质量百分浓度为0.09%，聚丙烯酰胺水溶液的加入量占淀粉废水总重量的2.5%;所述聚合氯化铝水溶液的质量百分浓度为6%，聚合氯化铝水溶液的加入量占淀粉废水总重量的1.8%。
