云南某淀粉廠淀粉廢水處理工程設計
1 概述
云南某淀粉有限公司是一家致力于馬鈴薯產業化運作的專業性公司，公司業務涉及馬鈴薯種植、研發、良種繁育、馬鈴薯制品加工、生產設備等多個領域，該廠每天排放廢水總量為2100m3/d。淀粉廢水主要成分為淀粉、蛋白質和糖類，是一種高濃度、高酸性的有機廢水，如果該廢水直接排放到水體中，會造成嚴重的水體污染。在本工程應用中，采用新進水指標如表1。
表1 主要設計進水水質指標表
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2 排放水質目標
設計出水水質達到國家《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）的一級標準，見表2。
表2 主要設計出水水質指標表
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3 工程設計
3.1 工藝流程
在淀粉生產過程中產生的生產廢水含有淀粉、糖類、蛋白質、有機酸等溶解性有機物質，小顆粒淀粉、纖維等不溶性細小顆粒有機物及泥砂等無機物。為了減輕后續處理構筑物的處理負荷，保護后續處理設施，應在馬鈴薯輸送、清洗排放的廢水預處理處理設施的前端安裝旋轉沉沙池、格柵等，以截留原污水中較大的懸浮物或漂浮物、去除廢水中泥沙。而在主生產線排放細胞液廢水中，需要通過沉淀、淺層氣浮等物理方法去除懸浮物、膠體物質及部分有機物，同時回收植物蛋白飼料等[1]。
原水的BOD／COD=0.48>0.3，屬高濃度可生化有機廢水，故可采用生化處理方法。由于原水的BOD較高，要求達到的處理效果也較高，擬采用厭氧一好氧的處理路線。厭氧法處理高濃度有機廢水較經濟，既節能又可回收沼氣。廢水中難降解的COD經厭氧處理后轉化為較易降解的COD，高分子有機物轉化為低分子有機物，但出水有機物濃度仍較高，達不到排放標準。好氧生物處理法工藝成熟、穩定性好、出水水質較好。因此，采用厭氧一好氧的處理路線較合理。總體方案為如圖1所示。
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圖1 總體工藝流程圖
3.2 主體構筑物設計參數
整個工程包括預處理部分、厭氧部分、好氧部分和污泥處理系統。主要處理構筑物及設計參數見表3。
表3 主要構筑物設計參數
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4.工程運行
厭氧膨脹顆粒污泥床（Expanded Granular Sludge Bed，EGSB）反應器的接種污泥主要來自于污水處理廠的厭氧脫水污泥。接種量為160噸，接種后測量罐內的污泥質量濃度（MLSS）約為20g·L-1。由于淀粉廢水的酸度較大，有機物含量較高，如果在IC反應器啟動初期進水濃度過高，將對產甲烷菌產生抑制，不利于反應器的快速啟動，因此在EGSB反應器內循環形成之前應采用較低的進水濃度進水。采用將反應器進水與出水或清水以1：1的體積比稀釋至COD的質量濃度為3500mg·L-1左右，稀釋后pH在4.5～5.0之間。為提高反應器內的pH值，加快啟動的進程，可在進水中加入NH4HCO3將pH值調至5.0～6.0。反應器初始進水有機進水負荷COD為750kg·d-1，出水COD的質量濃度為500mg·L-1左右，15d后降低到300mg·L-1，去除率高達90%。穩定運行一段時間后可逐步增加進水負荷直至到設計有機負荷。在啟動一定時間，當反應器內循環形成后，由于內循環對pH的緩沖作用，將不再在進水加入NH4HCO3調節pH。
在反應器啟動過程中，每天測定反應器出水COD及其去除率、揮發性脂肪酸（VFA）、pH等指標，并定期測定反應器內污泥濃度，觀察污泥形態變化。當COD去除率大于80%，VFA的質量濃度小于400mg·L-1，pH高于6.60，產氣量正常時可認為反應器運行正常。當監測指標超標時應根據具體情況進行調整。
CASS工藝的啟動過程為：首次加入厭氧出水后，加入部分清水將水位調至最大，開始進行曝氣。曝氣和沉淀交替進行，即曝氣2h后沉淀2h，然后再曝氣2h沉淀2h。定期去樣測定COD，當COD去除率達到80%以上時即可排水，2d為一個周期，培養約3周后，改為1d一個周期。如此培養20d后，污泥呈現土黃色，沉淀后上層清液為黃綠色，表明活性污泥已經培養成功。
3.2 運行效果
調試運行成功后，對各處理單元進行連續10d每天取樣2次的定期監測。各處理單元的處理效果見表4。
表4 處理單元各項處理結果
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5 問題及討論
１）EGSB反應器設計進水水溫為35℃左右，由于淀粉廢水水量較大且水溫較低，因此當水溫低于設計水溫是應進行加熱使其達到設計水溫方可進水，并在運行過程中將水溫逐步增高到43～45℃，即在傳統認為的高溫厭氧區與中溫厭氧區之間。運行實踐證明，EGSB反應器的處理效率與沼氣產率都比中溫的時候高。分析認為在厭氧微生物中存在一個從中溫到高溫的連續菌種鏈，在長期的運行過程中，適應45℃的厭氧菌群成了優勢菌。（
２）在EGSB反應啟動過程中采用間歇脈沖式進水方式。一方面這種進水方式增加了反應區的升流速度，改善了傳質效率。另一方面均勻的分布有機負荷，增強了系統的穩定性。
6 工程效益
6.1 環境效益
本工程建成之后每年去除COD高達2500噸，大大減輕了水體污染,為企業的進一步發展鋪平了道路；同時也對區域經濟發展和生態環境的改善都產生了積極的作用。
6.2 經濟效益
工程總投資753.63萬元。工程建成后沼氣利用獲得的經濟效益為80萬元，運行費主要包括燃料費、人工費、電費、折舊費、維修費等。處理成本1.1元/m3(水)。
參考文獻
[1]李善平,甘海南.淀粉廢水處理的運行與管理[M].北京:中國環境科學出版社,2000.
[2]沈耀良,王寶貞.廢水生物處理新技術[M].北京:中國環境科學出版社,1999.
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