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澱粉水處理設備
類別:水處理係列

一,澱粉的來源性質及其用途
澱粉屬多羥基天然高分子化合物,廣泛從在於植物的根,莖和果實中。澱粉是人類重要的食品,在工業生產中也有廣泛的用途,作為漿料,添加劑,膠黏劑和填充劑等用於許多工業部門,如造紙,紡織,食品,醫學,化工等。由於工業的發展,澱粉所具有的自然性能已不能滿足要求。近20年來,人們采用化學,物理化學和酶催化技術對澱粉進行處理,研製出多種改性澱粉,以滿足工業生產的要求。
澱粉生產的主要原料作物有甘薯類,玉米類和小麥類。現就其以甘薯為原料對其生產工藝,用水的水質質量,出水的水質及廢水處理技術加以說明。
 
二,澱粉的工業廢水處理
1. 澱粉生產工藝用水水質與水量
澱粉生產工藝使用的水應不含有鐵,錳,懸浮物等雜質,有機物含量低,硬度低,PH值應適宜。原料流送用水和洗滌用水可以直接使用地下水和清潔的地表水,在使用後經適當處理可循環使用。生產工藝用水則應經過常規的處理工藝進行處理,及混凝沉澱和沙濾的工藝處理。當使用地下水作為水源時,一般可不僅處理直接飲用,每噸原料的用水量約為13~20m3,因工廠不同而異,其中流送洗淨水用水量約占40%~50%。下圖為甘薯類(包括馬鈴薯及其其他薯類)為原料的澱粉生產工藝流程。
 
2. 澱粉生產工藝及廢水的產生
A. 輸送與洗淨廢水 再洗料生產車間,作為原料的甘薯,馬鈴薯等都是通過輸送渠道流送到生產線的。在流送過程中,甘薯,馬鈴薯在一定程度上被洗淨,此外在澱粉車間還專設洗淨工序,比較徹底的去除甘薯,馬鈴薯表麵所沾染的汙物的砂土。有流送工段和洗淨工段流出的廢水中含有砂土,甘薯,馬鈴薯的破皮片以及由原料析出的有機物,這類廢水懸浮物含量高,但COD與BOD含量都不高。
B. 生產廢水(分離廢水) 原料甘薯,馬鈴薯洗淨後加以磨碎形成澱粉乳液。在乳液中含有大量的渣滓分離,澱粉乳送至精致濃縮工段。分離廢水中含有大量的水溶性物質,如糖,蛋白質,脂肪等,此外還含有少量的微細纖維和澱粉質,COD,BOD值很高,並且水量大。因此,本工段廢水是甘薯,馬鈴薯原料澱粉廠的主要廢水,精致澱粉乳脫水工序產生的廢水水質與分離廢水相同。
C. 生產設備洗刷廢水 指對生產設備進行洗刷二產生的廢水。
D. 澱粉 貯槽廢水 在澱粉生產過程中,作為副產品產生大量的渣滓,長期積存在貯罐,貯槽中,會產生一點亮的廢水,這種廢水雖然不會產生惡臭,但酸度高。
3. 廢水的水量與水質
以甘薯為原料的澱粉生產工藝,單位原料所產生的廢水水量,見下表

表一   以甘薯類為原料生產澱粉產生的廢水水量  單位:m3/t原料

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表二    以甘薯類為原料生產澱粉產生的廢水水質   單位:㎎/L

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4.廢水處理工藝與技術
以甘薯類為原料的澱粉生產廢水中含有大量的溶解性懸浮物以及呈膠體狀的有機汙染物,且不含有有毒物質,可生化性良好,采用生物處理法能夠取得良好的效果。但是以甘薯為原料的澱粉生產工藝在季節性等方麵存在一係列不利於生物法處理的因素,其主要原因有:生產周期短,由於原料生產物不易貯存,而澱粉生產的時間非常集中,一般集中在2~3個月內,而且是在嚴寒的冬季,技術上有困難。根據這些情況和已有的經驗,對甘薯為原料的澱粉生產廢水采用的設計運行數據和取得的淨化效果如下:
1)沉澱分離法     使用沉澱池或沉澱塘,但池中發生厭氧反應時,生成的有機酸使廢水的PH值下降處於膠體狀態的蛋白質將形成絮凝體而沉澱,能提高分離效果。
2)單純曝氣法     用空氣或含臭氧的空氣對廢水進行短時間的曝氣,通過空氣氧化,臭氧養化以及對揮發物質的曝氣吹脫以取得淨化效果。空氣曝氣去除有機汙染物效果顯著,但曝氣時間不宜過長,控製在16h以內。
3)穩定塘法   如土地富餘,氣候溫暖,澱粉生產廢水處理也可考慮用穩定塘進行處理。
4)生物處理法     活性汙泥法,生物膜法都是處理澱粉廢水的生物處理方法。當采用生物轉盤處理澱粉廢水時,可考慮采用下列參數:BOD5容積負荷為600g/(m2盤麵積d),轉盤角轉速2.5~4.5/min,在4~8℃下BOD5去除率可達50%左右。顯然一級生物轉盤很難使廢水達到較高的處理效果,應采用二級或三級轉盤或在組合其他處理工藝組成兩段好樣處理係統。
活性汙泥法中可選用普通活性汙泥法,ABR,SBR,CASS,ICEAS,氧化溝,純氧曝氣,A/O,A2/O,MBR,延時曝氣,接觸氧化或厭氧----兩級好氧。
三,澱粉廢水處理實例
(一),厭氧---接觸氧化---氣浮工藝的綜合處理澱粉生產廢水
  鐵嶺玉深集團澱粉廠是國內最先進的澱粉之一。該廠日處理玉米2500t,年產藥用澱粉5萬噸,飼料1.3萬噸,胚芽餅0.25萬噸及精致玉米油0.2萬噸。澱粉生產采用“一浸三分離”的濕磨法閉環式工藝流程。CODcr 5500㎎/L,BOD5 3000㎎/L,SS 1000~15000㎎/L,PH值4,水溫45~55℃,排放量400m3/d。 玉米加工廠的煉油車間排出的低濃度廢水CODcr 1000㎎/L,BOD5 450㎎/L,PH值6~7,水溫20~22℃,排放量100m3/L。該廠采用厭氧(UASB+AF)--接觸氧化—氣浮處理工藝。厭氧工藝主演技術經濟指標為:進水水溫30~32℃,厭氧池CODcr容積負荷5.5㎏/(m3d),水力停留時間HRT=24h,厭氧罐容積4*100m3,CODcr去除率85%,BOD5去除率90℃,生產沼氣748m3/d。接觸氧化工藝主要技術經濟指標為:處理水量500m3/d,CODcr 860㎎/L,BOD5 362㎎/L,接觸氧化池CODcr負荷1.5㎏/(m3.d),HRT=14.4h,氧化池有效容積300m3,CODcr去除率76%,BOD去除率77%,氣水比18:1.處理工藝流程如圖所示:
運行結果表明,厭氧菌種的數量和比活性是決定厭氧處理效果的關鍵。一般控製MLSS在6~8㎏/m3,氧化池的汙泥濃度為2g/L。厭氧段CODcr容積負荷達9.2㎏/(m3.d),比設計的容積負荷5.5/(m3.d)提高67%,而廢水的CODcr的去除率仍達到85%,BOD5去除率達到90%。好氧段的CODcr容積負荷達到1.8㎏/(m3.d),CODcr去除率75%~80%,BOD5去除率77%。
(二)光合細菌(PSB)氧化—生物接觸氧在處理澱粉生產廢水
中小型澱粉廠的廢水主要來源於玉米浸漬水和加工工藝過程水。澱粉糖廠的廢水主要來源於離子交換係統的再生水,其水質為CODcr 2000~5000㎎/L, BOD5 1500~3500㎎/L,SS 1000㎎/L,氨氮60㎎/L,PH值4.5~6。
這兩類廢水除可采用厭氧—好氧處理工藝外,還可采用光合細菌(PSB)氧化—生物接觸氧化處理工藝。該公藝是一種新穎的出理方法,具有處理工藝簡單,流程短,占地麵積小,一次性投資少,運行效果穩定及費用低,操作管理方便等特點,在日本以大量引用,在韓國,澳大利亞等也有應用,我國也有應用。某場已用該工藝運行生產,該廠廢水的CODcr為700~8000㎎/L,SS 200~3000㎎/L,PH值2,5~6.5,處理量達30m3/h,處理後的CODcr降至60~90㎎/L,SS 30~50㎎/L,PH值6~9,處理費用為1元/m3左右。
光合細菌(PSB)氧化—生物接觸氧化處理工藝流程如圖所示:
一、圖中調節可溶化池的作用主要是調節水量水質,廢水中的大分子有機物在好氧兼厭氧菌生化作用下分解成小分子,為光合細菌提供營養物質。光合細菌氧化池與生物接觸氧化池是處理工藝中的關鍵。要選擇合適的光合細菌種類和確定最佳的接種量,這樣可承受較高的有機負荷,使容積負荷達6㎏COD/(m3.d),處理效果穩定可靠。生物接觸氧化可繼續去除有機物。生物炭池是為了確保廢水處理達到排放標準的深度處理單元,當接觸氧化池出水經沉澱池沉澱後達到排放標準時,可超越生物炭池而排放。
四,澱粉生產廢水的綜合利用
玉米澱粉生產過程中排放大量的高濃度有機廢水,將其進行綜合利用,可以提取蛋白質,玉米漿等多種有用物質。澱粉生產廢水綜合利用方法較多,且工藝簡單,成熟,設備投資少。具體方案如下:
1)浸泡玉米水生產菲丁,玉米漿。浸泡玉米水中含有豐富的有機物和有機酸,將石灰乳加入浸泡水中充分攪拌,調節PH值6~6.5,經經板框壓濾機進行過濾和擠壓,提取幹物質,極為菲丁。板框壓濾機排出的濾液經蒸發凝縮,幹物質極為玉米漿,濃縮蒸發水返回浸泡工段重複利用,從而實現了浸泡工段廢水的零排放,蒸發水回用還能夠提高浸泡水溫度,節約一定能源。
2)分別廢水生產蛋白粉   澱粉蛋白分離工段產生的廢水含高濃度蛋白,將該部分廢水采用板框壓濾機脫水方法回收有機物,生產蛋白粉(蛋白粉是飼料生產的優質原料)。另外,也可以采用李欣濃縮機濃縮板框壓濾機脫水方法從廢水中提取蛋白粉,提取效率高於隻采用一級半框壓濾工藝。
3)篩選廢水生產粗纖維.   篩選廢水中含有大量渣皮等幹物質,使用板框壓濾機是該部分與渣皮等幹物質分開,幹物質經烘幹加工生產粗纖維,是生產飼料的重要原料。
4)副產品深加工,用廢水提取的玉米漿,蛋白質為原料,配以油餅,纖維,經接菌發酵,混合,成型,幹燥的工藝路線生產單細胞酵母,其經濟效益十分可觀。
5)玉米濕胚芽,濕纖維渣,濕蛋白質繼續生產產品。玉米濕胚芽經幹燥含有45%~55%的脂肪,可通過機械壓榨法或浸出法直接製取玉米胚芽粗油,再經“三脫”,“五脫”工藝生產玉米胚芽精油,剩下胚芽餅可做飼料。濕纖維渣(含水57.5%)經幹燥可做玉米複製飼料,濕蛋白質(含水64.0%)經幹燥生產蛋白粉。
五,澱粉生產廢水處理新工藝 
   近年來,許多學者都在研究膜生物係統,這種係統組合了廢水處理工藝和膜分離技術。兩相厭氧膜生物係統試驗工藝流程如圖(一)所示。此工藝處理澱粉配製廢水,COD去除率平均為97.2%左右,並且運行穩定。由於膜的截留和吸附以及部分排泥的作用,該係統對氮也有一定的去除效率。

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MBR工藝在某些工業廢水處理中一得到應用,其主要是采用A/0-MBRA2/O-MBR兩種工藝技術,可將CODcr去除95%以上,BOD去除95%~98%,SS去除98%~100%,氨氧去除90%以上,總磷去除99%以上,達到了很好的處理效果。此工藝流程如圖(二)(三)所示:


近年來微生物絮凝劑應用於玉米澱粉廢水處理引起了人們的關注,進行了大量的實驗研究。微生物絮凝劑和常用化學絮凝劑對澱粉生產黃漿廢水的處理效果比較如下表所示:
總的來說,目前國內對於澱粉加工廢水治理方麵的研究比較重視,在這方麵不斷取得新的進步。雖然和國外發達國家相比還有很大差距,但處理方法和工藝已相當成熟,基本適應我國澱粉加工業的發展需要。由於澱粉廢水的高有機濃度和無毒等特點,目前應用最多的是生化法和絮凝沉澱法,對這兩種方法的應用研究也是最多的,但是近些年隨著一些新的廢水處理工藝的出現和發展,這些工藝也必將會被不斷應用於澱粉廢水的處理。另外,將各種方法結合起來,可以使它們的優缺點相互補充,達到較高的處理效果。成版人抖音永久黄版還應該看到,隻通過末端治理來解決問題,治標不治本,要想真正解決我國澱粉加工業的汙染問題,還需要通過對企業推行清潔生產,采用先進的生產工藝,加強管理等措施來實現。相信通過各方麵的努力,必將實現我國澱粉加工業的可持續發展。


參考文獻:<<水處理實用新技術案例>> 周國成, 淩建軍  主編     化學工業出版社

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