淀粉废水处理工艺分析与工程技术规范解读

淀粉废水处理工艺分析与工程技术规范解读

淀粉废水是以玉米、薯类、小麦、大米等农产品为原料生产淀粉或淀粉深加工产品（淀粉糖、葡萄糖、淀粉衍生物等）的行业产生的废水，一般为高浓度有机废水，是主要污染源之一。本文将对淀粉废水污水处理工艺进行详细分析，希望对大家有所帮助。

主要处理工艺选择

近日，环境保护部新发布《淀粉废水处理工程技术规范（-2014）》。该标准根据我国现行污染物排放标准和污染控制技术，规定了以玉米、小麦、马铃薯等为原料生产淀粉及后续产品的生产废水处理工程设计、施工、验收、运行和维护的技术要求。

《淀粉废水处理工程技术规范》（-2014）标准首次发布，明确了淀粉生产废水的来源及主要处理工艺选择：

淀粉生产废水来源

以玉米为原料生产淀粉时，废水主要来源于玉米浸泡、胚芽分离洗涤、纤维洗涤、浮选浓缩、蛋白质压滤等​​工序蛋白质回收后的排水，以及玉米浸泡水资源回收过程中产生的蒸发、冷凝水。

采用马铃薯作为茶淀粉原料时，废水主要来源于榨汁、分离、脱水等工序回收蛋白质后的排水，以及原料运输、清洗过程中产生的废水。

以小麦为原料生产淀粉时，废水由两部分组成：沉淀池的上清液和离心后产生的黄色浆状水。

以淀粉为原料生产淀粉糖时，废水主要来自离子交换柱冲洗水、各类设备的冲洗水及洗涤水、液化糖化工序的冷却水等。

淀粉废水中的主要污染物是悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）和总磷（TP）。

淀粉废水处理工艺路线的选择，应根据当前国家和地方的排放标准、污染物来源及性质、排水去向等确定淀粉废水的处理程度，选择合适的处理工艺。

淀粉废水处理一般应采用“预处理+厌氧生物处理+好氧生物处理+深度处理”的治污工艺，其工艺流程图如下：淀粉企业根据淀粉生产的原料、产品类型、废水性质，选择合适的废水工艺路线和单元技术。

在预处理工序中，淀粉生产废水需经过格栅、沉淀、气浮等工序去除其中的悬浮物后方可进入调节水量的均衡池；马铃薯淀粉生产废水需在沉淀池前加设消泡设施；马铃薯淀粉废水原料运输清水需经过沉砂等工序去除污水中的砂石后方可进入调节池。

厌氧生物处理可采用上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）、内循环厌氧反应器（IC）等工艺，废水进入厌氧反应器前需调节pH值和温度；淀粉糖、变性淀粉生产废水需投加营养物调节碳氮比后方可进入厌氧生物反应。

好氧生物处理可选用序批式活性污泥法（SBR）、缺氧-好氧（A/O）+二沉池、氧化沟+二沉池等工艺。

深度处理可选用混凝沉淀、砂滤、膜生物反应器（MBR）等工艺；根据用水需求，可经纳滤、反渗透处理后回用。根据回用用途不同，可选用超滤、超滤+反渗透（RO）、超滤+RO+混合离子交换床等工艺进行回用。其中，可选用MBR替代好氧生物处理（反硝化除磷）+深度处理，或将MBR作为深度处理工艺。

淀粉废水处理解决方案

1. 项目概况

1. 项目背景

红薯淀粉加工过程中会产生大量的高浓度酸性有机废水，废水主要来源于淀粉加工过程中的清洗、过滤、浓缩等工艺阶段。废水中含有大量的可溶性有机污染物，如淀粉、蛋白质、糖、碳水化合物、脂肪、氨基酸等，其次是含N、P的无机化合物，此外还含有一定量的挥发性酸、灰分等。它是一种高浓度有机废水，可生化性好，但由于氨氮、盐含量高，处理难度大。这些有机废水排入水体会消耗大量的溶解氧，若不经处理直接排放，会对环境造成污染。

淀粉生产约80%以红薯为主，其余以玉米、小麦、大麦、燕麦等富含淀粉的植物根部为主。原料中除淀粉外，还含有多种其他成分——蛋白质、纤维素、有机盐等。淀粉生产包括原料处理、浸泡、粉碎、筛分、淀粉分离、洗涤、干燥等几个主要工序。但具体操作因原料不同而存在一些差异，废水的主要来源也因淀粉生产的原料不同而不同。

（二）废水排放

水量及排放规律

根据业主要求，参考国内多家单位多年来积累的设计数据及食品废水处理的成功经验，同时考虑雨水回流及生产峰值情况，该小区污水处理能力设计为2m3/H。

污水处理厂设备全自动、有人值守，每天24小时运转，全年365天生产。

位于山西省平定县农村社区，该食品企业处理的生产废水含COD、SS、BOD5较高，废水为间歇排放，排放量约20m3/d，日均水质波动较大。另外生产废水中含有多种高指标有机污染物，但污水的B/C为0.5，可生化性较好。因此采用水解酸化池+生物接触氧化+MBR膜工艺作为主要工艺，消毒处理作为辅助处理。该组合处理工艺对该类生产废水处理效果稳定，操作简单，剩余污泥产量低，抗冲击负荷能力强。处理后的废水最终出水水质要求符合《污水综合排放标准》（-1996）中的一级标准。原废水水质及排放标准要求见表1。

表1 废水水质及排放标准

（三）污水水质

根据食品生产废水水质一般监测报告并结合实际情况，废水水质如下：

二、本规划的依据、原则和范围

（一）编制依据

1.《中华人民共和国水污染防治法》；

2.企业提供的水质、水量及有关资料；

3、国家污水综合排放标准（1996年）中一级排放标准；

4.《室外排水设计规范》GBJ14-47；

5.国家现行的工程设计规范。

（二）编制原则

1、认真贯彻国家关于环境保护的方针、政策，遵守国家有关法律、法规和标准；

2、严格执行国家各项环境保护法律法规，确保出水水质满足国家和地方污染物排放标准。

3、积极稳妥地采用先进、可靠的加工技术，为节省建设资金、合理使用资金创造条件。

4.贯彻经济性与可靠性并重的设计原则，在尽量降低工程造价和运行费用的同时，合理考虑使用条件和管理维护条件。

5、本着需要与可能相结合的原则，充分考虑当地的实际情况和现有条件，因地制宜，积极、审慎地采用先进、适用的工艺技术，使项目各项指标达到预期目标。

6、污水处理工程处理后的出水水质应能满足国家和地方环保部门的有关标准。

7、废水处理规模应留有一定的余地，满足生产发展的需要，布局紧凑，尽量少占地，实行科学管理。

8、所选工艺流程处理效果好，技术先进、成熟、可靠，适应性强，经济合理。在保证排放达标的前提下，力求简单实用，方便管理操作；

9、尽量减少一次性投入，努力降低运营成本，具有可持续性；

10、营造良好的生产、生活环境，努力打造现代化花园式污水处理工程。

（三）编制范围

1、本方案仅涉及污水处理厂的设计、建设预算；

2、消防设计、废水处理站外冬季采暖及管网设计、供电系统设计及概算由企业自行安排。

3. 排放废水特性概况

该食品企业排放的生产废水为中低浓度有机废水，主要含有机污染物，不含有毒物质，废水BOD5/CODcr在0.6左右，可生化性好，易于生化处理。淀粉生产过程中产生的生产废水含有淀粉、糖类、蛋白质、有机酸等可溶性有机物，小颗粒淀粉、纤维等不溶性细小有机物，以及泥沙等无机物。为减轻后续处理构筑物处理负荷，保护后续处理设施，应在废水预处理设施后端安装气浮设备进行输送、清洗和排放，以拦截原污水中较大的悬浮物或漂浮物，并去除废水中的沉淀物。

该企业废水为高浓度难生物降解有机废水，可采用生化处理方法。由于原水BOD较高，要求的处理效果也较高，提出采用厌氧-好氧处理路线。废水中难降解的COD经过厌氧处理后转化为较易降解的COD，高分子有机物转化为低分子有机物。好氧生物处理方法工艺成熟，稳定性好，出水水质好。因此，采用厌氧-好氧处理路线更为合理。

4.废水处理工艺选择

（一）工艺选择

根据企业实际情况，建议采用一体化钢结构，其优点是占地面积小、灵活、耐用、基本无噪音、运行费用低，投资相对较小，处理工艺仍采用生化处理。

一体化淀粉废水处理设备采用厌氧、好氧处理工艺，预处理工艺应设置格栅、调节池或沉淀池，尽量减少进入生物处理构筑物的悬浮物，保证后续工艺的正常运行。经综合分析考虑，确定采用气浮+水解酸化池+生物接触氧化+MBR膜工艺+消毒处理工艺对废水进行处理。

污水由调节池、隔油调节池提升进入混凝絮凝装置，依次投加PAC、PAM，充分进行混凝絮凝反应，经混凝絮凝反应后的废水进入高效组合气浮，去除大部分油和SS，出水基本达标。经一体化污水处理设备处理后，水中的COD、BOD、氨氮、PH值等被去除。在最后一道工序投加二氧化氯进行最终消毒，出水达到排放标准。

气浮装置除杂参数：

废水经气浮设备处理后自流进入调节池进行初步均化均匀，主要是因为废水在调节池内进行预曝气搅拌，可以尽量避免大量SS在调节池内堆积发酵，同时还可以将废水中的低分子有机污染物吹落氧化。然后由潜水排污泵提升至水解酸化池。水解酸化池中经过驯化培养的大量厌氧微生物直接将废水中所含的大部分高分子有机污染物破碎降解为小分子有机污染物，提高了废水的可生化性，有效缓解了后续好氧生化处理工艺的处理压力。经过水解酸化后的废水在重力作用下自流进入接触氧化池。在接触氧化池内罗茨风机曝气充氧的情况下，大量的有机污染物被好氧微生物群氧化降解为CO2和H2O，废水中的氨氮被氧化为硝酸盐和亚硝酸盐而被去除。经接触氧化池处理的出水经过最后的混凝沉淀反应，使废水中不易沉淀的小颗粒凝聚成大颗粒。混合液随后进入二沉池进行固液分离，确保最终出水水质稳定，满足排放标准要求。固液分离后的上清液溢流至出水流量堰达标排放，剩余污泥排入污泥浓缩池进行污泥浓缩处理。

膜生物反应器（MBR）

主要作用：利用微生物去除污水中大量的可溶性有机物，大幅度降低污水中的COD和氨氮，且由于膜的高分离特性，出水基本不含悬浮物。经过MBR处理后的污水完全达标排放，其出水水质达到国家要求的污水排放标准。

污泥处理工艺流程简述

沉淀池底部集泥斗中沉淀下来的污泥由气提装置泵送至污泥浓缩池，然后在污泥浓缩池中利用重力对污泥进行浓缩。污泥斗中浓缩浓缩后的污泥由污泥泵加压泵送入厢式压滤机，进行后续的压滤脱水处理。最后将污泥浓缩池的上清液和厢式压滤机的滤液均匀回流至调节池进行处理。脱水后的污泥由专门的污泥运输车收集后运往卫生填埋场处理。

（二）生物处理技术

在生物处理技术中我们选择了近年来发展最为迅速的好氧生物处理技术——生物接触氧化+MBR膜工艺。

该方法属于生物膜法的一种，其生物载体主要是池内安装的优质生物填料，与其他生物处理方法相比，其主要特点有：

1、由于填料比表面积大，池内充氧条件好，生物接触氧化池单位体积的生物固体量（10~20g/L）远高于活性污泥曝气池的生物量（1.5~3.0g/L）。因此，生物接触氧化池有较高的容积负荷（3.0~6./m3˙d），是活性污泥法的6~7倍。

2、由于有相当数量的微生物固定生长在填料表面，所以不存在令人头痛的污泥膨胀问题，操作管理方便。

3、由于生物接触氧化池内生物固体很多，且水质完全混合，所以生物接触氧化池对水质、水量的突然变化的适应能力很强。

4、由于生物接触氧化池中生物固体量较大，有机体积负荷较高，其F/M(有机基质F与微生物M之比)可维持在一定的水平，因此污泥产量较活性污泥法较低。

5、处理量大、占地面积小、容积负荷高、池体积小，相当于活性污泥法、氧化沟的四分之一至五分之一。

6、氧利用率高（大于15%），运行功率低。

生物接触氧化工艺中，供氧方式有两种，一种是强制曝气，一种是射流曝气。与这两种方式相比，强制曝气具有氧利用率高、能耗低的特点。因此，本方案决定采用“强制曝气生物接触氧化法”工艺对该企业的废水进行生化处理。

该技术具有投资少、效率高、运行费用低、操作管理方便、抗冲击负荷能力强的特点。

7、MBR膜的清洗方法一般根据膜的性质和处理液的性质来确定。无机膜的分离对象是活性污泥混合液。餐饮行业污水中有机物在生物反应器中被微生物降解是一个动态、连续的过程。餐饮污水中的营养物质主要为油脂、淀粉、蛋白质等，这些营养物质经过微生物的分解吸收，转化为能量和部分自身。微生物正常的代谢会产生黏性多糖、黏性多肽分子和蛋白质分子，细菌死亡后，这些物质一部分可被其他微生物利用，一部分可能存在于活性污泥混合液中。同样，餐饮污水中的少量无机盐也会被细菌和其他微生物部分吸收，剩余部分也存在于活性污泥混合液中。这些残留在污泥混合液中的成分最终到达膜表面，形成凝胶层，堵塞膜。

五、污水处理站设计技术方案

（一）项目所在地

污水池排水口右侧的空置区域。

（二）设计参数

1、设计处理能力：Q=20m3/d，每天24小时运转，设计处理能力：1m3/h。

2、设计进水水质（见表1）

表1-设计进水水质-进入一体化污水池后

3、设计出水水质（采用1996年《污水综合排放标准》一级标准）。（见表2）

表 2- 设计出水水质

（三）工艺说明

废水经气浮设备除掉漂浮物、浮油后，自流进入调节池进行水质、水量调节预处理，然后进入一级、二级接触氧化池进行生化处理。同时，一级、二级接触氧化池水体经鼓风机曝气。二级接触氧化池生化处理后的水中含有残留生物膜，必须经过沉淀，再经MBR膜工艺处理。沉淀后的上清液外排。此时出水水质达到-1996一级标准。沉淀池后产生的污泥返回化粪池进行厌氧处理。化粪池厌氧处理后的上清液自流进入调节池进行处理，如此循环。

（四）该工艺采用的特殊技术

1、工艺设计巧妙，产生的污泥不需要外排处理，而是进行厌氧消化，大大改善了污水处理厂的环境，由于整个污水处理厂埋在地下，基本不占用土地。

2、生物接触氧化池：该装置是整个污水处理工艺过程中的关键技术，采用国内最先进的不会堵塞的曝气装置—变孔曝气软管和新型组合多孔环生物填料，保证了生化系统的高效运行。

（五）废水处理效果预测

表2 项目运行监测结果

可见处理后的水质达到-1996一级标准，处理后的水质经过滤后可完全回用于企业办公楼、住宅楼冲厕所、浇灌花草、灌溉农田等。

（六）主要建筑物、设备概况

一体化污水处理设备组成：

1、格栅：在综合污水进入调节池前设置格栅，去除生产污水中的软性缠结物、较大的固体颗粒及漂浮物，保护后续工作水泵的使用寿命，减少系统处理工作量。

2、均衡池：综合污水经格栅处理后进入均衡池进行水量、水质均衡，确保后续生化处理系统水量、水质的均衡稳定。设置预曝气系统，进行充氧、搅拌，防止污水中悬浮颗粒沉淀发臭，对污水中的有机物也有一定的降解作用，从而提高整个系统的抗冲击能力和处理效果。

3、提升泵：调节池内安装有潜水排污泵，将分布均匀、均质后的污水提升至后续处理阶段。

4、A级生物池：将污水进一步混合，充分利用池内高效生物弹性填料作为细菌载体，依靠厌氧微生物将污水中的不溶性有机物转化为可溶性有机物，将大分子有机物水解为小分子有机物，以利于后续的O级生物处理池中进一步氧化分解。同时，回流的硝酸和碳氮在硝化细菌作用下可进行部分硝化和反硝化，去除氨氮。

5、O级生物池：此池是本次污水处理的核心部分，分为两段，第一段在较高的有机负荷下，污水中的各种有机物通过填料上附着的大量不同种类的微生物群落，通过生化降解、吸附等方式去除，大大降低了污水中的有机物含量。第二段在较低的有机负荷下，污水中的氨氮在氧气充足的条件下被硝化细菌降解，污水中的COD值也降低到较低的水平，使污水得到净化。详情请参考污水宝商城信息或更多相关技术文档。

6、二沉池：固液分离，除去生化池中剥离的生物膜及悬浮污泥，使污水得到真正的净化

7、消毒池：二沉池出水自流进入过滤消毒池进行消毒，使出水水质达到卫生指标要求，合格排放。

8、鼓风机：供A/O级生化池、调节池的充氧曝气、搅拌、污泥提升、污泥消化用。

9、污泥提升泵：在均衡池内安装潜水排污泵，将分布均匀、均质后的污水提升至后续处理阶段。