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        制藥行業廢水處理技術分析

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        淀粉是一種重要的工業原料,它的用途很廣泛,除供食用與加工食品外,更廣泛的應用于紡織、造紙、醫藥、發酵、鑄造、膠粘、化工、機械及鉆井等行業。在淀粉生產過程中,需水量很大,污水排放量也大,且污水都是含大量淀粉、蛋白質、糖類、脂肪等有機物的髙濃度有機污水,如不加以處理直接排入水體中,將造成水體缺氧,使水生動物窒息,給環境帶來極大的危害。目前,我國年產淀粉300多萬噸。在淀粉生產過程中,污水抻放量很大,每產一噸淀粉排放污水10~20m3。

        1.淀粉生產工藝

        淀粉生產約有80%是以玉米為原料,其余是以薯類、小麥、大麥、燕麥以及其他富含淀粉的植物塊根等為質料。原料中除含淀粉以外,還含有其他的多種成分一蛋白質、脂肪、纖維家、無機鹽等。淀粉具有不溶于冷水和比重大于水的基本特征。淀粉生產就是根據這兩大基本特征,通過物理分離過程,除去其他物質而取得較為純凈的淀粉制品。

        淀粉生產大致由原料處理、浸泡、破碎、過篩、分離淀粉、洗滌、干燥等幾個主要工序組成,在具體操作上因原料不同而異,但基本工藝過程是一致的。

        玉米淀粉生產流程:玉米→過篩→浸泡(回收玉米漿)→粉碎→胚芽分離(胚芽可壓玉米油)→磨細→篩分(粉渣可做飼料)→沉淀分離(分離玉米蛋白)→淀粉洗滌→脫水→干燥→淀粉。

        甘慕類淀粉生產流程:甘薯,洗滌→磨碎→過篩(薯渣作飼料)→漿液→離心分離(回收黃漿水中蛋白質)→淀粉洗滌→脫水→干燥→淀粉。

        2. 淀粉行業污水水質水量及其特征

        淀粉行業污水主要來源于玉米輸送洗滌水、玉米浸泡水、胚芽分離、黃漿污水等工藝過程水,除此以外,還有少數地面沖洗水。其中沉淀池上清水和離心機脫水是淀粉生產過程中最主要的污水來源。

        用玉米為原料生產淀粉,大致有以絕干計60%的玉米成為商品淀粉,還有30%的玉米成為副產品,其余部分則成為廢液排出廠外。副產品主要是以固體狀態排除的粉渣(含纖維,殘余淀粉)和胚芽,廢液則主要為兩股高濃度的有機污水,一是浸泡水,固形物濃度5%,二是黃槳水,固形物濃度2%以上。大型企業浸泡水經濃縮成玉米漿,作為抗菌素生產的營養源,但絕大多數小廠沒有回收。浸泡水的排放量為原料的0.5%~1%,而黃漿水的排放量達原料的30(或產品淀粉的20)左右,一個年處理玉米1萬噸的淀粉廠,每日排放黃漿水約600t。這種髙濃度有機污水的主要成分是蛋白質、糖、脂肪等,另外含有大量含氮、碳無機化合物。

        玉米淀粉污水的一般組成為:總糖0.3%~0.7%,粗蛋白2.1%,固形物5%~10%,粗纖維2%~3%,脂肪酸0.1%~0.3%。玉米淀粉生產不受季節影響,可全年生產。工藝用水量很大,一般為5~13m3/t玉米,玉米淀粉污水中主要成分為淀粉、糖類、蛋白質、纖維素有機物質,COD值為8000~30000mg/L,BOD5值為5000~20000mg/L,SS值為3000~5000mg/L,pH4~6,呈酸性。另外,在玉米浸泡過程中,為破壞玉米的機械強度,削弱淀粉與其他部分的親合力,分離可溶性蛋白,同時為抑制徼生物單生繁衍,在浸泡時加入一定量的亞硫酸溶液,浸泡水中亞硫酸濃度約0.1%。因此,污水中含有SO32、SO42-,當兩者濃度分別超過300mg/L時,用厭氧法處理會對產甲烷菌有抑制作用。

        以甘薯類(包括馬鈴薯和其他薯類)為原料的淀粉生產污水中,輸送和洗滌水(由輸送工段和洗凈工段流出的污水)含有砂土、馬鈴薯破皮片以及由原料流出的有機物,這種污水懸浮物含量高,CODBOD5值都不高;分離污水(薯漿污水及蛋白質水)中主要含有機化合物,如糖類和蛋白質及大量的不溶物,如淀粉微粒、細胞、根纖維及葉子等。污水中可溶性固形物一般組成為(以干基計):蛋白質33%~41%,總糖35%,有機酸4%,礦物質20%,每噸淀粉可產生這種固形物200kg左右,COD、BOD5值很髙,并且水量大,是馬鈴薯原料淀粉廠主要污染的污水;淀粉渣貯槽污水是淀粉渣長期積存在貯槽內產生的污水,這種污水雖不產生惡臭,但酸度高;冷凝水基本上是未受污染的水。

        3. 淀粉生產污水治理方法

        目前,國內外常用的淀粉污水處理方法冇如下幾種:沉淀分離法、化學絮凝法、單純曝氣法、生物處理法(活性污泥法、厭氧生物法、生物膜法、生物塘等)、膜分離技術、光合細菌等。

        (1)沉淀分離法

        淀粉不溶于冷水,可直接通過物理沉淀使污水中懸浮物沉淀下來,一般使用沉淀池或沉淀塘。淀粉污水含有蛋白質、淀粉,糖類及懸浮物,屬高分散系的親水膠體,這種膠體一般比較穩定,當池中產生厭氧反應時,生成的有機酸使污水pH值下降,處于膠體狀態的蛋白質,將形成絮凝體而沉淀,能夠提髙分離效果。

        沉淀池()HRT2~7d,每噸原料需要設沉淀池()容積1.5~1.6m3。沉淀池()的凈化效果,SS去除率一般在70%左右,效果好的可達90%,BOD5的去除率可達20%~30%。

        (2)化學絮凝法

        直接采用自然沉淀,處理時間長,BOD5的去除率低,如果加入藥劑,采用化學混凝法,破壞膠體的穩定作用,使分散狀態的有機物脫穩、凝聚,形成聚集狀態的粗顆粒物質從水中分離出來;炷恋矸ū任锢沓恋矸ㄈコЧ,處理時間短。通過混凝可以除去分子量較大的有機物,而分子量較小的有機物可通過活性炭吸附法除去。

        3)單純曝氣法

        用空氣或含臭氧的空氣對污水進行短時間的曝氣,通過空氣氧化、臭氧氧化以及對揮發物質的吹脫以取得凈化效果,一般不單獨使用。

        我國北方一些以馬鈴薯為原料的小型淀粉廠,在生產工藝、生產季節等條件不適宜釆取生物處理法時可采用沉淀分離一單純曝氣法組合工藝,通過沉淀分離,可減輕單純曝氣法的處理負荷,還有調節、穩定水質水量的作用。后續單純曝氣的目的是保證處理后出水達標,同時也可把沉淀分離過程中生成的有機酸吹脫出去,使污水達中性。

        4)生物處理法

        淀粉生產污水厲髙濃度有機污水,不含有毒物,可生化性好,因此,國內外常用的淀粉污水處理方法是生化法,包括活性污泥法、厭氧生物法、生物膜法、生物穩定塘等。由于淀粉污水有機物含量高,采用好氧生物法處理能耗大,處理費用高,而厭氧生物法無需供氧,處理費用低,應用廣泛。下面重點介紹這種處理方法。

        厭氧生物法是指無分子氧條件下通過厭氧微生物(包括兼生物)的作用,將淀粉污水中的各種復雜有機物分解為甲烷和化碳等物質的過程,間時把部分有機質合成細菌胞體,通過氣、固分商,使污水得到凈化。

        近年來,在淀粉污水厭氧處理中,發展最快應用最多的是上流式厭氧污泥床(UASB)工藝。此外,厭氧接觸法、厭氣填料床、厭氧濾池、縱向折流套筒式厭氧污泥床(VBASB)、厭氧折流板反應器(ABR)等工藝也有應用。 

        5)膜分離技術

        用來處理淀粉污水的膜分離技術主要是反滲透和超濾。國外應用膜分離技術去除馬鈴薯淀粉污水中的COD,并濃縮回收蛋白質。我國在這方面也有研究,下面介紹應用超濾技術處理馬鈴薯淀粉污水的模擬研究。

        實驗采用兩級中空纖維超濾膜組件串聯,聚丙烯腈(PAN)膜在前,孔徑大一些,切釗分子量選在10萬左右,以去除大的顆粒及部分COD,使蛋白質通過;聚砜(PS)膜在后,切割分子量選為1.5萬左右,主要對蛋白質濃縮。操作條件:操作壓力0.1MPa,進料流量70L/h、溫度為室溫,超濾前調節料液pH3.5左右。進水COD8175mg/L,經超濾處理后COD3610mg/L,COD去除率為55.8%,后面可接其他處理技術使污水達標。污染后的膜,用40℃、0.1mol/LNaOH溶液清洗,恢復率90%左右。應用超濾技術時,原料液預處理非常重要。

        6)光合細菌

        利用光合細菌(Photosynthetic Bacteria,簡稱PSB)處理淀粉污水不僅有機污染物去除率高,投資省,占地少,且菌體污泥是對人畜無害,富含營養的蛋白飼料。因此,法是一種非常有前途的凈化高濃度有機污水的處理技術。

        7)淀粉污水的資源化回收技術

        淀粉污水中含有豐富的營養物質,如能從淀粉污水中回收有用物質,既變廢為寶,綜合利用,又能減小廢液處理的費用。我國在利用淀粉污水生產飼料酵母、提取淀粉酶等方面都有研究。

        4. 淀粉污水處理工藝

        目前,國內外經常采用的淀粉污水處理工藝有如下幾種。

        1)厭氧-好氧串聯工藝

        厭氧部分一般采用UASB、厭氧濾池、厭氧塘、縱向折流套筒式厭氧污泥床(VBASB)處理工藝,好氧部分可采用生物接觸氧化、循環式活性污泥法等工藝,厭氧前面采用調節池預曝氣、沉淀等預處理,好氧后面一般接氣浮、吸附、過濾等后處理,以保證出水達標。

        2)兩段好氧串聯工藝

        該工藝可為生物接觸氧化與氧化塘串聯,如江西國藥廠淀粉分廠就是采用這種工藝。也可采用酵母菌-焦炭固定床生物膜兩段好氣處理工藝。

        3)化學絮凝-活性炭吸附

        國內外常用的淀粉污水處理方法是生化法,該方法具有技術成熟,效果較好,運行可靠等特點。其缺點是占地面積大,基建投資高,技術難度大,搡作管理復雜等。國內一些中小型淀粉廠由于技術和經濟條件有限,尤其是北方地區,冬季氣溫低,采用生化法處理淀粉污水更加困難。用化學絮凝、活性炭吸附的流程處理淀粉污水,具有基建投資少,工藝簡單,搡作容易,能耗低,對氣溫的變化適應性強,特別適用于該類中小型淀粉廠。

        處理流程為:污水→反應池(加入混凝劑,可利用工業廢渣DSZ),調節pH值為9~11)→管道反應器(加入絮凝劑,可用PAM)→斜板沉淀池→上清水(用工業廢酸調節pH值為6~9)→砂濾池→炭塔→出水排放。

         

         
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