行业专项 研究：淀粉废水来源及处理工艺方案

近日，环保部新发布了淀粉废水治理工程技术规范（HJ 2043-2014）。此标准以我国现行的污染物排放标准和污染控制技术为基础，规定了以玉米、小麦和薯类等为原料生产淀粉及后续产物的生产废水治理工程设计、施工、验收和运行维护等技术要求。


5 Q5 d, I3 Z# u: o& K淀粉废水治理工程技术规范（HJ 2043-2014）标准为首次发布。其中明确了淀粉生产废水来源及主要处理工艺选择：
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淀粉生产废水的来源

& c& k, S7 X3 m) Y, u! X3 b* I) N以玉米为原料生产淀粉时，废水主要来源于玉米浸泡、胚芽分离与洗涤、纤维洗涤、浮选浓缩、蛋白压滤等工段蛋白回收后的排水，以及玉米浸泡水资源回收时产生的蒸发冷凝水。
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以薯类为原料生茶淀粉时，废水主要来源于脱汁、分离、脱水工段蛋白回收后的排水、以及原料输送清洗废水。

  X+ Y/ C1 V# b2 g: n$ B0 r4 }以小麦为原料生产淀粉时，废水由两部分组成：沉降池里的上清液和离心后产生的黄浆水。
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以淀粉为原料生产淀粉糖时，废水主要来源于离子交换柱冲洗水、各种设备的冲洗水和洗涤水、液化糖化工艺的冷却水。

/ k9 m- a' r3 Y8 ?! t淀粉废水主要污染物有悬浮物（SS）、化学需氧量（COD）、氨氮（NH3-N）、总氮（TN）和总磷（TP）。
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淀粉废水治理工艺路线的选择应根据现行国家和地方有关排放标准、污染物来源及性质、排水去向确定淀粉废水处理程度，选择相应的处理工艺。
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淀粉废水治理总体上宜采用“预处理+厌氧生物处理+好氧生物处理+深度处理”的污染治理工艺，工艺流程图如下：淀粉企业额根据淀粉生产的原料和产品种类、废水性质选择合适的废水工艺路线和单元技术。
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  Z7 B5 u+ K5 [# K# Z1 o/ M# I! Z预处理工序中，淀粉生产废水应通过格栅、沉淀、气浮等工艺去除悬浮物后进入调节池，进行水量调节；马铃薯淀粉生产废水应在沉淀池前设置消泡设施；薯类淀粉废水中的原料输送清晰废水应通过沉沙等工艺去除污水中的沙粒后进入调节池。

厌氧生物处理可选用升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；废水在进入厌氧反应器前应先进行PH调节和温度调节；淀粉糖及变性淀粉生产废水需投加营养盐调节碳氮比后在进行厌氧生物反应。
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; \+ @) l3 ?4 ?9 W: @8 u' f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。
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深度处理可选用混凝沉淀、砂滤、膜生物反应器（MBR）等工艺；根据用水需求可通过纳滤、反渗透处理后回用。根据回用目的的不同，回用时可选择超滤、超滤+反渗透（RO）、超滤+RO+混合离子交换床等工艺。其中，可采用MBR代替好氧生物处理（脱氮除磷）+深度处理，也可将MBR作为深度处理工艺。

- q) H1 |# y9 v$ U* M淀粉废水处理方案

" G8 [! D+ l) y一、项目概况
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（一）项目背景
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某某有限公司在红薯淀粉加工过程中产生大量高浓度酸性有机废水，废水主要来源于淀粉加工过程中的洗涤、压滤、浓缩等工艺段。废水中含有大量溶解性的有机污染物，如淀粉、蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪、氨基酸等，其次是含N、P的无机化合物，另外还含有一定量的挥发酸、灰分等，属生化性较好的高浓度有机废水，但由于氨氮和盐份含量高，较难处理。这些有机废水排入水体要消耗大量的溶解氧，如不经治理直接排放，将会对环境造成污染。
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! i! o* G8 m9 D7 c) A淀粉生产大约有80%是以红薯为原料，其余以玉米、小麦、大麦、燕麦以及其他富含淀粉的植物块根等为原料。原料中除含有淀粉以外还含有其他的多种成分—蛋白质、纤维素、机盐等。在淀粉生产由原料处理、浸泡、粉碎、过筛、分离淀粉、洗涤、干燥等几个主要工序组成。但具体操作上因原料的不同存在着一些差异，废水的主要来源也因淀粉生产原料的不同而异。

- @# \/ m+ |; R（二）污水排放水量及排放规律
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根据业主的要求，参考对国内众单位多年积累的设计资料和在食品污水处理方面的成功经验，同时考虑到雨水倒灌和生产高峰情况，该社区污水处理量按2m3/H设计。
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$ T  _: P7 u1 W8 z! A2 m1 I该污水处理站设备运行采用全自动兼人职守操作，每天工作24小时，年生产按365天计。
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位于山西平定县一农村社区，该食品企业处理的生产废水所含COD、SS、BOD5均较高。废水间歇排放，排放量为20 m3/d左右，日均水质波动较大。且该生产废水中含有多种高指标的有机污染物，但污水的B/C为0.5，可生化性能较好，因此采用水解酸化池+生物接触氧化+MBR膜工艺处理为主体工艺，消毒处理为辅助处理。该组合处理工艺对此类生产废水处理效果稳定、操作简单、剩余污泥产量少，且具有很强的耐冲击负荷能力。经过处理的废水最终出水水质要求执行《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中的一级标准，其原始废水水质情况及排放标准要求如表 1所示。
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表1废水水质及排放标准
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; I3 J* I' r" D（三）污水水质状况

根据一般食品生产污水水质监测报告和实际情况，该废水水质状况如下：
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, L7 _" o7 s: h. r: ?二、本方案编制的依据、原则和范围
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（一）编制依据

8 t* U( v& m% v4 J1、《中华人民共和国水污染防治法》；

2、企业提供的水质、水量及相关情况；
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3、国家《污水综合排放标准》GB8978—1996中的一级排放标准；
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0 A) \& d/ ^+ p  e" O2 x4 {4、《室外排水设计规范》GBJ14—47；

5、国家现行的有关工程设计规范。

" a- c2 {) X. w（二）编制原则

, s& S2 C) k5 e- V; W1、认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策，符合国家的有关法规、规范、标准；

2、严格执行国家有关环保的各种法规，保证出水水质达到国家及地方污染物排放标准。

3、积极稳妥地采用先进可靠的处理技术，为节省建设资金和合理利用资金创造条件。
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$ S* T1 _/ x4 k: O$ m% c  k4 H4、贯彻经济性和可靠性并重的设计原则，在最大限度地降低工程造价和运行费用的同时，合理的兼顾运行操作条件和管理维护条件。

5、需要与可能相结合的原则，充分考虑当地的实际情况与可观条件，因地制宜、积极稳妥地采用先进适用的工艺技术，使工程各项指标都能达到预期的目的。
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/ P3 Y) z/ r% |6、经废水处理工程处理后出水水质，应能满足国家和地方环保部门有关标准。

7 ?/ {* I3 H. Q' K0 P7、废水处理规模应留有一定余地，以满足生产发展需要，布局紧凑，尽量少占土地，实行科学管理。
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+ E) Z% v( w9 N# i8、选用的工艺流程处理效果好，技术先进成熟稳妥可靠，适应性强，经济合理，在确保达标排放的前提下，力求简单实用，以方便管理操作；
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% c9 N1 s4 s8 v9、尽量降低一次性投入，力求运行成本降低，具有可持续发展性；

10、创建良好的生产和生活环境，努力创建现代化花园式污水处理工程。
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2 P* D. p( E2 ]  w（三）编制范围

7 O/ {1 J* V/ z" J' y1、本方案只涉及废水处理站内的设计和施工概算；

8 v* g! @* @& A0 d( y; o2、消防设计、冬季保暖及废水处理站外的管网设计、供电系统设计和概算由企业自行安排。
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三、排放废水特点概述

该食品企业的生产废水排放属中等偏低浓度的有机废水，主要含有有机污染物质，不含有毒物质，废水的BOD5/CODcr为0.6左右，可生化性好，易于生化处理。在淀粉生产过程中产生的生产废水含有淀粉、糖类、蛋白质、有机酸等溶解性有机物质，小颗粒淀粉、纤维等不溶性细小颗粒有机物及泥砂等无机物。为了减轻后续处理构筑物的处理负荷，保护后续处理设施，应在输送、清        洗排放的废水预处理处理设施的后端安装气浮设备，以截留原污水中较大的悬浮物或漂浮物、去除废水中沉淀物。
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该企业废水属高浓度可生化有机废水，故可采用生化处理方法。由于原水的BOD较高，要求达到的处理效果也较高，拟采用厌氧一好氧的处理路线。废水中难降解的COD经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，好氧生物处理法工艺成熟、稳定性好、出水水质较好。因此，采用厌氧一好氧的处理路线较合理。

: F& u* H& w, }+ \! R: k- ?# r四、废水治理工艺选择
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（一）工艺选择

根据该企业现场实际，建议采用一体化的钢体结构，具有占地面积小、灵活、耐用、基本无噪音和运行费用低等优点，相对投资不大，处理工艺仍采用生化处理。
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  t- r& w1 w- y5 L一体化淀粉废水处理设备，采用以厌氧工艺、好氧工艺为主的处理工艺。前置预处理工艺，应设置格栅、调节池或沉淀池等，以尽量降低进入生物处理构筑物的悬浮物，确保后续工艺正常运行。综合分析考虑，确定使用气浮法+水解酸化池+生物接触氧化+MBR膜工艺处理+消毒处理工艺处理该废水。

污水经由调节池隔油调节池提升进入混凝加絮凝装置，依次投加PAC和PAM。充分进行混凝、絮凝反应。经混凝、絮凝反应好后的废水进入高效组合气浮，除去大部分油和SS，出水基本达标，经过一体化污水处理设备，去除水中的COD、BOD、氨氮、PH值等，最后一道工序加二氧化氯进行最终消毒，出水达标排放。
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& n# N8 F( E. y5 T! q气浮装置去除参数：
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2 E4 {8 S* J) U- m# r废水经气浮设备处理后流入调节池进行初步的匀质、匀量，主要是因为在调节池内对废水进行预曝气及搅拌可以尽可能地避免大量SS在调节池内堆积和发酵，同时还能够将废水中的低分子有机污染物吹脱氧化。随后由潜污泵提升至水解酸化池。在水解酸化池中得到驯化、培养的大量厌氧微生物，则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，进而提高废水的可生化性，有效地缓解后续好氧生化处理工序的处理压力。废水经水解酸化处理后自流进入接触氧化池，接触氧化池中的好氧微生物种群及硝化菌菌群在池内罗茨鼓风机曝气充氧的情况下，大量的有机污染物被好氧微生物种群氧化降解为CO2和H2O，废水中的氨氮则被氧化为硝酸盐和亚硝酸盐得以去除。经接触氧化池处理后的出水进行最终的混凝沉淀反应，作用是使废水中不易沉淀的细小颗粒絮体凝聚形成大颗粒絮体，混合液随后进入二沉池内进行固液分离，保证最终出水水质稳定达到排放标准要求。固液分离后的上清液溢流进入出水流量堰可达标排放，剩余污泥则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，大量降低废水的COD和氨氮，由于膜的高度分离特性科使出水基本不含的悬浮物。经过MBR的处理使废水完全达标排放，其出水水质由于国家所要求的污水排放标准。
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# u5 q7 A. b% w/ m" S污泥处理工艺流程简述
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7 @: w2 P* M; G+ U8 A& S沉淀池底部集泥斗内的沉淀污泥由气提装置抽入污泥浓缩池，随后在污泥浓缩池内进行污泥重力浓缩处置，污泥斗凝聚浓缩后的污泥由污泥泵加压泵入厢式压滤机，再进行后续的压滤脱水处理。最终污泥浓缩池上清液及厢式压滤机滤液则统一回流至调节池进行处理。脱水后的污泥经收集后由专用污泥运输车外运至卫生填埋场进行处理。
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! @) g. z% H6 z+ `) S（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一种好氧生物处理技术——生物接触氧化法+MBR膜工艺。
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1 x, U3 ~$ t6 H& j; ]/ c" {该法属于生物膜法的一种，该法的生物载体主要是池内装置的优质生物填料。与其它生物处理方法相比，其主要特点是：
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1.由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，生物接触氧化池内单位体积的生物固体量（10~20g/L）都远远高于活性污泥法曝气池的生物量（1.5~3.0g/L）。因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷（3.0~6.0kgBOD5/m3·d），是活性污泥法的6~7倍。
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2.由于相当一部分微生物固着生长在填料表面，不存在令人头痛的污泥膨胀问题，运行管理方便。
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9 \# C7 m4 D2 z3 R3.由于生物接触氧化池内生物固体量多，水质属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。
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4.由于生物接触氧化池内生物固体量多，有机容积负荷较高，其F/M（有机基质F 与微生物M 的比值）可以保持在一定水平，因此污泥产量低于活性污泥法。

5.处理能力大，占地面积小，容积负荷高，池子容积小，相当于活性污泥法和氧化沟的四分之一至五分之一。

6.氧的利用率高（15%以上）运行动力省。
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5 _; y* `( p% M7 Q在生物接触氧化法工艺中，有两种供氧方式,一种是鼓风曝气，一种是射流曝气。这两种方式相比，鼓风曝气具有氧利用率高、能耗省等特点，因此本方案决定采用《鼓风曝气生物接触氧化法》工艺对该企业废水进行生化处理。
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该技术具有投资少、效益高、运行费用低、操作管理方便、耐冲击负荷强等特点。
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) s" h* J! _' j( ]/ e7.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。生物反应器中的微生物对餐饮业污水中的有机物降解是一个动态、连续的过程。餐饮污水中的营养成分主要是油、淀粉、蛋白质等，经过微生物的分解、吸收作用，将其转变成能量和自身的一部分。微生物正常代谢会产生粘性多糖类物质、粘性多肽分子和蛋白质分子等．细菌死亡后，这些物质一部分可被其它微生物所利用，一部分可能存在于活性污泥混合液中。同样，来自餐饮污水的少量无机盐也会部分被细菌等微生物摄人，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，形成了堵塞膜的凝胶层。
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五、污水处理站设计技术方案

（一）工程地点

1 c  h- T; ~5 q# ^$ o/ ~: T污水池排水口右侧空置区域。
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（二）设计参数
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1.设计处理能力：Q=20m3/d，每天24小时运行，设计：1m3/h。
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2.设计进水水质（见表1）

! `8 m7 |+ Z7 k表1-设计进水水质-进入综合污水池后
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3.设计出水水质（采用GB8978-1996《污水综合排放标准》中的一级标准）。（见表2）


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（三）工艺流程说明

废水经气浮设备除去漂浮物及漂浮油，流入调节池进行水质与水量的调节预处理，然后，再进入一级和二级接触氧化池进行生化处理，同时对一级和二级接触氧化池的水用鼓风机进行曝气。经过二级接触氧化池进行生化处理之后的水含有残余的生物膜，必须经行沉淀，经MBR膜工艺处理，经沉淀后的上清液排出，此时的出水水质达到GB8978-1996一级标准。经沉淀池后产生的污泥回化粪池进行厌氧处理。经过化粪池进行厌氧处理后的上清液再流入调节池进行处理，如此循环。

（四）本工艺流程中采用的特色技术

1.本工艺对产生的污泥经过巧妙设计，不需要外排处理，而是进行厌氧消化。这样大大改善了污水处理站的环境。由于整个污水处理实施全部埋在地下，基本做到不占地。

2.生物接触氧化池：该装置为整个废水处理工艺中关键技术，这里应用了目前国内最先进的不会堵塞的曝气装置——可变孔曝气软管和新型的组合式多孔环生物填料。保证了生化系统的高效运行。
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（五）废水处理效果预测

* S3 a: h- p% x9 @  O, a表2 工程运行监测结果
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由此可见 ，处理后水质达到GB8978-1996一级标准。该处理后水质再经过滤处理完全可回用于企业办公楼、住宅楼冲厕、浇花草、灌溉农田等。

4 O& G  ]$ U# l（六）主要构筑物及设备概述

& S: o1 u, r% E$ _" i2 B2 d一体化污水处理设备的组成：
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1、格栅：在综合污水进入调节池前设置一道格栅，用以去除生产污水中的软性缠绕物、较大固颗粒杂物及飘浮物，从而保护后续工作水泵使用寿命并降低系统处理工作负荷。

2、调节池：综合污水经格栅处理后进入调节池进行水量、水质的调节均化，保证后续生化处理系统水量、水质的均衡、稳定，并设置预曝气系统，用于充氧搅拌，以防止污水中悬浮颗粒沉淀而发臭，又对污水中有机物起到一定的降解功效，提高整个系统的抗冲击性能和处理效果。
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3、提升泵；调节池内设置潜污泵，经均量，均质的污水提升至后级处理。

  t; Z2 c4 H# W: A8 i5 h, i4、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，靠兼氧微生物将污水中难溶解有机物转化为可溶解性有机物，将大分子有机物水解成小分子有机物，以利于后道O级生物处理池进一步氧化分解，同时通过回流的硝炭氮在硝化菌的作用下，可进行部分硝化和反硝化，去除氨氮。

; W2 J' j. N0 t1 ^2 Y5、O级生物池：该池为本污水处理的核心部分，分二段，前一段在较高的有机负荷下，通过附着于填料上的大量不同种属的微生物群落共同参与下的生化降解和吸附作用，去除污水中的各种有机物质，使污水中的有机物含量大幅度降低。后段在有机负荷较低的情况下，通过硝化菌的作用，在氧量充足的条件下降解污水中的氨氮，同时也使污水中的COD值降低到更低的水平，使污水得以净化。

6、二沉池；进行固液分离去除生化池中剥落下来的生物膜和悬浮污泥，使污水真正净化

7、消毒池：二沉池出水流入过滤消毒池进行消毒，使出水水质符合卫生指标要求，合格外排。

- H. y7 T. P3 O& S, G6 }( K! A. P8、鼓风机：供A/O级生化池、调节池中充氧曝气，搅拌、和污泥提升、污泥消化。
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- F, b" A4 h1 O! B  {6 x* L* M, e) r9、污泥提升泵：调节池内设置潜污泵，经均量，均质的污水提升至后级处理。
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