[01596444]淀粉废水的可控内循环高效厌氧——生物接触氧化处理技术研究与示范

1、课题来源与背景 广西木薯淀粉产业迅猛发展,木薯种植面积不断扩大,目前已成为国内第一大种植省区,年产量占全国总产量的60%以上,且大部分用来生产淀粉,有淀粉生产厂100多家,木薯淀粉产量占到了全国总量的70%以上。在产业发展为地区带来经济效益的同时也产生了诸多环境问题,在水污染方面尤为严重。木薯淀粉废水的来源主要有两个方面,一个是木薯洗涤废水,另一个是分离废水。木薯洗涤废水属于高浓度有机废水,废水悬浮物含量高;B/C值低。木薯淀粉废水的随意排放会造成水中溶解氧缺乏,导致水生生物缺氧死亡同时腐败后会释放有毒气体。 本课题来源于广西千亿元产业重大科技攻关项目：淀粉主要污染物治理关键技术研究与应用示范,项目编号：桂科攻11107021-5-3。 2、技术原理及性能指标; 课题技术原理：在厌氧-好氧组合工艺中,最关键的是厌氧技术,它肩负着有机物污染物的绝大部分去除和能源的回收。与普通的UASB、ABR、EGSB等厌氧反应器相比,IC反应器具有沼气产生量大、性能优良,回收热能价值高等优点。本课题将改进后内循环具有可控性的IC反应器（可控内循环厌氧反应器）引入木薯淀粉废水的处理,可控内循环厌氧反应器与普通IC反应器相比,反应器的适应性更好、反应效率更高、启动更快,将其与具有较高的容积负荷、不需要污泥回流、不存在污泥膨胀问题、运行管理方便、生物固体量多、对水质水量的骤变有较强的适应能力、污泥产量低、处理效率高、停留时间短等优点的生物接触氧化法组合起来,形成具有自主知识产权、高效经济的木薯淀粉废水处理的新工艺。 性能及考核指标： （1）形成淀粉废水的可控内循环高效厌氧-生物接触氧化处理新工艺,该工艺可在总停留时间小于20h的情况下使处理水达到《淀粉工业水污染物排放标准（GB 25461-2010）》的规定; （2）申请专利1项,制定和申报企业技术标准1个; （3）发表学术论文4篇,培养硕士研究生3名。 经济指标：设计一套废水处理量500-1000m3/d以上的处理装置并运用于淀粉生产厂的废水处理。 3、技术的创造性与先进性; 通过本课题的研究,将具有自主知识产权的可控内循环高效厌氧反应技术引入木薯废水的处理,该反应器对木薯废水具有良好的去除效果,在进水化学需氧量为8000mg/L左右,HRT为9h,回流比R为4的条件下,化学需氧量去除率稳定在90%,与国内同类反应器相比处理效率更高。可控内循的实施不仅优化了厌氧反应器的启动过程,且有利于产甲烷菌的生长;并通过Eckenfelder模型与物料衡算,建立了该反应器对木薯废水中有机物降解的动力学模型。进而通过试验室小试研究,获得了可控内循环厌氧反应器-好氧生物接触氧化主体工艺处理木薯淀粉废水的优化运行参数,最终出水各项指标均能达到《淀粉工业水污染物排放标准（GB 25461-2010）》的直接排放标准。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性; 处理技术除可应用于木薯淀粉废水的处理外,还可推广至同类高浓度淀粉废水的处理,如马蹄粉、小麦粉、玉米粉等生产废水处理,目前这些淀粉生产厂的废水处理普遍处理费用高或设施简单废水不能达标排放,迫切需要高效而经济及实现淀粉废水资源化的处理方法。而本课题研发的工艺技术具有适应能力强、容积负荷高、产气量大、启动驯化时间短、投资少、运行费用低和维护管理简单等优势,因而具有很强的竞争能力,产业化前景良好。 5、应用情况及存在的问题; 由于承担单位之一的桂林旺隆达环保能源开发有限公司的总经理、课题负责人之一的赵泽明意外病逝,致使该公司运行不正常,主要由该公司承担的淀粉废水处理工程示范和企业技术标准制定工作无法完成。因此本次研究主要以实验室的小规模研发为主,同时在南宁武鸣县安宁淀粉厂进行了规模为3m3/d的中试研究。 由于木薯淀粉生产具有季节性,未能对中试处理装置进行系统的研究,后续将继续进行试验工作,获得其处理现场废水最优的运行条件,并进一步建立示范工程,从而为木薯淀粉废水的处理提供更具实际意义的指导。 6、历年获奖情况; （1）正式研究报告1份; （2）已在《环境工程学报》、《中国给水排水》等学术期刊发表（录用）期刊论文4篇（全部为中文核心期刊）,另外在投英文论文1篇; （3）申请了发明专利和实用新型专利各1项,其中实用新型专利已授权（ZL201320036461.5）; （4）培养硕士3名（许梦、邱锐、孙晓晨）; （5）获得了可控内循环厌氧反应器-好氧生物接触氧化主体工艺处理木薯淀粉废水的新工艺及其优化运行参数,在厌氧停留时间10h、水解10h、好氧停留时间6.2 h、混凝沉淀1h的条件下,最终出水各项指标达到《淀粉工业水污染物排放标准（GB 25461-2010）》的直接排放标准; （6）在南宁武鸣县安宁淀粉厂进行了规模为3m3/d的中试示范研究,出水的化学需氧量和氨氮分别达到152mg/L和24.27mg/L,达到《淀粉工业水污染物排放标准（GB 25461-2010）》的间接排放标准。