當前玉米淀粉廢水的新特征及對策
隨著淀粉行業技術的發展,處理淀粉廢水的工藝在節水方面也有了長足的進步。90年代末,噸淀粉用水量還在6~8噸,而在最近一兩年內,由于水資源的日益匱乏,淀粉生產廠家在清潔生產方面加大了力度,噸淀粉用水降至3噸甚至更低。水循環利用次數的增加,使淀粉廢水又有了新的特征。 傳統淀粉廠排水主要工段集中在玉米清洗輸送、菲汀車間、纖維榨水、浮選濃縮、蛋白壓濾等工藝。其中浮選濃縮工段排水量最大,占總水量的60%~70%,COD在12000~15000mg/L(含菲汀水)。而目前各大淀粉廠在排水方面主要集中在浮選濃縮工藝及冷凝水,其他工段用水基本可實現閉路循環,車間用清水的工藝也只有在蛋白分離機處,其他則都用工藝水。浸泡液一般濃縮做玉米漿或做菲汀后再濃縮菲汀水。廢水COD在15000~18000mg/L甚至高達20000mg/L以上。由于水循環次數增加,廢水中的COD、N、P以及無機鹽都有比較嚴重的積累,對原有工藝的穩定運行產生了許多不利因素。
新出現的問題主要集中在以下幾個方面:
厭氧 結晶問題。在 厭氧 系統中會形成鳥糞石(MgNH4PO4),當廢水中含有高濃度溶解的正磷酸鹽時,NH4+-N和Mg2+則可形成MgNH4PO4。MgNH4PO4主要發生在兩個地方:
1)管道彎頭和水泵入口處
2) 厭氧 沉淀池進水處,嚴重時會在UASB底部即污泥層中大量積累。造成MgNH4PO4的大量積累是由于[Mg2+]·[NH4+]·[PO43-]的濃度積大于MgNH4PO4溶度積Ksp(12.7),這是一個相當嚴重的問題,輕則堵塞出水管路,重則造成 厭氧 反應器沉淀物增加,使反應器容積變小。針對這種情況,應在以下幾個方面加以控制解決:
1、嚴格控制進入 厭氧 反應器的懸浮性蛋白并盡量去除水中膠體性蛋白,可通過添加絮凝劑或高效分離機來控制污水中蛋白含量。
2、定期排泥,防止MgNH4PO4在反應器底部積累。
3、出水管路定期清洗,可用10%的鹽酸+緩蝕劑浸泡管道或采用U-PVC管。由于U-PVC耐腐蝕以及表面光滑,結晶不易在管壁上吸附。
4、采用新工藝,CO2分壓增加可緩解MgNH4PO4的形成。由于EGSB反應器高度都在15米以上,反應器下部CO2分壓增大,可緩解MgNH4PO4的析出。但如[Mg2+]·[NH4+]·[PO43-]濃度積積很高,則效果不好。
5、適當添加Fe鹽。鐵鹽與PO43可形成Fe3(PO4)2,使鳥糞石達不到飽和程度,現場PO43—P(PO4以P計)和提加Fe之比為0.37。此值比化學計是比值(0.67)的,多余的鐵用來形成FeS或FeCO3。
6、車間適當補充鮮水,稀釋Mg2+、PO43-、NH4+-N的濃度。 氨氮帶來的問題。
高氨氮廢水除對 厭氧 反應器形成晶體外,對 厭氧 、好氧反應器的穩定運行都有一定影響。氨氮的毒性是由游離氨引起的,實踐證明,氨氮濃度在500mg/L以上,PH值在7.2以上,所形成的顆粒污泥形狀不規則,成扁平狀,游離氨對未馴化的顆粒污泥產甲烷活性的50%IC值為50mg/L,NH4-N對甲烷影響如下表。
氨氮對 厭氧 菌產甲烷活性50%抑制濃度 50%IC(mg/L) 試 驗 條 件
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*馴化,表示是否在測試前對接種物進行馴化或馴化時氨氮濃度
高氨氮 厭氧 出水對好氧工藝的影響也是明顯的。NH4+轉化為硝酸鹽如下反應:NH4++3/2O2—NO2-+2H++H20,綜合氨氧化和細胞體合成反應方程式如下:
NO2-+1/2O2→NO3-
由于DO的限制,NH4+的氧化如停留在NO2-階段,而NO2-具有還原性,可能會造成出水COD比進水COD值增高,故設計好氧工藝時,應考慮完整的脫氮工藝,所以在現場調試過程中應具有對總氮、有機氮、氨氮、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮的監測能力,才能為調試提供數據支持。
由于車間循環次數增加,不可生化的COD比例有所增加。所以,在設計、調試是應盡量采取低的污泥負荷,增加生物反應時間。
現在大多數淀粉廠對淀粉進行深加工,設計、調試時應明確車間所排各種不同性質廢水的水量、水質,根據實際情況選擇用 厭氧 還是好氧。如有些變性淀粉廢水COD不高,但硫酸鹽較高,則最好超越到好氧;而有些廠出水有低濃度的賴氧酸廢水(COD:3000~5000mg/L)則最好與原淀粉廢水混合后,共同經 厭氧 處理后在進行好氧處理。總之,應針對不同性質廢水區別對待,合理選擇工藝。
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