馬鈴薯加工的廢水處理
一、隨著我國食品工業(yè)的發(fā)展壯大，馬鈴薯加工產(chǎn)生的大量生產(chǎn)廢水組分變得更加復雜多樣化,廢水中含有淀粉、各種糖類、多種氨基酸、脂肪、有機酸、維生素以及酶類、茄素等,每加工1 t 淀粉,需要加入0.5～1.5 倍的軟化水,直接排入水體危害生態(tài)環(huán)境,為此馬鈴薯廢水處理備受環(huán)保人員的重視。目前國內外對于馬鈴薯加工廢水處理有以下幾種方法:純氧曝氣法、自然處理法及生化處理法。純氧曝氣由于成本相對較高、停留時間長,限制了其推廣;自然處理法需要較大的用地,且受到自然因素的影響。由于馬鈴薯加工廢水有機物濃度較高、生化性良好,采用生化法處理具有良好的效果,并且應優(yōu)先考慮采用厭氧生物法作為去除有機物的主要手段。厭氧處理不僅可以去除大量的有機污染物,同時能夠回收大量的沼氣能量。采用UASB反應器(升流式厭氧污泥床) 在中溫條件下運行,具有較高的負荷及去除率,該試驗旨在為馬鈴薯加工廢水處理工業(yè)化裝置提供設計依據(jù)。
馬鈴薯加工廢水水質情況
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CODmg/L |
SSmg/L |
pH |
SO42- |
TKNmg/L |
NH3-Nmg/L |
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精制廢水 |
25000 |
13000 |
6~7.5 |
1600 |
1200 |
4 |
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脫汁廢水 |
25000 |
40000 |
7 左右 |
1810 |
2000 |
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薯渣廢水 |
2000 |
7 左右 |
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輸送洗滌 |
400 |
7 左右 |
二、試驗裝置及試驗方法
馬鈴薯加工廢水水質：1、試驗裝置 厭氧試驗采用UASB 反應器,其系統(tǒng)構造見圖1 ,共分為3 個部分:三相分離器、懸浮污泥層區(qū)和污泥區(qū)。反應器的內徑90 mm,總有效容積為3 L ,溫度控制在(37 ±2) ℃,廢水通過定量泵由反應器底部注入,自頂部溢流出水,所產(chǎn)生的沼氣流經(jīng)三相分離器自反應器頂部沼氣排出管排出,經(jīng)洗氣瓶洗后計量。
馬鈴薯加工廢水水質： 2、試驗方法
2.1污泥接種。接種污泥為處理檸檬酸廢水的顆粒污泥(含水率= 90 %,密度約為1.20×103 kg/ m3) ,接種量為反應器容積的1/3。
2.2廢水處理。馬鈴薯加工廢水水質:COD、BOD5 、NH3-N、TP分別為:30 000～40 000、20 000～30 000、48～64、60～85 mg/ L ,pH值為5～6。由于原水的水質還不能夠滿足UASB 進水要求,故需要調節(jié)pH值來對原水進行處理。
2.3分析項目與方法。COD 采用重鉻酸鉀法測定;pH 值采用玻璃電極法測定;溫度用溫度計測量;堿度采用滴定法測定。每天只對反應器的進出水COD、pH 值、溫度進行連續(xù)測定,揮發(fā)性脂肪酸依據(jù)需要不定期地進行測定。
3、結果與分析
馬鈴薯加工廢水水質： 3.1進出水COD 去除率與時間的關系 由于原水的COD為30000～40000 mg/ L 且pH 值為5～6 ,較高的有機物濃度和微偏酸性容易使微生物在厭氧處理過程中受到抑制,為了保證反應器的穩(wěn)定運行,試驗初期將馬鈴薯廢水COD 稀釋到5000 mg/ L ,且利用碳酸氫鈉調節(jié)pH 值為7～8 ,水力停留時間控制在24 h ,為了維持中溫厭氧微生物的較高活性,溫度用溫度控制器控制在(37 ±2)°C。試驗中期通過增大進水濃度來提高負荷,整個試驗進出水COD 濃度及去除率變化曲線見圖2。
由圖2 可知,厭氧的進水COD逐步由5000 mg/ L 增加到30000 mg/ L ,盡管反應器的進水流量不穩(wěn)定,但是整體廢水COD 的去除率一直保持在85 %以上,并且在該范圍內,出水的揮發(fā)酸(VFA) 變化很小,低于3 mmol/ L。由此可見,高濃度的馬鈴薯廢水是適合厭氧菌生長的,接種厭氧顆粒污泥,UASB 可以實現(xiàn)快速啟動,并能夠保持較高的厭氧效果。
馬鈴薯加工廢水水質： 3.2進出水pH值變化 pH值是影響厭氧產(chǎn)甲烷菌生長和繁殖的一個重要因素,由于馬鈴薯廢水呈酸性,在系統(tǒng)初期的運行過程中為了保證產(chǎn)甲烷菌的生存環(huán)境,進水時每天加入5g 的碳酸氫鈉調節(jié)進水pH 值為6. 8～7. 2 ,測定出水pH值為7. 0～8. 0。由圖3可知,隨著污泥對馬鈴薯廢水適應性的增強,在后期運行過程中進水的pH 值< 6. 5 ,系統(tǒng)的自身調節(jié)也可以實現(xiàn)酸堿度之間的平衡,維持了產(chǎn)甲烷菌的生存環(huán)境,節(jié)省藥劑投加。
馬鈴薯加工廢水水質： 3.3容積負荷與產(chǎn)氣量的關系 當反應器的容積負荷COD為5 kg/ (m3?d) ,日產(chǎn)氣量約為8. 8 L ,隨著負荷的不斷提高,日產(chǎn)氣量也不斷地增加,當UASB 容積負荷COD 增至30kg/ (m3?d) 時,產(chǎn)生沼氣也升高到了55.6 L/ d。由此可見,反應器內厭氧微生物生長正常,產(chǎn)甲烷菌活性高,產(chǎn)氣能力較強,對于高濃度馬鈴薯廢水具有較好的降解效果。在35～40℃,每去除1 kg 的COD 產(chǎn)生的沼氣量為0. 60～0. 69 m3 ,大量的沼氣產(chǎn)出也為工程應用提供了經(jīng)濟參考價值。容積負荷與產(chǎn)氣量的變化關系見圖4。
馬鈴薯加工廢水水質： 4、結論與討論
(1) 采用中溫UASB反應器處理馬鈴薯加工廢水,具有容積負荷高及去除率高等優(yōu)點。在反應器進水濃度COD 容積負荷保持在30 kg/ (m3?d) ) 以上時,COD去除率仍可達到85 %以上,為后續(xù)處理打下良好的基礎。
(2) 馬鈴薯廢水偏酸性,當UASB達到高的有機負荷時,厭氧反應器可以利用自身的調節(jié)作用維持堿度平衡,減少了廢水調節(jié)pH值的費用。
(3) 對于該試驗來說,關鍵在于產(chǎn)甲烷過程,從試驗的反應情況來看,只有當產(chǎn)甲烷菌活性達到較高水平的情況下,COD 的去除率明顯提高。
(4) 通過該試驗的數(shù)據(jù)分析可以用來進行厭氧系統(tǒng)的設計。
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