马铃薯加工的废水处理
一、随着我国食品工业的发展壮大，马铃薯加工产生的大量生产废水组分变得更加复杂多样化,废水中含有淀粉、各种糖类、多种氨基酸、脂肪、有机酸、维生素以及酶类、茄素等,每加工1 t 淀粉,需要加入0.5～1.5 倍的软化水,直接排入水体危害生态环境,为此马铃薯废水处理备受环保人员的重视。目前国内外对于马铃薯加工废水处理有以下几种方法:纯氧曝气法、自然处理法及生化处理法。纯氧曝气由于成本相对较高、停留时间长,限制了其推广;自然处理法需要较大的用地,且受到自然因素的影响。由于马铃薯加工废水有机物浓度较高、生化性良好,采用生化法处理具有良好的效果,并且应优先考虑采用厌氧生物法作为去除有机物的主要手段。厌氧处理不仅可以去除大量的有机污染物,同时能够回收大量的沼气能量。采用UASB反应器(升流式厌氧污泥床) 在中温条件下运行,具有较高的负荷及去除率,该试验旨在为马铃薯加工废水处理工业化装置提供设计依据。
马铃薯加工废水水质情况
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CODmg/L |
SSmg/L |
pH |
SO42- |
TKNmg/L |
NH3-Nmg/L |
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精制废水 |
25000 |
13000 |
6~7.5 |
1600 |
1200 |
4 |
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脱汁废水 |
25000 |
40000 |
7 左右 |
1810 |
2000 |
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薯渣废水 |
2000 |
7 左右 |
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输送洗涤 |
400 |
7 左右 |
二、试验装置及试验方法
马铃薯加工废水水质：1、试验装置 厌氧试验采用UASB 反应器,其系统构造见图1 ,共分为3 个部分:三相分离器、悬浮污泥层区和污泥区。反应器的内径90 mm,总有效容积为3 L ,温度控制在(37 ±2) ℃,废水通过定量泵由反应器底部注入,自顶部溢流出水,所产生的沼气流经三相分离器自反应器顶部沼气排出管排出,经洗气瓶洗后计量。
马铃薯加工废水水质： 2、试验方法
2.1污泥接种。接种污泥为处理柠檬酸废水的颗粒污泥(含水率= 90 %,密度约为1.20×103 kg/ m3) ,接种量为反应器容积的1/3。
2.2废水处理。马铃薯加工废水水质:COD、BOD5 、NH3-N、TP分别为:30 000～40 000、20 000～30 000、48～64、60～85 mg/ L ,pH值为5～6。由于原水的水质还不能够满足UASB 进水要求,故需要调节pH值来对原水进行处理。
2.3分析项目与方法。COD 采用重铬酸钾法测定;pH 值采用玻璃电极法测定;温度用温度计测量;碱度采用滴定法测定。每天只对反应器的进出水COD、pH 值、温度进行连续测定,挥发性脂肪酸依据需要不定期地进行测定。
3、结果与分析
马铃薯加工废水水质： 3.1进出水COD 去除率与时间的关系 由于原水的COD为30000～40000 mg/ L 且pH 值为5～6 ,较高的有机物浓度和微偏酸性容易使微生物在厌氧处理过程中受到抑制,为了保证反应器的稳定运行,试验初期将马铃薯废水COD 稀释到5000 mg/ L ,且利用碳酸氢钠调节pH 值为7～8 ,水力停留时间控制在24 h ,为了维持中温厌氧微生物的较高活性,温度用温度控制器控制在(37 ±2)°C。试验中期通过增大进水浓度来提高负荷,整个试验进出水COD 浓度及去除率变化曲线见图2。
由图2 可知,厌氧的进水COD逐步由5000 mg/ L 增加到30000 mg/ L ,尽管反应器的进水流量不稳定,但是整体废水COD 的去除率一直保持在85 %以上,并且在该范围内,出水的挥发酸(VFA) 变化很小,低于3 mmol/ L。由此可见,高浓度的马铃薯废水是适合厌氧菌生长的,接种厌氧颗粒污泥,UASB 可以实现快速启动,并能够保持较高的厌氧效果。
马铃薯加工废水水质： 3.2进出水pH值变化 pH值是影响厌氧产甲烷菌生长和繁殖的一个重要因素,由于马铃薯废水呈酸性,在系统初期的运行过程中为了保证产甲烷菌的生存环境,进水时每天加入5g 的碳酸氢钠调节进水pH 值为6. 8～7. 2 ,测定出水pH值为7. 0～8. 0。由图3可知,随着污泥对马铃薯废水适应性的增强,在后期运行过程中进水的pH 值< 6. 5 ,系统的自身调节也可以实现酸碱度之间的平衡,维持了产甲烷菌的生存环境,节省药剂投加。
马铃薯加工废水水质： 3.3容积负荷与产气量的关系 当反应器的容积负荷COD为5 kg/ (m3?d) ,日产气量约为8. 8 L ,随着负荷的不断提高,日产气量也不断地增加,当UASB 容积负荷COD 增至30kg/ (m3?d) 时,产生沼气也升高到了55.6 L/ d。由此可见,反应器内厌氧微生物生长正常,产甲烷菌活性高,产气能力较强,对于高浓度马铃薯废水具有较好的降解效果。在35～40℃,每去除1 kg 的COD 产生的沼气量为0. 60～0. 69 m3 ,大量的沼气产出也为工程应用提供了经济参考价值。容积负荷与产气量的变化关系见图4。
马铃薯加工废水水质： 4、结论与讨论
(1) 采用中温UASB反应器处理马铃薯加工废水,具有容积负荷高及去除率高等优点。在反应器进水浓度COD 容积负荷保持在30 kg/ (m3?d) ) 以上时,COD去除率仍可达到85 %以上,为后续处理打下良好的基础。
(2) 马铃薯废水偏酸性,当UASB达到高的有机负荷时,厌氧反应器可以利用自身的调节作用维持碱度平衡,减少了废水调节pH值的费用。
(3) 对于该试验来说,关键在于产甲烷过程,从试验的反应情况来看,只有当产甲烷菌活性达到较高水平的情况下,COD 的去除率明显提高。
(4) 通过该试验的数据分析可以用来进行厌氧系统的设计。
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