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经 验 交 流 玉米淀粉废水的处理技术 蔡 晶 柴社立 吉林大学地球探测科学与技术学院, 长春 130026 芮铭先 芮尊元 上海金山联合环境工程公司, 上海 200540 摘要 本文介绍玉米淀粉废水的特性, 废水处理工艺路线, 工艺设计中应着重考虑的问题及设计参数的选择。 关键词 玉米淀粉废水 处理工艺 1 玉米淀粉废水的水质 玉米淀粉生产过程主要产生两股废水 一为高浓 度有机工艺废水 , 具有“四高一低”的特点, 即 CODCr 高 8 000 ～ 15 000 mg L ; SS 高 1 000～ 3 000 mg L ; 总氮值高 240～ 540 mg L ; 磷酸盐浓度高 以P 计 ,约 15～ 130 mg L ,一低为 pH 值低 4. 2～ 5 ; 二是中等浓 度有机废水 蒸发冷凝液 ,CODCr2 000 ～ 3 500 mg L, 氨氮和磷酸盐浓度均不高, 分别为 ≤ 20 mg L 和 14～ 32 mg L。 在水质资料分析中值得注意的有 3点 1 关于氨氮浓度的问题。玉米淀粉废水中的主 要有机污染物是淀粉 多聚合糖 和蛋白质 。蛋白质 的组分中氮素占了 16, 在蛋白质没有分解前 或没 有彻底分解前 ,氮素是包含在蛋白质分子结构内 ,氨 氮值呈现不出来 或者呈现出很少部分 ,只有当蛋白 质开始分解、 实现氨化时 ,氨氮才会游离出来 ,因而车 间排出的原始废水中的氨氮值一般是较低的 ,氨化前 后的氨氮值相差很大 ,有时能达到一个数量级之差。 设计时,如果仅按原始废水中测得的氨氮值来考虑处 理流程 ,那么必然会造成生物脱氮措施不够完善, 所 以对含氮有机物原始废水的评价, 用总氮值为妥。 2 关于原水 CODCr浓度的问题。早期 , 玉米淀 粉生 产工 艺废 水, 正 常情 况下 , CODCr浓度 可达 12 000～ 15 000 mg L , 甚至出现20 000 mg L 的数据, 近几年来 ,有的厂从源头抓起 ,实现清洁生产 ,大大降 低了原水 CODCr浓度 。原水 CODCr的高低, 极大程度 上取决于生产中干物 SS 回收的程度 ,因此有的厂, 在生产废水排出前加设了离心和过滤分离措施,使排 出的工艺废水 CODCr浓度降至8 000 mg L 左右, 这不 仅降低了淀粉的流失量, 而且大大降低了污水站的处 理负荷,并使进水负荷稳定,避免大的冲击。 3 关 于磷酸 盐的问 题。 它的含 量在 15 ～ 84 mg L,有时达到 130 mg L , 波动范围较大 。含量的 多少与玉米产地有关 。根据初步调查,长春市以南地 区所产玉米中的磷酸盐含量要高于长春市以北地区 包含黑龙江省 , 因此在确定废水中磷酸盐含量时, 应进行实测 ,避免生硬套用数据。 2 玉米淀粉废水处理的工艺流程 玉米淀粉废水的主要污染因子是 CODCr、 氨氮和 磷酸盐。废水达标排放, 每项污染物的去除率都要达 到90～ 99 以上。实践证明存在着两条可行的工 艺路线 ①采用以三段 H O 工艺 三段水解-好氧 为 主体的生化处理; ②采用厌氧加两段 H O 工艺。前 者可实行 2 次生物硝化和反硝化 以及2 次释磷和聚 磷反应 , 在降解有机物 、削减 CODCr的同时, 可有效 地同步除磷脱氮 ,其缺点是不能产生沼气 ; 后者因采 用生物厌氧反应 ,可产生沼气二次能源加以利用, 符 合当前国家能源政策 ,但缺点是氮、磷 2 项指标难以 达到 GB8978 -1996 的一级排放标准 可满足二级排 放标准 ,为此 , 需要在工艺流程末端加设 SBR 生物 反应器。东北地区厂家倾向于采用第二条污水处理 工艺路线。 3 工艺设计 1 重视工艺废水的预处理, 这里主要指的是分 离水中的 SS ,根据试验及工程实践数据表明, 水中 SS 对 CODCr的贡献约占废水中 CODCr总量的 30～ 35,有效分离 SS 可大大降低进入生化处理系统 CODCr的总负荷 。分离下来的沉淀物 行业中俗称干 物 可做成蛋白饲料 。为提高分离 SS 的效果, 可采用 含有丹宁酸的凝聚剂 ,它可使溶解性的蛋白质转化为 非溶解性的蛋白质, 并随水中 SS 一起分离掉, 这不仅 能降低原水 CODCr浓度 , 而且可减少总氮值, 减轻除 氮的任务。 2 玉米淀粉工艺废水中的主要有机污染物为淀 72 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 粉 多聚合糖 、蛋白质及其降解中间体 。多聚合糖相 对蛋白质, 生物降解速率较快 , 一般在 1 ～ 1. 5 d 时间 即可完成 ,而蛋白质降解速率较为缓慢 ,4 d 左右时间 大约能降解掉 95～ 97,因此, 玉米淀粉废水的生 物处理的总水力停留时间 HRT ,主要取决于蛋白质 的降解速率。 3 玉米淀粉废水中的蛋白质含量很高 ,因而总 氮值也相当高, 根据试验及现有工程实践经验证明, 原则上可以排除采用运行费昂贵的化学脱氮处理方 法,当总氮值约为 500 mg L 或略高一些 , 出水标准 为一级标准 CODCr≤100 mg L 时, 采用厌氧加两段 H O 工艺并增加SBR 反应器,氨氮指标可以达标。 4 在玉米淀粉废水蛋白质组分中,除碳 、 氢、氧、 氮元素外 , 还可能含有磷元素。 磷的去除率要 ≥ 96,甚至要达到 99. 6。特别是有的工厂上水采用 地下水,水中钙 、 镁离子浓度较高。因此,厌氧反应器 系统中磷酸镁铵结晶盐更为严重, 甚至还有大量的碳 酸镁、 碳酸钙沉积物产生。为解决磷酸镁铵结晶盐对 处理系统的不利影响,以及减轻后续流程除磷的负担 , 最好在厌氧反应器前 ,先把磷酸盐大部分去除掉。方 法分两步 首先把化学结合状态的磷酸盐从复杂的大 分子中分离出来 可通过生物水解反应,HRT 16 h , 然后用化学反应法 ,例如投加钙盐、铁盐、铝盐等 或 它们的复合盐 。磷酸盐的化学处理, 可以大约去除 70～ 90的磷酸盐 。但是要使其达标, 还要靠后续 的生化处理和化学除磷的组合流程 。 5 玉米淀粉废水处理的厌氧反应器 ,在设计时, 其容积负荷不能设定得太高。运行数据表明 ,短时间 内有可能达到 7 ～ 8 kg m 3d 。当用容积负荷值的 方法来计算厌氧反应器时 ,容积负荷值就不能选用得 太大,CODCr的去除率也不能设定得太高。从稳定运 行角度 ,容积负荷设定在 5 kg m 3d 左右, COD Cr的 去除率设定为 80～ 85比较妥当 。 6 关于厌氧反应器的选型问题 。污水中有机污 染物的生物降解起决定性作用的还是有机污染物自 身的化学结构所决定的可生化程度。以 UASB 为代 表的第二代厌氧反应器主要从完善三相分离器的结 构来提高有机污染物的去除效果, 这类反应器已经过 10～ 15 年生产规模的摸索 , 工艺较为成熟。并已在 多个玉米淀粉废水处理厂中得到应用, 积累了 10 年 之久失败和成功的经验, 为稳妥起见, 目前仍建议选 用UASB 型厌氧反应器。 7 关于除磷脱氮的碳源问题。反硝化菌和聚磷 菌均为异养菌, 它们的生命代谢活动都需要外部有机 碳源的供给 ,一般需要满足以下要求 脱氮时 ,异养性 反硝化菌在呼吸时 ,以有机基质作为电子供体, 硝态 氮作为电子受体 ,即反硝化时需要消耗有机物, 因此 废水 BOD5与 TKN 之比应4; 在除磷时废水中 BOD5 与TP 含量之比是影响生物除磷效果的重要因素之 一,若比值过低 ,聚磷菌在厌氧池放磷时释放的能量 不能很好地被用来吸收和储存溶解性有机物 ,影响到 该类细菌在好氧池的吸磷, 从而使出水磷浓度升高。 因此废水中的 BOD5与 TP 之比应该 17。H O 工艺, 在完成降解有机污染物的同时 ,可满足除磷脱氮时的 碳源需要 ,无需外加碳源 ,在削减 CODCr的同时 ,可同 步有效地实现除磷脱氮。 8 玉米淀粉加工厂产生的蒸发冷凝液的水质基 本上与玉米淀粉工艺废水一致 , 从废水处理达标要 求,存在着两条可行的污水处理工艺路线 ①将蒸发 冷凝液与工艺废水一并处理, 即将蒸发冷凝液从厌氧 反应器后的 H O 工艺处理单元的首部纳入 , 完成达 标处理 ; ②将蒸发冷凝液单独处理, 以中水回用为目 标设计处理流程 。经研究 ,为节约水资源倾向采用第 二条工艺路线。蒸发冷凝液所有的无机物指标中 ,除 氮、 磷外,基本上只有铁这一项指标超标 标准值为 0. 3 mg L ,而蒸发冷凝液中铁的含量为 0. 749 mg L , 证明蒸发冷凝液是中水回用处理的良好水源。对症 治理铁的方法较为简便, 因为中水回用处理系统中已 涵盖了铁的处理方法 ,因此不需要单独为它增添处理 单元 。 4 主要工艺设计参数 4. 1 玉米淀粉工艺废水处理 各处理单元水力停留时间见表 1。 表 1 各处理单元水力停留时间表h 沉淀池水解池一段 H O 池二段 H O 池SBR 4182424141 注 1 SBR 的一个运行周期为 进水 3 h、曝气 14 h、沉淀 2 h、 排水 3 h及闲置 2 h 其中半小时为排泥 , 采用电动阀门由电脑指令按 顺序, 8 格轮回运行。UASB 容积负荷为 5 kg m3d 。 4. 2 蒸发冷凝液处理 各处理单元水力停留时见表 2。 73 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 表 2 处理单元水力停留时间表h 两段H O 池接触氧化池沉淀池 48242 注 列出的处理单元是按 GB8978 -1996 一级排放标准设定的, 如 果按中水回用标准 作循环冷却系统补充水用 , 则在沉淀池后还需要 加石英砂过滤器消毒、纤维球过滤器及活性炭吸附柱等处理设施。 5 结论 玉米淀粉废水的处理 , 要使 CODCr达标并不难, 只要充分考虑蛋白质生物降解所需要的水力停留时 间即可 ,设计成功的关键点在于 如何综合考虑在削 减CODCr的同时, 同步有效地除磷脱氮, 使三项指标 同时达标。 参考文献 [ 1] 芮尊元等. 有机污水的水解-好氧处理技术. 环境保护,2000. [ 2] 任南琪, 王爱杰等编著. 厌氧生物技术原理与应用. 北京 化学工 业出版社, 2004. [ 3] 王凯军, 秦人伟编著. 发酵工业废水处理. 北京 化学工业出版 社, 2000. 作者通讯处 蔡晶 130026 长春市 吉林大学地球探测科学与技 术学院 2006- 06-15 收稿 小浪底水库对河道水质净化能力的影响 ＊ 师 洋 徐志修 毛玉霞 黄河水资源保护科学研究所, 河南 郑州 450004 摘要 依据地表水环境质量标准 GB3838 -2002, 采用单因子评价方法, 分别对小浪底水库建成前 3 年和建成后 4 年 的河道水质进行评价, 结果表明, 小浪底水库建成后, 在库首断面水质持续恶化的情况下, 小浪底坝下水质状况却明显 好转, 说明小浪底水库库水对原水污染物有较强的净化能力, 从而使下游河段水质得到改善。 关键词 小浪底水库 水质评价 单因子评价 影响 ＊黄河联合研究基金项目 50239010 0 引言 小浪底水库坝址上距三门峡水库坝址130 km ,下 距孟津大桥断面 28 km ,蓄水总库容 126. 510 8 m 3 , 是黄河干流在三门峡以下惟一能取得较大库容的控 制性工程 。该工程于 1999 -10 -25 下闸蓄水运 用 [ 1] 。作为大型水利水电建设项目之一 ,小浪底水库 的兴建对于改造自然 、 合理利用资源具有明显的经济 和社会效益 ,但是, 巨大的库容对下游河道水环境质 量也将产生一定影响 。因此, 对小浪底水库建成前后 上下游一定范围内河道水质变化进行评价分析,对其 保证下游的供水 、 灌溉是非常必要的。 1 水质评价前期准备 为研究小浪底水库建成前后上下游若干公里河 段水质的变化情况, 可分别以三门峡坝下水文水质监 测断面 简称三门峡断面 和小浪底坝下水质监测断 面 简称小浪底断面 作为小浪底库区上下游水质监 测断面 。然而, 小浪底水库建成以前, 小浪底断面并 没有水质监测资料, 而位于下游28 km 处的孟津大桥 水质监测断面 简称孟津大桥断面 与小浪底断面之 间的河段基本没有污染物汇入 ,因此小浪底水库建成 前的水质监测断面可用孟津大桥断面代替。 1. 1 资料选取 1999年作为小浪底水库建成前后的分水岭 , 选 取小浪底水库建成前 1995 -11 -1998-10 和建成后 2000 -11- 2004 -10 的水质监测资料, 分别对上下游河 段汛期和非汛期的水质进行评价。 1. 2 评价因子 黄河干流主要定类污染因子为化学需氧量 CODCr 、氨氮 NH3-N 和高锰酸盐指数 CODMn , 因 此将这3 个污染因子作为此次评价的主要评价因子 。 1. 3 评价方法 评价方法采用单因子法, 即根据断面各评价因子 各不同时段中的算术平均值与评价标准比较 ,确定以 74 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 STUDY ONPOLYETHYLENE WASTE SLUDGE OF PAPERMAKING WASTE COMPOSITE Chai Xijuan Sun Kewei Wang Muping 59 Abstract The effect of filler particle size and content on the mechanical behavior of waste sludge of papermaking -reinforced polyethylene waste composite was investigated. In order to improve the general perance of the composite, the sodium hydroxide andKH -550 silane acting as filler modification agents and maleic anhydride modified polyethylene acting as additive of the system were applied. The results show the two kinds of agents can enhance the mechanical perance of the composite. At the same time, the maleic anhydride modified polyethylene canimprove the adhesion between the matrix and the filler. Keywords polyethylene, waste sludge of papermaking and waste composite OPTIMIZATION OF ENVIRONMENTAL MONITORING SITES BY ENTROPY WEIGHT MULTI- OBJECT DECISION MODELXu Lizhong Zhang Jiangshan Wang Feifeng 61 Abstract Entropy, one of the important concepts in thermodynamics, indicates the uncertain degree of a signal from the ination source, while entropy weight indicates the relatively important degree of a index inthe multi-object decision. It isintroduced the concept of entropy weight, property, analysis of its originality in the application to the optimization of environmental monitoring sites, and the entropy multi -object decision model is set up,which is proved to be feasible and reasonable in the case study . Keywords entropy weight, multi -object decision and optimal number of sites THE VELOCITY FIELD CONSTANT AND ITS AUTOMATIC CHECKING DEVICE Wang Shilong Wang Zhicheng 64 Abstract By means of study on velocity field constant for a flue, a to measure average velocity of gasin flue by constant of velocity fieldwas presented. Automatic checking device for velocity field constant simultaneously was developed. The technical difficult problem for automatic monitoring average velocity of flue gas was solved. Keywords velocity field constant, automatic continuous monitoring, average flow rate and gross emission EXPERIMENTONFLUEGASCONTINUOUSEMISSIONMONITORINGBASEDON DIFFERENTIAL OPTICAL ABSORPTION SPECTROSCOPYZheng Haiming Cai Xiaoshu 66 Abstract Differential optical absorption spectroscopy DOASmakes use of the flue gas pollutant different optical absorption characteristic at the UV -VIS wave band to measure their average concentration. By DOAS principle, experimental study was carried out to measure different concentration of SO2, NO2andNO. The DOAS technology can eliminate the influence of dust etc. The DOAS can be applied to monitoring the flue gas emission concentration and should correct the temperature effect on flue gas differential absorption characteristics. Keywords flue gas continuous emission monitoring , differential optical absorption spectroscopy DOAS, gas contamination and on -line monitoring APPLICATION OF BP MODELING BASED -ON RANDOM SAMPLES TO ASSESSMENT ON NATURAL WATER QUALITYZou Zhihong Wang Xueliang 69 Abstract This paper presents an error back propagation model to uate water quality comprehensively. Aiming at the problems of few training samples and no testing sampleswhen error back propagation model is applied in the field of water quality assessment, a great number of data can be generated through uni distribution random function as training samples and testing samples. Trying to anlysize the relationships of the output of testing samples and the expecting output using the MSE function inMATLAB 7 could raise the accountability of new sampling. This can greatly improve the accurancy of the ANN model in the water quality uation. Keywords BPANN, water quality synthetic uation, random samples and testing TECHNIQUES OF CORN STARCH WASTEWATER TREATMENT Cai Jing Chai Sheli Rui Mingxian et al 72 Abstract It is presented the characteristics of corn starch wastewater, the processes for this kind of wastewater treatment, some problems worth of considering and the choices of parameters in process design. Keywords corn starch wastewater and treatment processes THEINFLUENCEOFXIAOLANGDIRESERVOIRONRIVERWAYWATERQUALITY PURIFICATION ABILITYShi Yang Xu Zhixiu Mao Yuxia 74 Abstract According to “ Surface Water Environment Quality Standard” GB3838 -2002, it was uated the riverway water quality of 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 1,Feb. , 2007