胡威夷
中國紡織工業(yè)設(shè)計院，北京　100037

　　摘　要：淀粉生產(chǎn)廢水是高濃度有機廢水，采用以常溫UASB反應(yīng)器為主要處理單元的生化處理工藝處理、運行。結(jié)果表明：該工藝不僅投資省、運行費用低，操作簡便，而且產(chǎn)生可供利用的沼氣，處理后的廢水達標(biāo)排放，獲得較好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
　　關(guān)鍵詞：廢水處理；淀粉；厭氧；好氧
　　中圖分類號： X798
　　文獻標(biāo)識碼：B
　　文章編號：1009-2455(2000)02-0031-03

Application of UASB Reactor under Ambient Temperature in the Treatment of the Waste Water from Starch Production
HU Wei-yi

　　Abstract：The waste water from starch production is a highly-concentrated organic waste water.The result of the application of a biochemical treatment technology using UASB reactor under ambient temperature as the main treatment unit shows that the use of the said technology not only saves investment lowers operational cost and simplifies operration but also produces usable methane ｗhile the waste water after treated can meet the standard before discharged so that good economic and environmental results can be obtained.
　　Key words： waste water treatment； starch； anaerobic?aerobic

　　北京紅星淀粉廠是一家以玉米為原料生產(chǎn)淀粉的中型企業(yè)，年產(chǎn)淀粉為6000～7000t，滿足著北京市近70％的淀粉需求。該廠采用亞硫酸法生產(chǎn)玉米淀粉，生產(chǎn)流程主要為：在亞硫酸溶液中浸漬泡玉米籽粒，然后將其破碎，從中分離胚芽，剩余物細(xì)磨碎成玉米糊，而后篩分，使粉渣與淀粉、蛋白漿分開，將淀粉、蛋白漿懸浮物分離成淀粉和麩質(zhì)，最后洗滌淀粉。經(jīng)過上述各道工序，從玉米籽粒中得到的玉米濕淀粉用作生產(chǎn)干淀粉，胚芽用作生產(chǎn)玉米油，渣用于生產(chǎn)干玉米飼料或用作牲畜的飼料，麩質(zhì)即可用作飼料，又有用作配制蛋白膏（粉）和谷氨酸的原料。
　　生產(chǎn)過程中廢水主要產(chǎn)生于氣浮槽排水，淀粉洗滌水和玉米浸泡水，除此之外，還有少量地面沖洗水。

1　水量與水質(zhì)

　　設(shè)計水量為500m³/d。原水水質(zhì)為：COD_Cr：7000mg／L；BOD₅：4000mg/L；SS：500～1000mg/L；總氮：30～120mg/L；pH：4～5；溫度：20～25℃。
　　處理要求：采用北京市頒布的污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)，其主要排放指標(biāo)如下：COD_Cr：≤80mg/L；BOD₅：≤40mg/L；SS：≤ 70mg/L；氨氮：≤25mg/L；pH：6.5～8.5。

2　廢水處理工藝

　　根據(jù)同行業(yè)廢水治理現(xiàn)狀、技術(shù)水平，我們推薦該廠廢水采用厭氧—好氧相結(jié)合的處理工藝，厭氧是該工藝的主體，選擇何種厭氧工藝又是關(guān)系到治理效果好壞的關(guān)鍵。在眾多的厭氧處理工藝中上流式厭氧污泥床（UASB）具有投資較低，容積負(fù)荷高，處理效率高的特點。因此我們選用上流式厭氧反應(yīng)器作為工藝主體構(gòu)筑物。
　　處理工藝流程為：

3　UASB反應(yīng)器

3.1　UASB反應(yīng)器的主要工藝參數(shù)為：
　　停留時間：20h
　　容積負(fù)荷：8.4kgCOD／(m³·d)?
　　有效容積：420m³(14000×6000×5500)
　　產(chǎn)沼氣量：700m³/d(沼氣純度：50％～60％CＨ4)?
　　COD去除率＞75％
3.2　UASB反應(yīng)器的主要尺寸如圖1所示。

3.3　UASB的生產(chǎn)性調(diào)試
3.3.1　接種污泥
　　UASB反應(yīng)器的接種污泥取自北京高碑店污水處理廠脫水后的好氧活性污泥，污泥接種量6.0～8.0kgVSS/m³，體積20m³。污泥用水化開并經(jīng)篩網(wǎng)過濾后，泵入UASB反應(yīng)器。
3.3.2　UASB反應(yīng)器的調(diào)試
　?、? 污泥馴化期：投泥完畢后立即投配淀粉廢水進行浸泡。污泥馴化期內(nèi)采用間歇進水。待出水COD值降至進水COD值的75％時，再增加進水時間和頻率，并逐步縮短進料的間隔時間，直至連續(xù)運行。
　?、?逐步提高負(fù)荷：逐步提高進水量，進水量分別為總水量的20％、30％、40％、……90％、100％九個階段進行，以出水COD為主要監(jiān)控指標(biāo)，當(dāng)出水COD在1000mg/L以下并能穩(wěn)定運行10d后，方可進入下一階段提高水量。
　　連續(xù)運行一段時間后，從反應(yīng)器底部取泥樣觀察，發(fā)現(xiàn)了緊密球狀顆料污泥。主要由甲烷八疊球菌組成。粒徑為0.1～0.5 mm，顏色墨黑，邊緣光滑，在清水中有較好的沉降性能。此時有機物容積負(fù)荷3.0kgCOD/(m³·d)左右。
　　③ 滿負(fù)荷運行期(1996年3月16日～4月30日)：在這個階段，越來越大的水力負(fù)荷把大量的沉降性能差的絮狀污泥沖出反應(yīng)器，形成一層顆粒污泥層。雖然顆粒污泥層厚度開始較小，但顆粒污泥卻因最先得到充足的營養(yǎng)，而能夠迅速地生長，致使厚度不斷增加，最終反應(yīng)器有機負(fù)荷穩(wěn)定在8.0kgCOD/(m3.d)以上，COD去除率達到84.3%～91.5%。顆粒污泥多為黑色，部分為灰色，顆粒較為均勻，屬絲菌顆粒，大部分直徑為1.0-5.0mm。由此可見，培養(yǎng)和保持高濃度、高活性的足夠數(shù)量的顆粒污泥是UASB反應(yīng)器發(fā)揮作用的關(guān)鍵所在。

表1 UASB反應(yīng)器運行數(shù)據(jù) 實際進水量/（m³.h^-1) 水溫/℃ pH值 進水COD/（mg.L^-1) 出水COD/（mg.L^-1) 去除率/% 30 28 6.5 500 450 91 30 28 6.7 5500 250 90.5 30 　27 6.8 5000 500 90 28 　30 6.5 5000 600 88 30 　29 6.2 5500 650 88.2 30 　28 6.8 3500 550 84.3 30 　31 6.5 4500 450 90 30 　27 6.8 4000 500 87.5 30 　28 6.8 6000 510 91.5 30 　28 7.0 5000 490 90.2

3.3.3　調(diào)試期間的監(jiān)測和控制
　　① pH值：pＨ值顯示了有機酸濃度，堿度和CO₂的綜合效果，是一個重要的、不太敏感的指標(biāo)。在啟動過程中，反應(yīng)器內(nèi)pH值控制在6.8～7.2之間，偶爾pＨ值達到6.6，對處理效果沒有明顯地影響。進水pＨ值在6.0～10.0的范圍內(nèi)都可以接受的，因為反應(yīng)器內(nèi)具有較大的緩沖能力，只要酸性和堿性水不是大量、連續(xù)地進入反應(yīng)器，就不會影響厭氧消化過程。生產(chǎn)過程中，事故排放時酸性增強，此時應(yīng)加CaCO₃調(diào)節(jié)。
　　② 堿度：UＡＳB反應(yīng)器之所以能使pＨ值維持在一個近似中性的條件下，應(yīng)歸結(jié)于堿度的緩沖作用，由于在調(diào)試過程中，UASB反應(yīng)器緩沖能力小，所以加Na₂CO₃或CaCO₃進行調(diào)節(jié)?考慮到價格問題，采用CaCO₃，進水堿度維持在750mg CaCO₃／L以上，反應(yīng)器便可有足夠的緩沖能力。
　?、鄢鏊瓹OD和COD去除率：調(diào)試初期用溶解性COD作為監(jiān)控指標(biāo)，以避免污泥流失時對去除效果的干擾，而在滿負(fù)荷運行期轉(zhuǎn)而用混合W控制出水水質(zhì)。COD去除率是作為提高負(fù)荷的依據(jù)，只有去除率達到80％以上，并能穩(wěn)定在這個水平時，提高負(fù)荷才是安全的。
　?、苓\行后：因水力沖刷和沼氣攪拌，使污泥床很快膨脹而造成污泥流失，這種流失形式稱為“膨脹流失”。因接種污泥中那些沉降性能不良的污泥被沖出反應(yīng)器，而此時污泥床仍存留在反應(yīng)器內(nèi)．這種流失形式被稱為“沖刷流失”。
　　膨脹流失對污泥的沉降性能并沒有選擇性，流失持續(xù)時間短，往往是高濃度，大流量地流失。流失的污泥和在反應(yīng)器內(nèi)的污泥在理化性能、微生物組成方面沒有明顯的差異。沖刷流失的污泥結(jié)構(gòu)松散，有機成分高、產(chǎn)甲烷活性差，和反應(yīng)器內(nèi)的污泥有顯著區(qū)別，沒有必要回流到反應(yīng)器。沖刷流失是一種有選擇性的污泥流失，能夠保留住沉降性能好的污泥，以承受高負(fù)荷的沖擊，這實際上是一個選優(yōu)汰劣的主動過程。
　　膨脹流失和沖刷流失在提高有機負(fù)荷時表現(xiàn)尤為突出，所以在調(diào)試初期提高有機負(fù)荷應(yīng)該慎重，以免造成過多的厭氧菌流失。在調(diào)試后期，則有意采取高的水力負(fù)荷和產(chǎn)氣負(fù)荷運轉(zhuǎn)，以期去除絮狀污泥，為顆粒污泥爭奪營養(yǎng)提供條件，從而更有利于顆粒污泥的生長。
3．4 影響UASB處理效果的因素
　　①懸浮固體物：淀粉廢水中有時含有大量的玉米粒等固體懸浮物，一些不能生物降解的SS進入UASB反應(yīng)器會形成浮渣或占據(jù)一部分有效容積，并會導(dǎo)致顆粒污泥的解體，使懸浮物質(zhì)與厭氧微生物混合，將厭氧微生物擠出厭氧反應(yīng)器，從而降低了厭氧污泥的活性與反應(yīng)器中的活性厭氧污泥含量。嚴(yán)重時浮渣還會結(jié)成硬殼，在三相分離器內(nèi)阻礙沼氣的釋放和收集，甚至?xí)枞託夤苈贰Ｓ纱丝梢?，廢水中懸浮固體物的含量對整個厭氧過程會有很大影響。所以廢水中的SS應(yīng)先經(jīng)預(yù)沉池去除。
　?、跔I養(yǎng)：良好的營養(yǎng)條件是產(chǎn)甲烷菌和有關(guān)菌群代謝、生長的前提，淀粉廢水中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，在整個調(diào)試和正常運行的一年多來，基本上不需加營養(yǎng)物質(zhì)。
　?、蹨囟龋涸摴こ淘谡{(diào)試期間正值冬天，UASB反應(yīng)器的抗緩沖能力比較弱，廢水在調(diào)節(jié)池中加熱至30℃左右，再進人UASB反應(yīng)器，確保反應(yīng)器的溫度維持在20－25℃；在正常運行時，溫度的變化對UASB的運行影響不大，產(chǎn)氣量的變化也比較小。

4 結(jié)論與建議

　　該工程成功地運川常溫UASB生產(chǎn)工藝處理淀粉廢水，并在常溫條件下實現(xiàn)了UASB反應(yīng)器接種活性污泥的顆?；?，在國內(nèi)淀粉行業(yè)尚屬首次。厭氧處理提供的沼氣使整個污水處理廠能做到能量自給有余。
　?、僬{(diào)試完成之后的滿負(fù)荷運行，UASB單池反應(yīng)器的有機物容積負(fù)荷滿足甚至超過設(shè)計負(fù)荷，COD的去除率大于75％，加上后續(xù)工藝的處理，可滿足廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
　?、诓捎煤醚趸钚晕勰嘟臃N在UASB反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥。
　　③當(dāng)UASB反應(yīng)器緩沖能力比較弱時，污泥流失比較嚴(yán)重，這對UASB反應(yīng)器和后續(xù)的好氧處理工藝都會帶來不良的影響，建議在UASB反應(yīng)器后加一沉淀池，以防反應(yīng)器污泥的過分流失和加重后續(xù)工藝的負(fù)擔(dān)，并去除出水懸浮物，提高出水水質(zhì)。
　　另外，污泥返回反應(yīng)器作進一步分解后，還可減少污泥排放量，加速反應(yīng)器的污泥積累。特別是在反應(yīng)器啟動初期，能進行污泥回流，縮短啟動時間。
　?、軓某恋沓嘏懦?、部分回流至調(diào)節(jié)罐的污泥，隨廢水再進人UASB反應(yīng)器時，容易造成UASB反應(yīng)器進水管的堵塞，建議污泥回流直接至UASB反應(yīng)器，這樣既可減少進水管的堵塞，又可減少為解決堵塞從進水管放泥的做法，保持污泥床的穩(wěn)定。

作者簡介：
　　胡威夷(1971－)?男，工程師，學(xué)士。