专利名称：一种用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法
技术领域：
本发明涉及淀粉废水处理技术领域，特别是涉及一种用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法。
背景技术：
根据淀粉原料来源进行分类，薯类淀粉可分为木薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉等品种，薯类淀粉加工废水具有共同特性。地瓜，又名甘薯、红薯，其本身易腐烂，不宜长期存放。地瓜的深加工，可以解决因贮存鲜薯不当而导致大量烂薯的现象，地瓜精制淀粉经过不同深度的加工，可生产出数百种有价值的化工产品，增值10-30倍左右，前景可观，市场潜力巨大。但是，地瓜淀粉生产季 节性强，生产废水浓度高、温度低、水量大，常规污水工艺不能有效处理，既会造成严重环境污染，也会造成可利用资源的巨大浪费。地瓜的化学成分主要有水、淀粉、蛋白质、脂肪、纤维、灰分等，地瓜淀粉的制取就是利用淀粉不溶于冷水、比重大于水、以及与其他成分比重不同而进行的物理分离过程。地瓜淀粉废水是以鲜地瓜为原料生产淀粉时产生的废水，其主要成分为水溶性淀粉、可溶性蛋白质、多糖、氨基酸、维生素以及无机盐等多种有机和无机物质，是一种不含有毒物质的高浓度有机废水，其COD约为8000-12000mg/L，可生化性很好(B0D5/C0D大于O. 4)，但温度低(水温低于20° C )、水量大(每生产I吨精淀粉需产生15-20吨废水)，目前，该类废水主要的处理工艺为厌氧+好氧为主工艺处理，由于红薯生产的季节性强，每年10月到11月，产生的废水温度低，水量大，废水浓度高，生产周期短，厌氧处理最佳温度要求在35 V，污水需要加热升温，厌氧系统才能高效运行，因而废水的运行成本很高。随着环保要求的日益提高，淀粉工业水污染物排放标准《淀粉工业水污染物排放标准》(GB25461-2010)要求COD小于50mg/L，BOD5小于10 mg/L，色度小于10倍。传统工艺中经生化处理后的出水，色度指标不能达到标准要求，因此，如何有效降低污水的运行成本，达到淀粉工业水污染物排放标准要求，是迫切需要解决的问题。国内公开发表的有关在生产中应用的薯类淀粉废水处理的文献报道如下
1999年，中国农机研究院食品机械研究所有关技术人员提出的《浅谈中小型马铃薯淀粉厂污水处理方案》，简单介绍了我国淀粉工业的现状，提出了采用厌氧一好氧生化处理方法，该淀粉废水处理方法工艺陈旧，处理后的废水可能会造成二次污染；并且处理过程中废水中的一些宝贵资源未得到有效利用，造成了宝贵资源的严重浪费。2006年李生等提出《利用气浮-UASB-SBR工艺处理红薯淀粉废水》，出水水质能达到(GB8978-1996) —级排放标准.同时采用投药气浮分离技术能够回收植物蛋白饲料，厌氧工艺可以回收沼气；2006年李琳等做了《复合微生物絮凝处理红薯淀粉废水的研究》利用胶质芽孢杆菌和酿酒酵母能利用水溶性淀粉和蛋白质的特性，直接用红薯淀粉废水培养，并用它们产生的絮凝作用处理红薯淀粉废水。结果表明，在适量氯化钙助絮凝作用下，仅以2. 5%的絮凝菌液，在pH值9. 5的条件下，絮凝率高达97%，红薯淀粉废水的COD去除率达到65%，pH值8. O左右。经复合微生物絮凝剂处理得到的沉淀物是富含蛋白质的营养物质，干燥后可以制备成高级饲料。
发明内容
本发明的目的是解决淀粉废水处理过程中的资源浪费、出水不达标和运行成本高的问题。本发明解决技术问题的技术方案如下
一种用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，所述废水包括高浓度工艺废水和原料洗涤废水，处理方法包括如下工艺步骤 (1)原料洗涤废水经过沉淀分离后直接进入到好氧生化系统；
(2)高浓度工艺废水水处理，首先将高浓度工艺废水置于沉淀池I中，使高浓度工艺废水中的淀粉进行充分沉淀分离，沉淀后的废水流入沉淀池II中，加入酸将废水PH调节到3-5进行酸蛋白沉淀；
(3)酸沉淀出水流入沉淀池III中，加入碱将废水pH调节到8-11进行碱蛋白沉淀；
(4)沉淀得到的酸性和碱性蛋白经过污泥脱水机脱水、烘干后，用作生产原料；
(5)碱蛋白沉淀出水经热量交换系统升温后进入厌氧系统进行厌氧处理，经厌氧处理后废水中的大部分有机物转化为沼气，厌氧系统出水得到有效净化；
(6)厌氧系统出水经沉淀池IV分离后进入好氧生化系统，沉淀获得的污泥进入污泥沉淀池，经脱水、烘干用作有机肥生产原料；
(7)好氧生化系统将废水中的绝大部分小分子有机物进行充分降解，好氧生化系统出水经沉淀池V分离后获得进一步净化，所得沉淀物返回到厌氧系统继续循环处理；
(8)好氧生化系统出水经无堵塞圆盘式超滤膜处理系统处理，使水中大的悬浮物和部分有机物进一步去除，经检测合格的处理水予以排放，不合格的处理水以及超滤膜浓缩液返回到厌氧系统继续循环处理。所述薯类淀粉生产废水包括以木薯、红薯、玉米、马铃薯为原料加工淀粉的废水。所述加酸调整PH到3-5工艺中所用的酸是盐酸、硫酸、磷酸、有机酸、含铁离子的废硫酸或废盐酸液。所述加碱调整废水pH值到8-11工艺中所用的碱是熟石灰、烧碱或纯碱。所述酸蛋白和碱蛋白经沉淀分离后采用板框压滤机进行压滤脱水，脱水后的淀粉蛋白经进一步干燥后制成蛋白饲料。所述厌氧系统产生的沼气脱水、脱硫后，经沼气发电机产生热能和电能，其中的热能用于加热厌氧系统的进水，电能用于污水处理设备的运行。所述热量交换系统由一级热交换器、二级热交换器、三级热交换器和沼气发电机组构成；所述一级升温是对厌氧系统的进水进行一级热交换升温；所述二级升温是对一级升温后的厌氧系统进水进行二级热交换升温；所述三级升温是用沼气发电机产生的热量与二级升温后的厌氧系统进水进行三级热交换升温。热量交换系统通过热能的有效回收利用，确保了厌氧进水最终温度达到35°C，确保了厌氧系统的高效稳定运行，同时沼气发电机所产生的电能回用到污水处理的设备运行中，因此实现了整个污水处理系统的能量的资源化回收利用，实现了污水处理的零成本运行。
所述的超滤膜系统，采用孔径为O. 02 μ m的抗污染圆盘式平板超滤膜，其特点
I、分离膜的孔径小，容阻；2、圆型平板膜反洗的径最短，圆型结构最強；3、圆型平板表面刷洗剪效果极佳，采用真空负压抽吸的方式进行过滤。本发明的具体エ艺控制是调酸pH值控制在3-5，有利于酸蛋白的快速沉淀分离；调碱pH值控制在8-11，有利于碱蛋白的快速沉淀分离；厌氧系统进水温度控制在35V左右；厌氧系统进水升温采用系统能量回收利用的三级升温过程，控制好每ー级的热交换效率，实现能量的最大化回收利用；好氧生化系统控制溶解氧DO值在I. 0-3. Omg/L,污泥浓度(MLSS)在2000-10000mg/L ;超滤膜系统控制对膜进行定期的日常维护，定时物理反冲洗和定期的化学药物清洗。本发明与传统的处理工艺方法相比，处理后的废水水质稳定、色度去除率高、运行成本低。本发明解决了薯类淀粉废水处理过程中的运行费用高和处理后出水水质不稳定、难以达到国家淀粉エ业污水排放标准的技术难题。同时也让淀粉废水处理系统真正的实现了低成本或零成本的稳定运行。本发明运行成本低、出水水质稳定，满足工程化的要求，便 于在规模化淀粉加工厂中推广应用。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进ー步说明，但本发明的保护范围并不局限于实施例表述的范围。实例ー以红薯为原料的红薯淀粉加工生产废水处理
红薯加工期间，生产车间红薯加工淀粉废水40吨/小时(COD浓度为15000mg/L)进入沉淀池I，沉淀池I设计停留时间5小时，可将高浓度淀粉废水中淀粉进行充分沉淀分离，沉淀池I出水(COD浓度为12000mg/L)依次进入酸沉淀池和碱沉淀池(酸碱沉淀池设计停留时间3小吋)，进行蛋白沉淀分离，沉淀出的蛋白经污泥脱水烘干后用作生产原料，回收率为每吨废水100公斤(含水率低于10%干品)，碱沉淀出水(COD浓度为8000mg/L)再经热量交换系统升温后(温度由15° C提升至38°C)进入EGSB厌氧反应器，大部分有机物高效、高负荷转化为沼气，沼气经过水封、脱硫处理后进入沼气发电机组，可转化为电能和热能，沼气产量为3000立方米/吨，配套沼气发电机组200KW，厌氧出水(COD浓度为1000mg/L)进入A/0好氧生化处理系统，好氧区溶解氧控制在l_3mg/L，好氧池停留时间为24小时，好氧出水经沉淀池(停留时间4小吋)分离后，沉淀出水(C0D浓度为70mg/L)进入圆盘型超滤膜处理系统，超滤膜过滤面积为400 IIf，超滤膜处理出水(C0D浓度为45mg/L)达到国家规定的淀粉エ业废水污染物排放标准进行排放。
实例ニ以木薯为原料的木薯淀粉加工产生的废水处理
生产车间木薯淀粉加工废水20吨/小时(C0D浓度为6000mg/L)进入沉淀池I (停留时间5小吋)，可将高浓度淀粉废水中淀粉进行充分沉淀分离，沉淀池I出水(C0D浓度为5000mg/L)依次进入酸沉淀池和碱沉淀池(酸碱沉淀池停留时间3小吋)，进行蛋白沉淀分离，沉淀出的蛋白经污泥脱水烘干后用作生产原料，回收率为每吨废水120公斤(含水率低于10%干品)，碱沉淀出水(C0D浓度为8000mg/L)再经热量交换系统升温后(温度由20°C提升至35°C)进入UASB厌氧反应器(停留时间24小吋)，大部分有机物高效、高负荷转化为沼气，沼气经过水封、脱硫处理后进入沼气发电机组，可转化为电能和热能，沼气产量为3000立方米/吨，配套沼气发电机组80KW，厌氧出水(COD浓度为1000mg/L)进入CASS好氧生化处理系统，溶解氧控制在l_3mg/L，好氧池停留时间为24小时，好氧出水经沉淀池(停留时间4小吋)分离后，沉淀出水(COD浓度为70mg/L)进入圆盘型超滤膜处理系统，超滤膜过滤面积为200 m2，抽吸真空度为-O. 05MPa，超滤膜处理出水(C0D浓度为43mg/L)各项指标达到国家规定的淀粉エ业废水污染物排放标准要求。
实例三以马玲薯为原料的马玲薯淀粉加工产生的废水处理
马铃薯淀粉加工废水20吨/小时(C0D浓度为10000mg/L)进入沉淀池I (停留时间5小吋)，可将高浓度淀粉废水中淀粉进行充分沉淀分离，沉淀池I出水(C0D浓度为9000mg/L)依次进入酸沉淀池和碱沉淀池(酸碱沉淀池停留时间3小吋)，进行蛋白沉淀分离，沉淀出的蛋白经污泥脱水烘干后作为深加工产品的原料，回收率为每吨废水110公斤(含水率低于10%干品)，碱沉淀出水(C0D浓度为6000mg/L)再经热量交换系统升温后(温度由20°C提升至35°C)进入ASBR厌氧反应器(停留时间24小吋)，大部分有机物高效、高负荷转化为沼气，沼气经过水封、脱硫处理后进入沼气发电机组，可转化为电能和热能，沼气产量为3000m3/d,配套沼气发电机组80KW，厌氧出水(C0D浓度为1000mg/L)进入MBBR好氧生化处 理系统，溶解氧控制在l_3mg/L，好氧池停留时间为24小吋，马铃薯生产废水在生产过程中产生大量的泡沫，需要投加定量的消泡剂。好氧出水经沉淀池(停留时间4小吋)分离后，沉淀出水(C0D浓度为70mg/L)进入圆盘型超滤膜处理系统，超滤膜过滤面积为200 Ilf，抽吸真空度为-O. 06MPa，超滤膜处理出水(C0D浓度为44mg/L)各项指标达到国家规定的淀粉エ业废水污染物排放标准要求。
权利要求
1.一种用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，所述废水包括高浓度工艺废水和原料洗涤废水，其特征在于包括如下工艺步骤 (1)原料洗涤废水经过沉淀分离后直接进入到好氧生化系统； (2)高浓度工艺废水水处理，首先将高浓度工艺废水置于沉淀池I中，使高浓度工艺废水中的淀粉进行充分沉淀分离，沉淀后的废水流入沉淀池II中，加入酸将废水PH调节到3-5进行酸蛋白沉淀； (3)酸沉淀出水流入沉淀池III中，加入碱将废水pH调节到8-11进行碱蛋白沉淀； (4)沉淀得到的酸性和碱性蛋白经过污泥脱水机脱水、烘干后，用作生产原料； (5)碱蛋白沉淀出水经热量交换系统升温后进入厌氧系统进行厌氧处理，经厌氧处理后废水中的大部分有机物转化为沼气，厌氧系统出水得到有效净化； (6)厌氧系统出水经沉淀池IV分离后进入好氧生化系统，沉淀获得的污泥进入污泥沉淀池，经脱水、烘干用作有机肥生产原料； (7)好氧生化系统将废水中的绝大部分小分子有机物进行充分降解，好氧生化系统出水经沉淀池V分离后获得进一步净化，所得沉淀物返回到厌氧系统继续循环处理； (8)好氧生化系统出水经无堵塞圆盘式超滤膜处理系统处理，使水中大的悬浮物和部分有机物进一步去除，经检测合格的处理水予以排放，不合格的处理水以及超滤膜浓缩液返回到厌氧系统继续循环处理。
2.如权利要求I所述的用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，其特征在于所述薯类淀粉生产废水包括以木薯、红薯、玉米、马铃薯为原料加工淀粉的废水。
3.如权利要求I所述的用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，其特征在于所述加酸调整PH到3-5工艺中所用的酸是盐酸、硫酸、磷酸、有机酸、含铁离子的废硫酸或废盐酸液。
4.如权利要求I所述的用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，其特征在于所述加碱调整废水PH值到8-11工艺中所用的碱是熟石灰、烧碱或纯碱。
5.如权利要求I所述的用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，其特征在于所述的酸蛋白和碱蛋白经沉淀分离后采用板框压滤机进行压滤脱水，脱水后的淀粉蛋白经进一步干媒后制成蛋白词料。
6.如权利要求I所述的用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，其特征在于所述厌氧系统产生的沼气脱水、脱硫后，经沼气发电机产生热能和电能，其中的热能用于加热厌氧系统的进水，电能用于污水处理设备的运行。
7.如权利要求I所述的用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，其特征在于所述热量交换系统由一级热交换器、二级热交换器、三级热交换器和沼气发电机组构成；所述一级升温是对厌氧系统的进水进行一级热交换升温；所述二级升温是对一级升温后的厌氧系统进水进行二级热交换升温；所述三级升温为沼气发电机产生的热量与二级升温后的厌氧系统进水进行三级热交换升温。
8.如权利要求I所述的用于薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，其特征在于所述的超滤膜系统采用孔径为O. 02 μ m的抗污染圆盘式平板超滤膜。
全文摘要
本发明公开了一种薯类淀粉生产废水的资源化处理方法，涉及淀粉废水处理技术领域。其包括如下工艺沉淀、用酸调节pH沉淀、用碱调节pH沉淀、热量交换回收、厌氧处理、好氧生化处理、超滤膜处理、检测排放。本发明方法处理后的废水COD小于50mg/L，废水色度去除率不低于99%，水质色度指标低于10倍。本发明处理成本低、运行稳定、处理效率高、同时产生附加经济效益，适于大力推广。
文档编号C02F9/14GK102690031SQ20121021542
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月27日 优先权日2012年6月27日
发明者吕庆香, 杨云军, 田雪辉 申请人:山东博洋环境资源有限公司