郭 倩，邱伊琴

(1.广东省环境科学研究院，广东 广州 510045；2.广东环科院环境科技有限公司，广东 广州 510045)

甘薯又称红薯，自16世纪传入中国，其已成为我国主要的粮食作物之一，产量仅次于水稻小麦和玉米[1-2]。甘薯所含有的淀粉能达到其干重的50%～80%，是重要的淀粉生产原料，用作制糖业；此外，甘薯也被用作酶制剂、医药产品和乙醇燃料制取原料[3-4]。甘薯制品运用广泛，而其中甘薯淀粉生产所的污水对环境的影响最为严峻。

淀粉废水具有CODCr高、悬浮物浓度高、氮磷含量相对较低的特点，淀粉废水出水水温高，且极易水解酸化。传统的淀粉废水处理主要采用普通厌氧生物法，在原水储存调节池调节酸碱后，才能进入厌氧反应池。这种方法对碱药剂的消耗量大，而且在气温过低是还需要对厌氧反应池进行加温，以保障微生物的存活，该工艺运行成本高。为了保证厌氧出水能达到后续处理的要求，厌氧反应器的水力停留时间要求在10 d以上，这直接加大了污水处理设施的一次性投入成本，也间接的增大了污水处理设施所占用的土地面积。

通过对某甘薯淀粉加工厂废水处理实验研究，并结合该淀粉加工厂的实际情况，采用水力筛-初沉池-叠螺机-调节池-高效厌氧池-MSBR池组合工艺处理该淀粉废水。其中水力筛+叠螺机能够去除废水中绝大部分的悬浮物，极大的降低了后续污水处理难度，降低了厌氧进水酸化程度，减少碱药剂的添加，有效的降低了运行成本。经调试运行，该污水处理工艺出水各主要污染物指标均达《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准。

1 废水水质

某甘薯淀粉加工厂淀粉废水排放量为80 t/d，要求达《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准，准予排放。废水水质情况与排放标准见表1。

表1 废水水质及排放标准

2 废水处理工艺流程

某甘薯淀粉加工厂淀粉废水处理工艺流程图见图1。

淀粉废水具有悬浮物浓度高的特点，其悬浮物的主要成分为甘薯纤维和淀粉渣，其水解后会极大的提高污水处理负荷。因此，废水进入污水处理系统后，要用水力筛及时的将大颗粒的淀粉渣、甘薯纤维与污水分离开来，避免两者在高温废水中水解，此外，淀粉渣与甘薯纤维均有回收再利用的价值，将水力筛用做污水处理预处理，一方面能很大程度的降低后续污水处理负荷，另一方面能通过回收淀粉渣与甘薯纤维，产生经济效益来降低污水处理运行费用。

水力筛对废水中大颗粒悬浮物(r>2 mm)具有很好的分离作用，但是对于小颗粒悬浮物(r≤2 mm)的截留能力微乎其微。因此，废水中的大部分淀粉渣与甘薯纤维经过水力筛分离后，进入初沉池。为了形成更大粒径的颗粒物，便于让叠螺机高效的分离废水中的小颗粒物，需要往废水中添加浓度为1‰左右的阴离子聚丙烯酰胺(相对分子质量为400～500万)，当废水的浊度降低，并出现直径为4～6 mm左右的矾花后，可以停止聚丙烯酰胺的添加，再开启叠螺机将被聚丙烯酰胺聚团后的悬浮物与污水分离。由于淀粉废水的CODCr基本是由于淀粉与纤维素的水解导致的，因而此方法不仅能去除淀粉废水中绝大部分的悬浮物，还能很大程度的降低废水的CODCr。废水经叠螺机处理后，进入调节池降温，在降温的过程中，废水中的有机物会水解酸化，同时会出现污水pH值降低的情况。当污水降至常温后，酸化过程会减弱，此时可以往调节池中加入澄清的石灰水，用于调节污水pH值至7±0.5左右。由于淀粉水解后产生的酸为有机酸，因而石灰水使用量要根据实际情况而定，pH的调节过程必须要在厌氧进水前完成，要避免有机酸在厌氧反应器中累积，以保证厌氧反应器的正常运行。

调节池均匀水量，调节水质后，废水经过泵提升进入高效厌氧反应池。本厌氧池参考升流式厌氧反应器原理，通过泵从厌氧池上液面抽水，再从底部布水系统打出，使得泥水能够充分混合，让厌氧反应持续高效的运行。这种处理方式能够有效的降低厌氧水力停留时间，减少厌氧反应器的建设投入。厌氧反应器内循环回流比为200%～300%。水力停留时间由传统厌氧工艺所需的10 d左右，缩短至3～4 d。废水经厌氧处理后，大部分的污染物为厌氧微生物利用，作为其新陈代谢的营养物质，并产生甲烷，可通过水压密封装置回收用作厂内锅炉加热。

废水经厌氧生化处理后，大分子的有机物被分解为小分子有机物，大部分被降解，余下部分难易被厌氧微生物利用，随厌氧出水进入好氧生物处理工艺中。好氧工艺采样MSBR工艺，其优势在于：MSBR池装填纤维组合填料，具有比较大的比表面积，能让微生物依附在纤维上生长，长成菌柱后形成生物膜，从菌柱内向外分别形成厌氧区、缺氧区和好氧区，具有很强的耐冲击负荷能力；菌柱中的微生物老化后，在曝气所形成的水流带动冲刷下，菌柱表面生物膜会自然剥落，再形成新的生物膜，具有自我的更新的能力。组合填料的比表面积为2000～3000m2/m3，能够为MSBR池保留足够量的微生物，能有效的利用吸收废水中的营养物质，清洁水质。MSBR池采用蝶式微孔曝气方式，气泡细小均匀，氧传质效率高。

图1 工艺流程

Fig.1 Process of Flow Diagram

3 主要构筑物和设计参数

3.1 水力筛

水力筛选用型号为HY-WG50(配置两台，一备一用)，自带进水池与自吸泵，处理能力为50 m3/h，用于分离废水中的淀粉渣和纤维素。

3.2 初沉池

初沉池尺寸为4.0×8.0×4.3 m，钢混结构，有效总容积为96 m3。初沉池采用束流沉淀池，类似兰美拉沉淀池，池底为倒梯形，分为两格均单独安装搅拌机与无阻塞切割泵(置于倒梯形池底中心)，配备阴离子PAM加药装置一套。

3.3 叠螺机

叠螺机采用TN40型号，进水端接初沉池切割泵，处理能力为40 m3/h，用于分离废水中的小颗粒悬浮物。

3.4 调节池

调节池尺寸为6×4×3.5 m，钢混结构，有效容积为80 m3。由污水泵(配备两台，一备一用)提升进入高效厌氧反应池。

3.5 高效厌氧反应池

高效厌氧反应池尺寸为8×6×6 m，钢混结构，有效容积为250 m3，水力停留时间为3 d，配备布水系统一套，主管φ65 mm，支管φ32 mm，支管开孔间距为300 mm，孔径大小为10 mm，布水管材质为UPVC给水管。配备卧式螺杆污水泵两台，泵进水端为厌氧反应池液面下1 m处，出水直接接入厌氧反应池进水系统。池顶安装有水封罐，用于收集厌氧反应产生的甲烷。

3.6 MSBR池

MSBR池尺寸为8×4×4 m，钢混结构，除去占池容30%的好氧活性污泥，池体有效容积为80 m3，水力回流比为300%。池体内安装有钢结构的组合填料架。

3.7 沉淀池

沉淀池采用束流式沉淀池，钢混结构，尺寸为4×4×4.5 m，安装竖流桶与溢流堰一套，采用静水压排泥措施，剩余污泥经泵提升直接回流至MSBR池，老化污泥排入初沉池。

4 工程调试及运行效果

4.1 高效厌氧反应池运行

高效厌氧反应池是降解废水中CODCr的关键工序。废水在进入高效厌氧反应池之前，已经由水力筛和叠螺机去除了废水中绝大部分的悬浮物，这极大的降低了调节池中废水的酸化程度，减少了调节池石灰水的投加量。调节池要求将pH值调节至7.0±0.2后，进水至高效厌氧池。由于厌氧池中并未安装排水泵，因此厌氧池的排水速率由调节池的进水速率调节，调节池潜水提升泵流量为10 m3/h，要求提升泵扬程高于厌氧池循环泵扬程(扬程为8 m)与调节池底部的高差之和，即扬程>13.5 m。高效厌氧反应器接种絮状厌氧污泥40 t，当反应器开始运行后：(1)反应器液温要控制不低于10℃，低于10℃后要往厌氧反应器内的冷热交换水管供水蒸气或热水加温；(2)监测反应器中pH值，应控制在7.0±0.2左右，若pH值<6.2，应加大调节池石灰水的投加量，若厌氧池pH值依旧往下降，则要停止进水，加大回流比，待pH值恢复正常后再进水，此间多余的废水应排往应急池待处理；(3)回流泵的回流比正常控制在300%左右，若厌氧池CODCr去除效率高，达到目标去除率的水力停留时间预期<3 d，则可以降低回流比至150%～200%，若达到目标去除率的水力停留时间预期>3 d，则可以加大回流比，但不能超过400%，回流比过大会破坏厌氧活性污泥絮体，导致厌氧出水悬浮物浓度增加。废水经高效厌氧反应池处理后，进入MSBR池。

4.2 MSBR池运行

MSBR池安装组合填料30 m3，接种好氧活性污泥10 t，好氧活性污泥驯化初期要求添加一定量的次粉(淀粉或者面粉生产的残次品)或者葡萄糖，并强制曝气24～36 h，用以活化好氧活性污泥。好氧活性污泥的活化成功以污泥颜色为黄棕色为准。污泥活化以后，减少曝气时间为14 h/d，然后开始按每天10%的比例增加厌氧池进水，直至MSBR池出水指标稳定。该MSBR池采用间歇性运行，运行周期为24 h，其流程为：A阶段(曝气2 h)-B阶段(进水并曝气8h)-C阶段(曝气4 h)-D阶段(静置10 h)；进水的同时排水，从B阶段开启沉淀池回流泵(流量为25 m3/h)9.6 h。

4.3 工艺运行效果

经过1个月的调试运行后，出水均达到预期效果，再经过一个月的验证运行后，沉淀池各主要出水指标均达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。各指标监测结果见表2。

表2 监测结果及去除率

5 结论

“水力筛-初沉池-叠螺机-调节池-高效厌氧池-MSBR池组合工艺”有效的减少了传统厌氧反应器水力停留时间，缩小了占地面积，节约了一次性投入成本，且能够高效稳定的处理木薯淀粉废水，并达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准排放，通过了竣工验收。