淀粉生產廢水處理的效益分析

武立杰　吳林廣

摘要：淀粉生產廢水是高濃度有機廢水，普遍采用以中溫UASB反應器為主要處理單元的生化處理工藝進行處理，運行結果表明：該工藝不僅投資省、運行費用低，操作簡便，而且產生可供利用的沼氣，處理后的廢水達標排放，獲得較好的經濟效益和環境效益。

關鍵詞：廢水處理 淀粉 厭氧 沼氣發電

一、淀粉廢水處理研究現狀

淀粉廢水是淀粉以及相關淀粉化工產品在生產過程中產生的廢液。在淀粉生產過程中，需水量很大，廢水排放量也很大，每生產一噸淀粉排放的廢水約為10～20m³，廢水中含有大量殘余淀粉、蛋白質、有機酸、糖類、脂肪等有機物，是食品工業中最嚴重的污染廢水之一。在淀粉產量不斷增大的同時，淀粉廢水的排放量也與日俱增，這些廢水如不加以處理而直接排入水體，會造成水體缺氧，使水生動物窒息，給環境帶來極大的危害。

從20世紀六、七十年代開始，各國相繼展開對淀粉廢水的治理研究，到80年代國外就有了較為成熟的生物處理工藝并付諸實現。如荷蘭在1980年就建成1700m³的UASB反應器用于土豆淀粉廢水的處理，澳大利亞在1983年建成4200m³的UASB反應器用于小麥淀粉廢水的處理等。

迄今為止，國內外學者采用不同的途徑進行了多方面的研究，探索了多種方法用于處理淀粉生產廢水的可能性及可行性。歸納起來，可分為物理化學法和生物法以及光合細菌法三類。

本文中主要介紹中溫厭氧生物法處理淀粉廢水產生的經濟效益，通過對昌黎縣淀粉廠污水處理廠的數據分析，得到該方法具有低能耗、低費用、能產生新能源等優越性能，使之在處理高濃度有機廢水領域應用廣泛。近年來，在淀粉廢水厭氧生物處理中，發展最快應用最多的是升流式厭氧污泥床（UASB）工藝。此外，厭氧生物濾池、厭氧接觸法、厭氧填料床、縱向折流套筒厭氧污泥床（VBASB）、膨脹顆粒污泥床（EGSB）等工藝也有所應用。

昌黎縣淀粉廠是一家以玉米為原料生產淀粉的中型企業，年產淀粉1 2000t、味精2萬噸、淀粉糖1.5萬噸。生產過程中每天排放3000噸高濃度有機廢水，廢水處理中主要采用中溫發酵工藝，有效的降低了污染物的排放，并在處理過程中，產生了大量的沼氣，利用沼氣發電，產生了良好的經濟效益。

二、污水處理工藝

工程采用“UASB+生物接觸氧化”工藝.具體流程是廢水經沉淀池去除大部分懸浮物，回收蛋白飼料，溢流進入調節池，利用UASB反應器的回流液調節UASB反應器進水的pH值至6-7.5。然后廢水進入UASB反應器，廢水中的有機物在厭氧條件下經微生物降解產生沼氣，經脫硫后進入沼氣發電機進行發電。經厭氧處理后的廢水進入接觸氧化池，在好氧條件下，附在載體上的微生物吸附水中的有機物進行合成和分解代謝，在去除有機物的同時達到脫磷、脫氮效果；接觸氧化池產生的污泥，經二沉池沉淀、污泥干化池脫水后外運，處理后的廢水經砂濾池過濾排放。

淀粉生產過程排出的廢水中含有大量的可回收利用物質，通過沉淀可以回收，作為飼料出售，大部分SS的去除也可以減小后續處理的污染負荷。昌黎縣淀粉廠每天從淀粉廢水中回收蛋白飼料約為0.39t。

UASB厭氧污泥反應器是整個水處理過程中的生化處理的關鍵部分，廢水由反應器底部進入并通過污泥床，在厭氧茵的作用下有機物轉化為沼氣，混合液進入反應器上部的三相分離器，沼氣由集氣槽收集，液體由反應器頂部溢流槽流出，污泥靠重力自行回流到污泥床區。此單元COD去除率85%，BOD去除率90%，同時每公斤COD回收沼氣0.58m³。

三、效益分析

（一）支出

廢水處理工程的支出主要是運行費，具體包括：人工費、電費、蒸汽費、化驗費、污泥脫水藥劑費用等。以處理量3000m³/d計算，年運行330天。

人工費：工作人員共為3人。按平均工資1800元/人，月計算，每年6.48萬元。電費：日常平均運行功率為167.17kW（不計原有污水處理電費），則噸水耗電量2 00kW.h。按電價0.50元/kW.h計，每年約66.22萬元。蒸汽費：蒸汽價格20元/t計算，每年運行200天，平均蒸汽消耗量0.4t/h，則每年蒸汽費3.84萬元。化驗費：化驗費以每天60元計算，每年1.98萬元。藥劑費：污泥脫水絮凝劑PAM用量為20kg/d，以PAM價格20元/kg計算，則每天藥劑費為320元，每年10.6萬元。

污水處理每年總支出費用為89.12萬元。

（二）收入

污水處理站的收入包括沼氣發電收入和沉淀池回收蛋白飼料的銷售收入。通過測算，1m³沼氣約發電1.5度，1度電價格按0.53元/m³計，蛋白飼料按2400元/t計算。計算基準為年運行330天。沼氣收入：厭氧反應器每去除1kgCOD將會產生0.58m³沼氣計算，UASB沼氣產生量為5600m³/d。每天沼氣產生的經濟效益為4480元，年收入約148萬元。蛋白飼料收入：每天從淀粉廢水中回收蛋白飼料約為0.39t（烘干至含水率10%）產生的經濟效益為936元，年收入約30.8萬元。

以上兩項合計污水處理收入為178.8萬元/a，噸水處理收入2.166元/m³。

（三）收益

污水處理每年總支出費用為89.12萬元，而收入為178.8萬元，年獲效益為89.68萬元，噸水收益為0.9元。

四、結論

通過對昌黎縣淀粉廠污水處理站的數據分析發現，對于淀粉生產產生的高濃度有機廢水來說，采取合適的處理工藝，可以產生良好的經濟效益。對廢水處理中產生的廢渣和沼氣進行合理的利用，可以變廢為寶，改變了傳統上污水處理只是增加企業生產成本而沒有收益的局面，促進了企業進行污水處理的積極性。

五、建議

（一）為保障能夠帶來持續的經濟效益，廢水處理站應保證良好的運行，在設備的維護上加大投入。

（二）中溫厭氧是處理工藝的關鍵，需要提高運行人員的管理經驗和厭氧設施運營知識，確保UASB厭氧穩定運行。