CN115583743A

CN115583743A - 一种淀粉废水的处理工艺

Info

Publication number: CN115583743A
Application number: CN202211192024.2A
Authority: CN
Inventors: 姜爱莉; 宋彦慧; 窦皓
Original assignee: Yantai University
Current assignee: Yantai University
Priority date: 2022-09-28
Filing date: 2022-09-28
Publication date: 2023-01-10

Abstract

本发明公开了一种淀粉废水的处理工艺，具体包括以下步骤：(1)将淀粉废水进行快速分离；(2)分离回收淀粉、蛋白质之后的废水进入深层过滤器过滤，其中，以粉碎的秸秆为过滤介质；(3)过滤后的液体进行超滤处理得到稀液和浓液；(4)取过滤后的秸秆加入微生物菌剂进行发酵处理，并在发酵期间喷洒所述浓液，最后得到生物有机肥。本发明构建了整套粉丝加工废水处理工艺，实现了废水的资源化利用，并且以秸秆为深层过滤介质进行废水过滤，秸秆与废水中营养成分充分混合，同时吸收了足够的水分，添加商业菌种后，不需要再添加碳源、氮源等物质，可直接进行有机肥发酵，降低了成本。

Description

一种淀粉废水的处理工艺

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种淀粉废水的处理工艺。

背景技术

我国以豌豆和绿豆等杂豆类为粉丝加工原料的企业已经形成很大的规模，随之并存着废水处理问题。目前粉丝生产较多采用酸浆工艺，废水排放量大，每吨粉丝原料加工都会产生12-15吨高浓度的有机废水，这些废水中含有较多的蛋白质、淀粉、膳食纤维、低聚糖等多种营养物质，呈现COD、BOD、SS等指标高，pH值低等特点，对于处理此类废水存在难度大、投入成本高、产生资源严重浪费等问题。

目前对淀粉废水主要采用废水处理和资源化利用两种途径：废水处理基本采用厌氧+好氧的2级生化处理工艺，降低淀粉废水的COD，满足生化处理系统的进水要求，但是存在启动慢、处理周期长、易受水温影响、占地面积大的问题，处理之前还需要加碱调节酸性废水pH，水体盐分含量升高；该方法整体处理成本较高，很容易导致治污成本高于产品收益；而且没有兼顾淀粉废水中有机物的回收和利用。

废水资源化利用主要集中于废水成分的回收和循环利用。采用絮凝沉淀、气浮、膜分离及其组合工艺等处理淀粉废水，回收其中的蛋白、淀粉等物质是目前比较成功的做法，但是处理量有限，工艺复杂，在实际工程中推广应用比较困难。利用淀粉废水制作微生物培养基可以作为功能微生物的替代培养基，为淀粉废水资源化利用提供了一条新思路，但目前相关技术还处于实验室阶段，如何控制淀粉废水浓度以及可作为何种微生物的培养基也都需要进一步的研究。

通过合理的控制手段使废水营养物回流农田，是淀粉废水资源化利用的形式之一，具有较好的应用前景。但是淀粉废水存在着大量的悬浮物和有机物，在灌溉之前需要进行预处理，施用时必须科学化和规范化，依据不同土地制定针对性的还田方案，包括预留土地面积和废水存储、预处理设施等，施用量也要根据测土配方结果因地施肥。另外，淀粉废水中营养元素不均衡，长期施用会造成氮磷元素的富营养化。

因此，为实现废水中有效成分的回收和循环利用，现急需要提供一种淀粉废水资源化处理方法，来克服现有废水处理工艺中存在的成本高，工艺复杂，处理量小的问题。

发明内容

有鉴于此，从淀粉资源化利用入手进行废水的处理，具有成本低、处理量大、易于产业化等优点，在淀粉废水处理中具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种淀粉废水的处理工艺，具体包括以下步骤：

(1)将淀粉废水进行蛋白质和淀粉的快速分离处理；

(2)将快速分离处理后的废水流转至深层过滤器，使得过滤后废水中悬浮物含量低于30mg/L；其中，所述深层过滤器的过滤介质为粉碎后的秸秆；

(3)过滤后的液体进行超滤处理得到稀液和浓液；

(4)步骤(2)结束后，向过滤介质中加入微生物菌剂进行常规发酵处理，并在发酵期间喷洒超滤后的浓液，最后得到生物有机肥。

本发明采用纯物理方法快速高效分离废水中淀粉、蛋白等成分，过程中除空气外无任何添加剂加入，为后续蛋白质和多糖的资源化利用奠定基础；采用秸秆为过滤介质进行废水的深层过滤，不仅可以过滤去除废水中的悬浮物质，还可以吸附废水中的可溶性营养成分和充足的水分，加入微生物菌剂后可直接进行发酵生产有机肥；期间适量喷洒膜处理后的浓液，一方面维持了物料湿度，同时又为微生物提供了适量的营养物质，使发酵周期缩短完成了废水的资源化利用，制备得到生物有机肥。该过程无需额外添加其它营养成分，简化了有机肥生产工艺，缩短了发酵周期，极大降低了有机肥的生产成本；另外，过滤后的水体进一步进行膜处理，此时水体悬浮物含量很低，减少了膜处理压力和成本，处理后的稀液可以达到排放或再利用标准，浓液含有较多的可溶性营养物质，可直接用于有机肥发酵生产，同时可以维持发酵过程的物料湿度。

优选的，所述快速分离采用格栅沉降或离心-气浮联用快速分离装置(CN2020101781371已公开)，其中，淀粉和蛋白质回收率高于80％，COD去除率高于60％。

本发明采用纯物理方法快速高效分离废水中淀粉、蛋白等成分，过程中除空气外无任何添加剂加入，为后续蛋白质和多糖的资源化利用奠定基础；

优选的，步骤(2)所述秸秆为小麦、玉米、高粱、水稻、花生、芝麻、大豆、果树枝叶和枯草中的一种或多种。

本发明通过秸秆深层过滤，将淀粉废水中的淀粉、蛋白质等营养物质截留吸附于秸秆表面，为微生物提供充足的营养物质，发酵过程不需添加其它营养物质，降低了有机肥生产成本；过滤过程中秸秆可以充分吸收水分，保证物料的湿度，发酵初期不需额外喷水，起到节水的作用；同时秸秆中的纤维成分可充分浸泡变软，有利于后续的微生物发酵，缩短了发酵时间；发酵过程中，通过喷洒超滤浓液的方式维持物料湿度，保证了发酵的湿度条件；同时也为微生物生长繁殖提供了必要的营养物质，尤其是加速发酵初期微生物的繁殖，进一步缩短了发酵时间。综上所述，本发明采用秸秆进行淀粉废水的深层过滤并用于有机肥生产，不仅可以对淀粉废水进行大规模快速处理，克服了淀粉废水现有处理技术成本高、占地面积大的缺点；而且节约了有机肥生产过程中水的消耗，同时还可以充分利用废水中的营养物质，缩短发酵堆肥时间，同时提高了产品有机质含量。

优选的，步骤(2)所述秸秆的粒径为5-20mm。

采用秸秆为过滤介质进行废水的深层过滤，一方面过滤去除了废水中的悬浮物质，秸秆还可以吸附废水中的可溶性营养成分，在此过程中又吸收了充分的水分，加入微生物菌剂后即可进行有机肥发酵生产，基本不需额外添加其它营养成分，简化了有机肥生产工艺，极大降低了有机肥的生产成本。

本发明确定的秸秆粉碎粒径可以保证淀粉废水的高效快速过滤，避免了传统过滤(如板框过滤)时由于淀粉、蛋白质等物质对过滤介质的堵塞作用造成的过滤速度快速下降，增加了废水处理速度；限定范围内的粒径也保证了废水的过滤效果，过滤后水体悬浮物含量低于30mg/L。通过增加过滤介质堆积截面积和堆积厚度，每批秸秆可以处理数立方至几百立方米的废水，满足淀粉废水处理量的要求。

优选的，步骤(2)所述秸秆的堆积厚度为0.5-5.0m。

本发明采用的秸秆堆积厚度，一方面可以保证淀粉废水的快速过滤，满足淀粉废水大处理量的要求，同时也保证了废水的过滤效果，并减少秸秆装卸时间(非过滤时间)，提高废水处理效率。

优选的，步骤(2)所述废水的流转速度为0.1-10m/h。

优选的，步骤(2)所述过滤时间为0.5-6h。

优选的，步骤(3)所述浓液为超滤后滤液体积的1/10-1/3。

过滤后的水体进一步进行膜处理，此时水体悬浮物含量很低，减少了膜处理压力和成本，处理后的稀液可以达到排放或再利用标准，浓液含有较多的可溶性营养物质，可直接用于有机肥发酵生产，同时可以维持发酵过程的物料湿度。

优选的，步骤(3)所述超滤的压力为(1-5)×10⁴Pa。

优选的，步骤(4)所述发酵期间喷洒浓液后的水分含量为45～70％。

优选的，步骤(4)发酵时间为10-15天。

在发酵期间喷洒超滤后的浓液，可以维持过程中的湿度，降低有机肥成本，缩短发酵时间。

经由上述的技术方案，与现有技术相比可知，本发明公开了一种淀粉废水的处理工艺。具有以下技术效果：

本发明采用秸秆进行初步分离后淀粉废水的进一步深层过滤处理，通过确定的秸秆粒径、堆积厚度、过滤水速度等参数，满足了淀粉废水大处理量的要求，处理后水体悬浮物含量低于30mg/L；过滤后的秸秆表面附着丰富的营养物质，秸秆吸收水分后纤维素得到初步软化，加入微生物菌剂后可以快速发酵得到优质的有机肥，适量喷洒超滤后浓液维持物料湿度，这些措施极大降低了有机肥生产成本，缩短了发酵时间。综上，本发明采用秸秆进行淀粉废水的深层过滤并用于有机肥生产，不仅可以对淀粉废水进行大规模快速处理，克服了淀粉废水现有处理技术成本高、占地面积大的缺点；而且节约了有机肥生产过程中水的消耗，同时还可以充分利用废水中的营养物质，缩短发酵堆肥时间，同时提高了产品有机质含量。且本发明以产业化生产为目标，构建了整套粉丝加工废水资源化处理技术，实现加工废水的资源化利用和无废处理；且本发明限定的处理工艺适应淀粉废水日处理量大、成分复杂的特点，也适应不同种类粉丝废水的特点，且流程简单，容易操作，基建费和运行费低，便于管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为一种淀粉废水的处理工艺流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下述应用例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1

1.采用快速分离器进行豌豆淀粉提取废水的处理，处理量10m³/h，处理后COD由初始的15000mg/L降至5500mg/L左右，废水中淀粉回收率为84.1％，蛋白质回收率87.2％。

2.小麦秸秆破碎至粒径10-15mm的碎料，加入过滤器，秸秆堆积厚度为3.2米；废水以1m/h速度进入过滤器，每批秸秆进行过滤处理3h，处理后液体悬浮物含量为25mg/L；其中，过滤后小麦秸秆含水量50-55％。

3.过滤后废水经10微米滤膜超滤浓缩得浓液和稀液，其中超滤操作压力为3×10⁴Pa，浓液为滤液体积的1/6；处理后稀液中COD降至350mg/L，总氮和总磷降至2.3mg/L和0.2mg/L，已达到废水间接排放标准。

4.过滤后秸秆转入有机肥生产设备，加入原料量1.5％的商业复合微生物菌剂混合均匀，采用常规的发酵仓堆腐、条垛式堆肥或静态堆肥方法进行发酵，堆腐发酵3天，料温升至55℃左右。维持7天，期间每2天翻堆一次，并适度喷洒膜处理后的浓液数次，使得物料湿度维持在55％。第11天料温开始下降，进入后熟期(3天左右)。后熟结束适度摊晾后得到有机肥成品，物料全部呈黑色或黑褐色，用手握之柔软有弹性，干后容易破碎，略有香味或发酵味。本实施例按照常规生产方式进行有机肥发酵生产，总生产时间13天，得到符合国家和行业标准的生物有机肥。

本发明实施例1得到的生物有机肥各项指标测定如下：有机质(以干基计)≥40％，有效活菌数(cfu)≥0.7亿/g；水分≤20％；pH值6.2-7.5；腐殖酸≥10％；粪大肠菌群数≤80个/g(mL)；蛔虫卵死亡率≥98％。

该生物有机肥产品各项指标符合有机肥料国家行业标准(NY525～2012)和中华人民共和国农业行业标准(NY884～2004，生物有机肥)。

实施例2

1.采用快速分离器进行绿豆淀粉提取废水的处理，处理量15m³/h，处理后COD由初始的12000mg/L降至3500mg/L左右，废水中淀粉回收率为85.6％，蛋白质回收率88.1％。

2.玉米秸秆破碎至粒径15-20mm的碎料，加入过滤器，秸秆堆积厚度为4.0米；废水以5m/h速度进入过滤器，每批秸秆进行过滤处理5h，处理后液体悬浮物含量为22.3mg/L；其中，过滤后玉米秸秆含水量60％左右。

3.过滤后废水经10微米滤膜超滤浓缩得浓液和稀液，其中超滤操作压力为2×10⁴Pa，浓液为滤液体积的1/5；处理后稀液中COD降至750mg/L，总氮和总磷降至2.1mg/L和0.3mg/L，已达到废水间接排放标准。

4.过滤后秸秆转入有机肥生产设备，加入原料量2.5％的商业复合微生物菌剂混合均匀，采用常规的发酵仓堆腐、条垛式堆肥或静态堆肥方法进行发酵，堆腐发酵2天，料温升至60℃。维持5天，期间每2天翻堆一次，并适度喷洒膜处理后浓液数次，使得物料湿度维持在60％。第8天料温开始下降，进入后熟期。4天后熟结束，适度摊晾后得到有机肥成品，物料全部呈黑色或黑褐色，用手握之柔软有弹性，干后容易破碎，略有香味或发酵味。本实施例按照常规生产方式进行有机肥发酵生产，总生产时间11天，得到符合国家和行业标准的生物有机肥。

本发明实施例2得到的生物有机肥各项指标如下：有机质(以干基计)≥55％，有效活菌数(cfu)≥0.7亿/g；水分≤20％；pH值6.2-7.5；腐殖酸≥10％；粪大肠菌群数≤80个/g(mL)；蛔虫卵死亡率≥98％。各项指标符合有机肥料国家行业标准(NY525～2012)和中华人民共和国农业行业标准(NY884～2004，生物有机肥)。

实施例1、2和对比例1、2的应用效果如下：

试验时间：2021年5月至2022年10月。

试验地点及作物：山东省烟台市栖霞县大田玉米、小麦、蔬菜；

福山区苹果、蔬菜，单一蔬菜实验面积不低于40平方米，玉米、小麦、苹果实验面积不低于1亩。

每处均设实施例1、2和2个对比例共4个处理，对比例1保持相应作物原种植方式(农民传统种植方式)，对比例2采用市售有机肥(有机质含量≥50％)，与实施例采用相同施肥方式，即有机肥用量每亩400-500公斤。实施例1-2和对比例2肥料用量及施用方式均相同。所有的管理措施一致。应用效果见表1(与对比例1相比)。

表1

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种淀粉废水的处理工艺，其特征在于，所述处理工艺具体包括以下步骤：

(1)将淀粉废水进行蛋白质和淀粉的快速分离处理；

(3)过滤后的液体进行超滤处理得到稀液和浓液；

(4)步骤(2)结束后，向过滤介质中加入微生物菌剂进行发酵处理，并在发酵期间喷洒步骤(3)所述浓液，最后得到生物有机肥。

2.根据权利要求1所述的一种淀粉废水的处理工艺，其特征在于，步骤(2)所述秸秆为小麦、玉米、高粱、水稻、花生、芝麻、大豆、果树枝叶和枯草中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2任一项所述的一种淀粉废水的处理工艺，其特征在于，步骤(2)所述秸秆的粒径为5-20mm。

4.根据权利要求1所述的一种淀粉废水的处理工艺，其特征在于，步骤(2)所述秸秆的堆积厚度为0.5-5.0m。

5.根据权利要求1所述的一种淀粉废水的处理工艺，其特征在于，步骤(2)所述废水的流转速度为0.1-10m/h。

6.根据权利要求1所述的一种淀粉废水的处理工艺，其特征在于，步骤(2)所述过滤时间为0.5-6h。

7.根据权利要求1所述的一种淀粉废水的处理工艺，其特征在于，步骤(3)所述超滤的压力为(1-5)×10⁴Pa。

8.根据权利要求1所述的一种淀粉废水的处理工艺，其特征在于，步骤(4)所述发酵期间物料水分含量维持在45～70％。