CN116199391A - 一种马铃薯淀粉生产废水处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，该方法属于污水处理技术领域；该方法具体包括缓存消泡处理、综合絮凝处理、一次固液分离处理、二次固液分离处理和膜处理净化五个步骤；其中，综合絮凝处理利用了加热絮凝和加药絮凝的混合处理方式；一次固液分离处理和二次固液分离处理，进行两次不同方式的蛋白分离，并利用离心机进行蛋白提取，产出蛋白产品。经本方法处理的污水可以达到污水排放标准，同时能够大量产出蛋白产品。

Description

一种马铃薯淀粉生产废水处理方法

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及马铃薯淀粉生产废水处理方法及蛋白提取装置。

背景技术

马铃薯淀粉废水主要有三个来源，其一是马铃薯表面清洗及流道运输而形成的废水，其二是设备洗刷以及淀粉精制过程产生的废水，其三是淀粉生产加工过程而产生的淀粉生产废水，淀粉生产废水的COD和BOD都很高，是主要污染源；前两种废水源均可回收利用，唯有第三种废水来源需要进行处理后才能并入市政管网。

马铃薯淀粉生产废水的常规处理方式包括汁水还田、膜处理法、生物处理法、絮凝沉淀法、气浮法等，也有进行综合应用的处理法。目前常见的综合处理方法是：絮凝沉淀法+气浮法+生物处理法+膜处理法，经该方法处理后的污水可以达到排放标准，其中气浮阶段用于蛋白提取，生物处理法可形成沼气。

当前马铃薯淀粉生产废水处理系统主要存在的问题是：

1、蛋白产量低、膜处理能耗大；其原因是引入气浮机的废水中蛋白含量高，气浮机运行负荷大，无法有效分离出蛋白固物，大量蛋白会进入膜处理系统，造成膜处理设备堵塞，增加了膜处理过程的能耗和维修成本，也降低了蛋白提取的产量；

2、缺乏有效的消泡措施，使整个系统无法高效运行；其原因是淀粉生产废水引入缓冲池时引入了大量泡沫；常规处理方式是添加消泡剂，但添加消泡剂会引入二次污染，同时不利于蛋白提取；目前常采用静置方式处理，由于泡沫层占污水排出总体积的35%~50%，因此占用缓冲池空间大，此时采用静置处理方式则无法快速消泡，在高负荷生产加工过程中，无法向缓冲池连续排出废水，降低了系统的处理效率，也影响了马铃薯淀粉生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种马铃薯淀粉生产废水处理方法；该方法可提升马铃薯淀粉生产废水的蛋白提取产量，同时利用特有的消泡技术有效消泡，提升系统处理废水的效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，包括如下步骤：

（1）缓存消泡处理；将淀粉生产废水引入立式缓冲池内，将立式缓冲池内废水部分地引入缓存池，在立式缓冲池上设置淋水消泡装置，淋水消泡装置引缓存池废水向立式缓冲池进行喷淋消泡；

（2）综合絮凝处理；对立式缓冲池内废水进行加热处理，使废水中蛋白絮凝，废水排出时经管道混合器，在管道混合器中加入絮凝剂使废水中的蛋白进一步絮凝；

（3）一次固液分离处理；利用设置的叠螺机承接管道混合器排入的废水，叠螺机产出的泥饼导入离心机进行蛋白提取；

（4）二次固液分离处理；将步骤（3）中叠螺机产出的废水引入两台串联的气浮机，两台所述气浮机产出的固物引入步骤（3）中述及的离心机中进行蛋白提取；

（5）膜处理净化；将步骤（4）中气浮机产出的废水经精密过滤器过滤后进行MBR膜处理，最后将废水引入市政管网。

进一步，所述步骤（5）中，废水经MBR膜处理后依次进行纳滤处理、精密过滤器过滤、反渗透处理、活性炭吸附处理，最后引入回用水池，回用水池接入市政管网。

进一步，所述纳滤处理和所述反渗透处理产生的浓水引入暂存池，暂存池经海淡设备处理形成的净化水经活性炭吸附设备处理，海淡设备处理后形成的浓水引入浓水收集池。

进一步，所述步骤（4）中，两台所述气浮机之间设有循环泵。

进一步，所述步骤（3）中，叠螺机设置两台且并联使用。

进一步，所述步骤（2）中，管道混合器设有两个且串联连接。

进一步，所述步骤（1）中，立式缓冲池内设有加热搅拌一体化设备，所述加热搅拌一体化设备包括：

格构板，其横向布设于立式缓冲池内；

升降传动机构，其对称设置在格构板两端，其包括设在立式缓冲池上的固定座、铰接在固定座上的传动套筒、设在固定座上并与传动套筒传动连接的减速电机，以及竖直设在格构板上并与传动套筒螺纹配合的固定螺杆；

加热管，其固定在格构板上侧，其横向呈蛇形布设状、纵向呈蛇形布设状，其纵向管体上临近顶部位置处设有扰动盘。

进一步，所述淋水消泡装置包括：

水槽，其整体呈长方体槽状、底部设有支腿并固定在立式缓冲池正上方，其一侧设有与缓存池连通的水泵，其底部沿自身长度方向等间隔设置多组通孔群，每组通孔群矩形阵列布设；

淋水器，其整体呈条形槽状，其可拆卸地设在水槽外侧底部并对应每组通孔群正下方；

流量调节装置，其包括压覆在每组通孔群上侧的孔板、铰接在水槽两侧的多个传动杆、铰接在每侧传动杆之间的联动杆、在水槽一端与两个联动杆连接的控制杆；所述孔板两端设有U型叉，所述传动杆包括铰接轴、设在铰接轴一端的L型拨杆、设在铰接轴另一端的摆杆，所述铰接轴铰接在水槽上，所述L型拨杆与U型叉配合，所述联动杆与摆杆顶端铰接；沿水槽长度方向所述孔板上的孔洞与通孔群中的通孔错位布设；

驱动机构，其包括铰接在控制杆和水槽一端板面之间的电动推杆。

进一步，所述淋水器两端铰接有挂环，所述挂环上螺纹配合有顶丝，所述水槽两侧设有凸台，所述顶丝竖直布设并作用于凸台上侧。

本发明的有益效果是：

1、本方法在现有絮凝沉淀法、气浮法和膜处理法的基础上进行改进；采用加热絮凝与加药絮凝的方式结合应用，并通过叠螺机预先分离固物，同时利用离心机进行蛋白提取，实现一次蛋白分离和提取；然后利用气浮法进行二次固物分离并利用离心机进行蛋白提取，实现二次蛋白分离和提取，进一步去除废水蛋白固物，进而降低膜处理过程的能耗；采用两次固物分离并采用两种方式结合的固物分离处理方法，实现了蛋白的有效提取，提升了蛋白提取产量。

2、本发明中设置的加热搅拌一体化设备可实现污水的升温絮凝，且加热均匀作用范围大，加热效率高；加热搅拌一体化设备与管道混合器的加药絮凝结合，最大程度提升絮凝效果，促进蛋白固物析出；加热搅拌一体化设备能够进行上下移动，可对立式缓冲池内蛋白固物进行搅拌，避免蛋白固物沉积于立式缓冲池底部二影响蛋白产量。

3、本发明中设置的淋水消泡装置，采用物理手段实现消泡，不会引入二次污染物，消泡时的喷淋流量可调，还可实现流量交变的喷淋控制，可有效消除立式缓冲池中的泡沫，提升立式缓冲池的有效容积，在高负荷生产加工过程中依然能够有效进行污水处理。

附图说明

图1为本发明的方法步骤示意图；

图2为本发明的工艺流程示意图；

图3为本发明中淋水消泡装置的结构示意图；

图4为图3中Ⅰ处的放大结构示意图；

图5为图3中Ⅱ处的放大结构示意图；

图6为本发明中加热搅拌一体化设备的结构示意图；

图7为加热搅拌一体化设备中升降传动机构的结构示意图。

其中，1-立式缓冲池；2-缓存池；3-管道；4-罩体；5-水槽；6-淋水器；7-水泵；8-长条形通孔；9-挂环；10-顶丝；11-凸台；12-孔板；13-联动杆；14-控制杆；15-U型叉；16-铰接轴；17-L型拨杆；18-摆杆；19-电动推杆；20-格构板；21-加热管；22-固定座；23-传动套筒；24-减速电机；25-固定螺杆；26-立筒；27-扰动盘。

具体实施方式

以下结合附图对本发明优选实施例进行说明。

如图1至7所示，一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，该方法主要包括以下五个步骤：（1）缓存消泡处理、（2）综合絮凝处理、（3）一次固液分离处理、（4）二次固液分离处理和（5）膜处理净化五个步骤。缓存消泡处理过程中利用增设的淋水消泡装置实现消泡操作，为后续的废水处理提供优质废水源，同时便于应对高负荷生产加工的工况。综合絮凝处理是将加热絮凝与添加药剂絮凝进行结合，最大化的分离出固物，使一次固液分离处理时能够产出大量蛋白。一次固液分离处理采用叠螺机对综合絮凝处理产出的固物进行分离，同时利用离心机实现蛋白的提取；二次固液分离处理采用了区别于一次固液分离处理的分离方式，主要利用气浮机进行固物分离，同时利用离心机实现蛋白的提取；经两次固液分离以及两种不同分离方式的结合，使废水中的蛋白被有效提取出来，实现了蛋白提取增产目的。膜处理净化过程进一步改善废水水质，由于一次固液分离和二次固液分离将大部分蛋白分离提取，使得膜处理净化过程中处理的固物减少，膜处理净化的能耗降低，处理效率提高。

缓存消泡处理：废水处理车间内，预先设置有立方体型的立式缓冲池1，以及和立式缓冲池1连接的缓存池2；立式缓冲池1可采用由钢板焊接而成的水池或由水泥砌筑而成的水池，且需位于地面上方；缓存池2采用地面挖穴而成；立式缓冲池1与缓存池2之间设有连通的管道3，管道3上设有电动闸阀或电动蝶阀，并接入控制室进行动作控制，管道3位于立式缓冲池1内部的端口处设有锥筒型罩体4，罩体4大端口处设有滤网，用于截留絮凝的蛋白固物，采用该种结构的罩体4可提升过滤效率和效果。在立式缓冲池1的上侧设置有淋水消泡装置，利用淋水消泡装置实现废水表层泡沫的清理，提升立式缓冲池1的有效容积，提升水质。淋水消泡装置具体包括水槽5、淋水器6、流量调节装置和驱动机构。水槽5整体呈长方体槽状；水槽5底部设有支腿，并通过支腿固定在立式缓冲池1上方；水槽5一侧设有与缓存池2连通的水泵7，利用水泵7将缓存池2的清液打入水槽5内；水槽5底部沿自身长度方向等间隔设置多组通孔群，每组通孔群矩形阵列布设，通孔群由多个长条形通孔8构成。淋水器6整体呈条形槽状，底部设有众多排水孔，排水孔的孔径优选0.5~3mm；淋水器6可拆卸地设在水槽5外侧底部并对应在每组通孔群正下方；淋水器6的可拆卸连接结构可以是如下方式：在淋水器6两端铰接有挂环9，挂环9可向外侧翻转；挂环9上螺纹配合有顶丝10，顶丝10呈竖直状布设；水槽5两侧设有凸台11，顶丝10作用于凸台11上侧，并使淋水器6紧密压覆在水槽5底部；淋水器6的端口边沿可设置橡胶垫片，用以增加与水槽5底部连接后的密封性；旋松顶丝10后可将淋水器6从水槽5上取下，便于对水槽5进行清堵维护。流量调节装置包括孔板12、传动杆、联动杆13和控制杆14。孔板12压覆在每组通孔群上侧，且与水槽5底壁滑动配合，沿水槽5长度方向孔板12上的孔洞与通孔群中的长条形通孔8错位布设，孔板12上设有尺寸和外形与通孔群中长条形通孔8相同的孔洞，孔板12滑动过程中实现孔洞与长条形通孔8的逐步对应，可实现排水流量调节，同时也利于淋水器6均匀喷淋；孔板12两端设有U型叉15。传动杆在水槽5两侧设置多个，传动杆包括铰接轴16、设在铰接轴一端的L型拨杆17、设在铰接轴16另一端的摆杆18；铰接轴16铰接在水槽5侧壁上；L型拨杆17位于水槽5内部并插入U型叉15内侧；摆杆18位于水槽5外侧。联动杆13在水槽5两侧各设置一个，并与对应的摆杆18铰接，铰接位置位于摆杆18顶部。控制杆14连接在两个联动杆13之间，并位于水槽5一端。驱动机构包括铰接在控制杆14和水槽5一端板面之间的电动推杆19，电动推杆19的驱动电机可更换为伺服电机，并接入废水处理车间的控制室内。缓存消泡处理的过程是将淀粉生产废水引入立式缓冲池1内，将立式缓冲池1内部分废水引入缓存池2；缓存池2既用于立式缓冲池1的增容，又用于配合淋水消泡装置。

淋水消泡装置的工作过程及原理是：

水泵7将缓存池2内的废水打入水槽5内待用；消泡处理时，电动推杆19通过推拉控制杆14带动联动杆13沿水槽5长度方向移动，进而使传动杆转动；传动杆上的L型拨杆17拨动U型叉15，使孔板12在水槽5底部横向滑移，当长条形通孔8与孔板12上的孔洞对应后，水槽5内部的废水进入淋水器6内；流入淋水器6的废水以喷淋的方式排入立式缓冲池1内，在密集水流的冲击作用下，池内泡沫被冲破，实现消泡目的；实际应用时可通过电动推杆19控制孔板12移动位置，进行流量调节，从而实现淋水器6喷淋流量的控制，利于根据泡沫量选择最佳喷淋流量，降低缓存池2的废水消耗量。

综合絮凝处理：废水的絮凝既可通过加热实现絮凝也可通过添加药剂实现絮凝；在本方案中，为最大化的析出固物，采用了两种絮凝方式结合应用。其中，加热絮凝是通过在立式缓冲池1内增设加热搅拌一体化设备来实现的。加热搅拌一体化设备包括格构板20、升降传动机构和加热管21。格构板20横向布设于立式缓冲池1内，格构板20可选用钢板，板面加工矩形孔且阵列布设多个。升降传动机构对称设置在格构板20两端；升降传动机构包括固定座22、传动套筒23、减速电机24和固定螺杆25。固定座22固定在立式缓冲池1的壁体上；传动套筒23纵向布设并铰接在固定座22上，具体的结构是：固定座22上设有立筒26，立筒26内壁呈阶梯型，传动套筒23适配立筒26内部结构，并插入立筒26内，传动套筒23与立筒26内壁之间设有滋润滑轴承，传动套筒23上端固定设有链轮；减速电机24固定在固定座22下侧，减速电机24输出轴上设有链轮，传动套筒23和减速电机24输出轴之间的链轮通过链条连接；固定螺杆25竖直布设，固定螺杆25下端与格构板20连接固定，固定螺杆25还与传动套筒23旋转配合。加热管21固定在格构板20上侧，加热管21横向呈蛇形布设状、纵向呈蛇形布设状，这样的布局使立式缓冲池1内部加热区域范围变大，受热相对均匀，利于快速升温；加热管21内流通热水，实现加热目的，加热管21与外部管路之间应设有柔性管段，用以适应加热管21的升降变化；加热管21纵向管体上临近顶部位置处设有扰动盘27，利用扰动盘27增强搅拌效果。其中，加药絮凝：由于絮凝剂和助凝剂的溶解对废水絮凝起着关键作用，因此在加工车间预设药剂混合室，提前对絮凝剂和助凝剂进行溶解，利用泵送方式将药剂通过管路打入管道混合器内。在立式缓冲池1内通过加热絮凝的废水泵送至管道混合器内，在管道混合器内通过加药进一步絮凝；为提升絮凝效果，可设置两个串联的管道混合器。

热搅拌一体化设备的工作过程及原理是：

进行加热絮凝时：由外部热水源供水，例如通过锅炉供水；将热水打入加热管21内，利用加热管21的横纵蛇形布局结构对废水进行大范围同步加热；此时控制减速电机24启动，减速电机24利用链传动驱动传动套筒23转动，传动套筒23基于和固定螺杆25的螺纹配合，实现固定螺杆25的升降控制；利用减速电机24控制固定螺杆25往复上下移动，进而带动格构板20往复上下移动，格构板20和扰动盘27在移动过程中对废水实现搅拌功能，避免絮凝后的固物沉积于底部；搅拌过程促进了水体的快速加热，进一步提升了加热效率，同时还使加热管21可以作用于废水的不同深度，其同样利于提升加热效率。

一次固液分离处理：此过程使用的叠螺机可采用403型，利用设置的叠螺机承接管道混合器排入的废水，该废水由于先前的混合絮凝而形成大量固物；固物和液体通过叠螺机时产出固物，固物为泥饼状，该泥饼固物导入离心机后可实现蛋白提取；此过程既实现了蛋白分离也实现了蛋白生产。为提升废水处理能力以及提升蛋白提取量，可设置两台叠螺机并联使用。

二次固液分离处理：将叠螺机产出的废水引入两台串联的气浮机，两台气浮机对废水中的蛋白进行再分离，进一步消除水中蛋白，同时也利于提升蛋白产量；两台气浮机之间设有循环泵，经第二台气浮机处理的废水可进入第一台气浮机中，进行蛋白再提取，通过循环泵的作用可实现废水中蛋白的精提取。两台气浮机产出的固物与叠螺机产出的泥饼通入同一离心机中，用于产出蛋白。两台气浮机中加入的絮凝剂和助凝剂来自药剂混合室泵送投入。

离心机进行蛋白产品生产过程中，产出的废水引入第一台气浮机中。

膜处理净化：将气浮机产出的废水经精密过滤器过滤后通过MBR膜处理设备进行MBR膜处理；由于蛋白被大量提取并形成蛋白产品，MBR膜处理所过滤的蛋白减少，过滤膜不易堵塞，能耗降低，过滤效率进一步提升。为进一步提升废水的排水质量，废水经MBR膜处理后通过相应设备依次进行纳滤处理、精密过滤器过滤、反渗透处理、活性炭吸附处理，最后引入回用水池，回用水池接入市政管网，经上述过程处理的废水达到国家排放标准。其中纳滤处理和反渗透处理产生的浓水还须引入暂存池，暂存池经海淡设备处理形成的净化水再经活性炭吸附处理，最后排入回用水池；海淡设备处理后形成的浓水引入浓水收集池。

本发明方法是在现有絮凝沉淀法、气浮法和膜处理法的基础上提出的改进；核心技术是将加热絮凝与加药絮凝进行结合应用后通过叠螺机实现一次蛋白分离和提取；然后利用双气浮机组合应用进行废水的二次蛋白分离和提取；该种方式可最大化的实现蛋白分离，分离后的蛋白固物经离心机处理产出蛋白产品；蛋白产品的产量得到提升。这样也利于降低后续膜处理的能耗。本发明方法中使用了增设的淋水消泡装置以及加热搅拌一体化设备；淋水消泡装置具有流量可调、自然淋水消泡的特点，其不引入二次污染，整体能耗更低。加热搅拌一体化设备加热范围大，使废水受热均匀，加热效率得到提升，同时，其搅拌功能可抑制固物沉积于立式缓冲池1底部，使絮凝后的固物被有效输送至叠螺机；加热搅拌一体化设备的搅拌功能，还可进一步提升废水加热效率。

Claims (9)

1.一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）缓存消泡处理；将淀粉生产废水引入立式缓冲池内，将立式缓冲池内废水部分地引入缓存池，在立式缓冲池上设置淋水消泡装置，淋水消泡装置引缓存池废水向立式缓冲池进行喷淋消泡；

（2）综合絮凝处理；对立式缓冲池内废水进行加热处理，使废水中蛋白絮凝，废水排出时经管道混合器，在管道混合器中加入絮凝剂使废水中的蛋白进一步絮凝；

（3）一次固液分离处理；利用设置的叠螺机承接管道混合器排入的废水，叠螺机产出的泥饼导入离心机进行蛋白提取；

（4）二次固液分离处理；将步骤（3）中叠螺机产出的废水引入两台串联的气浮机，两台所述气浮机产出的固物引入步骤（3）中述及的离心机中进行蛋白提取；

（5）膜处理净化；将步骤（4）中气浮机产出的废水经精密过滤器过滤后进行MBR膜处理，最后将废水引入市政管网。

2.如权利要求1所述的一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤（5）中，废水经MBR膜处理后依次进行纳滤处理、精密过滤器过滤、反渗透处理、活性炭吸附处理，最后引入回用水池，回用水池接入市政管网。

3.如权利要求2所述的一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，其特征在于，所述纳滤处理和所述反渗透处理产生的浓水引入暂存池，暂存池经海淡设备处理形成的净化水经活性炭吸附设备处理，海淡设备处理后形成的浓水引入浓水收集池。

4.如权利要求1所述的一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤（4）中，两台所述气浮机之间设有循环泵。

5.如权利要求1所述的一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中，叠螺机设置两台且并联使用。

6.如权利要求1所述的一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，管道混合器设有两个且串联连接。

7.如权利要求1所述的一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，立式缓冲池内设有加热搅拌一体化设备，所述加热搅拌一体化设备包括：

格构板，其横向布设于立式缓冲池内；

升降传动机构，其对称设置在格构板两端，其包括设在立式缓冲池上的固定座、铰接在固定座上的传动套筒、设在固定座上并与传动套筒传动连接的减速电机，以及竖直设在格构板上并与传动套筒螺纹配合的固定螺杆；

加热管，其固定在格构板上侧，其横向呈蛇形布设状、纵向呈蛇形布设状，其纵向管体上临近顶部位置处设有扰动盘。

8.如权利要求1至7任意一项所述的一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，其特征在于，所述淋水消泡装置包括：

水槽，其整体呈长方体槽状、底部设有支腿并固定在立式缓冲池正上方，其一侧设有与缓存池连通的水泵，其底部沿自身长度方向等间隔设置多组通孔群，每组通孔群矩形阵列布设；

淋水器，其整体呈条形槽状，其可拆卸地设在水槽外侧底部并对应每组通孔群正下方；

流量调节装置，其包括压覆在每组通孔群上侧的孔板、铰接在水槽两侧的多个传动杆、铰接在每侧传动杆之间的联动杆、在水槽一端与两个联动杆连接的控制杆；所述孔板两端设有U型叉，所述传动杆包括铰接轴、设在铰接轴一端的L型拨杆、设在铰接轴另一端的摆杆，所述铰接轴铰接在水槽上，所述L型拨杆与U型叉配合，所述联动杆与摆杆顶端铰接；沿水槽长度方向所述孔板上的孔洞与通孔群中的通孔错位布设；

驱动机构，其包括铰接在控制杆和水槽一端板面之间的电动推杆。

9.如权利要求8所述的一种马铃薯淀粉生产废水处理方法，其特征在于，所述淋水器两端铰接有挂环，所述挂环上螺纹配合有顶丝，所述水槽两侧设有凸台，所述顶丝竖直布设并作用于凸台上侧。

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