木糖废水处理技术_废水治理

木糖醇作为甜味剂是食品添加剂最常用的原料之一。我国木糖醇生产多以玉米芯为原料，经水解、净化、浓缩干燥制得木糖产品。在木糖生产过程中废水产生量较大，且成分复杂，部分废水中硫酸盐含量和有机污染物浓度均较高，属于高盐高有机污染物废水。目前国内对于高浓度的有机废水，一般采用厌氧处理的方法，但由于高浓度硫酸盐的存在，使得该类废水的厌氧处理效果受到较大制约，其影响主要表现在两方面：（1）硫酸盐还原菌（SRB）与产甲烷菌（MPB）竞争基质（乙酸、H2 ）；（2）硫酸盐还原作用的产物硫化物浓度很高时，会引起产甲烷菌活性降低。有研究表明，当n（COD）/n（SO42-）＞2.7 时，SO42-对生化处理效果的影响较小；当n（COD）/ n（SO42-）在1.7～2.7之间时，SRB和MPB存在一定的竞争；当n（COD）/n（SO42-）＜1.7时，SO42-对生化处理效果将产生较大的抑制。

目前，国内对高硫酸盐木糖废水的处理大多从末端废水处理工艺的改进着手，如采用吹脱工艺、高级氧化预处理工艺等，对木糖企业而言，均存在运行不稳定、处理费用高等缺点。

笔者介绍了河南某木糖生产企业（规模为6 000 t/a）根据木糖生产过程中各工段废水的水质特性，将废水进行污污分流，采用“中和预处理+EGSB + CASS+气浮”工艺处理木糖废水，实现了企业废水的长期稳定达标排放，且经济可行。

1 废水水量及水质

该企业木糖生产以玉米芯渣为原料，采用离子交换脱酸的制备工艺，包括：酸化、提纯、精制、浓缩、脱色、过滤等工序。废水主要为玉米芯水洗废水、预处理水解废水、离子交换再生水、离子交换淋洗水、蒸发污冷凝水、离子交换反冲洗水、芯渣离心废水和生活污水以及锅炉软化水，总废水量为4 452 m3/d，主要污染因子为pH、COD 和硫酸盐。各工段废水水质见表 1。

表 1 各工段废水水质

种类			pH			COD		BOD 5	SS	SO 4 2-
			注：除 pH 外，其余各项目单位均为 mg/L 。

水解废水			1.2			9000		3500	1700	2500
离子交换再生水			——			8000		2500	200	7000
离子交换淋洗水			3～8			1800		720	350	350
蒸发污冷凝水			7.2			2500		1600	80	——
离子交换反冲洗水			7.6			5000		2600	500	——
芯渣离心废水			1.2			9000		3500	1700	2500
办公生活污水			7～8			220		100	150	——
综合废水			3～5			3605		1465	1965	1142
水洗废液	6～7	1500		700	3000		——

2 处理工艺的选择

木糖废水硫酸盐含量较高，必须实施一些预处理工艺，以去除废水中对生化处理有较大抑制作用的硫酸盐，从而提高废水的可生化性。从国内外木糖废水处理工艺来看，有效的预处理方法有Fenten试剂催化氧化、金属盐类催化氧化以及厌氧生化工艺。对于Fenten试剂催化氧化和金属催化氧化，国内外已有很多报导，但催化氧化处理吨水成本费用较高，使其在实际工程中的应用受到限制。

EGSB是在UASB基础上开发的第三代厌氧反应器，与UASB相比，其采用较大的高径比和出水循环，提高了上流速度，引起颗粒污泥床膨胀，使颗粒污泥处于悬浮状态，传质效果更好。由于高径比较大，可强化活性污泥和废水中有机物的接触时间，同时形成的颗粒污泥浓度高，沉降性能良好，具有较强的抗冲击负荷能力。EGSB对低温低浓度废水、含硫酸盐废水、毒性或难降解废水的处理具有潜在优势。

CASS 工艺是一种改良型SBR 工艺，具有流程简单、占地少、投资及运行费用低、管理方便、出水水质好等优点。由于其反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统，处理效果较为显著。

该木糖企业通过相关的调研和小试，对废水采用污污分流，将水解工段、离子交换再生工段和渣芯分离工段3股高硫酸盐废水进行氢氧化钙中和预处理，以降低废水中的硫酸根离子，然后将预处理后的废水单独进行EGSB厌氧处理；经厌氧处理后的废水再和其他废水共同进行CASS好氧处理。

由于木糖废水中含有一定量难以降解的木质素，在预处理、生化处理中不易去除，该企业采用气浮工艺对废水进行进一步处理。

废水处理工艺流程见图 1。

3 主要构筑物及设计参数

3.1 预处理池

预处理池2个，单个设计尺寸为12 m×8 m× 3 m，总容积280 m3，HRT为2～3 h。池内安装推流曝气系统1套，利于废水与氢氧化钙溶液的混凝沉淀。

3.2 EGSB厌氧处理系统

EGSB厌氧反应罐设计尺寸为D 10 m×16 m，容积约为1 200 m3，HRT为24 h，MLSS控制在3 000～ 5 000 mg/L；COD去除率在80％以上。

3.3 调节池

调节池4个，单个设计尺寸为12 m×8 m×6 m，总容积为570 m3，HRT为7～14 h。池内安装曝气系统1套，利于废水水质快速均衡。

3.4 CASS好氧处理系统

CASS 池6个，单个设计尺寸为14 m×9 m×6 m，总容积为750 m3，HRT为10～20 h。池内安装曝气系统1套。

3.5 混凝沉淀池

混凝沉淀池设计尺寸为10 m×4 m×5 m，HRT为4 h。

3.6 气浮装置

气浮池容积为150 m3，HRT为1.5 h；COD去除率可达到20%左右。

3.7 污泥池

污泥池容积为120 m3，污泥由污泥泵送入带式压滤机进行脱水，处理能力为20 t/h，PAM投加量为干泥的0.1％～0.2％。

各处理单元设计参数及污染物处理效率见表 2。

表 2 各处理单元工程设计参数及污染物处理效率

处理单元	设计池容/m 3	停留时间/h	COD去除率%	SO 4 4-
预处理	560	2～3		95
EGSB处理	1200	24	80～85	40
调节池	570	7～14
CASS处理	750	10～20	60～70
混凝沉淀	200	4
气浮处理	150	1.5	20

4 处理效果

该工程总投资为1 150万元，于2008年开始进行调试，2009年11月通过地方环保局验收。工程稳定运行后吨水处理费用为2.68元，处理效果总体达到了设计要求。常规监测数据显示，该处理工程对COD、SO42－、SS的去除率分别达到了96.8％、97.5％和93.3％。。

5 结论

河南某木糖生产企业采用污污分流，经“预处理+EGSB+CASS+气浮”工艺处理高浓度硫酸盐木糖废水。运行实践表明：

（1）治污效果明显。出水水质可满足《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的二级标准，出水COD稳定在120 mg/L以下。

（2）长期稳定运行。该工程自2009年1 月全面完成调试工作至今已运行4 a多时间，污染物去除效果稳定，出水稳定达标，说明该工艺完全适用于高硫酸盐木糖废水的处理。

（3）经济可行。该工程运行4 a多来，吨水处理费用长期稳定在2.4～2.8元，低于同类企业运行成本。

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