制糖污水是以甜菜或甘蔗为原料制糖过程中排出的污水。主要来自制糖生产过程和制糖副产品综合利用过程。污水中一般含有有机物和糖分,COD、BOD很高,污水色度深、含氮、磷、钾等元素较高,其中主要来自斜槽污水、榨糖污水、蒸馏污水、地面冲洗水等。污水量为每生产1吨糖产生污水0.2-21m3(每吨甜菜排污水约2.5 m3)。
制糖污水处理首先要清污分流;高浓污水先回收利用再处理;中浓度污水含BOD和COD低于mg/L,经净化处理后排放;低浓度水应循环利用。常采用生化法或氧化塘,土壤处理系统方法处理污水。
(1)好氧降解是利用活性污泥在污水 中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用,去除水体中的有机污染物,其最终产物是合成的细胞体、水和CO2。由于好氧降解工艺的投资较低,操作条件简单,所以是有机污染污水处理的首选,但是对于象制糖污水处理这样的包含高浓度有机物的情况,好氧处理仍然存在着许多原理和工艺上的限制条件,因而在实际应用上不如厌氧处理普遍,但是也有较为成功的研究。充气固定膜生物处理系统(ASFF)用于制糖污水处理是一种较新的技术,在水里停留时间为6-8h的情况下,处理效果可以达到BOD88.5%-97.9%,COD67.8%-73.6%。
高浓度有机污水的好氧处理的另一大难题是在二沉池中的活性污泥的特性极差,如何有效地降低污泥的SVI值是处理可行性的一个依据。Prendl et al.用一好氧分离器预防制糖污水污泥膨胀效果非常显著,污泥的SVI值由使用前的ml/g下降到60-90ml/g。
(2)生物接触氧化法是国内外发展得比较成熟的一种工艺。生物接触氧化法,就是在曝气池中安装生物挂膜填料,微生物附着在填料表面,形成生物膜,经曝气的污水流经填料层,和生物膜接触,在生物膜作用下,污水得到净化。一般可采用射流曝气技术,其设备结构简单耐用,投资省,维护少,氧利用率高,主要设备为水泵和喷射抽气器。生物接触氧化法是一种兼性活性污泥法和生物膜特点的一种工艺,所以它兼有两种处理法的优点。生物接触氧化法具有如下特征:
a、由于填料比面积大,池内充氧条件好,氧化池内单位容积的生物量高于活性污泥曝气池及生物滤池,因此,它可以达到较高的容积负荷。
b、由于相当一部份微生物固着生长在填料表面,不需要设污泥回流系统,也不存在污泥膨胀问题,运行管理简便。
c、由于池内生物固着量多,水流属完全混合型,因此它对水质水量的骤变有较强的适应能力,系统操作弹性大。
d、生物接触氧化法具有多种净化功能,能有效除去有机污染物质外,还能用以脱氮除磷。
接触氧化池内装有生物挂膜填料,微生物附着在填料上,在不断供氧的环境中,利用经培养驯化的微生物菌群氧化有机物。在氧化过程中,微生物对复杂有机物进行分解,并利用分解所产生的能量进繁殖、生长和运动。用作能量的这部份有机物最后转化为稳定的无机物CO2 、H2O、NH2,另一部份分解物质则同微生物合成为新细胞。通过以上过程污水中有机物得以除去。
(3)利用土地来进行有机污水的处理,主要是利用土地、植物的净化功能,在治理污水的同时,又利用其中的水分和肥分来促进作物、林木的生长,故而具有投资少、能耗低、易管理和净化效果好的特点。
(4)生物膜法虽然起步较晚,但具有污染负荷高,抗冲击负荷强,启动快,无污泥膨胀等优点,已在实际。工程中广泛应用,如厌氧滤池、生物接触氧化等,特别是浓度较高的工业污水处理。
(5)联合工艺主要有两类,一类是复合方式联合工艺(简称复合工艺),另一类为串联方式联合工艺(简称串联工艺)。复合工艺的典型方式是往活性污泥曝气池中投加悬浮型填料作为微生物附着生长的载体,使反应器内悬浮生长的活性污泥与附着生长的生物膜共同作用,去除污水中有机污染物,因此工艺组成模式单一。串联工艺主要是针对处理污水的水质特征、处理深度要求,合理地将生物膜法与活性污泥法分单元串联结合起来。串联工艺的组合方式灵活多变:串联级数可以是两级,也可以多级;串联次序可以先生物膜法,后活性污泥法,也可以是相反的。串联方式可以使污染负荷在生物膜工艺和活性污泥工艺之间合理的分配,更能发挥它们各自的优点,因此在高浓度工业污水处理中被广泛应用。
污水处理流程见图1。
(5)制糖污水处理:厌氧处理
污水的厌氧处理在有机物含量较高时是很适用的。由于厌氧处理时,去除1kg COD能产生0.35m3的甲烷,反应器不受氧传递的限制,其中的固体停留时间(SRT)比水利停留时间(HRT)高出约10-100倍,单位体积负荷远高于好氧系统,污泥产生量少,运行费用低。因而在制糖工业污水处理中得到了广泛的应用。
上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是厌氧处理的一个有代表性的形式。在这种反应器中,污水从底部均匀进入并向上运动,反应器下部为浓度较高的污泥床,上部为浓度较低的悬浮污泥床。正常情况下,有机物负荷可达到l5kg COD/m3.d,COD去除率为90%左右时,其污泥负荷可高达30-50kg COD/m3.d。在利用UASB反应器处理甘蔗糖蜜时,有机物体积负荷率、营养平衡状况和碱度对厌氧污泥粒化特性的影响很大。