小麦淀粉生产废水资源化及处理技术研究
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摘要：近年来随着小麦淀粉的需求增大，对于小麦淀粉废水处理的技术要求也越来越高，各个部门都十分重视小麦淀粉的废水资源化處理及技术的研究。本文介绍了小麦淀粉废水生产的来源并且对其成分进行分析，探究了小麦淀粉废水资源化处理的方法和技术，以期实现小麦淀粉的可持续生产。
关键词：小麦淀粉废水;资源化处理;技术研究
中图分类号：F323.22 文献标识码：A
作为一种重要的化工原料，淀粉在食品制造、化学化工、纺织业、造纸业、制药业等行业应用广泛。用小麦、马铃薯及大米等农产品进行加工制造淀粉的深加工行业就是淀粉工业。其中，小麦作为淀粉加工制作的良好原料是世界上种植范围最广泛的农作物之一，其优势在于低糊化温度和热黏度。目前，我国作为世界上第一淀粉生产大国，10万吨级以下中小型淀粉厂占比多，生产单位产品所消耗的水及蒸汽量大，淀粉流失严重，产率低。分析其原因可能为工艺落后不具备废水处理能力;投资和运行成本过大等。淀粉生产废水中含大量有机污染物，如果废水直接进行排放的话，在造成资源浪费的同时也会造成二次污染，使得环境遭到严重破坏[1]。
1 小麦淀粉废水生产来源
目前小麦淀粉提取方法主要有马廷法、全旋流法等。最常用的马廷法大致生产流程如图1所示：
从其生产过程来看，淀粉乳和副产品谷朊粉是在分离、洗涤及烘干等过程中产生的，因此，生产废水主要由两部分构成，分别是沉降池里的上清液及离心后产生的黄浆水。上清液的有机物含量较低，黄浆水的有机物含量较高，在两者混合之后进行排放就形成了小麦淀粉生产废水[2]。
2 小麦淀粉废水成分分析
淀粉、可溶性蛋白质是小麦淀粉废水中的主要成分，其余还有戊聚糖、纤维素、灰分及无机盐等。小麦淀粉生产废水可以细分为戊聚糖废水（又名高浓度废水）、生产污水（又名低浓度废水），以高浓度COD（≥10 000 mg/L）、高B/C、碳水化合物和氮磷等营养物质丰富、高亚硫酸盐和硫酸盐浓度为主要特征。表1和表2是两种废水的基本数据介绍[3]。
3 小麦淀粉生产废水资源化处理方法
3.1 物理生物结合回收植物蛋白
有机物质较多、浓度较高及悬浮物含量较多等是小麦淀粉生产污水的特点。李东伟等运用物理法和生物法结合的工艺进行小麦淀粉废水处理，将废水中的植物蛋白进行回收制作饲料，图2是具体的回收工艺流程[4]。
废水通过进水口进入格栅，随后进入设有机械搅拌装置的调节池内，为了防止悬浮物的大量沉淀，需要进行不间断的机械搅拌，也便于后来的植物蛋白回收。废水经过调节池进入气浮池，通过气水流的连续搅拌，废水能够和混凝剂进行充分混合，大颗粒也在絮体的相互碰撞之下形成，由于气泡上浮及进水压力的作用，使得微细气泡黏附在被去除的微小油滴和悬浮物上浮至水面，在刮渣机的作用下实现水和悬浮物的互相分离。经过一系列处理之后，废水中的悬浮物质含量明显下降，植物蛋白也能够轻松回收[5]。
3.2 废水二次利用进行单细胞蛋白生产
细菌B-2从废水处理池中筛选获得，通过利用淀粉废水中的残留有机物进行营养繁殖，在进行廉价尿素及磷酸二氢钠的添加之后，菌体的生长量就有大幅提升[6]。作为一种简单易行的工艺，适合进行大规模的单细胞蛋白生产，得到的单细胞蛋白产出率在0.1～0.5 kg/kg[CODCr]，使得废水中的COD水平显著下降（去除率为60%～90%）。
4 小麦淀粉生产废水处理技术探究
从当下小麦淀粉生产过程来看，废水的产出已经成为必然，造成废水排出的主要原因是小麦淀粉的原料为淀粉和谷朊粉，在利用其生产淀粉的过程中必然会造成排除废水内的可溶性蛋白数量大大提升，如果将这样的废水不经过处理直接排除到大自然中，不光会造成生产企业成本上升、利润下降，最严重的是还会直接导致生态环境的破坏。从当下我国淀粉厂实际情况来看，虽然有很多淀粉厂已经意识到按照规定处理废水、保护环境的必要性，但是其选择的废水处理方法不光效率较低，而且成本也比较高，这样也会直接影响到企业的生产效率。因此，笔者从淀粉厂实际情况出发，大胆摒弃了传统的废水处理方法，探究了新型废水处理方法的效率。
4.1 化学絮凝处理法
化学絮凝处理法与其他方法不同，通过物理化学方法去除废水中的胶体物质和悬浮物质。在生产出的废水中加入相应的絮凝剂，可直接对废水的物质进行脱稳、凝聚，分离废水中的颗粒物，直接实现废水处理的目的。与其他的废水处理方法相比，化学絮凝处理法具有成本低、操作简单、效率高的优点。不仅如此，由于化学絮凝剂主要是根据一定的化学原理实现废水处理，因此其对反应物种类和形式没有太高的要求，比如，有人会选择聚铁进行废水处理，且这样的废水处理效率比较高，往往能达到90%以上，且废水的COD值可以达到500以下，完全符合国家的废水排放标准[7]。
除此之外，相关研究人员还曾研究出将PAM作为絮凝剂，将工业废渣作为混凝剂，在此基础上实现废水的处理。该方法的主要优点是可以充分合理利用工业废渣，因此成本较低，现在有很多淀粉厂依然在使用这样的方法，且废水处理的效果还是非常好的。
4.2 化学——生物复合絮凝处理法
生物絮凝处理法与化学絮凝处理法方法相似，但是废水处理的原理不同。其主要是通过生物絮凝剂，对废水进行氧化还原、酸碱中和等化学反应，去除废液中有机物、无机物、重金属离子及有毒污染物等，最终析出沉淀物，这些沉淀物可以由淀粉厂售给养殖场作为饲料。当下经常用到的方法是在废水中加入浓度为1%的CaCl2溶液和生物絮凝剂0.3 mL/L，调节pH值至9～10，充分搅拌，静置5分钟，即可在废水中析出一定沉淀物，而这些沉淀物就可以用来制作饲料。此方法除了上述化学絮凝法的优点以外，其还可以为淀粉厂创造额外的收入，降低淀粉厂的生产成本，提高其整体效益[8]。 4.3 生物处理法
生物处理法主要有两个大方向，即好氧生物廢水处理法和厌氧生物废水处理法，主要用于去除水中有机物。好氧生物废水处理法主要指的是在条件允许的大环境下，利用喜好氧气的微生物作用，对产出的废水内有机物进行降解，从而达到净化的作用。比如，当下会用到的SBR法和CASS法都是利用的这一原理。而厌氧生物废水处理法主要指的是在没有分子氧参与的环境下，利用厌氧分子将废水中的有机物分解为甲烷和二氧化碳，达到净化废水的效果。现在一般会利用上流式厌氧污泥床反应器进行反应，同样应用较多的还有AF法和ABR法等。这一方法的优点是占地省、运行相对稳定、耗能小、维护少，但通常会导致废水内的有机负荷升高，因此，处理废水的过程难度较大，故常会将这两种不同的方法结合在一起，以此提高废水处理的效率[9]。
4.4 光合细菌法
光合细菌法主要是指在厌氧条件下在废水中加入可进行光合作用的细菌，使其在进行不耗氧的光合作用过程中分解并去除有机物，现在经常用到的是红假单孢菌。这一废水处理方法的最大优点是因为光合细菌能够承受非常高浓度的有机酸，因此处理时不需要进行稀释，成本非常低且耗能低、占地面积小，而且光合细菌法还可显著去除氮、磷等污染物。淀粉生产废水中含有大量的蛋白质和戊聚糖，采用传统的废水处理方法不光效率低下，而且会浪费资源，因此，现在淀粉厂对废水的处理一般是通过化学和生物原理对废水内有机物加以转换，在防止环境污染的同时做到节约资源，提高淀粉厂效益[10]。
5 结语
综上所述，我国目前对于小麦淀粉废水的处理和回收有了很大进展，由于高浓度无毒的废水主要是回收蛋白和戊聚糖，因此，生化法及絮凝沉淀法是首选方法。随着科学技术的不断进步，小麦淀粉的生产污水资源化处理一定会更上一层楼，并最终实现可持续化生产、实现可再生能源的利用[11]。
参考文献
[1] 潘贺鹏，罗玮，顾秋亚，等.小麦淀粉废水发酵生产丁醇[J].生物加工过程，2015（3）：7-13.
[2] 韩玉婕，呼世斌，贾婵，等.米根霉直接发酵小麦淀粉废水生产L（+）-乳酸研究[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2015，43（4）：149-156.
[3] 郑州新威营养技术有限公司.小麦低聚肽和淀粉糖的联产方法：CN201710838166.4[P].2018-01-19.
[4] 赵一凡.淀粉废水处理工程设计[J].科技视界，2018（21）：264-265.
[5] 王花平.淀粉废水处理与资源化利用的研究现状与发展浅析[J].建筑工程技术与设计，2017（4）：1359.
[6] 汤超.马铃薯淀粉废水处理工艺探讨[J].化工管理，2016（23）：17-19.
[7] 付旭东，刘本甫，钟静晶，等.微生物浆水在马铃薯淀粉废水处理中的应用研究[J].上海环境科学集，2017（2）：100-104.
[8] 张宗仁.浅谈马铃薯淀粉废水处理及综合利用现状[J].中国科技投资，2017（1）：355.
[9] 石慧，王笑冬.MBR膜生物反应器在淀粉废水处理中的应用[J].低碳世界，2017（16）：11-12.
[10] 屈佳，曹宝月，张梦萌，等.改性淀粉絮凝剂在选矿废水处理中的应用[J].中国矿业，2017，26（4）：135-139.
[11] 陈亚萍.新型两性淀粉电镀废水处理剂的应用研究[J].山东化工，2017，46（19）：173-174，178.
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