制糖工业废水处理工艺设计分析

黎有方

摘要：随着社会的进步和经济的发展，我国水资源正面临着越来越多的问题，如水资源开发过度、供需矛盾日益突出、污染严重、缺乏保护和有效利用、水生态系统退化等。工业用水的需求量大，排出的废水量也多，工业对水资源的有效利用与废水的有效处理对水资源的利用与保护环境有着至关重要的作用。本文从制糖工业出发，分析制糖工业废水处理的必要性，并探讨废水处理工艺的要素。

关键词：制糖工业；废水处理；工艺设计

引言

目前，我国大多数城市的地下水都受到一定的污染，并有逐年增加的趋势。日益严峻的水污染问题不但减少了水资源的有效利用，而且还加大了水资源短缺的矛盾，严重制约了我国可持续发展战略的实施，也严重威胁着城市居民的饮用水安全。

因此，水的可持续利用已成为国家发展的必要手段，污水处理迫在眉睫，被提上重要议事日程。对于关系到国民经济和人民生活的食品工业来说，制糖工业始终占据着不可或缺的重要地位。但是，“前门出糖，后门排放”给环境带来了很大的压力。在制糖共工业的生产环节中，会出现大量的工业废水。然而，制糖企业产生的废水里有大量的有机物，如某些二糖或多糖，其化学耗与生物耗氧量均由有机物的存在引起。氧值高的污染物未经有效地处理而是排放到环境中，极易造成水体的富营养化问题，进而破坏环境。所以，在废水排出之前，必须对糖厂的废水采取措施集中处理，降低生物耗氧值和化学需氧值。

1制糖工业废水

糖业废水是以甜菜或甘蔗为原料排放的废水。它主要来源于制糖工艺及溜槽废水、糖废水、蒸馏废水和地下洗涤水等糖副产品的综合利用工艺。中国大多数甘蔗厂使用糖蜜生产酒精，糖蜜是糖生产的副产品。酒精生产过程中产生的废液颜色高（深棕色），pH值低（约4.5），污染物浓度高。有机废水，一般含有机物和糖，COD和BOD较高，是糖厂的主要污染源。

2制糖工业工业废水处理的必要性

2.1废水不经处理排放的影响

几乎所有的物质，排入水体后都有产生污染的可能性。各种物质的污染程度虽有差别，但超过某一浓度后会产生危害。含无毒物质的有机废水和无机废水的污染。有些污染物质本身虽无毒性，但由于量大或浓度高而对水体有害[1]。例如排入水体的有机物，超过允许量时，水体会出现厌氧腐败现象；大量的无机物流入时，会使水体内盐类浓度增高，造成渗透压改变，对生物(动植物和微生物)造成不良的影响。含有毒物质的有机废水和无机废水的污染。例如含氰、酚等急性有毒物质、重金属等慢性有毒物质及致癌物质等造成的污染。致毒方式有接触中毒(主要是神经中毒)、食物中毒、糜烂性毒害等。含有大量不溶性悬浮物废水的污染。例如，纸浆、纤维工业等的纤维素，选煤、选矿等排放的微细粉尘，陶瓷、采石工业排出的灰砂等。这些物质沉积水底有的形成“毒泥”，发生毒害事件的例子很多。如果是有机物，则会发生腐败，使水体呈厌氧状态。这些物质在水中还会阻塞鱼类的鳃，导致呼吸困难，并破坏产卵场所。含高浊度和高色度废水产生的污染。引起光通量不足，影响生物的生长繁殖。酸性和碱性废水产生的污染。除对生物有危害作用外，还会损坏设备和器材。

2.2制糖工业工业废水处理的必要性

随着工业废水量的增加，工业废水的处理压力相对较高，如果传统的工业废水处理工艺不能及时创新，工业废水的处理可能达不到目标水平。工业废水处理的作用主要体现在以下几点：

优化生产工艺，消除生产环节里的有毒有害废水，用无毒材料或产品代替。

在使用有毒原料与生产有毒中间体和产品的生产过程中，利用科学的工艺与机器，规范操作流程以及有效监管，消除泄漏，减少损失。

含重金属、放射性物质、高浓度苯酚、氰化物等高毒性废水应从其他废水中转移，进而促进有用物质的集中处理与循环利用。

④部分大流量、低污染的废水，如冷却废水，不适合排入下水道，降低城市污水与污水处理厂的复旦，这些废水可以在工厂经过科学处理之后再使用。

⑤与城市污水成分以及性质相似的有机废水，如造纸废水、糖废水、食品加工废水，可以排放到城市污水系统中。建设大规模的污水处理厂，简单可行的生物氧化塘、污水库、因地制宜建设土地处理系统等设施。相比于小规模污水处理厂，大规模污水处理厂可以有效减少基础建设与运行成本，并且由于水量和水质稳定，易于维持良好的运行条件和处理效果。

⑥部分可生物降解的有毒废水，如含酚、含氰废水，在工厂处理后可按允许排放标准排放到城市污水中，并由污水处理厂展开生物氧化降解措施。

⑦包含难生物降解的有毒污染物的废水，不得排放到城市下水道，不得输送到污水处理厂，应当单独处理。

3废水处理工艺设计

3.1现有糖厂污水处理概述

当前糖厂废水处理有几种方法，如传统的活性污泥法、生物接触氧化法、SBR法、氧化沟、ABJ生物处理法、生物厌氧法等工艺流程。好氧生物处理是去除废水中溶解性有机物质，降低B0D的有效途径，其操作管理简单，运行费用低，为国内外所普遍使用，该废水的好氧生化处理是在提供游离氧的前提下，以好氧微生物为主使有机物降解，是稳定的无害化处理的一种方法。废水中以糖元素为主的溶解体有机物，是多种微生物的营养源[2]。这些高能位的有机物质，经一系列的生化反应，逐步释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化处理的要求。目前使用的工艺技术：如传统的活性污泥法，生物接触法，SBR法，氧化沟等工艺流程，其特点具有较低的单位基础投资费用和较高的去除效果。但也有其不足的缺陷，如对负荷冲击敏感，运行稳定率差、长期连续运行的机械设备的完好率差，占地面积相对较大等问题。

3.2废水处理工艺设计的原则

依据进水水质特点与出水排放规范的规定，利用国内外高端、科学、有效、实用、经济的处理工艺，保证出水达标。综合规划，合理建设，大幅度减少重建投资，更好地利用投资效益。针对处理废水的水质、水量特征及处理要求，力求达到处理工艺先进、占地面积小、适用性强、降低投资成本、减少运转管理费用的目标。④本着技术成熟、经济合理、操作方便、操作简单、设计简单和单元结构设计的原则，充分重视节能，努力降低能耗，节约能源，减少加工费用本和运转成本。同时，工艺设计应有效把握冬季低温等干扰要素对污水处理系统有效运转的需求。⑤在规划时重视环境问题，设计新颖美观，布局合理，而且利用有效措施降低对周围环境的破坏，有效控制噪声、气味和固体废物，避免二次污染。打造噪音小，没有异味，不破坏周围环境的废水处理厂。

3.3废水处理工艺步骤

沉池型式选择：采用一体式除砂机器，是集出砂、砂水分隔为一体的除砂装置，废水从池体切向流入，产生旋流，进出水角度270。而且，机械搅拌机器沿水池的切线方向搅拌，使进入水池的水和沙子呈螺旋状，在离心力作用下，水中的沙子下沉并移动到水池的中心，最后下沉到沙桶中。水面与水一起流出。沉入水池桶中的沙子通过安装在砂仓中的螺旋输送机从水池中排出，在运输过程中，沙子被水冲走进行输送。沙子比较干净；

主要结构的布置：厌氧池、缺氧池、好氧鱼沉淀池全部联接在一起，矩形排列，形成厌氧池、缺氧池与沉淀池环，四周形成环状氧化沟的形状；

内外回流与剩余污泥去除：每个处理段一体化，内外回流与剩余污泥去除，组成新的网络；由于沉淀池与厌氧池相连，所以安装在沉淀池中。池内回流污泥泵通常低于一米低扬程，将污泥泵入相邻的厌氧池；外回流泵和装置在好氧池内的低于0.5米低扬程的回流污泥泵混合。剩余污泥利用水头进入相邻的缺氧池，沉淀池的污泥被重力排入污泥脱水机房的污泥贮存池；

曝气机器的选择：立流沉淀池，利用复叶推流式潜水曝气器，由潜水电机驱动，复叶螺旋桨高速旋转，复叶螺旋桨周围负压过大，风机引发的空气在负压下无阻力。地面被吸入水中，经过螺旋桨剪切、乳化、粉碎后，形成极细气泡，直径小于1mm，同时混合螺旋桨在水体里产生强推流，微气泡与水流固定。角度喷射和扩散将驱动污水慢慢向前。微小气泡在水中的停留时间可以达到二十分钟。混合推进器将这些微小气泡推向更远的地方，以便氧分子被水完全吸收。

进水分配采用柔性碳源，进水30～50％进入厌氧区，70～50％进入缺氧区，两个进水口的比例可根据季节、水质的不同进行划分。氮磷的去除要对碳源的变更进行调整，以保证磷氮的有效去除；

污泥脱水机器的选择：污泥脱水机利用螺杆式污泥脱水机。

3.4预期效果

经实践，本研究的废水处理工艺处理中起到很好的作用，能经受高峰流量的冲击，处理后水质清澈透明，完全达到国家一级排放标准。能够及时掌握废水中COD变化情况，启动应急添加酶、营养盐等处理补助装置，确保水质稳定均调。根据水质变化情况，随时变化添加营养盐的用量，实现降低废水处理运行成本的目的。

3.5实施方式

(1)砂室一体化，包括砂与砂水分隔，没有独立的砂水分离器与任何除砂设备。

(2)主处理结构一体化，包括厌氧池、缺氧池、好氧池与沉淀池一体化成长方形接合排列，好氧池在外部形成环状。

(3)没有内外回流泵房、剩余污泥泵房与鼓风机房。

(4)曝气机器利用复合叶推流式潜水曝气器，不使用鼓风曝气、旋转刷、水下推进器等设备。

(5)沉淀池利用立流式无刮板装置。通过以上集成，实现了加工效率高、省工程投资、省运营成本、省工程用地占用、易运营管理的优点。

结语

糖厂废水处理是水资源循环使用的有效手段，不仅能够促进水资源的有效利用，还能够减轻环境污染。糖厂的废水处理工艺是一项具有长远利益的事情，是需要企业上下全力配合的工作。废水处理也需要糖厂按照废水处理的相关标准规范处理程序，制定符合糖厂实际的治理废水措施。

参考文献:

[1]薛科创.制糖废水处理的研究进展[J].安徽化工,2017,43(04):11-13.

[2]黄子逸.甘蔗制糖废水处理实例[J].广东化工,2014,41(15):168-169.

作者简介：黎有方（1983-），男，汉族，临桂人，本科，中级职称，主要从事糖厂设计工作。