1.马铃薯淀粉废水水质特点

    马铃薯淀粉生产过程中产生的废水分为清洗废水、淀粉提取废水、淀粉清洗废水。马铃薯淀粉废水含有机质多、浓度高且悬浮物大，污染成分主要为淀粉、蛋白质和糖类，废水m（BOD5）/m（CODCr）值较高，可生化性良好。根据淀粉生产工艺不同，废水CODCr的质量浓度为6000～30000mg／L，SS的质量浓度为8500～10000mg／L，pH值为4～6，属酸性高浓度有机废水。

    马铃薯淀粉废水处理的难点主要有以下4个方面：

    ①CODCr负荷大，废水量大。对于一般中型淀粉厂，平均生产1t淀粉，同时排放20m3废水。

    ②要求工艺能快速启动且耐低温。受马铃薯收获时间的影响，淀粉生产具有季节性，生产周期只有4个月左右且在冬季。

    ③处理成本要低。淀粉生产属于低利润产业，一般企业难以承受高成本的处理工艺。

    ④水量和水质不稳定。中小型淀粉厂受收购原料等因素影响，常间断性生产，导致水量与水质不稳定。

    2.马铃薯淀粉废水处理工艺

    马铃薯淀粉生产过程中产生3种废水，即清洗废水、淀粉提取废水、淀粉清洗废水。它们在水量和污染程度上有着很大的差别，因此处理方式也应各不相同。但国内淀粉企业大都将3种废水混合排放，统一处理，这无疑增加了处理难度，同时也很难回收废水中的有用物质。

    2．1清洗废水

    清洗废水是马铃薯的输送、洗涤废水，主要含泥沙、马铃薯芽、根等杂质。这种废水SS浓度高，水溶性物质较少，CODCr的质量浓度为1500～3000mg／L，SS的质量浓度为2000～2800mg／L。CODCr产生的主要原因是悬浮的泥沙以及马铃薯的残渣。针对清洗废水的水质特点，清洗废水可不经生物处理，经多次沉淀后，CODCr、SS即可大幅去除。同时上清液进行循环使用，从而达到节水减排的目的。

    2．2淀粉提取废水

    淀粉提取废水，又称蛋白液，主要产生于磋磨马铃薯阶段，在总废水量中仅占10％～20％，含有大量的溶解性蛋白质，少量的纤维和淀粉微粒，是主要污染源。这类废水CODCr的质量浓度高达39000～50000mg／L，SS的质量浓度为17000～22000mg／L。受低温、成本等因素限制，若直接进行生物降解处理，难度较大，且会导致水中蛋白质等经济物质白白流失。因此，针对淀粉提取废水，处理方式宜以资源化回收利用为主，辅以生物法处理。淀粉废水的资源回收利用，主要分为回收蛋白质和利用废水生产经济物质这2个方面。

    2．2．1回收蛋白质

    回收蛋白质主要是将废水中的溶解性蛋白提取出来作为饲料蛋白或其它用处，为淀粉提取废水的后续生物处理减轻有机负荷。当前回收废水中蛋白质主要有以下4种方法：

    （1）絮凝沉淀法。通过添加绿色无毒絮凝剂，使蛋白质胶体脱稳沉淀析出，处理成本低，回收效果明显。用于此类的絮凝剂有蒙脱土、生物絮凝剂、羧甲基纤维素、海藻酸钠、壳聚糖等天然絮凝剂，其中羧甲基纤维素最适合中小型企业回收马铃薯蛋白。

    （2）碱提酸沉法。利用蛋白质在等电点时溶解度最小，易形成沉淀析出的特点。这种方法需要投加大量的酸和碱调节pH值，增加费用，且工业生产的酸碱往往含有重金属，回收的蛋白不宜用作饲料。

    （3）超滤法。以压力或浓度为驱动力，依靠半透膜选择透过性，截留废水中蛋白质。超滤法具有高效节能的优点，在回收过程不需添加药剂且保持常温，保证了回收的蛋白质的质量和安全性。常用超滤膜有醋酸纤维素膜、聚砜膜、聚酰胺膜等。相关研究指出，经超滤法处理后，马铃薯蛋白回收率可达85％左右。但蛋白质、糖类易吸附在超滤膜表面，造成膜堵塞和膜污染的现象，不能持续工作，且设备投资较大，适宜大型企业应用。目前可通过改变膜特性、渗透条件和料液湍流程度等方式来减轻膜堵塞。

    （4）单细胞蛋白。某些菌种本身含有丰富蛋白，且又能利用废水中营养物质生产蛋白，可用来提取单细胞蛋白。

    2．2．2生产经济物质

    利用微生物的多样性，以废水中物质为培养基质，可以生产能源气体、生物油脂、多糖等。

    2．3淀粉清洗废水

    淀粉清洗废水产生于淀粉洗涤阶段，占总排水量的30％～40％，CODCr的质量浓度一般为2000～3500mg／L，SS的质量浓度为2200～2800mg／L，废水中主要含有淀粉，其它营养物质较少。对于这类废水，传统的处理方法有絮凝沉淀法、生物法等；新型的处理工艺有电催化氧化法、Fenton试剂法、生物酶处理法等。

    2．3．1生物法

    生物法可分为好氧处理和厌氧处理。好氧处理存在耗能大、剩余污泥多、运行费用高等诸多不利因素，不适宜处理淀粉废水这类高浓度废水。因而在实际应用中，好氧处理很少单独使用，一般与其它处理方法配合使用或作为后续处理。厌氧处理的主要缺点是反应速率慢，启动时间长，构筑物容积大等。此外，厌氧反应器一般需加热保温，以保证较高的反应速率，不适宜北方地区和冬季运行。若单纯使用厌氧处理，出水CODCr的浓度仍较高，故一般厌氧处理后再经好氧工艺继续处理。在应用中通常采用“厌氧-好氧”的处理工艺，常见的有：USAB－SBR、USAB－SBBR、UASB－CASS等。生物法技术成熟，处理效果好，成本低，仍是当前首选处理方式。目前也出现一批新型的生物处理工艺，例如光合细菌法、酵母菌-MBR法等。其中酵母菌-MBR法具有CODCr容积负荷高，启动时间短，可资源回收等优点，适合气候寒冷地区的淀粉废水处理。

    2．3．2电催化氧化法

    电催化氧化法是通过修饰电极表面具有催化性能的涂层，改变电极和电解液接触面的微观结构，达到催化氧化降解有机物的目的；或者直接利用电极产生的活性羟基自由基（•OH）氧化废水中的有机物，生成二氧化碳和无机盐，具有设备简单，操作方便等优点。

    2．3．3Fenton试剂法

    Fenton试剂是由H2O2和Fe2＋组成的混合体系。通过催化分解，H2O2产生的•OH可将大分子有机物转化为小分子有机物或二氧化碳和水等无机物。与其它传统方法相比，Fenton氧化法具有以下特点：

    ①•OH无选择地与有机物反应，且不产生二次污染；

    ②该反应过程属于物理化学处理过程，易控制；

    ③反应放热，温度对其影响较小，适用于北方地区。

    2．3．4生物酶处理法

    葡萄糖氧化酶（GOD）是一种需氧脱氢酶，与过氧化氢酶构成一个氧化还原酶系统，在辅基FAD以及氧分子存在的条件下，可专一性催化氧化β－D－葡萄糖为葡萄糖酸、水和氧。