含糖廢水主要來源于食品加工、飲料釀造、乳制品生產等行業(yè),其顯著特點是可溶性糖類含量高,COD(化學需氧量)濃度通常在 1000-50000mg/L,BOD/COD 比值多為 0.5-0.8,可生化性良好。這類廢水若直接排放,會引發(fā)水體富營養(yǎng)化和溶解氧驟降,因此需采用針對性技術進行處理。目前,含糖廢水處理以生物處理為核心,輔以物理化學方法,形成多層次處理體系。
生物處理技術是降解糖類有機物的主流手段,可分為好氧和厭氧兩類工藝。好氧生物處理適用于中低濃度含糖廢水(COD<5000mg/L),通過活性污泥法或生物膜法實現污染物去除?;钚晕勰喾ㄖ?,好氧微生物在曝氣環(huán)境下將糖類氧化分解為 CO?和 H?O,COD 去除率可達 80%-95%,但需控制污泥負荷和曝氣強度以避免污泥膨脹。生物膜法則利用載體表面的微生物膜吸附降解糖類,污泥產量低,抗沖擊性強,適合含懸浮物的果汁加工廢水等場景。
厭氧生物處理多用于高濃度含糖廢水(COD>5000mg/L),兼具污染治理與能源回收雙重價值。UASB(上流式厭氧污泥床)是典型工藝,通過顆粒污泥中的產甲烷菌將糖類轉化為沼氣,COD 負荷可達 5-15kg/(m3?d),去除率 70%-90%,廣泛應用于啤酒、酒精釀造廢水處理。IC(內循環(huán)厭氧反應器)則通過沼氣提升形成內循環(huán),負荷更高(15-30kg/(m3?d)),占地面積小,適合大型制糖廠等高濃度廢水處理。
在生物處理工藝中,為確保微生物的高效代謝,常需投加特定藥劑來優(yōu)化環(huán)境或補充營養(yǎng)。例如在厭氧處理高濃度含糖廢水時,像 UASB(上流式厭氧污泥床)這類工藝,微生物的生長和代謝需要適宜的酸堿度。為維持 pH 值在 6.8 – 7.2 的最佳區(qū)間,避免因糖類分解產生的有機酸導致體系酸化,從而抑制產甲烷菌的活性,常投加碳酸氫鈉等堿性藥劑進行 pH 調節(jié)。此外,微生物生長還需氮、磷等營養(yǎng)元素,當廢水中這些營養(yǎng)物質比例失衡時,需添加磷酸二氫鉀等補充磷源,尿素等補充氮源,以確保微生物的正常代謝,提高廢水處理效率。
對于含氮、磷的含糖廢水,缺氧 – 好氧聯合工藝(A/O、A2/O)更為適用。缺氧段利用糖類作為碳源實現反硝化脫氮,好氧段完成硝化反應和剩余有機物降解,可同步去除 COD、氮、磷,出水能滿足一級排放標準。
物化技術常作為生物處理的預處理或深度處理環(huán)節(jié)。預處理階段,混凝沉淀或氣浮工藝可去除 20%-40% 的 COD 和懸浮物,減少后續(xù)生物處理負荷;超高濃度廢水(COD>50000mg/L)需先經稀釋調節(jié)至適宜濃度,避免微生物滲透壓失衡;酸化水解則能將淀粉等復雜糖類分解為小分子物質,提升可生化性。深度處理中,膜分離技術可截留殘留有機物,使出水 COD 降至 50mg/L 以下;高級氧化技術(如 Fenton 氧化)能降解難生物降解成分,作為應急保障手段。
在物化處理環(huán)節(jié),絮凝劑和混凝劑用于去除廢水中的懸浮物和膠體物質,降低 COD。聚合氯化鋁(PAC)是常用的無機混凝劑,它在水中水解形成多核絡合物,通過壓縮雙電層、吸附電中和等作用,使膠體顆粒脫穩(wěn)聚集,形成較大絮體,便于后續(xù)沉淀或氣浮分離。聚丙烯酰胺(PAM)作為有機絮凝劑,依據其離子特性分為陽離子型、陰離子型和非離子型。對于含糖廢水,陽離子型 PAM 能有效中和帶負電的膠體顆粒,在顆粒間產生架橋作用,促進絮凝,提高沉淀效果。在實際應用中,常將 PAC 與 PAM 復配使用,先投加 PAC 進行初步混凝,再添加 PAM 強化絮凝,可顯著提高對廢水中懸浮物和部分有機物的去除率,減輕后續(xù)生物處理的負荷。
實際工程中多采用組合工藝:高濃度廢水采用“預處理 + 厭氧 + 好氧 + 深度處理” 流程,如酒精廢水經 UASB 處理后,再通過活性污泥法和膜分離實現達標;中低濃度的果汁廢水可經酸化水解后進入生物膜系統(tǒng),最終消毒排放。同時,厭氧處理產生的沼氣可回收發(fā)電,好氧污泥可制成有機肥,實現資源循環(huán)利用。
當前,含糖廢水處理需應對高糖導致的污泥膨脹、厭氧系統(tǒng)酸化等挑戰(zhàn)。未來,隨著耐高糖功能菌種的開發(fā)和智能化調控技術的應用,結合“厭氧產沼 + 中水回用” 的閉環(huán)模式,將進一步提升處理效率與資源利用率。