浅谈柠檬酸废水处理方法的研究

摘 要：柠檬酸厂的废水由于含有大量的残糖、有机酸、钙沉淀物等，污染物浓度高，对环境的影响较重。本文从分析了柠檬酸废水的治理现状及处理方法展开阐述。

关键词：柠檬酸 废水处理

柠檬酸，又名枸橼酸，分子式C6H8O7，学名3-羟基-3-羧基戊二酸。柠檬酸是无色半透明晶体或白色结晶性粉末，无臭，有强烈的令人愉快的酸味，其在温暖空气中渐渐风化，在潮湿空气中有潮解性。根据结晶条件不同，它的结晶形态有无水柠檬酸和含结晶水柠檬酸。商品柠檬酸主要是无水柠檬酸（C6H8O7）和一水柠檬酸（C6H8O7#H2O）。柠檬酸是一种重要的化工产品，具有广泛的用途。在食品工业中，添加柠檬酸可降低蔗糖的转化，增加防腐剂的功效，提高香料的风味，稳定抗氧剂，阻抑酶的催化和微量金属引起的催化氧化等。食品中加入柠檬酸除增添酸味外，还可用于控制适当的pH值；在医药工业中，柠檬酸的钠盐可用作血液防凝剂和利尿剂，钾盐可用作解酸剂，铁盐可用作补血剂，铜盐可用作收敛剂。柠檬酸代替三聚磷酸钠用作家用洗涤剂，不仅去污和清洗效果好，而且易于生物降解，不会带来环境污染和公害。

一、柠檬酸生产废水的主要排放源

在我国，柠檬酸生产主要以薯干、玉米等为原料，用薯干为原料，采用薯干粉原料深层发酵法生产柠檬酸是我国独特的先进工艺。该工艺不需特别添加营养盐类或其他产酸促进剂，而且产量较高，且资源丰富，价格低廉。国外生产柠檬酸主要以糖蜜为原料，糖蜜的组成复杂，一般需要进行糖蜜预处理方可进行柠檬酸正常生产。

（一）刷罐水发酵罐排放发酵液后在下一次进料前要用清水将发酵罐洗涤干净从而产生刷罐水主要含有柠檬酸残糖蛋白质维生素和聚醚等。

（二）二压洗滤布水糖液在发酵罐中发酵得到发酵液经压滤机压滤去除菌丝体成为发酵清液送到提取车间压滤机的滤布需要定期清洗由此而产生二压洗滤布水主要含有柠檬酸残糖蛋白质和维生素。

（三）柠檬酸废水的主要来源为糖化洗滤布水在糖化过程中糖化液必须过滤除去玉米渣过滤机的滤布需要定期清洗产生糖化洗滤布水主要含有淀粉蛋白质纤维素玉米脂肪及钠离子等。

（四）沙柱冲洗水精制工序中要把固体物质在沙滤器中除去沙柱需定期冲洗形成沙柱冲洗水含有硫酸钙柠檬酸以及其他结成滤饼的固性物。

（五）洗糖水中和工序得到的固相柠檬酸钙调浆后送入过滤机继续使用的热水进一步洗去残糖及可溶解性杂质抽滤后排放出洗糖水含有柠檬酸柠檬酸钙残糖油脂蛋白质无机钙及有机色素等。

（六）浓糖水发酵清液与中和生成柠檬酸钙沉淀上部母液称为浓糖水含有柠檬酸柠檬酸钙残糖油脂蛋白质微量钠盐聚醚及有机色素等。

（七）阳柱废酸水来自炭柱的酸解液经过阳离子交换柱再生时先放去浓酸液用清水洗涤残液形成阳柱废酸水含有柠檬酸金属离子等。

二、柠檬酸废水治理现状

我国是世界上最大的柠檬酸生产国，柠檬酸消费量大。随着经济的发展，我国柠檬酸的消费水平也在不断提高，目前年消费量在60～80kt，其中90%以上用于食品工业，特别是饮料的生产。柠檬酸生产过程中会产生高浓度有机废水，废水中主要含有淀粉质、蛋白质、各种有机酸、生产菌体所分泌的酶、发酵残留物、葡萄糖、氨氮和脂肪等有机物及N、P、S等无机物。行业统计数据表明，每生产1t柠檬酸可产生7.5m-3废水，高时可达10m3～15m3。其COD和BOD5负荷分别达到25000m3/L～15000m3/L以上。若以我国柠檬酸产量40万t计，每年仅柠檬酸行业的超标废水的排放量就达600万t，成为环境的严重污染源。因此，治理废水、保护环境已成为我国柠檬酸行业的当务之急。

三、柠檬酸废水基本处理方法

目前，国内主要以生物法对柠檬酸工业废水进行处理。因为柠檬酸生产废水属于高浓度有机废水，不含有毒物质，可生化性好，因此，国内外常用的柠檬酸废水处理方法是生物法，根据作用微生物的不同，生物处理方法可分为好养处理好厌氧处理两大类。

（一）好氧生物法

1.活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。

活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体好氧处理有机废水的生物处理方法。这种生物絮体叫做活性污泥。它是由具有活性的微生物（包括细菌、真菌、原生动物和后生动物等）、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物组成。其中，微生物是活性污泥的主要组成部分，而细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心。活性污泥法能够去除废水中的有机物，是经过吸附、微生物代谢、凝聚和沉淀三个过程完成的。此外，由于污泥絮粒的解絮或变小容易被微型生物吞噬，使得微型生物因食物充足而大量繁殖。

2.生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。

生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜

（二）厌氧处理法

厌氧生物法是指无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂的有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质的过程，同时把部分有机质合成细菌胞体，通过气，液，固分离，使废水得到净化的一种废水处理方法。柠檬酸废水的厌氧处理技术主主要有管道式厌氧消化器、高温厌氧消化池和上流式厌氧污泥床（UASB）等。

1.厌氧消化期内充填填料作为微生物的载体，能滞留高浓度的厌氧活性污泥，增强耐进水地pH和耐负荷变化的能力。采用这种方法，酸性的高浓度废水无需进行pH调整可直接进入处理系统，从而减少药剂消耗量，降低运行费用，便于操作管理。但此法存在污泥六十现象，且需定期排泥。

2.氧消化池具有时间短，消化温度适应性强，运行费用低，有机物去除率高等优点，但废水升高温度需消耗额外的能量，因此仅适用于原废水温度较高的情况。

3.厌氧污泥床（UASB）是国外主要采用的柠檬酸废水处理方法，具体流程如下：污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。反应器上部有设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。UASB负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。

参考文献

[1]刘茵，曹方，孙英利，何连芳；柠檬酸发酵废水的循环再利用[J]；大连轻工业学院学报；1997（04）

[2] 于凤涛，谢陟；柠檬酸废水的治理技术及工艺；山东化工；1999（03）