全 文 ：黄姜 —皂素废水综合处理技术的探讨
张勇1 , 祁恩成1 , 张守诚2 , 叶兴刚1 , 林宏伟1
(1.十堰职业技术学院 , 十堰　442000;　2.湖北十堰市环境监测站 ,十堰　442000)
摘　要:对黄姜生产皂素所产生的废水通过发酵—蒸馏等方法进行综合利用生产酒精 ,降低废水的 COD 值 ,减轻后续处理工艺的负荷 , 然
后采用生物处理技术及臭氧氧化处理技术 ,使出水达到排放标准。
关键词:黄姜;　废水;　综合利用;　生物技术;　臭氧氧化;　出水;　达标
中图分类号:X703　　文献标识码:A　　文章编号:1003-6504(2004)增-0124-03
　　黄姜又名盾叶薯蓣 ,主要产于我国 ,其块根茎(黄
姜)中含有一定量的薯蓣皂甙及其水解物薯蓣皂甙元
(皂素),具有溶血 、降血压 、抗菌 、消炎等作用 ,是合成
甾体激素类药物和甾体避孕药的重要医药化工原料 ,
为十堰市支柱产业之一 ,主产区农民平均收入的 80%
来自黄姜收入。
1　黄姜皂素生产废水的性质
　　(1)黄姜皂素生产废水特点。可生化性差 BOD5
8000mg/L ,BOD5/COD≈0.27;糖份含量高 ,综合废水总
糖含量约 2%, 其中大部分为单糖;污染负荷中
COD20000mg/L ～ 40000mg/L(综合废水);其中头道液
(约占废水总量 20%,COD110000mg/L);酸度高 ,0.5 ～
2.5;盐度高:在 pH1.0的废水中;SO42—11300mg/L ;色
素浓 ,富含大量的变性色素;胶质重 ,头道废液中胶体
约为 8%,处理过程中泡沫极大 ,非常难消除 。
　　(2)治理的难点。SO42—的干扰对于硫酸工艺头道
液中 SO42—约32200mg/L ,pH值为0.5左右;综合废水
中SO42—约 11300mg/L , pH 为 1.0 ～ 2.5;当用石灰调
pH=7 后仍有大量 SO42—存留 ,实测 SO42—含量高达
3400mg/L左右 , SO42—在厌氧生物处理中转化为硫化
物 ,当含量为 60mg/L时将使甲烷菌活性下降 50%,好
氧生物处理对硫化物基本要求是:S2— <20 mg/L ,而极
限毒性浓度为 140 mg/L。还原性糖及 VFA对生物处
理的影响 。头道液中含有大量的还原性糖 , 8.2%～
11.0%,当进入生物反应器后 ,极易造成 VFA 的快速
积累 。同时 ,VFA 、还原性糖 、S2—过高极易引起好氧污
泥膨胀 。污染负荷过高 ,综合废水 COD 为 20000 ～
30000mg/L。 传 统 工 艺 处 理 成 本 高 , 不 经
基金项目:十堰职业技术学院科研项目阶段性成果
作者简介:张勇(1969-),男 ,讲师 ,主要从事水污染控制工程。
济。在传统工艺中 ,仅中和工段:中和 1m3废水约需石
灰20kg ,成本为 5 元(按 250元/ t石灰计),总运行成
本在 12 ～ 15元/m3 综合废水[ 1-2] 。
2　治理工艺及效果
2.1　治理方案
黄姜废液可谓“污染之王” ,生产 1t皂素所产生的
废液中有机物高达 35t许 ,酸约 8 ～ 15t ,通过大量的实
验证明:通过发酵—蒸馏处理 ,可使废水中 COD降低
50%左右 。这是其它微生物降解不可比拟的 ,同时可
以变废为宝 ,回收有用资源[ 3] 。
中后期处理中 ,采用臭氧氧化技术 ,不仅可以杀菌
和消毒 ,还可以氧化分解水中的各种杂质 ,包括显色有
机物 ,因而能有效地去除水中的色 、臭 、味 ,同时 ,臭氧
氧化作用可以使芳香族化合物全部或部分消失 ,不饱
和脂肪酸减少或消失 ,可以明显提高污水可生化降解
性 ,有效的改善出水水质[ 4-5] 。
2.2　治理技术路线见图 1
图 1　黄姜废水治理流程
2.3　指标分析
　　(1)技术指标:COD≤150mg/L、BOD5≤40mg/L、色
度≤50倍 、SS≤50mg/L 、pH 6 ～ 8。见表 1 、表 2。
(2)运行成本:不考虑酒精收益 ,后续处理费用<
5.00元/m3废水 。
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　　　　　　　　　第27卷　增刊　2004 年 8月　　　　　环境科学与技术
表 1　发酵前各项指标变化
名 称 COD(mg/ L) SO42—(mg/ L) 总糖(%) 色度(倍) SS(mg/ L) pH
头道液原水 84000 4773 7.21 4000 8600 0.5
发酵后 37736.5 2305 0.25 1500 1050 4.5
表 2　主要污染物各工段指标
(mg/ L)
名称 混合废水 预氧化 气浮—沉淀 厌氧 兼性 好氧 臭氧氧化 过滤
COD 48000 35932 25783 7562.3 3462.5 1065.7 573.6 135
NH3-N 3 942 2810.3 1880 763.2 357.8 129 56.3 36
2.4　处理工艺中主要构筑物的形式见表 3
表 3　主要构筑物的设计参数
名 称 结构 体 积(m3) 数 量
调节池 砖混 25 2
发酵罐 钢混 100 3
蒸馏塔 两塔流程 直径 3 m 1组
电解池 砖混 30 2
气浮沉淀池 砖混 30 2
厌氧池 钢混 300 2
兼性塘 砖混 60 1
氧化池 砖混 75 2
滤柱 玻璃钢 30 2
污泥浓缩场 砖混 15 1
2.5　处理工艺中设备的选型见表 4
表 4　水处理主要设备的选用
名 称 台数 功 率(kW)
污泥泵 3 5.5
循环泵 2 3
潜水泵 2 1.06
罗茨鼓风机 1 3
空压机 1 3.5
搅拌器 2 3
提升泵 1 0.55
污水泵 4 3
臭氧发生设备 2 —
注:电机与设备配套使用　　系统装机总容量:53.17 kW
2.6　技术经济分析见表 5
表 5　投资概算(处理能力:300 t/d)
序号 费用名称 投资额(万元) 备注
1 土建项目 60 厂房 ,不包括设备
2 酒精发酵设备 200 包括前处理及蒸馏 、锅炉
3 微生物菌种及相关药剂 20
4 水处理设备 65
5 辅助设备 30 含在线监测设备
6 设计 、安装 、调试 20 含税收
合计 395
3　结论
黄姜生产皂素产业为十堰市支柱产业之一 ,而其
生产废水的治理为世界性难题 ,截至目前 ,国内外尚无
治理成功地报道 ,本文的研究可为从事黄姜废水治理
的研究人员提供参考 ,也可供黄姜皂素生产厂家作为
废水处理方案加以选用。
[ 参考文献]
[ 1] 　高延耀 、顾国维.污水控制工程(第二版)[ M] .北京:高等
教育出版社 , 1999.
[ 2] 　毛悌和.化工废水处理技术[ M] .北京:化学工业出版社 ,
2001.
[ 3] 　北京水环境技术与设备研究中心.三废处理工程技术手
册(废水卷)[ K] .北京:中国环境科学出版社 , 1999.
[ 4] 　贺延龄.废水的厌氧生物处理[ M] .北京:中国轻工业出
版社 , 1998.
[ 5] 　史惠祥.实用水处理设备手册[ K] .北京:化学工业出版
社 , 2000.
(收稿:2004-04-22)
Discussion on Treatment of Wastewater in the Extraction of
Saponin from Dsingikerensis Chwright
ZHANG Yong1 , QI En-cheng1 , ZHANG Shou-cheng2 , YE Xing-gang1 , LIN Hong-wei1
(1.Department of Chemical Engineering , Shiyan Vocational Technical Institute , Shiyan 442000;
2.Shiyan Municipal Environment Monitoring Centre , Shiyan 442000)
Abstact:Fermentation and distillation were used to handle wastewater in the extraction of saponin from Dsingikerensis Chwright to produce alcohol ,
which can decrease COD and follow-up stage load.Effluent will meet criteria by through bio-technology and ozone oxidation.
Key words:Dsingikerensis Chwright;wastewater;comprehensive utilization;bio-technology;ozone oxidation;effluent
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黄姜—皂素废水综合处理技术的探讨　张勇 , 等