马铃薯淀粉加工废水

马铃薯淀粉加工废水（精选5篇）

马铃薯淀粉加工废水 篇1

在淀粉生产过程所排放的废水中含有大量有机污染物,主要是溶解性淀粉和少量的蛋白质。马铃薯淀粉废水属于中高浓度有机废水,其COD值通常为1 000～30 000 mg/L[1]。目前,马铃薯淀粉废水主要采用生化法处理。

Fenton试剂是H2O2与Fe2+组合形成的一种氧化剂,具有极强氧化能力的。本试验采用Fenton试剂氧化处理马铃薯淀粉废水,通过试验研究探索马铃薯淀粉生产废水采用物化法处理的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验仪器与试剂

主要试验仪器: HI98128防水型pH测试笔、恒温振荡仪、80-2型台式低速离心机。

主要试验试剂: 稀释30% H2O2至H2O2 浓度为0.98 mol/L ;配制硫酸亚铁溶液至Fe2+浓度为0.98 mol/L。

废水来源:马铃薯淀粉废水取自某马铃薯淀粉加工企业。实测COD=5 500～6 000 mg/L,pH=6.8。

1.2 分析方法与测试

COD采用重铬酸钾法;pH采用HI98128防水型pH测试笔进行测定。

2 结果与讨论

2.1 H2O2/Fe2+对COD去除量的影响

取9份100 mL水样于锥形瓶中,投加Fenton试剂,其中H2O2和Fe2+溶液的体积比(mL∶mL)分别为5∶6、5∶5、5∶4、5∶3、5∶2、5∶1、6∶1、7∶1,8∶1,在振荡器上振荡30 min后用离心机离心10 min,取上清液测定反应后的指标。试验中COD去除量及反应后pH值随H2O2/Fe2+的变化关系如图1所示。

从图1可以看出,COD的去除量随H2O2/Fe2+(mL/mL)的变化规律是先增后减,Fenton试剂中H2O2/Fe2+(mL/mL)=5:2时COD的去除量最高,达到48.5gCOD/molH2O2。H2O2和Fe2+投加量对COD的去除量具有重要影响。这是因为H2O2 是·OH的捕捉剂, H2O2投加量过高会使最初产生的·OH消失;而Fe2+投加量过高也不利于·OH的产生[2]。

本试验淀粉废水pH等于6.80,从反应后水样的pH与H2O2/Fe2+的关系可知,不同H2O2/Fe2+条件下,反应后水样的pH均降至2～3之间,这和文献[3]报道的一致。

2.2 反应时间对COD去除率的影响

实测马铃薯淀粉废水的COD值为5 782.7 mg/L,按H2O2/Fe2+(mL/mL)=5∶2投加Fenton试剂,试验过程中COD去除率和pH随时间变化关系如图2所示。

由图2可见,在反应10 min后,COD去除率为66.4%;之后,随着反应时间的增加,COD去除率略微增加但不明显。废水的pH则降低至2～3。可见Fenton氧化的速率是很快的,在实际应用中反应时间确定为30 min即可满足要求。

2.3 pH对COD去除率的影响

取9份100 mL水样于锥形瓶中以稀硫酸和NaOH分别调节水样的pH值为1～9,按最佳配比, Fenton试剂投加量为H2O2=5 mL,FeSO4·7H2O=2 mL。试验中,不同pH下的COD去除率和反应后的pH如图3所示。

据罗刚等人研究,Fenton试剂的最佳氧化pH为3～5[3];而卢义程等在Fenton试剂处理乳化废水中发现,原水的pH 值9.35 时, Fenton 氧化的COD去除率最高[4]。本试验中,废水pH<7时,随着pH的增加COD去除率逐渐增加,在pH<6时尤为明显;pH>7时,随着pH的升高,COD的去除率略微下降,但趋势平缓;pH=7.02时COD的去除率达到最高,为75.7%。马铃薯淀粉废水为弱酸性废水,pH在6.8左右,接近最适pH值,因此采用Fenton氧化处理时可不进行pH调节。反应后,废水的pH均降至2～3。因此,pH值变化对Fenton试剂处理马铃薯淀粉废水的效果影响不大。这可能是因为反应体系中投加H2O2和Fe2 +后使得pH值下降至最佳pH值附近,导致pH值的影响不显著[4]。

2.4 温度对COD去除率的影响

取5份100 mL水样于锥形瓶中,分别控制反应温度为5、10、15、20、25 ℃,测得反应30 min后COD去除量与温度的关系如图4所示。

从图4可以看出,COD的去除量随温度升高而逐渐增加,但增加的量较小。但从5 ℃到25 ℃,COD的去除量从47.1 gCOD/mol H2O2增加到49.4 g COD/mol H2O2。温度对Fenton氧化处理马铃薯淀粉废水的影响较小,这可能是因为该反应为放热反应所致。因此,Fenton氧化较适用于北方温度较低的马铃薯淀粉废水的处理。

3 结 语

通过Fenton试剂氧化处理马铃薯淀粉废水的试验,可得出以下几点结论。

(1)Fenton氧化可以有效地降低马铃薯淀粉废水的COD。在H2O2/Fe2+(mL/mL)=5:2时处理效果最佳,COD的去除量最高达到48.5 g COD/mol H2O2;

(2)Fenton氧化处理马铃薯淀粉废水的反应速率很快,反应10 min后,COD的变化就不太明显;

(3)废水pH值变化对Fenton试剂处理马铃薯淀粉废水的效果影响不大。pH=7.02时COD的去除率达到最高,故实际应用中可以不调节废水的pH直接进行处理。

(4)温度对Fenton氧化处理马铃薯淀粉废水的影响较小,这对处理北方低温马铃薯淀粉废水极其有利。

摘要：马铃薯淀粉废水属于中高浓度有机废水。采用Fenton试剂氧化处理马铃薯淀粉废水,试验结果表明:H2O2/Fe2+=5∶2时对马铃薯淀粉废水的氧化处理效果最佳,COD去除量最高达到48.5g COD/mol H2O2;废水pH值在7.02左右时COD去除量最高,因此实际马铃薯废水采用Fenton氧化处理时无需进行pH调节;Fenton氧化反应速率高,且受温度影响小,故该处理方法适用于北方低温马铃薯淀粉废水的处理。

关键词：Fenton,马铃薯淀粉废水,COD去除量,pH,温度

参考文献

[1]李克勋,张振家,张扬,等.厌氧一好氧处理变性淀粉生产废水工程实例[J].工业水处理,2003,23(6):53-55.

[2]张凤娥,谢琦,涂保华.芬顿氧化法预处理餐饮废水的试验研究[J].中国给水排水,2006,22(21):96-98.

[3]罗刚,黄君礼,于克浩,等.Fe(phen)23+光度法研究芬顿试剂体系中.OH生成率的影响因素[J].化学工程师,2001,87(6):23-25.

[4]卢义程,赵建夫,李天琪.高浓度乳化废水芬顿氧化试验研究[J].工业用水与废水,1999,30(4):20-22.

马铃薯淀粉加工废水 篇2

为有效解决全县马铃薯淀粉加工企业存在的突出问题，提高马铃薯淀粉及其制品质量，规范马铃薯淀粉加工业秩序，保护良好生态环境，保障人民群众生命财产安全，确保马铃薯产业健康、协调、持续发展，特制定本方案。[文章-http:///文

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一、马铃薯淀粉加工企业治理整顿的必要性和紧迫性

近年来，我县立足资源优势，大力培植马铃薯种植、加工业，使之发展成为富民强县的支柱产业，拉动了地方经济，促进了农民增收，加快了农民脱贫致富步伐。但淀粉加工行业管理混乱、产品结构不尽合理、环境污染、产品质量等问题逐步显现，与国家有关政策和薯产业发展相制肘，制约了薯产业健康发展和社会稳定。因此马铃薯淀粉加工业治理势在必行，刻不容缓。

一是构建和谐社会的需要。我县是生态大县，生态资源非常丰富，是环京津的绿色屏障，有着蓝天、绿水、花香、树碧的美称。县内拥有红松洼、机械林场等3个国家级和御道口省级自然保护区，保护区总面积占到国土总面积的13.1,成为生态旅游观光重点风景区，年接待游客300万人，旅游收入2亿元，创造了良好生态效益、经济效益和社会效益。保住这块净土责任重大、任务艰巨。

二是产业发展的需要。我县是个传统的农业大县，全县耕地总面积120万亩，其中马铃薯种植45万亩左右，占总面积的37.5。年产量达到13亿斤，被评为全国马铃薯种植之乡、全国马铃薯繁育试点县，马铃薯加工及淀粉制品业应运而生为我县富民强县起到了巨大的推动作用。但投入不足、小打小闹、初级加工、废水污染、行业管理混乱、产品质量等问题不断显现。严重影响了马铃薯产业的健康发展，降低了市场竞争力和产品信誉。

三是保护广大人民切身利益的需要。由于行业管理不严，行业准入条件较宽，马铃薯加工企业一哄而上，全县已多达599家，因此造成竞价销售、压质压价等诸多损害广大农民利益现象。特别是广大农民种植意识无法确定，不能适应市场需要，被加工企业牵着鼻子走，切身利益得不到保障。同时生产的低劣淀粉及制品充斥市场，对广大消费者也造成严重损害。因此，必须从结构调整入手，以打击非法为重点，科学有序调整结构，适应市场需求，保护切身利益。

四是维护社会稳定的需要。我县的马铃薯淀粉加工企业污染问题已经引起了省市领导及相关部门的关注，多次在全省、全市环保工作会议上提出明确要求。特别是年初以来北菜园区域居民饮用水污染问题造成居民上访，更引起了省市领导的高度重视，并多次做出批示，现正在研究改水方案。可以说，马铃薯淀粉污染是否得到有效治理，直接影响到了广大居民的生产生活，影响了社会稳定。因此，必须下大力予以根治。

二、马铃薯淀粉加工企业治理整顿的依据、原则及范围

（一）治理的依据：严格依据《中华人民共和国环境保护法》、《国务院关于环境保护若干问题的决定》、《中华人民共和国水污染法》、《中华人民共和国水污染防治条例》、《中华人民共和国大气污染法》、《国务院建设项目管理条例》、《河北省环境保护条例》、《河北省大气污染防治条例》以及《河北省水污染防治条例》等有关法律法规和条款，在原有治理的基础上，继续加大治理力度。

（二）治理的原则

1、扶优壮强的原则。对证照齐全、符合环保要求、企业产品质量合格、够一定规模档次的加工企业，要优先予以扶持，在政策、资金等方面给予倾斜，鼓励其找帅当兵，多方融资，加大投入，做大做强。

2、严格程序的原则。依据《环境影响评价法》取得环评报告后，依次办理工商营执照、卫生许可证、税务登记证、取水许可证、用电许可证和产品质量监督检验合格证等其它相关手续。

3、从严治理的原则。依照国家有关政策、法律、法规规定的马铃薯淀粉加工户的设立条件，对环保许可证、工商营业执照、食品卫生许可证、取水许可证等相关证照不全的，坚决依法取缔。对基本符合治理要求的要限期整改，逾期达不到标准的，坚决予以取缔。另外，今后凡是新上的加工企业，一律按着“谁审批谁负责”的原则坚决把好各种手续审批关，同时继续执行“谁污染谁治理”的规定，坚决遏制不具备设立条件的企业开工建设。

4、合理布局的原则。以区域布局为主线，按着区域面积和立地条件，在每个区域选择设立一家符合环保政策、各种相关资质和证照齐全的加工企业，重点消化和解决本区域内马铃薯生活加工问题。

（三）治理的范围：主要对全县范围内各类马铃薯淀粉及其制品加工企业及摊点，尤其是伊逊河沿岸小淀粉加工企业进行全面的综合整治。

三、马铃薯淀粉加工企业治理整顿的保障措施

一、成立组织，加强领导。为确保此

次治理整顿工作取得预期效果，县成立马铃薯淀粉加工企业治理整顿领导小组，负责制定实施方案和整个治理整顿工作的组织协调。领导小组下设办公室，成员单位从相关部门抽调组成，负责全县治理整顿马铃薯淀粉加工业工作的督导检查、情况总结、信息反馈等工作。办公室设在县环保局，办公室主任由李东伟同志兼任（领导小组及办公室成员名单附后）。

二、强

化宣传，营造氛围。一是引导农民调整种植结构，实现种植加工薯向种植商品薯、种薯转变。主要由农工委牵头，农牧局组织实施，各乡镇及新闻单位配合，大张旗鼓地进行宣传发动。要出动宣传车，发放明白纸，张帖宣传标语，开展法律法规咨询，做到不漏村，不漏组，不漏户。讲明县委、县政府对淀粉加工行业治理的决心和立场，讲清马铃薯淀粉生产污水排放及淀粉质量不达标的危害性，引导农民自觉、自愿调整种植结构，彻底切断马铃薯加工原料供应之源，为秋季全面整顿打下坚实基础。二是做好马铃薯淀粉加工企业宣传思想工作。由县专项治理整顿领导小组办公室具体组织实施，对全县淀粉加工企业进行走访宣传，讲清县委、县政府治理的目的、意义、时限和标准要求。讲明国家环保有关法律、法规及我县专项治理工作的必要性、紧迫性和基本要求，做好各项解释工作，晓之以理，动之以情，鼓励他们实现转产，引导他们扩大投资，找帅当兵，加强整改，实现搞大搞强。

三、协调联动，密切配合。马铃薯淀粉加工企业治理整顿涉及到千家万户的切身利益，各乡镇政府、县直有关部门要切实做好广大干部群众的思想工作，确保治理整顿任务如期完成。在具体工作中，各成员单位要切实负起责任，各尽其责。环保局负责相关法律法规的贯彻落实，环保手续的审核和达标排放物的检测验收及具体整治的组织实施；质量技术监督局负责按国家级马铃薯淀粉加工质量标准要求组织生产企业做好产品自检或代检工作，并做好包装物的检测规范；卫生局负责严格按国家省市有关食品卫生安全要求做好产品卫生安全检查；工商局负责营业执照的审查验收和吊销；国、地税局负责税收审核征收；工业促进局、农牧局、农工委负责种植结构调整和原有厂房设备转产引导；水务局、电力局分别负责加工生产期间水利、电力供应和查处；监察局负责各乡镇、各部门依法治理整顿责任的落实；公安局负责依法维护治理整顿治安秩序。

四、重拳出击，严格执法。县专项整治领导小组办公室要组织相关部门对此次治理整顿工作进行全面督导检查，对该取缔未取缔、限期整改不达标的，由工商、水务、环保等部门吊销相关证照，电力、水务部门停止电力、水利供应。同时，建立健全联合执法机制，对于拒不接受整治、擅自生产的，由工商、公安等部门依法没收生产设备及非法所得，并按有关规定予以重罚。对于阻挠干扰整顿的不法份子要坚决打击，构成犯罪的要依法移交司法机关处理。

五、健全机制，长抓不懈。县专项整治领导小组办公室要制定各类相关约束性文件，严格审批，严格制度。建立并完善长效工作机制和公众监督机制，聘请各级人大代表、政协委员群众代表为监督员，设立举报电话，实行有奖举报，进一步巩固加强治理成果。同时，将此次治理整顿工作列入各乡镇各部门年终考核目标参考依据，对完不成任务的乡镇和部门进行通报批评并要求其做出书面检查，对治理不力造成恶劣影响的，追究其相应责任。

附：整治领导小组及办公室组成人员名单附后。

围场满族蒙古族自治县

马铃薯淀粉加工企业治理整顿

领导小组及办公室组成人员名单

治理整顿马铃薯淀粉加工企业是一项涉及面广、任务重、难度大的重点工作，为确保此项工作健康有序的发展，经县委、县政府研究决定，成立县治理整顿马铃薯淀粉加工业领导小组，并下设办公室。

领导小组组成人员名单如下：

组长：曲建国县委副书记、纪检委书记

常务副组长：杨国华县政府副县长

副组长：李东伟县环保局局长

延禹龙县委办公室副主任

赵云庆县政府办公室副主任

成员：李秀春县公安局局长

杨占华县质量技术监督局局长

韩士平县工商局局长

段云峰县卫生局局长

张全杰县农牧局局长

丁光亚县农工委主任

张志国县广播局局长

杨金煜县水务局局长

于海春县电力局局长

王立新县工业促进局局长

王永利县地税局局长

齐凤龙县国税局局长

张志文县监察局局长

办公室组成人员如下：

主任：李东伟县环保局局长

副主任：潘国华县环保局副局长

马铃薯淀粉加工废水 篇3

1 马铃薯淀粉废水来源及其水质特征

1.1 马铃薯淀粉废水来源

马铃薯淀粉生产中产生的废水主要来自两个部分:一为清洗工段清洗马铃薯产生的废水。这部分废水主要成分为马铃薯表面的泥沙。通常可在生产过程中增添少许设备,经简单的沉淀处理后就可循环使用。二为提取工段的废水。这部分废水由两个生产阶段产生:一是淀粉乳提取产生的废水,主要是马铃薯自身的含水量,即细胞液,故该废水中的蛋白质含量较高。这部分废水不能循环使用,又因回收蛋白成本费用高,目前全部外排。二是淀粉提取产生的废水,生产过程中对水质的要求高,但用水量小,也称为工艺废水。该废水中主要含有淀粉、蛋白质[2]等有机物,COD(化学需氧量)、BOD(生物需氧量)浓度非常高。目前马铃薯淀粉企业排放的污水主要为细胞液和工艺废水。

1.2 马铃薯淀粉废水的水质特征

马铃薯淀粉废水中主要含有机物化合物,如蛋白质和糖类等,还含有一些淀粉颗粒、纤维等。水质成分如下[3]:

COD(化学需氧量)约为:20000~25000mg/l;

BOD(生化需氧量)约为:9000~12000mg/l;

SS(悬浮物)约为:18000mg/l。

2 马铃薯淀粉废水处理现状

目前,国内马铃薯淀粉废水处理方法有资料显示的有:化学絮凝、生物处理等方法。

2.1 化学絮凝法

絮凝沉淀法作为一种成本较低的水处理方法应用广泛。其水处理效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能,所以絮凝剂是絮凝法水处理技术的关键。絮凝剂可分为无机絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂、天然高分子絮凝剂和复合型絮凝剂。追求高效、廉价、环保是絮凝剂研制者们的目标[4]。

莫日根等[5]用碱式聚合氯化铝为絮凝剂处理模拟马铃薯淀粉废水,结果表明,当10%碱式聚合氯化铝的投入量为1.00mL和1.20mL时,COD去除率最佳,可达到47%。若将经碱式聚合氯化铝处理后的淀粉废水再利用吸附柱进行吸附处理,其COD去除率可达到65%。

郑圣坤等[6]采用摸拟试验方法研究PAC、FeCl3和Al2(SO4)3混凝剂对马铃薯淀粉废水的混凝预处理效果。通过对废水处理前后各项指标及处理成本等各方面因素进行综合分析,结果得知,Al2(SO4)3作为马铃薯淀粉废水的混凝剂较为合适,此时Al2(SO4)3的最佳投药量为500mg/ L ,对废水的COD去除率可达到34%左右。

兰州交通大学[7]采用混凝法对处理马铃薯淀粉废水进行了研究。研究了混凝剂的种类、投加量、pH以及沉降时间对马铃薯淀粉废水COD去除率的影响。通过对废水处理前后各项指标及处理成本等各方面因素进行综合分析,结果得知,PFS作为马铃薯淀粉废水的混凝剂较为合适,此时马铃薯淀粉废水去除率可达到58%。

国内目前采用混凝沉淀法处理马铃薯淀粉废水的研究不多,大多集中在实验室研究阶段,试验结果显示;采用絮凝沉淀处理废水,虽然对有机物有一定的去除效果,但是处理后的废水仍然不能达标排放,加上于成本等原因,尚未见采用混凝法处理废水的马铃薯淀粉生产企业。

2.2 马铃薯淀粉废水的生物处理法

国内对淀粉废水的生物处理法研究较多,但是在马铃薯淀粉废水处理的生物法研究资料显示不多。

郭育鸿等[8]采用SBR工艺处理马铃薯加工废水,比其他工艺更具有优越性。在进水CODCr=2000~6 000m g/L时,CODCr平均去除率达到94%以上,出水水质为pH值=6~9,CODCr≤100mg/L,SS≤70mg/L,NH+4-N≤15mg/L,TP≤0.5mg/L。

洪永哲等[9,10]采用投菌活性污泥法间歇式处理马铃薯污水定性试验,阐述了七种细菌的功能并通过试验数据分析得出,采用投菌活性污泥法,不仅能提高马铃薯污水的处理效果而且还能增强生化过程的硝化作用,使污水的脱氮效果明显,产泥量也少这一结论。

荣宏伟等[11]采用厌氧-好氧法对马铃薯加工废水进行了处理研究,通过采用上流式厌氧污泥床和接触氧化进行了处理该废水的实验,研究结果表明,该组合工艺的处理效果良好,CODCr去除率可达95%~97% ,BOD5去除率为96%~99%,容积产气率1.733m3(m3·d)。

郑圣坤,唐文浩[12]采用模拟试验方法研究了UASB—曝气氧化塘组合工艺处理高浓度马铃薯淀粉有机废水的技术可行性。实验结果表明,UASB—曝气氧化塘组合工艺对废水中有机物的去除效果良好,COD去除率可达到95%左右,BOD5去除率为98%。

郭静[13]等在加拿大新布伦瑞克大学实验室利用上流式厌氧污泥床—厌氧滤柱系统,进行了低负荷条件下两级厌氧处理的研究。运行试验长达420d,结果表明:在常温条件下,该系统的有机负荷为0.19~0.55kgCOD/m3·d时,COD和SS的去除率分别是95%~98%和98%~99%,产气量为0.31~0.32m3CH4/kgCOD去除,运行期间出水水质始终良好,没有出现任何恶性变化的征兆。生物气中77%~80%是CH4,而17%~18%是CO2,两级厌氧处理系统运行可靠、便于管理。

国内大多数马铃薯淀粉生产企业集中在“三北”地区,生产季节9~11月份,气温低、有冰冻。特别是在10~11月,低温都在-5~15℃之间,而生物处理工艺无论是厌氧法,还是好氧法,均需25℃左右的工作温度,有些厌氧处理工艺水温需要控制在35℃左右,否则封锁处理效果。因此,虽然有人时行生物法处理马铃薯淀粉废水的研究,但是企业实际并无应用实例,而污水处理工程即使建成也无法保证正常运行。

3 科技创新回收马铃薯淀粉废水中的蛋白

3.1 膜法回收蛋白

甘肃省膜科学技术研究院[14]利用平板超滤膜设备对马铃薯淀粉废水进行了回收蛋白的中试实验,结果证明,超滤膜对马铃薯淀粉生产废水中的蛋白的截留率大于90%,COD去除率大于50%,天津大学[15]采用中空纤维超滤膜进行了回收马铃薯淀粉废水中蛋白质的小试,认为超滤前调整料液pH值3.5左右,超滤效果比较好,COD的去除率为55.8%。张泽俊等[16]采用自制的超滤实验室小试机对马铃薯淀粉废水进行回收蛋白小试,试验结果证明采用切割分子量为1.5万的醋酸纤维素膜,处理马铃薯淀粉工艺废水,可以截留85%的蛋白质,降低50%的COD。顾春雷[17]等采用膜技术处理马铃薯加工废水,用切割分子量10万和1.5万的超滤回收蛋白,再用纳滤膜回收马铃薯淀粉废水中的低聚糖,结果证明:利用膜集成技术可以回收马铃薯淀粉废水中蛋白质总量的97%和低聚糖总量的90%。最后反渗透液的化学耗氧量可以达到排放标准。

3.2 混凝沉淀法回收蛋白

陶德录等[18,19,20]人将马铃薯淀粉生产中的蛋白液通过蛋白提取和菌细胞提取技术,制成饲料蛋白,从而降低马铃薯淀粉生产废水中的有机物含量,减轻废水对环境的污染,且得到利用价值高的饲料蛋白,实现淀粉生产废水的循环利用。采用了能作饲料添加剂的钙盐物质,配制成了电解质,其絮凝、助凝和沉淀效果很好。每吨约3000元,按0.2%~0.3%添加 (根据蛋白液浓度可浮动用量),处理1 t蛋白液费用6~9元。赵萍等[21]利用酸调节等电点、发酵、热处理等方法处理马铃薯淀粉加工的废水,从中提取蛋白质及回收固形物,降低废水中的COD值和BOD值,使废水得到净化而减少对环境的污染,提高综合利用水平。

利用膜分离技术回收马铃薯淀粉废水中的蛋白,设备运行费用低,操作简单,回收蛋白较彻底,但设备一次性投资大,一般企业承受不起。混凝沉淀等方法运行成本高,蛋白质提取率低,提取质量差,因此推广应用难度大。现除甘肃省膜科学技术研究院进行了中试外,其余的仍处在实验室研究阶段。

4 科技创新开创水资源化新途径

利用马铃薯为原料生产淀粉,会产生大量的工业废水,里面含有大量的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪和粗纤维[22]。传统的真菌培养基为马铃薯蔗糖培养基,马铃薯煮汁中存在适应真菌生长的各种因素,因而淀粉加工废水可能可以作为真菌生长的原料。真菌对废水中营养物质的利用,一方面改善马铃薯废水,另一方面又能生产生物活性物质,如多不饱和脂肪酸[23]。王宏勋[24]等人以马铃薯淀粉废水为发酵基质,用刺孢小克银汉霉(Cunninghamella echinulata)发酵生产含γ-亚麻酸(GLA)的油脂。研究表明,刺孢小克银汉霉菌株能有效利用马铃薯淀粉废水合成GLA,最佳碳源为蔗糖,最佳氮源为(NH4)2SO4,最佳C/N为100∶1。在最佳条件下发酵培养7d,废水的COD去除率达到19.21%,生物量达到20.53g/L,菌丝体中粗油量为3.91g/L,产油率为19.03%,GLA产量为680.10 mg/L。初步说明通过微生物发酵可以达到处理废水和生产生物活性物质的双重目的。

有人还试图对马铃薯淀粉废液进行加工处理,将其用于食品工业,但因处理过的淀粉汁液具有马铃薯所特有的一种异味而裹足不前。为有效利用马铃薯的汁液,近年一种使用葡萄糖转化酶处理的新工艺面世,不仅有效去除了汁液中的不愉快口味,而且所得产品富含糖、氨基酸、有机酸与矿物质等营养成分,可作为食品添加剂广泛用于饼干、糕点、饮料、西式点心中,完全符合食品卫生要求[25]。由于马铃薯淀粉废水和废渣富含蛋白等营养成分,有人利用废水回收蛋白,利用废渣生产饲料、酒精、糊精、柠檬酸等产品[26]。内蒙古奈伦农业科技股份有限公司在1996年建设淀粉厂的同时进行工业废水的治理工作,通过大量的考察和论证,消化吸收了国外北欧和日本的先进经验,开展马铃薯淀粉生产汁水农田施肥技术研究,经过十几年的试验开发,取得了显著成效,原来的沙梁荒地变成了肥沃的农业基地,马铃薯亩产达到2500多kg(周边大田产量为800~1000kg),十多年来,年年保持丰产[27,28]。

马铃薯淀粉的综合利用研究,对马铃薯淀粉废水的处理具有理论上的指导意义,由于有些综合利用技术尚处在实验室研究阶段,并且存在技术条件苛刻、运行成本高等因素而不宜推广。采用马铃薯淀粉废水灌溉农田的综合利用技术,确是一项资源节约型、环境清洁型和实现农业的可持续发展的非常好的技术措施。同时解决了“三北”地区马铃薯淀粉废水处理难度大的问题。

5 科技创新深入研究的思路

1)由于马铃薯淀粉的生产企业,除西南地区有极少数企业,绝大部分都在“三北”地区,“三北”地区的企业生产期集中在9~11月份,气温低,有冰冻。特别是在10~11月,低温都在-5~15℃之间,而生物污水处理工艺无论是厌氧法、好氧法,均需25℃左右的工作温度,否则封锁处理效果。由于条件的限制,生物污水处理工程即使建成也无法正常运行。因此建议国家在马铃薯淀粉废水处理工艺的研究立项上,应尽量减少不必要的浪费,对马铃薯淀粉废水处理切实可行的研究项目增加投入力度。

2)中国目前进口马铃薯淀粉40万t左右[29],发展前景非常广阔。但是废水污染却相当严重,是困惑马铃薯淀粉生产发展的主要难点。由于马铃薯淀粉生产中未加入任何其他添加物,从理论上可以认为废水中所含物质为马铃薯本身物质,无毒、无害。因此建议通过政策指导,利用马铃薯加工废水适时、适量进行农田冬灌,在因地、因作物适宜情况下,既可解决废水排放污染问题,又可扩大灌溉农田面积。环保、农业、科研等相关部门应对废水及冬灌土壤、主要农作物做连续检测分析,并对这一治污方法进行跟踪调查和对比试验,掌握废水灌溉与农作物生长情况的科学规律,获取全面、详细、科学的数据,得出淀粉废水灌溉的有效结论及改良方法,以便合理利用推广之。

3)利用马铃薯淀粉废水为原料进行种植和灌溉,使其能为农业生态建设服务,创造经济效益。由于该方法仅限于农业,所以不适合在城市推广使用。因此建在城市中的马铃薯淀粉生产企业应采用膜分离技术对废水进行处理,使废水实现达标排放,同时回收废水中的蛋白质、低聚糖用以抵消处理废水所产生的费用,实现变废为宝,变害为利。

4)马铃薯淀粉废水污染治理技术研究应坚持因地制宜、分类指导、突出重点、抓好试点、突出示范效应等原则。工作重点应突出节水、减排、减轻污染、废水废渣综合利用等。要强调从源头上控制污染,加快落后工艺流程的改造,淘汰落后的生产技术,积极探索和研发以蛋白提取、低聚糖回收、废水冬灌为重点的马铃薯淀粉加工废水的综合利用项目,从根本上解决废水污染问题。

马铃薯淀粉加工废水 篇4

1 固原市马铃薯淀粉加工企业发展现状

1.1 马铃薯产业已成为当地经济发展的支柱产业

马铃薯是固原市的高效优势农作物。20世纪90年代以来, 宁夏回族自治区抓住深度开发马铃薯资源和东南沿海对接的机遇, 积极实施马铃薯开发战略, 以淀粉加工业为龙头的马铃薯开发取得了突破性进展, 目前已初步形成了种植、加工、销售一体化的产业格局, 使马铃薯产业成为当地经济发展的支柱产业, 在经济、社会发展和农民脱贫致富中占有重要的地位。2008年固原市马铃薯种植面积达到14.27万hm2, 平均产量22.5 t/hm2, 总产量约320万t, 其中用于淀粉加工的160万t, 农民和淀粉加工企业纯收入总计达到7.36亿元, 农民人均收入中有520元来自马铃薯产业, 占其纯收入的34%。与此同时, 马铃薯淀粉加工企业还安置劳动力近3 000人, 人均收入2 000元以上。2009年马铃薯种植面积达到16.40万hm2, 总产量约270.6万t, 农民和淀粉加工企业纯收入总计达到13.44亿元。2010年马铃薯种植面积达到14.00万hm2, 总产量约210万t, 农民和淀粉加工企业纯收入总计达到4.83亿元。由于马铃薯种植规模的扩大与产量的提高, 为马铃薯淀粉加工业奠定了充足的原料基础, 极大地促进了淀粉加工业的发展, 形成了大小企业与手工作坊竞相发展的淀粉加工格局和精淀粉、粗淀粉及“三粉” (粉丝、粉皮、粉条) 的产品结构。马铃薯淀粉加工能力呈现逐年大幅度增长的趋势:2007年加工马铃薯28.27万t, 生产淀粉4.18万t;2008年加工马铃薯47.14万t, 生产淀粉6.84万t, 2009年加工马铃薯81.25万t, 生产淀粉12.5万t。

1.2 马铃薯淀粉加工企业数量不断增加

据统计资料显示, 截至2009年底, 固原市共有马铃薯加工厂家3 121家, 生产淀粉和“三粉”约12.5万t。从年设计加工淀粉能力看, 淀粉加工生产企业呈金字塔形状分布, 即大中型加工企业少, 小企业和手工作坊多, 企业规模普遍偏小, 生产能力低下。调查结果表明:固原市年淀粉加工能力在50 t以下的小型企业和个体户有2 698家, 占全市马铃薯淀粉加工企业总数的86.4%, 2007年生产淀粉48 600t, 占总加工量的38.9%;年设计加工能力50~499 t的企业189个, 占马铃薯淀粉加工企业总数的6.1%, 2008年生产淀粉9 122 t, 占总加工量的7.3%;年设计加工能力500~999 t的企业135个, 占马铃薯淀粉加工企业总数4.3%, 2009年生产淀粉8 996 t, 占总加工量能力的7.2%;年设计加工能力在1 000~4 999 t的企业82个, 占马铃薯淀粉加工企业总数的2.6%, 2009年生产淀粉22 285 t, 占总加工量的17.8%;年设计生产能力在5 000~9 999 t的企业有12家, 占总企业数的0.38%, 2009年生产淀粉11 712 t, 占总加工量的9.4%;年设计生产能力大于1万t的企业有5家, 占总企业数的0.16%, 2009年生产淀粉16 295 t, 占总加工量的13%。

2 存在的问题

2.1 企业建设环保审批手续不健全, 缺乏发展建设规划

据调查, 固原市大部分淀粉加工企业建设时未履行环评审批手续, 在建设淀粉加工生产线的同时没有建设废水处理设施, 未实现达标排放。固原市年设计能力大于50 t的淀粉加工企业, 办理环评审批手续的只有11家, 占总数 (180家) 的6.1%, 新建的53家淀粉加工企业, 全部没有办理环评审批手续;在运营的180家淀粉加工企业中, 建有废水沉淀池的企业43家, 占总数的23.9%, 新建的53家淀粉加工企业建有沉淀池的14家, 占总数的26.4%。而利用沉淀处理废水, 只能消除泥沙、薯皮和降低污染物, 做到废水部分循环利用, 还达不到环保治理要求。此外, 加工企业的建设由城市向农村无序发展, 随意建厂, 布局不合理、无序竞争、重复建设造成的后果是浪费大量资金, 任意排放废水, 废水难以统一集中处理, 致使废水污染大面积扩展, 效益递减, 生态恶化, 影响了产业发展。

2.2 生产工艺落后, 水资源未能循环利用

调查发现, 固原市马铃薯淀粉加工企业中循环利用水资源的企业很少, 在3 121家淀粉加工企业中, 仅有宁夏佳立科技有限公司、隆德四波淀粉公司和原州区六盘山淀粉公司、瑞丰淀粉公司等少数几家采用沉淀池对洗涤水沉淀后循环利用, 其余均为一次性用水企业, 平均生产1 t淀粉浪费30 t水。小厂家和手工作坊每年浪费水高达200万t以上, 约等于固原市每年市区生活用水量的排放量 (约240万t) 。

2.3 马铃薯淀粉加工企业技术水平偏低, 加工产品种类少, 且多为初级产品

马铃薯加工在多限于加工成粗制淀粉, 制作粉丝、粉皮、粉条, 数量少, 加工深度不够, 经济效益不高, 消化能力有限。马铃薯粉条加工规模不大, 虽然有一定的市场份额, 但在加工质量和品牌开拓方面也存在不少问题。由于缺乏相应的加工技术, 加之受交通运输条件所限, 马铃薯高产优势的发挥受到极大地制约。由于没有现代化的储藏设备和科学的加工技术, 每年因此而损失的马铃薯为25%~30%, 其余的70%~75%也基本用于鲜食或者加工成粉丝、粉条及淀粉, 使马铃薯的营养价值没有得到充分的发挥, 也使其综合经济效益受到了极大地局限。马铃薯是重要的工业原料, 可以加工2 000多种产品, 广泛应用于食品、饲料、医药、化工、纺织、造纸、铸造、橡胶、石油等领域[1]。我国是世界上最大的马铃薯生产国, 世界上20%的马铃薯产在我国, 而在加工方面, 美国的加工率为60%, 荷兰为47%, 我国却只有10%。固原市高于全国平均水平, 为14%~30%, 但还是以初级加工为主, 产品均为初级产品, 其中只有精淀粉质量达到国家有关淀粉质量的相应标准 (JB8884-88) , 而粗淀粉生产均未执行任何质量标准。国外一些淀粉加工企业一般都有几十种淀粉产品, 有的甚至有几百种, 我国只有几十种, 宁夏仅有7种。2005年加工精粗淀粉7万t左右, 以“三粉”为代表的初级淀粉加工产品5.5万t。

2.4 马铃薯淀粉加工企业生产能力远滞后于设计加工能力

2007年加工能力由于受收购资金、原料短缺等因素的制约, 淀粉生产量仅能达到设计能力的30%左右, 企业设计加工能力远大于生产能力, 只达到设计能力的10.66%, 2008年达到18.80%, 2009年达到30.78%。2008年加工能力只达到设计能力的31.46%, 虽然马铃薯种植面积和产量均逐年上升, 但淀粉加工原料仍然短缺。加工企业现有生产能力为27.7万t, 其中已投入运营的22.23万t, 新建企业5.48万t, 再加上“三粉”加工企业, 按平均加工1 t淀粉消耗6.5~7.0t马铃薯计算, 年消耗马铃薯逾200万t。马铃薯的用途不仅局限于加工淀粉, 还有鲜薯外销、农民自用等。因此, 原料不足、行业之间的无序竞争、破坏环境等将成为限制固原市马铃薯淀粉加工业进一步发展的主要因素。

2.5 马铃薯加工企业无自有原料基地, 加工原料严重不足

通过调查绝大多数企业没有自己的原料基地, 虽然近几年政府在这方面做了大量的工作, 但还是没有引起企业的足够重视, 就连唯一的一家全粉企业也没有原料基地。近几年, 全粉市场特别看好, 给企业带来很好的利润, 但企业也为没有好的加工原料和原料不足而惋惜。因此, 走“公司+基地+农户”的路子迫在眉睫。

3 对策

3.1 加强淀粉加工企业技术改造

一是大力推进企业技术改造, 把淀粉加工企业的技术改造列为固原市工业企业技术改造的重点。对基础较好、技术改造积极性高的淀粉加工企业, 要在资金和政策方面给予帮助和指导, 同时要将其利用改造后的先进工艺、提高淀粉质量、减少工艺用水和废水排放量的主要做法和经验, 以各种形式在同类企业内进行推广。此外, 要鼓励企业加强与宁夏区内科研机构的联系和合作, 通过产学研结合, 广泛地学习和应用国内外马铃薯淀粉综合利用新技术、新工艺, 切实可行地提高企业自身的加工项目建设, 提高马铃薯淀粉附加值, 使淀粉加工向变性淀粉、高品质精淀粉方向发展, 提高产品市场竞争力。同时, 积极争取国家在企业技术改造方面的资金支持[2]。二是进行全旋流改造。对年产淀粉在50~1 000 t的加工企业, 都应建设沉淀池及循环用水设备, 对采用半旋流工艺生产淀粉的企业应进行全旋流改造, 对新建马铃薯淀粉加工企业应要求其采用全旋流工艺。应健全审批手续。三是加强水源循环利用。对耗水量高、污染大、产品质量差的家庭作坊式企业, 一方面按照生产量建设相适应的工艺废水和马铃薯清洗废水沉淀池, 对废水循环利用;另一方面对现有的小型企业实行区域化管理, 以区域龙头企业带动, 利用自然沟壑建设废水沉淀池, 废水经土法处理后循环使用或定期排放, 以此减少加工用水量和废水排放量, 从而减少污染程度。既无资金, 又分布于主要流域、生活生产水源附近且无节水防污设施的加工企业应在做大做强大中型马铃薯淀粉加工企业后, 利用市场机制自行淘汰或利用行政手段关停并转[3]。

3.2 加强马铃薯品种资源开发和基地建设, 扩大企业规模

固原地区的典型气候特别适宜马铃薯种植, 品种资源丰富, 长期以来, 在马铃薯品种的选育和种植推广上一直以产量作为衡量马铃薯品质好坏的标准, 而没有考虑其加工产品的品质和适应性, 适合加工的马铃薯品种资源很少。为此, 建立马铃薯品种资源选育基地, 推广适宜加工的优质与专用品种是今后马铃薯加工业发展的重要基础。当前固原市的马铃薯加工企业普遍存在产品品种单一、产品质量差、生产规模小、技术设备差等问题, 造成马铃薯加工产品质次价廉, 经济效益偏低。因此, 扩大企业生产规模, 开发适合我国市场的马铃薯新产品以及加工设备是提高马铃薯加工产业健康发展的关键。

3.3 加快马铃薯工业化产品的规格化与标准化

固原市马铃薯加工业落后的原因除加工工艺和技术装备差外, 产品的规格化和标准化是关键所在。马铃薯加工需要规格化和标准化的原料, 同时市场也需要规格化和标准化的产品。优先发展和完善的关键技术有:马铃薯全粉和淀粉的加工标准和检测方法的研究;生产用马铃薯品质检测方法和等级的分类办法[4];马铃薯产品行业标准的制订。在管理方面, 要加快建立马铃薯原料标准, 规定用于鲜食、餐馆、工业加工等不同目的的指标要求。对各种马铃薯加工品的制作方法、产品质量、包装方法等也制订操作规范或标准。

3.4 加强马铃薯产业领域的市场预测工作, 健全完善科技信息网络, 建立马铃薯产业数据库

随着“全球化”经济发展趋势的到来, 世界马铃薯加工市场必将逐渐一体化, 目前固原市马铃薯加工业还处于初级发展阶段, 因而承受的市场压力大。因此, 必须掌握世界的发展趋势, 加强国内外市场动态研究, 正确制订固原市马铃薯加工业的发展战略, 建立市场预测和科技信息网络数据库, 开展马铃薯加工业的动态发展模式和发展趋势的研究;建立马铃薯的生产和加工企业数据库和网站;建立马铃薯科技成果数据库和网站;收集国内外新技术新工艺, 并建立相应的数据库和网站。把马铃薯原料的选种、种植和生产、预处理、加工工艺、加工设备、包装、贮存、运输、销售和各个环节的全面管理等一系列过程进行统一规划和实施。

4 结语

总之, 固原地区马铃薯淀粉加工业经过10多年的发展, 有了一定的基础, 为固原市农产品销售、农业种植结构和农业产业结构调整创造了有利的条件, 且在增加农民收入、发展地方经济和解决城乡剩余劳动力方面都起到了重要的作用, 取得了显著的成效。但总体看目前还处于初级阶段, 层次比较低, 加工企业规模小、分布不合理、技术与设备生产水平明显偏低, 产品附加值低且产业链短的问题十分突出, 对整个产业发展的带动和示范作用有限;龙头企业普遍负债率高, 尚未处理好企业与农户之间、基地建设与加工需求之间的利益关系, 加之流动资金短缺, 企业规模有限、技术人才短缺、环保意识薄弱等因素的制约, 快速发展的淀粉加工业与固原地区水资源保护、经济发展与生态环境保护等矛盾也日益凸显。

参考文献

[1]李贵春, 王江, 郑丽莉.马铃薯精淀粉加工考察报告[J].马铃薯杂志, 1997, 11 (1) :59-61.

[2]于凤海.马铃薯产业化生产存在的问题及解决建议[J].农民致富之友, 2009 (8) :27.

[3]郭冬花.青海省民和县马铃薯产业化经营现状及发展思路[J].安徽农业科学, 2007, 35 (12) :3723-3724.

马铃薯淀粉加工废水 篇5

马铃薯产业是中国为数不多的、具有国际竞争力的农业产业, 其发展已经列入多地政府农业产业化规划。淀粉加工是马铃薯的主导产业, 而每5.5～6.5t鲜马铃薯生产一吨商品淀粉, 加工过程需加入0.5～1.5倍的软化水洗涤淀粉, 排出大量的废水和废渣。这些工艺废水含淀粉、蛋白质等有机物, COD (化学需氧量) 、BOD (生物需氧量) 浓度非常高大量有机物[1], 是高污染废水, 不加处理直接排放将造成严重的环境污染[2]。淀粉废水中还原糖的测定, 可对废水处理前后各项指标及处理成本等各方面因素进行分析, 间接反映有机物、COD浓度等提供依据。

还原糖测定方法研究和应用已有百年的历史。很多经典的还原糖测定方法如Lane-Eynong、高锰酸钾滴定等方法至今仍在生产、科研实验室广泛使用[3]。3, 5-二硝基水杨酸 (DNS) 吸光光度法用于测定还原糖已50余年[4,5]。因其具有准确性高、重现性好、特别适用于大批量样品的测定等特点而被广泛采用。据报道[6,7], 在碱性溶液中DNS被还原糖还原生成的氨基化合物在510nm波长下具有最大吸收, 在沸水浴中显色时间2min, 此条件下该方法可测糖的适合浓度为3～4mg/mL。本文对DNS测定还原糖的方法进行探讨与研究。

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

WFZ-26A紫外可见分光光度计 (天津市光学仪器厂) , Agilent 8453型紫外可见分光光度计。

无水葡萄糖, 3, 5-二硝基水杨酸, 氢氧化钠, 丙三醇, 马铃薯淀粉废水 (取自渭源县海盛马铃薯淀粉厂) 。

2.2 实验方法

2.2.1 葡萄糖标准溶液的制备

1mg/mL葡萄糖标准液:准确称取经干燥恒重的无水葡萄糖1.0000g, 待溶解后定容至1000mL, 摇匀待用。

2.2.2 DNS显色溶液的制备

准确称取无水的DNS 6.5000g溶解待用, 氢氧化钠40g溶解后移入500mL容量瓶, 冷却后定容。将DNS溶液移入1000mL容量瓶并加入325mL氢氧化钠, 再加入15mL丙三醇溶解定容至1000mL贮存于棕色试剂瓶中。

2.2.3 收光谱的测定

取5 mL配制好的DNS溶液于50mL的容量瓶中, 加入1mL葡萄糖标准液, 补加蒸馏水4ml, 摇匀糖溶液, 置于沸腾的水浴锅中加热5min取出, 迅速用自来水冷却至室温, 用蒸馏水定容至50mL。20min后以DNS试剂空白调零, 在400～600nm波长范围内测其吸光度。

2.2.4 标准曲线的测定

在6支容量瓶内分别加入1mg/mL葡萄糖标准溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL, 加入DNS试剂5mL, 相应补加蒸馏水至刻度。步骤同2.4.1测定, 在482nm波长下测定各浓度标准溶液的吸光度值。以葡萄糖含量 (mg/mL) 为横坐标, 吸光度 (A) 为纵坐标绘制标准曲线。

2.2.5 马铃薯淀粉废水样品的测定

任意选取三个还原糖含量不同的马铃薯淀粉废水样品提取液, 在本文所确定的波长 (482nm) 下进行扫描, 根据所获得的吸光值, 在标准曲线中查出相对应的浓度, 并计算总的还原糖含量。

3 结果与讨论

3.1 吸收光谱

在波长400～600nm范围内对DNS液以及葡萄糖标准液反应生成的氨化合物 (试剂空白调零) 的吸收光谱进行了扫描, 从图1可以看出482nm时具有最大的吸光值, 在本实验仪器的基础上, 根据图1确定λmax=482nm。

3.2 标准曲线

图2是不同浓度葡萄糖在482nm下的紫外吸收标准曲线, 从图2中可以清楚的看到葡萄糖含量 (mg/mL) 与相应的吸光度 (A) 有很好的线性关系, 其回归方程为:A = 0.12157 + 0.3728c (R = 0.9994) 。

3.3 样品还原糖含量

此法用于不同马铃薯淀粉废水样品中还原糖的测定, 并与费林试剂法[8]对比, 结果见表1。

4 结论

应用DNS光度法测定了水样中还原糖含量, 对最佳吸收光谱的确定, 应根据试验对象和仪器来确定试验所需的最佳条件[9]。通过对应用DNS光度法测定马铃薯淀粉废水中还原糖含量的影响因素, 如吸收波长、还原糖含量等进行试验筛选, 确定马铃薯淀粉废水中还原糖含量测定的最佳波长为482nm, DNS用量为5mL, 沸水浴时间为5～8min。

参考文献

[1]潘华.宁夏南部山区马铃薯淀粉加工废水处理与污染现状调研[J].宁夏党校学报, 2006, 9 (5) :81-84.

[2]张泽俊, 苏春元, 刘期.马铃薯淀粉厂工艺废水的综合处理及利用研究[J].食品科学, 2004, 25 (1) :134-137.

[3]Silver I A.Enzyme electrode[M].Munich:Urban&Schwarzenberg, 1976.

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[6]大连轻工业学院, 华东理工大学, 郑州轻工业学院.食品分析[M].北京:中国轻工业出版社, 1999.

[7]宁正祥.食品分析手册[M].北京:中国轻工业出版社, 1998.

[8]杨军胜, 刘晓桓.红薯中含糖量测定方法的研究[J].陕西科技大学学报, 2010, 28 (1) :75-78.