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广西木薯淀粉企业节能减排工作的思考
来源:淀粉网整理 阅读次数:331875 发布时间:2009/10/19 15:44:00

            针对广西木薯淀粉企业实施节能减排的思考
            

                        木薯淀粉作为一种重要的工业原料已经被广泛应用于食品、纺织、化工、医药等行业,随着科学的不断发展,木薯淀粉的潜在应用价值还在被不断开发。大规模种植木薯并不断开发新的淀粉系列产品,已经被列入广西第十一个“五年计划”的重点。然而,木薯淀粉生产加工过程中所产生的大量废水给当地的纳污水体造成了污染,不仅严重影响了附近水环境的质量,而且也严重破坏了广西的投资环境,并制约着广西经济的发展。如何针对木薯淀粉生产企业实施节能减排,已是摆在广大环保工作者面前的重要任务。
                        (一)木薯淀粉废水的特点及其对环境的影响
                        木薯淀粉生产废水包括:木薯清洗废水、淀粉一次分离废水和淀粉二次分离废水(简称淀粉黄浆废水)。其中,木薯清洗废水占所有用水总量的50%左右,而一次分离废水和二次分离废水各约占25%。木薯淀粉生产废水以有机污染物、固体悬浮物高为特征(表1),尤其是黄浆分离废水的有机污染物浓度可高达数万mg/L,属于高浓度的有机生产废水。
                        表1           木薯淀粉生产废水水质特征
                              废水种类PHCODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)浊度
                              一次分离废水4.2~6.58000~210005000~140001500~20003000~7000
                              二次分离废水3.5~5.56000~250003000~90001500~20003000~6000
                              木薯清洗废水6.4200~70030~10061002800

                          注:根据广西明阳、崇左等淀粉厂的监测资料统计
                        
                        据文献报道,薯类淀粉废水中的一般组分为:蛋白质,总糖,有机酸,矿物质等[1]。对木薯淀粉生产废水中的氨基酸类组分进行系统测试表明,其中真蛋白的含量有1.2g/L、粗蛋白含量高达3.15
                        g/L,游离氨基酸的总量为433.4mg/L。
                        根据木薯淀粉企业长期统计的结果表明,每生产1吨木薯淀粉将会产生20~25立方米的各种生产废水,而木薯淀粉分离黄浆有机废水为10~15立方米。年产10000吨木薯淀粉的企业,在3~4个月内所排出的有机污染物,就相当于一个约22万人口城市全年生活污水的污染物排放总量。全广西按年产1000000吨淀粉进行估算,其地表水系就相当于受纳了2000多万人口的污水排放量。
                        由于酸化的影响,木薯淀粉生产废水中的蛋白质极易腐败发臭,由此而导致的空气污染给附近居民的生活环境造成了严重影响。每到木薯淀粉的加工生产季节,由于废水中蛋白质的腐败变质,常使几公里直径内的居民饱偿恶臭之苦。
                        (二)木薯淀粉生产废水处理及综合利用现状
                        木薯淀粉生产废水的可生化性很好(B/C值>0.5),国内外都是采用生物、化学方法处理木薯淀粉生产废水。常用的生物处理技术包括:稳定塘多级生物发酵工艺,厌氧接触生物处理工艺,上流式厌氧污泥反应床工艺,以及厌氧颗粒污泥膨胀床工艺等[2]。
                        在广西区境内,目前主要采用稳定塘多级生物处理工艺,并且多投加了EM菌以提高处理的效果。大多数企业处理后的出水COD含量仍然在2000mg/L以上。大型的木薯淀粉生产企业虽然都已对生产废水进行了简单处理,但是,既没有实现达标排放,也没有进行资源的综合利用;中型木薯淀粉生产企业,部分也采取了相应的处理措施,相当多的企业则由于资金、土地、技术或其他客观原因,而没有对废水进行处理,更没有综合利用废水中的资源;小型木薯淀粉生产企业的环保意识淡薄,生产废水基本上未经任何处理,大多数都直接将生产废水排放地表水体。
                        实验研究成果还有单细胞蛋白培养法和絮凝处理等方法。梁智(1997)采用混种发酵法来处理木薯淀粉废水,培养单细胞蛋白取得了一定的效果[3]。他采用A、B两种菌种,A菌的淀粉酶活性极强,可使废水中的淀粉转化为葡萄糖,但微生物代谢的速度很慢;B菌不具有淀粉酶,但需要葡萄糖为碳源才能迅速生育。试验结果表明,废水COD去除率在60%以上,菌体产率15g/L,菌体蛋白含量达50%以上。岑超平(2001)对木薯淀粉黄浆废水直接进行了絮凝处理[4],先用石灰乳中和废水,再用高分子絮凝剂N-OP、650BC、AN絮凝,具有很好的净化效果,废水COD去除率为60%~99.3%,总固形物去除率为45%~66.8%。李媚等(2001)采用聚合硫酸铁(PFS)、改性聚丙烯酰胺作絮凝剂,处理木薯淀粉生产废水后其COD的去除率均达到88%以上[5]。黎铉海等用碱式氯化铝作为絮凝剂对木薯淀粉废水进行了处理试验,结果是废水SS的去除率可达到99%;而含铁复盐对COD的去除率均在80%以上;加入聚乙烯酰胺则可使沉淀速度加快[6];梁建奎,刘康怀,刘辉等采用絮凝剂加助凝剂的方法,不仅使COD大幅度降低,且回收的沉淀物蛋白含量高,可作饲料添加剂[7]。
                        到目前为止,木薯淀粉生产废水处理非常成功的实例很少,至于如何综合回收利用木薯淀粉生产废水中的有用资源,从而大幅度降低废水处理的运行费用,并实现赢利的工程实践更少。实施节能减排,真正意义上实现可持续发展,木薯淀粉生产企业大有文章可做。
                        (三)木薯淀粉生产废水的潜在价值
                        木薯是广西的重要农作物,其产量已经占到全国总产量的40%多。随着木薯生产的蓬勃发展,木薯淀粉生产的废水排放量也在稳步增长,废水中的潜在效益也越来越大。
                        1.木薯淀粉生产废水含有大量的有机质资源。按照木薯淀粉生产废水COD平均浓度为15000mg/L计算,一个年产10000吨木薯淀粉的生产企业,废水中所含的有机质将达到300吨以上,广西木薯淀粉年产量以100万吨计算,那么,每年随木薯淀粉生产废水所流失的有机质资源量就将超过30000吨。
                        2.木薯淀粉生产废水中含有丰富的蛋白质。以一个年产木薯淀粉10000吨级的企业为例,其年排放生产废水量在200000吨以上,分离黄浆废水的量也有100000~150000
                        m3。按照平均值计算的结果,其潜在的真蛋白总量有120吨,粗蛋白总量在310吨以上。我国优质的小粒型大豆其蛋白质含量约为41.0%,因此,年产10000吨木薯淀粉厂的生产废水中,其所含蛋白的总量就相当于750吨小粒型优质大豆的蛋白含量。
                        3.木薯淀粉生产废水也是能源宝库。以利用有机物生产沼气为例进行计算,理论上每1kgCOD可以生产0.35m3纯甲烷气,已知纯甲烷气的燃烧热值为3.93×107J/m3,含甲烷60%~80%的沼气还可以直接用于锅炉燃料或家用燃气。若将废水中80%的COD转化为沼气,那么,一个日产100吨木薯淀粉规模的企业厂可以日产沼气(4200~6300)m3,其热量相当于约5000
                        m3天然气所产生的热量,所存在的燃烧热总值为(1. 65~2.48)×1011J。
                        综上所述,木薯淀粉生产废水既是危害性很大的污染源,但同时又是一个价值巨大的潜在资源宝库,其节能减排的潜力很大。
                        (四)木薯淀粉企业实施节能减排问题讨论
                        1.木薯淀粉生产废水长期不能达标处理的原因
                        木薯淀粉的加工生产历史悠久,大规模进行工业化生产也有几十年的历史。但是,木薯淀粉生产废水一直不能实现达标处理。究其原因主要有几个方面:
                        ①木薯淀粉生产废水量大,污染物浓度高,污水处理所需的工程规模大投资也大,而木薯淀粉生产企业属于微利企业,资金上难以承受大规模建设污水处理工程的需要;
                        ②木薯淀粉生产的季节性很强,废水排放集中在每年的冬季前后,综合利用木薯淀粉废水中的资源,明显受时间局限性的影响;
                        ③环境保护的执法力度还不够,对于企业来说由于污染环境所付出的代价比治理污染要低得多,因此,淀粉生产企业宁愿罚款也不愿意花大投资去治理污染。
                        2.木薯淀粉企业清洁生产的可行途径
                        木薯淀粉的生产工艺基本是采用物理的方法,从清洗薯、压榨木薯、洗出淀粉、分离和干燥淀粉,需要的就是水和电。整个工艺过程相对简单,同时也比较粗糙,这就导致了用水量很大能耗过高。通过清洁生产不仅可以大幅度减少原水的用量,而且可以减少干燥所需的能耗。具体的途径可以有:
                        ①对木薯清洗设备进行更新。目前主要采用滚筒式清洗设备,木薯也没有事先进行浸泡,因而用水量很大,如能选用更先进的清洗设备,那么每吨淀粉原木薯所需的清洗用水量估计就可以减少(20~30)%;
                        ②对木薯清洗水实施循环利用。木薯清洗废水的主要污染物为泥砂、木薯皮,COD含量一般在400mg/L以下,经简单处理后仍然可用于清洗木薯,或者作为其他用途。循环利用清洗废水不仅能够节约水资源,同时也大大减少了污水处理的运行成本。
                        ③改进淀粉浆液浓缩的技术。现有的技术多采用蝶式离心机,如果能够提高离心机的转速或者增加过滤的措施,就可望使分离淀粉浆的含水量降低,这样就能够大幅度降低淀粉干燥所需的热量和能耗。
                        ④应对废水中的生物制能源进行充分利用。由于木薯淀粉废水的可生化性很好,因此,开发利用其中的生物质能源应该是首选的方法,已有大量的实验研究成果和少量工程证明,木薯淀粉生产废水的沼气产率和品质都很好[8,9],改用封闭式设备处理木薯淀粉生产废水,可以从根本上改变空气恶臭的生产环境,环境效益和经济效益获得双赢。
                        从木薯淀粉生产的现有工艺看,加强清洁生产管理可节能减排的潜力很大,企业领导应该重视节能减排,不要认为简单的工艺就可以用简单的管理方法;一定要加强环境保护的意识,有责任感和使命感,清洁生产能够产生明显的效益。
                        3.木薯淀粉生产企业实施节能减排工程投资的筹措
                        木薯淀粉生产企业很难从利润中截留足够的资金用于节能减排工程的实施,这是木薯淀粉生产企业不能改变现状的主要原因。其实,只要认识到了木薯淀粉生产废水的潜在价值,筹措资金处理污水就会有信心。
                        ①广泛宣传自己,把企业推向市场。经过30多年改革开放以后,中国已经产生了不少的千万富翁和亿万富翁,资本积累需要有好投资的项目。要通过宣传让人民认识木薯淀粉生产企业,认识木薯淀粉生产废水的潜在价值,鼓励有意者进行投资。
                        ②对木薯淀粉生产废水生物质能源的开发利用包装成BOT项目,既可以引进资金,又可以减少企业的负担。如果把工程投资和产生的经济效益有机结合,对投资者就会有很大的吸引力,企业也可以把废水处理的任务承包出去,不必为废水处理工程的投资花费心机。
                        ③充分利用企业的排污指标,实现指标转让获利。木薯淀粉生产属于食品加工,按照国家的排污规定,这类企业允许排放的污染指标高。由于木薯淀粉生产废水的可生化性好,处理的难度不太大,只要投入就能够实现达标排放。这些企业可以更容易节余污染排放指标,并向那些生产废水难处理的企业转让指标并获得经济补偿。
                        ④要把引资的眼光瞄准国外的投资机构。由于我国改革开放所取得的伟大成就,一些发达国家已经把投资的目标瞄准了中国的市场,木薯淀粉生产企业一定要抓住这一大好的时机,努力与国外的投资机构联手,引进国外的技术和投资,使企业能够得到快速的提升。
                        ⑤要充分利用国家用于节能减排的专项资金。自2007年以来,国家对节能减排专项的投入越来越大,木薯淀粉生产企业可以通过技术开发、工程示范建设等项目争取这些专项资金,为木薯淀粉生产废水实施节能减排提供更多的集资渠道。
                        (五)结论
                        1.木薯淀粉生产废水COD含量高达上万mg/L,其中,氨基酸和蛋白质分别高达430mg/L和4350mg/L。木薯淀粉生产废水蕴藏着大量的有机物资源,也蕴藏着巨大的经济价值。对木薯淀粉生产企业实施节能减排具有十分重大的现实意义。
                        2.加强清洁生产,综合利用废水中的有机物资源是木薯淀粉生产企业实施节能减排的主要途径,企业要有强烈的责任感和环境保护的意识,高度重视节能减排的工作,木薯淀粉生产企业实施节能减排将可以获得良好的环境效益和经济效益。
                        3.木薯淀粉生产企业的节能减排工程可以通过多渠道筹集所需的资金,企业要广泛宣传推销自己,采用多种方式为节能减排工程引进资金和技术,通过节能减排使企业的活力得到增强,真正实现可持续发展。

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