试论马铃薯加工环境保护对策

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摘要：我国是世界上马铃薯的最大生产地，马铃薯是淀粉的主要来源。在马铃薯淀粉加工时会产生较多的高浓度酸性有机废水，这些废水流入河流中会对环境造成污染與破坏，不仅严重浪费了水资源，还导致地表水严重污染。文章首先对马铃薯加工进行了分析，然后研究了马铃薯加工给环境保护带来的问题，最后针对如何加强马铃薯加工环境保护提出了几点建议措施。
关键词：马铃薯；淀粉加工；废水治理；环境保护；环境污染；水资源 文献标识码：A
中图分类号：S532 文章编号：1009-2374（2017）10-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.062
马铃薯在我国部分地区又被称为“番薯”或者“红苕”，它是我国第六大粮食作物，不仅可以作为粮食，也可以作为蔬菜食用，部分农民还将其作为饲料来饲养家畜。此外，马铃薯还是我国食品加工与化学工业中的重要原料。由于马铃薯是淀粉的主要来源，因此很多企业利用马铃薯来生产淀粉，但在淀粉生产时会产生大量的淀粉废水，严重影响到水资源环境。如果不积极采取措施做好马铃薯加工的环境保护工作，将会影响马铃薯加工产业的可持续发展，阻碍企业经济效益、社会效益与生态效益的共同前进。
1 马铃薯加工简述
马铃薯是我国继小麦、水稻与玉米之后的第四大粮食作物。在如今我国人口剧增、耕地面积急降、大宗粮食作物种植效益突滑、膳食结构骤变的现实情况下，马铃薯越来越重要，且取得了较快发展。现如今我国马铃薯产业发展迅速，我国生产马铃薯淀粉的企业多达数千家。随着马铃薯淀粉总产量的不断提高，淀粉价格也在不断上升，淀粉的利润空间也在进一步增大，再加上淀粉加工技术已经十分成熟，这就吸引了很多小型企业的成立，这些企业纯以利润为目的，环保意识淡薄，生产粗放，加工布局不科学，环保问题也日益凸显，即马铃薯淀粉加工时产生的废水污染。
现如今我国淀粉加工工艺主要有以下三种：第一是传统沉淀池工艺以生产粗淀粉。这些粗淀粉主要加工成粉条、粉丝以及粉皮，该工艺简单落后，出售价格低且淀粉质量差，需要很大的用水量，且废水排放量也非常大，淀粉废水排放量大约为每吨淀粉产生40吨废水；第二是半旋流生产工艺。这些工艺在20世纪90年代便已兴起，属于中型淀粉加工，其生产工艺发生了翻天覆地的变化，进入了工业化生产阶段，其产品为质量明显较高的精淀粉，对用水的需求以及废水排放量都很低，每生产1吨淀粉需要排放30吨的废水；第三是全旋流工艺加工技术。生产出的淀粉很精，加工企业主要是近年才兴起。因为精淀粉质量好，所以其销售价格也非常高，该技术生产淀粉的耗水量与废水排放量大约为每1吨淀粉13吨废水，约是传统生产工艺耗水量与废水排放量的1/3。
目前我国马铃薯淀粉加工企业有几个明显的布局特征，即靠近水源、交通便利、郊区或农村分散建设等。
2 马铃薯淀粉加工给环境保护带来的问题
该废水污染具有极强的季节性，污染主要集中在每年10月到次年3月。在生产过程中，尤其是马铃薯洗涤、淀粉洗涤以及淀粉乳提取阶段，会产生大量加工废水，其中很多没有经过处理便直接排入地表水体，这些废水中有机质很高，对地表水环境污染极大。在马铃薯洗涤阶段中，其废水约占总废水量的70%，泥沙与薯皮是主要污染物，COD浓度约为每升1500mg；在马铃薯淀粉洗涤阶段，其废水约占总废水的20%，污染物浓度较低，其COD浓度约为每升2500mg；在马铃薯淀粉乳提取阶段，其废水约占总废水量的10%，其COD含量约为每升3500mg。如果马铃薯工业废水只经过简单处理甚至根本没有处理，其产生的污染物COD含量大约在每升7800mg，超过我国排放标准的10多倍，导致河流水域富营养化。从监测化验结果可得知，马铃薯淀粉加工是物理过程，不存在化学添加剂，废水的主要含量是蛋白质、木质素、油脂以及碳水化合物等。这些有机废水虽然有害无毒，但如果溶解于水中会在微生物化学作用分解下，消耗水中氧气，当氧气消耗超过一定标准，即每升水中氧含量低于40mg时，水便会失去正常使用功能，导致水体缺氧、发臭发黑及水中生物死亡。此外，废水中淀粉会在氧化之后成为黑色，废水淀粉发酵后会出现有机酸，让废水呈酸性。废水有机物经过缺氧与细菌的共同作用，因发酵而形成沼气，产生甲烷、硫化氢以及氨气气体。
3 加强马铃薯加工环境保护的建议措施
3.1 从技术层面来看
3.1.1 土壤处理法。由于马铃薯淀粉属于纯物理方式，在加工过程中不会使用化学添加剂。现如今我国马铃薯淀粉废水处理技术还不是很成熟，应用土壤处理法，即淀粉废水农业利用技术，可以将马铃薯加工废水进行综合利用。在冬季，将淀粉废水用于对马铃薯、玉米以及向日葵的休闲灌溉，保证每亩100～150吨，这样不仅能够改善农作物品质，还能提高土壤的肥力，不但能够促进农作物健康生长，还能节省一大笔化肥购买的开销。
3.1.2 絮凝沉淀处理，这种水处理方法成本较低，应用广泛。应用该处理方法时，絮凝剂的性能决定了水污染处理的效果，因此必须要重视絮凝剂这一关键物品。絮凝剂可以分为四类，即天然高分子絮凝剂、无机絮凝剂、复合型絮凝剂以及合成有机高分子絮凝剂。
3.1.3 生物处理法。所谓生物处理法就是借助微生物新陈代谢功能将废水中胶体或溶解状态的有机污染物降解与转化成无污染物质，以达到净化水源的目的。它不仅能够对高浓度有机废水进行有效处理，而且还具有高效率与低费用的双重优点，因此被广泛应用。通常生物处理法又可以分为好氧生物处理法与厌氧生物处理法。其一是厌氧生物法，用该方法处理淀粉废水能形成甲烷等可燃气体，对这些气体作为能源回收利用，剩下的废水污泥量少，且脱水浓缩比较容易，可以将其作为肥料，此外该处理工艺运转费用较低。现如今全世界能源紧缺，用该方法不仅能耗低而且回收资源高，因此得到了国内外的普遍重视；其二是好氧生物法，这种方法相对于厌氧法具有很多不足，例如动力消耗大、需要充氧、微生物所需营养多、无能量回收、污泥量大等，因此这种技术在对低浓度有机废水进行处理时较为合适。但淀粉废水中COD较大，因此很少将其单独应用在淀粉废水处理中，只是将其作为后续处理。
3.1.4 生物处理法与絮凝沉淀法结合应用。因为淀粉废水具有高浓度的有机物质，因此在废水处理中很少单独使用某方法，多是对几种方法综合利用，使得优势互补，提升效率。如果废水温度适中，约为35℃，可采用厌氧生物法中的升流式厌氧污泥床与混合活性污泥串联法来对废水进行处理。经过这两步处理之后，废水COD基本去除完成。
3.1.5 光合细菌法，该方法处理淀粉废水，不但能够有效去除有机污染物，而且还能降低投资金额与能耗，不需要较多的用地，其菌体污泥还不会对人畜产生危害，属于一种营养丰富的蛋白饲料。
3.2 从制度层面来看
3.2.1 对马铃薯加工业合理布局。我国很多马铃薯淀粉加工廠在布局上都偏向于水源地和交通线附近，这种布局会让淀粉废水污染河流，必须予以整改。对于建设在城市生活饮用水源处附近的马铃薯淀粉加工企业必须要给予取缔，防止其对水源地带来污染。禁止马铃薯淀粉加工厂建设在旅游风景区、城镇规划区、水源地与自然保护区等，如果加工厂建设在城镇规划区，必须要在附近建设污水处理厂，保证污水排放水质能够达到相关要求。
3.2.2 政府要颁布相关命令。政府相关部门要颁布命令，若马铃薯淀粉加工厂的废水治理技术没有达到相关要求，就要禁止淀粉加工厂设在河岸旁边，加工废水必须用于休闲地灌溉，不得让废水进入河流，若淀粉加工厂没有灌溉条件，要勒令关停。马铃薯淀粉加工厂不得大规模集中分布，要在主产区分散建设。此外，要按照相关产业政策与法律法规来制定出完善的质量、规模与技术标准，要提高准入门槛。如果淀粉技工项目日生产能力超过100吨，就必须采用全旋流生产设备与相关技术，达标排放也要有相应标准。淀粉加工企业必须要改造自身工艺技术，延长产业链，提高自身品质。政府要派遣有关专家对马铃薯淀粉加工厂在废水农业利用上的相关技术予以指导，环保部门与农业部门要联合起来做好宣传工作，要求农民与企业要对农作物进行适时适量的淀粉废水资源化利用，在保证消除污染的同时让废水能服务于农业。
3.2.3 要加强科研与创新。马铃薯淀粉加工废水带来的地表水源污染是关乎国计民生的大事，政府与群众都对淀粉废水治理工作高度重视。因此必须加强对淀粉废水污染防治技术的研究，科研机构要积极创新，大力探讨，有效突破废水在冬春季废水间歇性排放等技术处理难点。相关部门也要做好淀粉加工厂的水质监测工作，针对存在的问题要及时发现与处理。
4 结语
马铃薯淀粉废水若未达标排放会影响周围水源水质，造成严重的地表水资源污染，不仅大量消耗水中氧气含量，而且会改变水体的酸碱度，与我国绿色环保理念大相径庭。加工企业要积极采用废水处理技术，如土壤处理、生物处理等，政府部门要出台政策严加管理，科研部门要加强研究，以实现我国马铃薯淀粉加工企业在经济效益、环境效益、社会效益上的有机统一。
参考文献
[1] 尹飞凰，高舸.适宜马铃薯储藏的环境参数智能调节系统[J].江苏农业科学，2014，（9）.
[2] 王广海，陆华忠，吕恩利，等.液氮充注气调对马铃薯保鲜环境参数的影响[J].江苏农业科学，2016，44（4）.
[3] 郎咸东，陈蓉，杨瑞东，等.贵州六盘水地区马铃薯中元素含量及其与种植环境关系浅析[J].广东农业科学，2013，40（6）.
[4] 李海燕，杨沈斌.环境污染治理与集宁区马铃薯加工产业发展研究[J].环境科学与管理，2015，40（11）.
[5] 梁聪.开展环境污染治理对彭阳县马铃薯加工产业的影响[J].农业技术与装备，2015，（6）.
作者简介：张宗仁（1967-），男，宁夏人，宁夏固原市环境监测站高级环保工程师，研究方向：环境保护。
（责任编辑：王 波）