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肥水还田利用,治理生产两全

发布日期:2020-09-25 09:24

来源:中国环境报

作者:徐卫星

      清洁生产是绿色发展的重要抓手,在生态文明建设中发挥了巨大作用。党的十九大报告及《关于构建现代环境治理体系的指导意见》中均提出了大力推行清洁生产的相关要求。

      河北省卢龙县拿出了通过清洁生产实现产业绿色转型、经济与环境“双赢”的典型案例,将地方县域特色经济,甘薯淀粉加工产业做成了绿色可持续产业,凸显了清洁生产在产业绿色转型、生态环境保护中的重要作用。

      与甘薯淀粉加工产业类似,我国还存在其他大量具有地域特色的工业产业,如“三北”地区的马铃薯淀粉、陕西的黄姜皂素、广西的木薯淀粉和制糖、“锰三角”的电解锰和湘江流域的电解锌等,这些产业大多是当地长期以来发展形成的支柱产业,但往往也存在起点低、规模小、技术水平差等问题,对当地环境造成了严重影响。

      对于这些既影响民生又关乎生态的行业和企业,关停并不是唯一的途径,应加大力度支持和引导企业应用清洁生产技术,提高清洁生产水平,把清洁生产作为提高经济发展水平的切入点,使企业和地方经济做大做强。

      为此,中国环境报社与中国环境科学研究院清洁生产与循环经济研究中心共同策划推出《清洁生产地图》栏目,系统梳理清洁生产发展的重要节点及成果,展示不同地域、行业清洁生产的先进理念和案例,共同绘制清洁生产地图,以飨读者。

      9月,是甘薯的收获期,淀粉加工企业河北中薯农业科技集团股份有限公司(以下简称中薯公司)格外忙碌。在企业设立的一处收购点,甘薯堆积如山,农户们正一车一车,将甘薯运到这里。

      甘薯,又称红薯、番薯,是世界主要粮食作物之一,也是重要的饲料作物和工业原料。中薯公司所在的河北省秦皇岛卢龙县是远近闻名的甘薯之乡。据统计,2019年当地淀粉型甘薯种植面积9.2万亩,甘薯总产量约13.8万吨,围绕甘薯加工淀粉及其制品(粉丝、粉条、粉皮)的上下游企业达40多家。

      作为卢龙县的特色产业,甘薯淀粉加工业是带动县域经济发展的主要动力之一,为当地农民脱贫致富发挥了重要作用。然而,由于甘薯淀粉加工废水产生量大且污染负荷高,一度严重制约了相关产业的发展:大型企业生存困难,小加工企业或散户加工由于违法成本低,在利益驱使下难以杜绝,环境污染较重。

加工废水量大,但不含有毒有害物质

      2018年受秦皇岛市生态环境局邀请,中国环境科学研究院清洁生产与循环经济研究中心潘涔轩博士带队赴卢龙县开展甘薯淀粉加工及废水治理调研。

      他们发现,甘薯淀粉加工集中在每年甘薯收获季节后的9月~12月,一般用鲜薯加工,由于鲜薯不耐储存,因此加工时间持续较短,一般30天~60天。

      目前,加工工艺主要有两种:一是传统的酸浆法工艺生产粗淀粉,大部分粗淀粉再加工成“三粉”(粉条、粉丝、粉皮)出售,特点是物理加工与生物发酵结合,工艺简单,机械化程度低,淀粉质量低,用水量和废水排放量大。吨淀粉废水排放量20m3~30m3左右,以小规模企业和散户加工为主。

      二是旋流法工艺生产精淀粉,特点是纯物理加工,淀粉质量好,自动化水平高,用水量和废水排放量大幅降低。吨淀粉废水排放量10 m3~15m3左右。不管是酸浆法工艺还是旋流法工艺,加工过程中都不添加化学药剂等有毒、有害物质。

      潘涔轩告诉记者,甘薯淀粉生产中产生的废水主要来自两部分,一为清洗甘薯产生的废水,污染物主要是泥沙和薯皮等,通常做法是沉淀处理后循环使用。末端处置的难点主要来自第二部分即提取工段的废水,又叫粉浆水。

   “旋流法工艺一般消耗1吨鲜薯需要排放1m3~2m3废水,酸浆法工艺则要排放3m3~5m3废水,旋流法COD排放浓度达5万mg/L、酸浆法COD排放浓度也在1万mg/L以上。”潘涔轩介绍。

      末端治水行不通,废水何去何从?

      在潘涔轩和团队看来,以现有末端治理的思路去治理甘薯淀粉加工废水有难度,究其缘由也是行业特点决定的。

   “由于甘薯不易储藏,每年生产周期只有两三个月,甘薯淀粉废水产生集中,量大且污染负荷高,需配套建设大型污水处理厂,投资大,企业经济负担重。”潘涔轩进一步表示,甘薯淀粉加工一般集中在10月~12月,气温在-6℃~19℃之间,不利于厌氧—好氧生物处理工艺的采用,因此废水处理厂即使建成也很难正常运行,如果对废水加温,运行过程又将增加巨大的能耗。

   “甘薯淀粉加工废水易降解发酸,pH值低至3.6左右,导致废水治理过程需添加大量烧碱调节pH值以保障废水处理设施正常运行,药剂费用居高不下。”据潘涔轩核算,吨废水综合治理费用不低于15元,企业根本无力承担。

      由于一直没找到合适的技术路线,为避免甘薯淀粉加工废水直排入河,卢龙县曾尝试建设缓冲池,通过自然降解的方式处理,但经过一年自然降解后,水质仍达不到《农田灌溉水质标准》(GB 5084-2005)中COD浓度200mg/L、BOD浓度100mg/L的要求,解决废水去向的问题迫在眉睫。

有机肥水多营养,还田利用正好

      经过多次研讨、专家咨询、现场评估等工作,从生态文明、绿色发展和清洁生产理念出发,潘涔轩提出“产业走绿色转型,废水走还田利用”的新路子。

   “当前以末端治理为核心的治理模式正推动甘薯等农产品加工业不断远离农村,在工业园区聚集,不仅放大了局部环境污染,也促使农民离开家乡进入城市发展,加剧了‘三农’问题。而甘薯淀粉加工废水本身不含有毒有害和持久性污染物(如重金属),还富含氮、磷、钾等作物所需营养成分,是一种有机肥水,将其还田利用就是对农田施用有机肥料,不仅能减少使用化肥,还有利于土壤改良。”潘涔轩指出,甘薯提取的淀粉用于食品加工,分离的粗纤维作为饲料,产生的有机肥水为农作物提供养分和水分,实现了甘薯的“吃干榨尽”。

   “2019年,为提高甘薯产业整体资源利用率和加工水平,彻底解决废水问题,统筹考虑薯农增收等重要任务,卢龙县决定全面取消群众自发的甘薯淀粉加工行为,组织企业以保护价收购甘薯;鼓励企业实施清洁化改造,扩大产能,提升加工效率和水平;整县推进甘薯淀粉加工废水还田利用,以企业为责任主体开展,促进甘薯淀粉生产与环境保护和谐发展。”卢龙县相关负责人介绍。为此,卢龙县以中国环境科学研究院为技术负责单位,制定了符合卢龙县冷凉干旱、河流密集等特点的技术规范,对加工废水水质、还田利用工艺流程、预处理技术、施用技术、主要设施及设备、监测及评估、预警及应急等提出要求,企业按技术规范编制“一企一策”实施方案,做到科学规范还田利用。

      在中薯公司,企业近两年投入6000万元引进两条旋流法全自动甘薯淀粉加工生产线,日加工能力达2000吨。

   “设备是全自动化控制,节省人力的同时也节水,每吨甘薯用1吨水就够了,大大减轻了环保压力和地下水的开采压力。”企业副总经理陈福星介绍。

      在蛤泊镇秦皇岛正龙食品有限公司(以下简称正龙食品),4台卷盘式喷灌机正在田间喷施甘薯淀粉加工废水,企业负责人和中国环境科学研究院的技术人员正查看甘薯淀粉加工废水还田情况。

      像正龙食品一样,不少当地骨干企业在中国环境科学研究院的指导下,流转土地,投资增设废水还田利用配套设施,同时进行甘薯淀粉加工与废水利用。

科学计算每块农田的废水施用量

      中国环境科学研究院工程师朱克松介绍,甘薯淀粉加工废水还田利用要前期调查企业淀粉加工工艺和废水水质、流转土地土壤、地下水等情况,进行详细评估,然后为企业量身定制实施方案,每块农田的废水施用量都经过科学计算。此外,自动化喷灌等方式还田,提高了施用均匀度,避免出现传统大水漫灌带来的弊病,如积水、深层渗漏等。通过这种方式让企业实现科学的、有效率的废水还田利用,避免废水还田活动不当造成环境污染。

   “将淀粉加工与农业生产相结合,为甘薯淀粉加工废水治理找到了一条新路子,在技术规范和实施方案指导下规范地开展废水还田工作,保护我们的环境,这是我们的责任。”正龙食品总经理伞云峰说。

      开展一系列工作后,2019年卢龙县企业及大户甘薯加工能力达到15.2万吨,流转土地5850亩,实现了甘薯全部集中加工、甘薯淀粉加工废水全部还田利用、“一滴废水不入河”的目标,饮马河水质明显改善,距离III类水的目标又近了一步。同时,甘薯产业得以可持续健康发展,薯农利益得到保障,农民还可通过土地流转及为企业淀粉加工及农业生产服务拓宽增收渠道,以流转土地为例,2019年一年就为农民增加近300万元的收入,甘薯产业扶贫“造血”功能大大增强。

      2020年,卢龙县将继续加大力度推动产业升级,取消大户生产,实现企业甘薯加工能力达到年产18万吨以上的目标;继续督促企业完善废水还田利用配套设施,以中薯公司为示范企业,探索开展废水还田第三方环境服务,第三方环境服务公司通过云端管理平台在线监控还田利用活动,逐步接轨现有环境监管体系。

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