前言
在马铃薯淀粉加工中生产淀粉用水资源量大,是众所周之的。如何利用工业废水,变废为宝,是我们研究的问题。为了在生产、流通、消费等过程中尽量减少资源的消耗,尽量减少废物产生,对工业废水不直接排放,进行技术处理后再进行水资源循环利用,实现了高效节水。2007年以来,实施水资源循环利用灌溉农田的技术在内蒙古和黑龙江等地推广,与农户签订喷灌协议对农田和草地进行肥水喷灌技术,效果显著,通过应用在四个马铃薯淀粉加工厂循环节水的调查,效果都很显著,应用水资源循环利用技术,不仅节约了水资源,提高农民生产的收益,而且保护了环境,达到工业用水零排放的目标。
1、工业废水资源再利用
1.1单程线性结构型经济
大家知道,传统农产品加工是一种具有“资源—产品—废物排放”的单程线性结构型经济,其显著的特征是“两高一低”,即资源消耗高、废弃物排放高、物质能量利用低。当前,国内在马铃薯淀粉深加工中,资源消耗有两方面,一是水资源消耗较大,每生产1吨淀粉用水约25吨左右。二是薯原料淀粉含量低,产生工业废料高,加工薯淀粉含质量约13%左右,剩余是薯渣和汁水等工业废料。如果在农业中每亩生产2000公斤马铃薯,约有1740公斤为工业废料,如果对废料不加以利用不仅降低了物质能量的利用,更主要的是废水废渣的排放会造成污染环境。
1.2经济发展与生态平衡的协调
我国环境经济法强调循环经济在生产过程建立“资源—产品—再利用—再生产”的循环机制,实现经济发展与生态平衡的协调,实现低消耗、低排放和高效益的目标。解决马铃薯产业化中资源综合利用问题,一是要加快马铃薯品种专向培育,尽快培育淀粉加工适用的高淀粉品种,推广应用能够带来节约土地资源、人力和资金的投入的直接效益。二是要解决工业加工后废水综合利用的技术问题。
国家科技部在科技支撑计划中的农产品项目中,已经确立了马铃薯品种技术难题项目,有望推广淀粉加工适用的高淀粉新产品,如果对马铃薯淀粉含量达到20%左右的马铃薯进行加工,相应减少生产流通中的废物产生,使马铃薯种植业和加工业在经济上协调发展基本合理。内蒙古奈伦集团股份有限公司是农业产业化龙头企业,几年以来,马铃薯产业化生产带动了经济的发展,深加工使农产品价值翻倍,实施了资源再循环利用灌溉农田技术措施,基本解决了马铃薯加工中产生的废水资源再利用—再生产的生态平衡协调问题。
2、循环用水应用技术推广
2.1对马铃薯第一次清洗后的水流放到竖流沉降装置处理,之后再回到清洗池对新进来的马铃薯清洗,这部分水循环使用占整个用水的40%,没有污染成分。
2.2马铃薯清洗后进行加工,加工过程有两部分的废水产生,一部分是清洗淀粉的工艺水,另一部分是原料自身出的汁水,两部分水混合在一起形成废水,连续生产废水流放方式,流放到主沉降池,让废水中的蛋白和纤维等物质沉淀,经过两周左右时间,主沉降池中的清水排放到另一个或多个周转池进行氧化处理。
2.3经过氧化塘处理后的水达到标准后,进行农田喷灌。达到标准的水称肥水。喷灌肥水分两个时段秋天和春天。如2007年秋天马铃薯收获后直接喷灌肥水,到2008年春天再次喷灌时,对肥水进行稀释喷灌。
2.4马铃薯生产废水循环利用工艺展示图。
2.5通过实施水资源循环利用,生产每吨淀粉用水减少了三分之二,生产吨淀粉只用水资源5—6吨,而且把这些水再处理后变成肥水还给农田,达到了水资源循环利用,节约农业投入资本,工业用水零排放的目标。
3、循环水资源技术推广实例
3.1内蒙古阿荣旗基地应用效果
内蒙古阿荣旗淀粉公司运行着2条马铃薯生产线。混合废水排放到6万 m3沉淀池;在通过汁水管道和运水车运送到周转池0.15万m3氧化塘;再通过水泵站将肥水喷灌到4.5万亩的原料基地和新发乡0.22万亩试验田。使粮食作物亩增产20%以上;对肥水喷灌草地进行了对比,比喷灌前牧草平均株高增加在20公分左右,牧草长势良好,当地新发乡受益农户有1554户。
3.2内蒙古乌兰浩特基地应用效果
内蒙古乌兰浩特淀粉公司运行着2条马铃薯生产线。混合废水排放到5万m3沉淀池;再通过管道和运水车运输送到周转池4万m3氧化塘;再通过水泵站将水喷灌到1 万亩的农田基地和乌兰哈达镇粮食作物试验田0.2万亩,玉米每亩增产 30%以上,乌兰哈达镇受益农户100户。
3.3黑龙江依安县基地应用效果
黑龙江依安淀粉公司运行着4条马铃薯生产线。混合废水排放到8.1万 m3沉淀池;在通过汁水泵运送到3300米处5.12万m3氧化塘;再通过水泵站将肥水喷灌到农田基地2530亩和红星乡2000亩试验田,种植的马铃薯产量平均增长10-20%,亩产达到1700kg。
3.4内蒙古呼和浩特基地应用效果
呼和浩特华欧淀粉公司运行着2条马铃薯生产线。混合废水排放到 5.4万 m3沉淀池;在通过管道输运到多个基地的周转池,每个氧化塘200 m3;在通过汁水还田泵站将水喷灌到1万亩的马铃薯原料基地和二道河村0.5万多亩试验田,受益农户1030多户。
肥水农田灌溉作物产量情况比较
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作 物 |
马铃薯
(斤/亩) |
玉米
(斤/亩) |
喷施量
(t/ha) |
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对照(不用废水) |
1600-2000 |
700-800 |
无 |
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农灌(使用废水) |
3500-5000 |
1250-1280 |
105-180 |
4、结论
在工业加工废物利用方面,内蒙古奈伦集团股份有限公司在推广资源循环利用废水灌溉农田的应用技术上,建立了总量调控制度,以避免过度消耗资源和污染环境,保持可持续的发展。还根据当地资源承载能力和环境承载能力积极主动采取节能、节水、节地、减排等循环等措施。通过近一年来的推广实践表明,汁水还田具有提高土壤肥力、促进作物生长发育、提高农作物产量、节省肥料、降低生产成本、节约资源、有效缓解环境污染等优点。马铃薯工业废水灌溉农田确是一项资源节约型和实现农业的可持续发展的好的技术措施。