廣西木薯淀粉產(chǎn)業(yè)環(huán)境保護現(xiàn)狀及對策研究

余婉麗 張立宏 黃付平 陳志明 趙侶璇

(1.廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護廳，南寧 530028;2.廣西壯族自治區(qū)環(huán)境保護科學(xué)研究院，南寧 530022)

1 前言

廣西地處我國西南邊陲，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，是我國最大的木薯產(chǎn)地，種植面積和產(chǎn)量占全國70%以上［1］，同時也是我國最大的木薯淀粉生產(chǎn)基地。隨著國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)對淀粉需求量的日益增大，木薯已被列為廣西未來重點發(fā)展的“六大支柱產(chǎn)業(yè)”之一，對拉動廣西的經(jīng)濟增長，提高當(dāng)?shù)厝嗣竦氖杖牒蜕钏狡鹬匾淖饔谩Ｈ欢?，木薯淀粉生產(chǎn)加工過程中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，不僅影響了附近的環(huán)境質(zhì)量，而且也嚴(yán)重制約著廣西木薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如何從根本上解決廣西木薯淀粉資源環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展問題，已是擺在各級政府、業(yè)界和環(huán)保工作者面前的重要任務(wù)。

2 廣西木薯淀粉企業(yè)污染治理及清潔生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1 淀粉企業(yè)污染物的治理情況

2.1.1 廢水治理

木薯淀粉行業(yè)的廢水主要包括木薯洗滌水和分離廢水，分離廢水又可分為一次分離黃漿水和二次分離工藝水，通常每生產(chǎn)1噸淀粉約排放10～25t廢水。木薯淀粉廢水主要成分為淀粉、蛋白質(zhì)和糖類，有機物含量較高。一般條件下，pH值為4～6，化學(xué)需氧量為8000～30000mg·L-1，生化需氧量值為 5000～2000mg·L-1，懸浮物為3000～5000mg·L-1［2］。廣西木薯淀粉企業(yè)廢水治理工藝主要有厭氧+氧化塘、厭氧+好氧生化系統(tǒng)處理等兩種工藝。

(1)厭氧+氧化塘處理工藝。該工藝比傳統(tǒng)的氧化塘處理大大提高了污染物的去除率，但氧化塘儲存未達標(biāo)的廢水還存在著污染地下水和泄漏污染地表水的風(fēng)險，其廢水產(chǎn)生的惡臭對周邊的環(huán)境影響也較大。2007年原國家環(huán)?？偩窒挛拿鞔_氧化塘不能作為淀粉企業(yè)污水處理設(shè)施使用。

(2)厭氧+好氧生化處理工藝。采用的厭氧處理工藝主要有:上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)以及厭氧顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器(EGSB);采用的好氧處理工藝主要有:生物接觸氧化法、CASS工藝和普通活性污泥法。厭氧+好氧生化處理工藝具有能充分發(fā)揮厭氧微生物抗沖擊負(fù)荷能力并可提高污水可生化性的特點，以及有機污染物降解效果明顯，運行費用低，厭氧發(fā)酵沼氣可回用于鍋爐燃燒等優(yōu)點［3］，2007年以來在淀粉廢水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)2010/2011榨季統(tǒng)計，全區(qū)98%的在生產(chǎn)淀粉企業(yè)采用該工藝處理生產(chǎn)廢水。

(3)達標(biāo)情況。雖然厭氧+好氧生化處理工藝在木薯淀粉廢水治理中發(fā)揮了巨大作用，但《淀粉工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25461-2010)明確，2013年1月1日起，所有淀粉企業(yè)執(zhí)行更為嚴(yán)格的排放限值。據(jù)2013年一季度廣西國控淀粉污染源監(jiān)督性監(jiān)測統(tǒng)計［4］，表明全區(qū)約有75%的淀粉企業(yè)達不到新的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。以淀粉企業(yè)最為集中的南寧市為例，2013年1月進行廢水監(jiān)督性監(jiān)測的淀粉企業(yè)32家，各項監(jiān)測指標(biāo)均達標(biāo)的僅有3家，達標(biāo)率僅為9.4%。超標(biāo)因子主要是總磷、總氮、氨氮、生化需氧量、化學(xué)需氧量，超標(biāo)率分別為75%、62%、41%、37%和22%。部分企業(yè)呈現(xiàn)多指標(biāo)、高倍數(shù)超標(biāo)的情形。由于大多數(shù)企業(yè)排水量都大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基準(zhǔn)排水量(8m3/t﹒淀粉)，若折算為基準(zhǔn)排水濃度，則各項污染因子的超標(biāo)率還會更高。由此可見，廣西木薯淀粉企業(yè)的水污染問題仍十分嚴(yán)重。

2.1.2 廢氣治理

廢氣主要為生產(chǎn)鍋爐排放的二氧化硫、煙塵以及木薯渣、木薯皮、廢水處理裝置產(chǎn)生的惡臭氣體。據(jù)統(tǒng)計，2011/2012榨季廣西木薯淀粉企業(yè)平均噸淀粉廢氣排放量0.71萬m3，二氧化硫排放量7.04kg。近年來，隨著廢水厭氧處理工藝的應(yīng)用，一些淀粉企業(yè)將厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的沼氣用作鍋爐燃料，使二氧化硫排放量有所減少。

(1)鍋爐尾氣處理。廣西淀粉企業(yè)鍋爐廢氣處理工藝主要有雙堿法脫硫、麻石水膜除塵和布袋除塵等。雙堿法脫硫:采用純堿吸收二氧化硫、石灰還原再生，脫硫效率一般在85%～90%。麻石水膜除塵:除塵效率一般在90%以上，綜合脫硫30%以上，是目前廣西淀粉企業(yè)廢氣處理主要采用的工藝。布袋除塵:除塵效率一般在99%以上，但是脫硫效果較差。

(2)惡臭處理。木薯渣和皮的酸化、廢水污泥產(chǎn)生的惡臭對周邊居民區(qū)影響較大。目前企業(yè)主要采取將廢渣及時清運、濃縮和脫水作燃料等措施來減少惡臭的產(chǎn)生和影響。

2.1.3 固體廢棄物的處理

淀粉加工產(chǎn)生的固廢主要是木薯皮、木薯渣以及廢水處理產(chǎn)生的污泥。

(1)木薯皮和木薯渣。木薯皮主要是烘干作鍋爐燃料或送給農(nóng)民作肥料。木薯渣的處理主要有三種方式:一是將木薯渣壓濾風(fēng)干后“噴入”鍋爐內(nèi)燃燒;二是利用木薯渣做原料生產(chǎn)酒精;三是賣給農(nóng)戶、養(yǎng)殖場、飼料公司(工廠)作飼料和原料，大部分企業(yè)采用此法，由于多數(shù)企業(yè)不具備壓濾設(shè)備，運渣車滲濾液沿途滴漏造成了廠區(qū)以及出廠道路的二次污染。

(2)廢水處理污泥。由于污泥處理需投資較大，目前只有規(guī)模較大的企業(yè)將污泥用于有機肥的制作，而大部分企業(yè)的污泥未經(jīng)處理，直接通過排污管道排入環(huán)境，給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成了污染。

2.2 廣西淀粉企業(yè)清潔生產(chǎn)水平分析

清潔生產(chǎn)水平可以反映企業(yè)的能源資源利用、生產(chǎn)工藝設(shè)備、污染控制等方面的總體水平。統(tǒng)計廣西淀粉企業(yè)各項物耗、能耗、排污指標(biāo)，并與國內(nèi)外同類企業(yè)進行比較，見表1。

表1 木薯淀粉加工企業(yè)物耗、能耗、排污指標(biāo)比較

分析表1可以得出，廣西的淀粉企業(yè)以濕法工藝為主，采用的生產(chǎn)設(shè)備雖不屬于淘汰設(shè)備，但企業(yè)規(guī)模小，技術(shù)、裝備落后，導(dǎo)致原料、水耗、能源消耗較大，生產(chǎn)效率較低;而且，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，資源利用率低，大量蛋白、纖維等資源被丟棄于廢水中，導(dǎo)致廢水處理難度增大?？傮w來看，廣西淀粉行業(yè)的清潔生產(chǎn)水平較低，與國內(nèi)外清潔生產(chǎn)水平有較大差距。

3 制約木薯淀粉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素分析

3.1 原料缺口大，淀粉加工產(chǎn)能利用率低

木薯淀粉是季節(jié)性生產(chǎn)，通常榨季為3～5個月。但近幾年來淀粉加工企業(yè)不斷技改擴建，而木薯生產(chǎn)受土地資源、種植技術(shù)、經(jīng)營模式等因素影響，木薯產(chǎn)量沒有增加，加上酒精(燃料乙醇)、飼料等產(chǎn)業(yè)對木薯需求量的不斷增加，導(dǎo)致淀粉原料嚴(yán)重 不足，加工產(chǎn)能過剩，榨季縮短至1～3個月，淀粉實際產(chǎn)量不足設(shè)計產(chǎn)能的40%。據(jù)調(diào)查，南寧市2012/2013榨季約有50%的淀粉企業(yè)生產(chǎn)天數(shù)不足40天。生產(chǎn)期過短的結(jié)果是企業(yè)經(jīng)營收入減少，生產(chǎn)成本增加，財務(wù)收益下降，產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展動力不足。

3.2 企業(yè)規(guī)模過小，技術(shù)裝備落后，清潔生產(chǎn)水平較低

就規(guī)模而言，木薯淀粉的生產(chǎn)規(guī)模不宜低于5萬噸。如泰國的木薯淀粉企業(yè)年產(chǎn)在5～15萬噸［5］。據(jù)2010/2011榨季統(tǒng)計，廣西全區(qū)有木薯淀粉企業(yè)100家，其中生產(chǎn)能力在5萬噸/年以上的只有2家，合計產(chǎn)能僅占全區(qū)總產(chǎn)能的14.6%;而小于2萬噸/年的企業(yè)多達71家，合計產(chǎn)能占全區(qū)總產(chǎn)能的46.1%。大多數(shù)的企業(yè)由于規(guī)模過小，難以形成規(guī)模效益，經(jīng)濟效益差，從而造成企業(yè)技術(shù)改造資金短缺，生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備更新滯后，生產(chǎn)能耗物耗高，生產(chǎn)效率低，清潔生產(chǎn)達不到同行業(yè)平均水平。

3.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，資源利用率較低

從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，目前廣西木薯淀粉產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，絕大部分企業(yè)只生產(chǎn)原淀粉，僅有廣西明陽生化科技股份有限公司、北海宏泉淀粉科技有限公司等幾家規(guī)模較大的企業(yè)生產(chǎn)變性淀粉，深加工產(chǎn)品的品種、產(chǎn)量所占的比重較低。由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，企業(yè)只對木薯中的淀粉進行提取，而蛋白和纖維等資源被直接丟棄當(dāng)廢棄物處理，加上淀粉提取率不到85%，損失嚴(yán)重，導(dǎo)致木薯淀粉加工中薯渣產(chǎn)生量大，其中很大一部分進入廢水，使廢水中COD濃度高達上萬，出水水質(zhì)達標(biāo)困難。

3.4 廢水污染嚴(yán)重，治理資金不足

盡管近幾年廣西木薯淀粉行業(yè)在廢水排放量控制和有機物降解治理上取得了顯著的成效，但企業(yè)廢水超標(biāo)排放仍十分嚴(yán)重，行業(yè)結(jié)構(gòu)性污染特點仍十分突出。要解決淀粉企業(yè)的污染問題，一方面需要企業(yè)加大廢水治理投資，同時還需有針對性的進行生產(chǎn)技術(shù)改造，提高循環(huán)經(jīng)濟和清潔生產(chǎn)水平，減少污染物的產(chǎn)生。而近年來由于木薯原料短缺，很多中小企業(yè)每年生產(chǎn)只有幾十天，經(jīng)濟收益甚微，很難投入更多的資金進行技術(shù)改造和污染治理。顯然，環(huán)境污染已成為產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。

3.5 集團化程度低，難以形成連續(xù)有效的產(chǎn)業(yè)鏈

在行業(yè)集團化方面，廣西淀粉行業(yè)仍處于比較落后的局面，除了少數(shù)規(guī)模較大的企業(yè)，如明陽生化等外，其余企業(yè)小而分散，沒有合理的發(fā)展規(guī)劃，無法形成連續(xù)有效的產(chǎn)業(yè)鏈，難以從根本上解決淀粉行業(yè)高能耗物耗、高污染排放、低生產(chǎn)效率的問題;在運營管理模式方面，缺乏先進的管理理念和科學(xué)的組織手段，缺少穩(wěn)定的產(chǎn)銷渠道，企業(yè)仍無法擺脫看天吃飯的命運，抗市場沖擊能力十分薄弱。

4 以環(huán)保優(yōu)化木薯淀粉產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對策建議

4.1 推廣良種良法，建立高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)木薯原料基地

隨著廣西甘蔗、速生桉及其它經(jīng)濟作物的發(fā)展，耕地資源會日益緊缺，不可能通過大規(guī)模增加木薯種植面積來解決淀粉原料的短缺，只能通過提高木薯單產(chǎn)來增加木薯的總產(chǎn)量。目前我區(qū)木薯生產(chǎn)仍以傳統(tǒng)的農(nóng)戶分散種植模式為主，專業(yè)化程度低，種植技術(shù)落后，良種推廣率低，是木薯產(chǎn)量較低的主要原因。因此，可以借鑒我國在種植業(yè)、畜牧業(yè)方面成功的“公司+基地+農(nóng)戶”、“公司+合作社+農(nóng)戶”產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，提高產(chǎn)業(yè)的集約化、專業(yè)化水平，培育發(fā)展高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的木薯原料基地。要大力選育推廣產(chǎn)量高、淀粉含量高，早、中、晚熟搭配合理的優(yōu)良品種，加快先進栽培技術(shù)的應(yīng)用推廣，使木薯種植業(yè)向著優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的方向發(fā)展。

4.2 以環(huán)境資源倒逼機制推動木薯淀粉產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級

首先，合理規(guī)劃產(chǎn)業(yè)布局。調(diào)查摸清木薯產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及耕地資源分布，根據(jù)資源環(huán)境承載力，劃分若干個木薯產(chǎn)業(yè)主產(chǎn)區(qū)，在主產(chǎn)區(qū)內(nèi)規(guī)劃布局若干個規(guī)模在8～20萬噸/年的淀粉企業(yè)。通過資源整合、資產(chǎn)重組等方式，培育一批生產(chǎn)工藝設(shè)備先進、管理水平高、市場競爭力強的現(xiàn)代大中型淀粉企業(yè)，推動木薯淀粉行業(yè)的整體升級。

其次，加快落后產(chǎn)能的淘汰。加強對現(xiàn)有木薯淀粉企業(yè)的環(huán)境監(jiān)管，以貫徹《淀粉工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25461-2010)為抓手，倒逼淀粉企業(yè)提高清潔生產(chǎn)及污染治理水平。對生產(chǎn)工藝設(shè)備落后、環(huán)境污染嚴(yán)重、達標(biāo)無望的小淀粉，予以關(guān)停淘汰。

再者，開發(fā)木薯深加工產(chǎn)品，延伸產(chǎn)業(yè)鏈。以市場為導(dǎo)向，研究淀粉深加工工藝，開發(fā)附加值高的淀粉產(chǎn)品(如變性淀粉，山梨醇、甘露醇等)的市場潛力，使淀粉產(chǎn)品向系列化方向發(fā)展，提高木薯資源的利用率。

4.3 推行清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟

首先，加快推行先進的清潔生產(chǎn)工藝及技術(shù)。針對目前我區(qū)木薯淀粉工藝用水量大，淀粉回收率低、污染物產(chǎn)生量大的問題，遵循源頭消減、過程控制和末端循環(huán)原則，采用國內(nèi)外先進工藝、技術(shù)及裝備，大幅度提升行業(yè)的清潔生產(chǎn)水平。研究制訂木薯淀粉清潔生產(chǎn)評價標(biāo)準(zhǔn)，建立清潔生產(chǎn)示范工程，開展淀粉企業(yè)強制性清潔生產(chǎn)審核，強制推行先進成熟的清潔生產(chǎn)工藝和設(shè)備，從源頭上削減污染物的產(chǎn)生量。

其次，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟與綜合利用。因地制宜發(fā)展利用黃漿生產(chǎn)酒精、木薯蛋白提取、膳食纖維提取、木薯渣、皮綜合利用、廢水厭氧發(fā)酵沼氣回收利用等技術(shù)，提高資源回收利用率，減少污染物的排放。

再者，建立激勵機制。制定鼓勵淀粉企業(yè)開展清潔生產(chǎn)技術(shù)改造、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和綜合利用的產(chǎn)業(yè)政策和資金、稅收政策，促進淀粉行業(yè)清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

4.4 加強淀粉廢水處理技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用

針對《淀粉工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 25461-2010)的排放水質(zhì)要求，開展木薯淀粉廢水深度處理關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，重點解決影響淀粉行業(yè)廢水達標(biāo)排放的生化需氧量降解以及除磷脫氮等技術(shù)。大力推廣國內(nèi)外成熟先進的淀粉廢水處理技術(shù)，提升廣西木薯淀粉廢水治理的總體水平。

5 研究小結(jié)

廣西地處我國西南邊陲，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，是我國最大的木薯產(chǎn)地，種植面積和產(chǎn)量占全國70%以上，同時也是我國最大的木薯淀粉生產(chǎn)基地。隨著國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)對淀粉需求量的日益增大，木薯已被列為廣西未來重點發(fā)展的“六大支柱產(chǎn)業(yè)”之一，對拉動廣西的經(jīng)濟增長，提高當(dāng)?shù)厝嗣竦氖杖牒蜕钏狡鹬匾淖饔?。然而，木薯淀粉生產(chǎn)加工過程中所產(chǎn)生的環(huán)境污染，不僅影響了附近的環(huán)境質(zhì)量，而且也嚴(yán)重制約著廣西木薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著國家環(huán)境保護要求的日益提高，木薯淀粉行業(yè)環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展的壓力也進一步加大。如何從根本上解決廣西木薯淀粉資源環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展問題，已是擺在各級政府、業(yè)界和環(huán)保工作者面前的重要任務(wù)。本文基于廣西淀粉企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀調(diào)查的基礎(chǔ)上，剖析了廣西木薯淀粉企業(yè)污染治理及清潔生產(chǎn)現(xiàn)狀，找出了原料缺口大、清潔生產(chǎn)水平較低、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、廢水污染嚴(yán)重等問題，并提出了相應(yīng)的對策與建議。

研究表明，廣西木薯淀粉加工仍然以傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝為主，產(chǎn)業(yè)規(guī)模小而分散，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，產(chǎn)能過剩，技術(shù)裝備水平總體較低，結(jié)構(gòu)性污染特征十分突出。隨著國家環(huán)境保護要求的日益提高，木薯淀粉行業(yè)環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展的壓力也進一步加大。因此，木薯淀粉行業(yè)應(yīng)以環(huán)境資源倒逼機制推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級，通過扶持、培養(yǎng)一批技術(shù)裝備先進、市場競爭力強的現(xiàn)代大中型淀粉企業(yè)，推動木薯淀粉行業(yè)的整體提升。依靠生產(chǎn)技術(shù)水平的提升解決行業(yè)資源利用率低，結(jié)構(gòu)性污染突出的問題，以期實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

研究提出以下具體對策與建議:一是推廣良種良法，建立高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)木薯原料基地;二是以環(huán)境資源倒逼機制推動木薯淀粉產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級;三是推行清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟;四是加強淀粉廢水處理技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用。

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