甘薯富含淀粉,是重要的淀粉生產(chǎn)原料。甘薯淀粉加工需要大量的水,傳統(tǒng)方法加工1t鮮甘薯需要5t左右清水,其中清洗甘薯的廢水可通過簡(jiǎn)單的沉淀過濾得以重復(fù)使用,洗脫淀粉的廢水中含有可溶糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、礦物質(zhì)等,這些物質(zhì)在微生物的作用下容易腐敗,產(chǎn)生有機(jī)酸和異臭味,亂排亂放嚴(yán)重污染環(huán)境。很多地區(qū)為保護(hù)環(huán)境,采取限制甘薯淀粉加工的政策,這勢(shì)必影響甘薯的推廣及農(nóng)民的種植效益。

目前廢水處理主要方法有反滲透技術(shù)、糖和蛋白質(zhì)提取回收技術(shù)、密閉發(fā)酵技術(shù)、添加高分子絮凝劑、活性炭吸附等化學(xué)處理辦法等。這些方法由于處理成本高,很難在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用,而對(duì)于分散加工的小作坊廢水治理更加困難,廢水肆意排放,嚴(yán)重污染環(huán)境。妥善處理這些廢水成為淀粉生產(chǎn)企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

寧夏固原地區(qū)采用澆地方法處理馬鈴薯淀粉加工廢水取得成效。甘薯淀粉加工和馬鈴薯類似。據(jù)分析,鮮甘薯含有3%~5%可溶糖,1%~3%氨基酸和蛋白質(zhì),1%左右酯溶性物質(zhì)以及少量礦物質(zhì)。真正造成污染的為可溶糖發(fā)酵形成有機(jī)酸及蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生含氮化合物,這些物質(zhì)在一定條件下可完全分解,最終變成無(wú)害物質(zhì)。將甘薯淀粉有機(jī)廢水直接灌溉到農(nóng)田里,讓土壤顆粒吸附,充分?jǐn)U大與氧氣的接觸面,并在土壤微生物菌群的作用下加速分解,同時(shí)分解的最終產(chǎn)物也更有利于植物吸收,變廢為寶。

本研究就廢水在土壤中降解的一系列變化進(jìn)行分析,以期找到妥善處理廢水及降低處理成本的有效途徑,并在土地充裕地區(qū)推廣應(yīng)用。

1、材料與方法

1.1材料處理

將淀粉型甘薯徐薯18號(hào)用磨漿機(jī)按14加水打漿,收集在容器內(nèi),放置3~5d,然后過濾,得到棕色酸化上清液,用于澆地。這時(shí)測(cè)得上清液pH值為6.5,總干固物為2.6%。

1.2、廢水澆灌

選擇平坦沙壤土地,劃出6個(gè)邊長(zhǎng)為2m的方塊,在邊界筑小壟以防液體流出。其中3塊為不澆廢水的對(duì)照,另外3個(gè)小區(qū)分3次均勻澆廢水,澆水時(shí)取廢液測(cè)定固形物含量及含氮量。

1.3、取樣方法

在最后一次澆廢水后的第2天開始用土鉆取樣,取樣深度為15cm,每次每小區(qū)取5個(gè)點(diǎn),合并,每10d取樣1次,對(duì)照只在第1次取樣時(shí)采集。土樣攤開經(jīng)45!鼓風(fēng)干燥,然后研磨過40目篩。

1.4、成分測(cè)定

取樣結(jié)束后,用半微量凱氏法測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)含量,用pH值計(jì)法測(cè)定酸堿度等指標(biāo)。

2、結(jié)果與分析

2.1、廢水養(yǎng)分含量

從表1可以看出,在12m2面積上3次澆灌廢水量達(dá)到682kg,相當(dāng)于568.5t/hm2。3次入土干物質(zhì)總量為19.75kg,相當(dāng)于增加16470kg/hm2,這其中大部分為有機(jī)質(zhì),相當(dāng)于增施近15t/hm2有機(jī)質(zhì)。3次共入土純氮0.252kg,相當(dāng)于增加210kg/hm2氮素(由于試驗(yàn)廢液濃度一般要高于實(shí)際生產(chǎn)濃度,相應(yīng)固形物的入土量也高于實(shí)際生產(chǎn)水平),這些有機(jī)質(zhì)和氮素對(duì)培肥土壤起到了積極作用。

2.2、澆廢水后土壤pH值的變化

從圖1可以看出澆灌廢水的土壤pH值變化情況。由于初始廢水的酸度為pH值6.5,與弱堿性的土壤中和,使土壤pH值下降。在土壤中,可溶糖和蛋白質(zhì)分解產(chǎn)酸,使pH值降低。10d左右,糖和蛋白質(zhì)幾乎完全轉(zhuǎn)化,pH值達(dá)到最低。

隨后有機(jī)酸被分解,pH值上升。30d左右,有機(jī)質(zhì)完全降解,形成無(wú)機(jī)鹽,土壤恢復(fù)弱堿性狀態(tài)(pH值7.7左右)。本試驗(yàn)是在冬季進(jìn)行的,土壤封凍,可能減緩了分解速度,可以推測(cè),土壤氣溫回升,分解速度將更快。說(shuō)明廢水澆灌土壤后,經(jīng)過一段時(shí)間的降解,幾乎不影響土壤pH值及作物對(duì)土壤酸堿性的選擇。

2.3、廢水澆地對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的影響

試驗(yàn)地的土壤有機(jī)質(zhì)處于中等偏低水平,對(duì)照平均有機(jī)質(zhì)含量約為1.50%。從圖2可以看出,澆污水后,土壤有機(jī)質(zhì)含量比對(duì)照提高約0.5百分點(diǎn),主要增加的是糖分和有機(jī)酸等,隨后有機(jī)質(zhì)含量快速下降,在前20d下降約0.2百分點(diǎn)。隨后下降緩慢,可能由于土壤在冬季封凍,土壤解凍后又表現(xiàn)快速下降(50d后)。這種變化與土壤溫度直接影響土壤微生物活性有關(guān),說(shuō)明廢水中的有機(jī)質(zhì)在土壤中分解較快,并最終接近對(duì)照水平。

2.4、麥田澆灌初步觀察

為進(jìn)一步驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果,將按上述同樣的處理方法獲得的廢水進(jìn)行澆灌冬麥試驗(yàn)。將試驗(yàn)地分成5組,3個(gè)重復(fù),小區(qū)面積為2m2,并將大田作為對(duì)照,進(jìn)行廢水澆灌量的單因素對(duì)比試驗(yàn)。從表2看出,廢水濃度越高,麥苗長(zhǎng)勢(shì)越旺。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3、結(jié)論

甘薯加工淀粉廢水的低成本處理長(zhǎng)期以來(lái)困擾著甘薯加工業(yè)和環(huán)保部門,而采用工業(yè)途徑治理廢水,由于成本高在廣大甘薯產(chǎn)區(qū)很難實(shí)現(xiàn)。為維持甘薯淀粉產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,需要切實(shí)可行的處理辦法,即成本低而不會(huì)造成再污染。本試驗(yàn)結(jié)果表明,在被土壤吸收后,廢水中的有機(jī)質(zhì)能夠最終完全被分解。在冬季,30d左右絕大部分糖和蛋白質(zhì)被分解,80d左右絕大部分有機(jī)酸被降解。這些有機(jī)質(zhì)分解最終不僅不會(huì)改變土壤的pH值,而且能夠擴(kuò)大微生物群體數(shù)量,有利于土壤積累更多養(yǎng)分,提高了土壤肥力。廢水澆灌土壤后,土壤pH值變化在6.8~7.8之間,大部分作物都能夠適應(yīng)。麥田澆灌廢水試驗(yàn)證明廢水對(duì)小麥有益無(wú)害,因此,在適量情況下,淀粉廢水不僅可用于麥田冬灌,也可用于設(shè)施蔬菜和其他作物的澆灌。

土壤吸納分解方法可為有充足冬閑地的甘薯淀粉加工企業(yè)提供低成本污水排放途徑。但在甘薯重病感染區(qū)進(jìn)行甘薯淀粉加工,采用土壤吸納法容易使病原物返田,造成病原物積累,形成惡性循環(huán),要謹(jǐn)慎使用,并采取防治措施。

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