多年來，馬鈴薯澱粉加工廢水處理技術的缺失，成為制約行業發展的難題。經過多年研究，中國科學院蘭州化學物理研究所科研人員成功攻克此難題，開發出經濟和環保效益顯著的成套技術。處理後的廢水可作為液體肥料進行農田灌溉，很好地解決了馬鈴薯深加工的汙染難題。
廢水制約產業發展和薯農增收
據中科院蘭州化物所研究員劉剛介紹，作為我國重要的糧食兼經濟作物之一，馬鈴薯在甘肅、寧夏、內蒙古等西部地區總產量有3200多萬噸，種植面積達175萬餘公頃。西部地區加工用馬鈴薯佔西部地區總產量的12%以上，高於全國平均水平的10%。西部地區農民種植馬鈴薯的經濟效益比小麥、水稻等高2至3倍。“農民將貯藏保質較困難的馬鈴薯賣給澱粉企業可增加收入，因此馬鈴薯澱粉加工成為帶動馬鈴薯產業發展最重要的一環，直接關係千百萬農民的脫貧致富。”
然而，馬鈴薯澱粉加工過程中要排出大量含有蛋白質的高濃度工藝水，這成為制約行業發展的瓶頸問題。
劉剛介紹，我國每年有1000多萬噸高濃度馬鈴薯澱粉加工工藝水被當作廢水直接排放，嚴重汙染環境，導致相關地區水域富營養化、魚蝦死亡等汙染事故。此前，由於國內缺乏技術有效解決這一問題，環保部門在全國相繼關停了1萬多家小型馬鈴薯澱粉加工廠。2015年，90%以上的馬鈴薯澱粉企業被關停。
“過去幾年，馬鈴薯澱粉企業的關閉，幾乎都造成周邊地區馬鈴薯種植面積大幅度下降。在馬鈴薯主產區甘肅省定西市，每年有10%到20%的馬鈴薯被用來加工澱粉。如果沒有澱粉加工廠，馬鈴薯就會凍壞、腐爛，導致薯農損失嚴重。”劉剛告訴記者。
作為國家馬鈴薯產業技術體系貯藏加工室主任，劉剛每年都要走訪100多家馬鈴薯澱粉加工企業。他說：“馬鈴薯澱粉加工廢水主要汙染物化學需氧量COD為25000mg/L左右，而一般汙水處理廠所能接受的廢水COD不超過1000mg/L，這樣的廢水若排到汙水處理廠，會直接導致處理廠癱瘓，因此絕大多數澱粉企業都是將廢水簡單沉澱後直接排放。”
中國農業科學院博士生導師、國家小麥產業技術體系加工研究室主任魏益民接受採訪時表示：“高濃度的有機廢液排到河溝裡，不僅發酵產生的氣味非常難聞，還會造成河流汙染。”
新技術助力產業環保雙贏
在農業部國家馬鈴薯產業技術體系和中科院西部行動計劃的支持下，劉剛及其團隊經過連續多年技術攻關，成功完成了“馬鈴薯澱粉工藝水提取蛋白高值化利用與廢水資源化或達標排放技術裝備”開發。利用該技術，澱粉工藝水提取蛋白以後可以有兩條出路，一是廢水變“肥水”資源化利用，二是經特殊生化處理後達標排放。
劉剛告訴記者，他們研發的提取蛋白高值化利用設備價格為每臺400萬元左右，如果進口國外同類設備價格一般在4000萬元以上。“國內目前還沒有進口完整設備，主要是價格和效益差異太大。”
魏益民認為，該技術採用物理方法處理馬鈴薯澱粉加工工藝水，比現有的廢水治理工藝更環保有效。研究團隊成員、中科院化物所博士周添紅介紹：“提取蛋白都是物理過程，沒有有害添加劑，工藝水COD降低到10000mg/L左右，經過了高溫消毒殺菌，內含豐富有機小分子物質和氮、鉀、磷等營養成分。”
按照國家規定的排放標準，這種提取蛋白後的澱粉工藝水還不能直接排放，但可作為液體肥料進行資源化利用。
該團隊聯合定西市農科院連續4年在定西臨洮縣進行漫灌試驗。定西市農科院研究員李得民介紹，試驗證明，玉米大田沒有出現燒苗和農田汙染情況。“廢水不僅做到‘零排放’，還實現了改良土壤的作用，通過跟蹤測產，作物增產10%以上，沒有發現次生危害。”
通過新技術、新設備開發和應用等工作，該團隊為相關設備加工企業和馬鈴薯澱粉加工企業直接新增效益1.47億元，每天避免2700噸高濃度有機廢水直接排放造成汙染。憑藉該技術成果，2015年底，劉剛及其團隊榮獲中國產學研合作創新成果獎。
新技術成果亟待推廣應用
對沒有灌溉條件的地區，該研究團隊還配套研發了太陽能集熱保溫網箱式固定化微生物高效生化系統。“將馬鈴薯澱粉工藝水提取蛋白後，再使用這套系統，可使高濃度有機廢水實現高效淨化，最終達標排放。”劉剛告訴記者，河北張家口富鑫農業開發有限公司使用全套設備後實現了達標排放，去年底，成為全國第一個拿到環境保護許可證的企業。
不過劉剛坦言，企業購買使用整套技術設備，投資和運行費用比較高，“一個年產2萬噸的澱粉加工企業，僅生化系統投資就在500萬元以上，每天電費等各種運行費用不低於1萬元，因此中小型企業採用積極性不高。”
劉剛、魏益民等專家認為，薯類澱粉加工業一端連著千百萬農民的經濟利益和脫貧致富，另一端連著薯類澱粉行業的健康發展。將處理後的馬鈴薯澱粉加工工藝水作為肥水灌溉農田，也有利於農業健康發展。因此，希望技術成果能儘快得到應用推廣。
事實上，廢水變“肥水”的資源化利用在一些發達國家已實施多年。丹麥、德國和英國等國家澱粉生產企業在回收馬鈴薯蛋白後，往往會與農戶直接交易，脫蛋白水由農戶用罐車運往農田用於澆灌。
受訪專家認為，在馬鈴薯澱粉加工工藝水處理完全達標排放受制於技術和生產成本的情況下，可由環保、農業、科技等相關部門組織專家聯合攻關，開展處理後的馬鈴薯澱粉工藝水灌溉農田系統試驗，制定出適合不同地區、不同土壤的農田灌溉技術標準。
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