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(guò)簡(jiǎn)單的沉淀過(guò)濾得以重復使用,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)生有機酸和異臭味,亂排亂放嚴重污染環(huán)境。很多地區為保護環(huán)境,采取限制甘薯淀粉加工的政策,這勢必影響甘薯的推廣及農民的種植效益。
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)中推廣應用,而對于分散加工的小作坊廢水治理更加困難,廢水肆意排放,嚴重污染環(huán)境。妥善處理這些廢水成為淀粉生產(chǎn)企業(yè)的當務(wù)之急。
寧夏固原地區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(lèi)似。據分析,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)。將甘薯淀粉有機廢水直接灌溉到農田里,讓土壤顆粒吸附,充分擴大與氧氣的接觸面,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,并在土地充裕地區推廣應用。
1、材料與方法
1.1材料處理
將淀粉型甘薯徐薯18號用磨漿機按14加水打漿,收集在容器內,放置3~5d,然后過(guò)濾,得到棕色酸化上清液,用于澆地。這時(shí)測得上清液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(cháng)為2m的方塊,在邊界筑小壟以防液體流出。其中3塊為不澆廢水的對照,另外3個(gè)小區分3次均勻澆廢水,澆水時(shí)取廢液測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(kāi)始用土鉆取樣,取樣深度為15cm,每次每小區取5個(gè)點(diǎn),合并,每10d取樣1次,對照只在第1次取樣時(shí)采集。土樣攤開(kāi)經(jīng)45!鼓風(fēng)干燥,然后研磨過(guò)40目篩。
1.4、成分測定
取樣結束后,用半微量凱氏法測定土壤有機質(zhì)含量,用pH值計法測定酸堿度等指標。
2、結果與分析
2.1、廢水養分含量
從表1可以看出,在12m2面積上3次澆灌廢水量達到682kg,相當于568.5t/hm2。3次入土干物質(zhì)總量為19.75kg,相當于增加16470kg/hm2,這其中大部分為有機質(zhì),相當于增施近15t/hm2有機質(zhì)。3次共入土純氮0.252kg,相當于增加210kg/hm2氮素(由于試驗廢液濃度一般要高于實(shí)際生產(chǎn)濃度,相應固形物的入土量也高于實(shí)際生產(chǎn)水平),這些有機質(zhì)和氮素對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)幾乎完全轉化,pH值達到最低。
隨后有機酸被分解,pH值上升。30d左右,有機質(zhì)完全降解,形成無(wú)機鹽,土壤恢復弱堿性狀態(tài)(pH值7.7左右)。本試驗是在冬季進(jìn)行的,土壤封凍,可能減緩了分解速度,可以推測,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(guò)一段時(shí)間的降解,幾乎不影響土壤pH值及作物對土壤酸堿性的選擇。
2.3、廢水澆地對土壤有機質(zhì)的影響
試驗地的土壤有機質(zhì)處于中等偏低水平,對照平均有機質(zhì)含量約為1.50%。從圖2可以看出,澆污水后,土壤有機質(zhì)含量比對照提高約0.5百分點(diǎn),主要增加的是糖分和有機酸等,隨后有機質(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)明廢水中的有機質(zhì)在土壤中分解較快,并最終接近對照水平。
2.4、麥田澆灌初步觀(guān)察
為進(jìn)一步驗證試驗結果,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。將試驗地分成5組,3個(gè)重復,小區面積為2m2,并將大田作為對照,進(jìn)行廢水澆灌量的單因素對比試驗。從表2看出,廢水濃度越高,麥苗長(cháng)勢越旺。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
3、結論
甘薯加工淀粉廢水的低成本處理長(cháng)期以來(lái)困擾著(zhù)甘薯加工業(yè)和環(huán)保部門(mén),而采用工業(yè)途徑治理廢水,由于成本高在廣大甘薯產(chǎn)區很難實(shí)現。為維持甘薯淀粉產(chǎn)業(yè)可持續發(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。本試驗結果表明,在被土壤吸收后,廢水中的有機質(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左右絕大部分有機酸被降解。這些有機質(zhì)分解最終不僅不會(huì )改變土壤的pH值,而且能夠擴大微生物群體數量,有利于土壤積累更多養分,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。麥田澆灌廢水試驗證明廢水對小麥有益無(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),要謹慎使用,并采取防治措施。
