广西木薯淀粉产业环境保护现状及对策研究

余婉丽 张立宏 黄付平 陈志明 赵侣璇

(1.广西壮族自治区环境保护厅，南宁 530028;2.广西壮族自治区环境保护科学研究院，南宁 530022)

1 前言

广西地处我国西南边陲，属南亚热带季风气候区，是我国最大的木薯产地，种植面积和产量占全国70%以上［1］，同时也是我国最大的木薯淀粉生产基地。随着国内外相关行业对淀粉需求量的日益增大，木薯已被列为广西未来重点发展的“六大支柱产业”之一，对拉动广西的经济增长，提高当地人民的收入和生活水平起着重要的作用。然而，木薯淀粉生产加工过程中所产生的环境污染，不仅影响了附近的环境质量，而且也严重制约着广西木薯产业的发展。如何从根本上解决广西木薯淀粉资源环境和可持续发展问题，已是摆在各级政府、业界和环保工作者面前的重要任务。

2 广西木薯淀粉企业污染治理及清洁生产现状

2.1 淀粉企业污染物的治理情况

2.1.1 废水治理

木薯淀粉行业的废水主要包括木薯洗涤水和分离废水，分离废水又可分为一次分离黄浆水和二次分离工艺水，通常每生产1吨淀粉约排放10～25t废水。木薯淀粉废水主要成分为淀粉、蛋白质和糖类，有机物含量较高。一般条件下，pH值为4～6，化学需氧量为8000～30000mg·L-1，生化需氧量值为 5000～2000mg·L-1，悬浮物为3000～5000mg·L-1［2］。广西木薯淀粉企业废水治理工艺主要有厌氧+氧化塘、厌氧+好氧生化系统处理等两种工艺。

(1)厌氧+氧化塘处理工艺。该工艺比传统的氧化塘处理大大提高了污染物的去除率，但氧化塘储存未达标的废水还存在着污染地下水和泄漏污染地表水的风险，其废水产生的恶臭对周边的环境影响也较大。2007年原国家环保总局下文明确氧化塘不能作为淀粉企业污水处理设施使用。

(2)厌氧+好氧生化处理工艺。采用的厌氧处理工艺主要有:上流式厌氧污泥床反应器(UASB)以及厌氧颗粒污泥膨胀床反应器(EGSB);采用的好氧处理工艺主要有:生物接触氧化法、CASS工艺和普通活性污泥法。厌氧+好氧生化处理工艺具有能充分发挥厌氧微生物抗冲击负荷能力并可提高污水可生化性的特点，以及有机污染物降解效果明显，运行费用低，厌氧发酵沼气可回用于锅炉燃烧等优点［3］，2007年以来在淀粉废水处理中得到了广泛的应用。据2010/2011榨季统计，全区98%的在生产淀粉企业采用该工艺处理生产废水。

(3)达标情况。虽然厌氧+好氧生化处理工艺在木薯淀粉废水治理中发挥了巨大作用，但《淀粉工业水污染物排放标准》(GB 25461-2010)明确，2013年1月1日起，所有淀粉企业执行更为严格的排放限值。据2013年一季度广西国控淀粉污染源监督性监测统计［4］，表明全区约有75%的淀粉企业达不到新的排放标准要求。以淀粉企业最为集中的南宁市为例，2013年1月进行废水监督性监测的淀粉企业32家，各项监测指标均达标的仅有3家，达标率仅为9.4%。超标因子主要是总磷、总氮、氨氮、生化需氧量、化学需氧量，超标率分别为75%、62%、41%、37%和22%。部分企业呈现多指标、高倍数超标的情形。由于大多数企业排水量都大于标准规定的基准排水量(8m3/t﹒淀粉)，若折算为基准排水浓度，则各项污染因子的超标率还会更高。由此可见，广西木薯淀粉企业的水污染问题仍十分严重。

2.1.2 废气治理

废气主要为生产锅炉排放的二氧化硫、烟尘以及木薯渣、木薯皮、废水处理装置产生的恶臭气体。据统计，2011/2012榨季广西木薯淀粉企业平均吨淀粉废气排放量0.71万m3，二氧化硫排放量7.04kg。近年来，随着废水厌氧处理工艺的应用，一些淀粉企业将厌氧发酵产生的沼气用作锅炉燃料，使二氧化硫排放量有所减少。

(1)锅炉尾气处理。广西淀粉企业锅炉废气处理工艺主要有双碱法脱硫、麻石水膜除尘和布袋除尘等。双碱法脱硫:采用纯碱吸收二氧化硫、石灰还原再生，脱硫效率一般在85%～90%。麻石水膜除尘:除尘效率一般在90%以上，综合脱硫30%以上，是目前广西淀粉企业废气处理主要采用的工艺。布袋除尘:除尘效率一般在99%以上，但是脱硫效果较差。

(2)恶臭处理。木薯渣和皮的酸化、废水污泥产生的恶臭对周边居民区影响较大。目前企业主要采取将废渣及时清运、浓缩和脱水作燃料等措施来减少恶臭的产生和影响。

2.1.3 固体废弃物的处理

淀粉加工产生的固废主要是木薯皮、木薯渣以及废水处理产生的污泥。

(1)木薯皮和木薯渣。木薯皮主要是烘干作锅炉燃料或送给农民作肥料。木薯渣的处理主要有三种方式:一是将木薯渣压滤风干后“喷入”锅炉内燃烧;二是利用木薯渣做原料生产酒精;三是卖给农户、养殖场、饲料公司(工厂)作饲料和原料，大部分企业采用此法，由于多数企业不具备压滤设备，运渣车渗滤液沿途滴漏造成了厂区以及出厂道路的二次污染。

(2)废水处理污泥。由于污泥处理需投资较大，目前只有规模较大的企业将污泥用于有机肥的制作，而大部分企业的污泥未经处理，直接通过排污管道排入环境，给当地的环境造成了污染。

2.2 广西淀粉企业清洁生产水平分析

清洁生产水平可以反映企业的能源资源利用、生产工艺设备、污染控制等方面的总体水平。统计广西淀粉企业各项物耗、能耗、排污指标，并与国内外同类企业进行比较，见表1。

表1 木薯淀粉加工企业物耗、能耗、排污指标比较

分析表1可以得出，广西的淀粉企业以湿法工艺为主，采用的生产设备虽不属于淘汰设备，但企业规模小，技术、装备落后，导致原料、水耗、能源消耗较大，生产效率较低;而且，产品结构单一，资源利用率低，大量蛋白、纤维等资源被丢弃于废水中，导致废水处理难度增大。总体来看，广西淀粉行业的清洁生产水平较低，与国内外清洁生产水平有较大差距。

3 制约木薯淀粉产业发展的因素分析

3.1 原料缺口大，淀粉加工产能利用率低

木薯淀粉是季节性生产，通常榨季为3～5个月。但近几年来淀粉加工企业不断技改扩建，而木薯生产受土地资源、种植技术、经营模式等因素影响，木薯产量没有增加，加上酒精(燃料乙醇)、饲料等产业对木薯需求量的不断增加，导致淀粉原料严重 不足，加工产能过剩，榨季缩短至1～3个月，淀粉实际产量不足设计产能的40%。据调查，南宁市2012/2013榨季约有50%的淀粉企业生产天数不足40天。生产期过短的结果是企业经营收入减少，生产成本增加，财务收益下降，产业的持续发展动力不足。

3.2 企业规模过小，技术装备落后，清洁生产水平较低

就规模而言，木薯淀粉的生产规模不宜低于5万吨。如泰国的木薯淀粉企业年产在5～15万吨［5］。据2010/2011榨季统计，广西全区有木薯淀粉企业100家，其中生产能力在5万吨/年以上的只有2家，合计产能仅占全区总产能的14.6%;而小于2万吨/年的企业多达71家，合计产能占全区总产能的46.1%。大多数的企业由于规模过小，难以形成规模效益，经济效益差，从而造成企业技术改造资金短缺，生产技术和设备更新滞后，生产能耗物耗高，生产效率低，清洁生产达不到同行业平均水平。

3.3 产品结构单一，资源利用率较低

从产品结构来看，目前广西木薯淀粉产品结构单一，绝大部分企业只生产原淀粉，仅有广西明阳生化科技股份有限公司、北海宏泉淀粉科技有限公司等几家规模较大的企业生产变性淀粉，深加工产品的品种、产量所占的比重较低。由于产品结构单一，企业只对木薯中的淀粉进行提取，而蛋白和纤维等资源被直接丢弃当废弃物处理，加上淀粉提取率不到85%，损失严重，导致木薯淀粉加工中薯渣产生量大，其中很大一部分进入废水，使废水中COD浓度高达上万，出水水质达标困难。

3.4 废水污染严重，治理资金不足

尽管近几年广西木薯淀粉行业在废水排放量控制和有机物降解治理上取得了显著的成效，但企业废水超标排放仍十分严重，行业结构性污染特点仍十分突出。要解决淀粉企业的污染问题，一方面需要企业加大废水治理投资，同时还需有针对性的进行生产技术改造，提高循环经济和清洁生产水平，减少污染物的产生。而近年来由于木薯原料短缺，很多中小企业每年生产只有几十天，经济收益甚微，很难投入更多的资金进行技术改造和污染治理。显然，环境污染已成为产业可持续发展的制约因素。

3.5 集团化程度低，难以形成连续有效的产业链

在行业集团化方面，广西淀粉行业仍处于比较落后的局面，除了少数规模较大的企业，如明阳生化等外，其余企业小而分散，没有合理的发展规划，无法形成连续有效的产业链，难以从根本上解决淀粉行业高能耗物耗、高污染排放、低生产效率的问题;在运营管理模式方面，缺乏先进的管理理念和科学的组织手段，缺少稳定的产销渠道，企业仍无法摆脱看天吃饭的命运，抗市场冲击能力十分薄弱。

4 以环保优化木薯淀粉产业发展的对策建议

4.1 推广良种良法，建立高产优质木薯原料基地

随着广西甘蔗、速生桉及其它经济作物的发展，耕地资源会日益紧缺，不可能通过大规模增加木薯种植面积来解决淀粉原料的短缺，只能通过提高木薯单产来增加木薯的总产量。目前我区木薯生产仍以传统的农户分散种植模式为主，专业化程度低，种植技术落后，良种推广率低，是木薯产量较低的主要原因。因此，可以借鉴我国在种植业、畜牧业方面成功的“公司+基地+农户”、“公司+合作社+农户”产业发展模式，提高产业的集约化、专业化水平，培育发展高产优质的木薯原料基地。要大力选育推广产量高、淀粉含量高，早、中、晚熟搭配合理的优良品种，加快先进栽培技术的应用推广，使木薯种植业向着优质高产的方向发展。

4.2 以环境资源倒逼机制推动木薯淀粉产业调整升级

首先，合理规划产业布局。调查摸清木薯产业现状及耕地资源分布，根据资源环境承载力，划分若干个木薯产业主产区，在主产区内规划布局若干个规模在8～20万吨/年的淀粉企业。通过资源整合、资产重组等方式，培育一批生产工艺设备先进、管理水平高、市场竞争力强的现代大中型淀粉企业，推动木薯淀粉行业的整体升级。

其次，加快落后产能的淘汰。加强对现有木薯淀粉企业的环境监管，以贯彻《淀粉工业水污染物排放标准》(GB 25461-2010)为抓手，倒逼淀粉企业提高清洁生产及污染治理水平。对生产工艺设备落后、环境污染严重、达标无望的小淀粉，予以关停淘汰。

再者，开发木薯深加工产品，延伸产业链。以市场为导向，研究淀粉深加工工艺，开发附加值高的淀粉产品(如变性淀粉，山梨醇、甘露醇等)的市场潜力，使淀粉产品向系列化方向发展，提高木薯资源的利用率。

4.3 推行清洁生产，发展循环经济

首先，加快推行先进的清洁生产工艺及技术。针对目前我区木薯淀粉工艺用水量大，淀粉回收率低、污染物产生量大的问题，遵循源头消减、过程控制和末端循环原则，采用国内外先进工艺、技术及装备，大幅度提升行业的清洁生产水平。研究制订木薯淀粉清洁生产评价标准，建立清洁生产示范工程，开展淀粉企业强制性清洁生产审核，强制推行先进成熟的清洁生产工艺和设备，从源头上削减污染物的产生量。

其次，发展循环经济与综合利用。因地制宜发展利用黄浆生产酒精、木薯蛋白提取、膳食纤维提取、木薯渣、皮综合利用、废水厌氧发酵沼气回收利用等技术，提高资源回收利用率，减少污染物的排放。

再者，建立激励机制。制定鼓励淀粉企业开展清洁生产技术改造、发展循环经济和综合利用的产业政策和资金、税收政策，促进淀粉行业清洁生产和循环经济的持续发展。

4.4 加强淀粉废水处理技术研发和推广应用

针对《淀粉工业水污染物排放标准》(GB 25461-2010)的排放水质要求，开展木薯淀粉废水深度处理关键技术的研发攻关，重点解决影响淀粉行业废水达标排放的生化需氧量降解以及除磷脱氮等技术。大力推广国内外成熟先进的淀粉废水处理技术，提升广西木薯淀粉废水治理的总体水平。

5 研究小结

广西地处我国西南边陲，属南亚热带季风气候区，是我国最大的木薯产地，种植面积和产量占全国70%以上，同时也是我国最大的木薯淀粉生产基地。随着国内外相关行业对淀粉需求量的日益增大，木薯已被列为广西未来重点发展的“六大支柱产业”之一，对拉动广西的经济增长，提高当地人民的收入和生活水平起着重要的作用。然而，木薯淀粉生产加工过程中所产生的环境污染，不仅影响了附近的环境质量，而且也严重制约着广西木薯产业的发展。随着国家环境保护要求的日益提高，木薯淀粉行业环境保护与可持续发展的压力也进一步加大。如何从根本上解决广西木薯淀粉资源环境和可持续发展问题，已是摆在各级政府、业界和环保工作者面前的重要任务。本文基于广西淀粉企业生产现状调查的基础上，剖析了广西木薯淀粉企业污染治理及清洁生产现状，找出了原料缺口大、清洁生产水平较低、产品结构单一、废水污染严重等问题，并提出了相应的对策与建议。

研究表明，广西木薯淀粉加工仍然以传统生产工艺为主，产业规模小而分散，产品结构单一，产能过剩，技术装备水平总体较低，结构性污染特征十分突出。随着国家环境保护要求的日益提高，木薯淀粉行业环境保护与可持续发展的压力也进一步加大。因此，木薯淀粉行业应以环境资源倒逼机制推动产业结构的调整升级，通过扶持、培养一批技术装备先进、市场竞争力强的现代大中型淀粉企业，推动木薯淀粉行业的整体提升。依靠生产技术水平的提升解决行业资源利用率低，结构性污染突出的问题，以期实现产业的可持续发展。

研究提出以下具体对策与建议:一是推广良种良法，建立高产优质木薯原料基地;二是以环境资源倒逼机制推动木薯淀粉产业调整升级;三是推行清洁生产，发展循环经济;四是加强淀粉废水处理技术研发和推广应用。

［1］黄洁，李开锦，叶剑秋，等.中国木薯产业的发展研究与对策［J］.中国农业通报，2006;22(5):421-426.

［2］黎洪，黄伟，孙伟.UASB-SBR联合工艺处理木薯淀粉废水研究［J］.大众科技，2011，142(6):85-86.

［3］张之丹，荆海乐.厌氧—好氧—气浮工艺处理淀粉废水［J］.中国给水排水，2001，(11).

［4］2013年第一季度广西国控重点污染源废水监测结果，广西环保厅官网.

［5］周宏春.迫切解决危害群众健康的突出环境问题［J］.环境与可持续发展，2011，36(4):11-15.

［6］王毅，赵景柱.探索新时期中国特色的可持续发展道路［J］.环境与可持续发展，2011，36(3):5-8.

［7］唐丁丁.全面推进可持续消费促进“十二五”环保目标实现［J］.环境与可持续发展2011，36(4):5-10.

［8］周生贤.中国特色生态文明建设的理论创新和实践［J］.环境与可持续发展，2012，37(6):5-8.

［9］夏光.以法治推进绿色城镇化［J］.环境与可持续发展，2013，38(2):05-06.

［10］陈建鹏，李佐军.新世纪以来中国环境污染治理回顾与未来形势展望［J］.环境与可持续发展，2013，38(2):07-11.

［11］程春明，温雪峰.探索引入第三方机制的危险废物环境管理新道路［J］.环境与可持续发展，2012，37(4):11-13.