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　　我國(guó)是馬鈴薯第一大生產(chǎn)國(guó)和第一大消費(fèi)國(guó)。馬鈴薯營(yíng)養(yǎng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值均高，廣泛應(yīng)用于食品、淀粉，飼料和醫(yī)藥等工業(yè)，尤其淀粉工業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，馬鈴薯淀粉企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)能力都不斷提升。甘肅省是馬鈴薯生產(chǎn)大省，馬鈴薯加工，尤其馬鈴薯淀粉生產(chǎn)，是甘肅省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。定西市是國(guó)內(nèi)最大的馬鈴薯產(chǎn)區(qū)，有“中國(guó)薯都”之美稱。馬鈴薯為本地經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高作出了重要貢獻(xiàn)。但馬鈴薯淀粉在生產(chǎn)過(guò)程中，平均約6.5t馬鈴薯，能夠產(chǎn)出1t淀粉，5t薯渣和20t廢水。該廢水成分復(fù)雜，直接排放，既浪費(fèi)物質(zhì)資源和水資源，又嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。如何將其綠色化處理，綜合開(kāi)發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益與社會(huì)效益雙贏。尤其對(duì)于自然資源匱乏，干旱落后，水資源極度短缺的甘肅定西而言，更是意義非凡。

　　1馬鈴薯淀粉廢水的主要來(lái)源、組成、性質(zhì)和特點(diǎn)及其對(duì)環(huán)境的危害

　　1.1馬鈴薯淀粉廢水的主要來(lái)源、組成、性質(zhì)和特點(diǎn)

　　馬鈴薯淀粉廢水為馬鈴薯淀粉生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢水，可分為3類：第1類是馬鈴薯清洗水，主要含有小馬鈴薯、根、芽、葉、草和泥沙等;第2類是馬鈴薯淀粉提取廢水，也稱蛋白廢水，主要由馬鈴薯銼磨階段產(chǎn)生，占總廢水量的10%～20%，含有大量可溶性蛋白，少量淀粉微粒和纖維等不溶物，渾濁度高，為主要污染源;第3類是淀粉清洗水。其中第1、3類廢水可循環(huán)利用，僅蛋白廢水需要處理。蛋白廢水中主要含有淀粉、纖維、蛋白質(zhì)、氨基酸、有機(jī)酸、脂肪、糖類、維生素等高濃度有機(jī)物。其中，蛋白質(zhì)含量約2000～8000mg/L，化學(xué)耗氧量(COD)約6000～30000mg/L，固體懸浮物(SS)約8500～10000mg/L，回收利用潛力大。但直接生物降解難度高，且造成其中蛋白質(zhì)等有用物質(zhì)流失浪費(fèi)。故處理淀粉提取廢水宜以資源化利用為主，生物處理為輔。

　　馬鈴薯淀粉廢水的特點(diǎn)在于廢水量隨馬鈴薯淀粉生產(chǎn)季節(jié)性波動(dòng)變化大。每年生產(chǎn)期主要集中于當(dāng)年10月至翌年1月寒冷的秋冬之季，屬短周期間歇性生產(chǎn)，同時(shí)數(shù)目眾多的小型企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較小;廢水蛋白質(zhì)含量高，曝氣處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫。因此，廢水處理難度大，且先前多數(shù)企業(yè)污水處理工藝簡(jiǎn)單，處理后廢水仍難達(dá)標(biāo)排放，直接污染地表水體。

　　1.2馬鈴薯淀粉廢水對(duì)環(huán)境的危害

　　馬鈴薯淀粉廢水屬高濃度、高污染酸性有機(jī)廢水，進(jìn)入環(huán)境后，一則其所含有機(jī)質(zhì)會(huì)自然發(fā)酵產(chǎn)生吲哚、H2S、NH3等氣體污染環(huán)境;二則其高濃度的有機(jī)質(zhì)引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，致使各種微生物迅速生長(zhǎng)繁殖，更有甚者使致病菌或有害微生物極速繁衍，嚴(yán)重侵害水生動(dòng)物，同時(shí)因有機(jī)質(zhì)的氧化反應(yīng)和微生物大量繁衍，耗盡水中溶解氧，導(dǎo)致水生生物缺氧窒息致死，嚴(yán)重污染相關(guān)水體及生態(tài)環(huán)境。甚至可能引起局部地區(qū)農(nóng)田減產(chǎn)或絕收，廢水存留過(guò)長(zhǎng)會(huì)發(fā)酵產(chǎn)生惡臭氣體，嚴(yán)重影響周邊居民正常生活生產(chǎn)。

　　GB8978-1996《綜合污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)排放水質(zhì)的要求為：SS≤70mg/L，pH6.0～9.0，BOD≤30mg/L，COD≤150mg/L。故此類廢水必經(jīng)適當(dāng)處理，才能達(dá)標(biāo)排放。

　　2馬鈴薯淀粉廢水傳統(tǒng)處理方法

　　目前，國(guó)內(nèi)外馬鈴薯淀粉廢水常規(guī)處理方法，主要有物理化學(xué)法和生物法，實(shí)際應(yīng)用中此二者各有利弊。

　　2.1物理化學(xué)法

　　馬鈴薯淀粉廢水常規(guī)處理的物理化學(xué)法包括自然處理法、單純曝氣法和絮凝沉淀法。

　　2.1.1自然處理法

　　自然處理法是利用自然界生物自身在生長(zhǎng)代謝過(guò)程，不斷凈化淀粉廢水中的有機(jī)污染物。該方法操作簡(jiǎn)便，投資少。但受諸多自然因素的影響，大面積推廣難度較大。楊鳳江等首先將玉米淀粉廢水經(jīng)由格柵沉淀之后，再用之于飼養(yǎng)家禽，然后將廢水排入氧化塘自然發(fā)酵12d，再依次排入水葫蘆池和細(xì)綠萍池各凈化7d，最終達(dá)到農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，用于灌溉稻田、果樹(shù)和蔬菜等。

　　2.1.2單純曝氣法

　　所謂單純曝氣法指將廢水以普通空氣或含O3的空氣進(jìn)行短時(shí)間曝氣，利用空氣中O2或O3的氧化及對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的吹脫使廢水得以凈化，一般不單獨(dú)使用。處理成本高、停留時(shí)間長(zhǎng)、處理效果一般，推廣受限。我國(guó)北方一些小型馬鈴薯淀粉廠，在生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)季節(jié)等條件不適宜釆取生物處理法的情況下，采用沉淀分離與單純曝氣法組合工藝，先經(jīng)沉淀分離減輕單純曝氣法的處理負(fù)荷，兼調(diào)節(jié)、穩(wěn)定水質(zhì)水量;再經(jīng)后續(xù)單純曝氣以保證出水達(dá)標(biāo)，同時(shí)將沉淀分離過(guò)程中生成的有機(jī)酸吹脫出去，使廢水pH值接近7。任燕等在溫度20℃、溶液pH10、以5.00g/h通入O32h，可使廢水總磷、氨氮、COD及懸浮物去除率分別達(dá)62.07%、62.71%、65.89%和84.12%，出水無(wú)惡臭味，pH7.05。O3降污中，采用泡沫富集可回收干物質(zhì)的40.65%，其中蛋白質(zhì)占66.21%，說(shuō)明臭氧化處理既能有效去除污染物，又能回收廢水中有機(jī)質(zhì)。

　　2.1.3絮凝沉淀法

　　所謂絮凝沉淀法指向廢水中加入絮凝劑，使其中的分散態(tài)有機(jī)質(zhì)脫穩(wěn)、凝聚，形成聚集態(tài)粗顆粒物從中分離。該法操作簡(jiǎn)便，沉淀時(shí)間短、運(yùn)行成本低、應(yīng)用廣泛?？傮w上絮凝劑按照其化學(xué)組成分為無(wú)機(jī)和有機(jī)絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑包括無(wú)機(jī)凝聚劑和無(wú)機(jī)高分子絮凝劑;有機(jī)絮凝劑包括天然有機(jī)高分子絮凝劑、合成有機(jī)高分子絮凝劑和微生物絮凝劑。無(wú)機(jī)絮凝劑為低分子鋁鹽和鐵鹽。鋁鹽主要有Al2(SO4)3、KAl(SO4)2·12H2O和Na3AlO3。鐵鹽主要有FeCl3、FeSO4和Fe2(SO4)3。無(wú)機(jī)絮凝劑的主流產(chǎn)品是無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，主要包括聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PAS)、聚合氯化鐵(PFC)、聚合硫酸鐵(PFS)等。天然有機(jī)高分子改性絮凝劑有：殼聚糖、淀粉、多糖、纖維素和蛋白質(zhì)等的衍生物。影響絮凝效果的關(guān)鍵因素為絮凝劑種類、性質(zhì)和品種。實(shí)現(xiàn)絮凝過(guò)程優(yōu)化的核心技術(shù)是積極探索和研發(fā)新型、高效的絮凝劑。絮凝劑種類很多，但適于淀粉廢水處理的高效、環(huán)保、廉價(jià)絮凝劑仍需不斷研究探索。

　　白波以PAC、PFS、PAM(聚丙烯酰胺)等絮凝劑處理高濃度馬鈴薯淀粉廢水。以去除COD為目標(biāo)，得出PAC為最適合混凝劑，其最佳投藥量500mg/L，COD去除率達(dá)44%，進(jìn)一步超濾分離，COD去除率可升至77%。李芳蓉等以天然無(wú)機(jī)高分子膨潤(rùn)土為原料，以化學(xué)改性法制備了膨潤(rùn)土復(fù)合無(wú)機(jī)高分子絮凝劑和自配膨潤(rùn)土復(fù)合無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，并應(yīng)用于淀粉廢水處理，效果較為理想，處理后淀粉廢水清澈透明。試驗(yàn)表明，廢水中SS和COD的去除受溶液pH值影響較大，pH值越低效果越好。張亞群等研究了pH值、混凝劑PAC和助凝劑PAM用量三個(gè)因素對(duì)復(fù)合處理馬鈴薯淀粉廢水混凝效果的影響。結(jié)果表明，在pH值約為5，PAC和PAM用量分別是6.0和0.4g/L的條件下效果較理想，COD和蛋白質(zhì)去除率分別達(dá)41.7%和82.8%，減輕了后續(xù)處理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。謝安等[9]將PFS與自制的(預(yù)干燥法)陽(yáng)離子變性淀粉絮凝劑復(fù)配處理馬鈴薯淀粉廢水，試驗(yàn)表明，相同條件下，高取代度陽(yáng)離子變性淀粉絮凝劑對(duì)廢水的絮凝效果更好。取代度0.3903，加入量0.1%，廢水初始pH6.0，與PFS復(fù)配使用時(shí)，COD去除率達(dá)61.32%，其絮凝效果比相同投加量的傳統(tǒng)PAM絮凝劑平均高約10%。王有樂(lè)等[10]使用常規(guī)化學(xué)絮凝劑AlCl3、Fe2(SO4)3、PAM以及有機(jī)和無(wú)機(jī)之間的相互復(fù)配對(duì)馬鈴薯淀粉廢水絮凝預(yù)處理，確定了較佳絮凝劑AlCl3+PAM組合，其較佳pH值為4，較佳投藥量AlCl3+PAM(200+3)mg/L，10%CaCl2助凝劑投加量10ml/L。結(jié)果是，濁度、COD和色度去除率分別為95.06%、41.08%和90.63%，其優(yōu)點(diǎn)為，處理效果好、投藥量少、助凝劑投加量少、較佳pH值在原廢水pH值范圍內(nèi)、處理成本低(11.05元/t廢水)、產(chǎn)生污泥量少(649g/t廢水)等。劉玉峰等以PAM作為絮凝劑，在PAM投加量70mg/L，pH5，溫度20℃，反應(yīng)時(shí)間40min的最佳工藝條件下，處理馬鈴薯淀粉加工廢水，結(jié)果表明，COD、蛋白質(zhì)、BOD和SS去除率分別為30%～40%、45%～55%、10%～15%和50%～60%，后續(xù)處理負(fù)擔(dān)減輕了很多。朱泉雯等采用絮凝法對(duì)馬鈴薯淀粉廢水進(jìn)行預(yù)處理后回灌農(nóng)田，將廢水中大量有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行回收利用。試驗(yàn)表明，在原水pH值為5，絮凝劑Fe2(SO4)3+PAM的投加量分別為200mg/L和3.5mg/L，靜置5min條件下，濁度和COD去除率分別為90.57%和42.35%。預(yù)處理后廢水直接回灌農(nóng)田，土壤化學(xué)性狀和農(nóng)作物(揚(yáng)麥12)生長(zhǎng)情況都較對(duì)照田明顯提高。

　　2.2生物處理法

　　馬鈴薯淀粉廢水含有大量懸浮態(tài)、溶解性或呈膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，不含有毒物質(zhì)，可生化性良好，采用生物法處理能夠取得理想的去除效果。

　　2.2.1厭氧處理

　　厭氧法處理淀粉廢水的最終產(chǎn)物是可作為能源回收利用的可燃?xì)怏w(以CH4為主);在低費(fèi)用運(yùn)轉(zhuǎn)的處理工藝下，剩余污泥既易于脫水濃縮又?jǐn)?shù)量少，可用作肥料;面臨能源日益短缺的形勢(shì)下，該法屬資源回收型的低能耗處理工藝，日益受到全世界重視。厭氧發(fā)酵法處理淀粉廢水主要有厭氧流化床(AFB)、升流式厭氧污泥床(UASB)和厭氧接觸法(ACP)，以及厭氧濾池(AF)和兩相厭氧消化法(TPAD)等。其中UASB處理法最優(yōu)，能耗低、剩余污泥少、處理效率高。UASB內(nèi)水流方向與產(chǎn)氣上升方向一致，既減少了堵塞幾率，更加強(qiáng)了對(duì)污泥床的攪拌混合作用，有利于微生物與進(jìn)水基質(zhì)間接觸混合及顆粒污泥之形成。該工藝投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便，且產(chǎn)生可供利用的沼氣，獲得較好經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。黃健平等利用改良USAB作為產(chǎn)CH4反應(yīng)器處理淀粉廢水，試驗(yàn)以低負(fù)荷啟動(dòng)方式，利用提高進(jìn)水COD濃度逐級(jí)提高容積負(fù)荷和增大處理量，反應(yīng)器中水力條件采用強(qiáng)制內(nèi)回流控制，使改良UASB在最佳條件下運(yùn)行產(chǎn)CH4。產(chǎn)CH4速率高達(dá)0.539m3/d，出水CODCr<600mg/L。陳曉燕等通過(guò)自行制作的UASB裝置，探討馬鈴薯淀粉廢水厭氧處理過(guò)程中溫度、pH值優(yōu)化控制，試驗(yàn)表明，UASB裝置去除馬鈴薯淀粉廢水COD的環(huán)境優(yōu)化組合條件是溫度約35℃，pH值略大于7.5，COD去除率接近90%，并隨處理時(shí)間不斷提升，出水COD<300mg/L。鄭國(guó)臣等添加微量元素(Fe、Mn、Zn等)于厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)處理廢水過(guò)程中，進(jìn)水COD6000mg/L，堿度1900mg/L的條件下，ABR系統(tǒng)后端格室產(chǎn)CH4由0.68m3/d升高至1.66m3/d。系統(tǒng)對(duì)COD的去除率由51%提高到62%。結(jié)果表明，微量元素投加可有效刺激ABR發(fā)酵聯(lián)合產(chǎn)、氫產(chǎn)CH4系統(tǒng)中厭氧污泥的活性，產(chǎn)甲烷活性增強(qiáng)，產(chǎn)氫作用受到抑制，系統(tǒng)處理效能明顯提高。

　　2.2.2好氧處理

　　相較于厭氧法，處理淀粉加工廢水時(shí)好氧生物法不足之處較多，如需要充氧、無(wú)能量回收、微生物所需營(yíng)養(yǎng)多、動(dòng)力消耗大和污泥量大等，僅適合低濃度有機(jī)廢水處理。通常淀粉廢水COD較高，故其處理中較少單獨(dú)應(yīng)用好氧處理法。好氧處理法主要有生物氧化塘法、接觸氧化法和SBR法。好氧生物法多用作淀粉廢水處理的后續(xù)處理。蘇宏等用加壓SBR法處理淀粉廢水，在進(jìn)水COD3500～4000mg/L，停留時(shí)間8～12h時(shí)，COD去除率94%～96.7%，出水COD<150mg/L，可達(dá)標(biāo)排放。加壓SBR法較普通SBR法，生化反應(yīng)速度快、耐負(fù)荷沖擊能力更強(qiáng)，且有機(jī)物去除率高。

　　2.2.3厭氧、好氧聯(lián)合處理

　　因淀粉廢水有機(jī)負(fù)荷高，處理難度大，僅單一生物處理較難達(dá)到理想效果，故多采用厭、好氧聯(lián)合處理。毛海亮等以UASB-SBR工藝處理淀粉廢水。針對(duì)其有機(jī)負(fù)荷高、可生化性好之特性，先以UASB工藝處理，降解淀粉廢水中大部分有機(jī)物，之后再于SBR段好氧生物處理，使廢水中有機(jī)物進(jìn)一步降解。結(jié)果表明，經(jīng)顆?；疷ASB穩(wěn)定處理后，出水COD<500mg/L，又經(jīng)SBR處理后，出水清澈且COD<100mg/L。該處理系統(tǒng)具有處理效果穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷、運(yùn)行費(fèi)用低且管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。廖立欽等使用霉菌(黑根霉、黑曲霉、青霉、白地霉)和酵母菌(擬內(nèi)孢霉酵母、產(chǎn)朊假絲酵母)兩類菌種對(duì)馬鈴薯廢水進(jìn)行處理，確定效果最佳菌株為青霉菌和擬內(nèi)孢霉酵母菌，發(fā)酵時(shí)間5d。由正交試驗(yàn)得，在馬鈴薯廢水中分別接入2%青霉菌和3%擬內(nèi)孢霉酵母菌后處理6d，最終廢水COD由16286mg/L降至6216mg/L，去除率62.38%。

　　3馬鈴薯淀粉廢水資源化利用處理

　　針對(duì)淀粉工業(yè)廢水的特點(diǎn)，研究者一直在尋找一種快捷、高效、低能耗的淀粉廢水處理方法。但迄今為止仍未找到一種特別經(jīng)濟(jì)有效的處理和回收利用的技術(shù)方法，因此，廢水的資源化處理成為目前國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。馬鈴薯淀粉廢水主要含有淀粉、蛋白質(zhì)和有機(jī)酸等，資源回收利用，既有經(jīng)濟(jì)效益，也能有效降低其中有機(jī)污物濃度，使后續(xù)處理負(fù)擔(dān)減輕。以下介紹幾種主要的馬鈴薯淀粉廢水資源化處理的方法。

　　3.1蛋白質(zhì)的回收

　　回收淀粉廢水中的蛋白質(zhì)主要是將其中溶解性蛋白質(zhì)提取出來(lái)作為飼料蛋白或者它用，為其后續(xù)生物處理減輕負(fù)荷。當(dāng)前主要有以下4種方法。

　　3.1.1絮凝沉淀法

　　此法通過(guò)添加綠色無(wú)毒絮凝劑，使蛋白質(zhì)膠體脫穩(wěn)沉淀析出，處理成本低，回收效果明顯。此類絮凝劑有蒙脫土、海藻酸鈉、羧甲基纖維素、生物絮凝劑、殼聚糖等天然絮凝劑，其中中小型企業(yè)回收馬鈴薯蛋白最適合使用羧甲基纖維素。周添紅等采用改性方法制備了蒙脫土基絮凝吸附材料，并應(yīng)用于馬鈴薯淀粉廢水的處理。結(jié)果表明，其對(duì)COD吸附量最高達(dá)245mg/g，濁度去除率最高達(dá)93%，處理后廢水pH4.7～7.0，因蒙脫土和淀粉廢水本身都無(wú)毒害作用，故經(jīng)絮凝后吸附材料和大量蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沉淀下來(lái)，可用作家禽飼料或有機(jī)化肥。裴兆意以殼聚糖為絮凝劑處理馬鈴薯淀粉廢水，回收蛋白質(zhì)，結(jié)果表明，pH4.5，殼聚糖投加量0.05g/L時(shí)，蛋白質(zhì)回收率達(dá)62.7%。殼聚糖無(wú)毒、無(wú)二次污染，故絮凝得到的蛋白質(zhì)可作為動(dòng)物飼料。也可按蛋白質(zhì)遇熱變性沉淀的原理，鋪設(shè)加熱裝置于沉淀池中，通過(guò)加熱升溫，使廢水中蛋白質(zhì)沉淀。盡管此法可使蛋白質(zhì)去除率大大提高，但加熱能耗遠(yuǎn)高于產(chǎn)生的效益，也不可取。陶德錄通過(guò)加熱將廢水中的蛋白質(zhì)絮凝、沉淀，再濃縮，每1t廢水可回收蛋白飼料35kg，其粗蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%～40%?？陀^地講，加熱絮凝法既能耗高又導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性;絮凝過(guò)程易發(fā)生共沉淀而使雜質(zhì)包裹于蛋白質(zhì)絮狀物中，直接降低產(chǎn)品純度。

　　3.1.2堿提酸沉法

　　此法利用等電點(diǎn)時(shí)蛋白質(zhì)的溶解度最小而易沉淀析出的性質(zhì)回收蛋白質(zhì)。但在投加大量酸和堿調(diào)節(jié)pH值時(shí)既增加了費(fèi)用，又引入了常用工業(yè)酸堿含有的重金屬，故回收的蛋白質(zhì)不宜作飼料。此法漸已淘汰，不宜推廣。任瓊瓊等以堿提酸沉加超濾法提取蛋白質(zhì)于馬鈴薯淀粉廢水。經(jīng)響應(yīng)曲面法和單因素試驗(yàn)優(yōu)化堿提酸沉工藝，得到最佳工藝參數(shù)為：堿提pH9.35，堿提時(shí)間59min;酸沉pH3.41，酸沉?xí)r間10min。蛋白質(zhì)提取率達(dá)54.24%。酸沉液采用10ku超濾膜進(jìn)一步提取，最終蛋白質(zhì)總提取率達(dá)93.42%。

　　3.1.3超濾法

　　目前超濾技術(shù)是回收蛋白質(zhì)常用的方法。超濾法是依靠半透膜選擇透過(guò)性，以壓力或濃度為驅(qū)動(dòng)力，截留廢水中蛋白質(zhì)。膜分離技術(shù)過(guò)濾過(guò)程簡(jiǎn)單、易于控制，已廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。而且兼有分離、濃縮、純化和精制功能，以及高效、節(jié)能、環(huán)保和分子級(jí)過(guò)濾等特征。常用超濾膜有醋酸纖維素膜、聚砜膜、聚酰胺膜等。采用此法處理馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢水，既屬處理效果好的純物理過(guò)程，不引入化學(xué)試劑，無(wú)二次污染，又屬環(huán)保性水處理方法。高效節(jié)能的超濾法，在回收過(guò)程中保持常溫又不添加藥劑，保證了回收蛋白質(zhì)的質(zhì)量和安全性。Harmen等利用超濾法回收馬鈴薯淀粉廢水蛋白質(zhì)，先以滲濾法預(yù)濃縮，再以截留相對(duì)分子質(zhì)量為5～150ku的親水聚醚砜、親水聚偏氟乙烯和新型再生纖維素3種膜材料，回收廢水中的蛋白質(zhì)，回收率均達(dá)82%。陳鈺等[26]采用聚砜中空纖維內(nèi)壓式超濾膜組件回收馬鈴薯廢水蛋白質(zhì)，在室溫22℃，pH5.8，操作壓力為0.10MPa的條件下，回收率達(dá)80.46%。張澤俊等以超濾技術(shù)結(jié)合泡沫分離技術(shù)回收馬鈴薯蛋白質(zhì)。在壓力0.15MPa，流量30L/h時(shí)，證明了截留相對(duì)分子質(zhì)量15ku的醋酸纖維素膜適合蛋白質(zhì)回收，回收率達(dá)85%。呂建國(guó)等進(jìn)行了超濾膜回收馬鈴薯淀粉廢水蛋白質(zhì)的中試實(shí)驗(yàn)，采用截留相對(duì)分子質(zhì)量20ku的聚乙烯膜在25℃、壓力0.2MPa、進(jìn)口流量160L/min時(shí)，蛋白質(zhì)回收率和COD截留率分別高于90%和50%。王應(yīng)平等采用膜集成技術(shù)深度處理馬鈴薯淀粉廢水，以截留分子量10ku的超濾膜+反滲透處理工藝，2次去除已經(jīng)絮凝沉淀處理后的有機(jī)物。結(jié)果表明，在25℃，壓力0.15MPa條件下，超濾膜對(duì)SS的去除率>99%，COD的去除率15%～25%;超濾出水經(jīng)反滲透膜處理后，COD去除率≥98.8%。系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定，出水BOD5<10mg/L，COD<100mg/L，去除效果好，產(chǎn)水可達(dá)標(biāo)排放。

　　超濾法設(shè)備投資較高，適宜大型企業(yè)，且超濾膜易吸附蛋白質(zhì)、糖類等，造成膜堵塞和膜污染影響持續(xù)工作，可通過(guò)改變膜特性、滲透條件和料液湍流程度等方式來(lái)減輕膜堵塞。

　　3.1.4單細(xì)胞蛋白的回收

　　某些菌種本身含有豐富蛋白質(zhì)，又能利用廢水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生產(chǎn)蛋白質(zhì)，可用來(lái)提取單細(xì)胞蛋白。張玉斌等[30]利用熱帶假絲酵母菌發(fā)酵處理馬鈴薯淀粉廢水?？刂茰囟?8℃，pH5.0，接種量15%(體積比)，發(fā)酵時(shí)間28h，CODCr去除率達(dá)75.4%，可回收單細(xì)胞蛋白7.43g/L。

　　3.2利用馬鈴薯淀粉廢水生產(chǎn)能源氣體

　　將高濃度淀粉廢水利用產(chǎn)CH4細(xì)菌在高效厭氧條件下處理，能生產(chǎn)可作為燃料使用的CH4氣體。資源化利用淀粉廢水生產(chǎn)CH4氣是最好選擇之一，可通過(guò)在中、大型淀粉加工企業(yè)配套CH4氣的精制、罐裝和運(yùn)輸設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。該內(nèi)容在2.2節(jié)生物處理法，2.2.1節(jié)厭氧處理中已有詳述，在此不再累述。

　　3.3利用馬鈴薯淀粉廢水生產(chǎn)微生物絮凝劑

　　微生物絮凝劑是由微生物產(chǎn)生的具有絮凝活性的有機(jī)高分子，可生物降解，降解產(chǎn)物對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害，以淀粉廢水為培養(yǎng)基進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)可有效降低生產(chǎn)成本。已廣泛用于淀粉廢水處理，其活性高，絮凝范圍廣、通常不受pH值、溫度及離子強(qiáng)度等影響。顏東方等以馬鈴薯淀粉廢水為培養(yǎng)液，復(fù)篩得1株高產(chǎn)絮凝物質(zhì)的酵母菌F5，試驗(yàn)所得最佳營(yíng)養(yǎng)條件：以0.05g/100ml(NH4)2SO4為氮源，1ml/100ml甘油為外加碳源，添加0.1g/100mlMgCl2和0.1g/100mlKH2PO4。此條件下發(fā)酵，絮凝活性提取物得率1.36g/L，發(fā)酵液對(duì)高嶺土懸濁液絮凝率達(dá)94.6%，原廢水COD去除率達(dá)93.7%。王有樂(lè)等研究了根霉M9和M17復(fù)配產(chǎn)生復(fù)合型微生物絮凝劑的絮凝特性，并優(yōu)化得到了馬鈴薯淀粉廢水對(duì)該復(fù)合菌的培養(yǎng)條件：廢水COD1600mg/L，0.04g/LKH2PO4，添加0.3g/LCO(NH2)2、無(wú)需添加碳源和調(diào)節(jié)pH值，M9和M17分別接種60ml/L和40ml/L后培養(yǎng)35h。此條件下投加5ml/L發(fā)酵液，經(jīng)培養(yǎng)微生物后的廢水COD和濁度去除率分別達(dá)93.60%和82.87%?？芍苯咏?jīng)好氧處理達(dá)標(biāo)排放，也可與凈水混合后灌溉種植基地。趙起政等從馬鈴薯淀粉廢水和黃河污水排放口附近污泥中經(jīng)分離純化初篩和復(fù)篩，得到6株絮凝活性大于60%的細(xì)菌，并按照等體積比例復(fù)配，絮凝率最高達(dá)96.41%。此法生產(chǎn)高活性微生物絮凝劑，成本低，絮凝效果較好，廢水COD降幅大。

　　3.4利用馬鈴薯淀粉廢水生產(chǎn)微生物油脂

　　淀粉廢水中的有機(jī)物能夠被某些菌株利用于生長(zhǎng)繁殖而生產(chǎn)微生物油脂，是以低成本獲得生物柴油的重要途徑。以馬鈴薯淀粉廢水為培養(yǎng)基，可篩選獲取產(chǎn)油真菌，為生物柴油提供廉價(jià)油脂來(lái)源。鐘娜等利用淀粉廢水耐高COD梯度馴化粘紅酵母菌，并篩選出1株油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)25.7%，受淀粉廢水COD高達(dá)75000mg/L的粘紅酵母，培養(yǎng)33h后，菌體油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)29.5%，粘紅酵母生物量達(dá)25.3g/L，廢水COD降至5600mg/L，降解率92.5%。王宏勛等初步研究了馬鈴薯淀粉廢水資源化利用，結(jié)果表明，馬鈴薯淀粉廢水能夠被刺孢小克銀漢霉有效利用生產(chǎn)多不飽和脂肪酸(GLA)，GLA含量達(dá)到229.72mg/L、生物量達(dá)16.31g/L，COD去除率達(dá)76.31%。此方法利用微生物既產(chǎn)生了微生物油脂，還有效去除了COD，開(kāi)辟了一條經(jīng)濟(jì)可行的馬鈴薯淀粉廢水資源化利用的新途徑。

　　3.5利用馬鈴薯淀粉廢水生產(chǎn)多糖

　　普魯蘭多糖是一種由出芽短梗霉發(fā)酵所產(chǎn)生的類似葡聚糖、黃原膠的胞外水溶性黏質(zhì)多糖。因其具有良好成膜、成纖維、阻氣、粘接、易加工、無(wú)毒性等特性，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工和石油等領(lǐng)域。Barnetta等研究了利用不同酶水解馬鈴薯淀粉廢水生成普魯蘭多糖的方法。用普魯蘭多糖酶和β-淀粉酶水解廢水的普魯蘭產(chǎn)量是用普魯蘭多糖酶和淀粉普糖苷酶水解的2倍，前后二者水解產(chǎn)物主要分別為麥芽糖和葡萄糖，可見(jiàn)酶水解產(chǎn)物可影響普魯蘭的產(chǎn)量。陳潔等不用酶水解而以馬鈴薯淀粉廢水為碳源，發(fā)酵培養(yǎng)出芽短梗霉W2003，制得普魯蘭多糖，既簡(jiǎn)化了發(fā)酵工藝，降低了生產(chǎn)成本，又減輕了環(huán)境污染。陳潔等還研究了用出芽短梗霉在不用酶水解淀粉廢水的條件下的優(yōu)化處理工藝，考察不同COD淀粉廢水對(duì)出芽短梗霉的生長(zhǎng)影響，廢水中有機(jī)物總量及COD去除情況的影響。結(jié)果表明，淀粉廢水COD濃度大小對(duì)出芽短梗霉生長(zhǎng)無(wú)影響，有機(jī)物濃度隨處理時(shí)間增長(zhǎng)而降低，但最終代謝物———普魯蘭多糖的量隨廢水濃度升高而增加，COD去除率隨廢水濃度升高而增大。用出芽短梗霉對(duì)馬鈴薯淀粉廢水進(jìn)行生物處理，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益雙贏。

　　3.6利用馬鈴薯淀粉廢水生產(chǎn)乳酸

　　Jin等[39]利用少根根霉(DAR36017)，采用糖化發(fā)酵馬鈴薯淀粉廢水和玉米淀粉廢水生產(chǎn)L-乳酸，在淀粉廢水質(zhì)量濃度20～60g/L時(shí)，發(fā)酵40h，乳酸產(chǎn)量達(dá)19.5～44.3g/L，此過(guò)程無(wú)需補(bǔ)充氮源。Huang等利用少根根霉(DAR36017)和米根霉(DAR2062)，采用同步糖化發(fā)酵方法，以馬鈴薯淀粉廢水為培養(yǎng)基生產(chǎn)乳酸，并研究了其生化動(dòng)力學(xué)和生長(zhǎng)pH值、溫度和底物。試驗(yàn)結(jié)果表明，在pH6.0，溫度30℃，馬鈴薯淀粉質(zhì)量濃度20g/L時(shí)，有利于淀粉糖化和乳酸發(fā)酵，發(fā)酵36～48h，乳酸產(chǎn)量1.5～3.5g/L。為資源化利用馬鈴薯淀粉廢水和低成本生產(chǎn)乳酸開(kāi)辟了新途徑。

　　4馬鈴薯淀粉廢水處理主要存在的問(wèn)題

　　馬鈴薯淀粉廢水處理存在的難點(diǎn)問(wèn)題主要有：①?gòu)U水量大，有機(jī)物含量高，COD值高。一般中小型淀粉廠，生產(chǎn)1t淀粉的同時(shí)平均排放廢水20m3。②生物處理法要求工藝能快速啟動(dòng)且耐低溫。但厭氧工藝啟動(dòng)非常慢，一般需要3～6個(gè)月。厭氧反應(yīng)器一般還要保證溫度在(35±3)℃。但受馬鈴薯收獲時(shí)間限制，淀粉生產(chǎn)和廢水的產(chǎn)生具有季節(jié)性，該類企業(yè)最長(zhǎng)的連續(xù)生產(chǎn)周期在秋冬季節(jié)，且僅約4個(gè)月。③處理成本較高。淀粉生產(chǎn)企業(yè)利潤(rùn)低，多無(wú)力承受高成本處理工藝?，F(xiàn)階段，生化處理對(duì)水溫要求嚴(yán)格，尤其是厭氧生物處理，冬季低溫的不利影響更加明顯，必須消耗大量蒸汽來(lái)維持溫度，處理成本太高，難以承擔(dān)?；瘜W(xué)法回收所得的馬鈴薯蛋白質(zhì)已變性，純度低，且回收的蛋白質(zhì)在干燥過(guò)程中易發(fā)生褐變，產(chǎn)品色澤深。要提高品質(zhì)還需進(jìn)一步純化，回收成本增加。盡管目前超濾法處理回收效果最好，無(wú)化學(xué)物質(zhì)的添加，與化學(xué)處理相比，所得馬鈴薯蛋白質(zhì)品質(zhì)及純度均較高，但是其設(shè)備昂貴，且超濾膜易被堵塞，設(shè)備需定期清洗維護(hù)方能連續(xù)使用。④淀粉提取和濃縮工藝水(第2、3類廢水)泡沫嚴(yán)重。此類淀粉廢水屬于細(xì)胞液工藝水，產(chǎn)生于馬鈴薯淀粉車間淀粉濃縮工序，經(jīng)由管道流至污水處理車間時(shí)，泡沫層體積較大，且泡沫比較穩(wěn)定，靜置5～90min，泡沫體積僅由占總體積的50%降至35%，因此，細(xì)胞液廢水中泡沫問(wèn)題常規(guī)方法無(wú)法解決，妨礙了后續(xù)處理單元的正常運(yùn)行，如初沉池、氣浮機(jī)、厭氧及好氧反應(yīng)器等。⑤廢水營(yíng)養(yǎng)源不足。對(duì)淀粉廢水進(jìn)行生化處理時(shí)，除碳源、氮源外的其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)少，生化反應(yīng)不易進(jìn)行。

　　5馬鈴薯淀粉廢水處理技術(shù)研究發(fā)展方向和應(yīng)用前景展望

　　近年來(lái)，國(guó)家對(duì)馬鈴薯淀粉廢水的處理日趨重視，但對(duì)其資源化利用的技術(shù)水平仍較低，有待于進(jìn)一步探索、研發(fā)和提高，并加以大規(guī)模推廣應(yīng)用，開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景廣闊。從資源節(jié)約和經(jīng)濟(jì)效益的兩方面考慮，資源化回收利用，節(jié)能減排是馬鈴薯淀粉廢水處理的必然選擇。馬鈴薯淀粉廢水資源化回收利用，既節(jié)約了資源，減少了廢水對(duì)環(huán)境污染，又減輕了后續(xù)處理負(fù)擔(dān)。今后一段時(shí)間馬鈴薯淀粉廢水處理研究發(fā)展方向主要是：①積極探索和研發(fā)能夠根本解決馬鈴薯淀粉廢水污染問(wèn)題的生化處理兼有效成分提取為主的綜合利用項(xiàng)目。雖然研究者通過(guò)參考和借鑒其他淀粉廢水的處理方法，時(shí)有新工藝和新方法產(chǎn)生，且室內(nèi)模擬試驗(yàn)效果很好，但主要為生化及物化處理。對(duì)于高濃度有機(jī)廢水馬鈴薯淀粉廢水的處理而言，傳統(tǒng)絮凝法對(duì)溫度變化適應(yīng)性強(qiáng)且能耗低，但單一方法去除效率較低，處理效果不理想，故必須選擇優(yōu)缺點(diǎn)互補(bǔ)的多種方法結(jié)合，并積極探究回收淀粉、蛋白質(zhì)等有效成分與生化處理綜合利用的項(xiàng)目，切實(shí)解決馬鈴薯淀粉廢水污染問(wèn)題。②力求經(jīng)濟(jì)效益與資源節(jié)約雙贏。傳統(tǒng)處理工藝僅限于降解馬鈴薯淀粉廢水中的污染物，忽視其有用成分的回收綜合利用，造成資源浪費(fèi)。故今后的研發(fā)重點(diǎn)應(yīng)為高效節(jié)能、回收利用、變廢為寶的新工藝，并力求降低成本，低碳環(huán)保、節(jié)能減排。③優(yōu)選核心為蛋白質(zhì)提取的物化-生化處理工藝。盡可能有效提取并回收蛋白液中蛋白質(zhì)，減少后續(xù)處理中泡沫的影響?？捎行Ю蒙a(chǎn)過(guò)程中的余熱提高水溫，便于廢水中蛋白質(zhì)的提取和回收。④加強(qiáng)功能性微生物的選育和配套的高效率生物反應(yīng)器的研究力度。近年來(lái)，趨向于研發(fā)絮凝效率高、適用范圍廣的復(fù)合絮凝劑和易降解、無(wú)二次污染的微生物絮凝劑。生物法處理薯類淀粉廢水的主要途徑是利用廢水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生產(chǎn)和回收油脂、多糖、蛋白質(zhì)等產(chǎn)品，效果雖好，但啟動(dòng)慢、受水溫等影響大，且獨(dú)立厭氧或好氧生物處理效果差，故應(yīng)著力開(kāi)發(fā)高效的能抗沖擊負(fù)荷、能快速啟動(dòng)的廢水處理方法與回收利用有效成分相結(jié)合的綜合工藝。目前最好的資源化途徑是厭氧處理淀粉廢水生產(chǎn)CH4氣體。

　　綜上所述，馬鈴薯淀粉廢水來(lái)源廣泛，利用其回收蛋白質(zhì)，生產(chǎn)微生物絮凝劑、微生物油脂，多糖以及乳酸皆為高效利用馬鈴薯淀粉廢水，節(jié)約資源、變廢為寶、環(huán)境友好的方法。努力開(kāi)發(fā)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、高效、綠色環(huán)保、綜合利用率高的淀粉廢水處理方法，徹底解決馬鈴薯淀粉生產(chǎn)中的廢液污染問(wèn)題，是馬鈴薯淀粉廢水綜合利用的重中之重。