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我国是马铃薯第一大生产国和第一大消费国。马铃薯营养和经济价值均高，普遍应用于食品、淀粉，饲料和医药等工业，特别淀粉工业。随着经济的飞速开展，马铃薯淀粉企业生产范围和生产才能都不时提升。甘肃省是马铃薯生产大省，马铃薯加工，特别马铃薯淀粉生产，是甘肃省经济开展的重要支柱产业。定西市是国内最大的马铃薯产区，有“中国薯都”之美称。马铃薯为本地经济开展和生死水平的进步作出了重要奉献。但马铃薯淀粉在生产过程中，均匀约6.5t马铃薯，可以产出1t淀粉，5t薯渣和20t废水。该废水成分复杂，直接排放，既糜费物质资源和水资源，又严重污染生态环境。如何将其绿色化处置，综合开发应用，完成环境效益与社会效益双赢。特别关于自然资源匮乏，干旱落后，水资源极度短缺的甘肃定西而言，更是意义特殊。
1马铃薯淀粉废水的主要来源、组成、性质和特性及其对环境的危害
1.1马铃薯淀粉废水的主要来源、组成、性质和特性
马铃薯淀粉废水为马铃薯淀粉生产中产生的废水，可分为3类：第1类是马铃薯清洗水，主要含有小马铃薯、根、芽、叶、草和泥沙等;第2类是马铃薯淀粉提取废水，也称蛋白废水，主要由马铃薯锉磨阶段产生，占总废水量的10%～20%，含有大量可溶性蛋白，少量淀粉微粒和纤维等不溶物，混浊度高，为主要污染源;第3类是淀粉清洗水。其中第1、3类废水可循环应用，仅蛋白废水需求处置。蛋白废水中主要含有淀粉、纤维、蛋白质、氨基酸、有机酸、脂肪、糖类、维生素等高浓度有机物。其中，蛋白质含量约2000～8000mg/L，化学耗氧量(COD)约6000～30000mg/L，固体悬浮物(SS)约8500～10000mg/L，回收应用潜力大。但直接生物降解难度高，且形成其中蛋白质等有用物质流失糜费。故处置淀粉提取废水宜以资源化应用为主，生物处置为辅。
马铃薯淀粉废水的特性在于废水量随马铃薯淀粉生产时节性动摇变化大。每年生产期主要集中于当年10月至翌年1月冰冷的秋冬之季，属短周期间歇性生产，同时数目众多的小型企业生产范围较小;废水蛋白质含量高，曝气处置时会产生大量泡沫。因而，废水处置难度大，且先前多数企业污水处置工艺简单，处置后废水仍难达标排放，直接污染地表水体。
1.2马铃薯淀粉废水对环境的危害
马铃薯淀粉废水属高浓度、高污染酸性有机废水，进入环境后，一则其所含有机质会自然发酵产生吲哚、H2S、NH3等气体污染环境;二则其高浓度的有机质惹起水体富营养化，致使各种微生物疾速生长繁衍，更有甚者使致病菌或有害微生物极速繁衍，严重损害水生动物，同时因有机质的氧化反响和微生物大量繁衍，耗尽水中溶解氧，招致水生生物缺氧窒息致死，严重污染相关水体及生态环境。以至可能惹起部分地域农田减产或绝收，废水存留过长会发酵产生恶臭气体，严重影响周边居民正常生活生产。
GB8978-1996《综合污染物排放规范》规则的二级排放规范对排放水质的请求为：SS≤70mg/L，pH6.0～9.0，BOD≤30mg/L，COD≤150mg/L。故此类废水必经恰当处置，才干达标排放。
2马铃薯淀粉废水传统处置办法
目前，国内外马铃薯淀粉生产工业废水处理办法，主要有物理化学法和生物法，实践应用中此二者各有利害。
2.1物理化学法
马铃薯淀粉废水常规处置的物理化学法包括自然处置法、单纯曝气法和絮凝沉淀法。
2.1.1自然处置法
自然处置法是应用自然界生物本身在生长代谢过程，不时净化淀粉废水中的有机污染物。该办法操作烦琐，投资少。但受诸多自然要素的影响，大面积推行难度较大。杨凤江等首先将玉米淀粉废水经由格栅沉淀之后，再用之于饲养家禽，然后将废水排入氧化塘自然发酵12d，再依次排入水葫芦池和细绿萍池各净化7d，最终到达农田灌溉水质规范，用于灌溉稻田、果树和蔬菜等。
2.1.2单纯曝气法
所谓单纯曝气法指将废水以普通空气或含O3的空气实行短时间曝气，应用空气中O2或O3的氧化及对挥发性物质的吹脱使废水得以净化，普通不单独运用。处置本钱高、停留时间长、处置效果普通，推行受限。我国北方一些小型马铃薯淀粉厂，在生产工艺和生产时节等条件不适合釆取生物处置法的状况下，采用沉淀别离与单纯曝气法组合工艺，先经沉淀别离减轻单纯曝气法的处置负荷，兼调理、稳定水质水量;再经后续单纯曝气以保证出水达标，同时将沉淀别离过程中生成的有机酸吹脱进来，使废水pH值接近7。任燕等在温度20℃、溶液pH10、以5.00g/h通入O32h，可使废水总磷、氨氮、COD及悬浮物去除率分别达62.07%、62.71%、65.89%和84.12%，出水无恶臭味，pH7.05。O3降污中，采用泡沫富集可回收干物质的40.65%，其中蛋白质占66.21%，阐明臭氧化处置既能有效去除污染物，又能回收废水中有机质。
2.1.3絮凝沉淀法
所谓絮凝沉淀法指向废水中参加絮凝剂，使其中的分散态有机质脱稳、凝聚，构成汇集态粗颗粒物从中别离。该法操作烦琐，沉淀时间短、运转本钱低、应用普遍。总体上絮凝剂依照其化学组成分为无机和有机絮凝剂。无机絮凝剂包括无机凝聚剂和无机高分子絮凝剂;有机絮凝剂包括自然有机高分子絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。无机絮凝剂为低分子铝盐和铁盐。铝盐主要有Al2(SO4)3、KAl(SO4)2·12H2O和Na3AlO3。铁盐主要有FeCl3、FeSO4和Fe2(SO4)3。无机絮凝剂的主流产品是无机高分子絮凝剂，主要包括聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)等。自然有机高分子改性絮凝剂有：壳聚糖、淀粉、多糖、纤维素和蛋白质等的衍生物。影响絮凝效果的关键要素为絮凝剂品种、性质和种类。完成絮凝过程优化的中心技术是积极探究和研发新型、高效的絮凝剂。絮凝剂品种很多，但适于淀粉废水处置的高效、环保、低价絮凝剂仍需不时研讨探究。
白波以PAC、PFS、PAM(聚丙烯酰胺)等絮凝剂处置高浓度马铃薯淀粉废水。以去除COD为目的，得出PAC为最合适混凝剂，其最佳投药量500mg/L，COD去除率达44%，进一步超滤别离，COD去除率可升至77%。李芳蓉等以自然无机高分子膨润土为原料，以化学改性法制备了膨润土复合无机高分子絮凝剂和自配膨润土复合无机高分子絮凝剂，并应用于淀粉废水处置，效果较为理想，处置后淀粉废水明澈透明。实验标明，废水中SS和COD的去除受溶液pH值影响较大，pH值越低效果越好。张亚群等研讨了pH值、混凝剂PAC和助凝剂PAM用量三个要素对复合处置马铃薯淀粉废水混凝效果的影响。结果标明，在pH值约为5，PAC和PAM用量分别是6.0和0.4g/L的条件下效果较理想，COD和蛋白质去除率分别达41.7%和82.8%，减轻了后续处置系统担负。谢安等[9]将PFS与自制的(预枯燥法)阳离子变性淀粉絮凝剂复配处置马铃薯淀粉废水，实验标明，相同条件下，高取代度阳离子变性淀粉絮凝剂对废水的絮凝效果更好。取代度0.3903，参加量0.1%，废水初始pH6.0，与PFS复配运用时，COD去除率达61.32%，其絮凝效果比相同投加量的传统PAM絮凝剂均匀高约10%。王有乐等[10]运用常规化学絮凝剂AlCl3、Fe2(SO4)3、PAM以及有机和无机之间的互相复配对马铃薯淀粉废水絮凝预处置，肯定了较佳絮凝剂AlCl3+PAM组合，其较佳pH值为4，较佳投药量AlCl3+PAM(200+3)mg/L，10%CaCl2助凝剂投加量10ml/L。结果是，浊度、COD和色度去除率分别为95.06%、41.08%和90.63%，其优点为，处置效果好、投药量少、助凝剂投加量少、较佳pH值在原废水pH值范围内、处置本钱低(11.05元/t废水)、产生污泥量少(649g/t废水)等。刘玉峰等以PAM作为絮凝剂，在PAM投加量70mg/L，pH5，温度20℃，反响时间40min的最佳工艺条件下，处置马铃薯淀粉加工废水，结果标明，COD、蛋白质、BOD和SS去除率分别为30%～40%、45%～55%、10%～15%和50%～60%，后续处置担负减轻了很多。朱泉雯等采用絮凝法对马铃薯淀粉废水实行预处置后回灌农田，将废水中大量有机营养物质实行回收应用。实验标明，在原水pH值为5，絮凝剂Fe2(SO4)3+PAM的投加量分别为200mg/L和3.5mg/L，静置5min条件下，浊度和COD去除率分别为90.57%和42.35%。预处置后废水直接回灌农田，土壤化学性状和农作物(扬麦12)生长状况都较对照田明显进步。
2.2生物处置法
马铃薯淀粉废水含有大量悬浮态、溶解性或呈胶体状态的有机污染物，不含有毒物质，可生化性良好，采用生物法处置可以获得理想的去除效果。
2.2.1厌氧处置
厌氧法处置淀粉废水的最终产物是可作为能源回收应用的可燃气体(以CH4为主);在低费用运转的处置工艺下，剩余污泥既易于脱水浓缩又数量少，可用作肥料;面临能源日益短缺的形势下，该法属资源回收型的低能耗处置工艺，日益遭到全世界注重。厌氧发酵法处置淀粉废水主要有厌氧流化床(AFB)、升流式厌氧污泥床(UASB)和厌氧接触法(ACP)，以及厌氧滤池(AF)和两相厌氧消化法(TPAD)等。其中UASB处置法最优，能耗低、剩余污泥少、处置效率高。UASB内水流方向与产气上升方向分歧，既减少了梗塞几率，愈加强了对污泥床的搅拌混协作用，有利于微生物与进水基质间接触混合及颗粒污泥之构成。该工艺投资省、运转费用低、操作烦琐，且产生可供应用的沼气，取得较好经济效益和环境效益。黄健对等应用改进USAB作为产CH4反响器处置淀粉废水，实验以低负荷启动方式，应用进步进水COD浓度逐级进步容积负荷和增大处置量，反响器中水力条件采用强迫内回流控制，使改进UASB在最佳条件下运转产CH4。产CH4速率高达0.539m3/d，出水CODCr<600mg/L。陈晓燕等经过自行制造的UASB安装，讨论马铃薯淀粉废水厌氧处置过程中温度、pH值优化控制，实验标明，UASB安装去除马铃薯淀粉废水COD的环境优化组合条件是温度约35℃，pH值略大于7.5，COD去除率接近90%，并随处置时间不时提升，出水COD<300mg/L。郑国臣等添加微量元素(Fe、Mn、Zn等)于厌氧折流板反响器(ABR)处置废水过程中，进水COD6000mg/L，碱度1900mg/L的条件下，ABR系统后端格室产CH4由0.68m3/d升高至1.66m3/d。系统对COD的去除率由51%进步到62%。结果标明，微量元素投加可有效刺激ABR发酵结合产、氢产CH4系统中厌氧污泥的活性，产甲烷活性加强，产氢作用遭到抑止，系统处置效能明显进步。
2.2.2好氧处置
相较于厌氧法，处置淀粉加工废水时好氧生物法缺乏之处较多，如需求充氧、无能量回收、微生物所需营养多、动力耗费大和污泥量大等，仅合适低浓度有机废水处置。通常淀粉废水COD较高，故其处置中较少单独应用好氧处置法。好氧处置法主要有生物氧化塘法、接触氧化法和SBR法。好氧生物法多用作淀粉废水处置的后续处置。苏宏等用加压SBR法处置淀粉废水，在进水COD3500～4000mg/L，停留时间8～12h时，COD去除率94%～96.7%，出水COD<150mg/L，可达标排放。加压SBR法较普通SBR法，生化反响速度快、耐负荷冲击才能更强，且有机物去除率高。
2.2.3厌氧、好氧结合处置
因淀粉废水有机负荷高，处置难度大，仅单终身物处置较难到达理想效果，故多采用厌、好氧结合处置。毛海亮等以UASB-SBR工艺处置淀粉废水。针对其有机负荷高、可生化性好之特性，先以UASB工艺处置，降解淀粉废水中大局部有机物，之后再于SBR段好氧生物处置，使废水中有机物进一步降解。结果标明，经颗粒化UASB稳定处置后，出水COD<500mg/L，又经SBR处置后，出水明澈且COD<100mg/L。该处置系统具有处置效果稳定、耐冲击负荷、运转费用低且管理简单等优点。廖立钦等运用霉菌(黑根霉、黑曲霉、青霉、白地霉)和酵母菌(拟内孢霉酵母、产朊假丝酵母)两类菌种对马铃薯废水实行处置，肯定效果最佳菌株为青霉菌和拟内孢霉酵母菌，发酵时间5d。由正交实验得，在马铃薯废水中分别接入2%青霉菌和3%拟内孢霉酵母菌后处置6d，最终废水COD由16286mg/L降至6216mg/L，去除率62.38%。详细联络污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
3马铃薯淀粉废水处置主要存在的问题
马铃薯淀粉废水处置存在的难点问题主要有：①废水量大，有机物含量高，COD值高。普通中小型淀粉厂，生产1t淀粉的同时均匀排放废水20m3。②生物处置法请求工艺能快速启动且耐低温。但厌氧工艺启动十分慢，普通需求3～6个月。厌氧反响器普通还要保证温度在(35±3)℃。但受马铃薯收获时间限制，淀粉生产和废水的产生具有时节性，该类企业最长的连续生产周期在秋冬时节，且仅约4个月。③处置本钱较高。淀粉生产企业利润低，多无力接受高本钱处置工艺。现阶段，生化处置对水温请求严厉，特别是厌氧生物处置，冬季低温的不利影响愈加明显，必需耗费大量蒸汽来维持温度，处置本钱太高，难以承当。化学法回收所得的马铃薯蛋白质已变性，纯度低，且回收的蛋白质在枯燥过程中易发作褐变，产品色泽深。要进步质量还需进一步纯化，回收本钱增加。虽然目前超滤法处置回收效果最好，无化学物质的添加，与化学处置相比，所得马铃薯蛋白质质量及纯度均较高，但是其设备昂贵，且超滤膜易被梗塞，设备需定期清洗维护方能连续运用。④淀粉提取和浓缩工艺水(第2、3类废水)泡沫严重。此类淀粉废水属于细胞液工艺水，产生于马铃薯淀粉车间淀粉浓缩工序，经由管道流至污水处置车间时，泡沫层体积较大，且泡沫比拟稳定，静置5～90min，泡沫体积仅由占总体积的50%降至35%，因而，细胞液废水中泡沫问题常规办法无法处理，阻碍了后续处置单元的正常运转，如初沉池、气浮机、厌氧及好氧反响器等。⑤废水营养源缺乏。对淀粉废水实行生化处置时，除碳源、氮源外的其它营养物质少，生化反响不易实行。
4马铃薯淀粉废水处置技术研讨开展方向和应用前景瞻望
近年来，国度对马铃薯淀粉废水的处置日趋注重，但对其资源化应用的技术程度仍较低，有待于进一步探究、研发和进步，并加以大范围推行应用，开发应用前景宽广。从资源节约和经济效益的两方面思索，资源化回收应用，节能减排是马铃薯淀粉废水处置的必然选择。马铃薯淀粉废水资源化回收应用，既节约了资源，减少了废水对环境污染，又减轻了后续处置担负。今后一段时间马铃薯淀粉废水处置研讨开展方向主要是：①积极探究和研发可以基本处理马铃薯淀粉废水污染问题的生化处置兼有效成分提取为主的综合应用项目。固然研讨者经过参考和自创其他淀粉废水的处置办法，时有新工艺和新办法产生，且室内模仿实验效果很好，但主要为生化及物化处置。关于高浓度有机废水马铃薯淀粉废水的处置而言，传统絮凝法对温度变化顺应性强且能耗低，但单一办法去除效率较低，处置效果不理想，故必需选择优缺陷互补的多种办法分离，并积极探求回收淀粉、蛋白质等有效成分与生化处置综合应用的项目，实在处理马铃薯淀粉废水污染问题。②力图经济效益与资源节约双赢。传统处置工艺仅限于降解马铃薯淀粉废水中的污染物，无视其有用成分的回收综合应用，形成资源糜费。故今后的研发重点应为高效节能、回收应用、变废为宝的新工艺，并力图降低本钱，低碳环保、节能减排。③优选中心为蛋白质提取的物化-生化处置工艺。尽可能有效提取并回收蛋白液中蛋白质，减少后续处置中泡沫的影响。可有效应用生产过程中的余热进步水温，便于废水中蛋白质的提取和回收。④增强功用性微生物的选育和配套的高效率生物反响器的研讨力度。近年来，趋向于研发絮凝效率高、适用范围广的复合絮凝剂和易降解、无二次污染的微生物絮凝剂。生物法处置薯类淀粉废水的主要途径是应用废水中的营养物质生产和回收油脂、多糖、蛋白质等产品，效果虽好，但启动慢、受水温等影响大，且独立厌氧或好氧生物处置效果差，故应着力开发高效的能抗冲击负荷、能快速启动的废水处置办法与回收应用有效成分相分离的综合工艺。目前最好的资源化途径是厌氧处置淀粉废水生产CH4气体。
综上所述，马铃薯淀粉废水来源普遍，应用其回收蛋白质，生产微生物絮凝剂、微生物油脂，多糖以及乳酸皆为高效应用马铃薯淀粉废水，节约资源、变废为宝、环境友好的办法。努力开发科学、经济、高效、绿色环保、综合应用率高的淀粉废水处置办法，彻底处理马铃薯淀粉生产中的废液污染问题，是马铃薯淀粉废水综合应用的重中之重。
