每年9-11月，污水寶經(jīng)常接到業(yè)主的咨詢電話，問馬鈴薯、紅薯淀粉加工廢水好處理嗎？
  根據(jù)污水寶對我國幾十家馬鈴薯淀粉生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查數(shù)據(jù)匯總得到馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢水的主要污染物濃度如表 1 所示。由于企業(yè)對廢水的分類分流不統(tǒng)一，表 1 中高濃度廢水主要是指馬鈴薯細胞水和淀粉洗滌水的混合排水，低濃度水主要是指馬鈴薯原料的清洗水。

  馬鈴薯淀粉的加工過程完全為物理過程，廢水中主要污染物是加工中被分離出來的馬鈴薯原料的組分。如表 2 所示，廢水固形物主要由蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、有機酸、鹽類組成，換一個角度講這些都是馬鈴薯中的有機營養(yǎng)物質(zhì)，是可利用的資源。
  馬鈴薯淀粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，且COD 濃度較高。由于廢水中的固形物主要是源于馬鈴薯原料的蛋白質(zhì)、糖類等有機物，易腐敗發(fā)酵產(chǎn)生惡臭，直接排放會造成水體富營養(yǎng)化。

一、將馬鈴薯淀粉廢水作為肥料進行土地播撒
1. 1 國內(nèi)外土地播撒應(yīng)用情況
  世界馬鈴薯淀粉的主要產(chǎn)地在歐洲，而歐洲馬鈴薯淀粉企業(yè)將馬鈴薯細胞水作為肥料施用于土地已有多年歷史。但是，目前歐盟各國對工業(yè)廢水進行土地播撒的意見并不一致，一些國家接受土地播撒的方法，一些國家則通過立法禁止; 即便是接受土地播撒的國家，態(tài)度也十分謹(jǐn)慎，對實施有很嚴(yán)格的要求。丹麥、瑞典等國 已科學(xué)驗證了馬鈴薯細胞水可作為肥料用于土地播撒的方法，并沿用至今。
  在我國西北、華北和東北地區(qū)已經(jīng)多年嘗試采用馬鈴薯淀粉廢水進行農(nóng)灌和施肥，其間積累了很多的經(jīng)驗與教訓(xùn)［4 － 7］，形成了日趨完善的灌溉技術(shù)并在不斷擴大試驗面積。
  我國馬鈴薯淀粉廢水土地播撒主要過程為: 馬鈴薯細胞液回收→沉淀等初級處理→集中儲存→適度發(fā)酵→噴灌; 也有將集中儲存的廢水與馬鈴薯清洗水混合稀釋后對農(nóng)田實施灌溉。土地播撒或灌溉通常分春、冬2 季對播種農(nóng)田實施。
  不能回避的是用馬鈴薯淀粉廢水進行土地播撒存在一定的環(huán)境風(fēng)險，不同地區(qū)、不同土質(zhì)和地下水源等對此種處理方法的承載力有很大差異，規(guī)模推廣需因地制宜、符合相關(guān)法律法規(guī)并需經(jīng)過專業(yè)的環(huán)境影響監(jiān)控與評估。

1. 2  土地播撒法處理馬鈴薯淀粉廢水需要具備的條件
  土地播撒法處理馬鈴薯淀粉廢水需要經(jīng)過施用土地的所有者允許; 需要有大量的用于施用的土地面積; 必須具有大容量的廢水存儲設(shè)施和專業(yè)的播撒設(shè)施; 需要有系統(tǒng)規(guī)范的技術(shù)保障。

1. 3 土地播撒法的關(guān)鍵點
( 1) 施用土地的選取。土地的選取要考慮地下水位和土壤質(zhì)地。如慕松等人認(rèn)為［5］，在寧夏南部地區(qū)地下水位大于 20m、土壤質(zhì)地為壤土的休閑農(nóng)田適宜馬鈴薯淀粉廢水施肥，沙土地則不宜施用。
( 2) 農(nóng)作物的選取。馬鈴薯淀粉廢水適于喜氮、喜鉀的作物。目前報道［4 － 7］的適宜作物包括玉米、馬鈴薯、大豆、向日葵、小麥、油麻等，馬鈴薯淀粉廢水播撒對這些作物都有增產(chǎn)效果。
( 3) 施用的時機。馬鈴薯淀粉廢水施用的時機受農(nóng)作時間及氣候條件的限制。呂春林等人［4］ 認(rèn)為，馬鈴薯淀粉廢水施用的最佳時機是在秋翻地前和春播前 2 個時段，這是因為馬鈴薯淀粉生產(chǎn)中的汁水有機物含量較高，選擇秋季翻地或春播前灌溉汁水進行翻地，有機物可在地下進行厭氧發(fā)酵，增強肥力，有利于土壤吸收營養(yǎng)成分。若秋春季降雨多可酌減灌溉量。
( 4) 施用方式。實施效果較好的馬鈴薯淀粉廢水土地播撒方式包括噴灌和澆灌。相比而言，噴灌更有利于控制施用量、有利于均勻肥力。
( 5) 施用數(shù)量的調(diào)控。馬鈴薯淀粉廢水當(dāng)作肥料施用之前必須進行稀釋( 稀釋倍數(shù)至少為 3 ～ 4倍) ，需根據(jù)施用土地情況確定稀釋倍數(shù)和最佳施用量，施用過量易導(dǎo)致農(nóng)作物死亡、土壤板結(jié)等嚴(yán)重不良后果。同時，必須適時進行輪灌。連續(xù)多年灌溉可造成土壤中鉀、氮元素相對過剩，使耕層土壤富營養(yǎng)化，實施中應(yīng)根據(jù)施用土壤特征確定灌溉年數(shù)。
( 6) 平衡施肥。施用馬鈴薯淀粉廢水播撒能節(jié)省化肥的使用。根據(jù)具體地區(qū)土地的肥力和種植作物的不同，要研究確定施用馬鈴薯淀粉廢水后再施用其他化肥的種類和數(shù)量，確保作物的正常生長。如慕松等人［5］提出在寧夏南部地區(qū)灌過馬鈴薯淀粉廢水的農(nóng)田施肥時應(yīng)遵循控氮、增磷、不施鉀的原則。
( 7) 存儲設(shè)施的防滲處理。土地播撒法處理馬鈴薯淀粉廢水需經(jīng)過長時間的存儲，一般從馬鈴薯淀粉生產(chǎn)季節(jié)到來年春播之前，必須對廢水存儲設(shè)施進行防滲處理，以免污染地下水。
( 8) 環(huán)境風(fēng)險的監(jiān)控。土地播撒法處理馬鈴薯淀粉廢水需要系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)控以降低環(huán)境風(fēng)險。需要關(guān)注馬鈴薯淀粉廢水對土壤物理和化學(xué)性狀的影響、對作物生長和品質(zhì)的影響、以及對地下水和周邊空氣的影響。
土地播撒法處理馬鈴薯淀粉廢水具有可以改善土壤理化性質(zhì)，增加土壤養(yǎng)分，提高土壤肥力、增產(chǎn)增收、節(jié)省化肥、節(jié)約資源、緩解環(huán)境污染等作用。但必須科學(xué)使用以規(guī)避環(huán)境風(fēng)險。

二、分離回收馬鈴薯汁水蛋白用于飼料、食品、醫(yī)藥原料
2. 1 回收飼料用馬鈴薯蛋白
  歐洲很多馬鈴薯淀粉生產(chǎn)企業(yè)回收馬鈴薯汁水蛋白質(zhì)用以生產(chǎn)飼料蛋白。汁水回收蛋白略有咸苦味，成品蛋白質(zhì)含量一般在 80% ～ 87%［8，10］。馬鈴薯蛋白主要用于牲畜幼仔飼料、寵物飼料和某些種類的魚飼料。
  馬鈴薯汁水蛋白回收工藝有 2 種，一種是先對汁水進行反滲透膜預(yù)濃縮處理，然后再通過熱絮凝、離心分離、熱風(fēng)干燥后得到飼料用馬鈴薯蛋白產(chǎn)品［8 － 9］，另一種是不經(jīng)預(yù)濃縮，直接進行絮凝、分離和脫水 。反滲透預(yù)濃縮可節(jié)省能耗和水耗，表現(xiàn)在汁水濃縮 1 倍后可以提高熱絮凝效果，同時透過液可作為工藝水回用。

2. 2 回收食品和醫(yī)藥用馬鈴薯蛋白
  AVEBE 公司2007 年 2 月投資幾百萬歐元成立的子公司 Solanic，專門從馬鈴薯汁水中回收生產(chǎn)用于食品和醫(yī)藥工業(yè)的高品質(zhì)蛋白，其主要工藝路線為:馬鈴薯汁水→預(yù)處理→吸附→高分子質(zhì)量蛋白→濃縮→干燥→食品用馬鈴薯蛋白。
  該工藝加工條件溫和，能保留馬鈴薯蛋白的天然活性和功能性，還能去除馬鈴薯含有的生物堿，有利于確保食品用馬鈴薯蛋白的安全性。該工藝得到的高分子質(zhì)量馬鈴薯蛋白的主要組成是 Patatin 蛋白;吸附過程分離出的低分子質(zhì)量蛋白主要組成是蛋白酶抑制劑，低分子質(zhì)量馬鈴薯蛋白可用于皮膚發(fā)炎、皮膚過敏和傷口愈合類的醫(yī)藥中。Solanic 公司的產(chǎn)品有食品用馬鈴薯蛋白粉和幾種高濃度的食品用馬鈴薯蛋白濃縮液。

2. 3 回收馬鈴薯蛋白產(chǎn)品的食用飼用安全
  馬鈴薯蛋白產(chǎn)品的安全性風(fēng)險主要來自馬鈴薯原料帶入的生物堿，產(chǎn)品中一般含有茄啶糖苷生物堿SGA。歐洲飼用馬鈴薯蛋白商品的 SGA 含量是 1 500 ～ 2 500 μg / g，經(jīng)過精制處理后 SGA 可降低到 100 μg / g 以下，精制后的產(chǎn)品被用于牲畜幼仔飼料、寵物飼料和特殊種類的魚飼料中。新鮮馬鈴薯原料中 SGA 含量為 50 ～ 100 μg /g，無安全問題; 但當(dāng)發(fā)芽馬鈴薯的 SGA 含量高達 3 000 ～ 5 000 μg / g 時，存在安全隱患。目前國內(nèi)外尚無對馬鈴薯蛋白產(chǎn)品 SGA 限量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出臺，安全使用量可參照原料 SGA 含量折算。

2. 4 馬鈴薯汁水回收蛋白
  天然馬鈴薯蛋白的乳化性和起泡性優(yōu)于或相當(dāng)于蛋清蛋白和大豆分離蛋白，熱穩(wěn)定性相當(dāng)于蛋清蛋白，凝膠穩(wěn)定性和持水力低于酪蛋白鈉、蛋清蛋白和乳清分離蛋白，感官特性明顯優(yōu)于傳統(tǒng)熱聚沉馬鈴薯蛋白。酸熱蛋白回收工藝對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能性有明顯的破壞，膜法分離、親和吸附等溫和的加工技術(shù)已成為研究熱點。
  膜法回收天然馬鈴薯蛋白的工藝，采用截留分子質(zhì)量 5 ～ 150 ku 的親水聚醚砜膜、親水聚偏 1，1 二氟乙烯膜、再生纖維素膜進行超濾實驗室和中試試驗，結(jié)果表明膜孔徑和和膜材料對馬鈴薯蛋白的截留量影響很小。從工業(yè)馬鈴薯汁水中利用膨脹床吸附色譜( (EBA) 技術(shù)大規(guī)模制備食品級天然馬鈴薯蛋白濃縮物，并研究了不同干燥條件對蛋白性質(zhì)的影響。結(jié)果顯示，馬鈴薯蛋白具有較高的酯酶活性和蛋白酶抑制活性，但凝膠特性不理想; 不同干燥法得到樣品的溶解度差異明顯，真空冷凍干燥樣品溶解度最高; 熱風(fēng)干燥樣品的酯酶活性和蛋白酶抑制劑活性明顯降低。

2. 5 回收馬鈴薯汁水蛋白后的廢水處理
  歐洲目前對回收馬鈴薯汁水蛋白后的汁水一般采用 2 種處理方法［7 － 8］，一種是將脫蛋白后的馬鈴薯汁水進行蒸發(fā)濃縮，濃縮液用于生產(chǎn)液體噴灑肥料;另一種是直接進行廢水處理，先厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣、再經(jīng)好氧等工藝處理后達標(biāo)排放。
  位于德國Wietzendorf 的屬于Emsland-Starke 公司的一家馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廠，將回收馬鈴薯汁水蛋白后的廢水先進行 2 段厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣，沼氣的能量用于廢水站和淀粉生產(chǎn)車間，厭氧處理后的廢水 COD 降到 4000 mg / L，再進一步采用附帶超濾膜生物反應(yīng)器的好氧工藝處理，處理后的廢水可達到地表水排放標(biāo)準(zhǔn)。該工廠還建設(shè)了廢水再利用系統(tǒng)，將超濾膜生物反應(yīng)器流出的廢水進行一段反滲透處理，透過液用于工藝清洗水，截留液用作液體礦物質(zhì)肥料。

三、 以馬鈴薯汁水發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白飼料
  利用馬鈴薯條加工廢水中的淀粉為底物進行酵母發(fā)酵生產(chǎn)蛋白產(chǎn)品，在 100 L的規(guī)模下進行饋料批式好氧發(fā)酵，干燥產(chǎn)品中蛋白含量11% ～ 12% 。
  薯渣與汁水混合液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)單細胞蛋白的研究，據(jù)專利報道: 利用木霉和青霉等纖維素降解菌和酵母組成的菌群對馬鈴薯渣與汁水 1 ∶ 2 混合的液態(tài)條件下發(fā)酵，pH 值4. 5 ～ 5. 5，溫度 28℃ 培養(yǎng) 6 d，可使發(fā)酵生產(chǎn)的單細胞蛋白飼料中粗蛋白含量達到 40% 。

四、如何選擇合適技術(shù)？
  馬鈴薯淀粉廢水技術(shù)相對成熟，但是選對合適的環(huán)保公司是關(guān)鍵。
  目前市場充斥著低價劣質(zhì)的環(huán)保設(shè)備，很容易誤導(dǎo)不專業(yè)的業(yè)主。每年秋季，不少業(yè)主通過污水寶平臺（全國最大的污水處理平臺）來尋找合適的環(huán)保公司。