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榨菜行业废水处理及可持续发展对策

 论文栏目:可持续发展论文     更新时间:2017/6/16 8:48:52   

摘要对桐乡市榨菜行业基本现状进行了调研,总结了榨菜行业典型生产加工工艺和各主要工艺段的产污特征,以及榨菜废水直排对水环境的影响;根据产污特征分析了榨菜废水处理设计要点并简述了榨菜废水的处理技术及尾水出路问题;针对榨菜行业的瓶颈问题,提出了可持续发展的行政管理对策。

关键词榨菜行业;废水处理;可持续发展;对策

榨菜是利用一种名叫茎瘤芥的蔬菜植物的瘤茎(俗称青菜头)作原料,经过专门加工腌制而成的腌菜食品,是浙江省传统的特色加工蔬菜。但是榨菜加工产生的大量废水,水质成分杂、污染物浓度高、难降解是污染防治和环保监管重点和难点。许多分布于乡村的榨菜企业废水未经有效处理无序排放,导致次级河流、村镇饮用水源及沿线农田土壤严重污染,对受纳水体水环境形成严重威胁,已成为制约榨菜行业规模化发展的瓶颈之一。在调研桐乡市榨菜行业基本现状基础上,归纳了典型榨菜生产工艺和产污特征,总结了榨菜废水的处理技术及尾水出路,提出了榨菜行业转型可持续发展的行政参考对策。

1榨菜行业基本现状

1.1桐乡市榨菜行业基本情况

浙江省榨菜栽培区域主要为桐乡、海宁和余姚区域的春榨菜以及瑞安的东榨菜[1]。桐乡市目前现有榨菜企业38家,产品主要为榨菜、空心菜、萝卜条、大蒜和生姜等。初步统计全市共开挖菜窖5500余只,主要分布于高桥、屠甸及凤鸣街道,占地面积59280m2。全市每年腌制新鲜榨菜约8000t,年产值破亿元,两处废水集中处理设施年处理腌制及加工废水约15万t。

1.2典型榨菜生产工艺及产污特征

1.2.1典型榨菜生产工艺流程榨菜秋种春收,清明前后(即3月下旬至4月上旬之间)是榨菜的收割季节,此时称榨菜鲜头。4月中旬,鲜头以100∶3的比例加食盐入池腌制,腌期一般为10d。鲜头起池后池中卤水即为头渍卤水。清池后原鲜头再以100∶8比例加食盐入池二次腌制,二次起池后产生卤水为二渍卤水,此时称榨菜咸头(半成品)。榨菜加工工业的高盐废水主要为腌制阶段所产生的卤水。典型加工工艺如下:青菜头→一次腌制→二次腌制→修剪看筋→淘洗→切分→脱盐→脱水→拌料→计量→装袋→热合→杀菌→冷却→吹干→成品其中,一次腌制、二次腌制、修剪看筋、淘洗、脱盐、脱水杀菌和冷却中产生的废水必须排至废水站。1.2.2各工艺段产污特征榨菜加工中的水污染物主要来源于腌制、浸泡工段及地面冲洗水,用水量约占总耗水量的70%。(1)腌制阶段。第一次腌制出水盐度约3%,第二次腌制出水盐度约7%~14%,一次腌制废水具有集中排放特性,二次腌制废水排放具有间接性和时间上的分散性,与起池时间相关,取决于企业的生产能力和咸头的销售情况。榨菜腌制废水约占榨菜加工废水产生量的10%。(2)榨菜浸渍漂洗工段。榨菜咸头加工成品前还需浸渍漂洗,以降低榨菜中的盐度,产生的浸渍漂洗废水约占榨菜加工废水产生量的35%。(3)灭菌和冷却废水。榨菜加工成小包装时还要进行高温灭菌及冷却,该过程产生的废水约占榨菜加工废水产生量的15%。(4)地面、设备冲洗废水。在榨菜加工过程中,为保证生产车间清洁,还需对生产车间的地面、设备进行周期性冲洗,这部分废水约占榨菜加工废水产生量的40%。榨菜加工过程中腌制、漂洗、冷却和冲洗废水混合后的综合废水盐度高达2%~15%,有机污染物浓度高达3~20g/L,悬浮物浓度高达7g/L,具有高盐、高氮磷和高有机物浓度的特点[2]。

1.3菜废水直排对环境的影响

榨菜加工点多、面广,且大多数农户的头道腌制点就近挖建于榨菜种植地周边,腌制产生的污水直接排放于农田及周边沟渠,将破坏农田土壤结构,导致土质硬化、板块化,最终失去生理活性,且无法恢复耕种[3]。长期直排高浓度、高盐度废水榨菜废水将导致部分河道水质严重恶化甚至出现发黑发臭现象。陈秀琴等[4]对余姚北部在榨菜加工期的水质进行监测,发现在榨菜卤汁排放到河里以后,高锰酸钾指数和BOD520急剧上升,平均增长率为128%和134%,Cl-均增长率为54%。

2榨菜废水的污染防控措施

2.1榨菜废水处理设计要点分析

在污水处理工艺选择及设计时,应根据榨菜废水水质特性充分考虑以下因素:(1)榨菜废水中含有大量菜头和菜丝等悬浮物,必须在调节池之前去除;(2)由于生产废水排放时间、排水水量和水质波动较大,必须设置足够大的调节池容积,宜将腌制废水单独储存,按比例或通过检测调节池盐度控制腌制废水的混入量;(3)高盐环境会对正常的生物处理系统产生一定的冲击,应选择对此有较好适应性的工艺;(4)榨菜生产废水具有高氨氮高含磷的特点,所选工艺系统应具有完备的脱氮除磷功能;(5)榨菜废水中有机物多,通过生化反应后会产生H2S、NH3等气体,应考虑臭气处理;(6)含盐废水对构筑物和设备具有腐蚀性,构筑物设计和设备的选取应考虑防腐要求。

2.2榨菜废水的处理技术

榨菜腌制废水BOD5/COD约为0.6[5],可生化性较好,但高盐对普通微生物有抑制作用,常规的单一生物处理工艺难以有效去除该类废水中的有机物和氮磷。针对榨菜腌制废水高盐高氮磷高有机物浓度的特征,柴宏祥等[6]针对进水COD、NH4+-N、TN及PO43--P分别为10000,345,550和38.5mg/L的榨菜腌制废水,采用“厌氧序批式生物膜反应器(ASB-BR)-二级序批式生物膜反应器(SBBR)-化学除磷”组合处理工艺进行处理,出水COD、NH4+-N、TN及PO43--P分别达到93.6,12.3,18和0.11mg/L,去除率分别为99.1%,96.4%,96.7%和99.9%,出水达到污水综合排放一级标准。重庆某榨菜厂废水处理主体工艺采用两级化学除磷+两相厌氧+CASS工艺,排放水达到了污水综合排放标准(GB8978—1996)一级排放标准。每年减排COD约1531t,BOD5约1045t,NH3-N约34.32t,磷约12.9t[7]。周健等[8]采用复合式厌氧反应器处理盐度为18g/L、COD为4500mg/L的榨菜废水,在温度20℃~25℃,负荷1.5kgCOD/(m3•d)的条件下,启动运行62d后,出水COD为440mg/L,去除率达到90.11%。张永胜[9]以盐度为70%(以C1-计)、COD为8639mg/L为中试进水,在温度为25℃~30℃、负荷为5kgCOD/(m3•d)条件下,厌氧序批式生物膜反应器(ASBBR)运行稳定,ASBBR反应器对COD的平均去除率达到90%。综上所述,通过调节盐度低于7g/L,在低有机负荷条件下(5kgCOD/(m3•d)),前置或后置物化除磷与厌氧+好氧工艺组合,微生物经过长期驯化培养可使出水COD和SS达到污水综合排放标准。而研究适于榨菜废水处理的新型耐盐菌和嗜盐菌的筛选和驯化,针对无管网区域开发成套的榨菜废水处理及回用工艺设备,是榨菜废水处理的方向。

2.3榨菜废水尾水处理问题

直接对榨菜废水尾水进行深度处理达到GB18918—2002一级B直排标准需克服以下难题[10]:(1)高盐对生物处理系统的抑制导致系统处理效率低效果差。电渗析法、萃取浓缩法、膜蒸馏法和电子辐照法等脱盐技术用于处理规模较大的含盐废水费用高。(2)低C/N比和低C/P比使系统碳源严重缺乏导致脱氮除磷效果差。榨菜废水尾水C/N<2、C/P<15。因此需投加小分子易降解外碳源(如常用的甲醇)来保证生物脱氮效果。农村地区将榨菜废水尾水与生活污水混合在稀释废水的盐度、提高可生化性的同时可解决生活污水直排问题。有研究表明[10]将榨菜废水尾水以5%~10%的掺入比与城镇污水处理系统进行协同处理,在混合进水C/N比为4.5~5及盐度为1.2~2.5g/L,出水COD、氨氮和总氮满足GB18918—2002一级B排放标准。

3榨菜行业发展瓶颈与可持续发展对策

3.1榨菜行业的发展瓶颈

1)榨菜生产加工技术落后。榨菜原料种植,产量低、品质差。青菜头收获后的贮藏保鲜技术仍是传统的加盐贮藏保鲜,一方面造成高盐榨菜盐渍液和在后续加工中脱盐废水的处理问题,另一方面因脱盐而造成榨菜营养和香、脆风味损失的问题。另外,榨菜生产加工过程中的副产物未得到很好的开发和利用。2)企业规模小,产品品种老化、单一。榨菜企业一般规模较小、技术装备水平低,资金短缺,技改推进缓慢,加工新产品研发和副产物利用的能力不强,虽然加工小包装榨菜产品及其产量不断上升,但受盐脱水原料质量不如风脱水、小袋包装保鲜保质不如坛装等因素的影响,质量和档次一时还难以如人意。3)榨菜产品生产过程中质量控制体系落后。榨菜传统生产工艺复杂,生产周期长,半成品榨菜生产环境卫生条件较差,生产过程中质量和卫生控制措施不严格,仍为传统的最终产品事后检测,与国际上通行的质量全程控制存在较大落差。4)榨菜废水处理成本高、难度大。受高盐浓度影响,该类废水生化处理技术未有明显突破,先进物化处理投资运行成本较高,企业难以承受。

3.2可持续发展对策分析

1)淘汰小作坊、完善准入机制。榨菜行业农户占比较大,“小、散、乱”现象突出,导致废水分散排放。环保部门可通过收取排污费倒逼小作坊自行转型,要求建设污水处理设施,淘汰一批落后工艺兼并升级一批和工商、环保关停取缔一批等方式达到优胜劣汰之目的。2)合理规划功能准入区,加强过程监管。政府部门根据榨菜种植区域和榨菜企业分布优化确定若干腌制菜窖区域,挖建菜窖并以租赁方式进行集中管理。收取的租赁费用于腌制废水的清运和处理。食品监督部门加强生产过程卫生安全监督,环保部门加强废水治理设施运行监管,建立长效机制,对发现的违法行为给予严厉处罚。3)加快村级污水管网铺设,打通污水管网最后一公里。镇村级政府部门负责农户与榨菜废水处理点间的管网铺设,形成污水枝网;市级政府负责市政污水处理厂至各榨菜废水处理点的管网铺设,形成污水干网。污水枝网和干网的形成,不仅可以解决农村生活污水直排问题,重点是将榨菜废水尾水入网与其它工业废水和生活污水混合稀释进行深度脱氮除磷处理,最终出水达到GB18918—2002一级B直排标准,同时缓解村级河道富营养化问题。4)设立榨菜行业科研基金或奖励基金,推动企业转型升级和废水治理设施的研发。科研基金或奖励基金的资金来源可以来自收取的排污费、行业协会和企业赞助等渠道。鼓励企业和科研院所合作,形成科研、基地、企业和市场无缝连接。

4结语与建议

1)榨菜废水主要来自腌制阶段、浸渍漂洗工段、灭菌和冷却废水、地面、设备冲洗废水,各段水量占比分别为10%、35%、15%和40%。2)通过调节池将盐度控制在7g/L以内,在低有机负荷条件下(5kgCOD/(m3•d)),前置或后置物化除磷与厌氧+好氧工艺组合,微生物经过长期驯化培养可使出水COD和SS达到污水综合排放标准(GB8978—1996)三级排放标准。3)行政管理机构各司其职,在加强过程监管同时进一步完善规划、管网铺设及综合服务平台的搭建,推动企业转型升级,实现榨菜行业规模化、可持续发展。

参考文献:

[1]汪炳良,孙继叶,利勇,等.温州榨菜产业发展现状与对策[J].长江蔬菜,2010(15):51-53.

[2]周健,曾朝银,龙腾锐,等.高盐高氮榨菜废水生物脱氮试验研究[J].环境科学学报,2005,25(12):1635-1640.

[3]吴祖芳,刘璞,翁佩芳.榨菜加工中乳酸菌技术的应用及研究进展[J].食品与发酵工业,2005,31(8):73-76.

[4]陈秀琴,丁旭.姚北平原榨菜废水污染综合治理研究[J].浙江建筑,2006,3(5):66-68.

[5]雷兰兰,吴祖芳,翁佩芳.榨菜低盐腌制卤汁生产营养调味汁的工艺优化[J].食品科学,2012,33(4):287-290.

[6]柴宏祥,李晓品,周健,等.ASBBR-二级SBBR-化学除磷组合工艺处理榨菜腌制废水[J].环境工程学报,2010,4(4):785-788.

[7]李家祥,江葱,范跃华.榨菜废水处理特点及工程设计[J].水处理技术,2013,39(5):119-122.

[8]周健,杜国军,张永胜,等.高盐高浓度有机榨菜废水厌氧生物处理系统构建研究[J].安全与环境学报,2011,11(3):41-45.

[9]张永胜,周健,韩懿,等.ASBBR反应器处理超高盐度榨菜腌制废水的效能[J].中国给水排水,2013,29(1):18-21.

[10]司马卫平.高盐高氮磷榨菜有机废水与城镇污水协同处理脱氮除磷研究[D].重庆:重庆大学,2013.

作者:程家迪 黄周满 单位:桐乡市环保局 武昌理工学院生命科学学院

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