淀粉工业水污染物排放标准编制说明.doc

淀粉工业水污染物排放标准编制说明 征求意见稿 中国环境科学研究院 中国淀粉工业协会 济南十方环保有限公司 二五年十一月 ii项目主管部门 国家环境保护总局科技标准司 项目主管人员 罗 毅 冯 波 李晓弢 项目负责人 谷庆宝 主编单位及人员 中国环境科学研究院 李 敏 周扬胜 李发生 徐忠厚 卢桂兰 参编单位及人员中国淀粉工业协会 陈 璥 洪顺义 董延丰 济南十方环保公司 甘海南 宋茂成 iii目 录 1. 标准的编制工作过程.1 1.1任务来源.1 1.2标准制订的必要性.1 1.3.标准制订的方法和技术路线.4 2. 淀粉生产产污分析及污染控制技术评析.5 2.1淀粉行业特点.5 2.2淀粉生产工艺及产污分析.7 2.3淀粉生产废水处理技术评析.9 3. 标准的框架与标准值的确定.13 3.1标准的框架结构.13 3.2.标准的适用范围.13 3.3标准的内容.14 3.4标准值的确定.16 4. 标准实施的技术措施.24 4.1清洁生产措施.24 4.2.污染治理措施.25 5. 环境经济效益分析.28 5.1环境效益分析.28 5.2经济损益分析.28 11. 标准的编制工作过程 1.1任务来源 2002年国家环境保护总局下达了“关于下达2002年度国家环境保护标准制修订项目计划的通知”及其项目计划表环办2002106号由中国环境科学研究院负责制订农产品和食加工工业污染物排放标准。经环境标准所初步研究该标准涉及面广生产原料、生产工艺和污染物排放及处理工艺悬殊较大因此建议环保总局将该项标准更改为淀粉工业污染物排放标准。根据国家环境保护总局司函关于对lt生态环境质量标准gt等四项标准编制工作调整问题的复函的意见“先确定该行业的污染物排放标准体系框架再根据轻重缓急安排项目的调整适宜和具体承担单位”。在与总局科技标准司协商后确定由中国环境科学研究院环境净化材料实验室负责、环境标准所参与合作共同编制淀粉工业水污染物排放标准以下简称标准和淀粉工业水污染物排放标准编制说明以下简称编制说明。 1.2标准制订的必要性 1.2.1行业污染物排放量大污染严重 一我国淀粉目前的生产技术水平决定了该行业污染物排放浓度较高 目前我国国产淀粉设备仅能装备10万吨以下的玉米淀粉厂和1万吨以下的薯类淀粉厂。国内中小型淀粉厂的现状是淀粉收率较低干物质损失率高资源综合利用水平低下但吨产品水耗和汽耗却高出10万吨级淀粉厂造成废水排放量大废水中污染物浓度高和资源浪费的问题。另外综合利用能力低下的淀粉加工企业还要排放大量的淀粉渣、薯渣以及蛋白黄浆这些高污染负荷废渣浆CODCr浓度可达3万mg/L以上若不加治理将造成企业周边及区域环境迅速恶化。 我国从国外引进设备的10万吨级的玉米淀粉企业其干物质收率、资源消耗、淀粉质量都达到国际水平资源综合利用水平较高除产品带走的水份和作为工艺过程水外排放的污水中一般只含有一些无机盐、矿物质和氮等成分。而很大一部分引进关键设备的厂家其污染物排放处于上述两情况之间。 二淀粉生产中副产品利用率的高低决定该行业污染物的排放水平 无论是以玉米还是薯类、小麦为原料生产淀粉都只能利用其中大部分的淀粉成分其他成分如蛋白质、脂肪、纤维素、可溶性碳水化合物等均成为副产物排出。以玉米为例淀粉含量在60-70即使提取率达100也有剩下的30-40的原料不能成为淀粉产品。这部分原料有的企业经过加工成为副产品出售如玉米油、蛋白粉、颗粒饲料等有的企业未加利用成为高浓度的废水渣排放增加废水的污染负荷与治理难度。对上述资源进行综合利用不仅可为企业带来经 2济效益还将大大降低排放污水中的污染负荷。因此企业资源综合利用的水平决定了企业排放废水的污染负荷的大小。 三企业环保意识不强企业达标率参差不齐 淀粉企业主动进行污染治理的意识不强根据中国淀粉协会2000年对166家企业的调查统计经过治理达标的企业仅占统计数的55。随着我国环境保护执法力度的加大2000-2002年淀粉协会所属企业三年达标排放率以近10个百分点递增到200年经过治理达标的企业占统计数的66。从调研的结果来看大淀粉企业的环保意识较强污染治理设施完备达标率较高而小淀粉企业污染治理意识差无污染治理措施或污染治理能力低下。从原料品种上来说玉米淀粉生产企业的污染治理达标率高于其它原料的淀粉生产。截止2002年我国淀粉生产企业总数四百余家10万吨规模以上的企业仅有14家这可能是淀粉工业污染问题始终未能得到有效解决的主要原因之一。 1.2.2 污水综合排放标准不能满足淀粉生产环境管理的需要 一污水综合排放标准的范围中没有淀粉工业 我国目前没有专门的淀粉工业污染排放标准现执行的是污水综合排放标准。现场调查期间发现有的企业执行污水综合排放标准中的“其他排污单位”对应的指标有的企业执行污水综合排放标准中“酒精、味精”类对应的指标执行较混乱不能体现淀粉工业污染物排放特点与要求无法有效的反应淀粉工业的污染特征和污染控制技术水平。 二污水综合排放标准中没有明确淀粉工业的污染因子 在GB8978-1996污水综合排放标准中污染物控制指标达69种针对1998年以后建设的企业对淀粉行业应该控制哪些指标没有明确规定因此容易造成环保执法复杂性或增加检查指标增加了企业的负担或减少了检查指标让企业钻了空子给淀粉企业的环境管理带来一定的难度。 三污水综合排放标准中标准分级造成企业不公平竞争 在GB8978-1996中标准分为三级如1997年12月31日之前建成的企业SS排放标准中的一级标准为70mg/L而二级标准却为200mg/L相差近3倍三级标准则对氨氮指标没有加以控制。1997年12月31日之前建成的企业CODCr排放标准中的一级标准为100mg/L而三级标准却为1000mg/L相差10倍。上述标准分级不仅造成企业的不公平竞争也不利于区域污染的总量控制。 1.2.3实现环保目标和淀粉行业规划的要求 一国家环保“十五”计划 国家环保“十五”计划对食品与发酵工业污染防治的计划目标是工业用水重复使用率达到60工业固体废物综合利用率达到90。在企业全面稳定达标的基础上污染物排放总量比2000年削减10。 3二中国淀粉工业“十五”规划 中国淀粉工业协会“十五”规划建议中对淀粉企业的多项经济指标进行了规定表1-1建议玉米淀粉企业的水耗平均为6.0立方米/吨淀粉平均污水排放量小于等于5.0立方米污水/吨玉米。木薯淀粉的吨淀粉用水量小于20吨。 而淀粉行业标准的订有利于加强淀粉生产企业环境管理促进企业实现环保“十五”计划目标。 表1-1 玉米和木薯淀粉“九五”和“十五”规划建议经济指标 淀粉类型 玉米淀粉 木薯淀粉 经济指标 收率 用水量 立方米/吨淀粉 干片单耗 吨原料/吨淀粉 鲜薯单耗 吨原料/吨淀粉 用水量 立方米/吨淀粉 先进 67 5 1.45 3.6 20 平均 65 8 1.5 3.8 30 九五 规划 一般 63 12 1.65 4 40 先进 69 4 1.5 3.5 15 平均 67 6 1.6 3.8 20 十五 规划 一般 65 8 1.7 4.3 30 1.2.4清洁生产及产业结构调整的要求 党的十五届五中全会提出把结构调整作为经济发展的内在要求。结构调整的重点之一是将技术水平低、资源消耗大、环境污染严重、经济效益低的产业结构向技术水平高、资源消耗少、经济效益好且对环境影响小的结构转变进而实现产业结构的优化和升级。而我国目前存在的许多年产千吨级淀粉厂水基本上没有循环利用而全部排出厂外水耗是国内外先进淀粉企业的3-10倍不等电耗、气耗分别是外先进淀粉企业的1.5倍和2倍成本比年产10万吨的淀粉厂要高15-20。以现有乡镇小淀粉企业生产状况来看由于原料利用率低和粗放生产过程每年全国共有20万吨粮食、6万吨煤、1亿度电、至少1500万吨水被浪费。因此对于生产设备落后技术及管理力量薄弱副产物不能综合利用原材料浪费及环境污染严重的中小淀粉企业有必要进行产业结构优化。 清洁生产技术是解决我国淀粉加工厂生产污染和提高产品收率提高产品质量提高经济效益的一条切实可行的技术途径。玉米淀粉生产使用清洁生产技术可较大地降低淀粉生产加工厂的用水量减少废水的排出量同时能提高淀粉、蛋白粉、饲料和玉米油的产量收率和质量减少用电量节约蒸汽用量。淀粉生产加工清洁生产技术是从原料开始根据各种产品的质量要求使用先进的工艺生产技术配套使用性能优良的专业设备分别将各工序的指标控制在最佳状态使生产全过程在一种科学的程序中运行实现闭环生产。从而实现排出的废水、 4废物、废汽最少原材料消耗最低产品的产量收率和质量最好的目标。制订淀粉行业标准有助于淀粉企业开展清洁生产活动减少污染物排放量。 1.3.标准制订的方法和技术路线 1.3.1方法 本标准修订主要是通过实地调研、国内外资料和文献查阅根据我国淀粉工业生产技术、污染物治理现状、行业发展需要和环境保护的要求等确定标准的技术内容和标准值。 1.3.2技术路线 通过对淀粉工业不同原料、产品、生产规模、水污染物的特点和污染物处理方式方法的现场调研和调查表调研对我国淀粉工业生产和污染治理现状进行经济、技术评估参考国外相关排放标准和国内类似污染物排放标准依据国家相关政策和法规最后确定淀粉工业水污染物排放标准和预处理标准。制订程序如图1-1。 图1-1 标准的制订程序 任务下达组成编制开题报告 起草技术报告 起草征求意见稿征求意见 起草送审稿 召开专家审议会提出报批稿 现场调查和发放调查表国内外相关标准调研 企业、政府各部门、地方环保局、环保公司、行业协会等 52. 淀粉生产产污分析及污染控制技术评析 2.1淀粉行业特点 2.1.1生产布局 我国是世界上淀粉生产大国年产淀粉600万吨以上。全国淀粉生产企业遍布全国28个省、市、自治区除西藏外都有规模以上企业即全部国有及年销售收入500万元以上的非国有工业企业。我国农业区域的自然条件形成了北方玉米产量大两广木薯产量多而淀粉深加工工业的基础条件集中在南方沿海的格局。据2000年统计数据东部地区企业数202个占企业总数的49.75中部地区企业数113个占企业总数的27.83西部地区企业数91个占企业总数的22.41。 2.1.2淀粉品种主要以玉米淀粉为主 目前我国淀粉产量仅次于美国居世界第二位其中玉米淀粉所占比例最大为86.5薯类淀粉次之为9.5小麦淀粉为3.9其他淀粉产量最小为0.02图2-1。 86.466.630.023.882.350.48玉米木薯马铃薯红薯小麦其他 图2-1 2002年不同品种淀粉占总产量的比例 2.1.3淀粉工业发展趋势 根据统计数据我国历年淀粉产量一直呈上升趋势从1979年的28万吨增至2002年的629万吨平均递增率达15图2-2。 以玉米淀粉为例“八五”末期我国仅有3个10万吨以上的生产企业其产量也仅占全国玉米淀粉产量的16.5但到2000年我国有13个年产10万吨以上的生产企业其产量已占全国玉米淀粉产量的70。虽然我国淀粉生产企业数量总体呈现下降趋势图2-3但淀粉产量仍稳步上升说明随着市场经济的快速发展大企业淀粉产量占全国淀粉总产量的比例将越来越大原料收率低、资源综合利用率低、经济效益差、能耗高、水耗高、环境污染严重的中小企业正逐渐被淘汰。 6图2-2 近年来我国的淀粉产量 图2-3 近十年来我国各品种淀粉企业数量的变化趋势 虽然我国淀粉企业的规模逐渐扩大但是总的来说我国淀粉企业的规模仍偏小表2-1。如美国年产2000多万吨的淀粉只有二十几家公司和工厂而我国年产几百万吨的淀粉却需数百家公司和工厂。因此我国淀粉工业企业在实现规模经济的道路上仍需努力。 表2-1 截止2002年我国各原料淀粉企业不同规模的数量 原料 30万吨 以上 30-10 万吨 10-5 万吨 5-2 万吨 2-1 万吨 1-0. 5 万吨 0.5万吨以下 玉米 5 9 6 15 20 - - 木薯与红薯 - - - 1 7 6 16 马铃薯 - - - 3 2 5 13 该数量为2万吨以下企业的总数量为2万吨以上企业数目总和。 2.1.4经济效益、资源综合利用率与环境污染密切相关 相对于其它工业淀粉生产的经济、资源与环境密切相关。资源浪费必然造成经济效益差、环境污染严重。企业拿不出足够的资金完善生产工艺和改善环境必然造成资源更趋浪费环境更加恶化。相反设备先进淀粉收率高副0501001502002501993199419951996199719981999200020012002年份淀粉企业数量玉米木薯马铃薯红薯小麦0100200300400500600700产量万吨1979198619891991199319952000年份 7产物综合利用率好不仅经济效益好而且污染问题小。因此对淀粉工业生产加强环境管理提高资源综合利用率不仅有助于促进企业采用清洁生产工艺而且有助于企业经济效益的改善。 2.2淀粉生产工艺及产污分析 2.2.1我国淀粉生产工艺 淀粉的原料不同其生产加工工艺略有不同。图2-4和图2-5为玉米淀粉和薯类淀粉生产的典型工艺流程和污染发生源。 玉米浸泡破碎胚芽分离成品淀粉精磨纤维洗涤分离精制乳脱水浸泡水干燥包装制酸废水废水废水废水清理胚芽洗涤废水 图2-4 玉米淀粉典型生产工艺流程 2.2.2淀粉生产废水特征 一玉米淀粉生产废水特征 8传统淀粉厂排水主要工段集中在玉米清洗输送、浸泡车间、纤维榨水、浮选浓缩、蛋白压滤等工艺。其中浮选浓缩工段排水量最大占总水量的6070CODCr在1200015000mg/L含浸泡水。而目前各大淀粉厂在排水方面主要集中在浮选浓缩工艺及冷凝水其他工段用水基本可实现闭路循环车间使用清水的工艺也只有在淀粉洗涤工序其他工序则都用工艺水。亚硫酸浸泡液一般浓缩做玉米浆或做菲汀其CODCr浓度在1500018000mg/L甚至高达20000mg/L以上。 随着淀粉行业技术的发展玉米淀粉生产工艺在节水方面也有了长足的进步。90年代末吨淀粉用水量还在615吨而在最近一两年内由于水环境保护政策的实施淀粉生产厂家在清洁生产方面加大了力度吨淀粉用水可降至3吨甚至更低。但由于水循环次数增加废水中的CODCr、N、P以及无机盐都有比较严重的积累对原有工艺的稳定运行产生了许多不利因素淀粉废水中污染物浓度相应增加造成污染治理的困难因此目前玉米淀粉生产的吨淀粉用水量为6吨左右。 由于玉米淀粉中含有大量蛋白类物质而蛋白粉仅仅是淀粉生产过程的一种副产品部分企业对蛋白的回收不重视或回收率不高这就造成了所排废水中有机氮和有机磷的含量非常高其中有机氮含量最高的可到1000mg/l以上含有如此高的有机氮废水治理起来难度极大。 原料薯清洗粉碎脱汁分离洗涤脱水干燥成品淀粉清洗废水废水包装废水废水 图2-5 薯类淀粉典型生产工艺流程 9二 薯类淀粉生产废水的特征 每生产1吨薯类淀粉需要耗水15-40立方单位产品的耗水量约是玉米淀粉的6-8倍。薯类表面上含有大量的泥沙需要用大量的清水进行冲洗。这段废水悬浮物含量高CODCr和BOD5值都不高。生产废水即分离废水中含有大量的水溶性物质例如糖、蛋白质、树脂等此外还含有少量的微细纤维和淀粉CODCr、BOD5值很高并且水量大因此本工段废水是马铃薯原料淀粉厂主要污染的废水。鲜木薯的薯皮中含有氢氰酸。在薯类淀粉生产过程中也会产生大量的蛋白类物质俗称薯黄这部分蛋白比重较小不易沉淀回收。薯类淀粉生产过程中作为副产品产生的大量渣滓如果这部分渣宰处理不好将形成悬浮物进入废水中将会严重影响废水处理设施的运行。 薯类淀粉的生产周期一般为3个月至半年当换成以干薯片为原料时水质水量有一定变化因此薯类淀粉废水全年变化较大。 三小麦淀粉生产废水的特征 从工艺流程看小麦淀粉废水由两部分组成沉降池里的上清液和离心后产生的黄浆水。前者的有机物含量较低后者的含量较高生产中通常将两部分的废水混合后称为淀粉废水集中排放。 据对某厂的调查小麦粉制成淀粉的得率约70另外面筋的得率约40含水量约5060。这样约有10的有机物经废水排出。一般说来每生产1吨淀粉约产生56吨废水其中上清液约45吨黄浆水12吨。淀粉废水CODCr为10000mg/L左右目前绝大多数淀粉生产企业没有相应的淀粉废水处理系统未作处理就直接排放造成极大的环境污染。