CN108377705A - 马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后有机肥水的还田施用方法 - Google Patents

马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后有机肥水的还田施用方法 Download PDF

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周添红
刘刚
李晓婷
张铭儒
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Abstract

本发明提供一种马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后的有机肥水还田施用方法，包括测定预施用土壤的养分，确定预施用土壤对于有机、无机肥的承载量；测定马铃薯加工有机肥水养分，并结合预种植农作物养分需求和施用安全，确定马铃薯加工有机肥水的施用量，使其符合《测土配方施肥技术规范》（NY/T 1118）的相关要求。本发明将马铃薯淀粉加工分离汁水回收小颗粒淀粉、细纤维、蛋白质及大分子有机物后的脱蛋白水通过水质肥效与安全检测后作为有机肥水，以循环农业模式通过农田施用，科学补充了土壤所需的营养，同时在西北干旱半干旱地区实现马铃薯加工废水的“水肥”双资源化利用和马铃薯淀粉加工废水的零排放。

Description

马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后有机肥水的还田施用 方法
技术领域
本发明涉及一种马铃薯淀粉加工废水的资源化利用技术，尤其涉及一种马铃薯淀粉加工分离汁水（工艺水）提取蛋白质后有机肥水的还田施用方法，属于马铃薯淀粉加工高浓度废水处理及资源化利用领域。
背景技术
在马铃薯、红薯和木薯等淀粉加工过程中，会排出含高浓度蛋白质等营养物质的分离汁水（工艺水）和原料冲洗水，过去薯类淀粉企业将分离汁水和冲洗水混合后以废水方式直接排放。由于废水COD高达20000~40000mg/L，常规污水处理技术几乎难以达标排放，对企业周边环境和生态水域安全构成了巨大危害。马铃薯加工企业采用各种末端达标排放处理技术废水处理成本太高。因此，马铃薯淀粉废水处理已经成为马铃薯淀粉产业发展的技术瓶颈。
随着马铃薯行业的不断发展和可持续发展对于企业环保的要求，马铃薯加工企业采用各种处理技术对其进行处理，即将马铃薯淀粉加工分离汁水（工艺水）中可絮凝蛋白、小颗粒淀粉和细纤维等回收高值化利用，一方面减轻后续生化处理水体的负荷，同时高值化利用产生的效益还可以补偿后续生化处理费用。201510797520.4公开了一种热絮凝法提取马铃薯蛋白的工艺，采用卧式离心机将马铃薯淀粉加工分离汁水中的小颗粒淀粉和细纤维混合物进行分离出来，获得小颗粒淀粉和细纤维混合物与马铃薯蛋白汁水；分离的小颗粒淀粉和细纤维混合物含水率在25%~75%之间，可以直接干燥用于食品添加剂或饲料添加剂，也可以采用淀粉旋流站或卧螺离心机清洗分离回收小颗粒淀粉（也称为B淀粉）。将马铃薯蛋白汁水先采用两个串联的换热器连续两次预热，再采用直射式蒸汽加热器加热温度到75℃-130℃；然后转入恒温反应罐恒温反应1min-10min；然后通过上述换热器回收余热降温；最后采用卧式离心机进行分离，获得湿马铃薯蛋白，分离汁水经热交换器降温至15℃~40℃，作为脱蛋白水排放。然而，脱蛋白水的COD 在15000~20000 mg/L，其中废水浓度高、水量大、蛋白泡沫量大和高氨氮低C/N，常规厌氧/好氧生化处理技术都难以在经济许可的情况下达标排放。若将其直接排放将造成污染，而其中的低分子糖、有机酸、各种有机小分子和钾盐等营养物质也不能得到有效利用。经测定，马铃薯淀粉加工脱蛋白质有机肥水主要肥效成分及含量见表1：
西北甘肃等省份属于高海拔干旱半干旱地区，水资源越来越匮乏，生活和生产用水极其短缺，在马铃薯淀粉加工过程中需要消耗大量的水。脱蛋白水中含有低分子糖、有机酸、各种有机小分子和钾盐等营养物质，直接排放将造成污染，若将脱蛋白质水作为有机肥水还田，可以增加土壤水分、改善土壤结构、提升土壤肥力、增加农作物产量的同时为西北干旱半干旱地区节省了珍贵的水资源，减少了废水的排放，从源头防治了在马铃薯加工期西北地区村镇周边黑臭水体的产生，促进了马铃薯产业和西北地区农业经济的发展，为西北地区工业“反哺”农业提供了新的思路。
发明内容
本发明的目的是提供一种马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后的有机肥水还田施用方法。
本发明马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后的有机肥水还田施用方法，包括测定预施用土壤的养分，确定预施用土壤对于有机、无机肥的承载量；测定马铃薯淀粉加工有机肥水（是指将马铃薯淀粉加工分离汁水分步回收小颗粒淀粉、细纤维、蛋白质及大分子有机物后的马铃薯淀粉加工脱蛋白水。）的养分，并结合预种植农作物养分需求和施用安全，确定有机肥水的施用量，使其符合《测土配方施肥技术规范》（NY/T 1118）的相关要求。
所述预施用土壤养分测定指标主要有：预施农田土壤的pH、总氮、总磷、总钾、有机质含量及微生物参数和环境安全参数。
所述有机肥水的养分测定指标主要有pH、CODcr、有机质、速效氮、速效磷、速效钾、重金属含量（主要是Cr、Cd、Hg、As、Pb的含量）及土传病害指标。
田间施用中，可通过有机肥水储存池、输送管网将马铃薯有机肥水输送至施用农田，使用计量设备和铺设在田间的灌溉系统进行科学、精准、均匀的施用。
本发明将马铃薯淀粉加工分离汁水回收小颗粒淀粉、细纤维、蛋白质及大分子有机物后的脱蛋白水通过水质肥效与安全检测后作为有机肥水，以循环农业模式通过农田施用，科学补充了土壤所需的营养，同时在西北干旱半干旱地区实现马铃薯加工废水的“水肥”双资源化利用和马铃薯淀粉加工废水的零排放。
具体实施方式
下面通过在甘肃薯界淀粉有限责任公司玉米种植基地，对本发明马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后有机肥水还田施用方法和效果作详细说明。
实施例1
马铃薯淀粉加工有机肥水的指标：浊度：460 NTU， CODcr：16500 mg/L，总钾：2300 mg/L，总氮：1760 mg/L，总磷：150 mg/L。
预施用土壤养分的测定指标：pH=8.3、速效钾：108 mg/kg，速效氮：33.6 mg/kg，速效磷：7.6 mg/kg，有机质含量：18.9 mg/kg，土壤微生物生物量：580 g/m3，镉：0.07 mg/kg，铬：33 mg/kg，汞：0.007 mg/kg，铅：10.3 mg/kg，砷：7.5 mg/kg。
有机肥水经过养分和施用安全评估，并根据《测土配方施肥技术规范》（NY/T1118）的相关要求，按照25 m3/亩的施用量还田施用，玉米种植密度为行距60 cm，株距30cm。
施用效果评估：有机肥水施用后，土壤结构未发生明显变化；玉米出苗正常，无烧苗现象出现；玉米种植60天后玉米长势比未施用更粗壮，有机肥水施用明显促进了玉米的生长发育，优于未施用对比田块。
有机肥水施用农田种植土壤测定结果：土壤的速效氮、速效钾、速效磷含量比施用前明显增加，增幅分别65~70%、68~78%和23~26%，土壤的有机质含量无明显变化，土壤的pH测定显示碱性略微降低，脱蛋白质有机肥水的施用在一定程度上改善了土壤的肥力状况，施用后玉米的产量每亩增产8%左右。
实施例2
马铃薯淀粉加工有机肥水的指标：浊度：480 NTU， CODcr：17500 mg/L，总钾：2100 mg/L，总氮：1600 mg/L，总磷：152 mg/L。
预施用土壤养分的测定指标：同实施例1。
有机肥水经过养分和施用安全评估，并根据《测土配方施肥技术规范》（NY/T1118）的相关要求，按照50 m3/亩的施用量还田施用，玉米种植密度为行距60 cm，株距30cm。
施用效果评估：脱蛋白质有机肥水施用后土壤结构未发生明显变化；玉米出苗正常，无烧苗现象出现；玉米种植60天后玉米长势比未施用更粗壮，有机肥水施用明显促进玉米的生长发育，优于未施用对比田块。
有机肥水施用农田种植土壤测定结果：土壤的速效氮、速效钾、速效磷含量比施用前明显增加，增幅分别75~90%、80~96%和36~45%，土壤的有机质含量无明显变化，土壤的pH测定显示碱性略微降低，脱蛋白质有机肥水的施用在一定程度上改善了土壤的肥力状况，施用后玉米的产量每亩增产12%左右。
实施例3
马铃薯淀粉加工有机肥水的指标：浊度：410 NTU， CODcr：16000 mg/L，总钾：2230 mg/L，总氮：1730 mg/L，总磷：135 mg/L。
预施用土壤养分的测定指标：同实施例1。
有机肥水经过养分和施用安全评估，并根据《测土配方施肥技术规范》（NY/T1118）的相关要求，按照100 m3/亩的施用量还田施用，玉米种植密度为行距60 cm，株距30cm。
施用效果评估：脱蛋白质有机肥水施用后土壤结构未发生明显变化；玉米出苗正常，无烧苗现象出现，玉米种植60天后玉米长势比未施用更粗壮，说明有机肥水施用明显促进玉米的生长发育，优于未施用对比田块。
脱蛋白质有机肥水施用农田种植土壤测定结果：土壤的速效氮、速效钾、速效磷含量比施用前明显增加，增幅分别100~120%、130~150%和40~55%，土壤的有机质含量无明显变化，土壤的pH测定显示碱性略微降低，脱蛋白质有机肥水的施用在一定程度上改善了土壤的肥力状况，施用后玉米的产量每亩增产15%左右。
实施例4
马铃薯淀粉加工有机肥水的指标：浊度：390 NTU， CODcr：15600 mg/L，总钾：2060 mg/L，总氮：1820 mg/L，总磷：158 mg/L。
预施用土壤养分的测定指标：同实施例1。
有机肥水经过养分和施用安全评估，并根据《测土配方施肥技术规范》（NY/T1118）的相关要求，按照150 m3/亩的施用量还田施用，玉米种植密度为行距60 cm，株距30cm。
施用效果评估：脱蛋白质有机肥水施用后土壤结构未发生明显变化；玉米出苗正常，无烧苗现象出现；玉米种植60天后玉米长势比未施用更粗壮。说明有机肥水施用明显促进玉米的生长发育，优于未施用对比田块。
脱蛋白质有机肥水施用农田种植土壤测定结果：土壤的速效氮、速效钾、速效磷含量比施用前明显增加，增幅分别110~140%、140~170%和50~65%，土壤的有机质含量无明显变化，土壤的pH测定显示碱性略微降低，脱蛋白质有机肥水的施用在一定程度上改善了土壤的肥力状况，施用后玉米的产量每亩增产15%左右。

Claims (6)

1.马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后的有机肥水还田施用方法，包括测定预施用土壤的养分，确定预施用土壤对于有机、无机肥的承载量；测定马铃薯加工有机肥水的养分，并结合预种植农作物养分需求和施用安全，确定马铃薯加工有机肥水的施用量，使其符合《测土配方施肥技术规范》NY/T 1118的相关要求。
2.如权利要求1所述马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后的有机肥水还田施用方法，其特征在于：所述马铃薯淀粉加工有机肥水，是将马铃薯淀粉加工分离汁水分步回收小颗粒淀粉、细纤维、蛋白质及大分子有机物后的马铃薯淀粉加工脱蛋白水。
3.如权利要求1所述马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后的有机肥水还田施用方法，其特征在于：所述预施用土壤养分测定指标主要有：预施农田土壤的pH、总氮、总磷、总钾、有机质含量及微生物参数和环境安全参数。
4.如权利要求1所述马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后的有机肥水还田施用方法，其特征在于：所述有机肥水的养分测定指标主要有pH、CODcr、有机质、总氮、总磷、总钾、重金属含量及土传病害指标。
5.如权利要求4所述马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后的有机肥水还田施用方法，其特征在于：所述重金属含量主要是Cr、Cd、Hg、As、Pb的含量。
6.如权利要求1所述马铃薯淀粉加工分离汁水提取蛋白质后的有机肥水还田施用方法，其特征在于：通过储存池、输送管网将马铃薯有机肥水输送至施用农田，使用计量设备和铺设在田间的灌溉系统进行科学、精准、均匀的施用。
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