全 文 ：第 6P期 Environmental Science & Technology
第 38卷 第 6P期
2015年 6月
Vol.38 No.6P
June 2015
陈英,向罗京，沈晓鲤.黄姜皂素污染行业废水处理现状与问题[J].环境科学与技术,2015,38（6P）：527-529. Chen Ying,Xiang Luojing,Shen Xiaoli.
Analysisofwastewatertreatmentprogressandproblemsfromdioscoreazinguverensisindustry[J].EnvironmentalScience&Technology，2015，38（6P）：527-529.
黄姜皂素污染行业废水处理现状与问题
陈英 1, 向罗京 2*， 沈晓鲤 2
（1. 恩施土家族苗族自治州环境监测站，湖北 恩施 445000; 2. 湖北省环境科学研究院，湖北 武汉 430072）
摘 要：文章全面分析了中国黄姜皂素行业部分采用清洁生产工艺后废水治理现状，提出黄姜皂素行业废水治理的主要问题是系统
结构和脱色难度大，并对上述两个问题进行了分析，同时提出当前中国黄姜皂素行业污水治理对策与建议。
关键词：黄姜； 皂素； 清洁生产； 废水处理
中图分类号：X703 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1003-6504.2015.6P.108 文章编号：1003-6504(2015)6P-0527-03
Analysis of Wastewater Treatment Progress and Problems from
Dioscorea Zinguverensis Industry
CHEN Ying1, XIANG Luojing2*, SHEN Xiaoli2
（1.Enshi Tujiazu Miaozu Autonomous Prefecture Environmental Monitoring Station，Enshi 44500，China；
2.Hubei Academy of Environmental Sciences，Wuhan 430072，China）
Abstract：The situation for the treatment of wastewater generated from dioscorea zingiberensis industry which use clean
production was comprehensive analyzed in this work. The main problems in the treatment were systematic structure and diffi－
cult in decolorization, which were fully analyzed. Countermeasures and suggestions were proposed for the wastewater treat－
ment.
Key words：Dioscorea Zinguverensis; cleaner production; wastewater treatment
《环境科学与技术》编辑部：（网址）http://fjks.chinajournal.net.cn（电话）027-87643502（电子信箱）hjkxyjs@vip.126.com
收稿日期：2015-04-05；修回 2015-05-10
基金项目：2014年度国家环保标准项目(2014-81)
作者简介：陈英(1978-)，女，本科，主要从事水污染控制与清洁生产研究；*通讯作者，男，高级工程师，主要从事水污染控制与清洁生产研究,(电话)
(027)87615758（电子信箱）roking2008@hotmail.com。。
黄姜皂素传统老工艺生产企业均采用了作坊式
小规模生产，在南水北调中线水源区环保的高压态势
下，企业为生存而投入资金搞治污。但是不搞清洁生
产的末端治理（含酸高浓度 COD与氨氮）废水量大、
处理难度大、设施投资大、运行费用高，难以处理达
标。因此擅自停运已建治污设施（通常设计、施工简
陋），偷排、暗排或稀释排放废水等现象相当普遍，尤
其在环境监管不到位的地方。
1 黄姜皂素废水处理概况
近十年来，有多所院校及科研单位针对盐酸法和
硫酸法提取工艺产生的黄姜废水特点，开展了处理工
艺研究。较早在湖北省中国地大（武汉）、武汉工程大
学等高校参与研究的包括耐氯菌株筛选及培养、三阶
段两相厌氧、铁碳内电解、混凝+臭氧+活性炭深度处
理及废水膜分离等技术。这些研究都是基于在皂素生
产老工艺基础上的废水治理，采用技术建成的废水处
理设施企业无一家经过环保竣工验收，也未有过环境/
经济效益的认真评估。例如石灰中和/沉淀→ 三阶段
两相厌氧→接触氧化等工艺，虽经科研鉴定，但处理
老工艺生产排放大水量、高浓度含酸废水在实际运行
中出现问题较多，运行成本高也是这些黄姜企业目前
承受不了的，因此基本被放弃使用。一般在不改变皂
素生产老工艺的情况下，单纯的处理技术难以解决问
题。
开展清洁生产工艺后，有关企业所采用的废水处
理工艺，基本上是以 pH调节+厌氧+好氧为主线，有的
处理工艺将厌氧段分解为水解相和产甲烷相的两相
厌氧。在 pH调节中，出于处理成本上的考虑，采用了
石灰（Ca(OH)2）或/和碳酸钙（CaCO3）作为中和药剂，
使用的厌氧反应器主要形式有上流式厌氧污泥床
（UASB），好氧段大多采用了生物接触氧化或活性污
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泥法工艺。这些废水处理设施目前还有待时间考验，
从运行情况看，在企业经过清洁生产工艺改造后，废
水量减少，废水的酸浓度显著下降，有机污染也有降
低，这是清洁生产带来的正效应，减轻了末端废水处
理在技术上的难度，据测试 COD指标达标率明显提
高，氨氮也有改进。处理费用应有相应下降[1]。
据调研及部分测试数据分析，目前在黄姜皂素行
业淘汰老工艺、推行清洁生产新工艺的形势下，末端
废水处理仍有待进一步改进、提高，特别是处理系统
长期稳定运行面临一些共同的问题，主要表现为：
（1）因中和高酸度废水仍需大量石灰中和，带来
的设备与装置（如接触氧化的填料，图略）、管道结垢
堵塞等问题，甚至出现处理系统运行瘫痪的现象（如
在竹溪创艺，用硫酸法），结垢同时使厌氧（如 UASB）
和好氧系统处理能力下降，影响水质达标。无论是盐
酸法、硫酸法水解工艺的酸洗废水处理均存在以上问
题。
（2）除了结垢问题引发的运行障碍及水质稳定达
标问题，废水的色度指标难以满足排放要求。
（3）采用以生物处理工艺为主的废水处理技术如
何应对黄姜皂素的季节性生产，（6-9月）长期停产的
（厌氧、好氧）系统维护也是难题。
2 问题研究与分析
2.1 系统的结垢问题
在黄姜皂素废水中，为中和废水中的残酸，投入
大量碱性中和试剂，引发了在废水处理过程中的诸多
问题，其导致的严重的结果，主要表现在以下几个方
面：
（1）以盐酸法 0.7 mol的残酸量为例，中和所需投
加的钙离子达 0.35 mol，加上原水中本来所含的钙质
浓度，原水在中和后废水中钙离子的浓度超过 15 g/
L，由于实际工程中使用的石灰和石灰石（碳酸钙），杂
质多有效成分较低，致使投加药剂量远大于理论投加
量，产生大量淤泥。废水中钙质浓度过高，导致了处理
系统构筑物、装置、设备和管道淤积、堵塞严重，在以
生物膜法（接触氧化）为处理单元中，填料结垢严重后
甚至坍塌，能够导致处理单元失去处理能力[2]。
（2）原水的残酸中和导致了综合废水中的高盐分，
盐分浓度的增加改变了废水中的渗透压，干扰了微生
物细胞正常代谢功能，对废水处理中的微生物活性造
成较强抑制，系统中有效微生物数量难以得到保证，
使废水处理系统整体对有机物处理效率低。
（3）无论是盐酸法还是硫酸法的提取工艺，高浓
度钙质的存在，均会与生化过程中进入（好氧）和产生
（厌氧、好氧）的二氧化碳发生反应生成碳酸钙，系统
中生成的碳酸钙具有“海绵效应”。在初期，废水中污
染物浓度高，碳酸钙可以吸附污染物提高处理效率，
但是在后期，废水中污染物浓度较低，碳酸钙吸附的
污染物又被释放到废水中，使出水污染物浓度升高、
出水浑浊。
（4）而在悬浮污泥（普通活性污泥）系统中，碳酸
钙易吸附于活性污泥絮体表面，影响微生物与外界的
物质与能量交换。增加污泥絮体中无机质含量，降低
污泥的 SVI值，初始阶段能够提高絮体的沉降性能，
后期随着碳酸钙吸附量增加，直接造成污泥中原生动
物和丝状菌数量的减少，影响污泥正常絮凝和沉降，
严重者造成絮体解体，导致系统中生物量减少、污泥
流失、处理系统效率低。
为中和废水中的残酸，除石灰外目前没有别的选
择，若使用烧碱（NaOH）为中和药剂，增加的废水处理
成本企业能否承受是大问题。
2.2 废水的色度问题
黄姜皂素废水色度主要产生于酸解阶段。在皂素
水解过程中产生焦糖色素、美拉德色素和酚类等色
素。此种酚类色素物质具有较大的分子量，从结构复
杂性及分子量上判断，靠一般的生物降解较难。此外，
皂素生产的酸解过程是皂甙的糖键被破坏的过程，同
时葡萄糖之间产生缩合、聚合的焦糖化反应，致使生
物降解难度加大。一般常规废水生化处理工艺过程对
色素物质去除效率低。
综上所述，黄姜皂素废水的特点决定了生化处理
系统中影响处理效果的干扰因素较多[3-4]。特别是为中
和高酸度，导致钙离子结垢及高盐分等因素对处理系
统的干扰、对微生物活性的抑制，使得生化系统中的
单位体积微生物数量受限，在高盐分水质条件下，保
持一定高浓度的污泥有困难。此外，因“溶解性皂甙”
的存在，黄姜加工过程及废水处理系统，由机械运动
和好氧曝气而产生“持久性泡沫”，实际运行中泡沫不
易消除，干扰影响废水处理效果。
3 对策与建议
（1）加强全国黄姜皂素企业环境执法监督。利用
在线监测等技术加强对各个黄姜皂素厂的监管，强化
全国一盘棋，避免差异化管理，通过倒逼机制推动整
个黄姜皂素行业清洁生产工艺的推广。
（2）加快清洁生产的产业化力度，积极推行清洁
生产工艺的研发，降低用酸量，废水量和废水污染物
负荷，减少石灰石的用量，控制系统结构风险，进一步
降低污水处理难度和成本。
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（3）将原料冲洗水（洗姜废水）的处理应提到重要
位置。洗姜水含有大量的泥沙和黏土，故设计采用平
流式沉淀池，可带行走式刮泥机和挖斗。洗姜水出水
中。混凝池中投加药剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺，
最后沉淀可采用斜板式沉淀池。处理后出水可维持原
料姜的循环回用的要求，降低用水量。
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