全 文 ：发展黄姜产业循环经济探讨
袁道凌1 ,2
(1. 中国地质大学环境学院 ,武汉　430074;　2. 湖北省环境保护局 ,武汉　430072)
摘　要:黄姜产业对产地社会经济意义重大 ,但其所带来的环境问题也非常严重 ,如何使该产业持续健康发展 ,循环经济是其根本
出路。本文论述了黄姜产业走循环经济之路的必要性,提出了黄姜产业循环经济的基本框架和实现的保证措施。
关键词:黄姜;　循环经济;　框架;　措施
中图分类号:X712　　文献标识码:A　　文章编号:1003-6504(2005)04-0071-03
　　黄姜产业是主产地农村经济的重要支柱产业 ,对
山区农民增收 、农村经济发展具有十分重要的意义 ,另
一方面黄姜产业的环境问题难以解决 ,严格执行国家
环境保护有关法律法规 ,产业就面临着夭折的危险。
要使黄姜产业能够可持续发展 ,解决这一问题 ,一要提
高黄姜产业的经济效益 ,二要解决黄姜产业的环境问
题 ,走循环经济之路是最佳选择。
1　黄姜产业的独特地位
黄姜为薯蓣科植物 , 又名盾叶薯蓣(Dioscorea
zingiberensis C. H . Wright),其根茎富含皂素 ,是生产
甾体激素类药物的基础原料 。甾体激素类药物是世界
上仅次于抗生素的第二大类药物 ,生产甾体类激素必须
以皂素或甾醇作为基础原料 ,但利用甾醇生产甾体类激
素的成本远高于皂素。因此 ,一般都是用植物皂素生产
甾体激素药物 ,其中薯蓣皂素是生产甾体激素药物最理
想的基础原料 ,世界上 2 /3以上的甾体激素类药物是以
薯蓣皂素为基础原料。
薯蓣皂素含量较高的植物主要分布于我国和墨西
哥。在我国 ,具有工业开发价值的主要是黄姜 、穿地
龙 、葫芦芭 。其中 ,黄姜皂素含量最高 ,干黄姜皂素含
量约 2. 5%,穿地龙为 1. 2%,葫芦芭籽为 0. 8%～
1. 2%。而且黄姜生长周期为 2年 ,穿地龙为 4 ～ 5年。
因此 ,黄姜是我国最主要的皂素药源植物[ 1] 。
目前 ,我国已有湖北 、陕西 、湖南 、河南 、四川 、重
庆 、云南 、甘肃等省市种植黄姜 。由于汉江流域上游的
武当山脉至秦岭南麓(包括鄂西北 、陕南 、川东 、豫西
南)地理环境和气候条件特别适宜黄姜生长和皂素的
生物合成和积累 ,该地区黄姜皂素的含量明显高于其
他地区 ,湖北十堰和陕西安康地区因此成为了我国黄
姜最主要的种植基地 。2002年 ,十堰市黄姜种植面积
达3 3350hm2 ,鲜姜总产量达3 7. 5万 t 。2003年陕西
作者简介:袁道凌(1964 -),男 ,在读博士 ,主要研究方向为环境工程。
的安康 、汉中 、商洛三市种植面积已达 70000hm2 ,产量
83. 3万 t[ 2 - 3] 。
黄姜加工企业随之迅速增加 。2002 年十堰市黄
姜加工企业 60家 ,水解物(折合皂素)生产能力 3265
t /a ,陕南 3市现有加工企业 87家 ,生产能力达 3900t /
a ,河南南阳 8家 ,生产能力 480t。同时 ,农民是黄姜产
业发展的直接受益者 ,产地地方经济发展也因此受益。
2002年黄姜产业拉动十堰市经济增长 13. 2 个百分
点 ,为县市财政增收 5000万元 ,占全市县市财政收入
7. 27亿元的 7%, 其中郧西县黄姜产业为财政增收
3000万元 ,占全县财政收入的 43%。
2　黄姜产业的环境问题
黄姜产业发展 ,也带来了非常突出的环境问题。
最为突出的是水解物生产过程中产生的废水污染问
题。黄姜主产区的湖北十堰和陕西安康等地 ,恰好位
于南水北调中线工程的水源地丹江口水库的周边 ,其
水污染治理要求更高 ,备受各级领导和社会各方面的
关注 。
以目前的生产工艺 ,按人工种植的黄姜生产统计 ,
每生产 1t皂素 ,需鲜姜约 150t ,工业盐酸(35%)15 ～
20t ,或硫酸(98%)7 ～ 8t ,排放废水约 450t 。黄姜皂素
水解物生产废水极难治理 。浓度高 , 综合废水
COD30000 ～ 40000mg /L ,头道液高达 110000mg /L;
酸度高 ,pH1. 0 ～ 2. 5;盐份高 , Cl– 可达 9600mg /L ,或
SO 4
2–可达 9300mg /L;糖份高 ,综合废水总糖含量约
2%,其中大部分是单糖;可生化性差 ,BOD8000mg /L ,
BOD /COD约 0. 27。到目前为止 ,黄姜水解物工业化
生产废水治理尚无成功范例[ 2 -4] 。
3　黄姜产业的循环经济框架
循环经济的基本原则是:减少资源利用量及废物
排放量(Reduce),物料的循环利用 (Recycle),回收利
用废弃物(Reuse),即 3R原则。这些原则的实施将使
71
发展黄姜产业循环经济探讨　袁道凌
资源和能源得到最充分和持久的利用 ,并使经济活动
对环境的不良影响降低到尽可能小的程度[ 5] 。这正是
黄姜产业必须达到的境界 。以 3R 原则考量黄姜产
业 ,其循环经济框架应如图 1所示 。
可以将图中产业过程分为三阶段 ,即种植阶段 、水
解物生产阶段 、皂素提取阶段 。
3. 1　种植阶段
主要考虑优良品种选育和优化种植方式 。选育优
良品种 ,提高黄姜皂素含量 ,首先可以提高整个产业的
经济效益 ,其次可以减少耕地占用量 ,缓解山区耕地紧
张局面 ,第三可以减少水解物生产中的酸和水的用量 ,
减少污染物排放 ,是整个产业循环经济的起点 。优化
种植方式 ,纵向起垄改横向起垄 ,减少农药化肥施用
量 ,从而防止水土流失 ,减少面源污染。
3. 2　水解物生产阶段
此阶段废水治理是黄姜产业生存和发展的决定性
因素 ,因此也是黄姜产业推进循环经济的关键所在。
此阶段的主要循环经济目标应该是:提高皂素收率;减
少酸和水的用量;废水中可利用物质的回收;废水治理
达标 。达到目标 ,要做好以下几个方面的工作:
(1)改革工艺 。如先酶解再酸水解 , 提高水解效
率 ,减少原辅料料酸和水的使用量 ,提高皂素收率[ 6] 。
(2)防止水溶性皂素流失。回收水解物过滤冲洗
废水 、离心干燥废水中的皂素 。
(3)废水综合利用。水解物的直接滤出液(头道
液)浓度高达 110000mg /L ,其中含有很多有益物质 ,
如葡萄糖等 ,对这些物质回收 、利用 ,既能提高经济收
益 ,又减少污染负荷[ 7] 。
(4)废水治理。对水解物冲洗废水及头道液综合
利用后的废水进行处理 ,达到国家排放标准或回用水
质要求。
(5)废水回用。洗姜废水主要是悬浮物污染 ,经简
单沉淀后即可再次作为洗姜水回用;离心干燥废水直
接回用于冲洗水解物 ,既节约用水 ,又减少皂素流失;
所有排出废水集中治理后回用于冲洗水解物或洗姜。
3. 3　皂素提取阶段
在循环经济框架中 ,此阶段主要考虑:一是冷却水
的循环使用 ,减少用水量 ,二是废渣的综合利用 ,充分
利用资源 ,提高经济效益 ,做到无废渣排放。
4　黄姜产业循环经济的保障措施
4. 1　技术保障
黄姜产业循环经济思想的贯彻 ,必须首先解决在
减少资源利用量及废物排放量 、物料的循环利用 、回收
利用废弃物等方面的技术难题 。近年来 ,有关方面为
此作了很多工作 ,在工艺改革 、废水治理 、废渣综合利
用等关键问题上取得了很大的进展 ,为黄姜产业走循
环经济之路奠定了基础。但仍有许多问题上需解决。
改革现有传统工艺 ,实施清洁生产 ,是黄姜产业循
环经济实现的基础 。中国地质大学(武汉)、华中师范
大学已在此方面有所进展 。其中中国地质大学(武汉)
承担了湖北省科技攻关计划重大项目“黄姜皂素清洁
生产技术研究开发及示范工程” ,提出了皂素收率提高
20%、吨皂素产品酸用量<6t 、水循环利用率>75%的
目标 ,并且已经小试成功 。但目前无工业化生产试验 ,
尚需进一步研究 、完善。
废水治理是黄姜产业循环经济实现的关键。近年
来有很多黄姜皂素企业建了治理设施 ,据统计湖北省
就有 12家企业建设有污水处理设施 ,其中郧西县黄姜
企业污水处理设施投资近千万 ,但尚无一家通过环保
部门的达标验收 ,其关键在于技术不成熟 。2003 年 ,
湖北省环保局组织武汉化工学院进行技术攻关 ,取得
了重大进展 ,废水排放 COD浓度降至 200mg /L ,但仍
未达到国家一级排放标准 。因此废水治理技术的攻关
和完善成为了黄姜产业循环经济之路的瓶颈 ,必须尽
快取得突破。此外 ,对废水 、废渣中大量有益物质的回
收 、利用技术也仅处于研究阶段 ,实现工业化生产尚有
大量技术问题须待解决。各有关方面应该充分认识科
技对黄姜产业循环经济发展的至关重要性 ,在资金 、政
策上给予大力支持。
4. 2　政策保障
4. 2. 1　实施黄姜产业循环经济的统一领导
黄姜产业循环经济的发展 ,涉及农民 、企业 、政府
各个层面 ,涉及农业 、工业 、环保 、科技 、财政等各个领
域 ,是一个巨大的系统工程。因此 ,必须由产地政府对
黄姜产业循环经济实施统一领导 ,保证各个方面 、各个
环节工作的协调进行 。
实施黄姜产业循环经济的统一领导 ,最重要的是
制定产地黄姜产业循环经济发展总体规划并保证实
72
环境科学与技术第 28 卷　第 4 期　2005年 7 月
施。循环经济遵循的是先进的生态理念 ,走的是全新
的发展之路 ,要把循环经济组织好 、发展好 ,科学规划
是前提 。规划中要对种植 、加工 、综合利用的布局 、经
济总量 、发展目标 、生产方式 、相互衔接等进行宏观控
制 ,使整个产业的各个环节 、各个领域相互协调 ,达到
物质利用的最大化 ,废物产生的最小化 , 提高经济效
益 ,保护生态环境。
4. 2. 2　严格执行国家环保政策法规
各产地政府及其相关部门应以水体保护为核心 ,
以水污染物总量控制为基础 ,根据水环境功能类别保
护要求 ,对黄姜皂素产业实行总量规划和合理布局。
黄姜水解物生产项目须达到所处环境功能要求 ,符合
环境保护法律法规和标准规定 ,不得影响水体功能。
禁止在地表水Ⅰ 、Ⅱ类水域和 Ⅲ类水域中划定的保护
区新建排污口 ,现有排污口应按水体功能类别要求 ,实
行总量控制。禁止在生活饮用水地表水源二级保护区
内新建 、扩建向水体排放污染物的黄姜水解物项目。
在生活饮用水地表水源二级保护区内改建的黄姜水解
物项目 ,必须削减水污染物排放量。禁止在生活饮用
水地表水源二级保护区内超过国家规定的或者地方规
定的污染物排放标准排放污染物。
由于企业的污染治理需要一定的经济能力 ,故应
具备一定的规模 。现有超标排放的皂素水解物生产企
业 ,年皂素生产能力 100t(水解物 1000t)以上的 ,由当
地政府按照环境保护法律法规的规定 ,依法实施限期
治理 ,在规定时间内达标排放。年皂素生产能力 100t
(水解物 1000t)以下的 ,由当地政府依法实行关停并
转 ,或迁入有污染治理能力的专门工业园区 ,通过市场
化运营 ,实行污染物集中处理。新建皂素水解物企业
规模须在年产皂素 150t(水解物 1500t)以上 。
项目建设要严格执行建设项目环境保护管理的有
关规定 ,认真履行环境影响评价制度 ,环境保护设施必
须与主体工程同时设计 、同时施工 、同时投产使用 ,环
境保护设施竣工验收合格后 ,方能投产 。
4. 2. 3　充分利用国家和地方财政政策
为鼓励资源综合利用 ,国家出台了一系列税收优
惠 、财政支持的政策 ,如《关于企业所得税若干优惠政
策的通知》(财税字[ 94] 第 001号),《固定资产投资方
向调节税“资源综合利用 、仓储设施”税目税率注释》的
通知(国税发[ 1994] 8号),《关于继续对废旧物资回收
经营企业等实行增值税优惠政策的通知》(财税字
[ 1996] 21号), 《关于继续对废旧物资回收经营企业
等实行增值税优惠政策的通知》(财税字[ 1998] 33
号)。在黄姜产业的废水废渣利用中 ,要切实落实这些
优惠政策 ,充分发挥这些政策的经济杠杆作用 ,同时不
断完善优惠财政政策和机制 ,激励企业自觉地参与黄
姜产业循环经济发展 。
4. 3　建立黄姜产业生态工业园
传统的黄姜皂素水解物生产技术含量低 、设备简
单 ,前段时间皂素市场看好 ,曾达 55 万元 /t ,刺激了加
工企业的蓬勃发展 ,遍地开花 ,某县 2002 年黄姜加工
企业曾达 14个 ,遍布 7个乡镇 ,其中水解物生产能力
达到 1000t的仅 2家。由于生产规模小 、布局分散 ,因
此经济效益低 ,污染治理能力差 ,废物综合利用不能形
成规模 ,成本高 ,难以维持 。
建立生态工业园 ,将有生态链接关系的企业相对
集中 ,形成规模效益 ,提高物资循环的流量 ,缩短物质
循环的时间和距离 ,经济效益和生态效益将会有明显
提高 ,国内外已有众多成功的范例[ 8] 。
黄姜产业生态工业园 ,可在黄姜主要产地以县为
单位建立 ,集中黄姜加工企业及相关的黄姜废水 、废渣
利用的企业 ,对利用后仍不能达标的废水通过市场化
运营方式集中处理。这样 ,黄姜皂素 、水解物生产可提
升规模优势;生产中所产生的废水 、废渣集中起来 ,输
入专门的综合利用企业 ,可保证此类企业的规模效益;
利用之后的废水输入专业的水处理公司 ,集中处理 ,可
大大降低处理成本;处理达标后的废水可视情况再返
回各个企业回用 。企业作为生态工业园区循环经济的
基本环节 ,各自独立运行管理 ,互相之间依据物质流量
相互配套 ,物质流量按照市场经济原则进行核算 ,这是
黄姜产业循环经济的典型体现 ,也是全面推进黄姜产
业循环经济发展的研究基地和示范基地 。
[ 参考文献]
[ 1] 　田云. 黄姜资源及开发利用[ J] . 特产研究 , 2002 , (2):
53-55.
[ 2] 　秦华 , 贺芸芸. 汉中黄姜产业环境问题分析与防治对策
[ J] . 陕西环境 , 2003 , 10(3):23-25.
[ 3] 　罗跃龙, 周日宝 , 陈茜 ,等. 湖南省盾叶薯蓣(黄姜)种植的
概况分析[ J] . 湖南中医学院学报 , 2003 , 23(6):59-60.
[ 4] 　刘亚平. 汉江流域黄姜产业开发中的环境问题及对策
[ J] . 环境科学与技术 , 2002 , 25:38-39.
[ 5] 　张坤. 循环经济理论与实践[ M] . 北京:中国环境出版
社 , 2003.
[ 6] 　佟玲 , 张胜科 , 李锦 , 等. 酶解法提取薯蓣皂素的工艺研
究[ J] . 陕西师范大学学报(自然科学版), 2003 , 31(2):
81-83.
[ 7] 　黄进 , 张肇煜 , 李林 , 等. 黄姜提取薯蓣皂甙元及葡萄糖
的工艺研究[ J] . 农业工程学报 , 2001 , 17(6):119-122.
[ 8] 　国家环保总局科技标准司. 循环经济与生态工业规划汇
编[ M] . 北京:化学工业出版社 , 2004.
(收稿 2004-10-11;修回 2004-12-27)
73
发展黄姜产业循环经济探讨　袁道凌