清洁生产在浓缩苹果汁加工厂节水减污中的应用
摘要：通过对浓缩苹果汁加工厂用水量及排水水质的监测, 确定重点节水减污单元。在清洁生产思想的指导下改进重点节水减污单元生产工艺并加强管理, 达到了节水减污的目的。清洁生产(Cleaner Production)是 20 世纪 80 年代发展起来的一种新的、创造性的保护环境的战略措施。1992 年联合国在巴西召开的“环境与发展大会”提出了国家环境与经济协调发展的新战略, 我国政府积快
响应, 于 1994 年提出了“ 21 世纪议程”, 将清洁生产列为重点项目之一。十一五期间, 国家更是将清洁生产作为实现节能减排, 实现经济发展与环境保护相和谐的主要途径之一。
清洁生产与传统的末端治理较大不同在于思路的不同。清洁生产要求以“防”为主, 而传统末端治理以“治”为主; 清洁生产能够增加企业经济效益, 实现经济与环境的“双赢”, 而传统末端治理只能增加企业治污负担, 不能带来收益; 清洁生产从源头抓起, 实行生产全过程控制, 污染物较大限度地消除在生产过程之中, 同时, 也考虑到产品使用中的环境影响和最终处置的回收利用或无害化处理等, 而末端治理侧重于“点源治理”和“达标排放”。
我国浓缩苹果汁行业在经过 20 多年的发展历程, 从无到有, 从小到大, 已成为受国外关注较大的一个农产品加工行业。自 2004 年浓缩苹果汁出口量突破 55 万 t, 成为国家第一出口国后, 我国一直在此领域保持霸主地位。尤其是陕西省, 2006年浓缩苹果汁出口 31.93 万 t, 接近全国出口量的一半, 世界贸易量的 1 / 3, 成为国家较大的浓缩苹果汁生产基地。
水污染的加剧伴随着经济利益而来。我国生产1 t 浓缩苹果汁, 较少也要消耗 13 t 水, 的竟能到 20 t。按陕西省用水定额规定的吨产品 17 t 水耗,80 %的排放率计, 吨产品污水排放量就要 13.6 t。即: 仅陕西省一年因出口浓缩苹果汁就排放 430 多万 t 污水, 相当于 7 000 多人一生的用水量。
数量如此巨大的污水如不处理, 将给企业所在地环境带来灾难性的破坏。然而, 如以传统末端治理方法来治理, 将给企业增加运行成本, 降低国际市场竞争力。为了探讨浓缩苹果汁生产污水治理工艺, 课题组从 2003 年到 2005 年在全国范围内做了调研, 认清了浓缩苹果汁生产过程中用水及污水排放的特点, 总结并分析了常规治理工艺后, 确定在水污染治理上推广清洁生产工艺。以下所列是课题组配合陕西省某大型浓缩苹果汁生产企业清洁生产审计所取得的成果, 供同行业人士参考。
1 浓缩苹果汁生产工艺
原料果→洗果→破碎→榨汁→酶解→前巴杀→快 滤成品←灌装←后巴杀←蒸发浓缩←树脂吸附
企业用水的主要生产单元是: 洗果、榨汁、快 滤、树脂吸附、蒸发浓缩等。除此之外, 还有其他设备如 CIP 清洗 ( 榨汁、树脂吸附、快 滤、前巴杀等设备自带清洗装置) 、反渗透、锅炉房蒸汽供应和车间地面清洗、设备密封等生产辅助单元也有一定的用水量。
2 各工序用水情况分析
为制定出针对性的清洁生产方案, 课题组对各操作单元用水量及排水水质做了在线连续监测, 取得数百个数据从自来水消耗来看, 洗果> 反渗透> 车间其他用水> 锅炉。而从总用水量来看, 洗果> 反渗透> 树脂吸附> 车间其他用水> 锅炉> 压榨> CIP 清洗> 快 滤。存在较大节水潜力的几个单元是: 洗果、反渗透和树脂吸附。
各单元排水的 COD 质量浓度相差甚远, 较大值出现在快 滤工序的浊液排放处, 最小值出现在 CIP 清洗之中, 前者是后者的 342.44 倍之多。各工序排水的 COD 质量浓度变化幅度也有很大区别, 变化系数从 1 到 70.66 不等。综合以上两表数据可知: 洗果水和树脂漂洗水量大, 但浓度较小。如降低用水量, 则能大大减少污水站水量负担。快 滤浊液排放量虽小但浓度快 大, 最影响综合污水水质, 需要单独处理。反渗透浓水水质好, 可直接回用, 不必进入污水站。因此, 最终确定的重点节水减污单元是: 洗果、树脂吸附、快 滤和反渗透。
3 重点节水减污单元清洁生产措施
3.1 洗果单元清洁生产措施
由于苹果清洗直接关系到产品质量, 因此大部分果汁厂内流行着这样一个观点, 就是用水量达不到多少吨, 苹果就不会洗干净, 产品也很难达到质量标准。这一观点的存在导致生产人员开大阀门,一味猛洗, 就怕用水少。再加上收购的原料果品质参差不齐, 腐烂果、泥沙、枯枝败叶等的存在, 也加大了洗果难度, 增加了用水量。可见, 洗果成为厂内第一用水大户的原因是多方面的。但也正因为如此, 苹果清洗单元的节水减污才有潜力。该单元的清洁生产措施主要是源头控制。具体如下:
a) 加大原料果品质控制, 不收购腐烂果多、泥沙杂物多的原料, 就能减轻洗果工序压力, 减少用水量。因腐烂果的减少, 排水中的有机物浓度也将降低。
b) 制定用水奖惩制度, 控制阀门开启度, 减少用水量。
3.2 树脂吸附单元清洁生产措施
树脂再生中需要消耗大量酸、碱和纯水, 排水前期是碱性水, 中期是酸性水, 最后是漂洗水。生产 1 t 产品就要耗水近 6 t。但是, 排水并不一直是高有机浓度的酸、碱水。在漂洗的最后, 排水中酸、碱及有机物的浓度几乎为零。因此, 要节水,就要把这部分水有效利用起来。该单元最后确定的清洁生产措施主要是增加水的循环利用工艺。具体如下:
a) 排水分阶段处理。中、前段排水排入厂区污水处理站, 后阶段排水贮存后回用, 从而节约水资源, 减少污水排放量。
b) 改造管路, 加贮存罐, 再生后阶段排水将作为下再生前期用水。
3.3 快 滤单元节水减污措施
快 滤单元所排浊液的量虽小, 但 COD 浓度最低也近 100 g / L, 排入污水处理站后, 占到了总污水 COD 的 1 / 3。因此, 要降低厂区污水处理站有机物负荷, 就必须把浊液分流出去。该单元采用的清洁生产措施主要是回收产品, 减少污水排放量,具体如下:
a) 浊液分流, 排到贮存池。
b) 采用离心机将浊液中的果汁分离出来进入产品, 提高出汁率。
c) 浊度中的固态成为果渣, 转化成饲料出售。
3.4 反渗透单元清洁生产措施
反渗透单元纯水产率只有 60 %~ 70 %, 即产生1 t 纯水就要排放 0.42 t~0.67 t 浓水。然而, 所谓浓水仅是相对于纯水来说的, 其实他是由自来水经过砂滤、保安过滤等各级过滤后制得的洁净水。企业以往将其作为污水排入厂区污水处理站, 增加了污水处理量不说, 还白白浪费了保贵的水资源。
为将浓水有效利用起来, 本单元制定的清洁生产措施是水的回用, 具体措施为: 反渗透浓水回收, 用于苹果初期清洗。
清洁生产与传统的末端治理较大不同在于思路的不同。清洁生产要求以“防”为主, 而传统末端治理以“治”为主; 清洁生产能够增加企业经济效益, 实现经济与环境的“双赢”, 而传统末端治理只能增加企业治污负担, 不能带来收益; 清洁生产从源头抓起, 实行生产全过程控制, 污染物较大限度地消除在生产过程之中, 同时, 也考虑到产品使用中的环境影响和最终处置的回收利用或无害化处理等, 而末端治理侧重于“点源治理”和“达标排放”。
我国浓缩苹果汁行业在经过 20 多年的发展历程, 从无到有, 从小到大, 已成为受国外关注较大的一个农产品加工行业。自 2004 年浓缩苹果汁出口量突破 55 万 t, 成为国家第一出口国后, 我国一直在此领域保持霸主地位。尤其是陕西省, 2006年浓缩苹果汁出口 31.93 万 t, 接近全国出口量的一半, 世界贸易量的 1 / 3, 成为国家较大的浓缩苹果汁生产基地。
水污染的加剧伴随着经济利益而来。我国生产1 t 浓缩苹果汁, 较少也要消耗 13 t 水, 的竟能到 20 t。按陕西省用水定额规定的吨产品 17 t 水耗,80 %的排放率计, 吨产品污水排放量就要 13.6 t。即: 仅陕西省一年因出口浓缩苹果汁就排放 430 多万 t 污水, 相当于 7 000 多人一生的用水量。
数量如此巨大的污水如不处理, 将给企业所在地环境带来灾难性的破坏。然而, 如以传统末端治理方法来治理, 将给企业增加运行成本, 降低国际市场竞争力。为了探讨浓缩苹果汁生产污水治理工艺, 课题组从 2003 年到 2005 年在全国范围内做了调研, 认清了浓缩苹果汁生产过程中用水及污水排放的特点, 总结并分析了常规治理工艺后, 确定在水污染治理上推广清洁生产工艺。以下所列是课题组配合陕西省某大型浓缩苹果汁生产企业清洁生产审计所取得的成果, 供同行业人士参考。
1 浓缩苹果汁生产工艺
原料果→洗果→破碎→榨汁→酶解→前巴杀→快 滤成品←灌装←后巴杀←蒸发浓缩←树脂吸附
企业用水的主要生产单元是: 洗果、榨汁、快 滤、树脂吸附、蒸发浓缩等。除此之外, 还有其他设备如 CIP 清洗 ( 榨汁、树脂吸附、快 滤、前巴杀等设备自带清洗装置) 、反渗透、锅炉房蒸汽供应和车间地面清洗、设备密封等生产辅助单元也有一定的用水量。
2 各工序用水情况分析
为制定出针对性的清洁生产方案, 课题组对各操作单元用水量及排水水质做了在线连续监测, 取得数百个数据从自来水消耗来看, 洗果> 反渗透> 车间其他用水> 锅炉。而从总用水量来看, 洗果> 反渗透> 树脂吸附> 车间其他用水> 锅炉> 压榨> CIP 清洗> 快 滤。存在较大节水潜力的几个单元是: 洗果、反渗透和树脂吸附。
各单元排水的 COD 质量浓度相差甚远, 较大值出现在快 滤工序的浊液排放处, 最小值出现在 CIP 清洗之中, 前者是后者的 342.44 倍之多。各工序排水的 COD 质量浓度变化幅度也有很大区别, 变化系数从 1 到 70.66 不等。综合以上两表数据可知: 洗果水和树脂漂洗水量大, 但浓度较小。如降低用水量, 则能大大减少污水站水量负担。快 滤浊液排放量虽小但浓度快 大, 最影响综合污水水质, 需要单独处理。反渗透浓水水质好, 可直接回用, 不必进入污水站。因此, 最终确定的重点节水减污单元是: 洗果、树脂吸附、快 滤和反渗透。
3 重点节水减污单元清洁生产措施
3.1 洗果单元清洁生产措施
由于苹果清洗直接关系到产品质量, 因此大部分果汁厂内流行着这样一个观点, 就是用水量达不到多少吨, 苹果就不会洗干净, 产品也很难达到质量标准。这一观点的存在导致生产人员开大阀门,一味猛洗, 就怕用水少。再加上收购的原料果品质参差不齐, 腐烂果、泥沙、枯枝败叶等的存在, 也加大了洗果难度, 增加了用水量。可见, 洗果成为厂内第一用水大户的原因是多方面的。但也正因为如此, 苹果清洗单元的节水减污才有潜力。该单元的清洁生产措施主要是源头控制。具体如下:
a) 加大原料果品质控制, 不收购腐烂果多、泥沙杂物多的原料, 就能减轻洗果工序压力, 减少用水量。因腐烂果的减少, 排水中的有机物浓度也将降低。
b) 制定用水奖惩制度, 控制阀门开启度, 减少用水量。
3.2 树脂吸附单元清洁生产措施
树脂再生中需要消耗大量酸、碱和纯水, 排水前期是碱性水, 中期是酸性水, 最后是漂洗水。生产 1 t 产品就要耗水近 6 t。但是, 排水并不一直是高有机浓度的酸、碱水。在漂洗的最后, 排水中酸、碱及有机物的浓度几乎为零。因此, 要节水,就要把这部分水有效利用起来。该单元最后确定的清洁生产措施主要是增加水的循环利用工艺。具体如下:
a) 排水分阶段处理。中、前段排水排入厂区污水处理站, 后阶段排水贮存后回用, 从而节约水资源, 减少污水排放量。
b) 改造管路, 加贮存罐, 再生后阶段排水将作为下再生前期用水。
3.3 快 滤单元节水减污措施
快 滤单元所排浊液的量虽小, 但 COD 浓度最低也近 100 g / L, 排入污水处理站后, 占到了总污水 COD 的 1 / 3。因此, 要降低厂区污水处理站有机物负荷, 就必须把浊液分流出去。该单元采用的清洁生产措施主要是回收产品, 减少污水排放量,具体如下:
a) 浊液分流, 排到贮存池。
b) 采用离心机将浊液中的果汁分离出来进入产品, 提高出汁率。
c) 浊度中的固态成为果渣, 转化成饲料出售。
3.4 反渗透单元清洁生产措施
反渗透单元纯水产率只有 60 %~ 70 %, 即产生1 t 纯水就要排放 0.42 t~0.67 t 浓水。然而, 所谓浓水仅是相对于纯水来说的, 其实他是由自来水经过砂滤、保安过滤等各级过滤后制得的洁净水。企业以往将其作为污水排入厂区污水处理站, 增加了污水处理量不说, 还白白浪费了保贵的水资源。
为将浓水有效利用起来, 本单元制定的清洁生产措施是水的回用, 具体措施为: 反渗透浓水回收, 用于苹果初期清洗。
来源：惠合UHT灭菌机网
