醬油行業污水處理效果影響因素分析

李潔茵 袁素芬

摘要：醬油是我國的傳統調味品，醬油行業是典型的調味品行業，在生產過程中需要耗費巨大的水量，并產生大量廢水，醬油生產產生廢水具有有機物濃度高、鹽度大、有異味，但生化性好等特點，含有COD、氨氮、懸浮物和磷酸鹽等污染物。本文主要采用案例研究方法，以某企業廢水運行情況為例，對不同水處理工序進行研究分析，分別對不同水質如原水、厭氧池、好氧池、沉淀池以及出水等環節的水質進行分析，從而分析不同環節的主要處理效果。最后對醬油行業污水處理影響效果因素進行歸納總結，提出優化建議。

關鍵詞：醬油廢水;影響因素;水質分析

中圖分類號：X797 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）05-00-04

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.019

Analysis of influencing factors of sewage treatment effect in soy sauce industry

Li Jieyin1，2，Yuan Sufen2

（1.Guangzhou Purescape Ecological Protection Technology Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510000，China;

2.Guangdong Vocational college of Environmental Protection Engineering，Foshan Guangdong 528216，China）

Abstract：Soy sauce is a traditional condiment in our country.Soy sauce industry is a typical condiment industry. The production process needs huge water consumption and produces a large amount of wastewater.The wastewater from soy sauce production has the characteristics of high organic concentration， high salinity and peculiar smell， but it has good biochemical properties， including COD， ammonia nitrogen， suspended matter and phosphate.In this paper， case study method is used to analyze the operation of wastewater in an enterprise.Different water treatment processes are studied and analyzed.The water quality of different water quality， such as raw water，anaerobic tank，aerobic tank， sedimentation tank and effluent， is analyzed respectively， so as to analyze the main treatment effect of different links.Finally，the influencing factors of sewage treatment in soy sauce industry are summarized and optimized suggestions are put forward.

Key words：Soy sauce wastewater;Influencing factors;Water quality analysis

1背景

醬油產業是我國調味品行業的第一大產業，產銷量和企業規模均居調味品行業首位。醬油是中國傳統調味品，是以大豆、脫脂大豆、小麥、麥鼓等為原料，經微生物發酵釀制而成。一般醬油的生產工藝過程包括原料處理、制曲、發酵、浸出淋油及加熱配制等工序。在該過程中將產生大量的廢水，主要來源于包裝容器的清洗消毒廢水、生產場地及設備的清洗廢水、原料浸泡廢水和發酵罐池的沖洗廢水。

據統計的資料表明：生產1t醬油需要消耗7～10t新鮮水，也就是生產1t醬油會帶來約6～9t的醬油廢水。每年我國醬油企業產生的醬油廢水接近5×107t。醬油廢水屬于食品發酵廢水，化學需氧量和生化需氧量濃度高、負荷變化大、色度重，屬于難處理有機廢水。成分復雜，是一種重要的污染物。廢水中的主要成分包括糧食殘留物、發酵過程產物、微量洗滌劑、消毒劑、大量鹽分、各種微生物機器分泌的酶和代謝產物等等。這種廢水因其特殊的物理化學性質，對環境造成的污染遠遠超過生活污水，因此必須得到有效處理。如果醬油廢水沒有處理或者處理不達標就排入水體的話會導致嚴重的環境污染，不管是對動植物、生態環境還是人類正常生活都是一個比較尖銳的問題。高濃度的醬油廢水中有機物、氮、磷含量比較高，就會使水體富營養化，色度會使水體接受陽光能力降低，影響水生生物存活，破壞水體生態系統平衡;而醬油廢水發酵后產生難聞氣體污染空氣，降低空氣質量，滋生空氣中的病原微生物，使空氣不適于人類生活;釀造廢水含鹽量高，可破壞土壤結構，分散土壤膠體，使土壤中的緩效性氮和鉀釋放出來，使得土壤中速效養分進一步增加[6]。

因此，本論文著重研究影響醬油廢水中污染因子的濃度變化，嘗試從變化規律中找到更加高效、經濟的醬油廢水處理技術。從而減少醬油廢水對生態環境的影響。

2 醬油行業概況

2.1 行業在國內外發展情況

2.1.1 國內外醬油生產現狀

醬油作為中國傳統發酵調味品，在我國有著十分悠久的生產歷史，深受我國人民的喜愛。目前來說日本、新加坡和韓國是醬油生產最先進的國家，他們的絕大多數的先進生產技術得到了市場的認可。醬油行業生產依然主要以最原始的天然古法釀造為主，到現在只是采用先進的現代機械設備去取代大部分的傳統手工藝方法，但醬油行業依然取得了巨大的發展。

從全國范圍來看，調味品業的增長每年都在20%以上，醬油市場的增長則在10%以上，我國是醬油的主要生產和消費大國，1975年我國醬油產量不足1×106t，70年代末達到1.75×106t，80年代末為2×106t，90年代末猛增到4.5×106t。隨著人口的增加以及人民生活水平的不斷提高，醬油的銷量還會進一步增加，現在內地人均年消費量僅4kg多，僅為其他習慣吃醬油的東方國家和地區消費量的30%～50%，市場還有一點空間。目前世界醬油年產量約為8×106t。其中：中國大陸5×106t，日本1.2×106t，其他亞洲國家和地區為2.6×106t。全國最大的醬油企業在廣東佛山——海天調味食品公司，年產18×105t，上海最大的醬油廠規模一般在2～3×104t，日本龜甲年產4×105t、雅瑪莎年產1.2×105t。現在國際市場日本醬油仍唱主角，臺灣地區醬油銷量逐漸超過日本，而大陸醬油也正奮起直追，銷量節節上升，勢頭可喜，有希望在不久的將來超過日本和臺灣地區。目前中國內地出口西方的醬油，估計每年在30 000t以上。

2.2 醬油行業發展特征

2.2.1 生產廠家分布情況

醬油是我國的傳統調味品，醬油行業是調味品行業的第一大產業，也是我國調味品行業中收入規模最大的子品類，具有“小品類、大市場”的特點。據國家統計局最新數據表明，2016年我國調味品、發酵制品制造行業累計實現產品銷售收入3064.10億元，其中醬油行業收入達到了631億元，從產量結構上看，我國醬油產量占比最高，占到整個調味品、發酵制品行業的42%。全國醬油產量中廣東省的占比達最高，達到40%，其中，海天、美味鮮（廚邦醬油）等國內知名醬油企業均在廣東省。

根據第二次污染源普查清單結果，廣東省內的調味品、發酵制品制造業為544家，其中醬油、食醋及類似制品制造業為186家，主要分布在珠三角和粵東地區，詳見表1和圖1。

大型醬油企業獲得發展的同時，小規模生產也如春筍般涌現。由于醬油行業門檻比較低，醬油行業市場前景巨大，一些小作坊學法上馬。以揭陽市的醬油企業當地生產為例，其生產分散，尤其多在縣級鎮區等地。設備就是筐、缸、鍋、桶等，一般采取自產自銷，由于品牌、廣告效應做不到規模比較大的產品高度，只能產銷到生產廠區附近的居民、超市或者酒家飯堂大排檔等食肆，以價錢便宜取勝。這類小廠在目前還會存在很長一段時間。許多醬油企業成為當地稅收重要來源，促進經濟發展。

2.2.2 生產廠家產生廢水情況

2016年，廣東省調味品、發酵制品制造業工業總產值為257.66億元，占到全省重點調查行業企業工業總產值的0.62%，工業取水量為1.393×108t，占到全省重點調查行業企業工業取水量的0.55%，工業廢水排放量為6.373×106t，占到全省重點調查行業企業工業廢水排放量總量的0.60%。工業廢水排放量中有5.8434×106t直接排入環境，占到廢水排放總量的83.8%，遠高于全省重點行業工業企業工業廢水直接排放到環境的比例69.66%。

對醬油、食醋及類似制品行業的情況進行了統計分析如表2所示。由表2可知，醬油、食醋及類似制品行業在調味品、發酵制品行業中占有舉足輕重的位置。從工業總產值來看，該行業為調味品、發酵制品行業貢獻了82%的產值，用取水量也占到了86%以上，工業廢水排放量接近85%的比例，化學需氧量和氨氮的產生、排放量的比例也在該行業中占據絕對重要的優勢。

2.2.3 行業技術發展情況

醬油行業，主要原材料為黃豆、面粉、豆粕、食鹽等，醬油的主要生產工藝為釀造工藝，主要分為“高鹽稀態”和“低鹽固態”釀造方式。廣東省內主要生產廣式醬油，釀造方式以高鹽稀態為主，發酵方式大體上保留傳統的自然發酵。

隨著科學技術的進步，各種新技術如春筍般涌現，如萃取技術、膜技術、固定化酵母技術、生物酶解技術、微膠囊技術等不斷應用于調味品生產中，提高產品質量和產量，做到了與國際接軌。通過不斷對技術改造的鉆研，我國部分生產企業對傳統調味品、新型調味品和各種復合調味品的技術水平和工藝水平掌握得游刃有余，更是得到醬油同行的青睞。

2.3 醬油行業的生產工藝和產污環節

2.3.1 醬油行業的生產工藝

由圖2可知，醬油行業的生產工藝依次為浸泡-蒸煮-接種-制曲-發酵-壓濾-成品包裝。蒸煮前的黃豆要在浸泡罐中浸泡18h，然后放在蒸籠;蒸煮的溫度控制在100℃左右，大概蒸煮45min;接種就是把煮好的黃豆移到接種床中，冷卻到40℃左右接入菌種，翻拌均勻;制曲就是把接好種的曲料制曲池在30℃左右靜止培養8h，再通風培養15h后翻曲，翻曲后再通風12h后堆積升溫2h，料溫再50℃后出曲;發酵就是把曲移到發酵罐，按鹽水和料比例2：1，控溫40～45℃，周期40d;將發酵好的醬醅加入80℃的熱水浸泡8h后放油，再浸泡2h后二次放油;根據產品的需要加入添加料進行勾兌，最后滅菌、罐裝就可以出成品了。所有工藝可以總結為原料清洗、制曲、發酵、淋油、成品包裝五步驟。其中也可以概括為3個步驟：制曲、發酵、淋油。

2.3.2 醬油行業的產污環節

醬油廢水成分復雜，是一種重要的污染物。在醬油的制曲、發酵、回淋等過程中會產生醬油廢水，包括生產區和設備區的清洗廢水、原料浸泡的廢水、發酵罐池的沖洗廢水和包裝容器的清洗消毒廢水[9]等。廢水中主要成分包括黃豆殘留物、發酵過程產物、醬油色素、大量鹽分、各種微生物及其分泌的酶和代謝產物等等。導致廢水呈現較高的色度，處理具有一定難度。主要污染物有COD、氨氮、SS、色度等。此外，醬油釀造廢水具有有機物濃度高、氨氮高、鹽度大、有異味，但可生化性好等特點。同時，由于受到釀造醬油過程的特殊生產習慣，外界因素影響比較大，大多數醬油生產企業都是間歇性或季節性生產不同品類的調味品，比如在夏季的廣東陽光比較猛烈，雨水也比較多;而冬季陰天占多數，導致污水成分及水量變化比較大。

2.4 醬油行業廢水排放現狀及處理技術

2.4.1 醬油行業廢水排放現狀

醬油生產最大的特點是污水排放量很大，因此，醬油在滿足人們日常生活飲食需要的同時也帶來嚴重的環境污染。有研究表明，每生產1t醬油需要消耗7～10m3的新鮮水，也就是說生產1t醬油會產生約6～9m3的醬油廢水。

一般醬油的生產工藝過程包括原料處理、制曲、發酵、浸出淋油及加熱配制等工序。在該過程中將產生大量廢水。來自制曲、發酵、淋油等工序的廢水約占90%。一般年產萬噸醬油廠的日均廢水排放量在100～300m3左右，采用傳統工藝廢水排放量更高。每年我國醬油生產企業產生的廢水接近5×107m3。

2.4.2 醬油廢水處理技術

目前，醬油釀造廢水常用的處理方法有物理、化學和生物方法：物理法包括進水口設置細格柵、氣浮法、吸附法、滲析法等;化學法包括氧化還原法、化學絮凝法等;生物法包括厭氧生物處理、好氧生物處理、膜生物反應器技術、光合細菌法等[11]。因醬油釀造廢水的BOD/COD（生化耗氧量/化學需氧量）大于0.5，可生化性好，目前廣泛采用的生化處理方法就具有較為理想的出水效果。然而醬油釀造廢水也具有高色度、高鹽度的特點，在進行生化處理前有必要進行一定的物理化學預處理或后處理。

3 案例分析

3.1 公司概況

某公司總部地理條件優越，工廠占地3×104m2，交通便利，擁有國際先進的生產設備，廠房設置、配置全部現代化，科學的管理意識與現代的質量意識已滲透到生產流程的每一個環節，呈現在人們面前的是一個傳統釀造工藝與現代化經營理念完美結合的現代化專業調味品企業的風姿。秉承多年潛心研究的生產工藝及北回歸線賜予的陽光，采用傳統的天然釀造工藝和現代化的生產設備不斷推陳出新，精選優質原料，利用亞熱帶天然的生產條件和幾代調味品人的技藝結晶，推出醬油、蠔油、調味醬、調味油、調味粉、調味醋和調味汁等七大系列，各種檔次調味品，共有100多個品種，200多個規格。

3.2 廢水處理設施運行管理情況

3.2.1 廢水運行管理情況

該公司廢水運行管理規范，環保設備相對完善，并配有專業技術人員對設備進行維護管理和對運行情況監督，公司對廢水水質進行定期檢測檢驗，數據資料詳實，臺賬完整。選取該公司2017年10月～2018年11月的實際運行數據為基礎進行研究分析。公司主要記錄廢水從原水池-厭氧池-好氧池-沉淀池以及出水池等各處理環節的pH、COD、氨氮、磷酸鹽的濃度情況以及相關的藥劑使用情況。

3.2.2 廢水處理工藝流程

處理醬油釀造廠廢水主要采用AO工藝處理醬油廢水。依次經過原水池-厭氧池-好氧池-沉淀池-排放池，詳見圖3。

將醬油釀造廢水后的廢水進入格柵井除去懸浮物，然后進入調節池調節，并加入99%氫氧化鈉將廢水的pH 值調至中性;厭氧池和好氧池之間隨著聚鋁PAC 投加量的增加，降低COD出水濃度;沉淀池出水通過管道混合器投加含次氯酸鈉10%的漂水，經過氧化脫色后排放。厭氧池和好氧池同時用來去磷，好氧池是通過反硝化作用去氮，而廢水處理過程整個都能去除COD。

3.3 原水池中污染因子濃度變化情況

該公司的監測指標有pH、COD、氨氮、磷酸鹽等。本文選取COD和氨氮作為研究對象，選取1、4、7、11月份進行分析。

3.3.1 原水池中COD濃度變化情況

根據原水池的運行情況及規律，選取COD在1、4、7、11月份的濃度變化詳見圖4。

從圖4可知，原水池中COD的濃度在4月份中較低，在11月份分最高。整體呈現一個逐漸上升的趨勢。

3.3.2 原水池中氨氮濃度變化情況

根據原水池的運行情況及規律，選取氨氮在1、4、7、11月份的濃度變化詳見圖5。

從圖5可知，原水池中的氨氮的濃度在1月份中最高，在11月份分的濃度最低。整體呈現逐漸下降的趨勢。

3.4 不同水池中污染因子處理效率的情況

主要對COD和氨氮在不同水池中的處理效率變化進行分析。

3.4.1COD在不同水池中處理效率變化

以不同池子為橫坐標，COD的處理效率變化情況詳見表3、圖6。

從圖6可知，COD從原水池到厭氧池的處理效率變化是最大的，處理的效果達到90%左右，之后的處理效率逐漸趨于穩定，因此去除COD主要在厭氧池環節。

3.4.2 氨氮在不同水池中處理效率變化

以不同池子為橫坐標，氨氮的處理效率變化情況為縱坐標詳見表4、圖7。

從圖7可知，氨氮從厭氧池到好氧池過程的處理效率變化最大，處理量最多，氨氮在各個環節處理效率呈現逐漸遞增的變化，而不同于COD的先增加后逐漸趨于穩定的變化規律。

3.5 處理廢水藥劑使用情況

3.5.1 某公司處理醬油廢水使用藥劑情況

根據公司處理廢水使用藥劑的記錄臺賬，使用的藥劑有99%氫氧化鈉、10%聚合氯化鋁（PAC）、10%次氯酸鈉（漂水）。由圖3污水處理過程流程圖可知，PAC是在厭氧池到好氧池這一過程中加入的，因此主要研究在好氧池中加入PAC的使用量后COD 和氨氮的濃度變化，同時觀察月進、排水的流量情況。以下是2018年1～10月份的10%聚合氯化鋁（PAC）月使用量、好氧池中COD和氨氮的濃度變化以及進、排水量的具體情況詳見表5。

3.5.2 PAC的相關性分析

本文采用皮爾遜相關分析工具對PAC用量與好氧池COD和氨氮濃度、COD和氨氮處理效率以及月進水量和排水量進行相關分析。具體情況詳見表6。

由皮爾遜相關性檢驗的雙尾檢驗在好氧池中投入藥劑PAC量與COD濃度呈顯著負相關，與月排水量和月進水量呈顯著正相關性，與其他指標沒有顯著相關性，說明PAC用量會對COD的濃度產生影響，同時進水和排水量對PAC用量具有顯著的影響。

4 結論與建議

4.1 結論

醬油廢水是食品發酵廢水，化學需氧量和生化需氧量濃度高、負荷變化大、色度重，屬于難處理有機廢水。從某公司采用污水處理工藝可知，醬油行業污水處理影響效果與季節、溫度以及加入的藥劑種類和量有關。比如說，原水池中的濃度COD 在4月份中較低，在11月份分的濃度最高。整體呈現一個逐漸上升的趨勢;而氨氮的濃度在1月份中最高，在11月份的濃度最低。說明原水濃度隨著醬油生產的月變化而變化。其次，COD在厭氧池的處理效率變化最大，而氨氮在好氧池的處理效率變化最大。說明去除COD主要在厭氧處理過程，而去除氨氮主要在好氧處理過程。最后，通過皮爾遜相關性檢驗的雙尾檢驗分析表明，PAC用量與COD的濃度、進水和排水量等因素相關，而與其他指標沒有顯著相關性。

4.2 建議與展望

針對上述結論，廢水運營處理方面可以通過以下方式提高處理效果：

（1）當處理廢水時，在4月份左右可以適當減少PAC的用量;而在11月份左右可以適當增加PAC的用量以降低COD的濃度。

（2）由于去除COD主要在厭氧處理過程，而去除氨氮主要在好氧處理過程。因此在厭氧和好氧兩個過程可以適當延長時間，讓COD和氨氮得到更加充分的反應從而提高處理效果。

從長遠的經濟角度來看，企業應該不斷改良發酵、制曲等工藝，不斷優化工藝過程降低污染物的濃度從而提高出水水質，降低成本和減少對環境的污染，繼續把醬油生產推向一個新高度。

企業作為環境保護責任的主體，應嚴格落實其主體責任，落實污染物排放控制措施和各項環境管要求，確保污染物排放種類、濃度和排放量等達到排污許可的水平，并通過不斷提高污染治理和環境管理水平，降低污染物的排放。除此之外，建議相關企業還應依法開展自行監測，安裝或使用監測設備應符合國家有關環境監測、計量認證規定和技術規范，保障數據合法有效，保證設備正常運行，妥善保存原始記錄，建立準確完整的環境管理臺賬，安裝在線監測設備并與環境保護部門聯網。企業應如實向環境保護部門報告排污許可證執行情況，依法向社會公開污染物排放數據并對數據真實性負責。

參考文獻

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[3]趙曉，王守偉，徐志強.醬油廢水處理效果的影響因素[J].中國調味品，2012，37（4）：21-22.

[4]葉冬冬.醬油釀造廢水處理系統中微生物時空分布特征及相關環境因子分析[D].廣東：華南理工大學，2018.

[5]葉冬冬.醬油釀造廢水處理系統中微生物時空分布特征及相關環境因子分析[D].廣東：華南理工大學，2018.

收稿日期：2020-03-19

作者簡介：李潔茵（1996-），女，漢族，大專學歷，技術員，研究方向為環境影響評價。

通訊作者：袁素芬（1981-），女，漢族，博士，副教授，研究方向為生態學、環境科學與資源科學。