甘蔗糖厂酒精废醪液治理技术综述

甘蔗糖厂酒精废醪液治理技术综述胡开林杨聪刘惠芳提要:总结了国内外甘蔗糖厂酒精废醪液各种治理技术的优缺点，介绍了由传统的废醪液作为锅炉烟气除尘水循环使用法发展而来的厌氧+烟气除尘的循环工艺处理甘蔗糖厂酒精废醪液流程。关键词:酒精废醪液治理0前言我国甘蔗糖厂大多利用制糖生产的副产品--糖密生产酒精。酒精生产过程中产生的废弃物--废醪液为一种色度高(深褐色)、温度高(95～98℃)、pH低(4.5左右)、污染物浓度高的酸性有机废水，是糖厂对水环境的主要污染源。云南省目前有甘蔗糖厂90余座，其中日榨2500t甘蔗以上的糖厂有30余座，年总产白砂糖140万t左右，酒精约12万t。按每t酒精产生13t废醪液计，云南省糖厂每年排放156万多t废醪液，15.6万tCOD和7.8万tBOD。根据有关资料分析，一个日榨2500t甘蔗规模的糖厂每日排出的废醪液的污染物量，即相当于一座35万人口的城市每日生活污水的污染物量。糖厂厂址大都毗邻江河，糖厂酒精废醪液出厂进入水体后，使水质恶化，鱼虾绝迹，直接影响下游沿河工农业生产和人民的生活。根据国家和省环保部门要求，云南省糖厂废水必须达标排放。废醪液对水环境会造成严重危害，但同时废液中含有大量农作物所需的营养物质，所以它又是一种宝贵的资源。据分析，废醪液中含有机物6%～8%；P2O50.02%～0.04%；K2O0.6%～1.2%；总氮0.3%～0.5%。废醪液中的有机质，经实践证实，能改善土壤的物理、化学和生物性质，可作为农田肥料。另外，我国是一个钾资源贫乏的国家，为了调节农业钾肥的施用量，每年需从国外进口大量的钾肥。而云南省甘蔗糖厂年产废醪液156万t，相当于含有机物约10.9万t；P2O5约474t；K2O约1.4万t；总氮约6243t。因此，在消除废醪液对环境污染的同时，开发糖厂废醪液中的肥份，充分回收废醪液中有用的物质，有着良好的废物利用前景。1废醪液治理技术概况废醪液的治理主要有以下几种方法：①稀释农灌法；②厌氧消化生产沼气法；③发酵生产饲料蛋白法；④浓缩法；⑤蔗髓吸附废醪液燃烧法；⑥超滤膜处理法；⑦生产光合菌法；⑧直接作蔗地肥料法；⑨废醪液作为锅炉烟气除尘水循环使用法等。下面作逐一简介。1.1稀释农灌法印度和澳大利亚科研人员进行了用酒精废液灌溉甘蔗后对甘蔗产量、质量的影响的2年田间试验，酒精废液的用量分别为0t/hm2(对照)，8t/hm2，16t/hm2和32t/hm2，用50倍和75倍灌溉水稀释灌溉甘蔗地。试验结果表明，废醪液用量为16t/hm2，经稀释50倍和75倍后灌溉的甘蔗产量分别为188.1t/hm2和182.7t/hm2(两年平均，下同)，分别比不施废液的对照组(155.9t/hm2)增产20.6%和17.1%，商品糖产量分别为25.96t/hm2和25.24t/hm2，分别比对照组(20.94t/hm2)增产25%和20.5%。稀释农灌法的甘蔗和糖产量都显著高于对照组。在印度尼亚西的泗水糖厂，自备了50辆槽车，送废液到农户，解决了废醪液污染问题，增加了社会经济效益。阿根廷图库曼的试验表明，新植蔗施用酒精废液达150m3/hm2，可促进蔗芽萌发和早期生长。至于宿根蔗，施用酒精废液180m3/hm2，获20%的增产效果。又在另一个地方施用酒精废液150m3/hm2，获增产36.5%的效果。试验表明废液用量若不超过200m3/hm2，将不会导致土壤特性重大变化。若将酒精废液与其他废物如滤泥混合施用则效果更好。云南省的孟连糖厂、陇川糖厂、黎明糖厂等均采用过废醪液稀释农灌法。通过多年实践，废醪液与糖厂其它废水混合稀释灌溉农田后，农作物增产显著，且没有对农田土壤产生任何不良后果。但本方法对糖厂有一定的地理条件要求，以保证废水能自流灌溉。另外，如果管理不当，废水仍将泄入天然水体。1.2厌氧消化生产沼气法厌氧消化法是治理高浓度有机废水的有效方法，产生的沼气可作为燃料，成为新能源，在国外，附有酒精车间的糖厂和酒精厂广泛采用此法。如印度有100多家糖厂，巴西也有部分糖厂采用厌氧消化法处理废醪液。我国的安徽省泗州酒厂、灵璧酒厂、广西桂林漓泉啤酒有限公司，以及四川省、河南省数家糖厂、酒精厂均采用厌氧消化法处理废醪液，运行正常，且都有较好的治理效果。其中大型糖厂--贵港甘化厂废醪液处理站于1994年建成，至今已正常运行6个榨季。处理站的副产品--沼气用于烧石灰和提供食堂炊事用。废醪液经过厌氧处理后，BOD降低80%左右，同时取得了良好的经济效益和环境效益。值得注意的是，废醪液厌氧消化法虽然能去除80%左右的BOD，但处理后的废醪液BOD仍然高达10000mg/L左右，必须进行二级处理才能达标排放，这将增加投资和运行费用。1.3发酵生产饲料蛋白法利用废醪液中的残糖份和其它营养物质，通过发酵生产单细胞蛋白酵母，不仅可以去除废醪液中的污染物，单细胞蛋白还是宝贵的畜禽饲料。本技术由云南省建水糖厂于1989年首次开发应用，并且连续生产至今。本技术可以去除废醪液中75%左右的BOD，且有一定的经济效益。1995年，云南省耿马糖厂又建成一座日处理440m3废醪液的较大型单细胞蛋白车间，BOD去除率达70%～75%。目前存在的问题是：单细胞蛋白饲料每t售价仅2000元左右，而生产成本高达6000元以上。本技术虽有一定治理效果，但要在糖厂推广，还必须进一步完善工艺技术，降低成本，使工厂在经济上能够承受。另外，经蛋白车间处理后排出的废水还必须进行二级处理，需要增加投资和运行费用，这也影响了该技术的推广。1.4浓缩法将废醪液浓缩至75BX左右，可作商品。如澳大利亚、日本、巴西的一些糖厂是以浓缩废醪液配以其他饲料作动物饲料；配糖厂滤泥制有机复合肥、颗粒肥料；用作燃料燃烧，还可用作混凝土减水剂、缓释剂等等。浓缩的方法有常规的澄清*.蒸发*.干燥法、蔗髓吸附浓缩干燥法、堆积发酵法、板式降膜蒸发器浓缩法以及锅炉烟气浓缩法等等。浓缩方法可彻底消除废醪液对水环境的污染，又全部回收了废醪液中的有用物质，是一种十分理想的废醪液治理技术。广西已建成十余个废醪液浓缩车间，云南省也在钟山糖厂和柯街糖厂建设了2座浓缩车间。通过生产实践，证实该方法的工艺技术和设备可行。但是，由于设备和工艺上还存在一些问题，且运行费用甚高，已建成的浓缩车间大都无法继续运行，因此本技术尚需进一步完善，以减少能耗，降低成本。1.5蔗髓吸附废醪液燃烧法阿根廷的科研所利用蔗髓可以吸收超过自重几倍的废液而不渗出、蔗髓的固体物和废醪液中的有机物可燃的特性，研究出把蔗髓与废液混合后作燃料，从而开发出用蔗髓处理酒精厂废水的方法。其处理流程为：把蔗渣送到配有金属线网的旋转筛(蔗渣纤维板工业用筛)分离蔗髓，废液用石灰乳中和；之后，在混合机内把蔗髓与废液混合，混合的比例根据实际情况而不同，一般为1∶1。蔗髓与废液混合物含水分达70%，利用糖厂锅炉的烟道气加热，使其水分降低到相当于或低于处理前的蔗髓含水量。最后，经干燥的蔗髓与废液混合物由蔗渣输送机供给锅炉作燃料。燃烧蔗髓*.废醪液混合物的锅炉是制糖工业使用的标准锅炉，可免去投资建专门设备。废醪液含有的固体热值为17kJ/kg(干重)，相当于0.36kg燃油。烧后留下的灰含K2O28.33%，可回收利用。蔗髓处理废醪液的方法可解决废水污染问题，但由于在蔗髓处理工艺和灰的回收利用工艺中有些问题尚在研究解决，目前此工艺尚不成熟，处理工程投资高，至今推广乏力。1.6生物膜、超滤膜处理法中国轻工总会食品发酵所进行了处理玉米酒精废醪液的中试。废醪液先去除酵母，其工艺流程为：酒精废液→离心分离→滤渣→干燥→酵母饲料。经离心分离出来的滤液用热交换器降温至65℃(过超滤膜适宜温度)，经袋形过滤器过滤预处理，清液泵入超滤膜装置过滤。该工艺优点是：无废水排放；节省能耗，其运行费用只为蒸发浓缩法的20%；可回收50%蛋白质，一次性投资小，仅为蒸发系统的25%。北京绿色源泉环境科技公司在江苏省房亭酒厂酒精废醪液处理工程的工艺采用生物膜法，总投资1658万元。其主要工艺流程是：酒精废液→厌氧发酵→好氧→膜分离，膜分离后排出的清水有40%回用，其余60%排放。另外，金诺创新技术公司承接某味精厂废水的治理，采用了膜分离技术。主要工艺是把废醪液用超滤膜过滤，分离菌体与清液。菌体可回用作饲料蛋白。生物膜、超滤膜处理法的工艺技术性要求高，设备精密、但管理复杂、投资较大，一般糖厂难于承受。1.7生产光合菌法利用废醪液生产光合菌。光合菌可作为菌肥，能促进各种农作物生长。云南省有2个糖厂采用了此技术，取得了一定效果。不过，此技术运行费用高，生产的液态菌肥运输量大，糖厂需要投入大量的资金处理废醪液和运送菌肥，致使推广不易。1.8直接作蔗地肥料法废醪液直接作甘蔗地的肥料，国内外都有长期的实践经验。废醪液中的肥份得到了充分有效的利用，施用废醪液的甘蔗地增产显著。云南省孟连、黎明、陇川等糖厂都花了大量资金购买设备，建造储池，全部将废醪液用罐车送至蔗地施肥，不仅消除了废醪液对水环境的污染，还改良了土壤，甘蔗获得了增产(一般增产幅度为15%～20%)，减少了化肥使用量，增加了蔗农的经济效益和糖厂的效益。据国内外资料分析，废醪液直接作农田肥料有以下效果：①改善土壤的物理、化学性质；②提高了土壤的保水性；③提高了土壤中无机盐的保持性能；④土壤肥力得到恢复和补充；⑤增加了土壤中的微生物种群。与其他各种废醪液的工程治理技术相比较，废醪液直接作肥料投资少、运行费用低，没有复杂的技术和设备问题，废醪液完全作到了资源化。因此，本方法不失为一种值得推广采用的方法，但需注意糖厂生产的连续性与农田灌溉的间歇性的矛盾以及废醪液运输和灌溉问题。1.9作为锅炉烟气除尘水循环使用法广西平果厂1995/1996榨季，把废醪液用作水膜除尘器除尘水，除尘水经沉淀分离灰渣后(灰渣用作肥料或烧砖)，再泵到除尘器循环使用，减少了清水耗用量及废液排放量，经水膜除尘后烟尘浓度、SO2基本达到国家排放标准。其废醪液经锅炉烟气蒸发后，废液量减少，外排放量降低，有利于剩余废醪液作农肥。此技术工艺流程短，投资少，运行费用低，不但减少了锅炉烟气除尘用水和废醪液的外排放量，还可回收废醪液中的有用物质，近年来，在广西、云南得以推广，至今已经建成了二十余座处理站。2废醪液治理技术发展动向前面介绍的国内外研究开发的废醪液治理技术，各自都取得了一定的治理效果。但也不同程度地存在着如：处理工艺或技术不成熟、设备复杂不适用、投资和运行费用高、副产品没有稳定的市场、运行管理复杂、治理中出现新的二次污染问题等等。但值得一提的是，在上述的酒精废醪液处理技术中，近期开发的废醪液作为锅炉烟气除尘水循环使用法，是较适用、经济有效的方法，具有一定的发展前景。在此作进一步的介绍。2.1废醪液作锅炉烟气除尘水循环使用法的特点(1)将废醪液作为水膜除尘水使用，废醪液通过锅炉烟气蒸发、炉灰吸附、干化场晾晒等大幅度削减了废醪液量；(2)水膜除尘器采用废醪液作除尘用水，除尘水封闭循环，节约了除尘用水，根除了除尘水对水环境的污染；(3)糖厂锅炉主要燃烧蔗渣，炉灰质轻、粒细、除富含钾外，还含有农作物所需的微量元素，是一种很好的肥料。通过本技术处理后的炉灰吸附90%以上废醪液中所含的有机物、氮、磷、钾等物质后，肥效大大提高，成为一种优良的肥料。炉灰便于运输、储存和施用，提高了使用价值。通过处理后，剩余废醪液量大大减少，也利于运输和使用。(4)本治理技术主要的工程内容是水膜除尘水封闭循环工程设施。因此，其投资和运行费用也较低。2.2废醪液作为锅炉烟气除尘水循环使用法的工艺流程酒精车间排出的废醪液首先进入中和池，用石灰乳进行中和，将废醪液的pH由4.5调至7左右。中和后的废醪液流入调节池，成为除尘水的补充水。除尘水从水膜除尘器排出后，流入沉灰池，灰渣在沉灰池中沉淀，定期排除，沉灰池出来的上清液回流入调节池，再用水泵送至水膜除尘器供除尘用。沉灰池设计成2个，轮换使用。脱水后的灰渣作肥料，或供复合肥车间作原料。2.3效益分析以2500t/d规模的某甘蔗糖厂(附设24000kg/d酒