甘蔗糖蜜酒精廢水治理及展望

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(1)糖蜜酒精廢水的化學(xué)耗氧量D12萬·-1,生化耗氧量546萬-,S值1163-1左右,1個(gè)日產(chǎn)20t酒精廠每日排放污水相50萬城市人口生活污水污染的程度。(2)糖蜜酒精廢水中含有10%12%的固形物。120t酒糟工廠300t廢水其中約有3040t固形物。(3)糖蜜酒精廢水中的固形物(即除水后的干物)70%為有機(jī)質(zhì).其中有糖分、蛋白質(zhì)、氨基酸,維生素等。剩余30%為灰分,鹽,鉀含量高達(dá)0.51l.315-,重金屬痕量,無,是寶貴的資源。(4)糖蜜酒精廢水呈酸性p3.54.5,含有硫酸根對碳鋼設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。(5)糖蜜酒精廢水色度高,大多呈棕黑色,其中所含色素為類黑色素、棕色素,其主要成分為焦糖色素、酚類色素、多糖分解產(chǎn)物和與氨基酸的濃聚產(chǎn)物等色素,難以被微生物所降解,耐溫、耐光照,放置時(shí)間延長其色值不減。832

蔡春林等:甘蔗糖蜜酒精廢水治理及展望

2006年9月糖蜜酒精廢水的危害糖蜜酒精廢水屬于高濃度的有機(jī)廢水,含有大量,如果直接排放會(huì)造成水體富營養(yǎng)化。富營養(yǎng)化是指湖泊、生泛濫,其結(jié)果是水體黑臭,甚至失去功能,嚴(yán)重影響環(huán)境。水體富營養(yǎng)化使水域生物種群發(fā)生變化,藻類大量繁殖,使水體的透明度下降,由于藻類的旺盛生長和不斷死亡,水中有機(jī)物含量日益增多,還使氯化消毒時(shí)產(chǎn)生更多的致突變、致癌物質(zhì),對人群健康造成潛在的危害。此外有毒性物質(zhì),對在富營養(yǎng)化水域飲水的野生動(dòng)物畜造成毒害,甚至造成死亡,并可能對人類的健康造成潛在的不良影響。藻類及其他浮游生物死亡后的殘?bào)w沉入水底,代代堆積,湖泊逐漸變淺,直至成為死湖或沼澤加重水源耗竭的危機(jī)。目前30%~40%的湖泊水庫遭受不同程度的富營養(yǎng)化影響,使本不很充足的淡水資源變得更加緊缺。糖蜜酒精廢液的治理糖蜜酒精廢水的特點(diǎn)1無論是甘蔗或者甜菜制糖,都只能在甘蔗或甜菜的收獲季節(jié)進(jìn)行,大致為每年的秋季到冬季,排放廢水的時(shí)間也與此一致。這將給廢水的處理帶來一定的問題采用生物處理法,無論是厭氧或者好氧處理,每年都需要在生產(chǎn)季節(jié)進(jìn)行重新啟動(dòng),而厭氧處理設(shè)施一般啟動(dòng)較慢(如B初次啟動(dòng)需要26個(gè)月難以滿足生產(chǎn)要求,同時(shí)在廢水處理設(shè)施的閑置期系統(tǒng)內(nèi)微生物的保持也將是一個(gè)棘手的問題。(2)糖蜜酒精廢水有較高的色度4000倍),即使經(jīng)過厭氧-好氧的處理,出水的色度仍然較高(大于1000倍)[7],當(dāng)對出水回用或排放水質(zhì)要求較高時(shí),應(yīng)考慮廢水的脫色問題。國外糖蜜酒精廢水處理技術(shù)國外在利用糖蜜制酒精的生產(chǎn)布局上,無論是發(fā)達(dá)國家或是發(fā)展中國家,與我國大不相同。我國幾乎每個(gè)糖廠都附設(shè)有酒精車間,規(guī)模小,年生產(chǎn)僅100～120d,工藝設(shè)備落后,污染源卻遍布全區(qū)。而國外是將眾多糖廠的糖蜜集中在幾個(gè)廠,全年生產(chǎn)酒精及其附屬產(chǎn)品,生產(chǎn)規(guī)模大,工藝先進(jìn)(有不少工廠采用清潔型生產(chǎn)工藝),污染源點(diǎn)少,易于集中治理。3.2.1農(nóng)灌法

將廢液直接施放蔗地,這是一種極為普遍的方法,澳大利亞、巴西等國在這方面已有一套科學(xué)的管理方法,根據(jù)不同的土壤成分,制訂不同農(nóng)作物生長期的單位面積施放量。農(nóng)灌法是將糖蜜酒精廢液經(jīng)過一定的處理后用來灌溉農(nóng)田,具體實(shí)施時(shí)通常采用下面的方式:稀釋廢液,使其中有機(jī)物含量降低到0.6～1.0-,然后灌溉;用適量的堿中和,經(jīng)過厭氧發(fā)酵脫硫或大型氧化塘存放后灌人農(nóng)田。農(nóng)灌法可使糖蜜酒精廢液中含有的豐富有機(jī)質(zhì)和PK等元素再被農(nóng)作物吸收利用,形成自然循環(huán)過程,且投資少,操作簡單。農(nóng)灌法的缺點(diǎn)是:需大量的廢液貯存池,一般規(guī)模的糖廠需2個(gè)7000m3的存池;其施用要視土壤的類型而定,如不加區(qū)別地長期使用,由于養(yǎng)分單一,易破壞土壤的結(jié)構(gòu),引起土壤板結(jié)和營養(yǎng)元素失衡而引起肥力降低。另外,對酒精產(chǎn)量高、附近農(nóng)田少的廠家,農(nóng)灌法不適宜。厭氧好氧法厭氧產(chǎn)沼氣是處理高濃度有機(jī)廢水的常用方法。對于糖蜜酒精廢液,只經(jīng)過厭氧處理是無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的,故一般使用厭氧一好氧兩級(jí)處理的方法。對厭氧部分,通常需要多級(jí)串聯(lián)才能達(dá)到要求。對好氧部分,采用的方法有氧化塘法、曝氣法和生物濾塔法等。一般說來,氧化塘的成本、能耗、運(yùn)行費(fèi)用均較低,但自凈效率也低,占地面積大,且易污染地下水;生物濾塔法的運(yùn)行費(fèi)用也低,設(shè)備簡單,但占地面積也較大,處理時(shí)間長,對于一些難以降解的有機(jī)物無法處理。相對而言,曝氣法占地面積較小,但運(yùn)行費(fèi)用與能耗較高。厭氧-好氧法可生產(chǎn)沼氣而回收糖蜜酒精廢液中蘊(yùn)含的能源,使廢物資源化,這是該法最突出的優(yōu)點(diǎn)。不足之處是占地面積大,投資大,直接將廢液處理到達(dá)標(biāo)排放的難度大,沼氣的利用也是生產(chǎn)實(shí)際中不好解決的問題。生產(chǎn)生物制品廢液中含有酒精酵母和糖分等有機(jī)物,可為微生物提供氮源。因此可從廢液中分離出酵母,還可通過在廢液中添加營養(yǎng)元素,接種適當(dāng)?shù)木N進(jìn)行發(fā)酵,生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白,或經(jīng)酵母衍生物,生產(chǎn)單核苷酸等。該處理方法有產(chǎn)品產(chǎn)出,有一定的經(jīng)濟(jì)效益,但廢液只被除去40%50%的有機(jī)物,還需進(jìn)一步處理才能排放。濃縮法濃縮法[10]分濃縮焚燒法和濃縮后綜合利用法。第25卷增刊 農(nóng) 業(yè) 環(huán) 境 科 學(xué) 學(xué) 報(bào) 833焚燒法焚燒法是國外已廣泛采用的酒精廢液治理方法,其原理是將廢液濃縮至一定濃度,使熱值達(dá)到一定水平后,用專用的焚燒爐進(jìn)行焚燒。廣西桂糖集團(tuán)最早研究并借鑒實(shí)施了這一處理方法,由國家輕工業(yè)部組織了項(xiàng)目鑒定。目前酒精廢液濃縮后燃燒的治理途徑有兩種形式:使用專用燃燒爐燃燒,回收熱能和鉀灰;酒精廢液濃縮后,噴入糖廠鍋爐燃燒,回收熱能。該技術(shù)是目前處理廢液的眾多辦法中,較為有效和徹底的方法之一,從廣西賓陽縣大橋糖廠的生產(chǎn)使用情況來看,基本上達(dá)到了零排放。但是,糖蜜酒精廢液濃縮后噴入蔗渣爐燃燒,易引起爐膛結(jié)焦,換熱管表面粘附焦體后,會(huì)造成鍋爐熱效率的降低,因而要經(jīng)常停機(jī)清理爐焦,給正常生產(chǎn)帶來不小的麻煩,致使此方法的試驗(yàn)和運(yùn)行難以維持。酒精廢液濃縮后再綜合利用的方法被認(rèn)為是當(dāng)磷及農(nóng)作物生長所需化學(xué)微量元素,是一種優(yōu)良的有機(jī)肥料,但直接灌溉農(nóng)田會(huì)板結(jié)土壤和酸蝕莊稼。日本主要將糖蜜酒精廢液中的有機(jī)成分轉(zhuǎn)變?yōu)楦菜?50%以上有機(jī)質(zhì)的肥料1%以上的酒精廢液蒸發(fā)濃縮后制成顆粒肥料,中濃度和低濃度廢液經(jīng)曝氣處理后與冷卻水混合排入海中。大都采用蒸發(fā)濃縮的方法處理糖蜜酒精廢液我國的許多廠家也采用了這種處理方法。蒸發(fā)濃縮后的再處理有兩種途徑:一是糖蜜酒精廢液經(jīng)初步處理后濃縮至75%85%,然后制成純干粉或加入輔料制成混合干粉得到的干粉可以用于配制或直接作為飼料等;二是將初步處理過的廢液濃縮到含固形物60%后用高壓泵通過噴嘴霧化噴人爐膛燃燒的火焰中,使廢液在11001250的高溫下燃燒,或者將濃縮液與一定比例的蔗渣混合均勻后送人鍋爐燃燒并回收反應(yīng)熱。將廢液蒸發(fā)濃縮至60X(錘度,ri,,表示糖蜜酒精廢液固形物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為商品出售,它有如下用途與糖蜜及其他飼料混合作飼料與濾泥和無機(jī)肥混合作有機(jī)復(fù)混肥直接噴入焚燒爐焚燒,灰渣可作鉀肥,燃燒產(chǎn)生的蒸汽可作蒸發(fā)濃縮酒精廢液的熱源。濃縮處理可實(shí)現(xiàn)廢液的零排放,治理較為徹底,是目前國內(nèi)外比較推崇的治理方法。但該法設(shè)備投資大,濃縮的能耗高,且還存在蒸發(fā)過程中設(shè)備腐蝕和積垢嚴(yán)重等問題。經(jīng)再處理工藝制成的產(chǎn)品質(zhì)量常常不穩(wěn)定,檔次不高,缺乏競爭力,易使生產(chǎn)陷入困境

而影響廢液的治理。對焚燒工藝,焚燒排出的廢氣還需要再進(jìn)行處理,焚燒技術(shù)目前也未完全過關(guān)。直接處理法廢液直接送城市污水處理廠集中處理。但處理循環(huán)周期過長、廢水處理不徹底,所排放水未能達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的問題也頗為突出。國內(nèi)糖廠酒精廢水治理技術(shù)20世紀(jì)90年代以來,我國糖廠對酒精廢液治理進(jìn)行了大量的研究和實(shí)驗(yàn)工作,目前糖廠所采用的治理方法有如下幾種。氧化塘處理廣西大部分糖廠目前是采用氧化塘處理方法即將酒精廢液排入一個(gè)大坑,貯存幾個(gè)月,進(jìn)行自然發(fā)酵與沉降分解停榨后排下江河。此法要求氧化塘的庫容很大廢水停留時(shí)間要長。實(shí)際上目前糖廠的氧化塘容積往往不夠大且本身還存在滲漏和散發(fā)的氣味給周圍環(huán)境造成污染60%以下遠(yuǎn)未能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。這是一種暫時(shí)性的處理辦法其作用是避免在枯水期直接向江河排放高濃度廢水起了緩沖的作用。廢液用于農(nóng)灌曾出現(xiàn)因過量灌溉土壤酸化板結(jié)現(xiàn)象,如用來灌溉甘蔗,雖然產(chǎn)量能提高但會(huì)造成甘蔗含糖分大幅下降的現(xiàn)象。厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣貴港甘化股份有限公司采用厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣方案19946月投入試運(yùn)行的去除率分87%80%運(yùn)行費(fèi)用低有較好的經(jīng)濟(jì)效益,但厭氧后的消化水仍未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),有待進(jìn)一步完善。如增加一級(jí)氧化塘處理可達(dá)到三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。酒精廢液循環(huán)使用酒精廢液作為鍋爐水膜除塵器除塵沖灰水循環(huán)使用,酒精廢醪液在除塵器的高溫?zé)煔庵姓舭l(fā)一部分,另一部分被鍋爐煙灰吸附,用于制磚或作肥料。平果糖廠從1996年開始應(yīng)用,至今已有3年成功運(yùn)行記錄,酒精廢液和煤灰不再像過去那樣向江河排放。此法投資極省,運(yùn)行費(fèi)用很低,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。但酒精生產(chǎn)要和制糖生產(chǎn)同步進(jìn)行,不能單獨(dú)進(jìn)行長年生產(chǎn),有一定的局限性。蒸發(fā)濃縮制復(fù)混肥或飼料酵母目前廣西有10個(gè)糖廠采用酒精廢液蒸發(fā)濃縮(或干燥)后制有機(jī)復(fù)混肥或飼料酵母。該方法雖能有效處理酒精廢液,但存在很多問題,主要有:工藝流程834

蔡春林等:甘蔗糖蜜酒精廢水治理及展望

2006年9月復(fù)雜,設(shè)備投資大;耗能高,運(yùn)行費(fèi)用極高;酒精廢液的濃縮液、干粉目前的市場銷路有限,而用于小規(guī)模生產(chǎn)復(fù)混肥的原料,大量的濃縮液或干粉消化不完,只能長期存放,最終仍未能解決排放問題;生產(chǎn)肥料需外購無機(jī)肥料,占用大量的流動(dòng)資金,企業(yè)難以維持下去;由于蒸發(fā)濃縮、干燥、制肥等一系列的工藝設(shè)備目前不夠成熟,投資風(fēng)險(xiǎn)極大。EM菌技術(shù)有效微生物群(EM)技術(shù)實(shí)際上是氧化塘自然氧化技術(shù)的改進(jìn),是將廢液與培養(yǎng)的有效微生物菌液按一定比例混合后才流入氧化塘。EM技術(shù)工藝流程簡單,EM菌的加入提高了有機(jī)物質(zhì)的去除速率和去除率,但仍然達(dá)不到國家的污水排放標(biāo)準(zhǔn),而且占地面積大,總投資也不低。采用日本EM技術(shù)處理糖廠廢水(包括酒精廢液),目前正在個(gè)別糖廠進(jìn)行試運(yùn)行,由于需要極大的處理容積,一般糖廠無法采用。鍋爐煙道氣濃縮法該法由廣西環(huán)?？萍奸_發(fā)公司提出,糖蜜酒精廢液用鍋爐煙氣除塵凈化,利用煙氣的余熱使廢水水分蒸發(fā)濃縮,同時(shí),利用煙灰吸附廢水中的有機(jī)物。方案中的廢液經(jīng)反復(fù)循環(huán),濃度越來越大,最后呈濃漿而排放。廢水COD的降低主要靠煙灰的吸附作用,有機(jī)物質(zhì)部分進(jìn)入了鍋爐爐灰中,排放的濃漿不直接進(jìn)入河流,可與其他廢渣混合堆肥。這是一種簡易的酒精廢液處理方法,但不能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放,且會(huì)造成二次污染。結(jié)論通過對比分析得出,資源化與治理污染相結(jié)合是糖蜜酒精廢水治理的理想途徑。糖蜜酒精廢水中有機(jī)物濃度很高,營養(yǎng)物質(zhì)豐富,CODCr可達(dá)十幾萬mg·L-1,而且廢水中主要是糖分、蛋白質(zhì)、氨基酸以及糖蜜發(fā)酵生產(chǎn)酒精的中間產(chǎn)物,在資源越來越短缺的今天,這都是寶貴的資源。如果直接進(jìn)行處理,不僅浪費(fèi)資源,而且會(huì)因負(fù)荷高而耗費(fèi)較多的運(yùn)行費(fèi)用,處理效果也不理想。通過綜合利用的途徑,使廢水中的有機(jī)

資源轉(zhuǎn)化成有較高價(jià)值的副產(chǎn)品,一方面可充分利用資源,另一方面可降低廢水中的污染物濃度,余下的廢水再進(jìn)行處理,不僅可以減輕處理負(fù)荷,也可保證處理效果。綜合來看,資源化與治理污染相結(jié)合是糖蜜酒精廢水治理的理想途徑,可達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。參考文獻(xiàn):秦麟源,俞庭康.兩級(jí)串聯(lián)厭氧污泥