木薯生物质能源产业发展产生的有机废水资源化综合治理及循环利用

木薯生物质能源产业发展产生的有机废水资源化综合治理及循环利
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[摘要]简单讨论广西发展木薯生物质能源产业的方向，指出有机废水处理是发展木薯生物质能源产业的瓶颈，讨论了适用于木薯淀粉和木薯酒精生产过程中产生的有机废水的几种工艺。

[关键词]生物质能源有机废水资源化综合治理
一、前言
广西地处我国南疆，是典型的亚热带气候，适合于木薯种植和生长。

目前，广西木薯的种植面积和产量均居全国第一位。

到2006年，广西鲜木薯产量已达780万吨。

广西的木薯淀粉和木薯酒精产量均居全国第一位。

在“十一五”期间，广西将通过扩大种植面积、推广良种木薯、科学种植等措施，使木薯的年产量超过3000万吨。

同时将重点发展以下面两条产业链为主线的木薯生物质能源产业：
木薯→ 酒精→ 燃料酒精→ E10乙醇汽油
→ 醋酸乙脂、乙烯等酒精深加工产品
木薯→ 原淀粉→ 各种系列变性淀粉
→ PHB、PHA、PLA等淀粉深加工产品
上述两条产业链的主要工艺技术都成熟可取，原料来源有保障，而废水治理成为了广西发展木薯生物质能源产业的瓶颈。

目前广西不少木薯淀粉和木薯酒精生产企业的水循环利用率和黄浆回收率偏低。

平均每吨淀粉耗水在25吨左右（国外先进水平只有15吨）；平均每吨酒精耗新鲜水在20吨左右，循环水50吨左右（循环使用）。

而且废水处理工艺较落后，大部分企业的废水仅采用传统好氧方法进行简单的处理，纵然配备容积巨大的氧化塘，排放达标的企业仍然为数不多。

既造成了环境污染，也导致了生物质能的流失。

能否突破这一瓶颈，将影响着广西生物质能源产业的发展。

二、有机废水的特点
利用木薯作为原料生产酒精和淀粉的过程中会产生大量的有机废水，具有如下典型特点：废水量大；CODcr浓度高；BOD5浓度高；SS浓度高; Ph值低；污水水质、水量变化相对稳定等。

有代表性的鲜木薯生产期废水基本参数如下表：
三、有机废水资源化综合治理及循环利用
资源化综合治理及循环利用木薯加工过程中产生的有机废水，实现清洁生产与资源循环利用，是目前处理木薯加工过程中产生的有机废水的最好选择。

目前较适用的处理工艺技术有如下几种：
（一）高负荷厌氧处理工艺
采用全渣厌氧工艺的高负荷厌氧生化处理结合物化处理的技术路线，采用废水经预沉降分离、厌氧反应处理(主要考虑采用上流式厌氧污泥层(UASB)反应器或EGSB反应器)、硅藻精土吸附、好氧农灌联合处理的处理方法，可以有效处理木薯加工过程产生的有机废水，并能获取沼气。

经处理达标后的废水一部分回用于洗木薯，一部分用于农业灌溉。

产出的沼气经过净化，甲烷含量提高至约95%，其燃值和品质接近天然气。

净化后的沼气可用于烧锅炉，如仍有较多剩余，可采用成熟的天然气压缩技术，生产压缩生物燃气。

工艺流程示意图如下：
该技术发展成熟，在国内已有成功应用的例子。

目前，在广西发改委的支持下，广西天繁能源开发有限公司和广西武鸣县安宁淀粉有限责任公司正在合作建设采用该技术处理木薯淀粉和酒精生产过程产生的废水并制取压缩生物燃气和固体生物有机肥的示范工程。

（二）利用双水相萃取技术在酒精废水发酵液中提取乳酸的工艺
用酒精或淀粉废液持续发酵回收乳酸是资源化综合治理和利用酒精废水实现其生物质能回收的一种新途径。

该工艺主要利用乳酸发酵菌群和纤维素糖化酶将有机废水发酵，再利用双水相系统之间的传质和平衡过程速度快，回收率高等特点实现乳酸与混合液的分离，避免反应产物的积累对发酵过程的抑制，促进乳酸产出过程的进行。

主要处理过程包括两个步骤：
（1)发酵单元在发酵单元加入含有乳酸发酵菌群和纤维素糖化酶的乳酸转化专属固定化颗粒，在保持发酵液中满足特定的成分、浓度、温度条件下，经过一定时间发酵后可获得一定浓度的乳酸液（浓度达到6%～13％左右）。

（2)萃取与脱萃单元：包括乳酸萃取、聚乙二醇（PEG）脱萃循环与无机磷酸盐脱萃循环。

“利用双水相萃取技术在酒精废水发酵液中提取乳酸的技术工艺”由广西海禾投资有限责任公司与上海交大环境科学与工程学院合作开发，于2006年3月在广西科技厅完成技术成果鉴定（桂科鉴字2006－102号）。

双水相萃取乳酸的工艺流程示意图如下：
（三）基于“最大能量循环”概念的ANAMET高温厌氧生物处理［6］废水工艺
基于“最大能量循环”概念,采用高温(55-60℃)厌氧系统-好氧-好氧剩余污泥再回流进入厌氧系统的循环组合的ANAMET厌氧处理工艺, 由瑞典Lackeby 水务集团开发成功并推广应用.废水中的有机物经55-60℃的高温厌氧消化处理,可被高效地转化为沼气.再采用该公司的COOAB纯化技术除去沼气中的H2S和CO2,即可获取高纯度的甲烷(PNG),再经加压即可进入城市燃气系统利用.目前在全球已建成超过70个ANAMET厌氧处理厂;在我国已建成7个，1个在建。

该技术主要特点是高温厌氧,转化率高, 产沼气量大,污泥量少,自动化程度高,投资高。

工艺流程示意图如下：
（四）利用生物技术处理污泥生产固体生物有机肥工艺
利用各种工艺处理有机废水过程中产生的污泥，经混凝、应用微生物发酵剂发酵、干燥处理后，有针对性地按配比添加N、P、K等营养剂，进行充分混合后可生成生物有机肥，用于木薯种植, 可实现木薯生物质能源的循环利用。

工艺流程示意图如下：
（五）废水资源化综合治理及循环利用的产出物
利用上述废水处理工艺处理有机废水获得的产出物见下表：
通过销售废水处理产出物，可额外获得一定的经济效益，有利于废水的资源化综合处理。

四、结束语
采用行之有效的资源化综合治理及循环利用有机废水的工艺，充分利用广西的优势资源木薯，走产业化发展道路，处理好生产与环境保护之间的关系，创造和谐的发展环境。

必将推动广西木薯生物质能源产业的快速发展。

扭转多年来由于缺油少煤而严重影响了广西工业发展的局面。

参考文献：
[1]张绪跃李素贞木薯酒精废水全渣厌氧机理的探讨［J］甘蔗糖业，2006，(3）.
[2]陈坚周洪波UASB和EGSB反应器中厌氧颗粒污泥生物学特性的比较
[J］.
应用与环境生物学报，2000，（5）.
[3]王炜亮毕学军张波董文平曝气生物滤池的特点、应用及发展［J］. 污染防治技术，2003，（z2）.
[4]陆九芳分离过程化学［M］.北京：清华大学出版社，1993, 129-139.
[5]张宏康双水相萃取技术及其在食品与发酵工业中的应用［J］粮油食品科技, 2001，（2）.
[6]Lennart Huss Introdution to ANAMET Waste Water Treatment Process and COOAB Process ［R］Speeching at NanNing city, 2007-8-267.
[7]李典亮谢放华对生物有机肥生产工艺选择的几个问题的思考［J］土壤肥料, 2004，（4）.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。