糖蜜酒精废水处理

糖蜜酒精废水治理技术

糖蜜酒精废水是一种高化学需氧量（COD）、高色度的有机废水，属于处理难度较大的废水。本文分析了糖蜜酒精废水的特点以及其对环境的危害，综述国内外糖蜜酒精废水治理的多种方法，分析了各种方法的特点、效果，并进行评价。

酒精是一种重要的工业原料，它广泛应用于化工、食品、军工、日用化工和医药卫生等领域；同时又是最有希望全部或部分替代石油的可再生能源，因此具有十分广泛的应用和发展前景。但同时酒精工业又是一个污染十分严重的行业，每产一吨酒精排放的高浓度有机废水约为14 吨—15 吨，含总有机物0.17吨—1吨[1]，是造成水环境污染最为严重的轻工业废液之一。

1.糖蜜酒精废水的来源、特性及危害

糖蜜酒精废水是糖厂酒精车间用糖蜜发酵制取酒精之后排放出的高浓度高色度的有机废水[2]，内含有丰富的蛋白质和其它有机物，也含有较多的N、P、K、Ca、Mg等无机盐和较高浓度的SO42- 等。通常情况，酒精废水的pH 值为4. 0～4. 8、COD 为10～13万mg/ l、BOD为5. 7～6. 7万mg /l 、SS为10. 8～82. 4mg/ l [3]。此外，此类废水大多呈酸性，并且色度很高，呈棕黑色，主要包括焦糖色素、酚类色素、美拉德色素等[4]。由于废液含固体物约10% ，浓度低无法利用，如不经过处理直接排出江河、农田中，会严重污染水质、环境，或造成土壤酸化板结、农作物病长等。如何处理和利用糖蜜酒精废液是当前制糖工业面临的一个严峻环保问题。

2. 糖蜜酒精废水治理及利用技术概况

目前, 国内外对于甘蔗糖蜜酒精工业废水主要有以下几种治理方法: ( 1) 农灌法( 2)浓缩法( 3) 厌氧—好氧法( 4) 生产生物制品(5) EM菌技术( 6) 其它方法, 如吸附法、化学絮凝法、磁处理法等。

2.1 农灌法

农灌法是最为简单的治理方法，由于糖蜜废水中含有丰富的有机成分以及氮、磷、镁等营养物质，特别是含大量钾盐。故经简单处理后可以用于灌溉农田，也可作为较好的肥料。一般，先将废水中有机物含量降到

0.6%-1.0%[5]，以免对农作物造成伤害。澳大利亚、巴西等在这方面已有一套科学的管理方法，他们根据不同的土壤成分，制定出不同的农作物生长期的施放量。一般灌溉前采用的处理方法有以下几种：稀释废液，使有机物含量降低到适宜的程度（一般是冲释10倍-15倍），然后再用来灌溉；用适量的碱进行中和，再经大型氧化塘存放自然发酵15天后，再灌溉农田。农灌法可充分利用糖蜜废水中的有机质和营养物质[6]，可以形成自然循环过程，此外其投资少，操作简单也是其一大优势，短期使用确实能够增产，是一种极为普遍的方法。

但是农灌法也有着自身的缺点：需要大量的废液贮存池收集保存废液，费用较高；废液的施用要参考土壤的类型，如果长期不加区分的施用，由于养分单一，破坏土壤结构，容易引起土壤板结[7]，而且引起甘蔗糖分下降和水稻疯长。巴西就是典型的例子；而且，当酒精产量高，废液排放大，厂址附近农田少时，农灌法不适宜。此外，使用此法，必须注意防止地下水的污染。

2.2 浓缩法

浓缩法[8]大致分为浓缩焚烧法和浓缩后综合利用两种处理方法。焚烧法是一种国外早已广泛采用的酒精废液治理方法，是将糖蜜酒精废液浓缩至一定的程度，热值达到一定水平时投入焚烧炉进行焚烧。目前，焚烧主要有两种形式；糖蜜酒精废液浓缩后喷入糖厂的锅炉内燃烧，回收热值；浓缩后的废液使用专用焚烧炉进行焚烧，回收热值和钾灰。该技术较其他技术来讲，比较行之有效和彻底，基本上能达到零排放。但是，糖蜜酒精废液浓缩后焚烧易引起炉膛结焦，换热管表面粘附上焦体后，严重影响锅炉的使用效率，因此需要经常停机清理炉焦，给正常生产带来了不小的麻烦，因此，此方法的运行难以维持。

酒精废液浓缩后综合利用“浓缩+综合利用”这一解决思路被当前众多专家学者所提倡，是一个具有广泛前景比较彻底的治理方案[9]。糖蜜酒精废水中含有大量的氨、磷、钾及化学微量元素供农作物生长，但直接灌溉则可能会导致土壤板结和酸蚀土壤。有的国家主要将废液中的有机成分转变为腐植酸，制成有机质肥料，将COD为1%以上的酒精废液蒸发浓缩后制成颗粒肥料，中、低浓度废液经曝气后与冷却水混合排入海中。在发达国家大都采用蒸发浓缩法处理糖蜜酒精废液。一般是先将废液经初步处理后浓缩至75%~85%，然后制成纯干粉或与其他辅料制成混合干粉，这些干粉可用于配制或者直接作为肥料、饲料、水泥减水剂等[10]，如果直接直接喷入焚烧炉焚烧，灰渣可作为钾肥。另外，焚烧过程中产生的蒸汽可作为蒸发浓缩酒精的热源，从而节约费用。浓缩法处理糖蜜废水可基本实现零排放，治理的比较彻底，在国外得到了广泛的认可和推崇。但是该方法设备成本投资高、浓缩能耗高、且设备腐蚀严重、积垢严重，影响正常生产运行。

经浓缩后制成的产品质量常常不稳定、档次低、缺乏竞争力，生产不易正常进行进而影响废液的治理。酒精废液的浓缩液、干粉目前的市场销路有限, 而用于小规模生产复混肥的原料, 大量的浓缩液或干粉消化不完,只能

长期存放, 最终仍未能解决排放问题。另外，焚烧工艺排出的废气尚需进一步处理，因此，焚烧技术并不完善

2.3 厌氧—好氧法

50年代发展起来的厌氧处理技术，由于其低能耗且产能，现被广泛应用于高浓度有机废水处理。但是，对于COD过高的糖蜜废液，仅采用单级厌氧是不能达到排放标准的[11]，故一般采用厌氧—好氧相结合的处理方法[12]。首先将酒精废液中和，调节pH 至7—10 左右, 然后进行第一级厌氧消化，同时产生沼气。目前主要采用UASB 设备，消化液再进入第二级进行好氧氧化。广东城月糖厂就是采用此法治理其糖蜜酒精废液，达到了国家排放标准，但运行费用高，每年亏损几百万元。

好氧氧化可采用氧化塘法, 曝气法和生物滤塔法等[13]。氧化塘的基建成本、能耗和运行费用均较低，但其自净效率也很低，占地面积大，易污染地下水；曝气法占地面积相对较小，但运行费用和能耗均较高；生物滤塔法设备简单，运行费用也很低，但处理时间长，对难降解的有机物几乎无降解作用。根据郑元景等[ 14]的研究表明: 只要废水中COD Cr > 8000mg/ l 则厌氧部分产生的沼气的能量就可以与好氧部分的能耗相平衡。所以，现在的好氧部分均采用曝气法。

1955年,厌氧接触法首次被提出，这一方法标志了现代厌氧工艺的诞生。之后，包括我国在内的众多国家对厌氧工艺与技术不断地进行发展与性能