甘蔗糖蜜酒精清洁生产实践报告

2024-03-27 百科知识版权反馈

【摘要】：实施甘蔗糖蜜酒精清洁生产的思考李羚李德光李丽摘要:实现甘蔗糖蜜酒精清洁生产较合理的方案是走节约资源与资源化利用相结合的道路。因此，酒精生产废水的污染治理及其再利用是酒精清洁生产乃至甘蔗糖厂实施清洁生产的重要环节。酒精生产废水主要由酒精粗馏塔产生的废醪液、冷却冷凝水两部分组成。因此，酒精废醪液的无害化处理和资源化利用是实现酒精清洁生产的关键。

实施甘蔗糖蜜酒精清洁生产的思考

李　羚　李德光　李　丽

摘　要:实现甘蔗糖蜜酒精清洁生产较合理的方案是走节约资源与资源化利用相结合的道路。将酒精废醪液的液相部分回用于稀释糖蜜，将剩下的液相和废醪液的固相用于生产有机肥。这样不但能将废醪液资源化和消灭于生产中，实现污染物零排放的目标，同时也节约了宝贵的水资源。

关键词:糖蜜酒精　清洁生产　废醪液　循环利用　资源化

可持续发展观强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展，既要发展经济，又要保护自然资源和环境，使子孙后代能永续发展。清洁生产正是基于人与自然和谐发展和可持续发展理论。清洁生产是指从生态—经济大系统的整体优化出发，对物质转化的全过程不断采取战略性、综合性、预防性措施，以提高物料和能源的利用率，减少以及消除废料的生成和排放，降低生产过程对资源的过度使用以及对人类和环境造成的风险，实现社会的可持续发展。清洁生产是一种以“资源削减和污染预防”为主要特征的环境战略。甘蔗糖厂是用水大户，也是污水产生大户，而酒精生产所产生的废水是糖厂污水的主要组成部分，且其中COD的产生量一般占全厂COD产生量的80%左右。因此，酒精生产废水的污染治理及其再利用是酒精清洁生产乃至甘蔗糖厂实施清洁生产的重要环节。

一、酒精生产废水基本情况

甘蔗糖蜜酒精是甘蔗糖厂的第二产品，是用制糖过程中产生的糖蜜为原料，通过发酵、蒸馏生产的产品。酒精生产废水主要由酒精粗馏塔产生的废醪液、冷却冷凝水两部分组成。

酒精废醪液是糖蜜发酵生产酒精过程中产生的高浓度有机废水，其呈黑褐色，pH值为3.5～5，浓度为8～12⁰ BX，残糖为1.0%～2.0%，COD_Cr为80 000～120 000mg/L，BOD₅为40 000～50 000 mg/L，并含有氮、磷、钾等元素。每生产1吨酒精约产生11～15吨酒精废醪液，酒精废醪液COD的产生量约占糖厂COD产生量的80%左右。

冷却冷凝水是由酒精发酵冷却水、锅炉设备冷却水、酒精冷凝冷却水、卫生清洁用水组成的。冷却冷凝水COD_Cr一般小于150mg/L，这些废水污染负荷轻，在生产过程中通过循环水池进行循环使用，减少了酒精生产废水的排放量。

从酒精生产废水基本情况来看，酒精生产排放的废水主要是无毒有害的酒精废醪液。因此，酒精废醪液的无害化处理和资源化利用是实现酒精清洁生产的关键。

二、目前酒精废醪液资源化利用的主要途径

(一)生产液态有机肥

酒精车间排出的废醪液进入板式热交换器降温至25～35℃，并用石灰乳中和后，进入鼓风曝气可溶化分解池经24h处理，将大分子化合物分解为脂肪酸小分子化合物。出水进入生物氧化池，在耗氧条件下，将高效有益菌接种到酒精废醪液中，用风机通过池内布置的曝气头对废液连续曝气，使酸化微生物快速繁殖形成优势菌群，厌氧性杂菌被抑制生产，经48h生物发酵处理，进入微氧贮池进行微氧曝气，将有机酸、氨基酸及糖类等小分子有机物供给有益菌群促使其迅速大量繁殖，经过36h，有益菌群生长稳定。经过三个功能池后，酒精废醪液转化为含有大量生物菌体的高活性液体有机肥——PSB光合细菌菌剂。

(二)生产固体有机肥

将高温菌、放线菌、乳酸菌、固氮菌、磷细菌、钾细菌等有益菌群按一定比例投放到废醪液中，以废醪液为基质，扩大培养成微生物群体(菌液体)，在获得自身繁殖扩大的同时，降解了废醪液中的污染物。然后在糖厂废弃物滤泥、蔗渣、灰渣及褐煤粉(外购)的混合堆中喷洒大量的菌液体，经过生物发酵、翻堆、压榨、脱液、制粒，从而生产出固体有机肥。

(三)生产复合肥

先将废醪液进行浓缩，然后瞬间减压喷出，废醪液瞬间干燥为粉末状固体，然后以一定比例与其他无机肥混合配制复合肥。

三、存在的问题

从目前酒精废醪液资源化利用的主要途径来看，废醪液不论采取何种处理技术，都能使含COD_Cr为80 000～120 000mg/L，BOD₅为40 000～50 000 mg/L的高浓度有机废水基本实现零排放。但从清洁生产所倡导的建设低投入、高产出、低消耗、少排放、能循环、可持续的国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会来看，这几种资源化利用的方法存在一些问题。(www.chuimin.cn)

(1)有机液体肥体积大，不便储存和运输。就目前的情况来看，主要是无偿送蔗农使用，这就使液体有机肥的需求量受到限制。另外，酒精废醪液在发酵时会产生臭气，影响大气环境。在使用液体有机肥时，操作不当会对区域水环境产生污染。

(2)虽然固态有机肥便于储存和运输，可在市面上出售，但其还是属于“取之于蔗，用之于蔗”，销售对象主要为糖业所属蔗区，销售量有限。同样，在发酵过程中会产生臭气，影响大气环境。

(3)采用喷雾干燥法生产复合肥，需要的热能多，耗能高。

四、节水减排，实现资源最大化利用

目前，几乎所有糖厂的酒精蒸馏均采用“三塔式”间接蒸馏流程，且工艺及条件也基本相同。在生产规模一定的条件下，蒸馏废液的产生总量可根据进出蒸馏系统的物料平衡关系求得。对日产15吨96%(V)产品酒精的糖厂，按现状工艺条件控制，当天输出粗馏塔的粗酒精为28.19吨，而排出的粗馏残液为240.89吨，相当于每生产1吨产品酒精要排出废醪液16吨多，也就是每生产1吨产品酒精，在稀释糖蜜时所消耗的清洁水接近16吨。如果用酒精废醪液替代清洁水回用于糖蜜稀释，将大大降低清洁水的消耗量，减少废水的排放量，不但节约了水资源，而且减轻了废水治理的负担。

(一)酒精废醪液循环利用的可能性

糖厂生产蔗糖产生的废糖蜜，经稀释、发酵后成为成熟醪，在成熟醪中酒精是发酵生成的主要产物，含量为6.40%(W)，除此之外还有许多副产物。成熟醪经粗蒸馏塔蒸馏后得浓度为50%(W)的粗酒精和含酒精0.04%(W)的废醪液。成熟醪在蒸馏时，酒精以及易挥发有机物醇、醛、酸、酯等从粗馏塔顶逸出，由于蒸馏时温度升高，醪液中钙、镁的无机酸式盐转化为无机盐沉积出来，另外，温度升高，醪液黏度降低，悬浮物沉降出来。因此，废醪液是一个多相平衡系统，其中固相以钙、镁的无机和有机难溶盐为主，另有一些如微生物泥、纤维等物质。液相中以难挥发的高沸点化合物为主，如甘油、琥珀酸、乳酸等，其他尚有种类繁多的醇、醛、酸、酯及其衍生物。废醪液经沉降、过滤后，其液相与成熟醪比较，发酵的主要产物酒精浓度大大降低，其他副产物仍存在于液相中，并且是沉降出来的各种固体物质的饱和溶液。酒精废醪液的液相与清洁水相比较，废醪液的液相含有糖蜜发酵产生的各种副产物，且酸度较高(pH= 3.5～5)。若用酒精废醪液的液相替代清洁水回用于糖蜜稀释，在发酵时，由于系统中已含发酵产生的各种副产物，因此各种副反应将受到抑制，生成酒精的主反应不但不会受到影响，而且能提高糖分转化为酒精的转化率。又由于废醪液的酸度高，杂菌不能繁殖生存，因此不会影响正常的发酵。另外，在一定温度下各种物质在水中的溶解度是一定的，随着废醪液的不断循环利用，一些副产物会以固态的形式沉积出来，在液相中的浓度不会无限制地增加。对于一些液态有机物副产物，随着废醪液的不断循环利用，其数量会增加，这可能会使粗酒精中易挥发有机物醇、醛、酸、酯的含量增加。但如果采取部分回用废醪液的方法，可控制液态有机物副产物的数量及粗酒精中易挥发有机物醇、醛、酸、酯的含量，并且，这些物质在精馏塔中蒸馏的时候可以除去，不会影响产品酒精的质量。云南省昌宁县卡斯糖厂以15%～18%酒精废醪液的液相回用于糖蜜稀释用水的试验表明，酒精废醪液循环利用对酒精的产量和质量并无影响。

(二)酒精废醪液循环利用所产生的效益

(1)酒精废醪液循环利用能节约水资源，减少污染物的排放，减轻企业治理污染的负担。

(2)由于酒精废醪液含有1.0%～2.0%的残糖和发酵生成的各种副产物，因此，将废醪液回用于糖蜜稀释，不但能抑制副反应的发生，而且残糖也能再次发酵，从而使糖发酵生产酒精的转化率得以提高。

(3)糖蜜是在酸性环境中发酵生成酒精，通常是用硫酸酸化糖蜜。由于酒精废醪液的酸度高(pH=3.5～5)，将其回用于稀释糖蜜，可减少硫酸的用量。

(4)酒精废醪液循环利用还可减少生产酒精所需的尿素和其他辅料的用量。

由此可见，通过酒精废醪液的循环利用，能达到节水减排、实现资源最大化利用的目的。这不但能产生显著的经济效益，而且能产生很好的社会效益。

五、走节约资源与资源化利用相结合的道路

《中国21世纪议程》中提出，清洁生产是指既可满足人们的需要，又可合理地使用自然资源和能源，并保护环境的实用生产方法和措施，其实质是一种物料和能耗最少的人类生产活动的规划和管理，将废物减量化、资源化、无害化，或消灭于生产过程中。因此，实现甘蔗糖蜜酒精清洁生产较合理的方案是走节约资源与资源化利用相结合的道路。将酒精废醪液的液相部分回用于稀释糖蜜，将剩下的液相和废醪液的固相用于生产有机肥。生产有机肥以固体肥为主，并将生产固体有机肥过程中经压榨、脱液产生的液体进一步转化为液体有机肥。这样不但能将废醪液资源化和消灭于生产中，实现污染物零排放的目标，而且节约了宝贵的水资源。

参考文献:

李德光，李羚，李丽.甘蔗糖蜜酒精生产中的废水治理——蒸馏残液减排途径探讨［J］.酿酒科技，2010(4).

甘蔗糖蜜酒精清洁生产实践报告

相关推荐