甘蔗糖廠三廢資源化治理歷程

保國(guó)裕，藍(lán)艷華

(廣東省科學(xué)院南繁種業(yè)研究所/全國(guó)甘蔗糖業(yè)信息中心，廣東廣州 510316)

0 引言

糖廠屬輕化工食品企業(yè)，主要污染物有3方面：一是廢氣，鍋爐煙囪排出的煙氣和煙塵；二是廢水，鍋爐沖煤灰水、制糖洗濾布水、造紙制漿的黑液(堿法)、紅液(亞硫酸鈉法)、造紙白水、酒精蒸餾廢液、酵母分離后的廢液；三是廢渣，有粉煤灰、制糖造紙排出的石灰渣、濾泥等。還有設(shè)備噪音，主要有球磨機(jī)、各類型風(fēng)機(jī)、壓榨機(jī)的大型減速器等噪音。

1989年輕工業(yè)部在武漢召開(kāi)輕工環(huán)保工作會(huì)議上提出的指導(dǎo)方針是：“全面規(guī)劃、合理布局、加強(qiáng)協(xié)作、調(diào)整改造、綜合防治、廠內(nèi)為主、發(fā)展生產(chǎn)、保護(hù)環(huán)境”。食品與制糖廢水多是無(wú)毒有害的廢水，大部分可以資源化利用，化害為利。因此，提倡治理與利用結(jié)合的積極治理方法。在20世紀(jì)90年代初期，輕工業(yè)部食品工業(yè)司在多次會(huì)議上提出：“食品工業(yè)廢水要聯(lián)產(chǎn)飼料，既要提高原料利用率，又要達(dá)到治理目的”，提出的規(guī)劃目標(biāo)是：糖廠經(jīng)治理后，達(dá)到國(guó)家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，1995年要達(dá)到30%，2000年則要達(dá)到60%～70%。酒精、酵母、味精、檸檬酸等高濃度有機(jī)廢水，要結(jié)合綜合利用進(jìn)行治理，要求提高其治理率兼綜合利用率，力爭(zhēng)1995年達(dá)到40%，2000年達(dá)到60%，從而減少排放污染物負(fù)荷總量；1995年達(dá)到減少1/3，2000年達(dá)到減少1/2的目標(biāo)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，更重視在生產(chǎn)中維持良性循環(huán)，清潔生產(chǎn)，保證可持續(xù)發(fā)展，提倡以循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排為主要目標(biāo)。

廢棄物是對(duì)—定的工藝、技術(shù)管理水平、利用層次和一定時(shí)間的相對(duì)提法，并非絕對(duì)的。故廢棄物有其雙重性，即在一定的生產(chǎn)管理水平前提下，如任其排放便是“污染源”，如將其進(jìn)行積極的利用則又是可貴的資源。食品及制糖工業(yè)的廢棄物具備資源化的條件，應(yīng)走這條積極治理的途徑。過(guò)去國(guó)外對(duì)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物廢液的治理曾走過(guò)彎路，就是多用生物曝氣法來(lái)降解有機(jī)物，這是一種消極的方法，既浪費(fèi)了廢液的有用成分，又需要大量投資和電力。我國(guó)近年已吸取了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在充分利用廢棄物的有用成分即資源化的基礎(chǔ)上，使殘余物含量降低到排放標(biāo)準(zhǔn)，這是一種綜合利用與治理相結(jié)合的積極辦法。治理辦法有許多種，各有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。選擇治理辦法要根據(jù)實(shí)際情況，因地制宜地采用適宜技術(shù)，才能獲得根治污染的滿意結(jié)果。

1 治理與利用——資源化途徑

1.1 廢水排放與利用

一般按污染程度可分低、中、高共3種濃度的治理方法。

1.1.1 低濃度廢水

制糖車間煮糖、蒸發(fā)、動(dòng)力車間汽輪發(fā)電機(jī)等設(shè)備的冷卻用水，除溫度上升外，水質(zhì)無(wú)大的變化，這類廢水約占制糖總廢水量的70%～80%，化學(xué)耗氧量一般在40 mg/L左右，懸浮物100 mg/L左右。糖廠如果采用清污分流，清的可循環(huán)再用，濁的直接排放。降溫采用涼水塔、噴水池、通風(fēng)冷卻塔等冷卻措施。經(jīng)降溫后的低濃度廢水不僅可循環(huán)使用，而且可重復(fù)用于沖煤灰、洗濾布及綜合利用等其他工段，從而減少用水量。

1.1.2 中等濃度廢水

制糖的壓榨、清凈以及鍋爐濕法沖煤灰水，含有糖懸浮物或少量機(jī)油。這類水約占制糖總廢水量的20%～30%。化學(xué)耗氧量：亞硫酸法廠約2500 mg/L，碳酸法廠有時(shí)高達(dá)1萬(wàn)～2萬(wàn)mg/L[1]。該廢水含有較多有機(jī)物、懸浮物，但排放量不大。為節(jié)省能源與投資，可采用廠外短時(shí)間貯留后灌溉或直接灌溉農(nóng)田的辦法。沖煤灰水含無(wú)機(jī)懸浮物多，用簡(jiǎn)單沉淀法，經(jīng)1～2級(jí)沉淀凈化。

20世紀(jì)60年代鍋爐廢水治理是在鍋爐燒煤量增加后，配有簡(jiǎn)易的小沉灰池，回收排河沖煤灰水中的粉煤灰，讓附近農(nóng)民取用。70年代用沉灰池，3個(gè)池輪換使用。80年代加入絮凝劑，提高沉淀效果，但人工清灰效率低，仍不能適應(yīng)生產(chǎn)和環(huán)保要求。后將現(xiàn)沉灰池加長(zhǎng)加深，改為2個(gè)45 m×8.5 m×1.3 m的沉灰池，建造1個(gè)400 m2煤灰場(chǎng)，增加5 t抓斗橋式起重機(jī)，改人工清灰為機(jī)械清灰，同時(shí)用絮凝劑加速煤灰沉淀，處理后清水回用于沖煤灰的閉路循環(huán)。90年代糖廠三聯(lián)熱電站投產(chǎn)后，130 t/h鍋爐的沖煤灰水使用連續(xù)沉灰新工藝，與糖廠沖煤灰水處理設(shè)施合并使用，并完善加灰加絮凝劑裝置，使處理后的水質(zhì)穩(wěn)定，達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.3 高濃度廢水——酒精廢液的治理與利用

酒精廢液是糖蜜經(jīng)發(fā)酵、蒸餾排出的廢液，色深褐、帶酸性pH值約4.5～5.0的高負(fù)荷有機(jī)廢水；每生產(chǎn)1 t酒精，排出13～15 t廢液；含總有機(jī)物5%～10%，生化需氧量BOD5高達(dá)60000～100000 mg/L[2]。

酒精廢液治理主要是因地制宜和環(huán)境要求，有些只要一級(jí)處理即可達(dá)到治理目的，而有些則要經(jīng)過(guò)二級(jí)，甚至三級(jí)處理才能達(dá)到治理目的，主要治理途徑如下：

1.1.3.1 一級(jí)治理方法

酒精廢液直按排灌農(nóng)田是最簡(jiǎn)單的一級(jí)治理方法。排灌方式有如下2種[3]。

(1)廢液自然發(fā)酵后排灌農(nóng)田：

(2)廢液沖稀后排灌：

根據(jù)酒精廢液含營(yíng)養(yǎng)的有機(jī)物，及含氮、磷、鉀等特點(diǎn)，在貯池內(nèi)先漚制或加氨水中和后，用制糖和制酒冷卻廢水將廢液沖稀到含固形物約0.60%～1.00%，泵至溝渠送去灌田。這是一種投資省、費(fèi)用低的經(jīng)濟(jì)治理方法，可補(bǔ)充甘蔗所需養(yǎng)分，達(dá)到生態(tài)自然循環(huán)效果。特別適用于農(nóng)場(chǎng)附屬糖廠或酒精廠附近缺水灌溉的農(nóng)田，如廣東省湛江地區(qū)的大部分糖廠及珠江三角洲的紅旗、珠江等糖廠。

1.1.3.2 二級(jí)治理方法——厭氧-氧化塘法

厭氧-氧化塘法是先用糖廠洗濾布水等中濃度廢水稀釋高濃度有機(jī)廢液，加石灰或堿中和后，進(jìn)行第一級(jí)厭氧消化，產(chǎn)生沼氣；消化液再用制糖低濃度廢水稀釋約10倍，然后送至第二級(jí)氧化塘降解有機(jī)物。氧化塘最少3個(gè)，第1個(gè)種植水生植物，第2個(gè)繁殖藻類及浮游生物，第3個(gè)養(yǎng)魚(yú)。經(jīng)此流程(見(jiàn)圖1)處理后的廢液便可農(nóng)灌或排放。

圖1 厭氧-氧化塘流程

該方法的優(yōu)點(diǎn)是投資少，運(yùn)行費(fèi)用少，沼氣如經(jīng)脫硫(H2S)可作燃料回收熱能。缺點(diǎn)是自凈效率較低，需較龐大的氧化塘和占用較大的面積，只適用于附近有大面積空地的廠使用。

1.1.3.3 三級(jí)治理方法——發(fā)酵單細(xì)胞蛋白菌體-沼氣-曝氣

酒精廢液或各種發(fā)酵廢液均可作單細(xì)胞蛋白的培養(yǎng)基，為提髙產(chǎn)品質(zhì)量，宜先經(jīng)除灰處理，即廢液排出時(shí)趁熱進(jìn)入斜板式沉降器快速沉降，或用氣浮法分離出清液，沉淀或氣浮渣用壓濾機(jī)或離心機(jī)過(guò)濾。清廢液用干凈水沖稀1～2倍，放入通氣培養(yǎng)罐，加入種母液發(fā)酵。發(fā)酵成熟后用離心機(jī)或沉淀分離菌體，干燥后即成為蛋白質(zhì)菌體飼料。此過(guò)程一般只可利用降解廢液中30%～50%的有機(jī)物，尚屬高濃度廢液。如要求達(dá)到排放指標(biāo)，尚需按高濃度廢水的辦法治理，即第二級(jí)沼氣和第三級(jí)曝氣的流程。20世紀(jì)80～90年代廣東平沙糖廠曾引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)發(fā)酵罐，把酒精蒸餾廢液先生產(chǎn)飼料酵母，酵母廢液先用沼氣發(fā)酵，沼氣廢水排灌農(nóng)田。

1.1.3.4 濃縮后再利用

廢液濃縮是用多效蒸發(fā)系統(tǒng)對(duì)高濃度廢液進(jìn)行濃縮，并在蒸發(fā)過(guò)程中抽取第二效蒸發(fā)罐汁汽作為酒精車間粗餾塔或精餾塔的間接熱源，以節(jié)約用汽。另外，回收蒸發(fā)過(guò)程的冷凝水，用以代替酒精發(fā)酵配糖蜜用水，這樣不但可避免雜菌污染，又實(shí)現(xiàn)了封閉循環(huán)，是較為徹底的治理流程。20世紀(jì)80年代，廣東省紫坭糖廠、梅山糖廠及市頭糖廠、湛江特種酒精廠已采用了這種流程。實(shí)踐證明，此流程有如下優(yōu)點(diǎn)：①封閉循環(huán)用水、無(wú)廢水排放、減少用水量、徹底治理；②冷凝水無(wú)污染雜菌和懸浮雜質(zhì)，是理想的發(fā)酵用水；③冷凝水中含有數(shù)種有機(jī)酸，如甲、乙、丙酸等揮發(fā)酸，可作為酵母培養(yǎng)基的碳源，從而提高發(fā)酵率(如印度的酒精廠采用，提高酒度為相對(duì)值10%～15%)和酒精質(zhì)量；④冷凝水溫度較高，用于稀釋糖蜜可節(jié)省熱酸化澄清處理部分熱能。每噸酒精排出的廢液經(jīng)蒸發(fā)可得60°Bx的濃縮液2.5 t。此濃縮液的用途很多，如作燃料、飼料、肥料、減水劑、阻蝕劑、粘合劑等。這是一種很有發(fā)展前途的資源，大有消費(fèi)市場(chǎng)，20世紀(jì)80年代市頭糖廠的濃縮液售價(jià)180元/t。廣東環(huán)境保護(hù)研究所生產(chǎn)試驗(yàn)，把濃縮液干燥為干粉產(chǎn)品，缺點(diǎn)是耗能較多，且產(chǎn)品容易吸濕結(jié)塊，生產(chǎn)成本高至400元/t。

1.2 治理效果

根據(jù)廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心與廣州甘蔗糖業(yè)研究所共同調(diào)查結(jié)果，主要情況如下(見(jiàn)表1～3)[3]。

表1 2013～2016年廣東省制糖企業(yè)用水統(tǒng)計(jì)

表2 2013～2016年廣東省制糖企業(yè)廢水排放統(tǒng)計(jì)

表3 2013～2016年廣東省制糖企業(yè)廢水排污統(tǒng)計(jì)

綜合表1～3，廣東省2013～2016年的環(huán)保情況比以前有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，平均噸蔗廢水排放量從2009年的9.5 m3/t降低到1.75 m3/t(換算成平均噸糖廢水排放量為18.6 m3/t)，相應(yīng)的噸糖COD生產(chǎn)量及廢棄物處理量均大大降低。

2 廢渣排放與利用

2.1 煤灰渣

大型糖廠以煤為燃料時(shí)(特別是配有商品電的大鍋爐，燃煤量更大)，煤灰渣排出量約為燃煤量的20%～30%，故糖廠又面臨著如何治理大量煤灰渣的問(wèn)題。表4、5列出了一般煤灰渣的化學(xué)成分[4]。廢渣利用途徑主要如下：

表4 一般煤灰渣的化學(xué)成分 單位：(%)

表5 一般煤灰渣水的污染物成分

(1)制煤渣磚。配方：煤渣、石灰、紅土、石膏，按25.0∶2.2∶1.0∶0.56重量比例，碾碎混合，用打磚機(jī)成型，在90～100℃溫度下養(yǎng)護(hù)27 h。

(2)施肥。因具有多孔結(jié)構(gòu)，具保水、增肥(長(zhǎng)效)作用，直接施于農(nóng)田在一定程度起到土壤改良劑作用，如對(duì)粘土可起到疏松作用、對(duì)鹽堿土起抑制鹽分、對(duì)酸性土起中和作用、其含有多種微量元素，起到作物增產(chǎn)和提高質(zhì)量作用。

(3)浮選后多層次利用。煤灰渣經(jīng)重力分離過(guò)濾，除去液體部分，沉渣即為“精煤”，產(chǎn)量為煤的20%，精煤含可燃物達(dá)60%～70%，發(fā)熱值20.9～25.0 MJ/kg，可把它摻入原煤回爐燃燒，摻入量30%～100%，分離出來(lái)后的灰漿，再用重力分離法，分選出空心玻璃微珠，它是硅酸鹽材料，硬度大、耐磨、熔點(diǎn)高、耐酸堿，可作耐火、隔音、絕緣材料。

(4)作絮凝劑-堿式氯化鋁。因煤灰渣含三氧化二鋁20%～30%，故可作堿式氯化鋁原料。制造方法分為煤灰篩選、酸浸、分離、濃縮結(jié)晶、熱解等過(guò)程，具體工藝條件如下：①篩選60目以下的煤灰；②加入化工廠排出的廢鹽酸、或商品鹽酸、硫酸，用量按投入氧化鋁量用克分子當(dāng)量計(jì)算值高于2%的量；③蒸汽加熱100～110℃浸出；④加入1～5 ppm聚丙烯酰胺絮凝劑，絮凝沉淀；⑤濃縮至35 B é(波美)時(shí)50～69℃冷卻結(jié)晶；⑥分離母液，成半固液態(tài)產(chǎn)品。

2.2 碳酸法濾泥

甘蔗糖廠碳酸法濾泥具有數(shù)量大(濕濾泥對(duì)蔗比約9%)、含鈣量高(CaO為40%～51%)、帶強(qiáng)堿性等特點(diǎn)(主要成分見(jiàn)表6)。我國(guó)采用碳酸法流程工藝的甘蔗糖廠有十余間，每年共榨甘蔗約300多萬(wàn)t，產(chǎn)濕濾泥約30多萬(wàn)t。除個(gè)別廠利用部分濾泥燒制水泥外，其余絕大部分均用作填土或排入較深河海。排入江河時(shí)必然導(dǎo)致水體的生物需氧量，懸浮物的負(fù)荷大量増如，污染水體及引起河道淤塞。濕法排濾泥時(shí)濾泥水的污染濃度，超過(guò)排控標(biāo)準(zhǔn)幾十倍。濾泥的主要用途如下：

(1)濕法制水泥的補(bǔ)充原料

制水泥通常用石灰石作為碳酸鈣原料。在用濕法制水泥時(shí)，粉碎后的石灰石通常要加水與其他輔料混和，容許漿料含水分在40%～50%之間。因此，可用碳酸法濾泥代替部分石灰石制水泥。但是水泥要常年生產(chǎn)，在榨蔗期應(yīng)將部分濾泥干燥后貯存起來(lái)，以保證停榨期的水泥生產(chǎn)。此外，濾泥的碳酸鈣含量要穩(wěn)定，以免影響水泥的配料比例，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

(2)摻和頁(yè)巖或粘土燒制紅磚

將濾泥以10%的比例摻到頁(yè)巖中燒制紅磚，可達(dá)到部頒100號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。由于濾泥中含有機(jī)質(zhì)并具有灼燒失量的特點(diǎn)，燒磚時(shí)可節(jié)能25%，并使每塊磚的重量減輕0.4 kg(頁(yè)巖制磚重2.65 kg，摻10%濾泥的磚重2.25 kg)。在摻合前，濾泥含水分應(yīng)在25%左右，否則摻入量達(dá)不到10%。

(3)制有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥

碳酸法糖廠的濾泥(堿性)與酒精廢液濃縮液(酸性)中和，并摻入煤灰渣、蔗糠等，調(diào)制成中性的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合肥。種甘蔗時(shí)，施用這種復(fù)合肥2.5 t，可使甘蔗增產(chǎn)20%。廣東江門甘蔗化工廠用濾泥與糠醛渣(酸性)混和，再配以N、P、K無(wú)機(jī)肥料，制成含N+P+K為17%、腐殖質(zhì)23%、總養(yǎng)分40%的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥，用于種甘蔗、水稻、水果、花卉等十多種作物，近期肥效與從丹麥進(jìn)口的N∶P∶K為15∶15∶15(總養(yǎng)分45%)的無(wú)機(jī)肥相似；遠(yuǎn)期肥效預(yù)料會(huì)更佳。亦可用濾泥代替石灰，在花生、大豆等作物的結(jié)果期施用或作酸性土的調(diào)節(jié)劑。

(4)其他

將濾泥代替粘土劑摻入煤中制蜂窩煤或煤球，不但能增加煤的熱值，且可減少燃煤時(shí)放出的SO2。另有資料報(bào)道，烘干后的濾泥粉末，可代替白堊土和高嶺土，用作聚合材料的填充物，可使橡膠更牢固、更堅(jiān)硬、更耐磨損。若用這種粉末撲敷橡膠制品，可使它們互不粘連。碳酸法濾泥中含有大量碳酸鈣，還可能用于燒制石灰和二氧化碳。

2.3 亞法濾泥利用

濾泥含植物蛋自質(zhì)10%以上，還含糖類等有機(jī)物和鈣、磷、微量元素等礦物質(zhì)。過(guò)去亞法、石灰法濾泥只用作肥料，亞法廠濕濾泥組成(見(jiàn)表7)。20世紀(jì)80年代則通過(guò)多批試驗(yàn)，成功用作飼料，其利用價(jià)值大大提高。如廣東東風(fēng)石岐糖廠，用石灰法濾泥與糖蜜混合發(fā)酵喂豬；廣東中山、順德用濾泥配合其他飼料養(yǎng)魚(yú)。

表7 亞硫酸法濕濾泥的組成

為使濾泥養(yǎng)魚(yú)收到更好的經(jīng)濟(jì)效果，20世紀(jì)70年代輕工業(yè)部甘蔗糖業(yè)研究所與中山大學(xué)進(jìn)行濾泥與其他飼料不同配比試驗(yàn)，從小規(guī)模試驗(yàn)進(jìn)行到龍江公社農(nóng)科站生產(chǎn)性大面積(約0.4 hm2魚(yú)塘)試驗(yàn)。據(jù)順德糖廠農(nóng)務(wù)科供給資料，80～90年代期間主要在珠三角地區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)生產(chǎn)，如順德縣沙滘公社于1980年，用亞疏酸法濾泥18%、蔗渣糠25%、麥粉40%及魚(yú)粉、生長(zhǎng)素等，制成顆粒飼料，在0.13 hm2的魚(yú)塘中進(jìn)行218天試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：濾泥配合詞料試驗(yàn)塘產(chǎn)5072.25 kg/hm2；對(duì)照塘產(chǎn)4743 kg/hm2；濾泥飼料塘多產(chǎn)329.25 kg/hm2，其中以鯇魚(yú)增產(chǎn)較多，占總共多增產(chǎn)的57%。使每擔(dān)鯇魚(yú)成本減少9.72元，節(jié)約精料40%。

濾泥養(yǎng)魚(yú)有直接與間接的作用，直接作用就是利用其營(yíng)養(yǎng)成份，間接作用為加速水中浮游生物的繁殖，增加了魚(yú)的飼料，并可加速塘底腐植質(zhì)的分解，以改造沙質(zhì)或瘦瘠低產(chǎn)塘，變成松軟肥沃的高產(chǎn)塘。但未經(jīng)自然發(fā)酵的濾泥，放進(jìn)魚(yú)塘，由于其有機(jī)物的發(fā)酵，會(huì)消耗水中的溶解氧，反而影響魚(yú)的生長(zhǎng)。若制成粗、精顆粒，并與飼料合理搭配，則不僅不會(huì)消耗水中溶解氧，還能提高飼料的使用效果。用濾泥養(yǎng)魚(yú)，再取塘泥作肥料，比濾泥直接做肥料的經(jīng)濟(jì)效果更大。東糖西移后，養(yǎng)魚(yú)業(yè)只好改用玉米飼喂，成本大大增加。

濾泥層次分離還可提取硬脂、鈣皂防銹劑、二十八烷醇、植物固醇等高附加值產(chǎn)品，這些高附加值產(chǎn)品更能提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。濾泥層次分離制得的產(chǎn)品如圖2所示：

圖2 濾泥制得的產(chǎn)品示意圖

2.3.1 蔗蠟

蔗蠟是粘附于蔗表皮的一種類脂物的通稱，甘蔗經(jīng)壓榨后，約60%蔗蠟殘留于蔗渣中，其余40%在蔗汁中。蔗汁經(jīng)清凈工段，有95%集中在濾泥中，不同甘蔗品種和不同清凈工藝，濾泥含蠟量不同，最高為石灰法，次為亞法，碳法最低。濾泥干燥至水分10%，用93號(hào)汽油抽提出粗蠟，再用丙酮或酒精將粗蠟分離得蔗脂類物，含甘油酯、甾醇類、高級(jí)烷醇(二十八、三十烷醇)、葉綠素、葉黃素等醫(yī)藥保健產(chǎn)品。

用93號(hào)汽油提取液，把汽油回收后，剩下的半固體物為粗蠟，可以分層次提取多種產(chǎn)品，粗蠟用丙酮抽提后，抽提液為軟蔗脂，剩下固體為精蠟。蔗蠟用途很廣：用于電線電纜、炸藥包裝、復(fù)寫紙、防潮紙、鞋油、蠟漆、火漆、光漆、耐火物等。

2.3.2 二十八烷醇

提取二十八烷醇：丙酮抽提液回收丙酮后，剩下丙酮不溶物為蔗蠟，先用醇相(堿、酒精)皂化后分成皂化物與不皂化殘留物，皂化物可提取二十八烷醇，提取方法目前有2種：一為色層柱層析或蒸餾提純，另一方法是超臨界CO2萃取。二十八烷醇具有顯著的抗疲勞，增進(jìn)體能和降低膽固醇等多項(xiàng)生理作用。如白云山制藥廠、浙江省糧食科學(xué)研究所、廣東食品研究所，還有上海、天津、江西等企業(yè)在進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)。

2.3.3 植物固醇

提取植物固醇：上述蔗蠟皂化提取二十八烷醇，而非皂化部分，又可提取植物固醇。據(jù)輕工業(yè)部甘蔗糖業(yè)研究所研究測(cè)定：蔗蠟內(nèi)植物固醇約20%為豆固醇，約80%為β-谷固醇。植物固醇在醫(yī)藥作降血脂、降膽固醇以及避孕藥，在食品作抗氧化劑，在化妝品作乳化劑和穩(wěn)定劑，在飼料作抗菌和生長(zhǎng)速進(jìn)劑等。

2.3.4 固體廢棄物排放

2013～2016年廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心與廣州甘蔗糖業(yè)研究所共同調(diào)查，結(jié)果見(jiàn)表8。由表8可見(jiàn)，一般制糖工業(yè)生產(chǎn)的固體廢物量基本都能再利用，廢棄物利用率達(dá)95.9%以上，2016年甚至接近100%，噸糖廢棄物處理量約為零，反映出制糖業(yè)固體廢棄物處理技術(shù)較成熟，對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小。

表8 2013～2016年廣東省制糖企業(yè)固體廢棄物排放統(tǒng)計(jì)

3 廢氣排放與利用

鍋爐煙道氣含CO2、SO2、氮氧化物、煙塵等，在20世紀(jì)80年代前多用水膜除塵、文丘里、水膜二級(jí)除塵裝置，煙氣水溶性污染物和煙塵，用水膜分離沉淀后，清水可再利用。80年代后對(duì)煙氣排放嚴(yán)格，將水膜除塵加文丘里合并使用或同心圓加水膜除塵，除塵效果更佳。再之后幾間大型糖廠實(shí)行三聯(lián)熱電(1300 t/h)鍋爐采用靜電除塵器，除塵率可達(dá)98%以上。

據(jù)廣東省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心與廣州甘蔗糖業(yè)研究所合作對(duì)糖廠三廢調(diào)查結(jié)果表明(見(jiàn)表9)：歷年廢氣治理設(shè)施數(shù)目保持在72套以上，平均每家企業(yè)有2套廢氣治理設(shè)施，廢氣治理設(shè)施處理能力較高，有較明顯的效果，SO2、氮氧化物、煙(粉)塵排放量逐年降低。

表9 2013～2016年廣東省制糖企業(yè)廢氣排放統(tǒng)計(jì)

4 節(jié)能減排措施

我國(guó)“十一五”規(guī)劃是以GDP產(chǎn)值單位節(jié)能20%，減排污10%。制糖雖不屬耗能大的行業(yè)，對(duì)全國(guó)總能耗影響不是太大，但應(yīng)該各行業(yè)都積極響應(yīng)，全國(guó)才能實(shí)現(xiàn)“十一五”目標(biāo)。中國(guó)糖業(yè)協(xié)會(huì)“十一五”發(fā)展目標(biāo)之一，甘蔗糖標(biāo)煤耗要低于5%，20世紀(jì)80～90年代在節(jié)能方面做了不少攻關(guān)研究，使全制糖行業(yè)煤對(duì)蔗比降到平均6%以下，有些廠已低于5%。

4.1 節(jié)能方面

4.1.1 動(dòng)力、電力方面

(1)提高鍋爐熱效率：①壓榨機(jī)出來(lái)的蔗渣一般含水分50%左右，作為燃料屬高水分，入爐后要消耗熱能把水分蒸發(fā)。20世紀(jì)70～80年代不少糖廠干燥蔗渣，明顯提高了熱效率，但因設(shè)備不完善(用旋轉(zhuǎn)式干燥機(jī))沒(méi)有繼續(xù)。近年國(guó)外甘蔗糖廠仍很強(qiáng)調(diào)節(jié)能作用，新型氣流干燥用煙道氣或過(guò)熱蒸汽來(lái)干燥蔗渣。美國(guó)Pololo糖廠蔗渣水分從50%減到44%，產(chǎn)蒸汽量從1 kg干蔗渣產(chǎn)1.6 kg增到2.5 kg。

(2)采用次高壓鍋爐。國(guó)為鍋爐汽壓與其發(fā)電效率有關(guān)，在一定燃料條件下，提高鍋爐汽壓可提高發(fā)電量。

(3)采用變頻控制技術(shù)。在大型配置電動(dòng)機(jī)的設(shè)備中，如離心機(jī)、攪拌煮糖罐等使用變頻器，不但解決啟動(dòng)電流過(guò)載問(wèn)題，還可降低電耗20%～30%，攪拌調(diào)速度效果更明顯，由100 r/min降至80 r/min可節(jié)電約50%，采用有效降低功率功效的新型攪拌裝置，可節(jié)省電耗。

(4)全廠電動(dòng)機(jī)測(cè)查配的電機(jī)，裝機(jī)容量與實(shí)際用功率差額是否太大，減少大功率低負(fù)荷，提高功率因數(shù)至90%以上。

4.1.2 工藝方面[5]

(1)壓榨采用“末碾汁回流飽和滲透”以減少注加水量。

(2)澄清工段：提高石灰乳濃度；磷酸不稀釋逐量少添加。

(3)蔗汁加熱用傳熱系數(shù)高的板式加熱器。

(4)多效蒸發(fā)罐抽汁汽用于加熱蔗汁或煮糖(Ⅲ、Ⅳ效)，盡量降低末效汁汽量，糖漿濃度在65oBx以上。

(5)汽凝水系統(tǒng)等壓排放(與新型捕汁器聯(lián)用)。糖廠蒸發(fā)罐、加熱器、煮糖罐等用熱設(shè)備的汽凝水是否排除良好；汽凝水余熱是否得到合理得到回收利用，對(duì)于進(jìn)一步節(jié)能降耗，發(fā)揮設(shè)備效能都有著直接影響。采用等壓串箱排放汽凝水方法，對(duì)汽凝水逐級(jí)降減壓，使之充分自蒸發(fā)，合理利用余熱。同時(shí)。根據(jù)各種汽凝水水質(zhì)不同合理分排，優(yōu)質(zhì)優(yōu)用，最大限度地滿足熱水回爐的需要，生產(chǎn)實(shí)踐可節(jié)能對(duì)蔗比降低1%～2%，提高生產(chǎn)能力5%～10%。

(6)煮糖控制用水量，盡量用糖漿整理晶粒。

(7)甲膏分蜜定量打水，有些廠用清汁或糖漿代水或用過(guò)熱蒸汽(還可降低白糖水分) 。

(8)煮糖用的晶種，采用養(yǎng)晶罐先把晶粒養(yǎng)整齊，才放入煮糖罐，節(jié)省甑時(shí)縮短煮糖時(shí)間。

(9)采用攪拌煮糖罐，利于粘度大的低級(jí)糖膏循環(huán)，縮短煮糖時(shí)間。

(10)全廠性加強(qiáng)保溫，減少熱輻射損失，煮糖樓很熱，就是熱損失。

(11)有條件的用熱能壓縮器(熱泵)壓縮蒸發(fā)罐末效汁汽和煮糖罐汁汽，提高品位再作熱源。

4.1.3 酒精方面

(1)酒精逐步提高醪液酒分，以節(jié)省蒸餾用汽，國(guó)外先進(jìn)技術(shù)酒分可達(dá)20%，我國(guó)用固定化酵母可達(dá)11%～13%酒分。根據(jù)查定結(jié)果表明：用傳統(tǒng)方法蒸餾，發(fā)酵醪酒分提高1%每噸酒精可節(jié)省蒸汽0.3 t，節(jié)水1.2～1.5 t，廢液減少1.5～2 t。

(2)酒精發(fā)酵用板式換熱器外循環(huán)冷卻代替罐外淋冷水，可節(jié)能節(jié)水。

(3)酒精蒸餾采用多效差壓蒸餾比傳統(tǒng)節(jié)汽40%～50%。

(4)制無(wú)水酒精用汽相過(guò)分子篩脫水代替三元共沸蒸餾脫水。

4.2 減少排水與復(fù)用水率

4.2.1 糖廠節(jié)水措施

我國(guó)甘蔗糖廠在20世紀(jì)80年代以前對(duì)用水的觀念是“取之不盡用之不竭”，尤其是靠河邊的糖廠，只要安裝足夠功率的水泵就可泵取。曾在20世紀(jì)80年代初查定過(guò)廣東珠江三角洲沿江一些糖廠噸蔗日排水量高達(dá)24 m3(主要是煮糖罐和蒸發(fā)罐用水噴射抽真空后，沒(méi)有循環(huán)再用)[6]。1996年的排控標(biāo)準(zhǔn)限制允許噸蔗日排水量最高為10 m3，才引起糖廠注意節(jié)水，到2005年編制報(bào)批的標(biāo)準(zhǔn)，則更降低為噸蔗日排水量為6～8 m3，相信這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在業(yè)界同仁思想重視后是能夠?qū)崿F(xiàn)的。因?yàn)閲?guó)外較先進(jìn)的制糖企業(yè)已做到噸蔗日排水量為1 m3。中國(guó)臺(tái)灣也正爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)零取水零排放。以下就我國(guó)甘蔗糖廠用水試作剖析。

糖廠用水主要分2類，即2個(gè)循環(huán)系統(tǒng)：一類是內(nèi)部水，如入爐、工藝用水；另一類是外部水，如噴射抽真空，機(jī)械冷卻，沖灰，清洗設(shè)備及地面用水。前一類要求潔凈軟水，因直接涉及(參與)到物料直至產(chǎn)品；后一類只是間接的物理的參與過(guò)程。第一類內(nèi)部水的來(lái)源主要來(lái)自甘蔗本身約含70%的水分，在清汁蒸發(fā)過(guò)程大部分不含糖的凝縮水可回用作入爐水，只補(bǔ)充少部分軟化水入爐，據(jù)查定資料介紹約補(bǔ)充10%左右。含微糖的未入爐凝縮水作滲透水配石灰乳、配清凈助劑、煮糖、分蜜用水及空氣蒸發(fā)損失外，按物料衡算尚有約10%的水剩余，為此，該內(nèi)部循環(huán)水系統(tǒng)基本上可以封閉自循環(huán)。關(guān)鍵技術(shù)是蒸發(fā)罐不跑糖或少跑糖，措施是采用高效捕汁器和加強(qiáng)管理以及采用合理的蒸發(fā)熱力方案，盡量減少末效汁汽，不但能節(jié)水還能節(jié)能。第二類外部水是不能直接接觸到糖產(chǎn)品的間接用水，最大量的是噴射抽真空冷凝水、鍋爐沖灰水；量較少的是汽輪機(jī)、壓榨機(jī)、各類泵等設(shè)備的冷卻水和含有糖分的洗濾布水、洗箱罐水等。先決條件是清濁分流，因含糖或油污水只是少部分，易于集中處埋，含糖洗水可與油污水用好氧辦法處理后作沖灰用，大部分冷凝冷卻水采用加灰冷卻后反復(fù)循環(huán)使用。目前用水量較多的噴射抽真空水可能因冷卻設(shè)備有限，降溫效果差而擔(dān)心影響抽真空效果，故復(fù)用次數(shù)不多。在20世紀(jì)50年代用真空泵抽真空，因?yàn)闄C(jī)器要經(jīng)常維修及漏油，60年代以后才改用水噴射法。改用真空泵或蒸汽噴射抽真空可節(jié)省大量用水。大量的外部用水循環(huán)復(fù)用(包括沖灰水)，少部分含糖或油污水作好氧治理后回用，可做到零取水零排放。退一步說(shuō)如果做好循環(huán)水只補(bǔ)充排放的少部分污水，能達(dá)到限制標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.2 酒精廠節(jié)水措施

據(jù)環(huán)保部門查定一些廠的酒精車間，冷卻水重復(fù)利用率只25%(淀粉、酒精為60%，國(guó)外先進(jìn)企業(yè)為90%)，酒精行業(yè)有萬(wàn)元工業(yè)產(chǎn)值取水量指標(biāo)，2010年為156.3 m3/萬(wàn)元，2020年為126.0 m3/萬(wàn)元。作為酒精廠的節(jié)水措施，可采用高效的冷卻設(shè)備裝置，近年在生產(chǎn)上推廣效率較高的冷卻設(shè)備主要有：

(1)螺旋板式換熱器：是由2塊平行的金屬板I和II卷成螺旋型而制成，兩板之間制定距柱使其保持一定的距離和提高螺旋板的耐壓強(qiáng)度，根據(jù)螺旋體可分別做成不同的變型結(jié)構(gòu)。螺旋板式換熱器傳熱系數(shù)高，為噴淋式換熱器的10倍左右；可有效利用低熱源、不易堵塞、流動(dòng)阻力及操作壓力較小、制造成本低。

(2)工業(yè)型逆流玻璃冷卻塔：具有較高的水溫降(10～25℃)，冷卻效率高達(dá)80%以上；重復(fù)使用冷卻水在一個(gè)塔體內(nèi)由上向下噴酒成水滴或水膜狀，空氣由下向上與水流成逆流運(yùn)動(dòng)，而達(dá)到水與空氣熱傳遞，降低重復(fù)使用冷卻水的溫度。

(3)余熱型溴化鋰吸收冷水機(jī)組。將干凈無(wú)菌污染的回收冷卻水作為各種生產(chǎn)工藝用水，對(duì)靠近海的企業(yè)，發(fā)展利用海水等非傳統(tǒng)水資源作冷卻劑。

4.2.3 甘蔗種植使用滴灌節(jié)省用水抗旱保收

徐聞縣友好農(nóng)場(chǎng)2005年引進(jìn)以色列“耐特菲姆”地埋式滴灌甘蔗裝置，2005、2006年共種植甘蔗263 hm2。該系統(tǒng)是通過(guò)電腦、輸送管道、感應(yīng)器等設(shè)備，通過(guò)小口徑管鑲?cè)刖車婎^，可調(diào)節(jié)甘蔗生長(zhǎng)各時(shí)期需水量，實(shí)用結(jié)果可以節(jié)水抗旱。由于水分適中，肥料、農(nóng)藥也吸收快，起到節(jié)肥、節(jié)種、節(jié)藥、省工，提高糖分和產(chǎn)量等效果。

5 討論與小結(jié)

根據(jù)廣東環(huán)保部門組織對(duì)廣東制糖行業(yè)，多年實(shí)行的三廢資源化治理后，二氧化硫排放量和噸糖廢棄物處置量有較大改善，噸糖廢水排放量、噸糖COD排放量也呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，初步得出如下經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，即選擇治理項(xiàng)目時(shí)，最好具備下列條件[7-8]：

(1)治理較徹底，利用后不再帶來(lái)二次污染；

(2)治理的運(yùn)作費(fèi)用低，能耗少，投資費(fèi)少(以單位有機(jī)物利用率或消化率計(jì)算)；

(3)有一定的經(jīng)濟(jì)效益(節(jié)約的排污費(fèi)也可算在效益內(nèi))；

(4)資源化后的產(chǎn)品要有出路，最好是廠內(nèi)能自行應(yīng)用；

(5)占地面積較小。