碳法制糖濾泥在甘蔗等作物上的應用

卓英育

(廣西來賓東糖集團，來賓546100)

碳法制糖濾泥在甘蔗等作物上的應用

卓英育

(廣西來賓東糖集團，來賓546100)

研究、探討了采用碳法制糖廢異濾泥改土或直接鋪放蔗地代土種植甘蔗等作物的應用情況、存在的問題和前景。結(jié)果表明：施用碳法濾泥投入少，產(chǎn)值高，省肥省工，見效快，實現(xiàn)碳酸法制糖企業(yè)固體廢異物資源化利用，有效地解決制糖工業(yè)排放的濾泥污染問題，為制糖工業(yè)走循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展之路邁出新的一步。

甘蔗；碳法濾泥；廢物綜合利用

當前，資源、能源、環(huán)境與人口問題已成為世界四大危機，我國也同樣面臨著這四大問題，資源利用率低，浪費大，環(huán)境污染嚴重。要想改變這種現(xiàn)象，首先，國家要制訂一系列限制污染與鼓勵資源化政策的環(huán)保措施；另外，在考慮及選擇治理污染方案時，還必須找到一種能夠資源化利用的方法，達到既消除污染，又資源化利用的目的。廢棄物都具有雙重性，在一定的生產(chǎn)管理水平條件下，如任其排放便是污染源；如把它進行積極治理與利用，化害為利，變廢為寶，則是廢棄物的資源化。

制糖業(yè)是來賓市的支柱產(chǎn)業(yè)，糖廠每個榨季排出的廢氣、廢水、廢渣即“三廢”的量很大。其中，濾泥是制糖澄清過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，也是制糖工業(yè)排放的主要固體廢棄物。我國的甘蔗制糖生產(chǎn)基本上是采用亞硫酸法和碳酸法工藝兩種：一種是亞硫酸法，所排放的濾泥約占甘蔗總量的3%，有機質(zhì)達30%以上，這種濾泥可以直接作為飼料喂魚，或經(jīng)過一段時間的堆漚可直接作為有機肥料；而另一種是碳酸法，下稱碳法。所排放的濾泥約占甘蔗總量的9%，這種濾泥排量大，而且含有大量的石灰，含量在80%以上，有機質(zhì)為10%左右，堿性很強，不能作飼料。來賓東糖遷江有限公司是來賓市唯一使用碳法生產(chǎn)的一家大型制糖企業(yè)。目前日榨蔗量15000t，每天要排放1500多t的固體濾泥，一個榨季排放量達20萬t左右。過去由于這種濾泥堿性大，多年來都沒有用于農(nóng)作物生產(chǎn)，一直堆放到野外空閑的地上，或排入河流中，長年累月還造成很大的占地和環(huán)境污染。隨著甘蔗的不斷擴大發(fā)展，荒地、牧地越來越少，糖廠的榨量越來越大，排放的濾泥量越來越多，堆放濾泥的地方越來越小。這種矛盾一直困擾著企業(yè)的發(fā)展。如何處理好這個矛盾，才能獲得綜合利用根治污染的效果。為解決碳法濾泥的占地、污染和利用問題，讓濾泥變廢為寶，加快制糖業(yè)良好的循環(huán)經(jīng)濟建設，筆者進行了幾年的摸索、觀察和試驗。本文試從污染治理與資源化利用方面著手，對碳酸法糖廠廢棄物之一的固體濾泥治理與應用加以論述。

1 碳法濾泥的理化性質(zhì)

碳酸法制糖工藝在蔗汁澄清過程需要加入大量的Ca(OH)2、CO2，產(chǎn)生CaCO3沉淀而吸附蔗汁中的膠體、雜質(zhì)和色素，以達到去除蔗汁中非糖分物質(zhì)的目的。碳法干濾泥的主要成份是CaCO3和殘余的Ca(OH)2，含量達到80%以上，有機質(zhì)為17.5%左右。碳法濾泥堿性大，據(jù)化驗，濾泥的pH值，新濾泥為9.47，堆放1個月后為8.53，堆放1年后為8.42，堆放4年后為8.12。新排放的鮮濾泥含水分為40%左右。在堆漚自然發(fā)酵過程中，殘余在濾泥中的Ca(OH)2與CO2反應逐步還原為CaCO3。在堆漚發(fā)酵過程中，碳法濾泥不產(chǎn)生惡臭，不易繁生蚊蠅、臭蟲。堆漚1個月左右，濾泥變?yōu)榛尹S色，隨著堆放的時間增長，濾泥逐步變?yōu)榧毮伒幕野咨勰?，且質(zhì)地疏松。

2 碳法濾泥在農(nóng)作物上的應用

2.1碳法濾泥在甘蔗上的應用

2.1.1 少量濾泥在甘蔗上的試用2005年秋，我們開始利用碳法濾泥進行種蔗的研究工作。首先是將蔗地按常規(guī)開好行，設簡單的對比試驗，將蔗種砍成雙芽段后直接擺種，每公頃下種量66600個雙芽段，處理和對照都不放任何化肥，對處理區(qū)就直接用堆漚過（4個月）當年的濾泥蓋種。蓋種的濾泥厚度為6cm；對照區(qū)就直接蓋土，蓋種的土厚度同濾泥。次年2月對甘蔗苗的調(diào)查，處理區(qū)的平均為197790苗/hm2，而對照區(qū)的平均為71115苗/hm2，處理比對照苗數(shù)多126675苗/hm2，處理是對照苗數(shù)的2.78倍。用濾泥蓋種處理區(qū)，出苗分蘗多，而且苗粗壯濃綠，蔗苗生長超常，差異非常突出明顯。

2.1.2 用鮮濾泥直接種蔗的試驗糖廠剛排放的新鮮濾泥一般溫度較高，有時高達70℃，有時排放的濾泥含水量也很大，成灰漿狀。本次是用新排放的、含水量較高帶漿狀的鮮濾泥作為甘蔗種簡易的發(fā)芽生長試驗。

方法是找一小塊空地，將濾泥鋪平，濾泥厚度為20cm，然后開溝，擺放雙芽段蔗種，不放任何肥料，直接用濾泥蓋種，結(jié)果蔗種出苗和以后生長都未見異常，但濾泥板結(jié)較嚴重。

2.1.3 用純?yōu)V泥鋪地種蔗首先與蔗農(nóng)聯(lián)系要淘汰翻種的宿根蔗地。甘蔗砍收后，不需清理蔗葉和翻犁地，就直接將新排放的濾泥運到蔗地里堆放，自然堆漚發(fā)酵半個月左右，待濾泥較干爽時，即可把濾泥推鋪平整，鋪蓋濾泥的厚度在30cm以上，有的可鋪達到70～100㎝的厚度，直接用濾泥代土作全耕作層。鋪平后即可開行種植甘蔗，不再翻犁拌土，也不必再施放任何肥料。播種后，由于濾泥土壤疏松細膩，出苗較快而且整齊，出苗后，蔗苗生長快、分蘗早而多，封行早。又由于新鮮濾泥鋪蓋的蔗地是一片“凈土”，不需噴除草劑，也不需用藥防地下害蟲。蔗苗生長過程中，不需另追加肥料，但葉色始終保持濃綠旺盛，未見有缺肥花葉等癥狀出現(xiàn)。冬春植蔗單產(chǎn)一般為105～120t/hm2，高的達165t/hm2。宿根蔗的表現(xiàn)也非常好，在不破壟、不松蔸的條件下也能正常萌發(fā)出苗，分蘗早，出苗快。

2.2碳法濾泥在其它作物上的應用情況

碳法濾泥不僅能用在甘蔗上，也可以用于其它農(nóng)作物上。如同樣用于種植玉米、紅薯、蔬菜瓜果、綠化林木，也可用于播育水稻旱秧等等，這些作物的出苗生長不但未見有異?，F(xiàn)象，而且比生長在原地的土壤效果還好。

3 碳法濾泥對作物的不良反應

3.1在積水情況下對作物的傷害

上述利用高堿性的碳法濾泥種植農(nóng)作物生長效果特好，但都是在旱地上種植，如果碳法濾泥在低洼積水情況下，哪怕是幾天時間，都會對農(nóng)作物有很大的傷害，甚至會造成作物毀滅性的死亡。

3.2對甘蔗作物的不良反應

濾泥土壤較疏松，土壤肥沃，用濾泥代替全耕作層種植甘蔗豐產(chǎn)性好。但由于植株高大，雨水過多時，濾泥容易松軟，甘蔗較容易倒伏。在旱地上鋪放較厚的新濾泥種植甘蔗，雖然不積水，但如果在不進行培土的情況下也對甘蔗有傷害。表現(xiàn)在蔗苗生長矮小，蔗葉黃化，嚴重的甚至有死苗現(xiàn)象。

3.3對紅薯的不良反應

用濾泥代替全耕作層種植紅薯，藤葉茂盛，但薯塊外皮容易開裂，外皮層生長慢，內(nèi)層物質(zhì)充實過快，生長很不諧調(diào)。

4 利用碳法濾泥種植甘蔗的效益分析

直接使用碳法濾泥鋪蓋蔗地代土種植甘蔗，一般都是在糖廠周邊就近進行。目前運送濾泥排放都是糖廠負責車輛和運費，蔗農(nóng)只需要負責把濾泥攤開平整，這部分費用也相當宿根蔗地的蔗蔸破碎、機耕犁耙費用，沒有另外增加蔗農(nóng)成本。種蔗一般每公頃需肥料費用為5250元，除草農(nóng)藥、人工費用約300元，病蟲害防治費用約750元，中耕人工450元，砍收每噸約60元，單產(chǎn)按75t/hm2計算，種蔗成本合計為：5250+300+750+ 450+75×60=11250(元)；利潤：按每噸料蔗單價為275元計算，每公頃甘蔗收入為75×275=20625元，利潤為20625-11250=9375元；而利用濾泥種蔗成本，可減免化肥、除草農(nóng)藥、人工費用，單產(chǎn)按120t/hm2計算，種蔗成本合計為：750+450+120×60=8400(元)；利潤為：120×275-8400=24600元。用濾泥種蔗比常規(guī)種蔗當年可增收15225元/hm2?？梢姴捎锰挤V泥全耕層代土種蔗，農(nóng)民增收效益是非常可觀的。

表1 碳法濾泥的部分成分含量

5 問題與討論

碳法濾泥廢棄物80%以上是石灰，堿性雖大，但有機質(zhì)含量還比較高。據(jù)佛山產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所化驗（見表1）。pH值為8.90。如以烘干濾泥折算，CaO為73.4%，MgO為0.7%，SiO2為8.4%，三者合計為82.5%，有機質(zhì)（含腐植酸）為17.5%。石灰石成份較為復雜，煅燒后溶解物直接用于制糖澄清，沉淀物富含鈣、硅、鎂、磷和鉀以及多種植物生長所需的微量元素等。利用制糖廢棄物碳法濾泥種植農(nóng)作物，事實說明都有非常高產(chǎn)高效的效果。特別甘蔗是喜鈣偏堿的作物，利用濾泥種植甘蔗，能非常滿足旱地甘蔗作物的生長條件。但為什么碳法濾泥在旱地使用，一般情況下能適合作物的生長發(fā)育需要，而在積水的情況下卻傷害作物？這個問題，可能有兩種原因：

表2 碳法濾泥在不同含水量下測定的pH值

表3 不同水量下石灰質(zhì)土壤的pH值

第一種原因，首先從石灰的化學反應談起。因為任何物質(zhì)的pH值都是針對在水中測定而言的，也就是Ca(OH)2在水中電離的情況。Ca(OH)2在水溶液中分別電離出H+和OH-，H+多，pH值則小，溶液偏酸性；OH-多，pH值則大，溶液偏堿性。Ca(OH)2在水中的溶解電離出H+和OH-的數(shù)量，在一定范圍內(nèi)與水量有關(guān)，水越多，電離出的OH-越多，堿性越強，水越少，電離的OH-越少，如果無水，那么就沒有H+和OH-存在，就不存在酸堿性之分了。表2是甘蔗正常生長環(huán)境下的碳法濾泥pH值的測定數(shù)據(jù)，表3是某高校對石灰質(zhì)土壤在不同水分的情況下測定pH值的化驗數(shù)據(jù)。從表中看出，當水量較少時，溶液中仍顯中性，當水加大到一定的濃度后，pH值才增大呈現(xiàn)堿性。同理，碳法濾泥在旱地環(huán)境使用時，土壤含水量少，不會呈現(xiàn)很大堿性，另外作物對堿性土壤也有一定范圍的適應性，不會傷害作物的根系；當土壤積水時，殘余在濾泥中的Ca (OH)2就有足夠的水電離成Ca2+和OH-，呈堿性反應，pH值可高達9左右，作物的根系就會受到腐蝕而死亡。碳法濾泥過去所謂測得的pH值是在加足水(250g/L)的情況下測得的，不是真正農(nóng)作物生長在田間實際環(huán)境土壤的pH值。根據(jù)碳法濾泥的這一特性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用時，該濾泥只限于排水良好的旱地使用，不能用于低洼積水地，更不能用于水田。如用于水田，不但傷害作物，還會傷害到人畜皮膚。如果下雨臨時增加了土壤的水分，但滲透排水時間不長，不會對作物有多大的傷害。

第二種原因可能是由于田間積水，濾泥處于缺氧狀態(tài)下發(fā)酵，耕層產(chǎn)生有毒物質(zhì)H2S，傷害甘蔗根系致使甘蔗死亡。在旱地用碳法濾泥種植甘蔗，在不進行開溝培土的情況下對甘蔗作物也有受傷害的現(xiàn)象，據(jù)從土層剖面調(diào)查得知，該地塊鋪填的濾泥厚度達80cm。受傷害的蔗苗，下部分的根系發(fā)黑，濾泥成灰黑色，而且有惡臭氣味，近表土層的根系生長正常，濾泥成灰白色，無異味。這是由于鋪放的濾泥很厚，種植甘蔗又不開溝培土，下層的濾泥在缺氧情況下發(fā)酵，產(chǎn)生了H2S，致使下層甘蔗根系中毒。從堆放不用的濾泥的剖面調(diào)查也得到證實，濾泥自然堆放3個月，剖面表層20～30cm的濾泥發(fā)酵為灰白色，而內(nèi)心部分的濾泥顏色較深，呈青灰色，而且有惡臭氣味。說明了未經(jīng)翻堆的濾泥由于長期在缺氧狀態(tài)下發(fā)酵產(chǎn)生的有害物質(zhì)傷害了作物根系。如果利用碳法濾泥種蔗，鋪放的厚度超過30cm，除在堆漚后翻堆耙平開行外，在中耕時還一定要進行開溝大培土，使深層濾泥充分得到氧化發(fā)酵，減少有毒物質(zhì)H2S的積累為害。

碳法濾泥在旱地使用不會帶來第二次污染，因為它的本質(zhì)就是煅燒后石灰石，經(jīng)水溶解后過濾的石灰乳，可溶性的主要成份CaO、MgO、SiO2用于制糖澄清，這些沉淀物在干濾泥中占的份額為82.5%，有機質(zhì)殘質(zhì)物占17.5%，是甘蔗本身的部分殘體物質(zhì)，都是植物生長必需的營養(yǎng)元素。我們平時施放的鈣鎂磷肥，其中就有45%是CaO，13%是MgO，20%是SiO2，所有的元素成份物質(zhì)都是有益植物生長而無毒的，而且廣西本身有許多土壤也是石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育而成的土壤，有的石灰性土壤其pH值也達8.5，與濾泥相差不大。至于濾泥積水堿性偏大，也是暫時的，來賓市90%以上的甘蔗是種在旱地或坡地，排水良好，積水種蔗也是可以避免的；碳法濾泥經(jīng)過多年種植甘蔗后，殘余在濾泥中的Ca(OH)2會逐漸與CO2反應還原為CaCO3；土壤中大量的根系分泌有機酸，或腐爛后也會生成許多有機酸不斷中和堿性，使土壤逐步變?yōu)榻咏行裕贿w江糖廠附近大多為偏酸的紅壤土，大量使用碳法濾泥摻入改土，既能中和土壤酸性，又能改善單用濾泥結(jié)構(gòu)差的問題，增強對甘蔗抗倒支撐能力。

甘蔗要發(fā)展，受到當?shù)赝恋孛娣e的限制，單產(chǎn)要提高，蔗農(nóng)受到水肥條件的限制。制糖要發(fā)展，排放的廢棄物要有地方消化治理并資源化，不造成二次污染，投入少，而且要有一定的經(jīng)濟效益，產(chǎn)品最好又是自行應用。要解決好碳法制糖業(yè)這諸多的矛盾，推廣采用濾泥種蔗，是將廢棄物資源化利用，有效地解決制糖工業(yè)的污染問題，是一條碳法制糖工業(yè)走和諧、循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟可行之路。利用碳法濾泥直接改土、代土種植甘蔗，不需烘干、不用拌菌培養(yǎng)、包裝，直接反哺農(nóng)業(yè)種蔗，給糖廠節(jié)約不少治理費用，給蔗農(nóng)節(jié)省不少的肥料、農(nóng)藥費用，單產(chǎn)提高顯著，增加了農(nóng)民收入，同時又為糖廠增加了料蔗產(chǎn)量，是一條典型的循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)。碳法濾泥在堆漚和使用過程中，Ca(OH)2在土壤中逐步與CO2反應生成沉淀的CaCO3，在土壤中移動性小，不但不造成污染，而且還為土壤中增加了不少的鈣鎂磷鉀硅等元素。給土壤增加了大量的肥力。2007～2008年榨季，遷江公司蔗區(qū)進廠料蔗達到了235.5萬t，創(chuàng)造了歷史最高水平。榨季制糖的生產(chǎn)，每天就不斷地排放1500t的碳法濾泥，要確保正常的生產(chǎn)，每天都要到廠外找地方排放消化這些龐大的固體濾泥。通過幾年的摸索、試驗和推廣，蔗農(nóng)得到了實惠，蔗農(nóng)已對碳法濾泥有了重新的認識，改變了過去碳法濾泥不能用的觀點，目前碳法濾泥已在當?shù)氐玫捷^好的推廣。2008～2009年榨季，糖廠周邊蔗農(nóng)就主動上門，要求用新鮮濾泥連片鋪填20多hm2的宿根蔗地，厚度平均為50cm，共消化了濾泥10萬m3，13.8萬t，占本榨季濾泥的81%。由于濾泥集中連片鋪填使用，使用量大，致使建廠以來首次出現(xiàn)濾泥供不應求的現(xiàn)象。濾泥排放運輸距離短，糖廠治理費用少，這已是一個可行的范例。

6 應用前景與展望

遷江糖廠周圍耕地土壤多為紅壤土，且偏酸性。土質(zhì)比較瘠薄，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較差，而且建廠已有30多年的歷史，土地連作甘蔗也有30多年，每年在土地里施用的農(nóng)家肥卻很少很少，談不上養(yǎng)地，全靠施氮、磷、鉀化肥。而每年在土地里帶走75～120t/hm2的甘蔗生物產(chǎn)量，隨之而帶走的微量元素又未能得到補充，使土壤越來越貧瘠，產(chǎn)量逐年下降。糖廠附近周圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地多屬丘陵地勢，凹凸不平，可以利用濾泥填鋪低洼積水地，擴大耕地水平面；另外，還可以利用濾泥回填磚廠取土地、建筑取土和裸露（石牙）地，可填造出一片片平整而肥沃的耕地。利用濾泥進行改良耕地，可大大提升土壤肥力，改造后的耕地可年年種出高產(chǎn)的甘蔗。目前甘蔗已成為來賓的主要經(jīng)濟作物，也是來賓的主要農(nóng)作物。遷江糖廠周圍10km內(nèi)種蔗面積約0.4萬hm2，如平均按0.5m厚度鋪填濾泥計算，每公頃可消化濾泥6990t，0.4萬hm2可消化濾泥2796萬t，按每年產(chǎn)濾泥20萬t計算，0.4萬hm2可鋪填140年，大大解決了碳法制糖企業(yè)排放濾泥的后顧之憂，同時也給地方蔗農(nóng)帶來可觀的效益。

［1］梁洪.碳酸法制糖濾泥資源化利用中試研究［J］.甘蔗糖業(yè)，2005（5）：40-45.

Application of Carbonization Cane Mud in Sugarcane Field

ZHUO Ying-yu
(Dongtang Group Co.,Ltd.,Laibin City,Guangxi Guangxi Zhuang Autonomous Region,546100,China)

Non-dealing carbonization cane mud was directly applied in sugarcane field to test the effect of the mud on sugarcane and other crops.The results showed that the mud application could not only benefit farmers to get less input and more income,fertilizer and labour saving,but also to promote the comprehensive utilization of sugar factory waste and solve the pollution of carbonization cane mud from sugar mills.The application of carbonization mud takes a new step on the recirculation development of sugar industry.

Sugarcane;Carbonization mud;Comprehensive utilization of waste

S566.1

A

1007-2624（2010）02-0041-04

2009-09-12

卓英育（1962-），男，廣西來賓市人。廣西來賓東糖集團公司農(nóng)務部，高級農(nóng)藝師，主要從事糖廠甘蔗原料的生產(chǎn)和管理工作。