淺談酒精廢水綜合治理及利用方法

盧 穎

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

推廣應用

淺談酒精廢水綜合治理及利用方法

盧 穎

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

酒精廢水是一種高濃度的有機廢水，常規(guī)的末端治理處理工藝存在著投資高、占地面積大等問題，如能夠做到邊處理邊回收，做到廢水的資源化，將具有廣闊的前景。通過對幾種酒精廢水綜合治理及利用方法的介紹，說明各個方法的優(yōu)缺點，并介紹了每種方法的應用，在此基礎上，進而提出酒精廢水綜合利用的優(yōu)選技術。

酒精廢水；治理方法；綜合利用；清潔生產

酒精作為基礎的化工原料和清潔的二次能源都相當重要，在我國，酒廠幾乎遍布各個縣、市，生產發(fā)酵酒精每年高達260萬t以上[1]。

在我國工業(yè)行業(yè)中，有機廢水的排放量在酒精行業(yè)中集中度非常高，該行業(yè)也是引起嚴重水環(huán)境污染的第二大輕工業(yè)[2]。酒精生產廢水是一種富含糖類、蛋白質、有機酸等物質的有機物濃度非常高的廢水，它的性質偏酸性，如果不做任何處理就直接排放，不僅會引起嚴重的環(huán)境污染，而且還會使很多有用物質白白流失。目前，國內有關此類廢水的研究大多集中在末端治理上，通常是采用一些常規(guī)的處理手段，而這些常規(guī)的末端治理手段存在著一系列的問題，比如占地面積大、投資費用高以及操作和管理困難等。清潔生產的酒精廢水綜合利用技術，在酒精廢水處理的過程中，回收有用物質，做到廢水的資源化利用，相比之下有較大的技術優(yōu)勢、資源優(yōu)勢和經濟優(yōu)勢。

1 濃縮燃燒法

1.1 濃縮燃燒法的技術原理

將酒精廢水放入多效蒸發(fā)器中進行蒸發(fā)濃縮，濃縮成含水量比例為40%的泥餅，然后將泥餅投放到專用的燃燒器中進行燃燒，燃燒產生的能量一部分用于再蒸發(fā)時的能量消耗，另一部分用于生產過程中的酒精蒸餾。濃縮燃燒的這種生物處理方法將能量轉變?yōu)闊崮埽瑹崮鼙挥脕頋饪s廢醪液，而濃縮廢醪液產生的能量又用來燃燒，這樣就形成了一種良性循環(huán)，處理酒精廢液也達到了零排放的目的。

1.2 濃縮燃燒法在各國的應用

目前，濃縮燃燒法已經在多國的酒精廠得到應用，如波蘭、印度、巴西、日本、泰國等國家，技術較成熟的是瑞典和荷蘭的兩家公司聯(lián)合研制出來的商業(yè)酒精廢液燃燒器，其技術原理是使用一種特殊的燃燒爐，混合燃燒煤粉和液體廢物，國內20世紀60年代以來所做的研究試驗已經表明，該技術是可行的[3]。

最近，我國有關濃縮燃燒法的研究也取得了重大突破，廣西綠洲熱能設備公司研制的酒精廢液濃縮燃燒處理系統(tǒng)技術，將濃縮和燃燒集中起來，單純的濃縮酒精廢醪液并燃燒。在云南省新平云新糖業(yè)有限責任公司和南寧糖業(yè)股份有限公司都對該技術方法得以應用。其工藝流程如圖1所示。

圖1 酒精廢醪液濃縮燃燒工藝流程簡圖

1.3 濃縮燃燒法的特點

濃縮燃燒法雖然達到了清潔生產的目的，解決了廢水排放的達標問題，但其應用具有較大的限制問題，即投資成本高，導致許多企業(yè)無法承擔。另外，在酒精廢液中有高濃度的鈣和鎂的廢物等離子體，焚燒過程中會發(fā)生結垢現(xiàn)象，進而容易產生鍋爐爐膛焦炭，對流受熱表面很快會產灰結垢，影響鍋爐的運行，還會影響鍋爐的壽命[4]。所以，該種方法仍然沒有被推廣。

2 酒精糟生產蛋白飼料法(DDGS)

以玉米等為原料生產的酒精廢水是一種非常好的飼料成分，廢液中無論是溶解物還是懸浮物，在處理后都可以用作飼料，即可以被用作生產干糟高蛋白飼料(DDGS，全稱為DistillersDriedGrainswithSolubles)，這種飼料是一種非常受歡迎的濃縮飼料[5]。

2.1 DDGS法的制作原理

先進行固-液分離處理酒精糟液，濾液一部分用于浸泡和發(fā)酵原料，另一部分通過蒸發(fā)濃縮得到濃縮物，將此部分濃縮物與固液分離時得到的固體產物一起放入到干糟器中，經過干燥擠壓，得到粉狀飼料。

2.2 DDGS法在國內外的應用

DDGS含有較高的蛋白質成分，其蛋白質含量可高達27%至30%，營養(yǎng)價值與大豆相當。以玉米為原料生產酒精的生產廢水多采用此工藝。國際上，許多發(fā)達國家如美國、西歐等，在處理玉米酒精廢水時采用DDGS處理方法。我國的東部和北部地區(qū)的一些大型乙醇廠也先后從國外進行了DDGS生產設備的引進。實踐經驗已經被證明，用玉米作為酒精生產的原材料產生的廢水，被作為生產DDGS的原料，經濟效益可觀。DDGS在國際飼料市場上很受青睞，其價格也要比普通的玉米飼料高。通過該方法，以玉米為原料的酒精加工廠產生的玉米酒精廢水，多于85%的有用物質都轉化為飼料，進而在極大的提高物質利用率的同時，還能夠降低污染。干糟高蛋白飼料的生產過程見圖2。

圖2 DDGS生產工藝圖

2.3 DDGS法的特點

干糟高蛋白飼料(DDGS)生產技術將產生的糟液全部蒸干，達到零排放，治理污染徹底；既使得部分酒精廢水分離液再利用，節(jié)約補充水，減少廢物的排放量，而且又實現(xiàn)了廢物利用，制造高質量的產品。特別重要的是該工藝較徹底的解決的了酒精糟的嚴重污染問題。

該工藝的缺點是在蒸發(fā)烘干廢液的過程中需要消耗交大的能量。而我國有工業(yè)基礎薄弱的問題，并且能源價格比較昂貴，使用玉米酒糟生產DDGS，還需要不斷引進生產線，并且進行消化吸收。

3 培養(yǎng)飼料酵母法

3.1 培養(yǎng)飼料酵母法原理

灑精廢液中含有許多營養(yǎng)物質是微生物所需要的，這些物質排放后通常是廢水污染物，通過微生物利用，可降低廢水中的污染物，另一方面還可以得到如酵母或其他真菌菌體等有用的產品，培養(yǎng)飼料酵母法就是利用微生物治理酒精廢水的處理方法之一[6]。

在酒精廢液中，培養(yǎng)飼料酵母的營養(yǎng)成分不全，在培養(yǎng)過程中還需要添加一定的物質，并且培養(yǎng)酵母時固體懸浮物的的濃度要適宜，不能太高，因此需要對廢液進行固液分離。所以，通過酒精廢液培養(yǎng)飼料酵母法，通常要先通過粗過濾器，使大的懸浮物從水中分離，然后通過干燥直接產生飼料。濾液用作培養(yǎng)飼料酵母，在其中要補充一定的營養(yǎng)成分(如碳源等)，并且要控制溫度、ph以及通風條件等。具體處理過程如圖3所示。

圖3培養(yǎng)飼料酵母工藝流程

3.2 培養(yǎng)飼料酵母法的應用

酵母飼料在國內外的市場需求都很大，因為其營養(yǎng)豐富、易吸收，且粗蛋白含量可高達43%-45%。使用該種方法處理的酒精廢水多是以糖蜜、薯干等為原料的酒精廢水。在我國，應用此法比較成功的有浙江糧油科研所、安徽阜陽酒精廠、廣東平砂糖廠等，這些企業(yè)大多為南方的酒精生產企業(yè)。國際上采用該種方法的則多為前蘇聯(lián)及東歐的一些國家。

3.3 培養(yǎng)飼料酵母法的特點

該法存在的問題主要有：酒精廢水的營養(yǎng)成分不足，在培養(yǎng)馴化時還需要補充其他營養(yǎng)素，如硫胺素、磷酸等，這個過程使成本大大增加；酒精廢水具有懸浮物含量高、黏度大等特點，不符合生產飼料酵母的條件，需要將懸浮物過濾去除，增加培養(yǎng)難度，消耗較大動能；干燥分離成熟的酵母體有難度；雖然飼料酵母培養(yǎng)物有一定的經濟效益，但此過程會產生二次廢水，且不能夠達標排放，還需要進一步處理；培養(yǎng)飼料酵母法投資較大，并需要有一定的規(guī)模，這就限制的很多生產廠家的應用，許多中、小廠實現(xiàn)應用變的比較困難。

然而，這種方法應該受到關注，因為它能夠節(jié)省或者部分取代糧食飼料，從而節(jié)約資源。所以今后要對該法進行進一步的研究，并主要集中在簡化工藝及設備、提高營養(yǎng)成分的轉化率和降低能耗等方面。

4 發(fā)酵單細胞蛋白質-厭氧-好氧法

單細胞蛋白的發(fā)酵可以以糖蜜酒精廢水作為介質，要先去除灰質等固體物質，將清液接入母液進行發(fā)酵，成熟以后要進行菌體分離，然后干燥，進而獲得菌體蛋白飼料。吳松平報道，前蘇聯(lián)的85%的酒精廢液被用于生產酒精飼料酵母。Sho jao sadati報道了在連續(xù)培養(yǎng)基中培養(yǎng)單細胞SCP的生產工藝。埃及的報道稱，生產微生物蛋白飼料時采用兩步好氧間歇工藝處理合成糖蜜酒精廢液。還有報道介紹了將酒精廢液放入發(fā)酵罐，接種熱帶微絲酵母，經過培養(yǎng)-干燥-粉碎等一系列工藝獲得飼料酵母粉，此過程后排放的廢液仍為高濃度廢液，還需要進一步采取厭氧-好氧法處理。目前，最廣泛的糖蜜酒精處理方法是生化法是，進一步研究的關鍵是如何開發(fā)高性能的生化反應器[7]。

5 結 論

對于發(fā)酵酒精工藝生產廢水的清潔生產及綜合治理技術和應用還不是很多，最普遍的是酒精糟生產蛋白飼料法(DDGS)。研究結果表明，DDGS法將廢水得到充分處理，實現(xiàn)零排放，且在處理過程中還實現(xiàn)了廢水的循環(huán)利用；另外，固體物質可以加工成營養(yǎng)成分全面的飼料，飼料經過擠壓成顆粒狀，便于貯存和運輸。DDGS飼料在蛋白質含量方面較玉米高很多，國際飼料市場上對于DDGS的需求量很大，而且其價格也超過玉米飼料。因此，DDGS法充分迎合了清潔生產上減少廢物排放、加強廢物利用、實現(xiàn)物質循環(huán)的原則。

[1]賈曉鳳,應一梅.酒精廢水處理工藝淺談[J].河南科技學院學報：自然科學版,2005(03)：67-68.

[2]應一梅.內循環(huán)厭氧生物反應器處理酒精工業(yè)廢水的生產性啟動研究[D].鄭州：鄭州大學,2004：1.

[3]王勇.利用濃縮燃燒法處理高濃度有機廢水技術的新進展[J].廣西輕工業(yè),2002,3(03):20-25.

[4]劉娟.酒精廢水不同厭氧消化處理工藝的研究[D].咸陽：西北農林科技大學,2007.

[5]耿士鎖,袁嗣兵.高濃度酒糟廢水的綜合利用[J].江蘇環(huán)境科技,1997,(02):29-31.

[6]管運濤,蔣展鵬,祝萬鵬，等.釀酒工業(yè)廢水治理技術的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].工業(yè)水處理,1997,17(03):6-8.

[7]樊浩云.利用光和細菌處理糖蜜酒精廢水的中試研究[J].中國環(huán)境科學,1998,18(02):173-175.

1007-7596(2017)08-0147-03

2017-07-20

盧穎(1988-)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師，研究方向為環(huán)境污染治理與防治。

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