基于循環(huán)經(jīng)濟(jì)的糖蜜酒精廢液生產(chǎn)有機(jī)肥研究

孔照明，錢學(xué)忠，黃勇，李健強(qiáng)，廖建輝，趙正璧

(1云南省孟連昌裕糖業(yè)有限責(zé)任公司，云南普洱665800；2廣州市興建科技開發(fā)中心，廣東廣州510220)

0 引言

近年來隨著一系列新技術(shù)的成功研發(fā)和使用，糖蜜酒精廢液在制作有機(jī)肥前必須先經(jīng)過多效蒸發(fā)濃縮的傳統(tǒng)工藝得到改進(jìn)，省去了投資大、能耗高、操作復(fù)雜的多效蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，同時(shí)也解決了有機(jī)肥在生產(chǎn)過程中臭氣排放和有機(jī)質(zhì)損失嚴(yán)重等一系列問題[4]。本項(xiàng)目提出了直接利用糖蜜酒精廢液等原料生產(chǎn)有機(jī)肥的新方法，對(duì)現(xiàn)有的糖蜜酒精生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使糖蜜酒精生產(chǎn)排出的廢液濃度明顯提高，達(dá)到廢液不需先經(jīng)蒸發(fā)濃縮而直接生產(chǎn)有機(jī)肥的效果。

1 技術(shù)改進(jìn)方案

在糖蜜酒精生產(chǎn)中使用了廢液復(fù)用發(fā)酵新技術(shù)和耐高滲透壓酒精生產(chǎn)酵母菌種，在不影響原酒精生產(chǎn)能力、發(fā)酵產(chǎn)酒、主(輔)原料單耗等生產(chǎn)指標(biāo)的情況下，將粗塔排出的廢液濃度提高至 25～26°Bx(常壓蒸餾法)或 28～29°Bx(差壓蒸餾法)，此濃度剛好能滿足生產(chǎn)有機(jī)肥的濃度要求，省去了傳統(tǒng)工藝中的多效蒸發(fā)濃縮工段，大幅度降低了糖蜜酒精廢液生產(chǎn)有機(jī)肥的投資和運(yùn)行成本，達(dá)到節(jié)能減排和明顯增效的效果。

1.1 菌種的篩選和改良

為了保證糖蜜酒精高濃度環(huán)境下正常發(fā)酵生產(chǎn)，通過長(zhǎng)時(shí)間對(duì)生產(chǎn)菌種的篩選和適應(yīng)性的培養(yǎng)，選出一株具有耐高滲透壓性能的優(yōu)良酒精生產(chǎn)酵母菌種，此菌種能在濃度為 28～30°Bx的發(fā)酵液中正常生長(zhǎng)和發(fā)酵。

1.2 發(fā)酵技術(shù)改進(jìn)

采用糖蜜酒精廢液復(fù)用代替生產(chǎn)工藝用水，通過改進(jìn)發(fā)酵參數(shù)的控制，解決了以往在廢液復(fù)用時(shí)發(fā)酵液錘度控制不穩(wěn)定等一系列問題，使糖蜜酒精生產(chǎn)廢液濃度大幅提高，在生產(chǎn)實(shí)踐中達(dá)到如下效果(表 1)：

表1 技術(shù)改進(jìn)前后參數(shù)對(duì)比

1.3 肥料生產(chǎn)工藝優(yōu)化

在有機(jī)肥料生產(chǎn)中采用了發(fā)酵速度和升溫快的專用發(fā)酵菌種群，同時(shí)也采用了分段投廢液的新工藝，確保發(fā)酵料的水分控制在合理范圍，提高了糖蜜酒精廢液發(fā)酵的效率，減少了異味并提高了有機(jī)肥的質(zhì)量。

2 改進(jìn)效果

2.1 工藝流程綠色高效

本項(xiàng)目在直接利用糖蜜酒精廢液生產(chǎn)有機(jī)肥過程中，采用了專用微生物菌種群和發(fā)酵節(jié)能新技術(shù)，優(yōu)化了工藝流程，在節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)、產(chǎn)品優(yōu)化、提質(zhì)增效等方面取得良好的效果，包括：

(1)可直接使用上述不需先經(jīng)過多效蒸發(fā)濃縮的粗塔廢液作為生產(chǎn)有機(jī)肥的主要原料之一，相比原工藝，發(fā)酵速度加快，產(chǎn)熱提高，達(dá)到對(duì)原料進(jìn)行充分發(fā)酵腐熟并迅速消除原料帶來的異味，可高效殺滅原料中的病原細(xì)菌和寄生蟲卵，同時(shí)繁育出數(shù)量高達(dá)5億/g以上的有益功能菌群。

(2)在發(fā)酵過程中的有機(jī)物不會(huì)分解為甲烷、二氧化硫、硫化氫等有毒有害(臭)氣體，減少有機(jī)肥廠臭氣的排放，改善了生產(chǎn)環(huán)境，符合綠色環(huán)保生產(chǎn)要求。有機(jī)質(zhì)經(jīng)腐熟后大部分轉(zhuǎn)化為黃腐植酸、氨基酸、殼聚糖、生物酶等對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)具有顯著促進(jìn)和調(diào)節(jié)作用的活性有機(jī)質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)了有機(jī)質(zhì)的合理高效利用。

分析式(14)、(15)可知由于∑sa(n+1)、∑sb(n+1)中無干擾信號(hào)，無論搜索相位和如何取值，差信號(hào)Δs(n)和Δs(n+1)中都會(huì)分別保留干擾信號(hào)和同時(shí)式(14)中真實(shí)點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)受調(diào)制，P區(qū)域中所有滿足的點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)都會(huì)被對(duì)消掉，加之不同的n時(shí)刻對(duì)應(yīng)不同的點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)，繼而將嚴(yán)重破壞整個(gè)真實(shí)場(chǎng)景的聚焦成像，式(15)分析同理.

2.2 產(chǎn)品質(zhì)量提高

本項(xiàng)目提出的技術(shù)改進(jìn)方案，不僅實(shí)現(xiàn)了工藝流程的綠色環(huán)保改進(jìn)，同時(shí)提高了生產(chǎn)出來的有機(jī)肥的質(zhì)量。

2.2.1 產(chǎn)品質(zhì)量

利用改進(jìn)后的技術(shù)生產(chǎn)出來的有機(jī)肥，呈粉狀，經(jīng)相關(guān)檢測(cè)，多項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(表2)。

2.2.2 產(chǎn)品特性與使用效果

所生產(chǎn)的有機(jī)肥無需添加任何化學(xué)肥料，所含的氮主要以氨基酸形式存在，不易受環(huán)境影響轉(zhuǎn)化為氨氣而散失，易被作物吸收利用，利用率較高。所含的鉀主要以黃腐植酸鉀形式存在，具有改良土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的作用，其中黃腐酸活性高容易被植物根系吸收利用，有一定的促生長(zhǎng)作用。該有機(jī)肥含有活性有機(jī)質(zhì)，在被作物直接吸收的同時(shí)，還可以持續(xù)改良土壤，并且該有機(jī)肥中的功能菌，在調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)、解磷、解鉀、固氮、降解纖素、抑制病菌生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)等方面具有一定的效果。

表2 產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)

為測(cè)試該有機(jī)肥的實(shí)際效果，本項(xiàng)目在廣東省翁源縣開展了用于甘蔗與花生種植試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該有機(jī)肥在不同程度上對(duì)作物的單產(chǎn)及質(zhì)量有提高作用：施用了該有機(jī)肥的甘蔗在平均畝產(chǎn)和糖分方面均有提高；而施用了該有機(jī)肥的花生在平均顆粒重、每株產(chǎn)量、畝產(chǎn)等方面均有提高。

目前，該有機(jī)肥已廣泛用于甘蔗、香蕉、果樹、花生、生姜、土豆、茶葉、蔬菜等多種作物的種植中，眾多生產(chǎn)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，本產(chǎn)品作為基肥和追肥使用的肥效、對(duì)提高作物的抗病能力、提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)、增加單產(chǎn)、改良修復(fù)土壤等方面具有一定作用，得到了種植行業(yè)的驗(yàn)證和認(rèn)可。

3 研究的意義

本項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了制糖有機(jī)廢棄物中糖蜜酒精發(fā)酵廢液的加工利用，有效減少有機(jī)廢棄物的排放，是建立制糖產(chǎn)業(yè)綠色生產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)中重要的一環(huán)，在提高產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益中具有促進(jìn)作用，對(duì)產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展具有深刻的意義。

(1)有利于產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

本項(xiàng)目的實(shí)施，可有效處理制糖行業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)廢棄物(特別是糖蜜酒精廢液)，減少了有機(jī)廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，是制糖產(chǎn)業(yè)目前有效的環(huán)保綜合治理和明顯增效的項(xiàng)目之一。本項(xiàng)目屬于綠色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)以及資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。近年來，我國(guó)已對(duì)一些有機(jī)肥生產(chǎn)企業(yè)和使用有機(jī)肥的農(nóng)戶實(shí)行了財(cái)政補(bǔ)貼試點(diǎn)，支持相關(guān)產(chǎn)業(yè)的推廣，促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

(2)有利于提高營(yíng)養(yǎng)成分利用，節(jié)約資源

糖蜜酒精廢液、濾泥等有機(jī)廢棄物中含有大量的氮、磷、鉀元素、以及豐富的中微量元素和其他活性有機(jī)質(zhì)，本項(xiàng)目的實(shí)施，將有機(jī)質(zhì)等轉(zhuǎn)化為可利用的有機(jī)肥料，減少了傳統(tǒng)工藝對(duì)廢液和濾泥處理中有機(jī)成分的浪費(fèi)，節(jié)約了大量的資源。

(3)有利于作物土壤改良

產(chǎn)品富含大量的活性有機(jī)質(zhì)、氨基酸、腐植酸、中微量元素以及有益功能菌，在調(diào)節(jié)土壤的酸堿平衡、增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、調(diào)節(jié)微生物平衡、松土、活化土壤、改善土壤結(jié)構(gòu)等方面具有一定效果。

(4)有利于建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)

本項(xiàng)目完善了制糖產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)鏈的中廢棄物處理的一環(huán)，實(shí)現(xiàn)了制糖產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)鏈的最終廢棄物的資源化利用，所生產(chǎn)的有機(jī)肥料又還田于農(nóng)作物種植，完成了“從農(nóng)業(yè)(種植)→工業(yè)(制糖制酒)→環(huán)保(造肥)→農(nóng)業(yè)(種植)”的循環(huán)。

4 結(jié)語(yǔ)

作為國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，本項(xiàng)目充分利用了糖廠廢棄資源，變廢為寶再用于農(nóng)業(yè)，一方面為綜合治理糖蜜酒精廢液及其用于有機(jī)肥生產(chǎn)工藝優(yōu)化等提供思路，另一方面提高了農(nóng)業(yè)資源的循環(huán)利用程度，本項(xiàng)目的生產(chǎn)的有機(jī)肥屬于環(huán)保型產(chǎn)品，能為綠色無公害農(nóng)業(yè)食品的種植生產(chǎn)提供一個(gè)良好的安全屏障。