浅谈酒精废水综合治理及利用方法

卢 颖

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

推广应用

浅谈酒精废水综合治理及利用方法

卢 颖

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

酒精废水是一种高浓度的有机废水，常规的末端治理处理工艺存在着投资高、占地面积大等问题，如能够做到边处理边回收，做到废水的资源化，将具有广阔的前景。通过对几种酒精废水综合治理及利用方法的介绍，说明各个方法的优缺点，并介绍了每种方法的应用，在此基础上，进而提出酒精废水综合利用的优选技术。

酒精废水；治理方法；综合利用；清洁生产

酒精作为基础的化工原料和清洁的二次能源都相当重要，在我国，酒厂几乎遍布各个县、市，生产发酵酒精每年高达260万t以上[1]。

在我国工业行业中，有机废水的排放量在酒精行业中集中度非常高，该行业也是引起严重水环境污染的第二大轻工业[2]。酒精生产废水是一种富含糖类、蛋白质、有机酸等物质的有机物浓度非常高的废水，它的性质偏酸性，如果不做任何处理就直接排放，不仅会引起严重的环境污染，而且还会使很多有用物质白白流失。目前，国内有关此类废水的研究大多集中在末端治理上，通常是采用一些常规的处理手段，而这些常规的末端治理手段存在着一系列的问题，比如占地面积大、投资费用高以及操作和管理困难等。清洁生产的酒精废水综合利用技术，在酒精废水处理的过程中，回收有用物质，做到废水的资源化利用，相比之下有较大的技术优势、资源优势和经济优势。

1 浓缩燃烧法

1.1 浓缩燃烧法的技术原理

将酒精废水放入多效蒸发器中进行蒸发浓缩，浓缩成含水量比例为40%的泥饼，然后将泥饼投放到专用的燃烧器中进行燃烧，燃烧产生的能量一部分用于再蒸发时的能量消耗，另一部分用于生产过程中的酒精蒸馏。浓缩燃烧的这种生物处理方法将能量转变为热能，热能被用来浓缩废醪液，而浓缩废醪液产生的能量又用来燃烧，这样就形成了一种良性循环，处理酒精废液也达到了零排放的目的。

1.2 浓缩燃烧法在各国的应用

目前，浓缩燃烧法已经在多国的酒精厂得到应用，如波兰、印度、巴西、日本、泰国等国家，技术较成熟的是瑞典和荷兰的两家公司联合研制出来的商业酒精废液燃烧器，其技术原理是使用一种特殊的燃烧炉，混合燃烧煤粉和液体废物，国内20世纪60年代以来所做的研究试验已经表明，该技术是可行的[3]。

最近，我国有关浓缩燃烧法的研究也取得了重大突破，广西绿洲热能设备公司研制的酒精废液浓缩燃烧处理系统技术，将浓缩和燃烧集中起来，单纯的浓缩酒精废醪液并燃烧。在云南省新平云新糖业有限责任公司和南宁糖业股份有限公司都对该技术方法得以应用。其工艺流程如图1所示。

图1 酒精废醪液浓缩燃烧工艺流程简图

1.3 浓缩燃烧法的特点

浓缩燃烧法虽然达到了清洁生产的目的，解决了废水排放的达标问题，但其应用具有较大的限制问题，即投资成本高，导致许多企业无法承担。另外，在酒精废液中有高浓度的钙和镁的废物等离子体，焚烧过程中会发生结垢现象，进而容易产生锅炉炉膛焦炭，对流受热表面很快会产灰结垢，影响锅炉的运行，还会影响锅炉的寿命[4]。所以，该种方法仍然没有被推广。

2 酒精糟生产蛋白饲料法(DDGS)

以玉米等为原料生产的酒精废水是一种非常好的饲料成分，废液中无论是溶解物还是悬浮物，在处理后都可以用作饲料，即可以被用作生产干糟高蛋白饲料(DDGS，全称为DistillersDriedGrainswithSolubles)，这种饲料是一种非常受欢迎的浓缩饲料[5]。

2.1 DDGS法的制作原理

先进行固-液分离处理酒精糟液，滤液一部分用于浸泡和发酵原料，另一部分通过蒸发浓缩得到浓缩物，将此部分浓缩物与固液分离时得到的固体产物一起放入到干糟器中，经过干燥挤压，得到粉状饲料。

2.2 DDGS法在国内外的应用

DDGS含有较高的蛋白质成分，其蛋白质含量可高达27%至30%，营养价值与大豆相当。以玉米为原料生产酒精的生产废水多采用此工艺。国际上，许多发达国家如美国、西欧等，在处理玉米酒精废水时采用DDGS处理方法。我国的东部和北部地区的一些大型乙醇厂也先后从国外进行了DDGS生产设备的引进。实践经验已经被证明，用玉米作为酒精生产的原材料产生的废水，被作为生产DDGS的原料，经济效益可观。DDGS在国际饲料市场上很受青睐，其价格也要比普通的玉米饲料高。通过该方法，以玉米为原料的酒精加工厂产生的玉米酒精废水，多于85%的有用物质都转化为饲料，进而在极大的提高物质利用率的同时，还能够降低污染。干糟高蛋白饲料的生产过程见图2。

图2 DDGS生产工艺图

2.3 DDGS法的特点

干糟高蛋白饲料(DDGS)生产技术将产生的糟液全部蒸干，达到零排放，治理污染彻底；既使得部分酒精废水分离液再利用，节约补充水，减少废物的排放量，而且又实现了废物利用，制造高质量的产品。特别重要的是该工艺较彻底的解决的了酒精糟的严重污染问题。

该工艺的缺点是在蒸发烘干废液的过程中需要消耗交大的能量。而我国有工业基础薄弱的问题，并且能源价格比较昂贵，使用玉米酒糟生产DDGS，还需要不断引进生产线，并且进行消化吸收。

3 培养饲料酵母法

3.1 培养饲料酵母法原理

洒精废液中含有许多营养物质是微生物所需要的，这些物质排放后通常是废水污染物，通过微生物利用，可降低废水中的污染物，另一方面还可以得到如酵母或其他真菌菌体等有用的产品，培养饲料酵母法就是利用微生物治理酒精废水的处理方法之一[6]。

在酒精废液中，培养饲料酵母的营养成分不全，在培养过程中还需要添加一定的物质，并且培养酵母时固体悬浮物的的浓度要适宜，不能太高，因此需要对废液进行固液分离。所以，通过酒精废液培养饲料酵母法，通常要先通过粗过滤器，使大的悬浮物从水中分离，然后通过干燥直接产生饲料。滤液用作培养饲料酵母，在其中要补充一定的营养成分(如碳源等)，并且要控制温度、ph以及通风条件等。具体处理过程如图3所示。

图3培养饲料酵母工艺流程

3.2 培养饲料酵母法的应用

酵母饲料在国内外的市场需求都很大，因为其营养丰富、易吸收，且粗蛋白含量可高达43%-45%。使用该种方法处理的酒精废水多是以糖蜜、薯干等为原料的酒精废水。在我国，应用此法比较成功的有浙江粮油科研所、安徽阜阳酒精厂、广东平砂糖厂等，这些企业大多为南方的酒精生产企业。国际上采用该种方法的则多为前苏联及东欧的一些国家。

3.3 培养饲料酵母法的特点

该法存在的问题主要有：酒精废水的营养成分不足，在培养驯化时还需要补充其他营养素，如硫胺素、磷酸等，这个过程使成本大大增加；酒精废水具有悬浮物含量高、黏度大等特点，不符合生产饲料酵母的条件，需要将悬浮物过滤去除，增加培养难度，消耗较大动能；干燥分离成熟的酵母体有难度；虽然饲料酵母培养物有一定的经济效益，但此过程会产生二次废水，且不能够达标排放，还需要进一步处理；培养饲料酵母法投资较大，并需要有一定的规模，这就限制的很多生产厂家的应用，许多中、小厂实现应用变的比较困难。

然而，这种方法应该受到关注，因为它能够节省或者部分取代粮食饲料，从而节约资源。所以今后要对该法进行进一步的研究，并主要集中在简化工艺及设备、提高营养成分的转化率和降低能耗等方面。

4 发酵单细胞蛋白质-厌氧-好氧法

单细胞蛋白的发酵可以以糖蜜酒精废水作为介质，要先去除灰质等固体物质，将清液接入母液进行发酵，成熟以后要进行菌体分离，然后干燥，进而获得菌体蛋白饲料。吴松平报道，前苏联的85%的酒精废液被用于生产酒精饲料酵母。Sho jao sadati报道了在连续培养基中培养单细胞SCP的生产工艺。埃及的报道称，生产微生物蛋白饲料时采用两步好氧间歇工艺处理合成糖蜜酒精废液。还有报道介绍了将酒精废液放入发酵罐，接种热带微丝酵母，经过培养-干燥-粉碎等一系列工艺获得饲料酵母粉，此过程后排放的废液仍为高浓度废液，还需要进一步采取厌氧-好氧法处理。目前，最广泛的糖蜜酒精处理方法是生化法是，进一步研究的关键是如何开发高性能的生化反应器[7]。

5 结 论

对于发酵酒精工艺生产废水的清洁生产及综合治理技术和应用还不是很多，最普遍的是酒精糟生产蛋白饲料法(DDGS)。研究结果表明，DDGS法将废水得到充分处理，实现零排放，且在处理过程中还实现了废水的循环利用；另外，固体物质可以加工成营养成分全面的饲料，饲料经过挤压成颗粒状，便于贮存和运输。DDGS饲料在蛋白质含量方面较玉米高很多，国际饲料市场上对于DDGS的需求量很大，而且其价格也超过玉米饲料。因此，DDGS法充分迎合了清洁生产上减少废物排放、加强废物利用、实现物质循环的原则。

[1]贾晓凤,应一梅.酒精废水处理工艺浅谈[J].河南科技学院学报：自然科学版,2005(03)：67-68.

[2]应一梅.内循环厌氧生物反应器处理酒精工业废水的生产性启动研究[D].郑州：郑州大学,2004：1.

[3]王勇.利用浓缩燃烧法处理高浓度有机废水技术的新进展[J].广西轻工业,2002,3(03):20-25.

[4]刘娟.酒精废水不同厌氧消化处理工艺的研究[D].咸阳：西北农林科技大学,2007.

[5]耿士锁,袁嗣兵.高浓度酒糟废水的综合利用[J].江苏环境科技,1997,(02):29-31.

[6]管运涛,蒋展鹏,祝万鹏，等.酿酒工业废水治理技术的现状与发展[J].工业水处理,1997,17(03):6-8.

[7]樊浩云.利用光和细菌处理糖蜜酒精废水的中试研究[J].中国环境科学,1998,18(02):173-175.

1007-7596(2017)08-0147-03

2017-07-20

卢颖(1988-)，女，黑龙江哈尔滨人，工程师，研究方向为环境污染治理与防治。

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