1、本科毕业论文 文献综述 环境 工程 制糖废水处理技术的发展现状 摘要： 制糖工业可分为甜菜制糖、甘蔗制糖和淀粉制糖。制糖废水水量大，有机物浓度高。本文综述了制糖生产工艺，制糖工业废水处理工艺以及制糖副产物的综合利用现状，并且对制糖废水处理技术的发展的进行了展望。 关键词： 制糖废水；制糖工艺；厌氧生物处理；好氧生物处理；综合利用 据统计世界上共拥有 114 个产糖国家，并且年产量在 40-50 万吨以上的有 45个国家，其中甘蔗糖占有 25 个，甜菜糖占有 20 个 1。然而，只有中国、美国、日本、埃及、西班牙、阿根廷和巴基斯坦 7 个国家同时产生甘蔗糖和甜菜糖 2。目前，世界上糖的年产量已经
2、超过了 1 亿吨，并且，甘蔗糖和甜菜糖的产量接近于 6:4，在我国为 8:2。资料显示我国产糖量据世界第六，但人均食堂消费仅为7kg左右 3。 1 制糖废水的特点 制糖工业按原料可分为甜菜制糖、甘蔗制糖和淀粉制糖三种 1，随生产原料不同，其生产工艺也有所不同，由此产生的废水中的污染物质也不同。 1.1 甘蔗制糖 甘蔗原料制糖生产工艺有两种：碳酸法工艺和亚硫酸法工艺 3。 1.1.1 碳酸法工艺 碳酸法制糖 4是一种清净并且效率较高的方法，不仅能够去除蔗汁中大量的非糖杂质 和色素，还能制成质量相对较高的白砂糖，糖份回收率也比较高。因为碳酸法的工艺流程比较复杂，并且建厂投资比较大，需要通过配置庞大
3、的压滤机群来满足其生产要求，所以受到很多限制。但是由于社会需求的高质量白砂糖还是比较多的，因此碳酸法制糖还是必要的。碳酸法工艺 2见图 1。 图 1 碳酸法制糖工艺 1.1.2 亚硫酸法制糖 亚硫酸法 3主要是以石灰和二氧化硫为清净剂。它的生产工艺以及设备流程的复杂程度和消耗原材料都在石灰法和碳酸 法之间。亚硫酸法可以制造出耕地白糖，耕地白糖指的是在原料产地就近由甘蔗直接制造出的白砂糖，很明显它跟原糖是不同的。目前我国利用亚硫酸法制糖的厂很多，由于虽然用亚硫酸法生产的食糖在质量上稍差于碳酸法，但是建厂投资较低，流程和设备都比较简单，而且消耗材料较少，因此在全国范围内，除少数碳酸法制糖厂外，亚硫
4、酸法制糖厂占多数。亚硫酸法工艺 2见图 2。 图 2 亚硫酸法制糖工艺 1.1.3 甘蔗制糖的废水特征 甘蔗制糖废水主要来源于 制作过程中的过滤、压榨、蒸发、煮糖等工段，以及除尘器产生的二次污染除尘水 5。甘蔗废水化学需氧量浓度高、排量大，成分复杂 6。然而，虽然原材料一样，不同的制作方法所产生的废水特征会因此不同10。表 12为甘蔗制糖废水的来源以及污水的负荷。 表 1 甘蔗制糖废水的来源及污水负荷 废水名称 澄清、压榨、 冲煤灰水 蒸糖、蒸发 平均浓度 甘蔗 切断榨汁 加热中和 石灰乳 碳酸气饱冲 碳酸气 沉降 加热浓缩 泥汁 滤泥 结晶 分蜜 干燥 结晶糖 废蜜 甘蔗 榨汁 加热 沉降
5、结晶 分蜜 废蜜 干燥 结晶糖 加热浓缩 泥汁 滤泥 二氧化硫石灰乳 洗涤布水 冷却水 吨甘蔗排水量 /m3 占总废水比例 /% 2.55 15 2.55 15 11.9 70 17 100 碳酸法 SS/(mg/L) BOD5/( mg/L) COD/( mg/L) 2500 3300 5500 6500 200 340 10 15 25 1357 535.5 839.5 亚硫酸法 SS/(mg/L) BOD5/( mg/L) COD/( mg/L) 600 750 1250 5000 150 250 30 40 67 861 165 272 由表 1 可知，蒸糖、蒸发冷却水是甘蔗制糖废水的
6、主要来源，并且碳酸法制糖所产生的废水 SS、 BOD5、 COD 的平均浓度均比亚硫酸法制糖废水含量高。因此结 合操作、资金等因素，如今普遍采用亚硫酸法制糖。 1.2 甜菜制糖 甜菜制糖 7的工艺类似甘蔗制糖，主要包括：预处理、切丝和渗出、纯化和蒸发、煮糖、助晶和分蜜。甜菜的预处理包括流送、输运和洗涤等工艺；在切丝和渗出的过程中一般先将甜菜根切丝，然后借助渗出器提汁，这是为了充分将甜菜根中的糖分渗出来，提高渗出效率；在蒸发之前必须经过纯化处理，最大程度的去除非糖分。甜菜制糖工艺 3见图 3， 图 3 甜菜制糖工艺 甜菜制糖废 水主要来源于加工生产过程中的产生的压榨水、流送洗涤水、滤泥水、洗涤布
7、水冷凝冷却水等；还由于产生的以糖蜜为原料，发酵生产酒精过程中产生的高浓度有机废水 8。甜菜制糖废水有机物浓度高、流量大，并且，甜菜甜菜 预处理 清洗 切丝 渗出 洗槽洗涤水 渗出液 纯 化 滤泥 稀糖汁 多效蒸发 糖浆 分蜜 砂糖 产品 干燥 糖蜜 冷凝水 流送水 甜菜粕 制糖废水中的 COD 可生化性较好 9。 此外，制糖废水相较于其他工业废水而言，水质成分不太复杂，并且没有毒，主要以有机污染物为主。一个日榨一万吨甘蔗的糖厂每天排水量在 8 千 -2 万左右，这么大的废水量如果没有处理直接排放定会对环境造成极大的危害 10。 2. 制糖废水处理工艺 研究 进展 据不同制糖工艺产生的废水特点可
8、知， 不论何种制糖工艺，其废水中主要含有 SS、 COD、 BOD5 等，对于去除 SS，目前主要采用格栅 -沉淀池等技术，对于有机物浓度一般采用生物技术（生物膜、生物转盘、 UASB-SBR 等），总之要对这些指标完全达到各自的标准，组合工艺是目前研究与运用较多的技术途径。 2.1 ABR 和 SBAR 厌氧生物处理技术 11在很多年以前就得到很好的应用，并且取得了很大的进步。厌氧生物处理技术成本低并且稳定、高效，可有效实现资源化，去除 1kgCOD能够产生 0.35m3 的甲烷，单位体积负荷比好氧系统高很多，运行费用低，污泥产生少 12。 厌氧生物处理对有机物的去除率很高，厌氧活性污泥经过
9、 37 天的驯化，可以稳定达到 85%以上，有机负荷率有 6.3kg/m3.d。由于厌氧颗粒污泥主要由产酸发酵细菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌构成，硝化细菌与反硝化细菌活性较低，厌氧生物处理对 TN 的去除率仅为 50%。 间歇气升内循环反应器（ SBAR） 11是即厌氧生物处理技术后新型的处理技术，在操作费用、沉淀性能、较高的生物量等方面有一定的优势，其技术还应用的很广，不仅应用于有毒有害废水、含重金属废水，还应用于生活废水。其 COD去除率与 ABR 一样能够稳定到 85%以上； 但与 ABR 相比， SBAR 具有较高的处理 TN 能力，可高达 85%。 2.2 UASB-SBR 工艺 厌氧
10、 -好氧工艺 13处理制糖废水具有运行稳定、适应性强、对有机物去除率高等优点。其对制糖废水有较高的效果， COD 去除率达到 85%以上， BOD5 的去除率达到 90%以上， SS 去除率达到 85%以上，并且处理后出水优于国家二级排放标准。但是，在操作过程中，不仅需要保证 PH值在适宜甲烷菌的范围内，还需要考虑到温度等条件的控制 14。 2.3 ABR-CASS 工艺 ABR-CASS 工艺处理制糖废水具有运行稳定、启动快、出水水质好好优点 7。厌氧水解酸化工艺通过厌氧与兼性厌氧菌混合菌，将污水中浓度高的固体物质转化为溶解性物质，提高了废水的可生化性，并且降低了后续好氧生化的负荷，确保系统
11、的稳定性 15。 CASS 工艺操作简单，容易管理，不容易发生污泥膨胀 7。此工艺能够较高程度的处理制糖废水， BOD5、 COD 以及氨氮的去除率均可达到95%7。 2.4 生物转盘法 生物转盘法是一种好氧生物处理技术，实质上是使细菌和一些菌类微生物附着在转盘表面进行生长繁殖，并且在转盘上形成膜状生物污泥 生物膜 12。生物转盘法对微生物的生长繁殖以及有机物降解非 常有利，并且产生的污泥量较少，一般在水温 5-20 、 BOD 去除率为 90%的条件下，去除 1kgBOD 的产泥量约为 0.25kg16。采用 生物 转盘法处理制糖废水具有效率高、效果好、运行费用低和便于维护等优点。 3. 副
12、产物的综合利用 甘蔗制糖工业生产过程中，主要存在的副产物为蔗渣、糖蜜和滤泥 17。而甜菜制糖的副产品为废柏、滤泥和废糖蜜等 3。 蔗渣一般含有 10%-30%的水分， 20%的木质素，以及可消化部分（纤维素、残留糖分） 3。它可以经过处理制作成饲料，美国科技专家已经成功制造出了一种消化率较高的饲料 3。还可以通过转化和净化处理，应用于发电 18。巴西利用蔗渣生产大量的工业 /民用炭 19。 糖蜜含有非常适合酵母繁殖的成分，因此可作为生产酵母的优选原料 20；它还可以作为发酵乙醇的原料。 滤泥 3含钙高（ CaO 质量分数为 49%-51%）、碱性（ pH8.5-9.0），含有纤维、蛋白质、糖、
13、有机物、铁、磷、钾等。可以制作成有机 -无机复合肥 21；可以参和页岩或黏土烧制红砖 3；还可以制备活性炭和吸附剂 22。 4. 结论与展望 随着时代的进步，制糖工业在不断的扩大和进步，不断的出现新型的制作工艺，产 生了各式各样的污染物。现阶段处理制糖废水的工艺有很多，大多是生物处理法。生物处理法效率高，处理效果好，投资抵，管理简单，容易操作等。然而为了更进一步的处理和利用制糖工业废水，我们必须研究出更合适的工艺以及处理技术，并且充分的与副产物综合利用结合，可以更加高效的处理污染物，降低制糖废水给环境以及人类带来的危害。 参考文献 1 霍汉镇 .现代制糖 -化学与工艺学 M.北京 :化学工业出
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