糖蜜酒精废水末端降解及其资源化利用现状与进展

第33卷第4期2012年8月华北水利水电学院学报JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerV0L33No．4Aug．2012文章编号：1002—5634(2012)04—0101—06糖蜜酒精废水末端降解及其资源化利用现状与进展黄健平，肖岭(1．华北水利水电学院，河南郑州450011；2．东华大学，上海200051)摘要：介绍了现行糖蜜酒精废水治理及资源化利用的常用方法，详细阐述了改良厌氧生物处理、吸附、高级氧化、膜分离等方法处理糖蜜酒精废水的最新研究进展．将现有处理方法概括为末端降解和资源化利用2类，并分别评述了这2类方法的研究现状，最后提出应该根据废水的水质和处理目的，选择糖蜜酒精废水的处理方法，糖蜜酒精废水的处理13趋多元化、集成化．关键词：糖蜜酒精废水；资源化；厌氧预处理；高级氧化；膜分离目前，生产酒精的原料主要分为淀粉质作物(玉米、小麦、木薯、大麦)、纤维质作物(甘蔗渣、木材)和糖质原料(甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜、甘蔗汁)3种．其中，糖质原料占全世界酒精原料的60％左右．我国生产酒精的原料中，淀粉质原料占75％，废糖蜜原料占20％，合成酒精占5％⋯．在酒精酿造过程中，仅部分碳水化合物经微生物发酵转化为乙醇及少量乙醇的系列产物，蛋白质、无机盐、粗脂肪等残留在母液中，酒精废水具有排水量大、有机物浓度高、ss高等特点．生产1t粮食酒精产生15～20t废水．糖蜜酒精废水是一种高浓度酸性有机废水，COD的质量浓度为1．0×10mg／L左右。，即使经过过滤，COD的质量浓度仍高达4750mg／L．此外，糖蜜酒精废水色度高，呈棕黑色，主要成分为焦糖色素、酚类色素、多糖分解产物及与氨基酸的浓聚产物等，具有耐光照、色值变化小、时效性长且难以被微生物降解等特点．糖蜜酒精废水中含有10％～12％的固形物，其中70％为有机质，包括糖类、蛋白质、氨基酸和维生素等，剩余30％为灰分，含有氮、磷、钾等无机盐，这些都是动植物营养物质，是宝贵的资源¨．“十二五”节能减排工作的紧迫性和艰巨性迫使糖蜜酒精酿造行业必须不断提升污水处理要求，寻找新途径解决高浓度糖蜜酒精废水污染环境的问题．1现状与问题厌氧处理糖蜜酒精废水的问题表现在：①在厌氧／好氧处理过程中，厌氧预处理几乎不能去除糖蜜酒精废水的颜色，由于化合物的再聚合，厌氧出水颜色反而会加深H；②糖蜜酒精废水中的类黑精是难以生物降解的高聚物，传统的厌氧／好氧处理工艺仅能降解6％～7％的类黑精；③当有机废水中sO：一的质量浓度达到800mg／L时，开始对产甲烷菌产生抑制，当质量浓度达到1500mg／L时，产甲烷菌几乎被完全抑制，使厌氧反应过程停止．此外，高浓度硫酸盐还会导致硫酸盐还原菌与产甲烷菌竞争基质(乙酸、H)，同时，生成的硫化物对产甲烷菌具有毒性，降低产气率．因此，厌氧处理糖蜜酒精废水时往往需要稀释，这就增大了厌氧反应器的实际处理量，增加了运行费用．糖蜜酒精废水治理方法主要有废液浓缩燃烧、浓缩生产产品、氧化塘处理等末端处理和资源化利用2类，这些方法均在生产实际中得到了应用¨．2废水末端降解2．1改良厌氧处理糖蜜酒精废水的厌氧处理普遍采用UASB反应器，但是UASB自身存在诸多问题¨．为了解决这收稿El期：2012—05—12基金项目：国家科技重大专项《水体污染控制与治理》(2009ZX07210—002)．作者简介：黄健平(1968一)，女，河南郑州人，副教授，博士，主要从事水污染控制技术、环境评价等方面的研究102华北水利水电学院学报2012年8月些问题，需要对反应器进行改良与集成创新．拥有较高的高径比是改良厌氧反应器的显著特点．Ilter和Kaan163采用的嗜常温中式UASB反应器高径比为9．5．结果表明，UASB处理糖蜜酒精废水运行良好，COD去除率平均为93％，COD容积负荷去除率平均为6．87kg／(m·d)．周敬红等¨采用自主研发的上流式多级厌氧反应器，高径比约为9．4．结果表明，颗粒污泥成熟后，反应器在COD容积负荷为14～33．8kg／(m·d)范围内稳定运行，COD去除率可达75％以上；当COD容积负荷为40．5ks／(m·d)时，去除率明显下降，适应一段时间后可达67％左右．邹华等¨采用IC反应器高径比高达18，当容积负荷小于37kg／(m·d)时，COD去除率稳定在90％以上；当容积负荷为40kg／(m·d)时，适应一段时间后，COD去除率仍能达到90％以上．Zhang等开发了一种有别于传统厌氧／好氧系统的UASB、生物燃料电池和曝气生物滤池组合系统，用于同时产电和处理糖蜜酒精废水．当进水不经过稀释，即COD的质量浓度为127500mg／L时，获得最大功率密度为1410．2，电流密度为4847．