酒精是一种重要的工业原料，广泛应用于化工、 食品、军工和医药卫生等领域。同时酒精又是最有 希望全部或部分替代石油的可再生能源，具有广泛 的应用和发展前景。我国年产酒精 200 万 t 以上， 是世界上第 3 大酒精生产国，产量居巴西、美国之 后。但酒精工业又是一个污染十分严重的行业，糖 蜜酒精废液化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD) 和有机污染物等浓度大，酸性较强，如果任其排放 势必造成土壤和水环境严重污染，影响作物的生长 和水体生物的存活，甚至危及人类的健康。

蔗糖糖蜜酒精是指以蔗汁在煮糖结晶后的副产 品糖蜜为原料，采用发酵的途径所得到的酒精。糖 蜜发酵后，其发酵液在酒精初馏塔蒸馏出酒精，而 排放的残留废槽液就是糖蜜酒精废水，属于高浓度 有机废水。每产 1 t 酒精排出 13～15 t 废液，含总有 机物 0.7～1 t^[1]。废液的污染物含量比排放标准高几 百至上千倍，其 BOD 高达 6～9 万 mg/L，COD 达 10～15 万 mg/L。 1 间日产 60 t 糖蜜酒精的生产车间 每日排出废液的有机物达 42～60 t 之多，相当 1 个 90 万人口的城市每天排出的生活污水所含污染物总 量。我国糖蜜酒精每年产量 50 万 t 以上，日产酒精 能力共约 2500 t，则每天排出耗氧有机物近 2500 t^[2]。 糖蜜酒精废液成分见表 1 。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 糖蜜酒精废液的主要成分 [1, 2]

表1 糖蜜酒精废液的主要成分 [1, 2]

目前国内外糖蜜酒精废液的治理总体来说可以 分为直接处理和资源化利用 2 种，直接处理就是采 用常用的污水处理方法对糖蜜酒精废液进行处理， 主要分为化学法、物理法、生化法；资源化方法旨 在利用糖蜜酒精废液中的有用成分，从而减少对现 有资源的浪费 ^[3]。而糖蜜酒精废液直接处理的巨大投入使企业难以承受。在治污的同时，回收利用废 液中的有用成分，变废为宝，增加经济效益，是废 液综合治理的发展趋势。 1 糖蜜酒精废液资源化利用方式

我国自上世纪 70 年代末已开始制订酒精废液 排控指标和研究治理方法，但目前还没有找到经济 合理的处理方法。其实酒精废液中含有很多成分可 以再利用，通过技术处理可实现资源化利用。目前 糖蜜酒精废液的治理和资源化利用技术主要有农田 灌溉法、沼气生产技术，蒸发浓缩法、焚烧法、发 酵生产单细胞蛋白法和提取回收有用物质等^[3]。 1.1 农田灌溉法 ^[1]

以糖厂糖蜜为原料生产酒精产生的废液，含有 丰富的氮、磷、钾元素，还有大量的水分、有机物 质和多种有益的矿物元素，是一种完全的液体肥料， 春植蔗施用与普通复合肥或生物肥等值的酒精废 液，能同时提供较充足的肥料和水分，提高出苗率， 提早分蘖，增加分蘖数，增大茎径，促进伸长生长， 使构成产量的主要因素的株高、茎径、有效茎数增 加，并提高蔗糖分，从而使甘蔗增产增糖。因此， 甘蔗合理配施糖厂酒精废液能收到施肥、抗旱、节 资、省工的功效，是实现甘蔗高产、稳产、优质、 低成本、高效益的有效增产途径之一。又是消除环 境污染，变废为宝，促进蔗糖生产可持续发展的有 效措施。

据资料报道，广西近年已有大面积蔗区使用， 累计已有 1.5 万 hm² 以上甘蔗田喷施酒精废液^[2]。 只 要施用量、施用时间和施用方法得当，通过一套适 当的技术措施可以收到增产增糖、降低种蔗成本和 消除污染的效果，是循环经济的一个范例。湛江农 垦还用废液在菠萝地上大面积施用，也收到以上效 果。

这是投资少、运行成本低的最简单方法，实际 应用中取得了较好的增产及提高土壤肥力的效果。 但要严格注意施用量，施用时期、喷淋技术及土壤 类型，否则易造成烧苗及土壤板结，不宜施于肥沃 的土壤及盐碱性土壤，且施用季节也受到一定限制。 1.2 沼气生产技术

该技术是用废液经厌氧发酵生产沼气。酒精废 液经除渣、厌氧发酵产生沼气，同时厌养微生物对 酒精废液中的有机物进行分解，从而使酒精废液中 的大部分有机物不会消耗水域的溶解氧而保护水 体。沼气发酵的优点是把废液中的含碳有机物通过 微生物的作用降解成为沼气产生能源，不需消耗很 多动力。但厌氧发酵只能消化分解 80%左右的有机 物，残留的有机物浓度尚有 1 ～3 万 mg/L，远远未 能达到排放标准，发酵后的沼气废液颜色变黑、有 臭味，必须投资进行第 2 级好氧处理降低有机物， 但好氧曝气处理设备投资及消耗动力都很大，故厌 氧发酵处理适合工厂附近有农田可接受厌氧发酵后 的 2 级废液作灌溉废水的工厂采用 ^[4]。 1.3 蒸发浓缩后资源化利用技术

酒精废液经蒸发浓缩后用途很多，如做燃料、 饲料、肥料、减水剂、阻蚀剂、粘合剂，是一种很 有发展前途的资源，稍微加工便大有消费市场。 1.3.1 高浓度糖蜜发酵酒精废液浓缩焚烧技术^[5]

废液属高浓度有机污染物，焚烧是治理最彻底 的方法，一般用多效蒸发罐浓缩至 60～70 °Bx，将 浓缩液送去锅炉间，与一定比例的蔗渣均匀掺合后 送进锅炉燃烧。该方法存在投资大，蒸发罐积垢严 重，锅炉容易结焦，要经常停炉除灰等问题。近年 广州甘蔗糖业研究所提出了酒精发酵工艺和排放废 液治理相结合的技术路线，采用细胞融合法研发改 良了耐高渗透压、耐高酒分、抗杂菌的优良酵母菌 种和蒸馏废液回用稀释糖蜜、进行高浓度酒精发酵 提高废液浓度，同时使用自循环式废液焚烧及烟气 浓缩技术，工艺流程如图 1 所示^[5]。

图1(Figure 1)

图1 工艺流程图

利用废液焚烧产生的高温烟气直接与废液交换 热量，在浓缩器的烟气通道中经过几级废液喷淋， 带走废液中的水分，使废液浓缩至 60 °Bx 以上，用 高压喷嘴喷入燃烧炉完全焚烧，除刚开炉时用外加 燃料产生烟气外，其余时间均靠浓缩废液焚烧产生 的烟气浓缩。该法的优点是设备简化，投资小；避 免了积垢和结焦的生成，操作成本低；浓缩和焚烧 热能自给平衡；最后排出的烟气经水膜洗涤（回收 热能）符合排放标准。炉灰中富含钾，有些地方的 钾含量高达 30%，可用作肥料或进一步精制成化工 原料。广西大学用喷雾燃料的方法燃烧浓缩液，利 用浓缩液的热能维持炉内高温，不需添加其他燃料， 其灰分富含 K₂O，可直接施放于农田。缺点是喷嘴 易积炭。澳大利亚的 CRS 厂燃烧浓缩液，添加氮和 微量元素后制成颗粒状肥料投放市场。 1.3.2 浓缩液作复合肥

浓缩后的酒精废液含氮、磷、钾及腐殖质，总 有机、无机养分对干固物高达 90%以上，如果将其 有机质降解并配以各种适合农作物生长所需的氮、 磷、钾，就是十分理想的农业肥料 ^[6]。废液浓缩至 60 °Bx，经中和降解，再加上氮磷钾等造粒、烘干、 包装后得到复合有机肥。浓缩制复合肥能较彻底治 理酒精废液的污染，废液的有机质、无机质等肥料 要素大多是甘蔗生长过程中从土壤直接获取，现又 回归土壤，这是一种好的循环利用途径。

张洪志 ^[7]利用酒精废液浓缩液生产有机 -无机 复混肥，生产出的有机-无机复混肥符合国家标准， 深受蔗农的欢迎；日本把浓缩液和粉碎树皮混合后 堆放发酵，或加硫酸并加热，把有机物降解为腐质 酸，再配无机肥，经压粒，干燥，制成有机-无机复 合肥；法国将浓缩液喷灌到收割后的田间，每公顷 用量 2.5～3 t；前苏联是在潮湿地带秋翻时施用，或 制成颗粒状复合肥；印度用浓缩液和石灰法滤泥加 蔗渣制复合肥；我国有堆积发酵法制有机复合肥的 报道，浓缩液和炉灰，滤泥，蔗渣在浅池中混合发 酵后与氮磷钾化肥混合，造粒得复合有机肥 ^[8]。华 南环境科学研究所在广西武鸣 2 家糖厂用浓缩液制 成标准颗粒状复合肥，工艺如下：第 1 步，将酒精 废液用石灰中和至 pH 7～8，澄清，每吨废水石灰 用量 3.5 kg，约 1 ～15 元；第 2 步，将上层清液蒸 发浓缩至 75～85 °Bx，每蒸发 1 kg 废水消耗 0.38～ 0.4 kg 蒸汽，约 11 ～12 元；第 3 步，采用园盘造粒， 在浓缩液中加入尿素、 磷酸盐和氯化钾制成复合肥， 工厂每天生产 20 t 酒精，每天水处理量 300 t，复合 肥生产周期 300 t/a，工程总投资 570 万元，年产值 1548 万元，运行费用 1094 万元，年利润 454 万元^[9]。 目前，广西有 15 家糖厂采用这种技术，取得较好的 环境效益和经济效益。但浓缩液的添加量只占复合 肥的 40%，其余的氮肥、磷肥、钾肥必须购买，资 金投入大，且蒸发系统投资运行费用也大，这对于 糖厂的经营是一个负担。 1.3.3 浓缩液作饲料或饲料酵母

浓 缩 液 的 营 养 成 分 按 干 固 物 计 ： 粗 蛋 白 质 15%～ 20%，粗脂肪 0.3%～ 0.4%，矿物质 25%～ 30%，无氮浸出物 45%～52%，氧化钙 1%～2%，氧 化钾 4%～10%；总能量 52.59～61.34 MJ/kg，还有维生素、生长素和 9 种必须氨基酸，其能量仅次于 世界公认的能量饲料糖蜜(63.10 MJ/kg)，是一种能 量饲料资源。国外长期以来使用酒精废液浓缩液作 饲料，一般认为浓缩液的营养价值相当于糖蜜的 80%或玉米的 50%，浓缩液作饲料添加剂除具有促 进食欲、补充矿物盐、粘合尘等作用外，还用作鸡 的黄褐色素着色剂 ^[1]。

美国用浓缩液配蔗渣喂养肉牛有多年经验，由 尿素、浓缩液、矿物质组成的饲料喂养肉牛，氮的 吸收率和营养利用率都较高；我国有专利报道^[10]： 在配制动物全价浓缩液时按 3%～10%的比例加入， 可使饲料中蛋白质、糖分、氨基酸增加；浓缩液可 代替粘合剂；按 10%～15%的比例掺入糠料中制成 鱼饲料；巴西有文献报道，在颗粒状物质形成前， 糖蜜粘合剂和别的粘合剂（最好是干燥的颗粒状物 质）预混合，可避免结块，粘合剂的质量并未下降。

在外国，也有将糖蜜酒精废液直接用作饲料的。 Lopez 等曾做了酒精废液制作饲料喂羊的试验^[11]。 浓缩液作饲料其市场的容纳量较大，产值比肥料高， 且利用废液作饲料来源，节约粮食，发展畜牧渔业， 具有更大的社会效益。而浓缩酒精废液作饲料唯一 的问题是沿海地区废蜜含钾量较高，要增加脱钾工 序。

据报道，前苏联 85%的酒精废液用于生产饲料 酵母；谭子心等报道，日产 2 万 L 的酒精厂可年产 酵母粉 300 t；糖蜜酒精废液发酵制酵母，废液培养 饲料酵母技术已比较成熟，每 1 m3 酒精废液可得含 粗蛋白 45%的饲料酵母 7～8 kg。 不足之处是酒精废 液中 BOD、 COD 去除率只有 40%～50%，仍需进一 步处理^[12]。液态生产饲料酵母作饲料蛋白添加剂的 技术是国家经贸委“九五”重点推广的成熟技术。 有人曾用糖蜜酒精废液做过试验，在该生产系统的 设备不作任何变动条件下，采用糖蜜酒精废液生产 饲料酵母，产率可达 1.2 g/L^[13]。 1.3.4 浓缩液作水泥减水剂 ^[14]

酒精废液含残糖、羟基、羧基等有机酸，带阴 离子负电荷，易被水泥颗粒表面的阳离子所吸附， 故对水泥可起亲水表面活化作用，使水泥离子扩散， 拌和时可减少用水量，故起到减水、缓凝作用，从 而提高抗压强度。浓缩液中含有阴离子胶团，易被 含阳离子的硅酸盐吸附，使水泥粒子扩散。

据 Mikeladze 介绍，在地下建筑中，倾斜的水 管的混凝是非常复杂的，加入浓缩液 2%～5%能提 高粘合力，保证质量，减少开裂，缩短建筑时间。 浓缩液的微生物发酵产生有机酸，这些酸和 CaCO₃ 反应，而不影响 CaCO₃ 的物理、化学性质，因此在 水泥、石灰生产中加入浓缩液可节约能源。另外， 浓缩液还可以作烧砖、瓦的粘合剂，锅炉的除垢剂。 1.4 发酵生产单细胞蛋白

糖蜜酒精废液可作单细胞蛋白的培养基，先除 灰，清液接种母液发酵，成熟后分离菌体，干燥即 成为蛋白质菌体饲料。除了利用糖蜜酒精废液为原 料培养酵母外，还可以培养食用菌丝、光合细菌及 螺旋藻等，在利用糖蜜酒精废液中的营养物质转化 为可利用资源的同时处理了糖蜜酒精废液。陈有为 等^[15]利用甘蔗糖蜜酒精废液混菌发酵生产高质量菌 体蛋白，通过热带假丝酵母 Candida tropicalis 种内 融合株 Ct-3 配伍其它菌株，混菌发酵时间缩短 2～4 h，生物量可达 20 g/L，粗蛋白含量 50%～53%，灰 分≤ 10%，水分 5%～8%。吴振强等 ^[16]利用甘蔗糖 蜜酒精废液培养食用菌丝 ，菌丝得率达到 1.1 g/100mL，废液的糖浓度从 2.1 g/100mL 降到 0.5 g/100mL，COD 去除率为 39%左右。 Shojaosadati 报道了在连续培养基中单细胞蛋白 SCP 的生产工 艺，如果不添加营养，生物体的产量 5.7 g/L，COD 去除率 31%，SCP 中粗蛋白的含量 39.6%；添加营 养则分别增至 8.5 g/L、 39.6%、 50.6%，SCP 中基本 氨基酸的含量大于黄豆或鱼粉^[17]。 1.5 从酒精废液中回收提取有用物质

酒精废液是一种较严重的污染源，目前还没有 经济合理的处理方法，但其中的很多成分可以再利 用，如废液中的甘油、色素等。 1.5.1 提取甘油

酒精废液提取甘油过去由于分离技术不成熟和 成本较高而没有正式形成生产，随着技术发展和甘 油需求量的增加，从酒精废液中提取甘油已可行。 由于酒精废液含有较多悬乳物、灰分、胶体和酵母 等物质，给浓缩及提制甘油过程带来较大困难，故 需进行澄清处理及回收酵母。另外，因酒精废液中 甘油含量低，也给提取带来一定困难，可以通过改 进酒精发酵工艺条件，使发酵液中除保持原有的酒 分外，还可提高甘油含量，如在酒精生产中加入亚 硫酸钠，利用亚硫酸钠的还原作用，使丙酮酸生成 甘油。

陆浩湉等提出了一种新工艺，在蒸馏酒精后的 废液中加入粗钾灰后沉淀，取清液蒸发浓缩，然后 从浓缩液中蒸馏提取甘油，再次浓缩废液，焚烧， 得粗钾灰 ^[18]。应用该工艺每吨酒精可增加净收入 147 元，还可避免排放污染带来的危害，提取甘油 后的废液仍含有大量蛋白质和氨基酸，仍可用于生 产饲料。该技术工艺设备复杂，能耗也较高。付德 卿等报道了一种生产甘油的方法，即在酒精生产中 加入亚硫酸钠，利用亚硫酸钠的还原作用，使丙酮 酸转化成甘油 ^[19]。 1.5.2 回收色素 ^[20]

制糖过程中的色素一是来自甘蔗本身，二是在 生产过程中产生。上述色素主要在结晶分蜜过程富 集于糖蜜中，经发酵制取酒精后留于废液中，呈红 棕色，主要分为 3 大类：离子型芳香性色素，非离 子型芳香性色素（如黄酮类）及非芳香性色素。有 报道将废液除去杂质及酵母菌丝体后，清净液采用 生物酶制剂及浓缩工艺直接转化成焦糖色素。另有 报道采用树脂法，利用不同树脂有效地将不同的色 素富集于树脂上，选择离子交换型树脂富集焦糖色 素，吸附型树脂富集甘蔗黄色素，氢氧化钠溶液洗 脱焦糖色素，乙醇洗脱甘蔗黄色素。提取色素后的 废液 pH 由 4.5～5.0 上升到 7 左右，COD 由原来的 10～14 万 mg/L 降至 l 万 mg/L，降低了糖厂处理废 水的难度，同时提取的 2 种色素均为天然着色剂， 可作食品添加剂，具有较好的发展前景。 2 适合我国国情的酒精废液综合利用模式

我国目前糖厂数量多、规模小、比较分散、经 济实力不雄厚，如果酒精废液采用沼气生产技术、 浓缩燃烧技术等方法进行处理，都将会给酒精厂带 来沉重的负担。因此，寻找一种经济、环保和低投 入、高回报的新型治理方法十分迫切。 2.1 直接灌溉农田

甘蔗酒精废液虽然理化特性差，难以处理，但 值得指出的是，甘蔗酒精废液同时也含有丰富的农 作物所必需的营养物质，如 N、 K、有机质、钙、 镁、硫和氨基酸等，而且有害元素含量极少，如镉、 砷、铅等有害物质未检出，故不存在对土壤及作物 的污染问题。因此用糖蜜酒精废液直接灌溉农田是 目前处理甘蔗酒精废液最经济、有效，对环境污染 最少的方法。李强等施用酒精废液的甘蔗处理其出 苗率和分蘖率均优于施用普通复合肥或生物肥的处 理，对甘蔗的伸长生长有促进作用。在这方面，巴 西做好了榜样。我国甘蔗酒精废液直接灌溉农田的 基础研究还十分薄弱，应用尚处于探索试验阶段。 大多数报道只是对酒精废液的农田施用作为一种治 理方法作简单介绍，没有将该方法对农作物的生长、 产量和品质以及土壤属性、酶、微生物、环境等产 生的影响作深入细致的研究。 2.2 生产有机复合肥

废液中含大量有机质及各种营养元素，是一种 优良的有机肥料。利用废液生产有机复合肥的基本 工艺首先是浓缩，浓缩液固形物中约 70%为有机物， 主要是糖、蛋白质、胶体等大分子化合物，在土壤 中要经过降解为小分子的腐殖质才能被吸收，然后 加入一定比例的蔗渣、炉灰、滤泥堆制，或将浓缩 物进一步喷雾干燥成干粉。这些中间产品可直接作 基肥施用，也可加入氮、磷、钾化肥制成有机-无机 复合肥。 此产品中的腐殖质除含有氮磷钾 3 要素外， 还可疏松土壤，改善土壤使用无机化肥后的板结等， 促进土壤微生物的活性。 2.3 与甘蔗渣混配制饲料

我国近年来畜牧业高速发展，导致饲草严重不 足，过度放牧造成环境恶化，尽管国家采取“退耕 还牧”的措施，但饲料缺口仍十分严重。酒精废液 浓缩后，具有很高的营养价值，其能量仅次于世界 公认的能量饲料糖蜜，所以酒精废液是一种很好的 能量饲料资源。梁智群等提出利用糖蜜酒精废液和 甘蔗渣或植物秸秆生产畜禽饲料的方法：将酒精废 液引至放甘蔗渣或植物秸秆粉的发酵池中，使甘蔗 渣或秸秆粉充分吸附饱和，接入菌种，发酵 1 ～15 天后取出干燥，得到畜禽饲料。这种方法，不仅解 决了糖厂酒精废液的排放问题，变废为宝，得到品 质好的饲料，还有望缓解我国畜牧业饲料紧缺的问 题。 3 展望

由于糖蜜酒精废液有机质含量高，富含多种元 素，具有很大的利用价值，但其色度高，BOD 和 COD 值大，处理的难度高，一直以来国内外的科研 人员都致力于其治理的研究。目前国内外采用的糖 蜜酒精废液治理技术各有优缺点，适用的场合也不 同。就我国而言，现在还没有一种理想的治理方法 被厂家所普遍接受。根据废液的性质和目前高浓度 有机废水治理技术的发展趋势，糖蜜酒精废液的治理应从下面 2 个方向发展，同时实现资源化利用。

（ 1 ）以回收能源为目的的达标排放治理方法。 厌氧生产沼气与浓缩焚烧都是回收能源的治理方 法，但存在着前述的不足。从目前的研究情况和糖 蜜酒精废液的性质来看，糖蜜酒精废液的治理主要 还是集中于如何提高 COD 的去除率和能量回收率， 降低成本等问题上。

（ 2） 以竞争力强的产品为中心的资源化治理方 法。资源化治理有 2 种类型。第 1 种是完全资源化 法，如前述的将废液浓缩后生产肥料、饲料、水泥 减水剂等，但酒精废液作为肥料、水泥减少剂、饲 料添加剂的一种原料来使用时，都有一个适宜的使 用量问题。据试验和实践，腐殖酸用于肥料、饲料 添加剂在适宜用量范围效果显著，低于或高于适宜 用量范围效果变差，使用不当有时会出现反效果， 所以在具体推广应用中应解决适宜用量问题。第 2 种是部分资源化加污染治理的方法，如生产生物制 品将部分有机质回收利用，然后处理余下的废水。 不管是哪种类型，中心的问题是产品的品质，如何 提高产品的质量和档次，增强竞争力，以达到经济 效益、环境效益和社会效益的统一是今后要解决的 重要课题。

总之，酒精废液是一种质优价廉、多用途的被 废弃的资源。用此原料生产的产品是一种技术含量 较高的新产品，产品的生产、使用都有较多的技术 问题，需要多部门多学科的协作才能更好地综合利 用这种废物资源。