木薯酒精废醪液处理工艺研究进展

摘要： 木薯是现阶段一种经济上可行、可以规模种植的酒精生产非粮原料，其发展潜力较大，但木薯酒精生产过程中产生的废醪液是一种高浓度的有机废水，处理难度大，一定程度上制约着木薯酒精产业的发展。对木薯酒精废醪液处理工艺中多采用的清液厌氧-好氧工艺及全糟厌氧-好氧工艺的生产现状及存在的问题进行了分析，并对以厌氧污泥回用、好氧污泥改性零排放等为特征的全糟厌氧清液协同处理工艺的应用状况进行了评述。

    近年来， 以生物质为原料生产酒精成为了人们关注的焦点。酒精燃料燃烧后不会产生氮氧化合物和烃类物质， 达到清洁环保。生产酒精的生物质原料如玉米、木薯等还可循环再生[1]。因而大力发展酒精生产可为工业提供清洁的能源供应、减少污染气体排放以及增加农业收入[2-3]，具有良好的经济社会效益。目前，我国酒精发酵主要以玉米、稻谷、小麦等粮食作物为原料，但随着粮食安全问题日益受到关注， 国家在规划发展酒精生产的同时，明确提出不与人争粮的政策，强调以“非粮原料”作为发展酒精生产的主要原料[4]。木薯作为一种非粮作物，淀粉含量高，种植面积广，产量大、耐旱、耐贫瘠，不与粮食作物争地，相对玉米、小麦、甘蔗等粮食作物为原料更具有经济性，能获得良好的经济效益[5]，且与汽油、柴油和玉米酒精相比， 木薯酒精具有更高的能量效率[6]。
因此，木薯是现阶段一种在经济上可行、可以规模种植的酒精生产非粮原料，具有很大发展潜力。
    木薯酒精生产过程中会产生大量废醪液， 其主要含有残余淀粉、糖分、粗蛋白、纤维素、各种无机盐及菌体蛋白等物质， pH 值为3～5，COD 浓度20000～80000 mg/L，悬浮物含量高达20000～40000 mg/L，是一种高浓度、高温度、高悬浮物、粘度大、呈酸性的有机废水，治理难度大，制约着木薯酒精产业的发展。因此，开发木薯酒精废醪液高效处理利用技术是薯类酒精实现低碳清洁生产的技术关键，这方面的研究也越来越受到业界的关注。
    目前，酒精废醪液处理方法有农灌法、生物蛋白饲料法[7]、厌氧好氧生物处理法等[8]。农灌法适用于甘蔗酒精废醪液的处理， 因为甘蔗酒精废醪液含有较丰富的氮、磷、钾、钙、硫、有机质和氨基酸等农作物生长所必需的营养物质，可以直接灌溉甘蔗田。生物蛋白饲料法一般适用于以玉米为原料的酒精废醪液处理，玉米酒精废醪液蛋白质（35.1 %）和脂肪（14.7 %）含量高[9]，可以用来生产生物饲料；而木薯酒精废醪液蛋白质（10.1 %）和脂肪（3.8 %）含量低，纤维41.1 %）含量高，难以满足饲料营养的要求，不适合浓缩生产生物饲料。
   厌氧好氧生物处理法是处理木薯酒精废醪液的有效方法。废醪液经厌氧发酵后，可除去大部分COD，再经过后续好氧处理，COD 能达到废水排放标准。该方法能将COD 转化为沼气，用作锅炉燃料，降低企业的生产成本。厌氧好氧生物处理法可以采用清液厌氧、全糟厌氧以及改进的全糟厌氧清液协同处理等工艺。不同工艺路线的好氧处理过程大致相同， 均为好氧细菌进一步发酵降解
有机物的过程， 而不同路线的厌氧发酵过程却存在很大差别， 厌氧发酵过程也是影响整个废醪液处理效果的关键环节，因此研究者对厌氧工艺进行了广泛研究。笔者重点对厌氧发酵工艺进行了综述。