1.3　糖蜜废液简介

1.3.1　糖蜜废液的来源

糖蜜废液是指以糖蜜作为原料，通过不同工艺生产各种产品如酒精、氨基酸、药物等排出的废液。以甘蔗糖蜜为例，见图1-2。

通过发酵工艺，糖蜜废液的有机浓度已经降低，但仍然含有大量“宝物”——糖分、氨基酸和酵母等，不能达到排放要求，需进一步处理。许多科学家将废液中的营养重复利用，将其做成肥料或饲料，以减少损耗并获取最大经济效益[9]。

1.3.2　糖蜜废液的分类

糖蜜废液主要根据糖蜜废液的来源，可大致分为糖蜜酒精废液、糖蜜酵母废液和糖蜜谷氨酸废液等，其中我国糖蜜废液产量较大的是糖蜜酒精废液；同时，也可按照废水的类型分为低浓度废水、中浓度废水和高浓度废水。本章主要按糖蜜废液来源分类进一步介绍。

（1）糖蜜酒精废液

糖蜜酒精废液主要是以甘蔗和甜菜在制糖过程中产生的废糖蜜作为发酵工业的原料，用于生产酒精后，进一步输送至蒸馏塔蒸馏加工所得到的一种液态混合物，其中含有大量有机质、氨基酸和矿物元素等。糖蜜在发酵前，一般需要进行预处理：稀释、酸化、离心、澄清、添加营养盐等。糖蜜酒精废液产生的具体流程见图1-3。

糖蜜酒精废液主要有以下特点：

①废液中COD_Cr值可达80000~130000mg/L，BOD₅值可达40000~50000mg/L，可生化性好，属高浓度有机废水。

②废液含有固形物10%~12%。

③固形物中70%为有机质质，30%为灰分，重金属痕量，无毒无害，都是动植物的营养元素，是宝贵的资源。

④废液呈酸性，其pH值在3.5~4.5之间，对碳钢设备具有严重的腐蚀性。

⑤废液中含有高浓度的硫酸盐。

⑥废液的色度高，含有类黑色素，难以通过物化或生化方法去除。

对糖蜜酒精废液中各组成成分的物质含量进行分析，详细见表1-10。

（2）糖蜜酵母废液

糖蜜酵母废液是指利用废糖蜜作为酵母的生长碳源，并外加硫酸铵、氯化钠、硫酸镁、磷酸铵等无机盐生产酵母产品所剩下的废水，其生产的主要工艺流程为糖蜜预处理、酵母发酵、分离和洗涤、干燥等，糖蜜酵母废液产生的具体流程如图1-4所示。

糖蜜酵母废液中含有约0.5%干物质，主要成分是酵母蛋白质、纤维素、美拉德化合物以及未被充分利用的糖蜜中的营养物质等。酵母的发酵废水中COD值一般为10000~120000mg/L，BOD₅值一般为5000~90000mg/L，硫酸盐2000~6000mg/L，pH 4.0~7.5，色度3000~5000，可见其可生化性较差。酵母废液中主要成色物质是一些焦糖化合物和美拉德化合物，这些物质的存在使得酵母废液呈现深褐色。

酵母废液中高浓度硫酸根也是一种严重的污染物，并且由于高浓度硫酸根的存在，导致厌氧生物处理阶段的处理效率降低。在厌氧生物处理阶段，硫酸盐还原菌（SRB）以有机物作为电子供体而以作为电子受体，通过对有机物的异化作用获得生命活动所需的能量。而厌氧生物系统中的重要要菌种甲烷烷菌（MPB）是通过利用厌氧系统中产生的氢气和乙酸来产生甲烷的。当SRB和MPB共存时，两者就会竞争乙酸等有机物作为电子供体，导致MPB的处理效率降低。此外的还原产物S2-、HS-及H₂S对微生物有毒害作用，导致系统pH降低，体系中存在大量的负二价S，并且还会通过与细胞色素中的铁结合导致微生物的电子传递系统失活，强烈抑制厌氧发酵的处理效率。

酵母废液中的高浓度营养物质（残糖、蛋白质、有机酸、氨基酸、无机盐、核苷酸等）也可能造成水体富营养化，引起水体赤潮，严重影响水体生态环境。然而废液中的这些成分又都是动植物和微生物所需要的基本物质，具有较高的经济价值，如果在治理酵母废液的同时也可以回收这些有价值的物质，用来做肥料、饲料添加剂、焦糖色素等，则既可以有效利用有价资源，同时也能遏制水环境污染。

（3）糖蜜谷氨酸废液

糖蜜谷氨酸废液是指利用糖蜜发酵生产味精后，在发酵废液中经等电点提取谷氨酸主产品后，排放出的一种高浓度有机废水，此类废水中含有大量的谷氨酸菌体以及各种氨基酸、色素类物质等。其主要生产流程见图1-5。

糖蜜谷氨酸废液外观呈棕褐色，表面有少量气泡，酸性较强，COD高达30000~70000mg/L，BOD为20000~42000mg/L，悬浮固体（Suspended Solid或者Suspended Substance，SS）浓度为12000~20000mg/L，NH₃-N为6000~8000mg/L。此外，此类废液还具有低温、高硫酸根、高菌体残留量等特点。

在该废液中，主要成分来自培养基残留物、代谢产物和菌体等，发酵废液中主要成分有：

①无机盐如Ca2+、K+、Na+、、Fe3+、Cl-、、等。

②2%~5%的湿菌体，该菌体中含有大量蛋白质、脂肪和核酸类物质。此外该菌体粗蛋白含量高达70%~80%，是优质蛋白源。

③微生物代谢副产物有机酸，主要有乳酸、琥珀酸等，糖蜜谷氨酸废液中氨基酸总量高达7%以上，除残余谷氨酸外，其他残留氨基酸主要有天冬氨酸、丙氨酸、甘氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、精氨酸等。

④糖蜜谷氨酸废液中还有残糖、尿素等。

⑤糖蜜谷氨酸废液中大量的色素物质主要成分为焦糖色素、美拉德色素和酚类色素等。此类废水如果直接排放会造成氨基酸、色素等宝贵资源的大量浪费，而且还会造成非常严重的环境污染，破坏生态环境。

1.3.3　糖蜜废液的水质指标

糖蜜废液有机物浓度高，废液的污染物含量严重超标（特别是BOD、COD等的含量），若未加治理排入江湖，必定对环境造成极大的威胁。以甘蔗糖蜜酒精废液和甜菜糖蜜酒精废液为例，其部分的水质指标分别见表1-11和表1-12。