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[摘要]：以安徽中粮生化燃料酒精有限公司生产废液为例，采用强化混凝沉淀作为前处理，研究了生物絮凝剂与聚合硫酸铁复配时（简称复合微生物絮凝剂）对酒精发酵废液中固体悬浮物（SS）和CODCr的去除效果。结果表明：当酒精发酵废液pH为9.0，Ca2+添加量为1.5%，搅拌时间为6 min，复合生物絮凝剂投加量为3 ppm时，固体悬浮物和CODCr的去除率分别为92.6%和65.7%，且絮凝沉淀后上清液清透，无悬浮颗粒。絮凝后上清液进行回流调浆发酵，可以降低回配液的浓度、渗透压，减少回配液中酵母代谢产物对酵母的影响，从而提高酒精产量。
[关键词]：生物絮凝剂 酒精发酵废液 固体悬浮物 CODCr
中图分类号：R730.54 文献标识码：R 文章编号：1009-914X（2013）01- 0295-02
酒精发酵废液是一种成分复杂、有色素、呈酸性的高浓度有机废水，其中有10%的不溶物，剩余90%为可溶物[1]。如果不经治理直接排入水体，会造成河流水质变酸、变奥，水体生态系统受破坏；若直接排入农田，不仅会把农作物烧死，还会使土壤板结，影响地下水水质。因此，解决精厂酒精废液治理问题能为制精业企业的发展带来福音，也是环境保护的需要[2]。如果对酒精发酵废液进行固液分离，部分清液进行回配调浆发酵，废渣干燥后作饲料回收，不仅可以使废弃物资源化，还能减少废液的排放。
近年来，在酒精废糟的综合利用中，酒糟固液分离后的滤液回用技术很受重视。由于其中酵母可吸收性氮含量较高，有利于酵母的生长和酒精发酵，使得酒精废液回用初期发酵醪中的酒精含量有所增高。除此之外，回用技术的优点有：①可节约大量生产用水；②对DDGS的生，可减少蒸发浓缩的滤液量，从而可降低能耗；③如酒精废液采用厌氧发酵，则可减少消化负荷；④对于DDG的生产，废液经多次循环回用后，废液中的可溶性营养物质有一部分保留在滤渣中，使得干燥后制得的饲料中也含有部分DDS的营养成分，提高了饲料的经济价值。传统的滤液回用工艺如下[3]：
废液→离心→清液→添加石灰→调浆→发酵→蒸馏 ↓
部分清液与渣滓→干燥→干酒糟（DDGS）
然而，酒精废液中还含有大量对酵母生长和发酵有抑制作用的物质。可能的抑制物质包括酵母及杂菌的代谢产物，己糖、戊糖及非糖物质分解产物，美拉德反应产物等。随着废液回用过程的进行，当这些物质达一定浓度时就会明显抑制酵母的生长与发酵。此外，废液中的悬浮物、胶体物质和盐类的积累，会使醪液粘度增加，渗透压上升，这些都严重影响酒精发酵正常进行[4]。
正因如此，选择正确的固液分离方法就显得尤为重要。工业上，不少厂家采用离心的方式对酒精发酵废液进行固液分离，离心后的上清液进行回流发酵蒸发。但此方法有一个致命的缺点，即所要求的离心设备转速高、动力消耗大。了解到这一弊端，部分企业选择用絮凝沉淀的方式來去除发酵废液中的悬浮物和部分有机物。新的问题又出现了：应该选用何种絮凝剂？
现如今，市面上常用的絮凝剂种类并不多，包括无机絮凝剂（铁剂和铝剂）、合成有机高分子絮凝剂（PAM）和生物絮凝剂。关于铝盐，研究表明，铝通过各种渠道进入生物体内后通过积蓄和参与许多生物化学过程，使体内必需的营养元素和微量元素置换、流失，干扰和损害体内组织器官的生理功能。酒精发酵废液一旦使用铝盐作为絮凝剂，那么残留在上清液中的铝离子将会随回配液进入发酵罐，影响酵母的发酵过程。至于聚丙烯酰胺，它合成的原料丙烯酰胺是国际肿瘤研究机构（IAIC）认定的2A类致癌物，更是不能用在酒精发酵废液的固液分离过程中。因此最理想的絮凝剂为生物絮凝剂。在钟映萍[5]等研究指出，当调节废液的pH至8.0、投加复合壳聚糖量为200ppm、搅拌时间为10min条件下，可使废液的CODCr去除62.16%。而壳聚糖的市场价格在16万-50万/吨，如此高的投加量和昂贵的市价，使得壳聚糖在酒精发酵废液的絮凝应用中受到极大的限制。
本研究通过使用多糖生物絮凝剂与聚合硫酸铁复配处理酒精发酵废液，在前处理阶段最大限度地降低各污染指标，以达到降低回配液浓度、减少回配液中酵母代谢产物对酵母的影响，从而提高酒精产量的目的。
1 生物絮凝剂的絮凝原理
无机和人工合成的有机高分子絮凝剂被广泛地应用于水处理工艺中，但在使用过程中的不安全性和给环境造成的二次污染已经引起人们的高度重视。生物絮凝剂是由微生物产生的代谢产物，具有良好的絮凝沉淀性能，安全无毒，具有可生物降解性，属于环境友好型材料。因而，生物絮凝剂具有广阔的应用前景[6]。
本研究使用的生物絮凝剂为长的直链结构，分子量达到1200万以上，由于表面具有大量的羟基和羧基作为絮凝功能团，能够形成巨大的网状结构对水中的胶体悬浮物进行架桥、卷扫和网捕作用，达到对CODCr和NH3-N的高去除率效果。但生物絮凝剂的高成本问题严重制约着其在工业上的广泛应用，因此研究生物絮凝剂与其他絮凝剂的配合使用也是微生物絮凝剂发展的另一方向。尽管化学絮凝剂的危害很大，但只要不超过界限值则是无害的。已有实验表明二者配合使用可以互补不仅可以提高絮凝效率而且还可降低生物絮凝剂的投加量。本研究使用的复合生物絮凝剂为生物絮凝剂与聚合硫酸铁复配而成。
2 实验研究
2.1 检测项目及方法
CODCr的测定采用重铬酸钾法（GB/T 11914-1989）；
SS的测定采用重量法（GB/T 11901-1989）。
2.2 强化混凝沉淀处理系统
在进行混凝沉淀之前，发酵废液需要进行一步格栅过滤，去掉废液中的大颗粒杂质，减轻后续操作的压力。本研究设计的强化混凝沉淀设备包括助剂溶配罐1个（50 L），复合生物絮凝剂罐（图中为主剂罐）1个（10 L）、密封式混凝搅拌罐2个（各100 L）和沉淀罐1个（100 L），以及污水提升泵、助剂泵和加药泵各一台。见图1： 图1 强化混凝沉淀系统示意图
助剂在助剂溶配罐用自来水进行适当稀释后，由助剂泵连同酒精发酵废液输送至密封式混凝搅拌罐1，溢流混合液体在复合生物絮凝剂加药泵的作用下输送至密封式混凝搅拌罐2，溢流混合液进入沉淀罐，沉淀30分钟后上清液经过袋式过滤器过滤，回配发酵。沉淀脱水后成为干酒糟，用作饲料。
2.3 Ca2+浓度对复合生物絮凝剂处理酒精发酵废液的影响
有研究表明，生物絮凝剂在使用时需添加适量的Ca2+作助剂，因为Ca2+能够中和胶体表面的负电荷、降低胶体颗粒的Zeta电位促进絮体的形成，还可以有效地保护生物絮凝剂不受废水中降解酶的作用[7]。
试验时，向助剂溶配罐中分别加入不同质量的氯化钙粉末，使Ca2+在密封式混凝搅拌罐1里的质量浓度分别为0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%、1.5%、1.7%和1.9%，调节垃圾渗滤液pH至8.5后，使用复合生物絮凝剂运行强化混凝系统，检测沉淀后出水的SS和CODCr。实验结果如图2和3所示：
图2Ca2+浓度对复合生物絮凝剂去图3 Ca2+浓度对复合生物絮凝剂去除
除酒精发酵废液中SS效率的影响 酒精发酵废液中CODCr效率的影响
图2和图3表明，Ca2+浓度对复合生物絮凝剂功能的影响较为显著，且随着Ca2+浓度的增加，絮体也逐渐变大。当Ca2+浓度达到1.5%时，SS和CODCr的去除率分别达到77.0%和57.6%，接近峰值，且上清液透明度较高，色度最低。继续增加Ca2+浓度，虽然SS和CODCr的去除率有略微提高，但上清液开始发浊，说明在弱碱性情况下Ca2+开始形成Ca（OH）2沉淀。因此，对于此发酵废液，Ca2+的浓度应当控制在1.5%为最佳。
2.4 pH对复合生物絮凝剂处理酒精发酵废液的影响
向助剂溶配罐中加入氯化钙粉末，使Ca2+在密封式混凝搅拌罐1里的质量浓度控制在1.5%。将经过格栅过滤后的酒精发酵废液分成9份，1份不调节pH，其pH为5.1，另外8份分别用稀盐酸或氢氧化钠调节pH至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0和11.0。使用复合生物絮凝剂运行生物强化混凝系统，测量沉淀后出水的SS和CODCr。实验结果如图4和5所示：
图4 pH对复合生物絮凝剂去除 图5 pH对复合生物絮凝剂去除
酒精发酵废液中SS效率的影响 酒精发酵废液中CODCr效率的影响
由图4和图5可知，随着pH的升高，复合生物絮凝剂的能力也逐渐提高，但对絮体的形成影响不大。当pH升至7.0时，SS和CODCr的去除率开始加快，当达到9.0时，去除率开始趋于平稳。继续提高渗滤液pH，上清液开始发浊，说明已有部分Ca2+开始形成Ca（OH）2沉淀。因此，渗滤液的pH应控制在9.0左右，才能使复合生物絮凝剂效果最佳。
2.5 搅拌时间对复合生物絮凝剂处理酒精发酵废液的影响
助剂溶配罐中加入氯化钙粉末，使Ca2+在密封式混凝搅拌罐1里的质量浓度控制在1.5%。用氢氧化钠将经过格栅过滤后的酒精发酵废液的pH调节至9.0。使用复合生物絮凝剂运行生物强化混凝系统，搅拌时间分别为1 min、2 min、4min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min、16 min、18 min和20 min。测量沉淀后出水的SS和CODCr。实验结果如图6和7所示：
图6搅拌时间对复合生物絮凝剂去图7搅拌时间对复合生物絮凝剂
除酒精发酵废液中CODCr效率的影响 去除酒精发酵废液CODCr效率影响
由图6和图7可知，当搅拌时间为6min时，SS和CODCr去除率达到最高峰。随着搅拌时间的继续延长，絮凝效果反而变差。分析原因可能是搅拌时间影响絮凝剂的扩散速度和絮凝体的水稳定性：搅拌时间过短，生物絮凝剂还未均匀分布到废液中；搅拌时间过长，则不利于絮凝体的形成。因此，控制絮凝搅拌时间在6min为最佳。
2.6 复合生物絮凝剂的投加量
向助剂溶配罐中加入氯化钙粉末，使Ca2+在密封式混凝搅拌罐1里的质量浓度控制在1.5%。用氢氧化钠将经过格栅过滤后的酒精发酵废液的pH调节至9.0。添加不同量的复合生物絮凝剂，使其投加量分别0.5ppm、1ppm、1.5ppm、2ppm、2.5ppm、3ppm、3.5ppm、4ppm、4.5ppm、5ppm，运行生物强化混凝系统，测量沉淀后出水的SS和CODCr。实验结果如图6和7所示：
图8 复合生物絮凝剂投加量对去 图9 复合生物絮凝剂投加量对去除
除酒精发酵废液中SS效率的影响 酒精发酵废液中CODCr效率的影响
由图8和图9可知，当复合生物絮凝剂投加量为3ppm时，SS和CODCr去除率达到最高峰，分别为92.6%和65.7%。当投加量大于3ppm时，SS去除率趨向于稳定，而CODCr去除率不升反降，分析原因是过量的生物絮凝剂残留在上清液中，增加了上清的CODCr。因此，控制复合生物絮凝剂的投加量在3ppm为最佳。
2.7 稳定运行试验
为了验证复合生物絮凝剂对酒精发酵废液的稳定性，试验运行了1个月。在生物强化混凝沉淀系统中，助剂使用氯化钙粉末，Ca2+浓度控制在1.5%，废液的pH调节至9.0，复合生物絮凝剂的投加量为3ppm。在经过强化混凝沉淀后，上清液经过微滤直接进行回配。四次测定混凝沉淀系统进水和絮凝沉淀出水各项污染指标，结果如表1所示：
表1 系统各节点对污染物的去除情况
污染指标 系统进水 沉淀出水
CODCr
（mg/L） 58901 20036 58670 21432
57997 20098
58720 20996
SS
（mg/L） 5477 492.3
5465 500.1
5508 495.5
5482 480.1
pH 5.4 8.3
5.3 8.2
4.8 7.8
5.1 8.0
通过表1可以看出，用复合生物絮凝剂混凝沉淀后，各项数据基本稳定，SS非常低，CODCr也降低了一大半，能够大大降低回配液浓度，减少回配液中酵母代谢产物对酵母的影响。
3 结论
1）Ca2+浓度、发酵废液的pH、搅拌时间以及复合生物絮凝剂的投加量对絮凝功能的影响均较为显著。试验得出了适用于酒精发酵废液处理的最佳Ca2+浓度pH、搅拌时间和絮凝剂投加量；
2）使用复合生物絮凝剂前处理后的水经过微滤后，可以直接进行回配发酵，相比离心法减少耗电，相比壳聚糖絮凝法则大大降低成本。
参考文献：
[1] 黄敏， 梁桂养， 苏志东， 熊明飞， 李兴农， 欧桂恒， 覃晓刚. 糖蜜酒精废液治理新技术. 轻工科技， 2000（1）：41- 44.
[2] 陈秀玉. 糖蜜酒精废液处理方法及研究进展. 企业科技与发展， 2007（7）：39-40.
[3] 封毅. 玉米酒精废液的絮凝处理. 环保技术， 2000（3）31-32.
[4] 姚文娟， 李绩， 肖冬光， 王辉. 絮凝法处理酒精废液的研究[J]. 酿酒科技， 2001（3）：34-36.
[5] 钟映萍， 蚁细苗， 张佳泳， 张远平， 黄玉南. 壳聚糖复合絮凝剂对蔗汁酒精生产废液的澄清工艺研究[J]. 广东化工， 2010（7）37：247-249.
[6] 马放，李大鹏，郑丽娜等. 复合型生物絮凝剂与聚合氯化铝铁复配处理高藻水[J]. 中国给水排水，2008（24）3：39-41.
[7] 楊莹，马放，王琴. Ca2+对生物絮凝剂絮凝形态影响的研究[J].哈尔滨商业大学学报，2006（22）6：41-43.
作者简介：
石飞虹（1975-），男，安徽宿松人，工程硕士，工程师，研究方向：化学工程。
[关键词]：生物絮凝剂 酒精发酵废液 固体悬浮物 CODCr
中图分类号：R730.54 文献标识码：R 文章编号：1009-914X（2013）01- 0295-02
酒精发酵废液是一种成分复杂、有色素、呈酸性的高浓度有机废水，其中有10%的不溶物，剩余90%为可溶物[1]。如果不经治理直接排入水体，会造成河流水质变酸、变奥，水体生态系统受破坏；若直接排入农田，不仅会把农作物烧死，还会使土壤板结，影响地下水水质。因此，解决精厂酒精废液治理问题能为制精业企业的发展带来福音，也是环境保护的需要[2]。如果对酒精发酵废液进行固液分离，部分清液进行回配调浆发酵，废渣干燥后作饲料回收，不仅可以使废弃物资源化，还能减少废液的排放。
近年来，在酒精废糟的综合利用中，酒糟固液分离后的滤液回用技术很受重视。由于其中酵母可吸收性氮含量较高，有利于酵母的生长和酒精发酵，使得酒精废液回用初期发酵醪中的酒精含量有所增高。除此之外，回用技术的优点有：①可节约大量生产用水；②对DDGS的生，可减少蒸发浓缩的滤液量，从而可降低能耗；③如酒精废液采用厌氧发酵，则可减少消化负荷；④对于DDG的生产，废液经多次循环回用后，废液中的可溶性营养物质有一部分保留在滤渣中，使得干燥后制得的饲料中也含有部分DDS的营养成分，提高了饲料的经济价值。传统的滤液回用工艺如下[3]：
废液→离心→清液→添加石灰→调浆→发酵→蒸馏 ↓
部分清液与渣滓→干燥→干酒糟（DDGS）
然而，酒精废液中还含有大量对酵母生长和发酵有抑制作用的物质。可能的抑制物质包括酵母及杂菌的代谢产物，己糖、戊糖及非糖物质分解产物，美拉德反应产物等。随着废液回用过程的进行，当这些物质达一定浓度时就会明显抑制酵母的生长与发酵。此外，废液中的悬浮物、胶体物质和盐类的积累，会使醪液粘度增加，渗透压上升，这些都严重影响酒精发酵正常进行[4]。
正因如此，选择正确的固液分离方法就显得尤为重要。工业上，不少厂家采用离心的方式对酒精发酵废液进行固液分离，离心后的上清液进行回流发酵蒸发。但此方法有一个致命的缺点，即所要求的离心设备转速高、动力消耗大。了解到这一弊端，部分企业选择用絮凝沉淀的方式來去除发酵废液中的悬浮物和部分有机物。新的问题又出现了：应该选用何种絮凝剂？
现如今，市面上常用的絮凝剂种类并不多，包括无机絮凝剂（铁剂和铝剂）、合成有机高分子絮凝剂（PAM）和生物絮凝剂。关于铝盐，研究表明，铝通过各种渠道进入生物体内后通过积蓄和参与许多生物化学过程，使体内必需的营养元素和微量元素置换、流失，干扰和损害体内组织器官的生理功能。酒精发酵废液一旦使用铝盐作为絮凝剂，那么残留在上清液中的铝离子将会随回配液进入发酵罐，影响酵母的发酵过程。至于聚丙烯酰胺，它合成的原料丙烯酰胺是国际肿瘤研究机构（IAIC）认定的2A类致癌物，更是不能用在酒精发酵废液的固液分离过程中。因此最理想的絮凝剂为生物絮凝剂。在钟映萍[5]等研究指出，当调节废液的pH至8.0、投加复合壳聚糖量为200ppm、搅拌时间为10min条件下，可使废液的CODCr去除62.16%。而壳聚糖的市场价格在16万-50万/吨，如此高的投加量和昂贵的市价，使得壳聚糖在酒精发酵废液的絮凝应用中受到极大的限制。
本研究通过使用多糖生物絮凝剂与聚合硫酸铁复配处理酒精发酵废液，在前处理阶段最大限度地降低各污染指标，以达到降低回配液浓度、减少回配液中酵母代谢产物对酵母的影响，从而提高酒精产量的目的。
1 生物絮凝剂的絮凝原理
无机和人工合成的有机高分子絮凝剂被广泛地应用于水处理工艺中，但在使用过程中的不安全性和给环境造成的二次污染已经引起人们的高度重视。生物絮凝剂是由微生物产生的代谢产物，具有良好的絮凝沉淀性能，安全无毒，具有可生物降解性，属于环境友好型材料。因而，生物絮凝剂具有广阔的应用前景[6]。
本研究使用的生物絮凝剂为长的直链结构，分子量达到1200万以上，由于表面具有大量的羟基和羧基作为絮凝功能团，能够形成巨大的网状结构对水中的胶体悬浮物进行架桥、卷扫和网捕作用，达到对CODCr和NH3-N的高去除率效果。但生物絮凝剂的高成本问题严重制约着其在工业上的广泛应用，因此研究生物絮凝剂与其他絮凝剂的配合使用也是微生物絮凝剂发展的另一方向。尽管化学絮凝剂的危害很大，但只要不超过界限值则是无害的。已有实验表明二者配合使用可以互补不仅可以提高絮凝效率而且还可降低生物絮凝剂的投加量。本研究使用的复合生物絮凝剂为生物絮凝剂与聚合硫酸铁复配而成。
2 实验研究
2.1 检测项目及方法
CODCr的测定采用重铬酸钾法（GB/T 11914-1989）；
SS的测定采用重量法（GB/T 11901-1989）。
2.2 强化混凝沉淀处理系统
在进行混凝沉淀之前，发酵废液需要进行一步格栅过滤，去掉废液中的大颗粒杂质，减轻后续操作的压力。本研究设计的强化混凝沉淀设备包括助剂溶配罐1个（50 L），复合生物絮凝剂罐（图中为主剂罐）1个（10 L）、密封式混凝搅拌罐2个（各100 L）和沉淀罐1个（100 L），以及污水提升泵、助剂泵和加药泵各一台。见图1： 图1 强化混凝沉淀系统示意图
助剂在助剂溶配罐用自来水进行适当稀释后，由助剂泵连同酒精发酵废液输送至密封式混凝搅拌罐1，溢流混合液体在复合生物絮凝剂加药泵的作用下输送至密封式混凝搅拌罐2，溢流混合液进入沉淀罐，沉淀30分钟后上清液经过袋式过滤器过滤，回配发酵。沉淀脱水后成为干酒糟，用作饲料。
2.3 Ca2+浓度对复合生物絮凝剂处理酒精发酵废液的影响
有研究表明，生物絮凝剂在使用时需添加适量的Ca2+作助剂，因为Ca2+能够中和胶体表面的负电荷、降低胶体颗粒的Zeta电位促进絮体的形成，还可以有效地保护生物絮凝剂不受废水中降解酶的作用[7]。
试验时，向助剂溶配罐中分别加入不同质量的氯化钙粉末，使Ca2+在密封式混凝搅拌罐1里的质量浓度分别为0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%、1.5%、1.7%和1.9%，调节垃圾渗滤液pH至8.5后，使用复合生物絮凝剂运行强化混凝系统，检测沉淀后出水的SS和CODCr。实验结果如图2和3所示：
图2Ca2+浓度对复合生物絮凝剂去图3 Ca2+浓度对复合生物絮凝剂去除
除酒精发酵废液中SS效率的影响 酒精发酵废液中CODCr效率的影响
图2和图3表明，Ca2+浓度对复合生物絮凝剂功能的影响较为显著，且随着Ca2+浓度的增加，絮体也逐渐变大。当Ca2+浓度达到1.5%时，SS和CODCr的去除率分别达到77.0%和57.6%，接近峰值，且上清液透明度较高，色度最低。继续增加Ca2+浓度，虽然SS和CODCr的去除率有略微提高，但上清液开始发浊，说明在弱碱性情况下Ca2+开始形成Ca（OH）2沉淀。因此，对于此发酵废液，Ca2+的浓度应当控制在1.5%为最佳。
2.4 pH对复合生物絮凝剂处理酒精发酵废液的影响
向助剂溶配罐中加入氯化钙粉末，使Ca2+在密封式混凝搅拌罐1里的质量浓度控制在1.5%。将经过格栅过滤后的酒精发酵废液分成9份，1份不调节pH，其pH为5.1，另外8份分别用稀盐酸或氢氧化钠调节pH至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0和11.0。使用复合生物絮凝剂运行生物强化混凝系统，测量沉淀后出水的SS和CODCr。实验结果如图4和5所示：
图4 pH对复合生物絮凝剂去除 图5 pH对复合生物絮凝剂去除
酒精发酵废液中SS效率的影响 酒精发酵废液中CODCr效率的影响
由图4和图5可知，随着pH的升高，复合生物絮凝剂的能力也逐渐提高，但对絮体的形成影响不大。当pH升至7.0时，SS和CODCr的去除率开始加快，当达到9.0时，去除率开始趋于平稳。继续提高渗滤液pH，上清液开始发浊，说明已有部分Ca2+开始形成Ca（OH）2沉淀。因此，渗滤液的pH应控制在9.0左右，才能使复合生物絮凝剂效果最佳。
2.5 搅拌时间对复合生物絮凝剂处理酒精发酵废液的影响
助剂溶配罐中加入氯化钙粉末，使Ca2+在密封式混凝搅拌罐1里的质量浓度控制在1.5%。用氢氧化钠将经过格栅过滤后的酒精发酵废液的pH调节至9.0。使用复合生物絮凝剂运行生物强化混凝系统，搅拌时间分别为1 min、2 min、4min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min、16 min、18 min和20 min。测量沉淀后出水的SS和CODCr。实验结果如图6和7所示：
图6搅拌时间对复合生物絮凝剂去图7搅拌时间对复合生物絮凝剂
除酒精发酵废液中CODCr效率的影响 去除酒精发酵废液CODCr效率影响
由图6和图7可知，当搅拌时间为6min时，SS和CODCr去除率达到最高峰。随着搅拌时间的继续延长，絮凝效果反而变差。分析原因可能是搅拌时间影响絮凝剂的扩散速度和絮凝体的水稳定性：搅拌时间过短，生物絮凝剂还未均匀分布到废液中；搅拌时间过长，则不利于絮凝体的形成。因此，控制絮凝搅拌时间在6min为最佳。
2.6 复合生物絮凝剂的投加量
向助剂溶配罐中加入氯化钙粉末，使Ca2+在密封式混凝搅拌罐1里的质量浓度控制在1.5%。用氢氧化钠将经过格栅过滤后的酒精发酵废液的pH调节至9.0。添加不同量的复合生物絮凝剂，使其投加量分别0.5ppm、1ppm、1.5ppm、2ppm、2.5ppm、3ppm、3.5ppm、4ppm、4.5ppm、5ppm，运行生物强化混凝系统，测量沉淀后出水的SS和CODCr。实验结果如图6和7所示：
图8 复合生物絮凝剂投加量对去 图9 复合生物絮凝剂投加量对去除
除酒精发酵废液中SS效率的影响 酒精发酵废液中CODCr效率的影响
由图8和图9可知，当复合生物絮凝剂投加量为3ppm时，SS和CODCr去除率达到最高峰，分别为92.6%和65.7%。当投加量大于3ppm时，SS去除率趨向于稳定，而CODCr去除率不升反降，分析原因是过量的生物絮凝剂残留在上清液中，增加了上清的CODCr。因此，控制复合生物絮凝剂的投加量在3ppm为最佳。
2.7 稳定运行试验
为了验证复合生物絮凝剂对酒精发酵废液的稳定性，试验运行了1个月。在生物强化混凝沉淀系统中，助剂使用氯化钙粉末，Ca2+浓度控制在1.5%，废液的pH调节至9.0，复合生物絮凝剂的投加量为3ppm。在经过强化混凝沉淀后，上清液经过微滤直接进行回配。四次测定混凝沉淀系统进水和絮凝沉淀出水各项污染指标，结果如表1所示：
表1 系统各节点对污染物的去除情况
污染指标 系统进水 沉淀出水
CODCr
（mg/L） 58901 20036 58670 21432
57997 20098
58720 20996
SS
（mg/L） 5477 492.3
5465 500.1
5508 495.5
5482 480.1
pH 5.4 8.3
5.3 8.2
4.8 7.8
5.1 8.0
通过表1可以看出，用复合生物絮凝剂混凝沉淀后，各项数据基本稳定，SS非常低，CODCr也降低了一大半，能够大大降低回配液浓度，减少回配液中酵母代谢产物对酵母的影响。
3 结论
1）Ca2+浓度、发酵废液的pH、搅拌时间以及复合生物絮凝剂的投加量对絮凝功能的影响均较为显著。试验得出了适用于酒精发酵废液处理的最佳Ca2+浓度pH、搅拌时间和絮凝剂投加量；
2）使用复合生物絮凝剂前处理后的水经过微滤后，可以直接进行回配发酵，相比离心法减少耗电，相比壳聚糖絮凝法则大大降低成本。
参考文献：
[1] 黄敏， 梁桂养， 苏志东， 熊明飞， 李兴农， 欧桂恒， 覃晓刚. 糖蜜酒精废液治理新技术. 轻工科技， 2000（1）：41- 44.
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作者简介：
石飞虹（1975-），男，安徽宿松人，工程硕士，工程师，研究方向：化学工程。