利用糖蜜酒精废液生产活性有机复合肥料工艺 本生产工艺技术属于工业污水处理和环境保护技术领域。
甘蔗制糖工业中产生的副产物糖蜜，在西方，大部分的国家是将其用于直接喂牲畜；在我国，大部分是用于发酵制造食用酒精，其结果是，由于酒精废液含有高浓度的COD(化学耗氧量)、BOD(生物耗氧量)和SS(悬浮物)，大量地直接排放水域给自然生态环境造成了严重的污染。长期以来，针对糖蜜酒精废液处理，工业界和科技界都投入了大量的资金、人力、物力，至今也尚无特别好的工艺治理方案。
目前糖蜜酒精废液的治理，主要有三大类的治理方案。(1)、将酒精废液经过一些处理以后排灌农田。这种方法只适合于在厂外有大面积能承受废水净化、又缺水的非砂质土农田实施，否则，废液会渗入江河或地下水源，引起污染；若施放不当，有机物还会烧坏庄稼。一时的大量排放，在农业上难以操作。(2)、厌氧沼气——耗氧爆气塘法。糖蜜酒精废液的COD一般都在10万mg/L左右，经一次厌氧发酵以后，COD负荷还有20000-30000 mg/L，仍属于高浓度废液，发酵后的消化液，其颜色发黑，有臭味，周围环境难以接受，并且耗氧爆气塘的投资和运行费用也大。(3)、酒精废液经浓缩以后再加以处理利用，如作燃料、饲料、肥料、减水剂、阻蚀剂、粘合剂等。采用多效蒸发系统来对糖蜜酒精废液进行浓缩，由于废液的PH值较低，大约在3.4--4.8之间，加之废液是多相性、多组份的复杂混合物的液体，使得蒸发系统的设备投资和运行，能耗费用都太大，在废水的治理工程作业中，成为企业的一项沉重的负担。
同样的，在其它的食品、发酵工业地有机废液的处理上，也存在上述的共同问题和难点。
八十年代初以来，甘蔗糖厂的主要污染源，糖蜜酒精废液的治理一直是人们从事的重大科研项目，先后有许多的治理方案和治理工程的问世。日本协和发酵公司把浓缩液与粉碎的树皮混合堆放发酵后，再配制成有机--无机复合肥；中国专利申请CN1078215A(申请日1992年4月30日)的糖蜜酒精废液的处理方法等等。其工艺技术方案都是以浓缩为不可缺少的工艺路线，故设备投资高，运行生产时能源消耗大，其复合肥料的配制都是一加一的简单的混合和配制，肥料中没有土壤微生物的活性，起不到用自然微生物来改良、活化土壤的作用。
本发明的目的就是针对现有技术的不足之处，把糖蜜酒精废液以及甘蔗糖业生产中的所有污染物全部加以综合利用，综合利用后的产品不再带来二次污染。其突出地表现在所有的废物废液的综合利用，不是一次性的简单的混合和配制，而是分阶段根据不同的生物化学反应的条件，分批适量的加入，同时根据物料的情况，加入各种调整剂和引入有关的微生物种群进行生物发酵，具有科学性。例如，在生物发酵的第一步，即高温发酵中，利用空气中的自然好氧菌和物料本身所带的微生物菌种，在鼓风机通风条件下，通过生物反应产生的热能，进行高温发酵，使得不断的有蒸汽排逸到大气中，达到蒸发大量的酒精废液水分的目的；在生物发酵的最后一步，引入含有大量的土壤微生物(包括腐生性微生物、腐植酸菌、固氮菌、解钾菌、解磷菌以及可调节和促进作物生长的菌类等)和微量元素化合物。使有机复合肥料与有益的土壤微生物形成自然的生态协调体系，从而制得一种具有土壤微生物活性的有机复合肥料。
把这种活性的有机复合肥料用于农业，能把有益的土壤微生物引殖于植物根际的土壤中，使它们成为地下肥料的天然加工厂和植物的保健医生，与有机复合肥料一起改良、活化土壤，使农作物更好地生长，同时保护生态环境和人们的身心健康。
本发明的技术方案，第一步是高温发酵，利用甘蔗糖厂的甘蔗渣、酒精废液(或木薯酒精废液等)、滤泥、污泥(塘泥、河泥、海泥、城市或糖厂污水处理的污泥等)，经过分类性的予处理，按一定的比例进行混合均匀后，利用空气中的自然好氧菌和物料本身所带的菌种，在大型发酵池中进行高温发酵，在大型发酵池的底部和中部排布有风管，利用鼓风机对发酵料进行不断的通风，使整个发酵池都处在高温和通风的条件下，使得从发酵物料的表面排入大气中的热空气带走大量酒精废液的水分。第二步是调整期混合发酵，在从高温发酵池运出来的物料中，投入腐生性微生物菌种群，加入调整剂和粘土，将物料成截面三角形堆放，堆的底部，设置有通风管，以调整堆肥发酵的通气性和温度。根据物料的湿度条件，及时地向发酵料中喷入经过予处理后的酒精废液。第三步是堆腐性发酵，将上述发酵后的物料堆翻堆一次，根据物料的湿度，喷入经过予处理后的酒精废液，成截面三角形堆放，不再进行人工鼓风通气，发酵期翻堆。第四步是土壤活性微生物发酵。往上述肥料堆中加入具有土壤活性微生物种群的物质，和工业生产中产生的锅炉烟囱灰、炉渣粉、石灰渣粉等废物，适当加入一些微量元素化合物，然后翻堆成截面三角形堆放发酵，发酵期间翻堆，使整体物料混合得更均匀，生物活性更稳定，此后，活性有机复合肥料成品就可以散装或干燥后造粒包装出厂。
本发明工艺流程如下：酒精废液的预处理，用石灰(或氢氧化钾、氢氧化钠)将酒精废液的PH值调节到4.0-5.5之间；污泥经自然干燥，粉碎过20目筛，混合搅拌物料配比(重量百分数)：甘蔗渣25-35％，酒精废液50-70％，滤泥0-20％，污泥0-20％。第一步，将上述物料混合并搅拌，利用空气中自然好氧菌和物料甘蔗渣、滤泥、污泥本身带的自然菌种，在发酵池中进行高温发酵，发酵温度为60-80℃，发酵时间为7-12天，在这期间，采用鼓风机和通气管道不断地向发酵池中鼓吹空气，喷入PH为4.0～5.5的酒精废液，喷入酒精废液的量以物料没有向外渗出废液为度，其间翻堆1-3次。发酵结束后，将1/5的物料返回混合搅拌工段，4/5的物料入下道工序。第二步，在从上述工段来的物料中，开始生产时，需加入富含霉菌微生物的物质(是从当地生产地点周围150公里的范围内采集来的森林中的含有大量腐烂的植物残体的表层泥土、烂水果烂蔬菜堆等，其用量一般控制在发酵物料总重量的0-4％的范围内)；加入粘土，加入量占物料总重量的25-40％；喷入酒精废液，喷加的量以使发酵物料的水份含量保持在65-75％之间；喷入酒精废液时，需同时补充两大类的调整剂：(1)物料酸碱度的调整剂(碱度调整剂为石灰、氢氧化钾或氢氧化钠；酸度调整剂为磷酸、过磷酸钙等)，其用量以使喷入的酒精废液的PH值在5.5-7.5之间为度，(2)发酵物料的最佳碳氮比的调整剂(尿素、硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵、氯化铵等)，这些物质与酒精配制成1-3％溶液，其用量以使整体发酵的物料的碳氮比介于30∶1至40∶1之间为度；将物料翻堆成截面三角性堆放，发酵时间为3-5天，发酵温度60--70℃，其间在底部用鼓风机和风管对料堆进行通风。发酵结束后，将1/5的物料留作本工段的发酵基料用，与第一步下来的物料再次混合进行发酵，4/5的物料送入下道工序。第三步，将第二步的物料翻堆成截面三角形堆放，不再采用鼓风机和风管通空气，只喷入酒精废液进行发酵，酒精废液的喷入量以使物料的水份保持在60-70％为度，发酵时间20-30天，发酵温度45--65℃，其间翻堆3-5次，发酵结束后，将1/5的物料留作本工段的发酵基料用，与第二步下来的物料再次混合进行发酵，4/5的物料送入下道工序。第四步，在上述的4/5的物料中，加入富含土壤活性微生物种群(其中包含可以采集到的固氮菌、解钾菌、解磷菌等)的物质，富含土壤活性微生物种群的物质的采集方法，是从当地生产地点周围150公里的范围内采集来的大地的肥沃泥土、山塘土和石岩缝隙团粒状山土，森林和山坡上含有大量腐烂的植物残体的表层泥土，野地里杂草繁殖茂盛的根区域内的土壤等，其用量一般控制在发酵物料总重量的0-4％左右的范围内；同时加入烟灰0-5％，炉渣0-5％，石灰渣0-1％，过磷酸钙0-0.5％(加入量为占发酵物料总量)；喷入酒精废液，其喷液量以保持发酵料的水份含量在45-60％为度，微量元素化合物分别是：硼砂或硼酸，其用量应控制在0-0.05％(占发酵物料总量)左右，氯化锌或硫酸锌，其用量应控制在0-0.1％(占发酵物料总量)左右，硫酸锰或氯化锰，其用量应控制在0-0.1％(占发酵物料总量)左右；将混合以后的物料翻堆成截面三角形堆放，进行土壤活性微生物发酵，时间为8-14天，发酵温度35-65℃发酵期间翻堆2-4次，使物料混合得更均匀，生物活性更稳定，土壤微生物的含量更丰富，这时，就可以将发酵后的1/5的活性有机复合肥料留下来作为基料，与上工序的物料混合后再进行土壤活性微生物发酵(这时可以不再加入富含土壤活性微生物种群的物质)，4/5的活性有机复合肥料就可以散装出厂。也可以在散装的活性有机复合肥料的基础上，根据用户的要求，配以化学肥料进行氮、磷、钾养分的适当的浓度调节，经干燥、造粒、包装后出厂。
本发明的甘蔗渣可以用其它的植物残体(稻草、麦杆、杂草等)，糖蜜酒精废液可以用其它的食品、发酵工业的有机废液来代替。
本发明由于不采用酒精废液浓缩蒸发工艺，而是利用空气中的自然好氧菌和物料本身所带的自然菌，在鼓风机通风的条件下，通过生物反应产生的热能，进行高温发酵，蒸发大量的酒精废液的水份，故设备投资省、运行能耗费用低、极大地降低了污水治理工程的一切费用。本发明能将制糖工业中的一切废物都资源化，能够最彻底地消灭工业污染。本发明的工艺技术，比采用传统的堆肥方法更具有科学性，因为采用了根据不同的生物化学反应的条件，分批适量地加入工业污染物和废弃物，各种微生物种群和调整剂等，使生产发酵的时间大大缩短，从而使得生产能力极大地提高。本发明在生产的最后工艺上，引入了自然的土壤活性微生物来进行发酵，使有机复合肥料由于富集有大量的土壤活性有效微生物，这种大量的土壤活性有效微生物种群和有机复合肥一起，用于农业，起到改良、活化土壤的作用，能使农作物更好地生长，在利用自然消除工业污染的同时，促进农业生产丰收，保护生态环境和人们的身心健康。
本发明的实施三例：
例一：第一步，取甘蔗渣25吨，酒精废液55吨，滤泥23吨，干污泥10吨，在混合搅拌机里进行混合搅拌均匀后，用翻斗车把混合料送入方形发酵池(发酵池中的物料高度一般为2米左右，在方形池的底部，平行地每隔一米左右排布置有通风管，管径120mm，管的上面沿管道方向钻有三排小孔，孔间距离为40mm，孔径5mm，在离底部大约1.2m的高度处，即物料的中心地带，从池的侧壁处往料池物料中插入带通风孔的风管，管径40mm，管的上面沿管道方向也钻有三排小孔，孔间距离为120mm，孔径4mm，以加强通风和必要时的降温之需)，在鼓风机的压力通风条件下(风压为0.03mP)，进行高温发酵，发酵的温度控制在80-60℃之间，发酵时间7天，在这期间，根据水份蒸发情况，经常喷洒PH值为4.5的酒精废液，用量以保持发酵物料的含水份在65％，翻堆一次，翻堆时，将物料中间的通风管辙掉，翻完堆以后又重新插入，使整体物料的发酵都能正常的进行，高温发酵以后的物料，其中的1/5的物料返回到物料混合搅拌工段，4/5的物料用机械移出发酵池进入下道工序；第二步，在从上述工段来的物料中，开始生产时，需加入富含霉菌微生物的物质，这种物质是从当地生产地点周围150公里的范围内采集来的森林中的含有大量腐烂的植物残体的表层泥土、烂水果烂蔬菜堆等，其用量控制在发酵物料总重量的4％，加入粘土40吨，喷入含2.5％的尿素，，用石灰或氢氧化钾调节PH为5.5的酒精废液，酒精废液喷加的量以使发酵物料的水份含量保持在60％，使整体发酵物料的碳氮比为30∶1；翻堆成截面三角形堆放，发酵时间为3天，其间在底部用鼓风机和风管对料堆进行通风，发酵温度60-70℃。发酵结束后，将1/5的物料留作本工段的发酵基料用，与第一步下来的物料再次混合进行发酵，4/5的物料送入下道工序。第三步，将第二步的物料翻堆成截面三角形堆放，不再采用鼓风机和风管通空气，只喷入酒精废液进行发酵，酒精废液的喷入量以使物料的水份保持在60％，发酵时间20天，其间翻堆3次，发酵温度45-65℃，发酵结束后，将1/5的物料留作本工段的发酵基料用，4/5的物料送入下道工序。第四步，在上述的4/5的物料中，加入富含土壤活性微生物种群的物质，是从当地生产地点周围150公里的范围内采集来的大地的肥沃泥土、山塘土和石岩缝隙团粒状山土，森林和山坡上含有大量腐烂的植物残体的表层泥土，野地里杂草繁殖茂盛的根区域内的土壤等，其用量一般控制在发酵物料总重量的4％，同时加入经过粉碎并过20目筛的烟灰5吨，炉渣1吨，石灰渣0.2吨；喷入含0.1％硼砂，0.2％氯化锌，0.2％氯化锰的酒精废液，其喷加量以保持发酵料的水份含量在55％；将混合发酵料翻堆成截面三角形堆放，进行土壤活性微生物发酵，时间为14天，发酵温度35-65℃，发酵期间翻堆4次，使物料混合得更均匀，生物活性更稳定，土壤微生物的含量更丰富，这时，就可以将发酵后的1/5的活性有机复合肥料留下来作基料，4/5的活性有机复合肥料就可以散装出厂。
例二：第一步，取杂草35吨，酒精废液70吨，滤泥25吨，第一例中第一步的发酵后的物料20吨，在混合搅拌机里进行混合搅拌均匀后，用翻斗车把混合料送入发酵池，在发酵池的底部成排布置有通风管，在鼓风机的压力通风条件下(风压为0.08mP)，进行高温发酵，发酵温度60-80℃，发酵时间12天，在这期间，根据水份蒸发情况，经常喷洒PH值为4.5的酒精废液，用量以保持发酵物料的含水份在75％，翻堆3次，高温发酵以后的物料，其中的1/5的物料返回到物料混合搅拌工段，4/5的物料用机械移出发酵池进入下道工序；第二步，在从上述工段来的物料中，加入粘土50吨，加入本工段的基料25吨，喷入含3％氯化铵或硫酸铵，用石灰或氢氧化钠调节后PH为6.5的酒精废液，酒精废液喷加的量以使发酵物料的水份含量保持在65％，使物料的碳氮比为35∶1，翻堆成截面三角形堆放，发酵时间为5天，发酵温度60-70℃，其间在底部用鼓风机和风管对料堆进行通风。发酵结束后，将1/5的物料留作本工段的发酵基料用，4/5的物料送入下道工序。第三步，将第二步的物料翻堆成截面三角形堆放，不再采用鼓风机和风管通空气，只喷入酒精废液进行发酵，酒精废液的喷入量以使物料的水份保持在65％，发酵时间30天，其间翻堆5次，发酵温度45-65℃，发酵结束后，将1/5的物料留作本工段的发酵基料用，4/5的物料送入下道工序。第四步，在上述的4/5的物料中，加入本工段的基料20吨；同时加入经过粉碎并过20目筛的炉渣5吨，过磷酸钙0.5吨，喷入含0.1％硼酸，0.2％硫酸锌的酒精废液，其喷加量以保持发酵料的水份含量在50％；将发酵料成截面三角形堆放，进行土壤活性微生物发酵，时间为10天，发酵温度35-65％，发酵期间翻堆3次，使物料混合得更均匀，生物活性更稳定，土壤微生物的含量更丰富，这时，就可以将发酵后的1/5的活性有机复合肥料留下来作基料，4/5的活性有机复合肥料就可以散装出厂。
例三：第一步，取粉碎的麦杆和稻草35吨，木薯酒精废液65吨，污泥25吨，混入第一例中第一步的发酵后的物料25吨，在混合搅拌机里进行混合搅拌均匀后，用翻斗车把混合料送入发酵池，在发酵池的底部排布置有通风管，在鼓风机的压力通风条件下(风压为0.1mP)，进行高温发酵，发酵温度60-80℃，发酵时间9天，在这期间，根据水份蒸发情况，经常喷洒PH值为5.5的木著酒精废液，用量以保持发酵物料的含水份在70％，翻堆2次，高温发酵以后的物料，其中的1/5的物料返回到物料混合搅拌工段，4/5的物料用机械移出发酵池进入下道工序；第二步，在从上述工段来的物料中，加入本工段的基料20吨，加入粘土40吨，喷入含2.5％硝酸铵或碳酸氢铵，用石灰或氢氧化钾调节PH为7.5的木薯酒精废液，喷加的量以使发酵物料的水份含量保持在70％，使物料的碳氮比为40∶1，翻堆成截面三角性堆放，发酵时间为4天，其间在底部用鼓风机和风管对料堆进行通风。发酵温度60-70℃，发酵结束后，将1/5的物料留作本工段的发酵基料用，4/5的物料送入下道工序。第三步，将第二步的物料翻堆成截面三角形堆放，不再采用鼓风机和风管通空气，只喷入木薯酒精废液进行发酵，木薯酒精废液的喷入量以使物料的水份保持70％，发酵时间25天，其间翻堆4次，发酵温度45-65℃，发酵结束后，将1/5的物料留作本工段的发酵基料用，4/5的物料送入下道工序。第四步，在上述的4/5的物料中，加入本工段的基料20吨；同时加入经过粉碎并过20目筛的烟灰6吨，石灰渣1吨，喷入含0.2％氯化锌的木薯酒精废液，其喷加量以保持发酵料的水份含量在60％；将发酵料成截面三角形堆放，进行土壤活性微生物发酵，时间为8天，发酵温度为35-65℃，发酵期间翻堆2次，使物料混合得更均匀，生物活性更稳定，土壤微生物的含量更丰富，这时，就可以将发酵后的1/5的活性有机复合肥料留下来作基料，4/5的活性有机复合肥料就可以散装出厂。