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          我國制糖工業水污染物減排潛力分析及建議
           作者:     發布時間:2021-1-16 11:08:53  閱讀:次   

          摘要:為探尋制糖工業水污染物減排空間,全面調研了我國主要甘蔗和甜菜制糖省份共計178制糖企業,并從基準排水量和水污染物排放濃度兩個關鍵角度分析了制糖工業水污染物減排潛力。結果表明,各制糖省份水污染物排放強度差異明顯,云南、廣東、新疆等地的制糖企業水污染減排潛力較大,且制糖行業水污染物的未來減排動力主要來源于水污染排放濃度的進一步降低。建議加強制糖工業水污染物排放的國家和地方管控,同時完善區域環境管理。

          制糖業是與農產品聯系最為緊密的加工業,在國民經濟中占有重要地位。同時,制糖業也屬于高污染農副食品加工業,高耗水及水污染物排放是制糖工業的主要環境問題。

          2015年,國務院將“農副食品加工業”列為水污染防治的十大重點行業之一,“十三五”環保規劃除對化學需氧量和氨氮實施總量控制外,對總氮、總磷實行重點區域和重點行業相結合的總量控制。在各種污染預防措施施行后,制糖工業的基準排水量大幅下降,但是,主要水污染物總量控制形勢仍較為緊張。2016年,制糖工業化學需氧量和氨氮排放量分別占到了農副食品加工業化學需氧量和氨氮排放總量的21%9%。而依據第二次全國污染源普查制糖行業排污系數進行核算,2018年,制糖工業廢水排放量仍達到了1.75t,COD和氨氮的排放總量分別為4.46t0.18t。為此,全面了解當前我國制糖工業廢水排放及污染治理現狀,進一步分析水污染物減排潛力,對于提升制糖工業水污染防治水平,實現重點控制指標的減排目標具有重要意義。

          1 我國制糖工業概況

          我國是世界上少數幾個既產甘蔗糖又產甜菜糖的產糖大國,且以甘蔗制糖為主,20172018年制糖期全國食糖總產量中甘蔗糖占88.85%,甜菜糖占11.15%。制糖流程一般包括提取、清凈、蒸發濃縮、結晶、分離、干燥等工序,并以清凈工序所使用的澄清劑不同分為亞硫酸法和碳酸法工藝。我國甜菜制糖企業全部使用碳酸法工藝,而甘蔗制糖企業95%采用亞硫酸法工藝、5%采用碳酸法。

          20172018年制糖期,全國開工制糖企業(集團)共有46家,開工糖廠216間。其中甘蔗糖生產企業(集團)42家,開工糖廠187間,廣西、云南、廣東以及海南的糖廠數量分別為91、56、2711間,占全國甘蔗糖廠總數的48.66%、29.95%、12.50%5.09%;甜菜糖生產企業(集團)4家,開工糖廠29間,新疆、內蒙古和黑龍江的糖廠數量分別為14、73間,占全國甜菜糖廠總數的48.28%、24.14%10.34%。

          2 制糖行業水污染物減排潛力分析

          為調研全行業廢水及水污染物排放現狀,探究制糖行業實現水污染物減排的有效途徑,通過國家排污許可證管理信息平臺梳理了全國發放排污許可證的213家制糖企業的信息,整理出行業概況,并向213家制糖企業發放調研問卷,收集2017 /2018年制糖期生產原料、工藝和規模、新鮮水耗、廢水排放量以及水污染物排放濃度等包括企業實測、監督性監測、在線監測、第三方檢測等在內的相關數據。該調查共收到有效回復問卷178份,其中甘蔗制糖企業157份(廣西70份、云南54份、廣東24份、海南9份),甜菜制糖企業21份(新疆13份、內蒙古5份、黑龍江2份、河北1份)。

          2.1 制糖行業水污染物排放強度現狀

          制糖行業水污染物排放量計算公式為:

          G=I×M 1

          式中,G為污染物排放量,I為污染物排放強度,M為制糖總產量。

          在維持正常生產的情況下,水污染物排放強度是影響制糖企業污染物排放總量的關鍵因素,能夠綜合反映企業的產排污活動水平。以制糖行業主要水污染物CODCr和氨氮為例(分析結果見圖1、圖2。散點圖標識出各個污染物項目所有的調研數據;箱線圖則展現了數據的分布情況,從上至下依次表示最大值、上四分位數、中值、下四分位數及最小值,下同。),主要制糖省份CODCr和氨氮的排放強度現狀差異明顯。甘蔗制糖省份中,生產規模和工藝水平均為行業領頭羊的廣西,對水污染物的排放控制同樣出色。剔除異常值后,廣西CODCr和氨氮的排放強度均值均遠小于其他省份;廣東則相對較高。甜菜制糖省份中,由于新疆的制糖企業建廠較早,生產設備老化嚴重,污染物排放強度很高,CODCr排放強度均值達到了1021.23 g/t。部分制糖省份水污染減排潛力較大。

          總體來看,全國甘蔗制糖企業CODCr和氨氮的排放強度約為197.52 g/t8.58 g/t;甜菜制糖企業CODCr和氨氮的排放強度較高,約為827.76 g/t15.52 g/t。而國際先進水平,甘蔗制糖和甜菜制糖CODCr 的排放強度可以分別達到86 g/t 208 g/t ,制糖行業主要水污染物仍存在一定的減排空間。

           

          2.2 制糖行業水污染物減排潛力分析

          制糖企業減少水污染排放主要通過2種形式:一是采用清潔生產工藝和先進的廢水污染治理技術降低排放強度;二是壓縮生產以減少污染的產生。在保證產品產出的情況下,減小污染物排放強度則成了制糖企業首選的水污染物減排方式。污染物排放強度的表達式為:

          I=Q×C 2

          式中,I為污染物排放強度,Q為基準排水量,C為污染物排放濃度。

          根據公式2可以看出,制糖企業要實現減排,可進一步歸結為降低基準排水量或污染物排放濃度。

          對于甘蔗制糖而言,Q由兩部分構成,主要部分為新鮮水耗,另一部分是原料甘蔗含有的占自身重量75%~80%的水分(質量分數);甜菜制糖的基準排水量則基本由新鮮水耗構成。甘蔗所含水分除去在生產過程中的自然蒸發和損耗,剩余部分無法通過其他方式更有效的減少,故采用清潔生產方式降低新鮮水耗是甘蔗和甜菜制糖企業減小基準排水量的關鍵舉措。根據此次調研,各制糖省份噸原料新鮮水耗水平差距不大(詳見圖3)。內蒙古依靠廣泛使用的水循環利用技術,將甜菜制糖新鮮水耗控制在較為先進的水平,噸原料新鮮水耗均值甚至低于云南、廣東等主要甘蔗制糖省份,僅高于廣西。各省份新鮮水耗減排潛力較小。

          “制糖行業十二五發展規劃”“制糖行業節能減排先進適用技術目錄、指南”“制糖行業清潔生產技術推行方案”等指導措施的推動下,制糖行業清潔生產水平有了較大提升,清潔生產技術日漸成熟。與此同時,國家和地方相繼制定和發布了《清潔生產標準 甘蔗制糖業》(HJ/T1862006)《制糖行業清潔生產水平評價標準》(QB/T45702013)《清潔生產標準甘蔗制糖業(含糖蜜酒精)》(DB53/T 2342007)《甘蔗制糖行業清潔生產評價指標體系》(DB45/T 11882015)《云南省甘蔗糖業(含糖蜜酒精)清潔生產評價指標體系(試行)》等一系列標準文件,建立起了相對完備和立體的制糖行業清潔生產管理辦法。2012/2013年制糖期,全國甘蔗制糖企業平均噸糖新鮮水耗為13.04 t/t,甜菜制糖企業為22.03 t/t,至2018/2019年制糖期已分別下降至6.95 t/t12.39 t/t,制糖行業節水水平整體進步明顯。


           

          由此可見,制糖行業基準排水量的未來減排動力主要依靠于大力發展清潔生產后的慣性驅動,缺乏強有力的后續馬力,清潔生產減排潛力已趨于飽和。因此,在新鮮水耗和基準排水量均大幅下降的情況下,從有待完善和升級的水污染物排放標準及廢水治理技術著手考慮,是降低水污染物排放濃度、充分發揮目前制糖工業水污染物減排潛力的可行思路。

          從全國甘蔗制糖企業和甜菜制糖企業水污染物排放濃度現狀來看(見圖4和圖5),現行的《制糖工業水污染物排放標準》(GB 219092008),作為行業型國家標準,已經脫離了其需要契合行業實際發展情況來進行管控的運行軌跡。依據調研數據分析,75%的甘蔗制糖和甜菜制糖企業(箱線圖中的上四分位數)水污染物控制指標排放濃度均低于或遠低于排放標準限值(見表1)。若以75%排放濃度作為制糖工業水污染物排放標準限值,除去不達標企業的水污染物排放濃度數據后,全國甘蔗制糖和甜菜制糖企業CODCr、氨氮的平均排放強度分別降至144.14 g/t、3.87 g/t361.56 g/t、6.34 g/t。2019年全國食糖產量1076.04t,2020年預計產量為1100t,則2019年、2020CODCr和氨氮將能夠分別合計減排2059.88 t112.22t。實際而言,廣西在2013年發布了對基準排水量和污染物排放濃度進行雙重嚴格管控的地方環保標準《甘庶制糖工業水污染物排放標準》(DB 45/8932013)后,20142015兩年共削減CODCr 9951t、氨氮452t,減排效果顯著。

          廢水治理技術作為將排污單元與水污染物排放標準串聯起來的紐帶,是國家和地方實現環境管控的重要工具。目前制糖行業主流廢水治理技術對總氮和總磷等污染物的去除效果不夠理想,尤其是總磷,即使是在現行標準限值的要求下,仍有部分企業超標排放。根據此次調研,制糖行業廢水深度處理如混凝沉淀、過濾、活性炭吸附等技術的使用率僅有18%左右。因此,在考慮技術、環境和經濟合理性統一的前提下,深度處理將是未來制糖行業需要進一步發展和推廣的廢水治理技術。

           

           

          3 結論與建議

          3.1 制糖省份水污染物排放強度差異明顯,建議完善區域環境管理

          目前我國主要制糖省份水污染物排放強度水平差距明顯。廣西甘蔗制糖企業CODCr排放強度均值僅為85.64 g/t,廣東則高達428.42 g/t;云南在早于廣西發布清潔生產相關標準的情況下,CODCr排放強度均值仍然達到了228.67 g/t。主要原因是其他甘蔗制糖省份相較于廣西,制糖企業的污染排控水平參差不齊,不少企業污染物排放濃度存在較大的可降低空間。主要甜菜制糖省份新疆則由于落后的生產工藝水平導致排污量較大。建議地方基于不同的環境管理現狀,根據相應的環境管理需求,強化環境管理的區域化和差異化。如云南和廣東,建議出臺水污染物排放地方標準或督促污染排放水平落后的企業升級污染治理設施;對于新疆則亟需加快制糖企業生產設備的更新換代;處于行業領先水平,減排潛力較小的廣西和內蒙古則建議適當放松監管,從而完善區域環境管理機制,實現差異化管理。

          3.2 制糖工業水污染物排放濃度減排潛力較大,需要加強國家環境管控

          就制糖工業整體而言,當前我國制糖行業新鮮水耗和基準排水量均已大幅下降,但水污染物仍存在著一定的減排潛力,且水污染物減排潛力的釋放主要依靠于水污染排放濃度的進一步降低。建議對《制糖工業水污染物排放標準》(GB 219092008)展開修訂,根據制糖行業水污染排放現狀及行業未來發展前景調整相關污染物排放限值,并在國家水環境質量要求愈加嚴格的情況下,考慮增加污染物排放強度控制指標,在強化監管的同時豐富環境管控的多元性和靈活性。同時考慮推廣廢水深度處理技術,提升制糖企業對總氮和總磷等污染物的處理水平,增強全污染控制指標處理效果的一致性,進而提升行業污染排放的整體控制水平,實現對制糖工業水污染物減排空間的充分利用。


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