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摘 要：甘蔗糖业是一项高耗水、高产水、高排水的行业，糖业循环经济是对蔗糖生产过程的减量化、资源化活动，增效减排降耗已成为制糖企业内需及外部环境的关注点。甘蔗糖厂循环水源的COD增加绝大部分来自于生产过程煮糖、蒸发真空冷凝水不可避免的微糖分跑糖，另煮糖、蒸发操作失误真空跑糖造成的水源糖分污染事故在生产中也时有发生，导致循环水的COD大幅度增加，增加污水生化处理难度。节约水资源、减少环境污染，对真空冷凝过程不可避免微糖分跑糖及操作失误跑糖再利用、资源化的工艺性改进研究势在必行。
关键词：减排；减量化；资源化；真空；冷凝水
中图分类号：TS248 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0325-02
1 现有煮糖、蒸发真空冷凝过程水源生产现状
1.1 现有真空冷凝水工艺流程
现有真空冷凝水会不断带走煮糖、蒸发过程的大量水分、热量、微糖份并与冷凝水混合后回流到循环水池中，循环池中水温度、微糖份含量不断升高，微糖份含量升高会导致水质COD含量升高，须经过生化系统处理达标后才能排放，升温的水经过冷却塔冷却降温后又重复用于真空冷凝系统。
1.2 生产用水及水处理量现状（按日处理甘蔗15000t计）
（1）甘蔗水分75%，日甘蔗含水量15000×75%=11250t。
（2）补充新鲜水按0.1t水/t蔗计，日补充新鲜水量15000×0.1=1500t。
（3）蔗渣带走水：按蔗渣产量22%，含水率47%计，日蔗渣带走水量15000×22%×47%=1551t。
（4）滤泥带走水：按滤泥产量2.5%，含水率72%计，日滤泥带走水量15000×2.5%×72%=270t。
（5）桔水带走水：按桔水产量3%，含水率15%计，日桔水带走水量15000×3%×15%=68t。
（6）锅炉蒸发水量：耗汽量0.4t/t蔗计，锅炉日蒸发水量15000×0.4=6000t。
（7）生化系统每日需要处理的水量为：
11250+1500-1551-270-68-6000=4861t。
（8）循环池水因微糖分含量平均按1/100000计，每日损失的蔗糖量为：4861×1÷100000×1000=48.61kg。
（9）循环池水因微糖分影响COD含量平均按250mg/L计，处理到达标排放60mg/L以下，生化系统每日需要处理COD量为：
4861×（250-60）÷1000=923.59kg
2 煮糖、蒸發真空冷凝过程水源改进方案及措施
2.1 改进后的真空冷凝水工艺流程
改进后真空冷凝水带走煮糖及蒸发过程的水分、热量、微糖份与冷凝水混合后，一部分水源经过专门冷却换热器系统冷却后继续用于真空冷凝水，多余的冷凝水从尾管中溢流到平衡箱中，经过加热换热器，加热到规定温度后直接用于压榨渗透工艺用水，整个煮糖及蒸发过程的真空冷凝水在封闭系统中循环，真空系统冷凝水不进入循环池中，循环池中水源微糖份含量及COD含量永远不会因煮糖及蒸发过程的微糖份及操作失误跑糖而持续升高，极大限度减少污水处理量，达到减排增效需要。
真空冷凝水在封闭管道系统中经过泵直接强制循环，增强了冷凝器尾管中冷凝水的抽吸力，有利于系统真空度的提高。
2.2 拟改进的真空冷凝水工艺流程可行性分析（按日处理甘蔗15000t）
（1）计算煮糖、蒸发真空冷凝水每天带走的水量如表1。
（2）按日处理甘蔗15000t，压榨渗透水按比例为25%计，则计算压榨每小时需要的渗透水量为15000×25%÷24=156.250m3。
结果表明：系统中每小时蒸发的真空冷凝水，可全部用于压榨渗透水。
（3）改进后水处理量（按日处理甘蔗15000t计）
汽凝水部分经过降温冷却后替代新鲜水源，根据1.2.2和1.2.7衡算，每天可减少1500t污水处理量。
（4）改进后循环池水几乎没有因煮糖、蒸发系统蒸发微糖分及跑糖影响循环池水COD含量，按100～150mg/L，达标排放60mg/L以下，每日需处理COD量：
（4861-1500）×（150-60）÷1000=302.49kg
根据1.2.9衡算结果，每日减少COD处理量923.59-302.49=621.1kg，工厂将最终得以实现增效减排减量化需要。
（5）真空冷凝水的部分水源热量衡算
①真空冷凝水维持正常真空度要求的温度不宜超过40℃，否则会影响真空度进而影响到正常的制糖生产，而煮糖及蒸发在正常真空生产时的糖浆及糖膏温度为66～68℃，按68℃降到40℃以下水源计，水的比热C=4.187kJ/kg·℃，则根据2.2.1衡算结果，每小时蒸发进入真空冷凝水的水量为132.860t，需要交换的热量：
132.860×1000×4.187×（68-40）=1.56×107kJ。
②压榨渗透水源温度要求85～90℃，而真空冷凝水的混合水源温度约39～45℃，处理132.860t水从39℃加热到90℃，每小时交换的热量：
132.860×1000×4.187×（90-39）=2.84×107kJ。
2.3 拟改进的配套设施
2.3.1 循环冷凝水管改进
现有的真空冷凝水管道均为碳钢设备，易产生锈蚀，长时间运行会导致真空冷凝水源污染，可对管道内部通过喷涂环氧树脂防腐，或换成不锈钢管道。
2.3.2 循环冷凝水管路系统改进
现有的真空冷凝水管路系统与循环池水源分离且独立封闭运行，在管路系统中增加一套冷却设施，冷却水源来源于原有循环池却水，冷却器数量、换热面积必须满足每小时交换的热量1.56×107kJ的要求。 2.3.3 真空冷凝水用于压榨渗透水源加热系统改进
增加换热器设备，充分利用蒸发系统热源，使用蒸发系统汽凝水热量及汁汽热量在换热器中进行热交换，把增量的真空冷凝水加热到85～90℃后供压榨渗透使用，增加的换热器数量、换热面积必须满足每小时交换的热量2.84×107kJ的要求。
3 存在问题分析
费用及工艺技术方面：
（1）真空冷凝水源管道内部喷涂环氧树脂防腐或换成不锈钢管道只是增加相应投资费用，不会存在任何工艺技术方面问题。
（2）压榨渗透水源流程增加独立换热器设备，也只是增加相应投资费用，不会存在任何工艺技术方面问题。
（3）真空冷凝水管路系统与循环池水源分离且独立封闭运行，也只是增加相应改造投资费用，不会存在任何工艺技术方面问题。
（4）增加一套冷却换热设施，实现清浊分离，只是增加相应投资费用，也同样不会存在任何工艺技术方面问题。
4 总 结
（1）本课题主要对制糖企业部分水源——煮糖、蒸发系统真空冷凝水内部消化的探讨研究，目的是尽可能地实现工艺用水的清浊分流及资源的再利用，多回收糖分，杜绝糖分流往污水处理系统，减少污水处理运行成本，降低环保事故风险，促进制糖企业与环境协调发展。
（2）如果对煮糖、蒸发真空冷凝水系统中水源直接泵送进行强制循环冷凝水过程，有利于煮糖、蒸发真空系统真空度的提高，对制糖行业将是一个重大的改进。
（3）本课题涉及的增加加热器及冷却换热设备，都是一次性投资，换热设备在运行中无论是管程还是壳程都是运行较干净的水源，几乎不需要任何清洗及维护，运行费用会较低。
（4）本人在进行《甘蔗糖业节水减排的措施探索研究》写作过程中得到了部门领导吕德馨经理和隆宏锋经理的指导和帮助，同时得到了农地、莫有虎、韦石明等各位同事支持，在此衷心感谢各位领导及同事给出的宝贵意见及建议，使我能顺利完成本课题研究。
参考文献
[1]霍汉镇.现代制糖化学与工艺学.化學工业出版社，2018年1月北京第一版第一次印刷.
[2]霍汉镇.制糖工艺与装备的新概念与新实践.（第一分册）广西大学生物技术与糖业工程学院/广西大学糖业工程研究中心，1999.
[3]甘蔗制糖工艺学.广东轻工业学校/四川轻工业学校合编，轻工业出版社出版，1982年5月第一版第一次印刷.
收稿日期：2018-7-23
作者简介：黄 俭（1969-），男，壮族，广西横县人，助理工程师，本科，主要从事制糖工程工作。
关键词：减排；减量化；资源化；真空；冷凝水
中图分类号：TS248 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0325-02
1 现有煮糖、蒸发真空冷凝过程水源生产现状
1.1 现有真空冷凝水工艺流程
现有真空冷凝水会不断带走煮糖、蒸发过程的大量水分、热量、微糖份并与冷凝水混合后回流到循环水池中，循环池中水温度、微糖份含量不断升高，微糖份含量升高会导致水质COD含量升高，须经过生化系统处理达标后才能排放，升温的水经过冷却塔冷却降温后又重复用于真空冷凝系统。
1.2 生产用水及水处理量现状（按日处理甘蔗15000t计）
（1）甘蔗水分75%，日甘蔗含水量15000×75%=11250t。
（2）补充新鲜水按0.1t水/t蔗计，日补充新鲜水量15000×0.1=1500t。
（3）蔗渣带走水：按蔗渣产量22%，含水率47%计，日蔗渣带走水量15000×22%×47%=1551t。
（4）滤泥带走水：按滤泥产量2.5%，含水率72%计，日滤泥带走水量15000×2.5%×72%=270t。
（5）桔水带走水：按桔水产量3%，含水率15%计，日桔水带走水量15000×3%×15%=68t。
（6）锅炉蒸发水量：耗汽量0.4t/t蔗计，锅炉日蒸发水量15000×0.4=6000t。
（7）生化系统每日需要处理的水量为：
11250+1500-1551-270-68-6000=4861t。
（8）循环池水因微糖分含量平均按1/100000计，每日损失的蔗糖量为：4861×1÷100000×1000=48.61kg。
（9）循环池水因微糖分影响COD含量平均按250mg/L计，处理到达标排放60mg/L以下，生化系统每日需要处理COD量为：
4861×（250-60）÷1000=923.59kg
2 煮糖、蒸發真空冷凝过程水源改进方案及措施
2.1 改进后的真空冷凝水工艺流程
改进后真空冷凝水带走煮糖及蒸发过程的水分、热量、微糖份与冷凝水混合后，一部分水源经过专门冷却换热器系统冷却后继续用于真空冷凝水，多余的冷凝水从尾管中溢流到平衡箱中，经过加热换热器，加热到规定温度后直接用于压榨渗透工艺用水，整个煮糖及蒸发过程的真空冷凝水在封闭系统中循环，真空系统冷凝水不进入循环池中，循环池中水源微糖份含量及COD含量永远不会因煮糖及蒸发过程的微糖份及操作失误跑糖而持续升高，极大限度减少污水处理量，达到减排增效需要。
真空冷凝水在封闭管道系统中经过泵直接强制循环，增强了冷凝器尾管中冷凝水的抽吸力，有利于系统真空度的提高。
2.2 拟改进的真空冷凝水工艺流程可行性分析（按日处理甘蔗15000t）
（1）计算煮糖、蒸发真空冷凝水每天带走的水量如表1。
（2）按日处理甘蔗15000t，压榨渗透水按比例为25%计，则计算压榨每小时需要的渗透水量为15000×25%÷24=156.250m3。
结果表明：系统中每小时蒸发的真空冷凝水，可全部用于压榨渗透水。
（3）改进后水处理量（按日处理甘蔗15000t计）
汽凝水部分经过降温冷却后替代新鲜水源，根据1.2.2和1.2.7衡算，每天可减少1500t污水处理量。
（4）改进后循环池水几乎没有因煮糖、蒸发系统蒸发微糖分及跑糖影响循环池水COD含量，按100～150mg/L，达标排放60mg/L以下，每日需处理COD量：
（4861-1500）×（150-60）÷1000=302.49kg
根据1.2.9衡算结果，每日减少COD处理量923.59-302.49=621.1kg，工厂将最终得以实现增效减排减量化需要。
（5）真空冷凝水的部分水源热量衡算
①真空冷凝水维持正常真空度要求的温度不宜超过40℃，否则会影响真空度进而影响到正常的制糖生产，而煮糖及蒸发在正常真空生产时的糖浆及糖膏温度为66～68℃，按68℃降到40℃以下水源计，水的比热C=4.187kJ/kg·℃，则根据2.2.1衡算结果，每小时蒸发进入真空冷凝水的水量为132.860t，需要交换的热量：
132.860×1000×4.187×（68-40）=1.56×107kJ。
②压榨渗透水源温度要求85～90℃，而真空冷凝水的混合水源温度约39～45℃，处理132.860t水从39℃加热到90℃，每小时交换的热量：
132.860×1000×4.187×（90-39）=2.84×107kJ。
2.3 拟改进的配套设施
2.3.1 循环冷凝水管改进
现有的真空冷凝水管道均为碳钢设备，易产生锈蚀，长时间运行会导致真空冷凝水源污染，可对管道内部通过喷涂环氧树脂防腐，或换成不锈钢管道。
2.3.2 循环冷凝水管路系统改进
现有的真空冷凝水管路系统与循环池水源分离且独立封闭运行，在管路系统中增加一套冷却设施，冷却水源来源于原有循环池却水，冷却器数量、换热面积必须满足每小时交换的热量1.56×107kJ的要求。 2.3.3 真空冷凝水用于压榨渗透水源加热系统改进
增加换热器设备，充分利用蒸发系统热源，使用蒸发系统汽凝水热量及汁汽热量在换热器中进行热交换，把增量的真空冷凝水加热到85～90℃后供压榨渗透使用，增加的换热器数量、换热面积必须满足每小时交换的热量2.84×107kJ的要求。
3 存在问题分析
费用及工艺技术方面：
（1）真空冷凝水源管道内部喷涂环氧树脂防腐或换成不锈钢管道只是增加相应投资费用，不会存在任何工艺技术方面问题。
（2）压榨渗透水源流程增加独立换热器设备，也只是增加相应投资费用，不会存在任何工艺技术方面问题。
（3）真空冷凝水管路系统与循环池水源分离且独立封闭运行，也只是增加相应改造投资费用，不会存在任何工艺技术方面问题。
（4）增加一套冷却换热设施，实现清浊分离，只是增加相应投资费用，也同样不会存在任何工艺技术方面问题。
4 总 结
（1）本课题主要对制糖企业部分水源——煮糖、蒸发系统真空冷凝水内部消化的探讨研究，目的是尽可能地实现工艺用水的清浊分流及资源的再利用，多回收糖分，杜绝糖分流往污水处理系统，减少污水处理运行成本，降低环保事故风险，促进制糖企业与环境协调发展。
（2）如果对煮糖、蒸发真空冷凝水系统中水源直接泵送进行强制循环冷凝水过程，有利于煮糖、蒸发真空系统真空度的提高，对制糖行业将是一个重大的改进。
（3）本课题涉及的增加加热器及冷却换热设备，都是一次性投资，换热设备在运行中无论是管程还是壳程都是运行较干净的水源，几乎不需要任何清洗及维护，运行费用会较低。
（4）本人在进行《甘蔗糖业节水减排的措施探索研究》写作过程中得到了部门领导吕德馨经理和隆宏锋经理的指导和帮助，同时得到了农地、莫有虎、韦石明等各位同事支持，在此衷心感谢各位领导及同事给出的宝贵意见及建议，使我能顺利完成本课题研究。
参考文献
[1]霍汉镇.现代制糖化学与工艺学.化學工业出版社，2018年1月北京第一版第一次印刷.
[2]霍汉镇.制糖工艺与装备的新概念与新实践.（第一分册）广西大学生物技术与糖业工程学院/广西大学糖业工程研究中心，1999.
[3]甘蔗制糖工艺学.广东轻工业学校/四川轻工业学校合编，轻工业出版社出版，1982年5月第一版第一次印刷.
收稿日期：2018-7-23
作者简介：黄 俭（1969-），男，壮族，广西横县人，助理工程师，本科，主要从事制糖工程工作。