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摘要: 甘蔗制糖业在促进经济发展的同时也带来了环境问题,实施清洁生产是甘蔗制糖业可持续发展最有效的途径。为给甘蔗制糖业企业清洁生产工作提供科学的评判标准和依据,需要建立相应的评价指标体系。本文在调查和掌握国内甘蔗制糖行业现状的基础上,结合我国甘蔗制糖行业生产技术特点以及环境保护对甘蔗制糖行业发展的要求,提出甘蔗制糖业清洁生产技术指标体系。
关健词:甘蔗糖; 清洁生产; 技术指标
中图分类号： TS24文献标识码： A
1 国内外甘蔗制糖生产技术水平对比分析
1 .1 国外甘蔗制箱工业技术发展概况
世界甘蔗糖产区分布地域很广,主要在亚洲、南美洲、中美洲的加勒比海地区、大洋洲和非洲。世界食糖生产工艺向高技术、自动化,规模向大型化的方向发展。
1.1.1 工艺技术趋势
生产工艺的改造。为了适应市场发展的需要,许多国家在白糖生产工艺上进行改造,以降低白糖浊度和二氧化硫含量,节省投资和加工成本,如用膜法去除上浮固溶物和高分子量杂质,解决积垢问题,同时应用离子交换技术,降低加工成本。
糖用助剂的应用。国外的制糖企业加强对各种新型、高效的糖用助剂的研制,旨在减少糖分损失,改善澄清工艺过程,提高设备效率,节约能源,提高产品质量。
副产品的综合利用。糖厂副产品的综合利用已进人全方位开发的新阶段,即兴建大型的综合利用工厂,从多层次高产值方面,开发利用副产品, 开辟生物能源与纤维工业资源。
1.1.2 机械设备和微电子技术应用趋势
新型提汁、澄清、煮炼设备不断涌现。多种型式的高效、重型撕裂机的使用,提高了甘蔗的破碎度;压榨技术的新突破,如印度采用FCB 一K.C.P 自调压榨机,使四辊压榨机具有三次压榨特点,巴西和墨西哥应用的压和渗相结合的提汁法,提高了甘蔗抽出率,节省投资和动力。越来越多的企业采用半自动和全自动压滤机,使用板式和管式降膜式蒸发罐、立式连续助晶机,同时,以超大规模集成电路为核心的微电子技术及计算机技术在制糖工业中广泛应用,极大地提高了自动化水平。
1.2 国内外甘蔗制箱生产技术水平对比分析
我国甘蔗制糖工业经历了从初级到高级发展过程,生产技术水平方面有了较大的发展,但与国外糖业发达国家相比还有不小的差距。
(1) 生产规模。国外糖厂规模普遍为日榨甘蔗4000 一10000t,而我国平均规模为日榨2000t,是国外先进企业的1/2~1/5。目前,全国仅有13%的糖厂达到日榨4000t 的生产规模。
(2 ) 设备性能和自动化程度。我国糖厂设备较落后,容量小,计算机自动化程度低,耗能高,搪分收回率较低。
(3) 员工劳动生产率。我国糖厂机构臃肿,定员偏多,如国内一家日榨3000t糖厂的固定员工为600一700人,是国外同规模的3一10倍;人均年产糖30t 一40t,仅为国外的1/5~1/l0。
(4) 原料甘蔗的计价方式。我国收购原料甘蔗是按甘蔗的重量计价,造成蔗农重“量”轻“质”,不利于甘蔗含糖分的提高,而国外是按甘蔗糖分计价,从而保证了原料甘蔗的高品质。
(5 ) 制糖工艺和食糖品质量。我国甘蔗糖厂产品为耕地白糖,生产工艺主要是亚硫酸法,食糖品质较低,色值和二氧化硫含量较高,而国外一部分糖厂生产精制糖,生产工艺采用原糖或白砂糖做原料,经过回溶和提纯处理,再结晶煮炼制成, 色值和二氧化硫含量较低, 食糖品质高。
(6) 污染治理。我国糖厂三废排放量大,污染严重,尤其是部分糖厂附设糖蜜酒精车间,废醒液治理难度大;而国外对糖蜜的处理多采用集中定点方式生产酒精、酵母等产品,有利于污染集中治理。
2 清洁生产技术指标确定原则及依据
2.1 基本原则
(1) 符合清洁生产思路,即体现全过程的污染预防。(2) 依据清洁生产水平确定各个指标的基准值分级。(3) 基准值设定时应结合国内外甘蔗制糖业的现有技术水准和管理水平,并考虑技术及管理的发展趋势;对难以定量化的指标,不设定基准值,只作定性说朋。(4) 具有实用性和可操作性,选取甘蔗制糖行业和环境保护部门常用的指标,易于理解和执行。
2.2 主要依据
甘蔗制糖清洁生产指标依据甘蔗制糖业工艺特点、污染特征进行确定。
工艺特点。甘蔗制糖生产过程包括甘蔗种植和制糖生产过程。制糖生产过程包括甘蔗进厂、压榨、澄清、蒸发结晶等工序。图1 为甘蔗制糖的流程示意图。
图1 甘蔗制精工艺流程示意图
污染特征。甘蔗制糖业的污染来源于生产过程中压榨、澄清、蒸发、结晶等工段产生的废水、废糖蜜、滤泥、甘蔗渣,以及动力车间锅炉产生的烟气、炉渣
、灰渣。对环境的影响主要是生产过程产生的废水,其主要污染物是化学需氧量、悬浮物。此外,还包括生产过程中产生的废糖蜜、滤泥、甘蔗渣等废物。
3 清洁生产技术指标分类和评价指标选择
3.1 指标分类
根据甘蔗制糖业生产工艺特点及污染特征,按照清洁生产的要求,共选取资源能源利用、产品、污染物产生、生产工艺与装备、废物回收利用和环境管理要求共6 类指标。
3.2 评价指标
资源能源利用指标。甘蔗制糖业是农产品加工工业,为实现生态良性循环和可持续发展的目标,同时考虑原(辅)材料在生产过程中消耗是否对人体健康和生态环境产生不利影响,以及原辅材料在企业生产过程中是否得到充分利用,因此选择原辅材料、总收回率、等折白砂糖产率、吨蔗耗电量、百吨蔗耗标煤、吨蔗新鲜水量、水重复利用率作为评价指标,其中原辅材料方面包括原料种植基地要求、甘蔗品种选择、化肥与农药使用要求、辅助材料使用。
产品指标。甘蔗制糖企业生产的产品在符合国家食糖卫生标准的前提下,考虑产品后期服务的处理和处置、产品的包装也要符合环保要求,因此选择产品达标率和产品包装作为评价指标。
污染物产生指标。污染物产生指标是甘蔗制糖业清洁生产技术指标体系的重点之一,它直接与环境影响相关。根据甘蔗制糖企业的污染特征,选择吨蔗废水产生量、吨蔗化学需氧量产生量、吨蔗悬浮物产生量作为污染物产生的定量化控制指标。
废物回收利用指标。将甘蔗制糖企业生产过程中产生的滤泥、蔗渣、废糖蜜和炉渣等废物的综合利用情况作为废物回收利用评价指标。
生产工艺与装备。经过几十年发展,我国甘蔗制糖的生产工艺与装备已趋成熟,技术发展重点主要在自动化控制、节水、节能、减污等方面。因此生产工艺与装备方面的评价指标重点是对生产过程的关键工段自动化参数控制、节水及减少洗滤布水产生、采用真空冷凝系统提出要求。环境管理要求。
环境管理要求包括环境法律法规、环境审核、生产过程环境管理、全面的环境管理等4个方面。生产过程的环境管理包括质量管理体系,岗位培训,生产设备的使用、维护、检修制度,生产工艺用水、电、汽管理,生产车间噪声、粉尘控制,事故、非正常生产状态应急。全面的环境管理包括环境管理机构、环境管理计划、环保设施运行管理、污染监测、信息管理, 以及相关方(包括原辅料供应方、协作方、服务方,附设甘蔗渣造纸、糖蜜生产酒精及其他副产品综合利用车间等)。
3. 3 指标分级
将上述的评价指标划分为三个等级。
一级指标。即国际上同行业清洁生产先进水平的技术指标。此级指标主要作为清洁生产审核时参考,通过比较发现差距,从而寻找清洁生产途径。国际先进指标采用公开报道的国际先进水平的技术指标。
二级指标。即国内同行业清洁生产先进水平的技术指标。此级指标采用公开报道或参考有关统计数据的国内先进水平的指标。
三级指标。即国内清洁生产基本水平的技术指标。此级指标根据我国甘蔗制糖业实际情况及其有關的统计数据,按清洁生产对生产全过程采取污染预防措施要求所应达到的水平指标。
4 小结
清洁生产是实现甘蔗制糖业可持续发展的有效途径,清洁生产技术指标是企业清洁生产工作的评判标准和依据。本文提出的甘蔗制糖业清洁生产技术指标包括资源能源利用、产品、污染物产生、生产工艺与装备、废物回收利用和环境管理要求共6 方面的具体指标,这些指标是甘蔗制糖业和环境保护部门最常用的指标, 具有代表性, 易于理解与操作,可为甘蔗制糖企业开展清洁生产提供技术支持和导向。
关健词:甘蔗糖; 清洁生产; 技术指标
中图分类号： TS24文献标识码： A
1 国内外甘蔗制糖生产技术水平对比分析
1 .1 国外甘蔗制箱工业技术发展概况
世界甘蔗糖产区分布地域很广,主要在亚洲、南美洲、中美洲的加勒比海地区、大洋洲和非洲。世界食糖生产工艺向高技术、自动化,规模向大型化的方向发展。
1.1.1 工艺技术趋势
生产工艺的改造。为了适应市场发展的需要,许多国家在白糖生产工艺上进行改造,以降低白糖浊度和二氧化硫含量,节省投资和加工成本,如用膜法去除上浮固溶物和高分子量杂质,解决积垢问题,同时应用离子交换技术,降低加工成本。
糖用助剂的应用。国外的制糖企业加强对各种新型、高效的糖用助剂的研制,旨在减少糖分损失,改善澄清工艺过程,提高设备效率,节约能源,提高产品质量。
副产品的综合利用。糖厂副产品的综合利用已进人全方位开发的新阶段,即兴建大型的综合利用工厂,从多层次高产值方面,开发利用副产品, 开辟生物能源与纤维工业资源。
1.1.2 机械设备和微电子技术应用趋势
新型提汁、澄清、煮炼设备不断涌现。多种型式的高效、重型撕裂机的使用,提高了甘蔗的破碎度;压榨技术的新突破,如印度采用FCB 一K.C.P 自调压榨机,使四辊压榨机具有三次压榨特点,巴西和墨西哥应用的压和渗相结合的提汁法,提高了甘蔗抽出率,节省投资和动力。越来越多的企业采用半自动和全自动压滤机,使用板式和管式降膜式蒸发罐、立式连续助晶机,同时,以超大规模集成电路为核心的微电子技术及计算机技术在制糖工业中广泛应用,极大地提高了自动化水平。
1.2 国内外甘蔗制箱生产技术水平对比分析
我国甘蔗制糖工业经历了从初级到高级发展过程,生产技术水平方面有了较大的发展,但与国外糖业发达国家相比还有不小的差距。
(1) 生产规模。国外糖厂规模普遍为日榨甘蔗4000 一10000t,而我国平均规模为日榨2000t,是国外先进企业的1/2~1/5。目前,全国仅有13%的糖厂达到日榨4000t 的生产规模。
(2 ) 设备性能和自动化程度。我国糖厂设备较落后,容量小,计算机自动化程度低,耗能高,搪分收回率较低。
(3) 员工劳动生产率。我国糖厂机构臃肿,定员偏多,如国内一家日榨3000t糖厂的固定员工为600一700人,是国外同规模的3一10倍;人均年产糖30t 一40t,仅为国外的1/5~1/l0。
(4) 原料甘蔗的计价方式。我国收购原料甘蔗是按甘蔗的重量计价,造成蔗农重“量”轻“质”,不利于甘蔗含糖分的提高,而国外是按甘蔗糖分计价,从而保证了原料甘蔗的高品质。
(5 ) 制糖工艺和食糖品质量。我国甘蔗糖厂产品为耕地白糖,生产工艺主要是亚硫酸法,食糖品质较低,色值和二氧化硫含量较高,而国外一部分糖厂生产精制糖,生产工艺采用原糖或白砂糖做原料,经过回溶和提纯处理,再结晶煮炼制成, 色值和二氧化硫含量较低, 食糖品质高。
(6) 污染治理。我国糖厂三废排放量大,污染严重,尤其是部分糖厂附设糖蜜酒精车间,废醒液治理难度大;而国外对糖蜜的处理多采用集中定点方式生产酒精、酵母等产品,有利于污染集中治理。
2 清洁生产技术指标确定原则及依据
2.1 基本原则
(1) 符合清洁生产思路,即体现全过程的污染预防。(2) 依据清洁生产水平确定各个指标的基准值分级。(3) 基准值设定时应结合国内外甘蔗制糖业的现有技术水准和管理水平,并考虑技术及管理的发展趋势;对难以定量化的指标,不设定基准值,只作定性说朋。(4) 具有实用性和可操作性,选取甘蔗制糖行业和环境保护部门常用的指标,易于理解和执行。
2.2 主要依据
甘蔗制糖清洁生产指标依据甘蔗制糖业工艺特点、污染特征进行确定。
工艺特点。甘蔗制糖生产过程包括甘蔗种植和制糖生产过程。制糖生产过程包括甘蔗进厂、压榨、澄清、蒸发结晶等工序。图1 为甘蔗制糖的流程示意图。
图1 甘蔗制精工艺流程示意图
污染特征。甘蔗制糖业的污染来源于生产过程中压榨、澄清、蒸发、结晶等工段产生的废水、废糖蜜、滤泥、甘蔗渣,以及动力车间锅炉产生的烟气、炉渣
、灰渣。对环境的影响主要是生产过程产生的废水,其主要污染物是化学需氧量、悬浮物。此外,还包括生产过程中产生的废糖蜜、滤泥、甘蔗渣等废物。
3 清洁生产技术指标分类和评价指标选择
3.1 指标分类
根据甘蔗制糖业生产工艺特点及污染特征,按照清洁生产的要求,共选取资源能源利用、产品、污染物产生、生产工艺与装备、废物回收利用和环境管理要求共6 类指标。
3.2 评价指标
资源能源利用指标。甘蔗制糖业是农产品加工工业,为实现生态良性循环和可持续发展的目标,同时考虑原(辅)材料在生产过程中消耗是否对人体健康和生态环境产生不利影响,以及原辅材料在企业生产过程中是否得到充分利用,因此选择原辅材料、总收回率、等折白砂糖产率、吨蔗耗电量、百吨蔗耗标煤、吨蔗新鲜水量、水重复利用率作为评价指标,其中原辅材料方面包括原料种植基地要求、甘蔗品种选择、化肥与农药使用要求、辅助材料使用。
产品指标。甘蔗制糖企业生产的产品在符合国家食糖卫生标准的前提下,考虑产品后期服务的处理和处置、产品的包装也要符合环保要求,因此选择产品达标率和产品包装作为评价指标。
污染物产生指标。污染物产生指标是甘蔗制糖业清洁生产技术指标体系的重点之一,它直接与环境影响相关。根据甘蔗制糖企业的污染特征,选择吨蔗废水产生量、吨蔗化学需氧量产生量、吨蔗悬浮物产生量作为污染物产生的定量化控制指标。
废物回收利用指标。将甘蔗制糖企业生产过程中产生的滤泥、蔗渣、废糖蜜和炉渣等废物的综合利用情况作为废物回收利用评价指标。
生产工艺与装备。经过几十年发展,我国甘蔗制糖的生产工艺与装备已趋成熟,技术发展重点主要在自动化控制、节水、节能、减污等方面。因此生产工艺与装备方面的评价指标重点是对生产过程的关键工段自动化参数控制、节水及减少洗滤布水产生、采用真空冷凝系统提出要求。环境管理要求。
环境管理要求包括环境法律法规、环境审核、生产过程环境管理、全面的环境管理等4个方面。生产过程的环境管理包括质量管理体系,岗位培训,生产设备的使用、维护、检修制度,生产工艺用水、电、汽管理,生产车间噪声、粉尘控制,事故、非正常生产状态应急。全面的环境管理包括环境管理机构、环境管理计划、环保设施运行管理、污染监测、信息管理, 以及相关方(包括原辅料供应方、协作方、服务方,附设甘蔗渣造纸、糖蜜生产酒精及其他副产品综合利用车间等)。
3. 3 指标分级
将上述的评价指标划分为三个等级。
一级指标。即国际上同行业清洁生产先进水平的技术指标。此级指标主要作为清洁生产审核时参考,通过比较发现差距,从而寻找清洁生产途径。国际先进指标采用公开报道的国际先进水平的技术指标。
二级指标。即国内同行业清洁生产先进水平的技术指标。此级指标采用公开报道或参考有关统计数据的国内先进水平的指标。
三级指标。即国内清洁生产基本水平的技术指标。此级指标根据我国甘蔗制糖业实际情况及其有關的统计数据,按清洁生产对生产全过程采取污染预防措施要求所应达到的水平指标。
4 小结
清洁生产是实现甘蔗制糖业可持续发展的有效途径,清洁生产技术指标是企业清洁生产工作的评判标准和依据。本文提出的甘蔗制糖业清洁生产技术指标包括资源能源利用、产品、污染物产生、生产工艺与装备、废物回收利用和环境管理要求共6 方面的具体指标,这些指标是甘蔗制糖业和环境保护部门最常用的指标, 具有代表性, 易于理解与操作,可为甘蔗制糖企业开展清洁生产提供技术支持和导向。