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北極星水處理網訊:摘要：為探尋製糖工業水汙染物減排空間，全面調研了我國主要甘蔗和甜菜製糖省份共計178家製糖企業，並從基準排水量和水汙染物排放濃度兩個關鍵角度分析了製糖工業水汙染物減排潛力。結果表明，各製糖省份水汙染物排放強度差異明顯，雲南、廣東、新疆等地的製糖企業水汙染減排潛力較大，且製糖行業水汙染物的未來減排動力主要來源於水汙染排放濃度的進一步降低。建議加強制糖工業水汙染物排放的國家和地方管控，同時完善區域環境管理。
製糖業是與農產品聯繫最為緊密的加工業，在國民經濟中佔有重要地位。同時，製糖業也屬於高汙染農副食品加工業，高耗水及水汙染物排放是製糖工業的主要環境問題。
2015年，國務院將「農副食品加工業」列為水汙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。在各種汙染預防措施施行後，製糖工業的基準排水量大幅下降，但是，主要水汙染物總量控制形勢仍較為緊張。2016年，製糖工業化學需氧量和氨氮排放量分別佔到了農副食品加工業化學需氧量和氨氮排放總量的21%和9%。而依據第二次全國汙染源普查製糖行業排汙係數進行核算，2018年，製糖工業廢水排放量仍達到了1.75億t，COD和氨氮的排放總量分別為4.46萬t和0.18萬t。為此，全面了解當前我國製糖工業廢水排放及汙染治理現狀，進一步分析水汙染物減排潛力，對於提升製糖工業水汙染防治水平，實現重點控制指標的減排目標具有重要意義。
1 我國製糖工業概況
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，且以甘蔗製糖為主，2017—2018年製糖期全國食糖總產量中甘蔗糖佔88.85%，甜菜糖佔11.15%。製糖流程一般包括提取、清淨、蒸發濃縮、結晶、分離、乾燥等工序，並以清淨工序所使用的澄清劑不同分為亞硫酸法和碳酸法工藝。我國甜菜製糖企業全部使用碳酸法工藝，而甘蔗製糖企業95%採用亞硫酸法工藝、5%採用碳酸法。
2017—2018年製糖期，全國開工製糖企業（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、雲南、廣東以及海南的糖廠數量分別為91、56、27和11間，佔全國甘蔗糖廠總數的48.66%、29.95%、12.50%和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、7和3間，佔全國甜菜糖廠總數的48.28%、24.14%和10.34%。
2 製糖行業水汙染物減排潛力分析
為調研全行業廢水及水汙染物排放現狀，探究製糖行業實現水汙染物減排的有效途徑，通過國家排汙許可證管理信息平臺梳理了全國發放排汙許可證的213家製糖企業的信息，整理出行業概況，並向213家製糖企業發放調研問卷，收集2017 /2018年製糖期生產原料、工藝和規模、新鮮水耗、廢水排放量以及水汙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，其中甘蔗製糖企業157份（廣西70份、雲南54份、廣東24份、海南9份），甜菜製糖企業21份（新疆13份、內蒙古5份、黑龍江2份、河北1份）。
2.1 製糖行業水汙染物排放強度現狀
製糖行業水汙染物排放量計算公式為：
G=I×M （1）
式中，G為汙染物排放量，I為汙染物排放強度，M為製糖總產量。
在維持正常生產的情況下，水汙染物排放強度是影響製糖企業汙染物排放總量的關鍵因素，能夠綜合反映企業的產排汙活動水平。以製糖行業主要水汙染物CODCr和氨氮為例（分析結果見圖1、圖2。散點圖標識出各個汙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。），主要製糖省份CODCr和氨氮的排放強度現狀差異明顯。甘蔗製糖省份中，生產規模和工藝水平均為行業領頭羊的廣西，對水汙染物的排放控制同樣出色。剔除異常值後，廣西CODCr和氨氮的排放強度均值均遠小於其他省份；廣東則相對較高。甜菜製糖省份中，由於新疆的製糖企業建廠較早，生產設備老化嚴重，汙染物排放強度很高，CODCr排放強度均值達到了1021.23 g/t。部分製糖省份水汙染減排潛力較大。
總體來看，全國甘蔗製糖企業CODCr和氨氮的排放強度約為197.52 g/t和8.58 g/t；甜菜製糖企業CODCr和氨氮的排放強度較高，約為827.76 g/t和15.52 g/t。而國際先進水平，甘蔗製糖和甜菜製糖CODCr 的排放強度可以分別達到86 g/t 和208 g/t ，製糖行業主要水汙染物仍存在一定的減排空間。
2.2 製糖行業水汙染物減排潛力分析
製糖企業減少水汙染排放主要通過2種形式:一是採用清潔生產工藝和先進的廢水汙染治理技術降低排放強度；二是壓縮生產以減少汙染的產生。在保證產品產出的情況下，減小汙染物排放強度則成了製糖企業首選的水汙染物減排方式。汙染物排放強度的表達式為：
I=Q×C （2）
式中，I為汙染物排放強度，Q為基準排水量，C為汙染物排放濃度。
根據公式2可以看出，製糖企業要實現減排，可進一步歸結為降低基準排水量或汙染物排放濃度。
對於甘蔗製糖而言，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佔自身重量75%~80%的水分（質量分數）；甜菜製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，剩餘部分無法通過其他方式更有效的減少，故採用清潔生產方式降低新鮮水耗是甘蔗和甜菜製糖企業減小基準排水量的關鍵舉措。根據此次調研，各製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，將甜菜製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於雲南、廣東等主要甘蔗製糖省份，僅高於廣西。各省份新鮮水耗減排潛力較小。
在「製糖行業十二五發展規劃」「製糖行業節能減排先進適用技術目錄、指南」「製糖行業清潔生產技術推行方案」等指導措施的推動下，製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 甘蔗製糖業》（HJ/T186—2006）《製糖行業清潔生產水平評價標準》（QB/T4570—2013）《清潔生產標準甘蔗製糖業（含糖蜜酒精）》（DB53/T 234—2007）《甘蔗製糖行業清潔生產評價指標體系》（DB45/T 1188—2015）《雲南省甘蔗糖業（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製糖行業清潔生產管理辦法。2012/2013年製糖期，全國甘蔗製糖企業平均噸糖新鮮水耗為13.04 t/t，甜菜製糖企業為22.03 t/t，至2018/2019年製糖期已分別下降至6.95 t/t和12.39 t/t，製糖行業節水水平整體進步明顯。
由此可見，製糖行業基準排水量的未來減排動力主要依靠於大力發展清潔生產後的慣性驅動，缺乏強有力的後續馬力，清潔生產減排潛力已趨於飽和。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汙染物排放標準及廢水治理技術著手考慮，是降低水汙染物排放濃度、充分發揮目前製糖工業水汙染物減排潛力的可行思路。
從全國甘蔗製糖企業和甜菜製糖企業水汙染物排放濃度現狀來看（見圖4和圖5），現行的《製糖工業水汙染物排放標準》（GB 21909—2008），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%的甘蔗製糖和甜菜製糖企業（箱線圖中的上四分位數）水汙染物控制指標排放濃度均低於或遠低於排放標準限值（見表1）。若以75%排放濃度作為製糖工業水汙染物排放標準限值，除去不達標企業的水汙染物排放濃度數據後，全國甘蔗製糖和甜菜製糖企業CODCr、氨氮的平均排放強度分別降至144.14 g/t、3.87 g/t和361.56 g/t、6.34 g/t。2019年全國食糖產量1076.04萬t，2020年預計產量為1100萬t，則2019年、2020年CODCr和氨氮將能夠分別合計減排2059.88 t和112.22t。實際而言，廣西在2013年發布了對基準排水量和汙染物排放濃度進行雙重嚴格管控的地方環保標準《甘庶製糖工業水汙染物排放標準》（DB 45/893—2013）後，2014和2015兩年共削減CODCr 9951t、氨氮452t，減排效果顯著。
廢水治理技術作為將排汙單元與水汙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。目前製糖行業主流廢水治理技術對總氮和總磷等汙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，製糖行業廢水深度處理如混凝沉澱、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，深度處理將是未來製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 製糖省份水汙染物排放強度差異明顯，建議完善區域環境管理
目前我國主要製糖省份水汙染物排放強度水平差距明顯。廣西甘蔗製糖企業CODCr排放強度均值僅為85.64 g/t，廣東則高達428.42 g/t；雲南在早於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製糖省份相較於廣西，製糖企業的汙染排控水平參差不齊，不少企業汙染物排放濃度存在較大的可降低空間。主要甜菜製糖省份新疆則由於落後的生產工藝水平導致排汙量較大。建議地方基於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。如雲南和廣東，建議出臺水汙染物排放地方標準或督促汙染排放水平落後的企業升級汙染治理設施；對於新疆則亟需加快製糖企業生產設備的更新換代；處於行業領先水平，減排潛力較小的廣西和內蒙古則建議適當放鬆監管，從而完善區域環境管理機制，實現差異化管理。
3.2 製糖工業水汙染物排放濃度減排潛力較大，需要加強國家環境管控
就製糖工業整體而言，當前我國製糖行業新鮮水耗和基準排水量均已大幅下降，但水汙染物仍存在著一定的減排潛力，且水汙染物減排潛力的釋放主要依靠於水汙染排放濃度的進一步降低。建議對《製糖工業水汙染物排放標準》（GB 21909—2008）展開修訂，根據製糖行業水汙染排放現狀及行業未來發展前景調整相關汙染物排放限值，並在國家水環境質量要求愈加嚴格的情況下，考慮增加汙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，提升製糖企業對總氮和總磷等汙染物的處理水平，增強全汙染控制指標處理效果的一致性，進而提升行業汙染排放的整體控制水平，實現對製糖工業水汙染物減排空間的充分利用。
原標題:我國製糖工業水汙染物減排潛力分析及建議
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