我国制糖工业水污染物减排潜力分析及建议
慧聪水工业网摘要：为探寻制糖工业水污染物减排空间，全面调研了我国主要甘蔗和甜菜制糖省份共计178家制糖企业，并从基准排水量和水污染物排放浓度两个关键角度分析了制糖工业水污染物减排潜力。结果表明，各制糖省份水污染物排放强度差异明显，云南、广东、新疆等地的制糖企业水污染减排潜力较大，且制糖行业水污染物的未来减排动力主要来源于水污染排放浓度的进一步降低。建议加强制糖工业水污染物排放的国家和地方管控，同时完善区域环境管理。
制糖业是与农产品联系最为紧密的加工业，在国民经济中占有重要地位。同时，制糖业也属于高污染农副食品加工业，高耗水及水污染物排放是制糖工业的主要环境问题。
2015年，国务院将“农副食品加工业”列为水污染防治的十大重点行业之一，“十三五”环保规划除对化学需氧量和氨氮实施总量控制外，对总氮、总磷实行重点区域和重点行业相结合的总量控制。在各种污染预防措施施行后，制糖工业的基准排水量大幅下降，但是，主要水污染物总量控制形势仍较为紧张。2016年，制糖工业化学需氧量和氨氮排放量分别占到了农副食品加工业化学需氧量和氨氮排放总量的21%和9%。而依据第二次全国污染源普查制糖行业排污系数进行核算，2018年，制糖工业废水排放量仍达到了1.75亿t，COD和氨氮的排放总量分别为4.46万t和0.18万t。为此，全面了解当前我国制糖工业废水排放及污染治理现状，进一步分析水污染物减排潜力，对于提升制糖工业水污染防治水平，实现重点控制指标的减排目标具有重要意义。
1我国制糖工业概况
我国是世界上少数几个既产甘蔗糖又产甜菜糖的产糖大国，且以甘蔗制糖为主，2017—2018年制糖期全国食糖总产量中甘蔗糖占88.85%，甜菜糖占11.15%。制糖流程一般包括提取、清净、蒸发浓缩、结晶、分离、干燥等工序，并以清净工序所使用的澄清剂不同分为亚硫酸法和碳酸法工艺。我国甜菜制糖企业全部使用碳酸法工艺，而甘蔗制糖企业95%采用亚硫酸法工艺、5%采用碳酸法。
2017—2018年制糖期，全国开工制糖企业（集团）共有46家，开工糖厂216间。其中甘蔗糖生产企业（集团）42家，开工糖厂187间，广西、云南、广东以及海南的糖厂数量分别为91、56、27和11间，占全国甘蔗糖厂总数的48.66%、29.95%、12.50%和5.09%；甜菜糖生产企业（集团）4家，开工糖厂29间，新疆、内蒙古和黑龙江的糖厂数量分别为14、7和3间，占全国甜菜糖厂总数的48.28%、24.14%和10.34%。
2制糖行业水污染物减排潜力分析
为调研全行业废水及水污染物排放现状，探究制糖行业实现水污染物减排的有效途径，通过国家排污许可证管理信息平台梳理了全国发放排污许可证的213家制糖企业的信息，整理出行业概况，并向213家制糖企业发放调研问卷，收集2017/2018年制糖期生产原料、工艺和规模、新鲜水耗、废水排放量以及水污染物排放浓度等包括企业实测、监督性监测、在线监测、第三方检测等在内的相关数据。该调查共收到有效回复问卷178份，其中甘蔗制糖企业157份（广西70份、云南54份、广东24份、海南9份），甜菜制糖企业21份（新疆13份、内蒙古5份、黑龙江2份、河北1份）。
2.1制糖行业水污染物排放强度现状
制糖行业水污染物排放量计算公式为：
G=I×M（1）
式中，G为污染物排放量，I为污染物排放强度，M为制糖总产量。
在维持正常生产的情况下，水污染物排放强度是影响制糖企业污染物排放总量的关键因素，能够综合反映企业的产排污活动水平。以制糖行业主要水污染物CODCr和氨氮为例（分析结果见图1、图2。散点图标识出各个污染物项目所有的调研数据；箱线图则展现了数据的分布情况，从上至下依次表示最大值、上四分位数、中值、下四分位数及最小值，下同。），主要制糖省份CODCr和氨氮的排放强度现状差异明显。甘蔗制糖省份中，生产规模和工艺水平均为行业领头羊的广西，对水污染物的排放控制同样出色。剔除异常值后，广西CODCr和氨氮的排放强度均值均远小于其他省份；广东则相对较高。甜菜制糖省份中，由于新疆的制糖企业建厂较早，生产设备老化严重，污染物排放强度很高，CODCr排放强度均值达到了1021.23g/t。部分制糖省份水污染减排潜力较大。
总体来看，全国甘蔗制糖企业CODCr和氨氮的排放强度约为197.52g/t和8.58g/t；甜菜制糖企业CODCr和氨氮的排放强度较高，约为827.76g/t和15.52g/t。而国际先进水平，甘蔗制糖和甜菜制糖CODCr的排放强度可以分别达到86g/t和208g/t，制糖行业主要水污染物仍存在一定的减排空间。
2.2制糖行业水污染物减排潜力分析
制糖企业减少水污染排放主要通过2种形式:一是采用清洁生产工艺和先进的废水污染治理技术降低排放强度；二是压缩生产以减少污染的产生。在保证产品产出的情况下，减小污染物排放强度则成了制糖企业首选的水污染物减排方式。污染物排放强度的表达式为：
I=Q×C（2）
式中，I为污染物排放强度，Q为基准排水量，C为污染物排放浓度。
根据公式2可以看出，制糖企业要实现减排，可进一步归结为降低基准排水量或污染物排放浓度。
对于甘蔗制糖而言，Q由两部分构成，主要部分为新鲜水耗，另一部分是原料甘蔗含有的占自身重量75%~80%的水分（质量分数）；甜菜制糖的基准排水量则基本由新鲜水耗构成。甘蔗所含水分除去在生产过程中的自然蒸发和损耗，剩余部分无法通过其他方式更有效的减少，故采用清洁生产方式降低新鲜水耗是甘蔗和甜菜制糖企业减小基准排水量的关键举措。根据此次调研，各制糖省份吨原料新鲜水耗水平差距不大（详见图3）。内蒙古依靠广泛使用的水循环利用技术，将甜菜制糖新鲜水耗控制在较为先进的水平，吨原料新鲜水耗均值甚至低于云南、广东等主要甘蔗制糖省份，仅高于广西。各省份新鲜水耗减排潜力较小。
在“制糖行业十二五发展规划”“制糖行业节能减排先进适用技术目录、指南”“制糖行业清洁生产技术推行方案”等指导措施的推动下，制糖行业清洁生产水平有了较大提升，清洁生产技术日渐成熟。与此同时，国家和地方相继制定和发布了《清洁生产标准甘蔗制糖业》（HJ/T186—2006）《制糖行业清洁生产水平评价标准》（QB/T4570—2013）《清洁生产标准甘蔗制糖业（含糖蜜酒精）》（DB53/T234—2007）《甘蔗制糖行业清洁生产评价指标体系》（DB45/T1188—2015）《云南省甘蔗糖业（含糖蜜酒精）清洁生产评价指标体系（试行）》等一系列标准文件，建立起了相对完备和立体的制糖行业清洁生产管理办法。2012/2013年制糖期，全国甘蔗制糖企业平均吨糖新鲜水耗为13.04t/t，甜菜制糖企业为22.03t/t，至2018/2019年制糖期已分别下降至6.95t/t和12.39t/t，制糖行业节水水平整体进步明显。
由此可见，制糖行业基准排水量的未来减排动力主要依靠于大力发展清洁生产后的惯性驱动，缺乏强有力的后续马力，清洁生产减排潜力已趋于饱和。因此，在新鲜水耗和基准排水量均大幅下降的情况下，从有待完善和升级的水污染物排放标准及废水治理技术着手考虑，是降低水污染物排放浓度、充分发挥目前制糖工业水污染物减排潜力的可行思路。
从全国甘蔗制糖企业和甜菜制糖企业水污染物排放浓度现状来看（见图4和图5），现行的《制糖工业水污染物排放标准》（GB21909—2008），作为行业型国家标准，已经脱离了其需要契合行业实际发展情况来进行管控的运行轨迹。依据调研数据分析，75%的甘蔗制糖和甜菜制糖企业（箱线图中的上四分位数）水污染物控制指标排放浓度均低于或远低于排放标准限值（见表1）。若以75%排放浓度作为制糖工业水污染物排放标准限值，除去不达标企业的水污染物排放浓度数据后，全国甘蔗制糖和甜菜制糖企业CODCr、氨氮的平均排放强度分别降至144.14g/t、3.87g/t和361.56g/t、6.34g/t。2019年全国食糖产量1076.04万t，2020年预计产量为1100万t，则2019年、2020年CODCr和氨氮将能够分别合计减排2059.88t和112.22t。实际而言，广西在2013年发布了对基准排水量和污染物排放浓度进行双重严格管控的地方环保标准《甘庶制糖工业水污染物排放标准》（DB45/893—2013）后，2014和2015两年共削减CODCr9951t、氨氮452t，减排效果显著。
废水治理技术作为将排污单元与水污染物排放标准串联起来的纽带，是国家和地方实现环境管控的重要工具。目前制糖行业主流废水治理技术对总氮和总磷等污染物的去除效果不够理想，尤其是总磷，即使是在现行标准限值的要求下，仍有部分企业超标排放。根据此次调研，制糖行业废水深度处理如混凝沉淀、过滤、活性炭吸附等技术的使用率仅有18%左右。因此，在考虑技术、环境和经济合理性统一的前提下，深度处理将是未来制糖行业需要进一步发展和推广的废水治理技术。
3结论与建议
3.1制糖省份水污染物排放强度差异明显，建议完善区域环境管理
目前我国主要制糖省份水污染物排放强度水平差距明显。广西甘蔗制糖企业CODCr排放强度均值仅为85.64g/t，广东则高达428.42g/t；云南在早于广西发布清洁生产相关标准的情况下，CODCr排放强度均值仍然达到了228.67g/t。主要原因是其他甘蔗制糖省份相较于广西，制糖企业的污染排控水平参差不齐，不少企业污染物排放浓度存在较大的可降低空间。主要甜菜制糖省份新疆则由于落后的生产工艺水平导致排污量较大。建议地方基于不同的环境管理现状，根据相应的环境管理需求，强化环境管理的区域化和差异化。如云南和广东，建议出台水污染物排放地方标准或督促污染排放水平落后的企业升级污染治理设施；对于新疆则亟需加快制糖企业生产设备的更新换代；处于行业领先水平，减排潜力较小的广西和内蒙古则建议适当放松监管，从而完善区域环境管理机制，实现差异化管理。
3.2制糖工业水污染物排放浓度减排潜力较大，需要加强国家环境管控
就制糖工业整体而言，当前我国制糖行业新鲜水耗和基准排水量均已大幅下降，但水污染物仍存在着一定的减排潜力，且水污染物减排潜力的释放主要依靠于水污染排放浓度的进一步降低。建议对《制糖工业水污染物排放标准》（GB21909—2008）展开修订，根据制糖行业水污染排放现状及行业未来发展前景调整相关污染物排放限值，并在国家水环境质量要求愈加严格的情况下，考虑增加污染物排放强度控制指标，在强化监管的同时丰富环境管控的多元性和灵活性。同时考虑推广废水深度处理技术，提升制糖企业对总氮和总磷等污染物的处理水平，增强全污染控制指标处理效果的一致性，进而提升行业污染排放的整体控制水平，实现对制糖工业水污染物减排空间的充分利用。
