碳法制糖滤泥在甘蔗等作物上的应用

卓英育

(广西来宾东糖集团，来宾546100)

碳法制糖滤泥在甘蔗等作物上的应用

卓英育

(广西来宾东糖集团，来宾546100)

研究、探讨了采用碳法制糖废异滤泥改土或直接铺放蔗地代土种植甘蔗等作物的应用情况、存在的问题和前景。结果表明：施用碳法滤泥投入少，产值高，省肥省工，见效快，实现碳酸法制糖企业固体废异物资源化利用，有效地解决制糖工业排放的滤泥污染问题，为制糖工业走循环经济发展之路迈出新的一步。

甘蔗；碳法滤泥；废物综合利用

当前，资源、能源、环境与人口问题已成为世界四大危机，我国也同样面临着这四大问题，资源利用率低，浪费大，环境污染严重。要想改变这种现象，首先，国家要制订一系列限制污染与鼓励资源化政策的环保措施；另外，在考虑及选择治理污染方案时，还必须找到一种能够资源化利用的方法，达到既消除污染，又资源化利用的目的。废弃物都具有双重性，在一定的生产管理水平条件下，如任其排放便是污染源；如把它进行积极治理与利用，化害为利，变废为宝，则是废弃物的资源化。

制糖业是来宾市的支柱产业，糖厂每个榨季排出的废气、废水、废渣即“三废”的量很大。其中，滤泥是制糖澄清过程中产生的固体废弃物，也是制糖工业排放的主要固体废弃物。我国的甘蔗制糖生产基本上是采用亚硫酸法和碳酸法工艺两种：一种是亚硫酸法，所排放的滤泥约占甘蔗总量的3%，有机质达30%以上，这种滤泥可以直接作为饲料喂鱼，或经过一段时间的堆沤可直接作为有机肥料；而另一种是碳酸法，下称碳法。所排放的滤泥约占甘蔗总量的9%，这种滤泥排量大，而且含有大量的石灰，含量在80%以上，有机质为10%左右，碱性很强，不能作饲料。来宾东糖迁江有限公司是来宾市唯一使用碳法生产的一家大型制糖企业。目前日榨蔗量15000t，每天要排放1500多t的固体滤泥，一个榨季排放量达20万t左右。过去由于这种滤泥碱性大，多年来都没有用于农作物生产，一直堆放到野外空闲的地上，或排入河流中，长年累月还造成很大的占地和环境污染。随着甘蔗的不断扩大发展，荒地、牧地越来越少，糖厂的榨量越来越大，排放的滤泥量越来越多，堆放滤泥的地方越来越小。这种矛盾一直困扰着企业的发展。如何处理好这个矛盾，才能获得综合利用根治污染的效果。为解决碳法滤泥的占地、污染和利用问题，让滤泥变废为宝，加快制糖业良好的循环经济建设，笔者进行了几年的摸索、观察和试验。本文试从污染治理与资源化利用方面着手，对碳酸法糖厂废弃物之一的固体滤泥治理与应用加以论述。

1 碳法滤泥的理化性质

碳酸法制糖工艺在蔗汁澄清过程需要加入大量的Ca(OH)2、CO2，产生CaCO3沉淀而吸附蔗汁中的胶体、杂质和色素，以达到去除蔗汁中非糖分物质的目的。碳法干滤泥的主要成份是CaCO3和残余的Ca(OH)2，含量达到80%以上，有机质为17.5%左右。碳法滤泥碱性大，据化验，滤泥的pH值，新滤泥为9.47，堆放1个月后为8.53，堆放1年后为8.42，堆放4年后为8.12。新排放的鲜滤泥含水分为40%左右。在堆沤自然发酵过程中，残余在滤泥中的Ca(OH)2与CO2反应逐步还原为CaCO3。在堆沤发酵过程中，碳法滤泥不产生恶臭，不易繁生蚊蝇、臭虫。堆沤1个月左右，滤泥变为灰黄色，随着堆放的时间增长，滤泥逐步变为细腻的灰白色粉末状，且质地疏松。

2 碳法滤泥在农作物上的应用

2.1碳法滤泥在甘蔗上的应用

2.1.1 少量滤泥在甘蔗上的试用2005年秋，我们开始利用碳法滤泥进行种蔗的研究工作。首先是将蔗地按常规开好行，设简单的对比试验，将蔗种砍成双芽段后直接摆种，每公顷下种量66600个双芽段，处理和对照都不放任何化肥，对处理区就直接用堆沤过（4个月）当年的滤泥盖种。盖种的滤泥厚度为6cm；对照区就直接盖土，盖种的土厚度同滤泥。次年2月对甘蔗苗的调查，处理区的平均为197790苗/hm2，而对照区的平均为71115苗/hm2，处理比对照苗数多126675苗/hm2，处理是对照苗数的2.78倍。用滤泥盖种处理区，出苗分蘖多，而且苗粗壮浓绿，蔗苗生长超常，差异非常突出明显。

2.1.2 用鲜滤泥直接种蔗的试验糖厂刚排放的新鲜滤泥一般温度较高，有时高达70℃，有时排放的滤泥含水量也很大，成灰浆状。本次是用新排放的、含水量较高带浆状的鲜滤泥作为甘蔗种简易的发芽生长试验。

方法是找一小块空地，将滤泥铺平，滤泥厚度为20cm，然后开沟，摆放双芽段蔗种，不放任何肥料，直接用滤泥盖种，结果蔗种出苗和以后生长都未见异常，但滤泥板结较严重。

2.1.3 用纯滤泥铺地种蔗首先与蔗农联系要淘汰翻种的宿根蔗地。甘蔗砍收后，不需清理蔗叶和翻犁地，就直接将新排放的滤泥运到蔗地里堆放，自然堆沤发酵半个月左右，待滤泥较干爽时，即可把滤泥推铺平整，铺盖滤泥的厚度在30cm以上，有的可铺达到70～100㎝的厚度，直接用滤泥代土作全耕作层。铺平后即可开行种植甘蔗，不再翻犁拌土，也不必再施放任何肥料。播种后，由于滤泥土壤疏松细腻，出苗较快而且整齐，出苗后，蔗苗生长快、分蘖早而多，封行早。又由于新鲜滤泥铺盖的蔗地是一片“净土”，不需喷除草剂，也不需用药防地下害虫。蔗苗生长过程中，不需另追加肥料，但叶色始终保持浓绿旺盛，未见有缺肥花叶等症状出现。冬春植蔗单产一般为105～120t/hm2，高的达165t/hm2。宿根蔗的表现也非常好，在不破垄、不松蔸的条件下也能正常萌发出苗，分蘖早，出苗快。

2.2碳法滤泥在其它作物上的应用情况

碳法滤泥不仅能用在甘蔗上，也可以用于其它农作物上。如同样用于种植玉米、红薯、蔬菜瓜果、绿化林木，也可用于播育水稻旱秧等等，这些作物的出苗生长不但未见有异常现象，而且比生长在原地的土壤效果还好。

3 碳法滤泥对作物的不良反应

3.1在积水情况下对作物的伤害

上述利用高碱性的碳法滤泥种植农作物生长效果特好，但都是在旱地上种植，如果碳法滤泥在低洼积水情况下，哪怕是几天时间，都会对农作物有很大的伤害，甚至会造成作物毁灭性的死亡。

3.2对甘蔗作物的不良反应

滤泥土壤较疏松，土壤肥沃，用滤泥代替全耕作层种植甘蔗丰产性好。但由于植株高大，雨水过多时，滤泥容易松软，甘蔗较容易倒伏。在旱地上铺放较厚的新滤泥种植甘蔗，虽然不积水，但如果在不进行培土的情况下也对甘蔗有伤害。表现在蔗苗生长矮小，蔗叶黄化，严重的甚至有死苗现象。

3.3对红薯的不良反应

用滤泥代替全耕作层种植红薯，藤叶茂盛，但薯块外皮容易开裂，外皮层生长慢，内层物质充实过快，生长很不谐调。

4 利用碳法滤泥种植甘蔗的效益分析

直接使用碳法滤泥铺盖蔗地代土种植甘蔗，一般都是在糖厂周边就近进行。目前运送滤泥排放都是糖厂负责车辆和运费，蔗农只需要负责把滤泥摊开平整，这部分费用也相当宿根蔗地的蔗蔸破碎、机耕犁耙费用，没有另外增加蔗农成本。种蔗一般每公顷需肥料费用为5250元，除草农药、人工费用约300元，病虫害防治费用约750元，中耕人工450元，砍收每吨约60元，单产按75t/hm2计算，种蔗成本合计为：5250+300+750+ 450+75×60=11250(元)；利润：按每吨料蔗单价为275元计算，每公顷甘蔗收入为75×275=20625元，利润为20625-11250=9375元；而利用滤泥种蔗成本，可减免化肥、除草农药、人工费用，单产按120t/hm2计算，种蔗成本合计为：750+450+120×60=8400(元)；利润为：120×275-8400=24600元。用滤泥种蔗比常规种蔗当年可增收15225元/hm2。可见采用碳法滤泥全耕层代土种蔗，农民增收效益是非常可观的。

表1 碳法滤泥的部分成分含量

5 问题与讨论

碳法滤泥废弃物80%以上是石灰，碱性虽大，但有机质含量还比较高。据佛山产品质量监督检验所化验（见表1）。pH值为8.90。如以烘干滤泥折算，CaO为73.4%，MgO为0.7%，SiO2为8.4%，三者合计为82.5%，有机质（含腐植酸）为17.5%。石灰石成份较为复杂，煅烧后溶解物直接用于制糖澄清，沉淀物富含钙、硅、镁、磷和钾以及多种植物生长所需的微量元素等。利用制糖废弃物碳法滤泥种植农作物，事实说明都有非常高产高效的效果。特别甘蔗是喜钙偏碱的作物，利用滤泥种植甘蔗，能非常满足旱地甘蔗作物的生长条件。但为什么碳法滤泥在旱地使用，一般情况下能适合作物的生长发育需要，而在积水的情况下却伤害作物？这个问题，可能有两种原因：

表2 碳法滤泥在不同含水量下测定的pH值

表3 不同水量下石灰质土壤的pH值

第一种原因，首先从石灰的化学反应谈起。因为任何物质的pH值都是针对在水中测定而言的，也就是Ca(OH)2在水中电离的情况。Ca(OH)2在水溶液中分别电离出H+和OH-，H+多，pH值则小，溶液偏酸性；OH-多，pH值则大，溶液偏碱性。Ca(OH)2在水中的溶解电离出H+和OH-的数量，在一定范围内与水量有关，水越多，电离出的OH-越多，碱性越强，水越少，电离的OH-越少，如果无水，那么就没有H+和OH-存在，就不存在酸碱性之分了。表2是甘蔗正常生长环境下的碳法滤泥pH值的测定数据，表3是某高校对石灰质土壤在不同水分的情况下测定pH值的化验数据。从表中看出，当水量较少时，溶液中仍显中性，当水加大到一定的浓度后，pH值才增大呈现碱性。同理，碳法滤泥在旱地环境使用时，土壤含水量少，不会呈现很大碱性，另外作物对碱性土壤也有一定范围的适应性，不会伤害作物的根系；当土壤积水时，残余在滤泥中的Ca (OH)2就有足够的水电离成Ca2+和OH-，呈碱性反应，pH值可高达9左右，作物的根系就会受到腐蚀而死亡。碳法滤泥过去所谓测得的pH值是在加足水(250g/L)的情况下测得的，不是真正农作物生长在田间实际环境土壤的pH值。根据碳法滤泥的这一特性，在农业生产上使用时，该滤泥只限于排水良好的旱地使用，不能用于低洼积水地，更不能用于水田。如用于水田，不但伤害作物，还会伤害到人畜皮肤。如果下雨临时增加了土壤的水分，但渗透排水时间不长，不会对作物有多大的伤害。

第二种原因可能是由于田间积水，滤泥处于缺氧状态下发酵，耕层产生有毒物质H2S，伤害甘蔗根系致使甘蔗死亡。在旱地用碳法滤泥种植甘蔗，在不进行开沟培土的情况下对甘蔗作物也有受伤害的现象，据从土层剖面调查得知，该地块铺填的滤泥厚度达80cm。受伤害的蔗苗，下部分的根系发黑，滤泥成灰黑色，而且有恶臭气味，近表土层的根系生长正常，滤泥成灰白色，无异味。这是由于铺放的滤泥很厚，种植甘蔗又不开沟培土，下层的滤泥在缺氧情况下发酵，产生了H2S，致使下层甘蔗根系中毒。从堆放不用的滤泥的剖面调查也得到证实，滤泥自然堆放3个月，剖面表层20～30cm的滤泥发酵为灰白色，而内心部分的滤泥颜色较深，呈青灰色，而且有恶臭气味。说明了未经翻堆的滤泥由于长期在缺氧状态下发酵产生的有害物质伤害了作物根系。如果利用碳法滤泥种蔗，铺放的厚度超过30cm，除在堆沤后翻堆耙平开行外，在中耕时还一定要进行开沟大培土，使深层滤泥充分得到氧化发酵，减少有毒物质H2S的积累为害。

碳法滤泥在旱地使用不会带来第二次污染，因为它的本质就是煅烧后石灰石，经水溶解后过滤的石灰乳，可溶性的主要成份CaO、MgO、SiO2用于制糖澄清，这些沉淀物在干滤泥中占的份额为82.5%，有机质残质物占17.5%，是甘蔗本身的部分残体物质，都是植物生长必需的营养元素。我们平时施放的钙镁磷肥，其中就有45%是CaO，13%是MgO，20%是SiO2，所有的元素成份物质都是有益植物生长而无毒的，而且广西本身有许多土壤也是石灰岩母质发育而成的土壤，有的石灰性土壤其pH值也达8.5，与滤泥相差不大。至于滤泥积水碱性偏大，也是暂时的，来宾市90%以上的甘蔗是种在旱地或坡地，排水良好，积水种蔗也是可以避免的；碳法滤泥经过多年种植甘蔗后，残余在滤泥中的Ca(OH)2会逐渐与CO2反应还原为CaCO3；土壤中大量的根系分泌有机酸，或腐烂后也会生成许多有机酸不断中和碱性，使土壤逐步变为接近中性；迁江糖厂附近大多为偏酸的红壤土，大量使用碳法滤泥掺入改土，既能中和土壤酸性，又能改善单用滤泥结构差的问题，增强对甘蔗抗倒支撑能力。

甘蔗要发展，受到当地土地面积的限制，单产要提高，蔗农受到水肥条件的限制。制糖要发展，排放的废弃物要有地方消化治理并资源化，不造成二次污染，投入少，而且要有一定的经济效益，产品最好又是自行应用。要解决好碳法制糖业这诸多的矛盾，推广采用滤泥种蔗，是将废弃物资源化利用，有效地解决制糖工业的污染问题，是一条碳法制糖工业走和谐、循环发展经济可行之路。利用碳法滤泥直接改土、代土种植甘蔗，不需烘干、不用拌菌培养、包装，直接反哺农业种蔗，给糖厂节约不少治理费用，给蔗农节省不少的肥料、农药费用，单产提高显著，增加了农民收入，同时又为糖厂增加了料蔗产量，是一条典型的循环经济产业。碳法滤泥在堆沤和使用过程中，Ca(OH)2在土壤中逐步与CO2反应生成沉淀的CaCO3，在土壤中移动性小，不但不造成污染，而且还为土壤中增加了不少的钙镁磷钾硅等元素。给土壤增加了大量的肥力。2007～2008年榨季，迁江公司蔗区进厂料蔗达到了235.5万t，创造了历史最高水平。榨季制糖的生产，每天就不断地排放1500t的碳法滤泥，要确保正常的生产，每天都要到厂外找地方排放消化这些庞大的固体滤泥。通过几年的摸索、试验和推广，蔗农得到了实惠，蔗农已对碳法滤泥有了重新的认识，改变了过去碳法滤泥不能用的观点，目前碳法滤泥已在当地得到较好的推广。2008～2009年榨季，糖厂周边蔗农就主动上门，要求用新鲜滤泥连片铺填20多hm2的宿根蔗地，厚度平均为50cm，共消化了滤泥10万m3，13.8万t，占本榨季滤泥的81%。由于滤泥集中连片铺填使用，使用量大，致使建厂以来首次出现滤泥供不应求的现象。滤泥排放运输距离短，糖厂治理费用少，这已是一个可行的范例。

6 应用前景与展望

迁江糖厂周围耕地土壤多为红壤土，且偏酸性。土质比较瘠薄，农业生产条件较差，而且建厂已有30多年的历史，土地连作甘蔗也有30多年，每年在土地里施用的农家肥却很少很少，谈不上养地，全靠施氮、磷、钾化肥。而每年在土地里带走75～120t/hm2的甘蔗生物产量，随之而带走的微量元素又未能得到补充，使土壤越来越贫瘠，产量逐年下降。糖厂附近周围乡镇土地多属丘陵地势，凹凸不平，可以利用滤泥填铺低洼积水地，扩大耕地水平面；另外，还可以利用滤泥回填砖厂取土地、建筑取土和裸露（石牙）地，可填造出一片片平整而肥沃的耕地。利用滤泥进行改良耕地，可大大提升土壤肥力，改造后的耕地可年年种出高产的甘蔗。目前甘蔗已成为来宾的主要经济作物，也是来宾的主要农作物。迁江糖厂周围10km内种蔗面积约0.4万hm2，如平均按0.5m厚度铺填滤泥计算，每公顷可消化滤泥6990t，0.4万hm2可消化滤泥2796万t，按每年产滤泥20万t计算，0.4万hm2可铺填140年，大大解决了碳法制糖企业排放滤泥的后顾之忧，同时也给地方蔗农带来可观的效益。

［1］梁洪.碳酸法制糖滤泥资源化利用中试研究［J］.甘蔗糖业，2005（5）：40-45.

Application of Carbonization Cane Mud in Sugarcane Field

ZHUO Ying-yu
(Dongtang Group Co.,Ltd.,Laibin City,Guangxi Guangxi Zhuang Autonomous Region,546100,China)

Non-dealing carbonization cane mud was directly applied in sugarcane field to test the effect of the mud on sugarcane and other crops.The results showed that the mud application could not only benefit farmers to get less input and more income,fertilizer and labour saving,but also to promote the comprehensive utilization of sugar factory waste and solve the pollution of carbonization cane mud from sugar mills.The application of carbonization mud takes a new step on the recirculation development of sugar industry.

Sugarcane;Carbonization mud;Comprehensive utilization of waste

S566.1

A

1007-2624（2010）02-0041-04

2009-09-12

卓英育（1962-），男，广西来宾市人。广西来宾东糖集团公司农务部，高级农艺师，主要从事糖厂甘蔗原料的生产和管理工作。