糖蜜酒精廢液是以糖蜜為原料，經發酵生產酒精的過程中，從蒸餾塔底部排出的顏色深、污染大的酸性有機廢水。目前尚未找到一種有效的治理方法。特別地，糖蜜酒精廢液顏色污染嚴重，主要是酚類物質和氨基氮化合物等成分（美拉德色素，酚類色素和焦糖色素等）[1-3]，所以脫色是治理該酒精廢液的重要步驟。國內有學者做過用活性炭[1-2]，殼聚糖[4]，或是聚氯化鋁[5]處理酒精廢液的研究，但存在這樣或那樣的問題：效果較好但成本高、二次污染大，稀釋倍數太大或效果根本就不好；IVO G.L.[6]也提出用殼聚糖處理酒精廢液，效果好但稀釋倍數大。另外，糖蜜酒精廢液富含有機質、蛋白質、糖分、鉀、鈣、磷、有機鹽、酵母尸體和微量元素等，可生化性好，可作為資源回用[7－8]。于是筆者嘗試了直接用5倍稀釋的糖蜜酒精廢液培養云芝（C. versicolor），在獲取高附加值的云芝多糖的同時對酒精廢液進行預處理，效果較好但是發酵殘液有待進一步處理。
含量豐富的天然大分子殼聚糖是一種天然陽離子絮凝劑，是甲殼素脫去乙酰基后的產物, 可有效除去廢水中的有機物質，適于低濃有機廢水的絮凝法處理。其機理是電中和廢水中的帶負電物質，或通過顆粒表面搭橋，使懸浮顆粒聚沉。本研究就是要用殼聚糖對酒精廢液進行處理，采用單因素分析法，確定影響絮凝效果的各因素的最佳值，再將所得結果用于處理提取了云芝多糖的酒精廢液，取得了較好的效果，為糖蜜酒精廢液的處理和資源化利用做了進一步的探索。
1 材料和方法
1.1 材料
⑴ 糖蜜酒精廢液（CODcr130,838 mg/L, pH4.2）：廣西貴港糖廠。
⑵ 云芝(C. versicolor, 本研究室保存) 。
⑶ 殼聚糖：生化試劑，粉狀，上海源聚生物科技有限公司生產（脫乙酰度大于90%）。
⑷ 聚丙烯酰胺(PAM)：化學純，成都市聯合化工試劑研究所生產。
1.2 培養基的配置與糖蜜酒精廢液的處理
⑴培養基的配置：
a 斜面培養基：綜合PDA 30g，加入蒸餾水1000 mL，煮沸溶解后分裝滅菌，pH自然。
b 液體種子培養基：葡萄糖30g，蛋白胨10g，NaCl 0.1g，MgSO4·7H2O 5g，KH2PO4 1.5g，VB1微量，煮沸溶解后定容至1000 mL，分裝殺菌，pH自然。
c 發酵培養基：原始酒精廢液稀釋5倍后，添加微量VB1，分裝殺菌，pH自然。
⑵ 糖蜜酒精廢液的預處理：把保存于斜面培養基上的菌種，用液體種子培養基活化，然后用酒精廢液馴化，接入發酵培養基中，在適宜轉速和溫度下培養5d。將發酵液過濾，濾液用于絮凝處理和檢測，菌絲體用于提取有藥效的云芝多糖和云芝多糖肽。
⑶ 酒精廢液的絮凝處理：取稀釋到一定倍數的酒精廢液25 mL于100 mL燒杯中，在一定pH下添加一定量的殼聚糖，中速磁力攪拌一定時間（新加坡產HI313型磁力攪拌器），靜置，取上清液，檢測CODcr和T650，計算脫色率。
⑷ PAM的助凝實驗：在絮凝處理過的酒精廢液中繼續添加一定量的PAM，慢速攪拌10 min，靜置，取上清液, 測CODcr和T650。
1.3 分析方法
⑴ 用PHS－29A型酸度計測定pH。
⑵ 按文獻9測CODcr。
⑶ 用752C－1型紫外可見分光光度計測T650。
⑷ 脫色率的計算（a為脫色后pH值）：[1]
脫色率＝100%*（脫色液T650 -pH為a時原液T650）/（100-pH為a時原液T650）
2 結果及討論
2.1 各因素對殼聚糖處理糖蜜酒精廢液的影響
2.1.1 溫度對絮凝效果的影響
取10倍稀釋的原始酒精廢液（pH6.3時T650為55.2, 脫色后酒精廢液pH為6.3），在不同溫度下按方法1.2（2）實驗。結果如表1。
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由脫色率計算公式知，T650越大，脫色率越大，即絮凝效果越好。由表1可知，溫度越低（但大于24℃），絮凝效果越好。這是因為，殼聚糖對色素分子的絮凝吸附是一個放熱過程。但并不是溫度越低越好，這體現在24－26℃下的T650（此溫度區間內脫色率最大，為65%）比18－20℃下的大，這說明殼聚糖在酒精廢液中的脫色過程存在最佳反應溫度。從實際情況出發，最好選室溫作為處理溫度。
2.1.2 pH對絮凝效果的影響
33℃（實驗時室溫）下，加酸堿調節10倍稀釋糖蜜酒精廢液的pH值，分別為1.8、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.4，按方法1.2（2）實驗，結果如圖1所示。可知，pH4.0時脫色效果最好，達65%，但是pH大于8.0時，脫色率有少許升高。這一方面說明pH4.0時殼聚糖的絮凝能力最強；另一方面說明，pH大于8.0時廢液中可能有少許色素物質不穩定，轉化為其他非色素物質。由于10倍稀釋酒精廢液的原始pH值為4.3，故在下面實驗中，未調節pH值，進行其他參數優選實驗。
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2.1.3 攪拌時間對絮凝效果的影響
32℃（實驗時室溫）下，pH自然，將原始酒精廢液稀釋5倍（pH4.2，pH6.2時T650為32.7，脫色后酒精廢液pH為6.2），選擇攪拌時間分別為10、20、30、40、50和240 min，按方法1.2（2）實驗。由表2中的結果可知，脫色率隨著攪拌時間的增加而提高，但提高幅度不大。這可能是因為，實驗使用的是粉末狀殼聚糖，比表面積大，短時間攪拌便能使殼聚糖和酒精廢液中的色素分子有較充分的接觸。為了既節能，又盡可能使脫色效果最好（使殼聚糖的絮凝能力趨向飽和），本實驗選定攪拌時間為30 min（如果用于實際的話，甚至可以選定為10分鐘）。比較表2在30 min時的脫色率（52.56%）和圖1中的最大脫色率(65%)發現，殼聚糖在10倍稀釋酒精廢液中的脫色效果要好于5倍稀釋酒精廢液，這說明殼聚糖適于處理低污染負荷的酒精廢液。
2.1.4 殼聚糖用量對絮凝效果的影響
分別稱取0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.5、0.75g 脫色率，用10倍稀釋酒精廢液，按方法1.2（2）實驗。結果如圖2所示：在0.2～2.0 g/100mL的殼聚糖用量范圍內，隨著用量的增大，脫色率增加，處理后酒精廢液pH值上升，且用量越大，提高和上升越慢，在殼聚糖用量大于2.0 g/100mL時，脫色率不再提高，pH值不再上升。這說明兩點，一是殼聚糖用量并不是越大越好，用量大了反而會抑制殼聚糖絮凝能力的發揮，浪費原料；二是殼聚糖能絮凝廢液中的酸性物質，使廢液pH值上升為6.3，處于6.0～9.0的規定排放范圍內。綜合考慮，殼聚糖用量為1.0 g/100mL最好。
2.1.5 磁力攪拌轉子、轉速對絮凝效果的影響（用10倍稀釋酒精廢液實驗）
本實驗室有兩種大小（4.0 cm×0.5 cm，2.0 cm×0.5 cm）的磁力攪拌轉子，在相同條件下分別按方法1.2（2）實驗；另外，分別在100 r/m、200 r/m、400 r/m和600 r/m的轉速下， 按方法1.2（2）實驗。由表5的結果可知，使用大轉子且轉速為400 rpm時，殼聚糖絮凝效果好，其它條件下脫色效果較差。原因可能是，轉速太大，殼聚糖掛壁多；轉速太小，殼聚糖沒有充分接觸酒精廢液；轉子太大，轉子與燒杯有摩擦，攪拌效果差；轉子太小，攪拌不充分。因此，轉子大小應適宜（相對容器而言），轉速在400 rpm為佳。
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2.1.6 PAM的助凝作用
作為線性高分子，PAM是一種常用的人工合成絮凝劑。在酸性介質中，其羧基不會離解，酰胺基和羧基與處于懸浮雜質表面上的分子間形成氫鍵，故可用作助凝劑。以殼聚糖處理10倍稀釋的酒精廢液后，分別添加1×10－5，3×10－5，5×10－5，7×10－5 g/mL濃度的PAM，按方法1.2(3)實驗。由表4的結果可知，在實驗范圍內，PAM濃度越大，脫色率越高，助凝效果越好，但脫色率最大僅提高4.0%。故在以后的工作中可嘗試其它助凝劑，如CaCO3，海藻酸鈉等。
2.2 在最佳條件下用殼聚糖處理發酵液
以發酵液為對象，在最佳條件下按方法1.2（2）和（3）實驗。由表6知，用殼聚糖二次處理后，酒精廢液pH值為6.3，脫色率從75.6%提高到97.5%，CODcr除去率從63%提高到80.3%，效果較好。故在2.1中得到的最佳條件也適用于糖蜜酒精廢液的二次處理。
3 結論和建議
3.1 在25℃、pH 4.0、攪拌時間30 min、殼聚糖用量1.0×10－2 g/mL、轉速400 rpm（轉子大小適宜）的條件下，用殼聚糖處理糖蜜酒精廢液的效果較好。如果添加濃度為7×10－5 g/mL的助凝劑PAM，效果會更佳。
3.2 殼聚糖適于處理低污染負荷的糖蜜酒精廢液。5倍稀釋的糖蜜酒精廢液在培養云芝菌后，用殼聚糖處理，脫色率由75.6%提高到97.5%, CODcr除去率由63.0%提高到80.3%, pH為6.3，效果較好；
3.3 每升5倍稀釋糖蜜酒精廢液在預處理過程中可副產云芝多糖0.65g，在二次處理過程中吸附了色素的殼聚糖可用于沼氣發酵，故這兩次處理過程是資源化利用糖蜜酒精廢液的一種有益嘗試，有待進一步研究。 來源：谷騰水網
