第9卷第3期过程工程学报Vol.9No.32009年6月TheChineseJournalofProcessEngineeringJune2009轻工生物质过程残渣高值化利用必要性与技术路线分析许光文1，纪文峰1,2，刘周恩1,2，万印华1，张小勇1(1.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100190；2.中国科学院研究生院，北京100049)摘要：以农产品为原料的轻工业在产品转化过程中产生大量的生物质残渣，如甘蔗渣、酒/醋糟、茶/咖啡渣、中药渣、抗生素/有机酸菌渣等，是一种已被集中的生物质资源.本工作通过分析种类繁多的轻工生物质过程残渣的物化与生物特性，根据组成特性将其分为富含纤维素、蛋白质、木质素3大类，进一步通过提炼共性，从残渣的收集、预处理和转化利用3个环节，提出了基于过程工程思想的轻工生物质过程残渣高值化利用技术路线，以期为发展支撑以农产品为原料的轻工产业、实现洁净生产和原料全量利用，并提高能源效率、控制污染源头和增加企业效益的集成化技术体系提供思路和方法指导.关键词：生物质；过程残渣；高值化；轻工业：TK6;TQ35文献标识码：A：1009606X(2009)030618071前言以农产品为原料的轻工业是典型的流程工业，在将农产品转化为食品、饮料、医药和纸等民生和工业产品的同时，还产生大量生物质残渣，如甘蔗渣、各类酒/醋糟、茶/咖啡渣、中药渣、抗生素/有机酸菌渣等.在我国每年产生油粕5500万t以上[1]，蔗渣与滤泥近3000万t[2]，酒精糟近2000万t[3]，白酒糟2000万t以上[4]，啤酒糟近1000t[5]，中药渣1300万t以上(其中中成药渣达900万t)[6]，全国造纸企业每年产生2亿多t含10%15%固形物的黑液，换算成50%水分的黑液可溶渣达5000万t[7].这些残渣是已经被集中的生物质资源，但它们含水50%80%()，易腐烂变质，并呈弱酸碱性或含油，是潜在的水及空气的重要污染源.因此，从废弃物资源再利用和环境保护两方面都迫切要求进行轻工生物质过程残渣的有效转化与利用.轻工生物质过程残渣种类多、数量大、组分差异大，国内尚未形成可支撑行业发展的高效率、高价值利用技术体系.本工作通过分析轻工生产过程产生的生物质过程残渣的总量，物理、生物与化学特性，及其对环境造成的潜在污染，明确了高值化利用轻工生物质过程残渣的意义和可能性.进一步通过分析资源化利用轻工生物质过程残渣的国内外技术现状，阐明了在该方向上的国内外技术发展趋势和国内与国外存在的技术差距，揭示了高值化利用轻工生物质过程残渣的技术现实性和产业上的可操作性.基于这些分析，提出高值化利用轻工生物质过程残渣必须基于残渣物料本身的组成与组分特性，建立相应的技术与工艺，以最大程度地发挥不同组分特性的残渣的资源价值.基于过程工程理论，最后提出了包含共性技术、关键技术和成套过程工艺的轻工生物质过程残渣高值化利用技术路线，以期为发展具有行业支撑能力的集成化轻工生物质残渣利用技术提供思路和方法指导.2轻工行业特色2.1伴生大量过程残渣轻工业包括分别以农产品和非农产品为原料的两大类，其中以农产品为原料的工业是轻工业的主体，主要含农副产品加工、食品、饮料、烟草、纺织、皮革、造纸以及中成药制造等行业，其产值占轻工业总产值的70%以上.以农产品为原料的轻工业通过对原料加工获得食品、饮料、医药、纸等轻工产品的同时，还产生大量有机废水、废液与生物质废渣(即生物质过程残渣，Processbiomassresidues).典型的此类轻工行业包括：食品加工的油脂加工与制糖，食品制造的酱醋、调味品、添加剂酿造发酵，饮料制造的酒精、白酒、啤酒生产，制药的中成药加工、抗生素发酵，造纸的制浆和皮革的鞣制等.在我国，每一个行业都有上千家的大型企业，产生包括油粕、蔗渣、醋糟、酱渣、白酒糟、酒精糟、啤酒糟、发酵菌渣、中药渣、造纸边角料、黑液可溶渣在内的种类多样的生物质过程残渣.表1为根据近年来的各种报道汇总的我国主要轻工生物质过程残渣的年产出量，可见每年共达2108t以上[15]，相当于我国生活垃圾的总产生量.这些轻工生物质过程残渣已经被集中，量大，产生收稿日期：20081013，修回日期：20090211基金项目：国家自然科学基金资助项目(编号：20606034)作者简介：许...