[發明專利]一種纖維乙醇廢水的處理方法

有效

• 申請號: 201110217410.8
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102910777A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 郭宏山;劉淑鶴;朱衛
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C02F9/14
• 分類號: C02F9/14;C02F3/30;C02F1/04;C02F103/36
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技術領域

本發明涉及一種纖維乙醇廢水的處理方法，用于以玉米秸稈等植物纖維為原料生產乙醇的廢水、特別是含鹽有機廢水的處理和回用。

背景技術

隨著全球化石能源的日益短缺、環境污染的加劇、循環經濟和減少碳排放的總體要求，可再生能源的開發已成為這個時代的主題，而以玉米秸稈、高粱秸桿等植物纖維為原料生產纖維乙醇是可再生能源開發的重要途徑之一。

纖維乙醇通常是以玉米秸稈、高粱秸桿等植物纖維為原料，通過蒸爆預處理、纖維酶水解、糖化酶發酵、乙醇精餾和脫水等工藝獲取高純度乙醇，并摻入汽油組分中生產燃料乙醇產品，作為車用清潔燃料。在此生產過程中，由于蒸爆預處理對原料中的纖維素組分的結構組織破壞起著至關重要的作用，對后續水解酶的水解效率、發酵醪液的乙醇濃度、乙醇產品的收率以及整個生產過程的能耗都將產生巨大的影響。因此，在具體纖維乙醇生產工藝優化中，蒸爆預處理條件往往得到格外重視，酸性蒸爆路線是其中之一，即預先用1%以上的硫酸對纖維原料進行浸漬處理，再送入蒸爆機蒸爆預處理。采用該路線后，借助酸性條件較好地破壞了原料中的纖維素組織結構，大大提高了纖維素的水解效率、乙醇產率，并降低了能耗和酶制劑的用量。然而在獲得以上效果的同時，隨著酸的加入，水解、發酵過程要不斷地用堿來進行pH調節，致使最終排水中含有大量的硫酸鹽和其它無機鹽，如硫酸根可以達到1萬mg/L左右、無機鹽含量可以達到4%以上，對原本就已很難處理的高濃度有機廢水造成更大的困難。

由于纖維乙醇生產過程較為復雜，生產用水和排水量都相當高，根據目前的工藝水平分析，生產一噸乙醇產品新鮮水消耗量約為25～30噸，同時將排出近25噸的高濃度污水，這不僅會顯著增加纖維乙醇的生產成本，而且將帶來大量的高濃度污水處理問題。基于此，纖維乙醇廢水的處理和回用已成為纖維乙醇大規模生產的一個關鍵性制約因素。為解決纖維乙醇生產過程產生的高濃度污水問題，目前主要采用的處理方法是對高濃度污水進行厭氧處理，去除污水中的某些對纖維素或半纖維素水解和糖液發酵酶具有嚴重抑制性的物質，如羧酸、糠醛、呋喃、酚等，使處理后出水盡可能地回用。如CN01808115.0和US6555350均提出采用上流式厭氧污泥床（UASB）工藝處理污水，使污水中的抑制性物質羧酸、糠醛、呋喃、酚等去除80%以上，處理后至少5%以上的污水得到循環使用，同時通過厭氧發酵產生甲烷，甲烷回收提高能量的利用率。然而，該發明方法只適用于處理中性（不加酸堿）蒸爆預處理生產工藝產生的廢水，對酸性蒸爆預處理路線下的生產廢水因以下三個原因使之不適合采用。首先，采用酸性蒸爆后的廢水中含有高濃度的全鹽量，如硫酸鈉、乙酸鈉、乳酸鈉等，其中無機鹽含量高達4%以上，已大大超出厭氧發酵處理工藝2%以下的適用范圍，在此狀況下，厭氧發酵微生物菌的生長和活性得到嚴重抑制，甚至導致厭氧處理過程的失敗；其次，廢水中的硫酸根含量高達1萬mg/L以上，已大大超出厭氧發酵處理工藝5000mg/L以下的要求值，在此狀況下，廢水中的硫酸根將被厭氧菌還原為高濃度的硫化氫，從而嚴重抑制高濃度有機物的甲烷化發酵過程，導致沼氣產生率急速下降、甚至根本不能產生沼氣；廢水中鹽含量高，處理后的出水無法回用，致使纖維乙醇生產過程的高水耗、高排放的問題不能得到改變。

綜合以上分析，采用酸性蒸爆預處理路線的纖維乙醇生產工藝在技術、經濟上具有較大的優勢，但也相應帶來了較大的廢水處理問題。由于目前尚沒有適合的相關廢水處理技術，對酸性蒸爆預處理路線的纖維乙醇生產工藝的廣泛應用無疑將造成巨大的環保制約。

發明內容

本發明針對酸性蒸爆預處理路線的纖維乙醇生產廢水的水質特點，提出一種纖維乙醇廢水的處理方法，主要采用壓濾、多效蒸發、冷卻、厭氧發酵、好氧生化、過濾等組合處理工藝，經上述過程處理的出水全部作纖維乙醇生產用水循環使用，從而實現纖維乙醇生產的節水減排目的。

本發明一種纖維乙醇廢水的處理方法主要分為六個處理單元：

（1）壓濾，壓濾后廢水進行多效蒸發處理，壓濾進料為纖維乙醇廢水與多效蒸發后濃縮液的混合物料。具體過程為纖維乙醇廢水與多效蒸發后的冷卻濃縮液混合送至壓濾機進行壓濾處理，壓濾機出水經換熱后送入多效蒸發器蒸發；壓濾機濾渣作為一般固體廢物進行綜合利用處置。壓濾機可采用常規的板框式壓濾機、真空帶式壓濾機、轉鼓壓濾機等。纖維乙醇廢水為酸性蒸爆預處理方法的纖維乙醇生產廢水。