[發(fā)明專利]一種纖維乙醇生產(chǎn)廢水的深度處理回用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110353735.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103102034A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張蕾;郭宏山;朱衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號(hào): C02F9/14
• 分類號(hào): C02F9/14
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種纖維乙醇廢水的處理方法，用于以玉米秸稈、高粱秸稈等植物纖維為原料生產(chǎn)乙醇的廢水處理與回用。

背景技術(shù)

全球性能源短缺以及化石燃料的不可再生性應(yīng)使得可再生能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)受到高度的重視。在多種可再生能源技術(shù)中，生物質(zhì)能是未來(lái)能源領(lǐng)域中一種重要的可再生能源，作為可轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生能源，正日益受到重視。

將玉米秸稈、高粱秸稈等植物纖維水解發(fā)酵制取燃料乙醇是有效利用生物質(zhì)能的方法之一，對(duì)我國(guó)具有更大的現(xiàn)實(shí)意義和戰(zhàn)略意義。開(kāi)發(fā)利用纖維素廢棄物制取燃料乙醇對(duì)建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)，解決人類所面臨的能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。

目前，以纖維素為原料制取燃料乙醇技術(shù)已基本成熟，其原理是把秸稈等植物纖維素經(jīng)水解得到還原性單糖，如木糖、葡萄糖等，再將還原性單糖經(jīng)過(guò)發(fā)酵、精餾后可得到燃料乙醇，所剩余的精餾廢液是纖維乙醇生產(chǎn)廢水主要來(lái)源之一。

根據(jù)目前的工藝水平分析，生產(chǎn)1噸乙醇產(chǎn)品新鮮水消耗量約為?25～30?噸，同時(shí)將排出近?25?噸的高濃度污水，此類廢水的特點(diǎn)如下：

1、纖維乙醇生產(chǎn)廢水中有機(jī)物含量很高，COD約為13萬(wàn)mg/L，結(jié)合物料平衡和醪液中的組分分析，初步判斷廢水中COD的主要貢獻(xiàn)者分別為木糖（C₅H₁₀O₅,折合COD量33280mg/L，約占25.8%）、甘油（C₃H₈O₃,折合COD量8339mg/L，約占6.46%）、乙酸（C₂H₄O₂,COD量4427mg/L，約占3.43%）、乳酸（C₃H₆O₃,折合COD量1504mg/L，約占1.17%）；其他可能是是木質(zhì)素、糠醛以及各種中間產(chǎn)物等。廢水的BOD₅/COD=0.53，具有可生化性能，屬于高濃度易生物降解的有機(jī)廢水。

2、秸稈發(fā)酵的廢水中含有大量的木質(zhì)素、糠醛、呋喃、酚等難生物降解的有機(jī)物，其中木質(zhì)素磺酸鹽是陰離子表面活性劑，在處理過(guò)程中可產(chǎn)生大量的泡沫，廢水的色度和懸浮物的含量均很高。

3、廢水中的可溶解性固體物含量高（全鹽量98100mg/L、總?cè)芄?6900?mg/L），按照物料平衡中硫酸、氫氧化鈉的投加量初步估算，廢水中的無(wú)機(jī)鹽含量約為3.26%；按照廢水中硫酸根、鈉離子以及其它金屬離子的加和值估算，廢水中的無(wú)機(jī)鹽含量約為2.12%；按照灰分（800℃灼燒）估算，廢水中的無(wú)機(jī)鹽含量約為2.13%。綜合可見(jiàn)，廢水中的無(wú)機(jī)鹽含量確定為2.12%～3.26%。

4、廢水呈酸性（pH=4.0），其中硫酸根的含量高達(dá)1萬(wàn)?mg/L，水中的硫酸根將被厭氧菌還原為高濃度的硫化氫，從而嚴(yán)重抑制產(chǎn)甲烷過(guò)程。

為解決纖維乙醇生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的高濃度污水問(wèn)題，目前采用的較好的處理方法是對(duì)高濃度污水進(jìn)行厭氧處理，去除污水中的某些對(duì)纖維素或半纖維素水解和糖液發(fā)酵酶具有嚴(yán)重抑制性的物質(zhì)，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(zhì)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(huán)使用，同時(shí)通過(guò)厭氧發(fā)酵產(chǎn)生甲烷，提高能量的利用率。然而，通過(guò)纖維乙醇生產(chǎn)工藝的具體分析，采用這種單一的污水處理流程并不能滿足污水處理達(dá)標(biāo)排放的要求。首先，廢水COD含量高達(dá)13萬(wàn)mg/L，單一的厭氧發(fā)酵工藝對(duì)污水中的羧酸、糠醛、呋喃、酚等生物毒性物質(zhì)的去除不可能完全，容易造成后續(xù)好氧處理進(jìn)水負(fù)荷過(guò)高，處理后的出水不能直接達(dá)標(biāo)排放。其次，廢水pH約為4.0左右，硫酸根的含量高達(dá)?1?萬(wàn)?mg/L?以上，已大大超出厭氧發(fā)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(yán)重抑制高濃度有機(jī)物的甲烷化發(fā)酵過(guò)程，導(dǎo)致沼氣產(chǎn)生率急速下降，造成廢水厭氧處理的失效。

基于以上分析，本發(fā)明認(rèn)為，針對(duì)生產(chǎn)流程較為復(fù)雜的纖維乙醇生產(chǎn)過(guò)程，采用單一的厭氧發(fā)酵或厭氧發(fā)酵一好氧生化廢水處理工藝不能滿足廢水達(dá)標(biāo)排放的要求。采用何種工藝流程可以經(jīng)濟(jì)有效地處理纖維乙醇生產(chǎn)廢水是本領(lǐng)域面對(duì)的難題。

發(fā)明內(nèi)容