[發明專利]一種基于廢水綜合利用的酒精生產方法

有效

• 申請號: 201611099822.5
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106591379B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 張建華;王柯;張宏建;陳旭升;毛忠貴
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12P7/08
• 分類號: C12P7/08;C12P19/14;C02F9/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張勇

本發明公開了一種基于廢水綜合利用的酒精生產方法，屬廢水處理及酒精發酵工業技術領域。本發明將厭氧消化液進行一步脫氨處理，脫氨后再經固液分離獲得厭氧清液；厭氧清液和酒糟清液混合作為拌料用水，其中厭氧清液占拌料用水的比例為，60?99％；其中，一步脫氨處理，是指在設有多層塔板或裝有填料的蒸餾塔內，用水蒸汽蒸餾厭氧消化液，依靠水蒸汽的熱力作用脫除厭氧消化液中的部分氨氮和堿度。本發明將厭氧消化液經過一步脫氨處理后，消除了厭氧消化液回用時中氨氮累積的問題。本發明方法能耗低、投資少、操作簡單，非常適合工業應用。

技術領域

本發明涉及一種基于廢水綜合利用的酒精生產方法，屬廢水處理及酒精發酵工業技術領域。

背景技術

在傳統的液態發酵生產酒精的工藝中，淀粉質原料經粉碎、加水拌料、液化和糖化，然后接種酵母菌發酵、蒸餾獲得酒精。目前，酒精生產主要以淀粉質作物如木薯、玉米、小麥等作為原料，酒精發酵水平一般為10-20％(v/v)，發酵液蒸餾后會產生大量的蒸餾廢液。據統計，每生產1噸酒精會產生10-20噸蒸餾廢液，其COD濃度高達40000-50000mg/L。如將這些廢水直接排放會造成嚴重的環境污染，而要處理到達標排放又給企業帶來了巨大的經濟負擔。所以，廢水問題一直是制約酒精行業可持續發展的共性難題。

目前酒精工業上主要采用“厭氧消化-好氧消化-深度處理-達標排放”的工藝過程處理蒸餾廢液。厭氧消化工藝具有容積負荷高、處理效果穩定、產生剩余污泥量少、能耗低等優點，且可以回收沼氣作為燃料回收能量。因此在該工藝中，首先利用厭氧消化處理高濃度的蒸餾廢液，將廢水中的大部分有機物降解，降低廢水COD并產生沼氣。沼氣可以供給鍋爐作為燃料，通過“熱電聯產”技術獲得電力和蒸汽，這些電力和蒸汽又可供酒精生產中使用。這樣，既去除了酒糟中的有機物又產生了能量，具有良好的經濟效益。然而厭氧消化液中仍含有一定量的有機物以及磷酸鹽、氨氮等無機鹽類，其COD約2000mg/L左右，不能滿足排放要求。因此需要采用好氧消化工藝來進一步降解沼液中大部分的有機物，并實現脫氨除磷的目的。但好氧消化工藝容積負荷低、COD降解速度慢，因此好氧消化具有投資大、占地面積大、運行能耗高、產生大量剩余污泥需要處理等缺點。

對于以玉米和小麥為原料的酒精發酵工藝，有的酒精廠將蒸餾廢液分離獲得清液和濕酒糟渣，清液進行蒸發濃縮處理，將蒸發得到的冷凝水回用做酒精發酵的拌料水，得到的濃縮液則和濕酒糟渣一起干燥，制成動物蛋白飼料(DDGS)，該工藝可實現廢水的零排放。但是該工藝僅適合玉米和小麥原料，且酒糟清液的蒸發和濃縮液的干燥需要消耗大量能量，運行成本非常高。

此外，也有采用將蒸餾廢液直接回用于發酵拌料過程的工藝。但是，由于蒸餾廢液中乳酸等酵母抑制物質的存在，酒糟回用比例不能超過30％，否則會對酒精發酵產生負面影響。

綜上所述，以上方案并不能徹底解決酒精生產過程耗水量大、廢水處理成本高的難題。中國專利申請號200610097623.0公開了發明名稱為“以薯類為主原料的酒精環形生產工藝”，提出將厭氧消化液經固液分離后全部回用作為工藝拌料用水。但實踐表明該工藝存在以下幾個問題：

(1)該工藝連續循環過程中，厭氧消化液中的氨氮會累積到較高的濃度，當厭氧消化液中氨氮濃度超過600mg/L時，厭氧消化液100％回用會降低淀粉轉化率。

(2)厭氧消化液的pH為8.0左右，且因含有大量碳酸氫根離子而具有較強的緩沖能力。當其回用配料時粉漿的pH值大于7.0，就需要添加硫酸以調節粉漿的pH在5.0-6.0之間，以滿足液化酶對pH的要求，在糖化工段還需要進一步添加硫酸調節糖化醪的pH在4.2-4.6之間，以滿足糖化酶的要求，這就向酒精發酵培養基及后續的蒸餾廢液中引入了大量硫酸根離子。當厭氧消化反應器進水中的硫酸鹽濃度超過一定濃度時，硫酸鹽還原菌就會對產甲烷菌產生底物競爭性抑制作用，而硫酸鹽還原產生的硫化氫也會腐蝕反應器、引起惡臭及毒害產甲烷菌，脫除沼氣中的硫化氫又會增加脫硫工程投資和沼氣純化的成本。