CN100554190C - 一种木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法，该方法包括将木薯发酵制备乙醇的废液进行固液分离，得到滤饼和废水，之后将得到的废水进行废水处理，其中，固液分离使得到的废水的化学需氧量值为30000-35000毫克/升。使用本发明提供的方法能够显著的降低废水处理的压力，并且处理后的废水能够满足环境的要求。

Description

一种木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法
技术领域
本发明是关于一种木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法。
背景技术
木薯是世界三大薯类作物之一，是生产生物乙醇的首选原料。截至2005年，我国木薯种植面积已达657万亩，全国已有木薯淀粉和酒精加工厂200多家，年生产淀粉50万吨、木薯制备乙醇25万吨。由于木薯发酵制备乙醇的废液含有高浓度的有机物，目前绝大部分乙醇厂排放的木薯发酵制备乙醇的废液没有经过有效处理直接向外排放，对当地和下游的水环境造成严重影响。
目前，木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法有：1、焚烧法，即将木薯发酵制备乙醇的废液浓缩后进行焚烧，该方法的缺点为焚烧后容易造成二次污染；2、用木薯发酵制备乙醇的废液发酵制备沼气，该方法的缺点为投资大和控制技术要求高。
因此，目前通常将木薯发酵制备乙醇的废液进行过滤而进行固液分离，之后将固液分离得到的固体残渣作为饲料，将固液分离得到的废水进行废水处理，该方法虽然回收了废液中的部分的固体残渣，但固液分离后的废水中的化学需氧量值(COD)仍然很高，通常在45000毫克/升以上，对后续废水处理的压力较大，并且处理后的废水仍然不能满足环境的要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法存在的废水处理压力大和处理后的废水不能满足环境的要求的缺点，提供一种能够显著降低废水处理的压力并且处理后的废水能够满足环境要求的木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法。
本发明的发明人对现有的木薯发酵制备乙醇废液的处理方法进行了细致的研究，发现通过现有的方法进行固液分离后得到的废水的化学需氧量值较高(通常在45000毫克/升以上)，对后续的废水处理的压力很大，并且通过现有的固液分离方法很难进一步降低固液分离后得到的废水的化学需氧量值，环境压力较大。
本发明提供了一种木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法，该方法包括将木薯发酵制备乙醇的废液进行固液分离，得到滤饼和废水，之后将得到的废水进行废水处理，其中，固液分离使得到的废水的化学需氧量值为30000-35000毫克/升。
本发明的方法通过降低固液分离后得到的废水的化学需氧量值，减轻了后续废水处理的压力。例如，实施例1固液分离后得到的废水A1的COD值为34200毫克/升，而对比例1固液分离后得到的废水CA1的COD值高达50000毫克/升，在相同的条件下进行废水处理后，实施例1得到的废水D1的COD值为87毫克/升，而对比例1进行废水处理后得到的废水CD1的COD值仍高达350毫克/升，说明本发明提供的方法通过降低固液分离后得到的废水的化学需氧量值，能够显著的降低废水处理的压力，并且处理后的废水能够满足环境的要求。
具体实施方式
本发明提供了一种木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法，该方法包括将木薯发酵制备乙醇的废液进行固液分离，得到滤饼和废水，之后将得到的废水进行废水处理，其中，固液分离使得到的废水的化学需氧量值为30000-35000毫克/升。
根据本发明，对所述固液分离的方法没有特别的限制，例如可以为将所述废液过滤并压榨。
本发明的发明人对现有的从木薯发酵制备乙醇的废液进行固液分离的方法进行了细致的研究，发现现有技术中通常使用普通的压滤机对木薯发酵制备乙醇的废液进行过滤，在过滤时废液进入压滤机的普通滤板之间，固体颗粒被滤板的过滤介质截留在滤板之间的空间内，液体则通过过滤介质，由出孔排出压滤机外，随着过滤过程的延续，滤饼的厚度逐渐增加，脱水的阻力随之成倍增大，从而导致处理量的急剧下降，并且由于普通滤板本身性质的限制，过滤压力无法进一步的提高(一般在1MPa以下)，从而无法进一步提高得到滤饼的固含量，从而导致固液分离后的废水的化学需氧量值较高，增加了后续废水处理的压力。
本发明中，通过对木薯发酵制备乙醇的废液进行过滤和压榨，显著的降低了固液分离后得到的废水的COD值，减少了后续废水处理的压力；优选情况下，所述过滤和压榨可以通过使用隔膜压滤机来实现，隔膜压滤机即具有与普通隔膜压滤机相同的过滤功能，又具有对滤饼进行压榨而使其再次脱水的功能，在隔膜压滤机中，普通滤板与隔膜滤板间隔排列，所述隔膜滤板的中间芯板与两侧隔膜压紧形成两个密封夹层，所述隔膜滤板的过滤功能与普通滤板相同，但增加了压榨功能，即，在过滤结束后将挤压介质从中间芯板入孔注入到密封层中，由于隔膜的弹性作用，能够对过滤后的滤饼进行鼓涨压榨，提高了滤饼的固含量，从而降低了固液分离后得到的废水的COD值。
所述隔膜压滤机中普通滤板和隔膜滤板的数量可以根据废液的浓度进行调整，优选情况下，普通滤板的数量为50-60个，隔膜滤板的数量为50-60个，普通滤板与隔膜滤板间隔排列并且普通滤板的数量与隔膜滤板的数量之比为1∶1；符合上述要求的隔膜压滤机可以通过商购得到，例如，景津压滤机集团有限公司生产的XM AZG600/1500×2000UB K型号的隔膜压滤机。
本发明人发现，使用隔膜压滤机不但能够显著的降低固液分离后得到的废水的COD值，还能够大幅度的降低压榨去除的水中杂质的含量，减少了杂质对设备的磨损，降低了维护成本。
本发明中，所述木薯发酵制备乙醇的废液是指通过木薯发酵来制备乙醇时，蒸馏出得到的乙醇以后，残留的固液混合物。
本发明中，所述过滤的条件没有特别的限制，优选情况下，所述过滤的条件包括过滤的压力为0.4-1MPa，过滤的时间为2-8小时；进一步优选为，所述过滤的条件包括过滤的压力为0.5-0.8MPa，过滤时间为4-6小时。
根据本发明，所述压榨的条件没有特别的限制，优选情况下，所述压榨的条件包括压榨的压力为10-25MPa，压榨的时间为0.2-2小时；进一步优选为，所述压榨的条件包括压榨的压力为15-20MPa，压榨的时间为0.5-1小时。
本发明中，所述压榨压力可以通过在隔膜压滤机中充入挤压介质来实现，所述挤压介质可以为隔膜压滤机常用的各种挤压介质，例如，所述挤压介质可以为压缩空气和/或水。
根据本发明，对所述废水处理的方法没有特别的限制，例如，可以通过CN1202032C中公开的方法进行废水处理。例如，将固液分离得到的废水通入厌氧反应器和好氧反应器，静置，将上清液氧化并去除上清液中的悬浮物。
本发明中，所述厌氧反应器为本领域技术人员所公知，所述厌氧反应器内装有厌氧颗粒污泥，所述厌氧颗粒污泥中含有厌氧微生物，该厌氧微生物的种类为本领域技术人员所公知，例如，产琥珀酸拟杆菌(Bacteriodessuccinogenes)、溶纤维丁酸弧菌(Butyribibrio fibrisolve)、生黄瘤胃球菌(Ruminococcus flavfaciens)、白色瘤胃球菌(Ruminococcus albus)等；当废水通过厌氧反应器时，废水中的有机物被降解；所述厌氧颗粒污泥的种类为本领域技术人员所公知，可以通过商购得到，例如帕克环保技术(上海)有限公司生产的厌氧颗粒污泥。
所述废水在厌氧反应器中的停留时间可以根据废水的种类进行选择，优选情况下，停留的时间为25-35小时。
所述厌氧反应器中的反应条件可以在很大范围内改变，例如，所述厌氧反应器中的反应条件包括容积负荷为20-25kgCOD/m3.d，温度为30-40℃，pH值为6.5-7.5。
所述好氧反应器为本领域技术人员所公知，优选情况下，可以将废水通入A/O反应器(缺氧/好氧池)进行好氧处理，所述A/O反应器内装有好氧颗粒污泥，当废水流经时，好氧菌群分解水中有机物，转化为自身营养物质，所述好氧颗粒污泥的种类为本领域技术人员所公知，可以通过商购得到，例如北京丰泽绿源环境技术有限公司生产的好氧颗粒污泥。所述废水在好氧反应器中的停留时间可以根据废水的种类进行选择，优选情况下，停留的时间为40-60小时。
所述好氧反应器中的反应条件可以在很大范围内改变，优选情况下，所述好氧反应器中的反应条件包括容积负荷为0.1-0.2kgBOD/m3.d，温度为20-40℃，pH值为7-8，溶解氧为1-3mg/l，所述溶解氧是指当对废水进行曝气时，氧在水中的含量。
根据本发明，将通过厌氧反应器和好氧反应器的废水进行静置，将上清液氧化并除去上清液中的悬浮物。
所述将上清液氧化的方法为本领域技术人员所公知，例如使用氧化剂对上清液进行氧化，所述氧化剂的种类为本领域技术人员所公知，例如可以为次氯酸钠、次氯酸钙、三氯化铁和高铁酸钠中的一种或几种，所述氧化处理的时间为0.5-1.5小时。
根据本发明，可以通过各种已知的方法将上清液中的悬浮物去除掉，例如，可以将上清液通入气浮池进行气浮处理，所述气浮池采用的絮凝剂为本领域技术人员所公知，例如可以为铝系絮凝剂、铁系絮凝剂和复合絮凝剂中的一种或几种，上述絮凝剂可以通过商购得到，例如，惠州市斯瑞尔环境化工有限公司生产的聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁(PFC)、聚合双酸铁铝(PFSIC)和聚合氯化铁铝(PFAS)，所述气浮池的表面负荷率为36-72m3/m2.h，所述上清液在气浮池中的停留时间为3-5分钟。
下面将通过具体实施例对本发明做进一步的具体描述。
实施例1
将含水量为95重量％的木薯发酵制备乙醇的废液(5吨)加入到隔膜压滤机(景津压滤机集团有限公司，XM AZG600/1500×2000UB K)中进行过滤，所述隔膜压滤机中普通滤板的数量为50个，隔膜滤板的数量为50个，并且普通滤板与隔膜滤板间隔排列；所述过滤的条件包括过滤的压力为0.8MPa，过滤的时间为2小时，得到滤饼；之后在隔膜滤板中充入挤压介质空气，对过滤后的滤饼进行压榨，所述压榨的压力为10MPa，压榨的时间为2小时，得到固液分离后的废水A1。
通过国家标准GB11914-89水质-化学需氧量测定-重铬酸钾法检测废水A1的COD值，结果如表1所示。
将废水A1搅拌均匀，形成悬浮液；然后取悬浮液1000克，静置24小时，除去上清溶液，并称取沉淀物的重量，得到固液分离后得到的废水A1中杂质的含量，结果如表1所示。
通过广西中粮生物质能源有限公司的厌氧好氧废水处理系统对得到的废水A1进行废水处理，该废水处理系统主要包括预酸化池中的预酸化作用、厌氧反应器、A/O系统、沉淀池、氧化反应池、气浮池及污泥浓缩池。所述厌氧反应器下部设有废水布水管，内装厌氧颗粒污泥(帕克环保技术(上海)有限公司生产)；所述曝气池下部设有曝气管，池内装有好氧颗粒污泥(北京丰泽绿源环境技术有限公司)；所述氧化反应池采用次氯酸钠进行氧化；所述气浮池采用聚合氯化铝(惠州市斯瑞尔环境化工有限公司)和阴离子PAM-(聚丙稀酰胺)对废水进行脱色；所述污泥浓缩池起到浓缩污泥的作用。
所述废水在厌氧反应器中的停留时间为25小时，所述厌氧反应器中的反应条件包括容积负荷为21.5kgCOD/m3.d，温度为35℃，pH值为6.8，从厌氧反应器流出的废水进入A/O系统进行好氧处理，所述废水在A/O系统中的停留时间为50小时，所述A/O系统中的反应条件包括容积负荷为0.1kgBOD/m3.d，温度为20℃，pH值为7，溶解氧为1mg/l；经曝气池处理后的水进入沉淀池沉降，上清液进入氧化反应池氧化，所述氧化的时间为0.5小时，再进入气浮系统处理后排出，所述气浮池的表面负荷率为36m3/m2.h，所述上清液在气浮池中的停留时间为3分钟。
得到处理后的废水D1，通过国家标准GB11914-89水质-化学需氧量测定-重铬酸钾法检测废水D1的COD值，结果如表1所示。
对比例1
根据与实施例1相同的方法对木薯发酵制备乙醇的废液进行过滤，不同的是将隔膜滤板替换为普通滤板，所述过滤的条件包括过滤的压力为0.8MPa，过滤的时间为2小时，得到参比废水CA1。
通过国家标准GB11914-89水质-化学需氧量测定-重铬酸钾法检测参比废水CA1的COD值，结果如表1所示。
将参比废水CA1搅拌均匀，形成悬浮液；然后取悬浮液1000克，静置24小时，除去上清溶液，并称取沉淀物的重量，得到固液分离后得到的参比废水CA1中杂质的含量，结果如表1所示。
根据与实施例1相同的方法对参比废水CA1进行废水处理，得到处理后的参比废水CD1，通过国家标准GB11914-89水质-化学需氧量测定-重铬酸钾法检测参比废水CD1的COD值，结果如表1所示。
实施例2
将含水量为95重量％的木薯发酵制备乙醇的废液(5吨)加入到隔膜压滤机(景津压滤机集团有限公司，XM AZG600/1500×2000UB K)中进行过滤，所述隔膜压滤机中普通滤板的数量为60个，隔膜滤板的数量为60个，并且普通滤板与隔膜滤板间隔排列；所述过滤的条件包括过滤的压力为0.4MPa，过滤的时间为8小时，得到滤饼；之后在隔膜滤板中充入挤压介质空气，对过滤后的滤饼进行压榨，所述压榨的压力为25MPa，压榨的时间为0.2小时，得到废水A2。
通过国家标准GB11914-89水质-化学需氧量测定-重铬酸钾法检测废水A2的COD值，结果如表1所示。
将废水A2搅拌均匀，形成悬浮液；然后取悬浮液1000克，静置24小时，除去上清溶液，并称取沉淀物的重量，得到固液分离后得到的废水A2中杂质的含量，结果如表1所示。
通过广西中粮生物质能源有限公司的厌氧好氧废水处理系统对得到的废水A2进行废水处理，该废水处理系统主要包括预酸化池中的预酸化作用、厌氧反应器、A/O系统、沉淀池、氧化反应池、气浮池及污泥浓缩池。所述厌氧反应器下部设有废水布水管，内装厌氧颗粒污泥(帕克环保技术(上海)有限公司生产)；所述曝气池下部设有曝气管，池内装有好氧颗粒污泥(北京丰泽绿源环境技术有限公司)；所述氧化反应池采用次氯酸钠进行氧化；所述气浮池采用聚合氯化铝(惠州市斯瑞尔环境化工有限公司)和阴离子PAM-(聚丙稀酰胺)对废水进行脱色；所述污泥浓缩池起到浓缩污泥的作用。
所述废水在厌氧反应器中的停留时间为35小时，所述厌氧反应器中的反应条件包括容积负荷为21.5kgCOD/m3.d，温度为38℃，pH值为7.2，从厌氧反应器流出的废水进入A/O系统进行好氧处理，所述废水在A/O系统中的停留时间为55小时，所述A/O系统中的反应条件包括容积负荷为0.2kgBOD/m3.d，温度为40℃，pH值为8，溶解氧为3mg/l；经曝气池处理后的水进入沉淀池沉降，上清液进入氧化反应池氧化，所述氧化的时间为1.5小时，再经气浮处理后排出，所述气浮池的表面负荷率为65m3/m2.h，所述上清液在气浮池中的停留时间为5分钟。得到处理后的废水D2，通过国家标准GB11914-89水质-化学需氧量测定-重铬酸钾法检测废水D2的COD值，结果如表1所示。
实施例3
将含水量为95重量％的木薯发酵制备乙醇的废液(5吨)加入到隔膜压滤机(景津压滤机集团有限公司，XM AZG600/1500×2000UB K)中进行过滤，所述隔膜压滤机中普通滤板的数量为55个，隔膜滤板的数量为55个，并且普通滤板与隔膜滤板间隔排列；所述过滤的条件包括过滤的压力为0.5MPa，过滤的时间为6小时，得到滤饼；之后在隔膜滤板中充入挤压介质空气，对过滤后的滤饼进行压榨，所述压榨的压力为20MPa，压榨的时间为0.5小时，得到废水A3。
通过国家标准GB11914-89水质-化学需氧量测定-重铬酸钾法检测废水A3的COD值，结果如表1所示。
将废水A3搅拌均匀，形成悬浮液；然后取悬浮液1000克，静置24小时，除去上清溶液，并称取沉淀物的重量，得到固液分离后得到的废水A3中杂质的含量，结果如表1所示。
通过广西中粮生物质能源有限公司的厌氧好氧废水处理系统对得到的废水A3进行废水处理，该废水处理系统主要包括预酸化池中的预酸化作用、厌氧反应器、A/O系统、沉淀池、氧化反应池、气浮池及污泥浓缩池。所述厌氧反应器下部设有废水布水管，内装厌氧颗粒污泥(帕克环保技术(上海)有限公司生产)；所述曝气池下部设有曝气管，池内装有好氧颗粒污泥(北京丰泽绿源环境技术有限公司)；所述氧化反应池采用次氯酸钠进行氧化；所述气浮池采用聚合氯化铝(惠州市斯瑞尔环境化工有限公司)和阴离子PAM-(聚丙稀酰胺)对废水进行脱色；所述污泥浓缩池起到浓缩污泥的作用。
所述废水在厌氧反应器中的停留时间为30小时，所述厌氧反应器中的反应条件包括容积负荷为21.5kgCOD/m3.d，温度为36℃，pH值为7.0，从厌氧反应器流出的废水进入A/O系统进行好氧处理，所述废水在A/O系统中的停留时间为45小时，所述A/O系统中的反应条件包括容积负荷为0.12kgBOD/m3.d，温度为30℃，pH值为7.5，溶解氧为2mg/l；经曝气池处理后的水进入沉淀池沉降，上清液进入氧化反应池氧化，所述氧化的时间为1小时，再经气浮处理后排出，所述气浮池的表面负荷率为50m3/m2.h，上清液在气浮池中的停留时间为5分钟。得到处理后的废水D3，通过国家标准GB11914-89水质-化学需氧量测定-重铬酸钾法检测废水D3的COD值，结果如表1所示。
表1
Figure C20081011226900121
从上表1可以看出，实施例1固液分离后得到的废水A1的COD值为34200毫克/升，而对比例1固液分离后得到的废水CA1的COD值高达50000毫克/升，在相同的条件下进行废水处理后，实施例1得到的废水D1的COD值为87毫克/升，而对比例1进行废水处理后得到的废水CD1的COD值仍高达350毫克/升，说明本发明提供的方法通过降低固液分离后得到的废水的化学需氧量值，能够显著的降低废水处理的压力，并且处理后的废水能够满足环境的要求。

Claims (6)

1、一种木薯发酵制备乙醇的废液的处理方法，该方法包括将木薯发酵制备乙醇的废液进行固液分离，得到滤饼和废水，将得到的废水进行废水处理，其特征在于，固液分离使得到的废水的化学需氧量值为30000-35000毫克/升；所述固液分离的方法为采用隔膜压滤机对废液进行过滤并压榨，所述过滤的条件包括过滤的压力为0.4-1MPa，过滤的时间为2-8小时；所述压榨的条件包括压榨的压力为10-25MPa，压榨的时间为0.2-2小时。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，所述过滤的条件包括过滤的压力为0.5-0.8MPa，过滤时间为4-6小时。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述压榨的条件包括压榨的压力为15-20MPa，压榨的时间为0.5-1小时。
4、根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述废水处理包括将固液分离得到的废水通入厌氧反应器和好氧反应器，静置，将上清液氧化并去除上清液中的悬浮物。
5、根据权利要求4所述的方法，其中，所述废水在厌氧反应器中的停留时间为25-35小时，所述厌氧反应器中的反应条件包括容积负荷为20-25kgCOD/m3.d，温度为30-40℃，pH值为6.5-7.5。
6、根据权利要求4所述的方法，其中，所述废水在好氧反应器中的停留时间为40-60小时，所述厌氧反应器中的反应条件包括容积负荷为0.1-0.2kgBOD/m3.d，温度为20-40℃，pH值为7-8。
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高浓度木薯酒糟废液治理工程实例. 王菁等.中国给水排水，第23卷第12期. 2007
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