CN102173532A - 利用生物技术去除糖蜜酒精废液色素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生物技术去除糖蜜酒精废液色素的方法，其特征在于：以糖蜜酒精废液和纤维素为培育基，培育出糖蜜酒精废液菌种Bp-4，特别能生长在糖蜜酒精废液中，直接用于糖蜜酒精废液处理，在6～8小时的时间内能将糖蜜酒精废液中的色素转化为无色，并采用两次脱色和四次过滤固液分离的处理方法。采用本方法处理糖蜜酒精废液，处理时间短，设备占地少、投资少，实现连续化处理，并能充分利用糖蜜酒精废液资源，生产出沼气、肥料和蛋白饲料，使处理糖蜜酒精废液成本大大降低，而且有丰原的利润，生产的沼气纯度达到70～80％，净化水无色，CODcr小于210mg/l，达到回用和排放标准，无二次污染，保护了环境，具有较好的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，特别是涉及一种利用生物技术去除糖蜜酒精废液色素的方法。
技术背景
糖蜜酒精废液是以糖蜜为原料经发酵，在馏塔蒸馏出酒精后排放的废液。糖蜜酒精废液排放量大，每生产1吨酒精，排出的废液为15～20吨，是制糖工业最严重的污染源。糖蜜酒精废液CODcr、BOD5浓度较高，属于高浓度有机废液。糖蜜酒精废液中的固溶物12BX，有机物70％，灰份18～25％，CODcr 120000～150000mg/l，其中难分解物8500mg/l以上，占CODcr总量的5.5～6％。废液色度高，大多呈棕黑色，其中所含色素类为黑色素、棕色素，其主要成分为焦糖色素、酚类色素、多糖分解产物和与氢基酸的聚合产物色素等。色素耐温、耐光照，放置时间延长其色值不减，难以被微生物所降解。由于废液颜色较深，直接排入水体会妨碍日光在水中的透射，不利于水生植物及藻类的光合作用。其结果是减少了水生动物的食饵并降低了水中的溶解氧浓度，从而影响了水生动物的生长。糖蜜酒精废液含有硫酸盐及有机酸，呈酸性，腐蚀性强。糖蜜酒精废液所含无机酸直接排灌农田，不仅烧死庄稼，而且使土壤板结。此外，糖蜜酒精废液含有大量低分子化合物，如乳酸、丙三醇、乙醇和醋酸等，以及其他的碳水化合物、脂肪、蛋白质、纤维素等有机物，氮、磷含量高，如果直接排放，会造成水体富营养化。
目前，糖蜜酒精废液处理方法有：
1、物理化学方法
物理化学方法如絮凝沉淀、蒸发浓缩、机械分离和膜分离等。浓缩法分为浓缩焚烧法和浓缩后综合利用法。浓缩焚烧法是国外广泛采用的糖蜜酒精废液治理方法。其原理是将废液浓缩至一定浓度，使热值达到一定水平后，用专用的焚烧炉进行焚烧。但是糖蜜酒精废液浓缩后喷入蔗渣炉燃烧，易引起炉膛结焦，致使锅炉热效率明显降低，因此经常要停机清理炉焦，最终使此法的试验和运行难以维持。糖蜜酒精废液浓缩后再综合利用的方法被认为是当前较彻底的治理方案。将糖蜜酒精废液用石灰中和至pH7～7.5，然后来用外加热循环管外沸腾蒸发器进行蒸发浓缩。此设备对这类粘度大，易结垢溶液的蒸发有较好的效果。蒸发冷凝下来的水可回用于酒精生产。浓缩浆液掺入干蔗渣粉，经干燥后可回收作肥料、饲料、水泥等。浓缩处理可实现废液的零排放，治理较为彻底，是目前国内外比较推祟的治理方法。但是，该法设备投资大，浓缩的能耗高，而且还存在蒸发过程中设备腐蚀和积垢严重等问题。经再处理工艺制成的产品质量常常不稳定，缺乏竞争力，易使生产陷入困境而影响废液的治理。对焚烧工艺，焚烧排出的废气还需要再进行处理，焚烧技术并没有达到成熟的阶段。但存在明显的不足。其一，处理效果不显著，易产生二次污染；其二，处理成本很高，只适合作为废液处理的预处理或后处理工艺。膜分离技术的应用，虽然能获得较好的出水水质。但是膜工艺所需投入的资金巨大，运行成本也很高，企业一般很难承受。
2、生物处理法
糖蜜酒精废液中的主要成分多为微生物可利用的营养物质，废液的可生化性好，因此国内外对此废液较常采用生化法进行处理。虽然其运行成本低，又能够回收部分能源。但是，仍然存在着不足之处：厌氧处理时间较长，反应器初次启动过程缓慢，由于废液中有机浓度高，废液进入厌氧反应前还需要稀释。厌氧生物工艺要求首先要去除硫酸根离子，否则，硫酸盐的还原产物-硫化物会对厌氧消化过程产生严重的不利影响，造成厌氧效率较低、好氧负荷过高，同时厌氧法与好氧法对糖蜜酒精废液的色度去除效果并不明显。进而使水处理的成本大大提高，而又会产生大量固体废物，导致二次污染，尤其是面对大量固体废物的处理与处置，给企业带来了很重的负担。单一的好氧生物处理工艺，因其能耗高而很少被应用，对糖蜜酒精度水这样的高浓度有机废液更是不宜直接采用。因此探索一种操作简便、处理效果好、投资少、运行费用低的糖蜜酒精废液处理方法是一个亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、操作容易、生化效率高、处理效果好、综合费用低、经济效益、社会效益和环境保护和谐统一的利用生物技术去除糖蜜酒精废液色素的方法。
本发明是这样实现的：
利用生物技术去除糖蜜酒精废液色素的方法，包括酶法处理、发酵沼气、脱色处理和过滤固液分离净化工序，得到沼气、饲料和肥料产品，净化水回用和达标排放，其特征在于：以糖蜜酒精废液为培育基，培育出糖蜜酒精废液菌种Bp-4，直接用于糖蜜酒精废液处理，并采用两次脱色和四次过滤固液分离处理，其工艺步骤如下：
(1)预处理：将糖蜜酒精废液调节处理，用回水调节浓度达到3～3.5BX，用石灰调节pH为6～6.3；
(2)培育菌种：采用糖蜜酒精废液菌种Bp-4，用经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基，在温度30～32℃培育22～24小时后，然后以经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基作糖蜜酒精废液菌种Bp-4扩大培育，培育条件在温度30～32℃培育22～24小时；
(3)接种处理：加入经调节处理的糖蜜酒精废液重量10％的上述糖蜜酒精废液菌种Bp-4，控制处理温度30～32℃，处理时间6～8小时；
(4)一次过滤：将经蜜酒精废液菌种Bp-4处理的糖蜜酒精废液，用卧螺离心机进行固液分离，固湿菌体经干燥后用作饲料，过滤废液用于发酵沼气；
(5)发酵沼气：采用常规厌氧和好氧方法的IC工艺，2～3天完成发酵，回收生产和生活用沼气；
(6)调节pH：将发酵沼气废液加入石灰，调节控制pH10～11，并加入发酵沼气废液重量0.1～0.2％的絮凝剂，加速含固物的沉降；
(7)二次过滤：将经pH调节发酵沼气废液采用板框压滤机过滤，滤渣用作肥料，过滤发酵沼气废液备用；
(8)一次脱色：将经过滤的发酵沼气废液加入其重量3～6％的煤灰粉，并搅拌均匀；
(9)自然沉降：将经上一步处理的发酵沼气废液，以5000-8000m3/5～10小时的流速，自然沉降；
(10)三次过滤：将经自然沉降的发酵沼气废液，采用板框压滤机过滤，并以常规方法回收煤灰粉再生回用，过滤发酵沼气废液备用；
(11)二次脱色：将经上一步处理发酵沼气废液，加入其重量0.1％的活性炭或者采用臭氧，发酵沼气废液以80m3/1～2小时的流速进入下一工序；
(12)四次过滤：采用离心机将处理液离心分离，回收活性炭再生使用，得到回用或达标排放净化水。
以上所述的糖蜜酒精废液菌种是用根霉菌(Rhizopus)培养得到，它是根霉菌采用糖蜜酒精废液和纤维素为原料，在温度30～32℃条件下培育1～3天而得到，该菌种命名为Bp-4。经过糖蜜酒精废液和纤维素混合培养后，根霉菌(Rhizopus)已经适应了糖蜜酒精废液环境，能够降解其中的色素和有机物。根霉菌(Rhizopus)可以到国家微生物保藏中心购买，或者采用目前甜酒厂的酒曲。
以上所述的絮凝剂，是采用硫酸铝、硫酸亚铁和高岭土中的一种或多种混合物。
本发明的优点和积极效果：
1、本发明方法采用糖蜜酒精废液和纤维素为原料培育得到的糖蜜酒精废液菌种Bp-4，特别能生长在糖蜜酒精废液中，并在6～8小时的时间内能将糖蜜酒精废液中的色素转化为无色，适用于工业化糖蜜酒精废液净化处理；
2、本发明方法处理糖蜜酒精废液，处理时间短，设备占地少、投资少，实现连续化处理，并能充分利用糖蜜酒精废液资源，生产出沼气、肥料和蛋白饲料，使处理糖蜜酒精废液成本大大降低，而且有丰原的利润，生产的沼气纯度达到70～80％，净化水无色，CODcr小于210mg/l，达到回用和排放标准，无二次污染，保护了环境，具有较好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
采用糖蜜酒精废液和纤维素为原料，在温度30℃条件下培育而得到糖蜜酒精废液菌种Bp-4。将糖蜜酒精废液调节处理，使浓度达到3BX，pH为6，采用糖蜜酒精废液菌种Bp-4，用经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基，在温度30℃培育22小时后，然后以经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基作糖蜜酒精废液菌种Bp-4扩大培育，培育条件在温度30℃培育24小时供处理糖蜜酒精废液使用；加入重量为经调节处理的糖蜜酒精废液10％的糖蜜酒精废液菌种Bp-4，控制处理温度30℃，处理时间8小时；将经蜜酒精废液菌种Bp-4处理的糖蜜酒精废液，用卧螺离心机进行固液分离，固湿菌体经干燥后用作饲料，过滤废液用于发酵沼气；
采用常规厌氧和好氧方法的IC工艺，2天完成发酵，回收生产和生活用沼气，将发酵沼气废液加入石灰，调节控制pH10.3，并加入絮凝剂硫酸铝和高岭土任何比例的混合物，用量为发酵沼气废液重量的0.1％，搅拌均匀，采用板框压滤机过滤，滤渣用作肥料，过滤发酵沼气废液加入其重量3％的煤灰粉，并搅拌均匀；再以6000m3/7小时的流速，自然沉降，并采用板框压滤机过滤，以常规方法回收煤灰粉再生回用，过滤发酵沼气废液加入其重量0.1％的活性炭，并搅拌均匀，以80m3/1小时的流速进入离心机将处理液离心分离，以常规方法回收活性炭再生使用，得到回用或排放净化水。
本实施例处理糖蜜酒精废液得到的净化水，处理时间短，设备占地少、投资少，实现连续化处理，能综合利用生产出沼气、肥料和蛋白质饲料，无二次污染，生产的沼气纯度达到76％，净化水无色，CODcr 210mg/l，达到回用和排放标准。
实施例2
采用糖蜜酒精废液和纤维素为原料，在温度31℃条件下培育而得到糖蜜酒精废液菌种Bp-4。将糖蜜酒精废液调节处理，使浓度达到3.2BX，pH为6.2，采用糖蜜酒精废液菌种Bp-4，用经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基，在温度31℃培育23小时后，然后以经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基作糖蜜酒精废液菌种Bp-4扩大培育，培育条件在温度31℃培育23小时供处理糖蜜酒精废液使用；加入重量为经调节处理的糖蜜酒精废液10％的糖蜜酒精废液菌种Bp-4，控制处理温度31℃，处理时间7小时；将经蜜酒精废液菌种Bp-4处理的糖蜜酒精废液，用卧螺离心机进行固液分离，固湿菌体经干燥后用作饲料，过滤废液用于发酵沼气；
采用常规厌氧和好氧方法的IC工艺，2.5天完成发酵，回收生产和生活用沼气，将发酵沼气废液加入石灰，调节控制pH10.5，并加入絮凝剂硫硫酸亚铁和高岭土任何比例的混合物，用量为发酵沼气废液重量的0.15％，搅拌均匀，采用板框压滤机过滤，滤渣用作肥料，过滤发酵沼气废液加入其重量4％的煤灰粉，并搅拌均匀；再以7000m3/9小时的流速，自然沉降，并采用板框压滤机过滤，以常规方法回收煤灰粉再生回用，过滤发酵沼气废液加入其重量0.1％的活性炭，以80m3/1.5小时的流速进入离心机将处理液离心分离，以常规方法回收活性炭再生使用，得到回用或排放净化水。
实施例处理糖蜜酒精废液得到的净化水，处理时间短，设备占地少、投资少，实现连续化处理，能综合利用生产出沼气、肥料和蛋白质饲料，无二次污染，生产的沼气纯度达到76％，净化水无色，CODcr小于186mg/l，达到回用和排放标准。
实施例3
采用糖蜜酒精废液和纤维素为原料，在温度32℃条件下培育而得到糖蜜酒精废液菌种Bp-4。将糖蜜酒精废液调节处理，使浓度达到3.5BX，pH为6.3，采用糖蜜酒精废液菌种Bp-4，用经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基，在温度32℃培育24小时后，然后以经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基作糖蜜酒精废液菌种Bp-4扩大培育，培育条件在温度32℃培育22小时供处理糖蜜酒精废液使用；加入重量为经调节处理的糖蜜酒精废液10％的糖蜜酒精废液菌种Bp-4，控制处理温度32℃，处理时间7.5小时；将经蜜酒精废液菌种Bp-4处理的糖蜜酒精废液，用卧螺离心机进行固液分离，固湿菌体经干燥后用作饲料，过滤废液用于发酵沼气；
采用常规厌氧和好氧方法的IC工艺，2天完成发酵，回收生产和生活用沼气，将发酵沼气废液加入石灰，调节控制pH11，并加入絮凝剂硫酸铝和硫酸亚铁任何比例的混合物，用量为发酵沼气废液重量的0.2％，搅拌均匀，采用板框压滤机过滤，滤渣用作肥料，过滤发酵沼气废液加入其重量5％的煤灰粉，并搅拌均匀；再以8000m3/10小时的流速，自然沉降，并采用板框压滤机过滤，以常规方法回收煤灰粉再生回用，过滤发酵沼气废液采用臭氧，以80m3/2小时的流速进入离心机将处理液离心分离，以常规方法回收活性炭再生使用，得到回用或排放净化水。
实施例处理糖蜜酒精废液得到的净化水，处理时间短，设备占地少、投资少，实现连续化处理，能综合利用生产出沼气、肥料和蛋白质饲料，无二次污染，生产的沼气纯度达到80％，净化水无色，CODcr163mg/l，达到回用和排放标准。
Claims (3)
1.一种利用生物技术去除糖蜜酒精废液色素的方法，包括酶法处理、发酵沼气、脱色处理和过滤固液分离净化工序，得到沼气、饲料和肥料产品，净化水回用和达标排放，其特征在于：以糖蜜酒精废液为培育基，培育出糖蜜酒精废液菌种，直接用于糖蜜酒精废液处理，并采用两次脱色和四次过滤固液分离处理，其工艺步骤如下：
(1)预处理：将糖蜜酒精废液调节处理，用回水调节浓度达到3～3.5BX，用石灰调节pH为6～6.3；
(2)培育菌种：采用糖蜜酒精废液菌种，用经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基，在温度30～32℃培育22～24小时后，然后以经过预处理的糖蜜酒精废液为培育基作糖蜜酒精废液菌种Bp-4扩大培育，培育条件在温度30～32℃培育22～24小时；
(3)接种处理：加入经调节处理的糖蜜酒精废液重量10％的上述糖蜜酒精废液菌种，控制处理温度30～32℃，处理时间6～8小时；
(4)一次过滤：将经蜜酒精废液菌种处理的糖蜜酒精废液，用卧螺离心机进行固液分离，固湿菌体经干燥后用作饲料，过滤废液用于发酵沼气；
(5)发酵沼气：采用常规厌氧和好氧方法的IC工艺，2～3天完成发酵，回收生产和生活用沼气；
(6)调节pH：将发酵沼气废液加入石灰，调节控制pH10～11，并加入发酵沼气废液重量0.1～0.2％的絮凝剂；
(7)二次过滤：将经pH调节发酵沼气废液采用板框压滤机过滤，滤渣用作肥料，过滤发酵沼气废液备用；
(8)一次脱色：将经过滤的发酵沼气废水加入其重量3～6％的煤灰粉，并搅拌均匀；
(9)自然沉降：将经上一步处理的发酵沼气废水，以5000-8000m3/5～10小时的流速，自然沉降；
(10)三次过滤：将经自然沉降的发酵沼气废水，采用板框压滤机过滤，并以常规方法回收煤灰粉再生回用，过滤发酵沼气废水备用；
(11)二次脱色：将经上一步处理发酵沼气废水，加入其重量0.1％的活性炭或者采用臭氧，发酵沼气废水以80m3/1～2小时的流速进入下一工序；
(12)四次过滤：采用离心机将处理液离心分离，回收活性炭再生使用，得到回用或达标排放净化水。
2.一种利用生物技术去除糖蜜酒精废液色素的方法，其特征在于：所述的糖蜜酒精废液菌种是用根霉菌(Rhizopus)培养得到，它是根霉菌采用糖蜜酒精废液和纤维素为原料，在温度30～32℃条件下培育1～3天而得到，经过糖蜜酒精废液和纤维素混合培养后，根霉菌(Rhizopus)已经适应了糖蜜酒精废液环境，能够降解其中的色素和有机物，根霉菌(Rhizopus)可以到国家微生物保藏中心购买，或者采用目前甜酒厂的酒曲。
3.一种利用生物技术去除糖蜜酒精废液色素的方法，其特征在于：所述的絮凝剂，是采用硫酸铝、硫酸亚铁和高岭土中的一种或多种混合物。
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