CN102718369A - 纤维素乙醇生产废水回用的方法 - Google Patents
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Abstract
纤维素乙醇生产废水回用的方法，它涉及一种废水处理方法。本发明为了解决纤维素乙醇生产废水处理后很难达到排放标准，排放会污染环境，继续深度处理需要消耗大量的能量和成本的技术问题。方法如下：将纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与蒸汽爆破秸秆混合，放置半小时，过滤；在滤渣中继续加入纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水，调节固液混合物的pH值，再灭菌；加入纤维素酶，糖化；糖化结束后，在无菌条件下调节pH值；加入安琪酵母，发酵，即得纤维素乙醇。应用本发明的废水回用工艺，纤维素乙醇生产废水可以全部回用，实现废水零排放，减小了环境压力，用纤维素乙醇生产废水生物处理出水可以用于水洗脱毒工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法。
背景技术
据国际能源署(IEA)统计，60％的石油消耗是车用燃料。燃料乙醇可以与汽油以一定比例混合，也可以单独使用作为车用燃料，同时，乙醇也是一种可生物制取的可再生能源，其燃烧释放的温室气体远小于汽油，因此，安全、洁净的乙醇被认为是最有可能代替石油的可再生能源。
目前的燃料乙醇生产原料主要是淀粉质生物质如玉米、小麦、木薯，和糖质原料如甘蔗、甜菜、甜高粱等，这类乙醇被称为第一代乙醇。我国是一个经济快速发展，能源消耗快而又地少人多的国家，国情现状决定了基于粮食为原料的乙醇大规模生产在我国无法实现；在我国利用甘蔗等糖质原料生产乙醇也备受土地资源和自然气候的限制；因此，在我国发展原料丰富、价格低廉第二代乙醇——纤维素乙醇是符合我国国情的明智之举。
近两年来，纤维素乙醇研究的一些关键技术已经被突破，现在正处于产业化的关键阶段。随着产业化脚步的加快，与纤维素乙醇生产配套的其他相关技术研究也要提上日程。纤维素乙醇废水处理问题就是急待解决的问题之一。一般生产1吨纤维素乙醇的废水排放量是18～30吨。纤维素乙醇废水属于高浓度难降解有机废水，COD浓度高达70000～160000mg/L，在处理上难度很大，采用目前广泛使用的生物处理技术处理后，出水很难达到排放标准，如果采用物化方法等技术继续深度处理，需要消耗大量的能量，材料成本和技术成本也很高，这给企业带了沉重的负担，不利于纤维素乙醇产业的发展。另外，既使经过处理后，这么大量的水排入环境也会给周围环境带来很大的压力。因此，如果能将这些废水简单的处理后，实现有效的工艺回用将有利于企业也有利于环境。
发明内容
本发明是为了解决纤维素乙醇生产废水处理后很难达到排放标准，排放会污染环境，继续深度处理需要消耗大量的能量和成本的技术问题，提供了一种纤维素乙醇生产废水回用的方法。
纤维素乙醇生产废水回用的方法如下：
一、将300～500ml COD值为200～1200mg/L、VFAs＜50mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与150g蒸汽爆破秸秆混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；
二、将COD值为200～1200mg/L、VFAs＜50mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为4.8～5.0，再在121℃灭菌20min，加入15～20g纤维素酶，在温度为50℃、转速为100～150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5～6.0，然后加入1.0～1.5g安琪酵母，在温度为32～35℃、转速为100～150rpm的条件下发酵48～72小时，即得纤维素乙醇。
采用本发明将纤维素乙醇废水用于纤维素乙醇生产工艺的脱毒用水和糖化发酵用水时，发酵60小时，可获得最高乙醇产量为35～38g/L。本发明采用纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水代替清洁水回用脱毒和糖化发酵工艺段，乙醇产率不仅没有降低反而略有提高。这是因为纤维素乙醇废水处理后，其中对发酵有抑制作用的物质如小分子酸、糠醛、羟甲基糠醛已被去除或降低到很低的浓度，所以该水可以应用于脱毒，而纤维素乙醇废水中存在的氮磷等元素和镁钙等离子又是发酵微生物所需要的营养成分，因此回用以后，其效果比清洁水更有优势。在发酵时间提高到60小时时，工艺乙醇产量比用清洁水提高8.7％，是不脱毒时产量的4.7倍。
应用本发明的废水回用工艺，处理后的出水可以代替清洁水实现在工艺上的回用，纤维素乙醇废水可以全部回用，实现废水零排放，减小了环境压力，且在废水处理板块，可以减去好氧处理工艺段，这将为企业节约大笔费用。同时，用处理后的出水可以代替清洁水回用于纤维素乙醇生产工艺中的水洗脱毒工艺，也解决了该工艺段消耗清洁水量过大的缺点。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式纤维素乙醇生产废水回用的方法如下：
一、将300～500ml COD值为200～1200mg/L、VFAs＜50mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与150g蒸汽爆破秸秆混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；
二、将COD值为200～1200mg/L、VFAs＜50mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为4.8～5.0，再在121℃灭菌20min，加入15～20g纤维素酶，在温度为50℃、转速为100～150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5～6.0，然后加入1.0～1.5g安琪酵母，在温度为32～35℃、转速为100～150rpm的条件下发酵48～72小时，即得纤维素乙醇。
本实施方式步骤一和步骤二中所述纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水，为纤维素乙醇生产废水生物处理方法步骤五中EGSB反应器的出水或者步骤六中SBR反应器出水，其中纤维素乙醇生产废水生物处理方法是按以下步骤完成的：
一、预处理：采用板框压滤法在过滤压力为0.2MPa～0.4MPa下对纤维素乙醇废水进行处理，得到预处理后纤维素乙醇废水和滤渣；
二、稀释：采用生活污水对步骤一得到的预处理后纤维素乙醇废水进行稀释，稀释至CODCr浓度为8000mg/L～11000mg/L为止，得到稀释后纤维素乙醇废水；
三、启动反应器：①配置人工污水：采用蔗糖、NaHCO3、NH4Cl、KH2PO4、MgSO4·H2O、KCl、无水CaCl2、矿物盐和去离子水配置人工污水，得到的人工污水I、人工污水II、人工污水III、人工污水IV、人工污水V和人工污水VI；②启动EGSB反应器：首先将厌氧污泥接种于EGSB反应器中，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水I通入EGSB反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水II通入EGSB反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水III通入EGSB反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水IV通入EGSB反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水V通入EGSB反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水VI通入EGSB反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即完成EGSB反应器的启动；③启动CSTR反应器：首先将启动后EGSB反应器中的污泥接种于CSTR反应器中，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水I通入CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水II通入CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水III通入CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水IV通入CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水V通入CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水VI通入CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即完成CSTR反应器的启动；④启动SBR反应器：首先将污水处理厂二沉池污泥接种于SBR反应器中，然后以将人工污水I注入SBR反应器中，并在温度为20℃～25℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀4h～6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，共运行20～30个周期，然后再将启动后EGSB反应器的出水注入SBR反应器中，并在温度为20℃～25℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀4h～6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即完成SBR反应器的启动；
四、分阶段驯化：
1、第一阶段：①首先按稀释后纤维素乙醇废水与人工污水体积比为1∶4将稀释后纤维素乙醇废水和人工污水混合均匀，得到混合废水I，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度进入步骤三②启动好的CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第一阶段驯化；②将步骤四1①中CSTR反应器的出水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入步骤三①启动好的EGSB反应器中，然后在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第一阶段驯化；③以将步骤四1②中EGSB反应器的出水注入步骤三③启动好的SBR反应器中，并在温度为20℃～25℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀4h～6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即第一阶段驯化全部完成；
2、第二阶段：①首先按稀释后纤维素乙醇废水与人工污水体积比为2∶3将稀释后纤维素乙醇废水和人工污水混合均匀，得到混合废水II，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度进入经过第一阶段驯化的CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第二阶段驯化；②将步骤四2①中CSTR反应器的出水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入经过第一阶段驯化的EGSB反应器中，然后在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第二阶段驯化；③以将步骤四2②中EGSB反应器的出水注入步骤三③经过第一阶段驯化的SBR反应器中，并在温度为20℃～25℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀4h～6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即第二阶段驯化全部完成；
3、第三阶段：①首先按稀释后纤维素乙醇废水与人工污水体积比为3∶2将稀释后纤维素乙醇废水和人工污水混合均匀，得到混合废水III，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度进入经过第二阶段驯化的CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第三阶段驯化；②将步骤四3①中CSTR反应器的出水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入经过第二阶段驯化的EGSB反应器中，然后在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第三阶段驯化；③以将步骤四3②中EGSB反应器的出水注入步骤三③经过第二阶段驯化的SBR反应器中，并在温度为20℃～25℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀4h～6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即第三阶段驯化全部完成；
4、第四阶段：①首先按稀释后纤维素乙醇废水与人工污水体积比为4∶1将稀释后纤维素乙醇废水和人工污水混合均匀，得到混合废水IV，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度进入经过第三阶段驯化的CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第四阶段驯化；②将步骤四4①中CSTR反应器的出水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入经过第三阶段驯化的EGSB反应器中，然后在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第四阶段驯化；③以将步骤四4②中EGSB反应器的出水注入步骤三③经过第三阶段驯化的SBR反应器中，并在温度为20℃～25℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀4h～6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即第四阶段驯化全部完成；
5、第五阶段：①将稀释后纤维素乙醇废水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入经过第四阶段驯化的CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第五阶段驯化；②将步骤四5①中CSTR反应器的出水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入经过第四阶段驯化的EGSB反应器中，然后在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第五阶段驯化；③以将步骤四5②中EGSB反应器的出水注入步骤三③经过第四阶段驯化的SBR反应器中，并在温度为20℃～25℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀4h～6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即完成全部驯化过程；
五、运行处理污水：首先将稀释后纤维素乙醇废水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入驯化后的CSTR反应器中，并在温度为30℃～35℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为4.0～4.6的条件下运行，并将CSTR反应器的出水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入驯化后的EGSB反应器中，然后在温度为30℃～35℃、处理效率为1.9～2.3的条件下运行，汇集EGSB反应器的出水；
六、汇集得到EGSB反应器的出水注入驯化后的SBR反应器中，然后在温度为20℃～25℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀4h～6h，经分离即得SBR反应器出水。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述蒸汽爆破秸秆的含水量为10％～30％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述纤维素乙醇废水的COD值为1000～1200mg/L，VFAs值为30～50mg/L，pH值为7～8，总氮浓度为70～80mg/L，总磷浓度为15～20mg/L，钙离子浓度为30～40mg/L，镁离子浓度为15～20mg/L，锌离子浓度为0.2～0.4mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述纤维素乙醇废水的COD值为200～400mg/L，VFAs＜20mg/L，pH值为8～9，总氮浓度为70～80mg/L，总磷浓度为15～20mg/L，钙离子浓度为20～30mg/L，镁离子浓度为15～20mg/L，锌离子浓度为0.2～0.4mg/L。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为4.9。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中加入16～19g纤维素酶。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中加入17g纤维素酶。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中加入1.1～1.4g安琪酵母。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中加入1.2g安琪酵母。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中在温度为33℃、转速为120rpm的条件下发酵。其它与具体实施方式一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
一、将500ml COD值为319mg/L，VFAs值为18mg/L，pH值为8.83，总氮浓度为71.29mg/L，总磷浓度为15.09mg/L，钙离子浓度为27.18mg/L，镁离子浓度为17.72mg/L，锌离子浓度为0.38mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与150g蒸汽爆破秸(含水量为10％)秆混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；
二、将COD值为319mg/L，VFAs值为18mg/L，pH值为8.83，总氮浓度为71.29mg/L，总磷浓度为15.09mg/L，钙离子浓度为27.18mg/L，镁离子浓度为17.72mg/L，锌离子浓度为0.38mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为5.0，再在121℃灭菌20min，加入18g纤维素酶，在温度为50℃、转速为150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5，然后加入1.5g安琪酵母，在温度为32℃、转速为150rpm的条件下发酵60小时，即得纤维素乙醇。
纤维素乙醇产量为35.61g/L，纤维素乙醇得率为87.3％。
实验二：
一、将300ml COD值为1158mg/L、VFAs值为39mg/L，pH值为7.35，总氮浓度为75.54mg/L，总磷浓度为19mg/L，钙离子浓度为32.72mg/L，镁离子浓度为17.89mg/L，锌离子浓度为0.23mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与150g蒸汽爆破秸秆(含水量为10％)混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；
二、将COD值为1158mg/L、VFAs值为39mg/L，pH值为7.35，总氮浓度为75.54mg/L，总磷浓度为19mg/L，钙离子浓度为32.72mg/L，镁离子浓度为17.89mg/L，锌离子浓度为0.23mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为5.0，再在121℃灭菌20min，加入18g纤维素酶，在温度为50℃、转速为150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5，然后加入1.5g安琪酵母，在温度为32℃、转速为150rpm的条件下发酵60小时，即得纤维素乙醇。
纤维素乙醇产量为37.36g/L，纤维素乙醇得率为91.3％。
实验三：
一、将450ml COD值为319mg/L，VFAs值为18mg/L，pH值为8.83，总氮浓度为71.29mg/L，总磷浓度为15.09mg/L，钙离子浓度为27.18mg/L，镁离子浓度为17.72mg/L，锌离子浓度为0.38mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与150g蒸汽爆破秸秆(含水量为10％)混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；
二、将清洁水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为5.0，再在121℃灭菌20min，加入18g纤维素酶，在温度为50℃、转速为150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5，然后加入1.5g安琪酵母，在温度为32℃、转速为150rpm的条件下发酵60小时，即得纤维素乙醇。
纤维素乙醇产量为40.29g/L，纤维素乙醇得率为98.8％。
实验四：
一、将450ml清洁水与150g蒸汽爆破秸秆混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；
二、将COD值为319mg/L，VFAs值为18mg/L，pH值为8.83，总氮浓度为71.29mg/L，总磷浓度为15.09mg/L，钙离子浓度为27.18mg/L，镁离子浓度为17.72mg/L，锌离子浓度为0.38mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为5.0，再在121℃灭菌20min，加入18g纤维素酶，在温度为50℃、转速为150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5，然后加入1.5g安琪酵母，在温度为32℃、转速为150rpm的条件下发酵60小时，即得纤维素乙醇。
纤维素乙醇产量为38.87g/L，纤维素乙醇得率为95.0％。
实验五：
一、将450ml COD值为1158mg/L、VFAs值为39mg/L，pH值为7.35，总氮浓度为75.54mg/L，总磷浓度为19mg/L，钙离子浓度为32.72mg/L，镁离子浓度为17.89mg/L，锌离子浓度为0.23mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与150g蒸汽爆破秸秆(含水量为10％)混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；
二、将清洁水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为5.0，再在121℃灭菌20min，加入18g纤维素酶，在温度为50℃、转速为150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5，然后加入1.5g安琪酵母，在温度为32℃、转速为150rpm的条件下发酵60小时，即得纤维素乙醇。
纤维素乙醇产量为36.51.g/L，纤维素乙醇得率为89.5％。
实验六：
一、将450ml清洁水与150g蒸汽爆破秸秆混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；
二、将COD值为1158mg/L、VFAs值为39mg/L，pH值为7.35，总氮浓度为75.54mg/L，总磷浓度为19mg/L，钙离子浓度为32.72mg/L，镁离子浓度为17.89mg/L，锌离子浓度为0.23mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为5.0，再在121℃灭菌20min，加入18g纤维素酶，在温度为50℃、转速为150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5，然后加入1.5g安琪酵母，在温度为32℃、转速为150rpm的条件下发酵60小时，即得纤维素乙醇。
纤维素乙醇产量为35.50g/L，纤维素乙醇得率为87.0％。
实验二、实验五及实验六中所述纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水，为纤维素乙醇生产废水生物处理方法步骤五中EGSB反应器的出水；实验一、实验三及实验四中所述纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水，为纤维素乙醇生产废水生物处理方法步骤六中SBR反应器出水，其中纤维素乙醇生产废水生物处理方法是按以下步骤完成的：
一、预处理：采用板框压滤法在过滤压力为0.4MPa下对纤维素乙醇废水进行处理，得到预处理后纤维素乙醇废水和滤渣；
二、稀释：采用生活污水对步骤一得到的预处理后纤维素乙醇废水进行稀释，稀释至CODCr浓度为11000mg/L为止，得到稀释后纤维素乙醇废水；
三、启动反应器：①配置人工污水：采用蔗糖、NaHCO3、NH4Cl、KH2PO4、MgSO4·H2O、KCl、无水CaCl2、矿物盐和去离子水配置人工污水，得到的人工污水I、人工污水II、人工污水III、人工污水IV、人工污水V和人工污水VI；②启动EGSB反应器：首先将厌氧污泥接种于EGSB反应器中，然后以380ml/h的流量速度将人工污水I通入EGSB反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以380ml/h的流量速度将人工污水II通入EGSB反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以380ml/h的流量速度将人工污水III通入EGSB反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以350ml/h～380ml/h的流量速度将人工污水IV通入EGSB反应器中，并在温度为335℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以380ml/h的流量速度将人工污水V通入EGSB反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以380ml/h的流量速度将人工污水VI通入EGSB反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即完成EGSB反应器的启动；③启动CSTR反应器：首先将启动后EGSB反应器中的污泥接种于CSTR反应器中，然后以380ml/h的流量速度将人工污水I通入CSTR反应器中，并在温度为35℃、处理效率为.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以380ml/h的流量速度将人工污水II通入CSTR反应器中，并在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以380ml/h的流量速度将人工污水III通入CSTR反应器中，并在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以380ml/h的流量速度将人工污水IV通入CSTR反应器中，并在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以380ml/h的流量速度将人工污水V通入CSTR反应器中，并在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，然后以380ml/h的流量速度将人工污水VI通入CSTR反应器中，并在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即完成CSTR反应器的启动；④启动SBR反应器：首先将污水处理厂二沉池污泥接种于SBR反应器中，然后以将人工污水I注入SBR反应器中，并在温度为25℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行8h，再沉淀6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，共运行30个周期，然后再将启动后EGSB反应器的出水注入SBR反应器中，并在温度为25℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为0.6的条件下曝气运行8h，再沉淀6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即完成SBR反应器的启动；
四、分阶段驯化：
1、第一阶段：①首先按稀释后纤维素乙醇废水与人工污水体积比为1∶4将稀释后纤维素乙醇废水和人工污水混合均匀，得到混合废水I，然后以380ml/h的流量速度进入步骤三②启动好的CSTR反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第一阶段驯化；②将步骤四1①中CSTR反应器的出水以380ml/h的流量速度进入步骤三①启动好的EGSB反应器中，然后在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第一阶段驯化；③以将步骤四1②中EGSB反应器的出水注入步骤三③启动好的SBR反应器中，并在温度为25℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为0.6的条件下曝气运行8h，再沉淀6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即第一阶段驯化全部完成；
2、第二阶段：①首先按稀释后纤维素乙醇废水与人工污水体积比为2∶3将稀释后纤维素乙醇废水和人工污水混合均匀，得到混合废水II，然后以380ml/h的流量速度进入经过第一阶段驯化的CSTR反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第二阶段驯化；②将步骤四2①中CSTR反应器的出水以380ml/h的流量速度进入经过第一阶段驯化的EGSB反应器中，然后在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第二阶段驯化；③以将步骤四2②中EGSB反应器的出水注入步骤三③经过第一阶段驯化的SBR反应器中，并在温度为25℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为0.6的条件下曝气运行8h，再沉淀6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即第二阶段驯化全部完成；
3、第三阶段：①首先按稀释后纤维素乙醇废水与人工污水体积比为3∶2将稀释后纤维素乙醇废水和人工污水混合均匀，得到混合废水III，然后以380ml/h的流量速度进入经过第二阶段驯化的CSTR反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第三阶段驯化；②将步骤四3①中CSTR反应器的出水以380ml/h的流量速度进入经过第二阶段驯化的EGSB反应器中，然后在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第三阶段驯化；③以将步骤四3②中EGSB反应器的出水注入步骤三③经过第二阶段驯化的SBR反应器中，并在温度为25℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为0.6的条件下曝气运行8h，再沉淀6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即第三阶段驯化全部完成；
4、第四阶段：①首先按稀释后纤维素乙醇废水与人工污水体积比为4∶1将稀释后纤维素乙醇废水和人工污水混合均匀，得到混合废水IV，然后以380ml/h的流量速度进入经过第三阶段驯化的CSTR反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第四阶段驯化；②将步骤四4①中CSTR反应器的出水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入经过第三阶段驯化的EGSB反应器中，然后在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第四阶段驯化；③以将步骤四4②中EGSB反应器的出水注入步骤三③经过第三阶段驯化的SBR反应器中，并在温度为25℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为0.6的条件下曝气运行8h，再沉淀6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即第四阶段驯化全部完成；
5、第五阶段：①将稀释后纤维素乙醇废水以380ml/h的流量速度进入经过第四阶段驯化的CSTR反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即CSTR反应器内污泥完成第五阶段驯化；②将步骤四5①中CSTR反应器的出水以380ml/h的流量速度进入经过第四阶段驯化的EGSB反应器中，然后在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，运行至采用GB 8978-1996检测出水指标稳定为止，即EGSB反应器内污泥完成第五阶段驯化；③以将步骤四5②中EGSB反应器的出水注入步骤三③经过第四阶段驯化的SBR反应器中，并在温度为25℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀6h，最后分离排出处理后得到的清水为一个周期，运行至采用GB 8978-1996检测分离排出处理后得到的清水指标稳定为止，即完成全部驯化过程；
五、运行处理污水：首先将稀释后纤维素乙醇废水以380ml/h的流量速度进入驯化后的CSTR反应器中，并在温度为35℃、搅拌速度为150rpm、处理效率为4.6的条件下运行，并将CSTR反应器的出水以350ml/h～380ml/h的流量速度进入驯化后的EGSB反应器中，然后在温度为35℃、处理效率为2.3的条件下运行，汇集EGSB反应器的出水；
六、汇集得到EGSB反应器的出水注入驯化后的SBR反应器中，然后在温度为20℃～25℃、搅拌速度为100rpm～150rpm、处理效率为0.5～0.6的条件下曝气运行6h～8h，再沉淀4h～6h，经分离即得SBR反应器出水。
Claims (10)
1.纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于纤维素乙醇生产废水回用的方法如下：
一、将300～500ml COD值为200～1200mg/L、VFAs＜50mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与150g蒸汽爆破秸秆混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；
二、将COD值为200～1200mg/L、VFAs＜50mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为4.8～5.0，再在121℃灭菌20min，加入15～20g纤维素酶，在温度为50℃、转速为100～150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5～6.0，然后加入1.0～1.5g安琪酵母，在温度为32～35℃、转速为100～150rpm的条件下发酵48～72小时，即得纤维素乙醇。
2.根据权利要求1所述纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于步骤一中所述蒸汽爆破秸秆的含水量为10％～30％。
3.根据权利要求1或2所述纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于步骤一中所述纤维素乙醇废水的COD值为1000～1200mg/L，VFAs值为30～50mg/L，pH值为7～8，总氮浓度为70～80mg/L，总磷浓度为15～20mg/L，钙离子浓度为30～40mg/L，镁离子浓度为15～20mg/L，锌离子浓度为0.2～0.4mg/L。
4.根据权利要求1或2所述纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于步骤一中所述纤维素乙醇废水的COD值为200～400mg/L，VFAs＜20mg/L，pH值为8～9，总氮浓度为70～80mg/L，总磷浓度为15～20mg/L，钙离子浓度为20～30mg/L，镁离子浓度为15～20mg/L，锌离子浓度为0.2～0.4mg/L。
5.根据权利要求1或2所述纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于步骤二中用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为4.9。
6.根据权利要求1或2所述纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于步骤二中加入16～19g纤维素酶。
7.根据权利要求1或2所述纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于步骤二中加入17g纤维素酶。
8.根据权利要求1或2所述纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于步骤二中加入1.1～1.4g安琪酵母。
9.根据权利要求1或2所述纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于步骤二中加入1.2g安琪酵母。
10.根据权利要求1或2所述纤维素乙醇生产废水回用的方法，其特征在于步骤二中在温度为33℃、转速为120rpm的条件下发酵。
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