CN104998529A - 一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，包括如下步骤：酒精废水处理；含硫锅炉废气的富集及SBR水的酸化；对SBR水调和，并将调和后的水用于酒精发酵工艺。本发明构建了“废气、废水处理资源综合利用的”循环经济标准化体系，通过资源的综合利用以及节能、降耗、节水，合理利用自然资源和二次能源，达到自然资源和能源利用的最合理化，减少废物和污染物的排放。

Description

一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法

技术领域

本发明涉及一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，属于酒精生产领域。

背景技术

酒精生产中，水是重要的原料，根据原料不同（木薯、玉米、大麦和大米等），添加水比例各有不同，一般在原料总量的3倍左右。以年产8万吨的酒精厂为例，年消耗工艺水达100多万立方米，年产生酒精废水约130万立方米。

发酵酒精工业属于高耗能、高污染、低产出、低效益的传统产业。为了节约资源，提高资源的综合利用率，我国对酒精行业资源消耗指标也有明确要求，按照GB/T18916.7-2004标准，对酒精取水定额（包括工艺水、生产辅助用水等）要求较好的水平均为每吨酒精取水量小于40吨。目前一般企业的取水量多大于此指标。为了减少水资源的消耗和废水的排放，发酵工业要求采用清洁生产工艺。鉴于酒精生产水消耗太多，SBR废水回用具有重要的意义，既节约了一次水资源的利用，又减轻了废水排放对城市环境发展的压力，同时降低了生产运行成本，实现污水低排放。

发酵酒精过程中影响酒精收率的主要因素是温度、醪液的酸度和发酵酒精的浓度。在影响醪液酸度的因素中，生产用水的酸碱性至关重要。发酵酒精生产是在适宜的酸性条件下进行，而SBR废水呈弱碱性(pH=8.5左右），直接利用会导致原料消耗大，生产成本增加。而在发酵酒精生产中，会生产一些含硫的废气，这些废气呈酸性。这些酸性废气直接排放会造成环境的污染，如果可以将这些废气利用起来，用于调节SBR水的pH值，那么不仅仅会降低环境的污染还可以节约能源，降低生产成本。而目前这一方面废气的利用还没有相关的专利文献。

因此，为了社会经济的发展，也为了保护环境，有必要开发出一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法。利用锅炉废气来调节SBR水的pH值，使之符合酒精发酵生产用水的要求，既减少废水和废气的排放，有减少原料硫酸的使用，提升酒精生产循环经济标准化水平，为不断节能降耗，增产提供了技术保障。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采用如下的技术方案：

一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，包括以下步骤：

（1）酒精废水处理：对发酵酒精生产过程中产生的酒精废水进行处理，处理过程中采用高温厌氧发酵、中温UASB厌氧发酵和常温SBR好氧发酵联合处理方法直至废水中的COD ≤100 mg/L为止；废水处理中，采用两级高中温厌氧发酵和常温好氧发酵，实施了厌氧-好氧生物法相结合的处理工艺，从而对酒精废水进行了深度处理，使得废水中的有害物质基本去除，从而实现了废水的再循环利用，节约了资源，降低了生产成本，降低了环境污染；

（2）含硫锅炉废气的富集及SBR水的酸化：生产过程中的锅炉配备有溢流复合式水膜脱硫除尘器，所述水膜脱硫除尘器包括主筒体，所述主筒体的上部设有溢水槽，下部设有溢流孔，锅炉运行时，产生的含尘及SO₂的废气从所述水膜脱硫除尘器的下部进口切向进入水膜脱硫除尘器的主筒体，同时步骤（1）中处理得到的SBR水通过水泵注入到所述水膜脱硫除尘器的溢水槽从而进入水膜脱硫除尘器的主筒体内，经过溢水槽的分流作用，使整个水膜脱硫除尘器的主筒体内壁形成一层均匀水膜并不断下滑，同时主筒体内的废气在离心力作用下始终与主筒体内壁面的水膜发生摩擦，最终废气中的尘粒随水流到水膜脱硫除尘器底部，废气中的酸性气体与SBR水进行反应，对SBR水进行酸化处理，酸化后的SBR水从水膜脱硫除尘器的溢流孔排出进入后续步骤的沉淀池；在锅炉上配备有膜脱硫除尘器这一锅炉环保装置，该膜脱硫除尘器可以达到除尘率98%,脱硫率60%以上,从而确保大气污染物达标排放和总量控制要求，并且在此步骤中，利用率锅炉废气中的酸性物质来中和酸化SBR废水，不仅仅降低了废气排放对环境的污染，同时还使得SBR废水的水质能够满足酒精工艺生产用水要求，从而实现了达标水的循环利用，除避免了一次生水可能带来的对酒精成品的污染影响，而且节约了水资源和硫酸消耗，降低了生产成本；

（3）对SBR水调和，并将调和后的水用于酒精发酵工艺：在沉淀池内将步骤（2）中得到的酸化后的SBR水与生产用水按照质量分数1:1的比例进行调和，调和后的水与发酵酒精的原料粉进行混合拌料，然后进行后续的糖化、发酵工艺。调和水中只需要再加入50%新的生产水即可进行下一步的酒精生产，从而大大降低了生产用水，实现了废水的再生利用，降低了生产成本。

优选的，步骤（1）中所述的高温厌氧发酵、中温UASB厌氧发酵和常温SBR好氧发酵联合处理方法具体包括如下步骤：

（a）:对产生的酒精废水进行高温接触式厌氧发酵，发酵温度55-60℃，密闭发酵时间8-10 天；

（b）: 对经过高温接触式厌氧发酵后的酒精废水进行分离处理，分离出沼气、污泥和清液，分离出的清液进行冷却降温后进入到下一步的中温组合升流式UASB 厌氧发酵，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（c）：步骤（b）中分离出的清液冷却后进入到UASB反应器中进行中温组合升流式UASB 厌氧发酵，发酵温度为35-38℃；

（d）：经过步骤（c）中厌氧发酵后的废水在UASB反应器中进行三相分离，分离出沼气、淤泥及清液，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（e）:将步骤（d）中分离出的清液送入到SBR反应器中进行常温SBR好氧发酵，发酵后分离出淤泥及清液，分离出的清液即SBR水，其中的COD ≤100 mg/L，分离出的SBR水用于步骤（2）中，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池。

优选的，所述步骤（2）中酸化后的SBR水的pH值为6.8-7.2。发酵酒精过程中影响酒精收率的主要因素是温度、醪液的酸度和发酵酒精的浓度，在影响醪液酸度的因素中，生产用水的酸碱性至关重要，发酵酒精生产是在适宜的酸性条件下进行，而SBR废水呈弱碱性(pH=8.5左右），直接利用会导致原料消耗大，生产成本增加，因此需要对SBR废水进行酸度调节，酸化后的SBR水，其酸碱性接近中性，这样和新的生产水进行调和后，产生的调和水可以保障发酵酒精的生产质量和收率。

优选的，步骤（3）中利用调和水进行发酵酒精的生产，其具体生产工艺如下：

拌料：将用于酒精生产的木薯原料粉碎至20-40目，木薯粉与调和水按照质量分数1:（3-3.5）的比例进行混合搅拌均匀，同时按每克原料4活力单位加入高温淀粉酶，并混合搅拌均匀；加入高温淀粉酶可以提高产品质量，简化生产工艺，提高生产收率，降低生产成本，原料中各组分的物料比，在此物料比下，生产出的酒精质量更为优异；

蒸煮糖化：将拌好的原料在93-98℃进行蒸煮得到糊化醪，蒸煮时间为90-120min，然后进行冷却，当糊化醪温度冷却至58-62℃时，按每克原料130活力单位糖化酶加入到糊化醪中保温30-40min进行糖化反应；通常的蒸煮温度可以高达130℃，而本发明的蒸煮温度在保障产品的质量前提下可以降低至95℃左右，这样大大的降低了热能源，从而降低了生产成本，使得操作也更为方便易控；

酒精发酵：糖化后，自然降温，温度降至30-34℃时，添加酵母，混合均匀后送入到发酵缸中进行发酵，发酵时间65-70 h，发酵温度35-37℃。

优选的，步骤（1）中所述的中温UASB厌氧发酵，发酵过程中废水的pH值为6.8-7.2。6.8-7.2为UASB反应器运行的pH值，因此，废水的pH值也应该严格控制，才能保证该步骤中厌氧发酵的效果。

进一步优选的，步骤（c）中所述的UASB反应器设有加热装置。随着季节的变化，水温也会发生变化，为了保证UASB反应器中的温度，因此在反应器内设有加热装置，利用生产废热以及补充必要的蒸汽，可使UASB反应器在中温状态下进行厌氧反应，当然，在自然水温的温度较高接近需要反应的温度时，就不需要开启加热装置，直接利用自然水温即可。

进一步优选的，步骤（e）中所述的SBR反应器运行周期为8h，每个周期共有4个工作时段，具体为缺氧进水、鼓风曝气、静置沉淀、排水排泥，每个时段的具体时间分配为缺氧进水2.5h，鼓风曝气4h，静置沉淀1h，排水排泥0.5h。

优选的，步骤（2）中所述锅炉配备有背压式汽轮发电机组。设备汽轮发电机组后，锅炉产生的高压蒸汽推动汽轮机发电后，低压蒸汽再用于酒精生产，年可发电1500万吨，实现了锅炉的电能源循环利，大大节约了电能。

有益效果：本发明提供的发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法与现有技术相比，具有以下优点：

1、构建了“废气、废水处理资源综合利用的”循环经济标准化体系，通过资源的综合利用以及节能、降耗、节水，合理利用自然资源和二次能源，达到自然资源和能源利用的最合理化，减少废物和污染物的排放；

2、通过利用含硫锅炉废气来调节达标SBR废水的酸度，发酵酒精生产中年产生废水130万立方米，对处理达标废水进行回用工艺拌料，实现了废水的循环使用，年节约水量400万立方米，节约水资源费600万元，加上循环辅助用水的使用，酒精生产中水的重复利用率在90%以上，水消耗指标达到国内领先水平，年减少硫酸用量260多吨，节约费用30万元；同时由于锅炉废气的利用，每年可减少二氧化硫排放300吨、烟尘排放240吨；

3、采用水膜脱硫除尘器（除尘率98%，脱硫率60%以上）和日处理量达2000立方米以上的酒精废水处理装置，酒精废水在深度处理达标后，经过多级生化处理和澄清处理，原水中的有害物质、悬浮物等物质基本去除，再经含硫锅炉废气的酸度调节，其水质能够满足酒精工艺生产用水要求，实现了达标水的循环利用，除避免了一次生水可能带来的对酒精成品的污染影响，而且节约了水资源和硫酸消耗，降低了生产成本；

4、在高温和中温厌氧发酵过程中，废水中绝大部分易生物降解的有机物被分解产生沼气，产生的沼气被集气罩收集，不会对周围环境带来影响，沉淀后的淤泥被送入到淤泥浓缩池中进行后续处理，而通过酒精废水厌氧处理过程预计年产沼气2500万立方米，可以作为能源使用，相当于约25000吨原煤，合计年节约用原煤37000吨，同时产生的淤泥经过处理后也可以作为燃料使用，由于锅炉改用沼气、污泥和原煤混烧后，每年可减少排放CO₂ 约4800 吨、SO₂ 约320 吨、烟尘约240 吨，并防止了温室气体沼气和二氧化碳的排放。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合具体的实施例对本发明进行详细说明，但同时说明本发明的保护范围并不局限于本实施例的具体范围，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，包括以下步骤：

（1）酒精废水处理：对发酵酒精生产过程中产生的酒精废水进行处理，处理过程中采用高温厌氧发酵、中温UASB厌氧发酵和常温SBR好氧发酵联合处理方法直至废水中的COD ≤100 mg/L为止,具体包括如下步骤：

（a）:对产生的酒精废水进行高温接触式厌氧发酵，发酵温度55℃，密闭发酵时间8天，为增加微生物与原料的接触机会，加快发酵速度，提高沼气产量，在发酵期间内每天都要进行一次循环搅拌，每次搅拌2小时，发酵周期结束后需要检测出水的pH 值，若pH低于7.0，延长发酵时间直至pH大于7.0，以确保厌氧发酵完全；经过该步骤后废水中的COD含量由进水的50000 mg/L以上降至出水5000mg/L左右；

（b）:对经过高温接触式厌氧发酵后的酒精废水进行分离处理，分离出沼气、污泥和清液，分离出的清液进行冷却降温后进入到下一步的中温组合升流式UASB 厌氧发酵，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（c）：步骤（b）中分离出的清液冷却后进入到UASB反应器中进行中温组合升流式UASB 厌氧发酵，发酵过程中废水的pH值为6.8，发酵温度为35℃，为保证发酵温度，在UASB反应器内部设有加热装置；经过该步骤后废水中的COD含量由进水的4000-5000mg/L 左右降至出水1500mg/L左右；

（d）：经过步骤（c）中厌氧发酵后的废水在UASB反应器中进行三相分离（UASB反应器上部设有三相分离器），分离出沼气、淤泥及清液，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（e）:将步骤（d）中分离出的清液送入到SBR反应器中进行常温SBR好氧发酵，发酵后分离出淤泥及清液，分离出的清液即SBR水，经过该步骤处理后，废水中的COD含量由进水的1500mg/L 左右降至≤100 mg/L，分离出的SBR水用于步骤（2）中，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，该步骤的SBR反应器运行周期为8h，每个周期共有4个工作时段，具体为缺氧进水、鼓风曝气、静置沉淀、排水排泥，每个时段的具体时间分配为缺氧进水2.5h，鼓风曝气4h，静置沉淀1h，排水排泥0.5h；

上述各步骤中的淤泥都收集到淤泥浓缩池中，进行淤泥浓缩、脱水，最后再经过压滤机进行进一步的脱水、干化，使得淤泥含水率降低到80%以下，得到的淤泥可以作为肥料或燃料使用，上述步骤中产生的沼气收集以后可以作为能源进行利用；

（2）含硫锅炉废气的富集及SBR水的酸化：生产过程中的锅炉配备有溢流复合式水膜脱硫除尘器和背压式汽轮发电机组，所述水膜脱硫除尘器包括主筒体，所述主筒体的上部设有溢水槽，下部设有溢流孔，锅炉运行时，产生的含尘及SO₂的废气从所述水膜脱硫除尘器的下部进口切向进入水膜脱硫除尘器的主筒体，同时步骤（1）中处理得到的SBR水通过水泵注入到所述水膜脱硫除尘器的溢水槽从而进入水膜脱硫除尘器的主筒体内，经过溢水槽的分流作用，使整个水膜脱硫除尘器的主筒体内壁形成一层均匀水膜并不断下滑，同时主筒体内的废气在离心力作用下始终与主筒体内壁面的水膜发生摩擦，最终废气中的尘粒随水流到水膜脱硫除尘器底部，废气中的酸性气体与SBR水进行反应，对SBR水进行酸化处理，酸化后的SBR水的pH值为6.8，酸化后的SBR水从水膜脱硫除尘器的溢流孔排出进入后续步骤的沉淀池；该步骤的水膜脱硫除尘器起到环保除尘作用，汽轮发电机组则可以使得锅炉产生的高压蒸汽进行发电，锅炉产生的低压蒸汽则应用于酒精再生产；

（3）对SBR水调和，并将调和后的水用于酒精发酵工艺：在沉淀池内将步骤（2）中得到的酸化后的SBR水与生产用水按照质量分数1:1的比例进行调和，调和后的水与发酵酒精的原料粉进行混合拌料，然后进行后续的糖化、发酵工艺，具体的酒精生产工艺如下：

拌料：将用于酒精生产的木薯原料粉碎至20-40目，木薯粉与调和水按照质量分数1:3的比例进行混合搅拌均匀，同时按每克原料4活力单位加入高温淀粉酶，并混合搅拌均匀；

蒸煮糖化：将拌好的原料在93℃进行蒸煮得到糊化醪，蒸煮时间为90min，然后进行冷却，当糊化醪温度冷却至58℃时，按每克原料130活力单位糖化酶加入到糊化醪中保温30min进行糖化反应；

酒精发酵：糖化后，自然降温，温度降至30℃时，添加酵母，混合均匀后送入到发酵缸中进行发酵，发酵时间65h，发酵温度35℃。

实施例2

一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，包括以下步骤：

（1）酒精废水处理：对发酵酒精生产过程中产生的酒精废水进行处理，处理过程中采用高温厌氧发酵、中温UASB厌氧发酵和常温SBR好氧发酵联合处理方法直至废水中的COD ≤100 mg/L为止,具体包括如下步骤：

（a）:对产生的酒精废水进行高温接触式厌氧发酵，发酵温度58℃，密闭发酵时间9天，为增加微生物与原料的接触机会，加快发酵速度，提高沼气产量，在发酵期间内每天都要进行一次循环搅拌，每次搅拌2小时，发酵周期结束后需要检测出水的pH 值，若pH低于7.0，延长发酵时间直至pH大于7.0，以确保厌氧发酵完全；经过该步骤后废水中的COD含量由进水的50000 mg/L以上降至出水5000mg/L左右；经过该步骤后废水中的COD含量由进水的50000 mg/L以上降至出水5000mg/L左右；

（b）:对经过高温接触式厌氧发酵后的酒精废水进行分离处理，分离出沼气、污泥和清液，分离出的清液进行冷却降温后进入到下一步的中温组合升流式UASB 厌氧发酵，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（c）：步骤（b）中分离出的清液冷却后进入到UASB反应器中进行中温组合升流式UASB 厌氧发酵，发酵过程中废水的pH值为7.0，发酵温度为37℃，为保证发酵温度，在UASB反应器内部设有加热装置；经过该步骤后废水中的COD含量由进水的4000-5000mg/L 左右降至出水1500mg/L左右；

（d）：经过步骤（c）中厌氧发酵后的废水在UASB反应器中进行三相分离（UASB反应器上部设有三相分离器），分离出沼气、淤泥及清液，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（e）:将步骤（d）中分离出的清液送入到SBR反应器中进行常温SBR好氧发酵，发酵后分离出淤泥及清液，分离出的清液即SBR水，经过该步骤处理后，废水中的COD含量由进水的1500mg/L 左右降至≤100 mg/L，分离出的SBR水用于步骤（2）中，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，该步骤的SBR反应器运行周期为8h，每个周期共有4个工作时段，具体为缺氧进水、鼓风曝气、静置沉淀、排水排泥，每个时段的具体时间分配为缺氧进水2.5h，鼓风曝气4h，静置沉淀1h，排水排泥0.5h；

上述各步骤中的淤泥都收集到淤泥浓缩池中，进行淤泥浓缩、脱水，最后再经过压滤机进行进一步的脱水、干化，使得淤泥含水率降低到80%以下，得到的淤泥可以作为肥料或燃料使用，上述步骤中产生的沼气收集以后可以作为能源进行利用；

（2）含硫锅炉废气的富集及SBR水的酸化：生产过程中的锅炉配备有溢流复合式水膜脱硫除尘器和背压式汽轮发电机组，所述水膜脱硫除尘器包括主筒体，所述主筒体的上部设有溢水槽，下部设有溢流孔，锅炉运行时，产生的含尘及SO₂的废气从所述水膜脱硫除尘器的下部进口切向进入水膜脱硫除尘器的主筒体，同时步骤（1）中处理得到的SBR水通过水泵注入到所述水膜脱硫除尘器的溢水槽从而进入水膜脱硫除尘器的主筒体内，经过溢水槽的分流作用，使整个水膜脱硫除尘器的主筒体内壁形成一层均匀水膜并不断下滑，同时主筒体内的废气在离心力作用下始终与主筒体内壁面的水膜发生摩擦，最终废气中的尘粒随水流到水膜脱硫除尘器底部，废气中的酸性气体与SBR水进行反应，对SBR水进行酸化处理，酸化后的SBR水的pH值为7.0，酸化后的SBR水从水膜脱硫除尘器的溢流孔排出进入后续步骤的沉淀池；该步骤的水膜脱硫除尘器起到环保除尘作用，汽轮发电机组则可以使得锅炉产生的高压蒸汽进行发电，锅炉产生的低压蒸汽则应用于酒精再生产；

（3）对SBR水调和，并将调和后的水用于酒精发酵工艺：在沉淀池内将步骤（2）中得到的酸化后的SBR水与生产用水按照质量分数1:1的比例进行调和，调和后的水与发酵酒精的原料粉进行混合拌料，然后进行后续的糖化、发酵工艺，具体的酒精生产工艺如下：

拌料：将用于酒精生产的木薯原料粉碎至20-40目，木薯粉与调和水按照质量分数1:3.2的比例进行混合搅拌均匀，同时按每克原料4活力单位加入高温淀粉酶，并混合搅拌均匀；

蒸煮糖化：将拌好的原料在95℃进行蒸煮得到糊化醪，蒸煮时间为115min，然后进行冷却，当糊化醪温度冷却至60℃时，按每克原料130活力单位糖化酶加入到糊化醪中保温35min进行糖化反应；

酒精发酵：糖化后，自然降温，温度降至32℃时，添加酵母，混合均匀后送入到发酵缸中进行发酵，发酵时间68 h，发酵温度36℃。

实施例3

一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，包括以下步骤：

（1）酒精废水处理：对发酵酒精生产过程中产生的酒精废水进行处理，处理过程中采用高温厌氧发酵、中温UASB厌氧发酵和常温SBR好氧发酵联合处理方法直至废水中的COD ≤100 mg/L为止,具体包括如下步骤：

（a）:对产生的酒精废水进行高温接触式厌氧发酵，发酵温度60℃，密闭发酵时间10 天，为增加微生物与原料的接触机会，加快发酵速度，提高沼气产量，在发酵期间内每天都要进行一次循环搅拌，每次搅拌2小时，发酵周期结束后需要检测出水的pH 值，若pH低于7.0，延长发酵时间直至pH大于7.0，以确保厌氧发酵完全；经过该步骤后废水中的COD含量由进水的50000 mg/L以上降至出水5000mg/L左右；经过该步骤后废水中的COD含量由进水的50000 mg/L以上降至出水5000mg/L左右；

（b）:对经过高温接触式厌氧发酵后的酒精废水进行分离处理，分离出沼气、污泥和清液，分离出的清液进行冷却降温后进入到下一步的中温组合升流式UASB 厌氧发酵，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（c）：步骤（b）中分离出的清液冷却后进入到UASB反应器中进行中温组合升流式UASB 厌氧发酵，发酵过程中废水的pH值为7.2，发酵温度为38℃，为保证发酵温度，在UASB反应器内部设有加热装置；经过该步骤后废水中的COD含量由进水的4000-5000mg/L 左右降至出水1500mg/L左右；

（d）：经过步骤（c）中厌氧发酵后的废水在UASB反应器中进行三相分离（UASB反应器上部设有三相分离器），分离出沼气、淤泥及清液，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（e）:将步骤（d）中分离出的清液送入到SBR反应器中进行常温SBR好氧发酵，发酵后分离出淤泥及清液，分离出的清液即SBR水，经过该步骤处理后，废水中的COD含量由进水的1500mg/L 左右降至≤100 mg/L，分离出的SBR水用于步骤（2）中，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，该步骤的SBR反应器运行周期为8h，每个周期共有4个工作时段，具体为缺氧进水、鼓风曝气、静置沉淀、排水排泥，每个时段的具体时间分配为缺氧进水2.5h，鼓风曝气4h，静置沉淀1h，排水排泥0.5h；

上述各步骤中的淤泥都收集到淤泥浓缩池中，进行淤泥浓缩、脱水，最后再经过压滤机进行进一步的脱水、干化，使得淤泥含水率降低到80%以下，得到的淤泥可以作为肥料或燃料使用，上述步骤中产生的沼气收集以后可以作为能源进行利用；

（2）含硫锅炉废气的富集及SBR水的酸化：生产过程中的锅炉配备有溢流复合式水膜脱硫除尘器和背压式汽轮发电机组，所述水膜脱硫除尘器包括主筒体，所述主筒体的上部设有溢水槽，下部设有溢流孔，锅炉运行时，产生的含尘及SO₂的废气从所述水膜脱硫除尘器的下部进口切向进入水膜脱硫除尘器的主筒体，同时步骤（1）中处理得到的SBR水通过水泵注入到所述水膜脱硫除尘器的溢水槽从而进入水膜脱硫除尘器的主筒体内，经过溢水槽的分流作用，使整个水膜脱硫除尘器的主筒体内壁形成一层均匀水膜并不断下滑，同时主筒体内的废气在离心力作用下始终与主筒体内壁面的水膜发生摩擦，最终废气中的尘粒随水流到水膜脱硫除尘器底部，废气中的酸性气体与SBR水进行反应，对SBR水进行酸化处理，酸化后的SBR水的pH值为7.2，酸化后的SBR水从水膜脱硫除尘器的溢流孔排出进入后续步骤的沉淀池；该步骤的水膜脱硫除尘器起到环保除尘作用，汽轮发电机组则可以使得锅炉产生的高压蒸汽进行发电，锅炉产生的低压蒸汽则应用于酒精再生产；

（3）对SBR水调和，并将调和后的水用于酒精发酵工艺：在沉淀池内将步骤（2）中得到的酸化后的SBR水与生产用水按照质量分数1:1的比例进行调和，调和后的水与发酵酒精的原料粉进行混合拌料，然后进行后续的糖化、发酵工艺，具体的酒精生产工艺如下：

拌料：将用于酒精生产的木薯原料粉碎至20-40目，木薯粉与调和水按照质量分数1:3.5的比例进行混合搅拌均匀，同时按每克原料4活力单位加入高温淀粉酶，并混合搅拌均匀；

蒸煮糖化：将拌好的原料在98℃进行蒸煮得到糊化醪，蒸煮时间为120min，然后进行冷却，当糊化醪温度冷却至62℃时，按每克原料130活力单位糖化酶加入到糊化醪中保温40min进行糖化反应；

酒精发酵：糖化后，自然降温，温度降至34℃时，添加酵母，混合均匀后送入到发酵缸中进行发酵，发酵时间70 h，发酵温度37℃。

上述实施例中，在酒精发酵时，加入的酵母的量为原料的4%（质量分数）；同时在蒸煮糖化时，糖化酶可以全量一次添加也可以分作两次进行添加。

上述实施例中本发明采用年产8万吨的发酵酒精生产装置，该装置配备木薯酒精废水处理系统（包括高温厌氧发酵、中温UASB厌氧发酵和常温SBR好氧发酵等设备）、再生资源循环综合利用系统（包括水膜脱硫除尘器）、中水即SBR水循环系统（包括沉淀池等）、锅炉热电能源循环利用系统（包括汽轮发电机组等）等多个循环经济链。

上述实施例通过厌氧-好氧处理可以将废水中COD的含量在50000 mg/L以上的高浓度酒精有机废水处理达标排放，排放水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级排放标准COD ≤100 mg/L，而处理排放的废水可以和锅炉废气进行中和，使得废水的pH值从8.5左右降低至6.8-7.2（水质大约呈中性），从而可以作为中水回收利用。

排放的SBR废水，在中和以前其pH值在8.5左右，呈碱性，如果直接回收用于发酵酒精的生产，会影响发酵效果，并且能耗也较大，为了更为直观的说明这一问题，本发明采取不同的水源作为酒精生产用水，进行对比试验，具体为：称取100g木薯粉原料（淀粉含量），添加不同的水质，加水比例为1:3.2，其余按工艺要求进行蒸煮糖化、发酵。其结果分析如表1所示：

表1 不同水源对比实验：

水源	50%pH=7.2的SBR水+50%生产用水	生产用水	未酸化的SBR水
				水样PH	7.15	7.10	8.48
生料PH	4.70	4.74	5.86
				糖化PH	4.71	4.69	5.18
终醪PH	4.09	4.03	4.22
				浓度/酸度	-0.8/2.5	-0.8/3.0	-0.7/2.0
酒度/挥发酸	11.1/0.05	11.3/0.05	11.9/0.15
				残余还原糖	0.105	0.10	0.19
残余总糖	0.781	0.775	0.89
				淀粉出率,%	55.84	55.89	53.15
原料消耗,吨	2.6215	2.6213	2.7345

表1中采用的水源分别为：经过酸化处理过的最终pH值为7.2左右的SBR水，将此水和常规酒精发酵的生产用水按50%和50%的比例进行混合得到的水源；常规酒精生产用水；未酸化的pH值8.5左右的SBR水。

从表1中可以很明显的看出，未经中和过的弱碱性的SBR水直接用于生产，在生产工艺完全一致的情况下，明显的用弱碱性的SBR废水生产发酵的效果要低于常规生产用水的发酵效果，同时，其能耗也远远大于常规生产用水的能耗。

同时，我们也可以明显看出，对SBR水进行酸化、回收，然后将酸化回收后的水质接近中性的SBR水与生产用水进行混合后，其水源的水质与生产用水非常接近，在生产工艺一致的情况下，两者最终的发酵效果和能耗都非常接近，因此，将SBR水进行酸化回收再利用是非常具有可行性的，这样做，可以在保障酒精生产质量和效率的前提下，大大节约用水，降低了生产成本。

本发明采用UASB 反应器进行中温厌氧反应，该UASB 厌氧反应器内设有布水装置、厌氧颗粒污泥床，顶部设有三相分离器。废水由底部的布水装置送入，然后均匀地由下而上流动，流经污泥床层时高活性的厌氧颗粒污泥将废水中的有机污染物吸附，进而分解转变为沼气(CH4、CO2等)，使水质得到净化。沼气和水流、污泥继续向上流动，进入三相分离器后，沼气被分离送出反应器，污泥返回反应器的污泥床层继续使用，澄清的废水从反应器顶部排出口。相较于其他的反应器，UASB反应器不需通过压缩空气充氧和搅拌，因而节省动力消耗，其还具有气、固、液分离效率高、生物量富集能力强、设备的有机负荷高、耐冲击力强、易于操作控制、废水处理运行稳定等优点。

酒精是一个高税负的基础食品和化工原料，并且受上游原料供应和下游食品和化工产品的行情变化的影响较大。行业入门门槛低，市场竞争日趋激烈，利润空间逐渐缩小。企业若想生存，必须节能降耗，降低生产成本，提升利润空间。而本发明可以使得企业实施清洁生产，发展循环经济取得经济效益、环境效益、社会效益的三赢，具体为：

1、经济效益方面:

发酵酒精生产中年产生废水130万立方米，对处理达标废水进行回用工艺拌料，年节约用水400万立方米，年节约水资源费600万元。另外由于含硫废气的利用，年减少硫酸用量260多吨，节约费用30万元；

2、环境效益方面:

通过污水处理及发展循环经济，使污染物的排放得到了有效的减少，每年可减少SO2 排放300吨、烟尘排放240吨；

3、社会效益方面:

发酵酒精工业属于高耗能、高污染行业。因达标排放，创造了良好的环境，成就了环境友好型企业。企业通过实施清洁生产，发展循环经济使企业的产业结构从高能耗、高污染转变成节能、绿色、生态型低碳经济。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）酒精废水处理：对发酵酒精生产过程中产生的酒精废水进行处理，处理过程中采用高温厌氧发酵、中温UASB厌氧发酵和常温SBR好氧发酵联合处理方法直至废水中的COD ≤100 mg/L为止；

（2）含硫锅炉废气的富集及SBR水的酸化：生产过程中的锅炉配备有溢流复合式水膜脱硫除尘器，所述水膜脱硫除尘器包括主筒体，所述主筒体的上部设有溢水槽，下部设有溢流孔，锅炉运行时，产生的含尘及SO₂的废气从所述水膜脱硫除尘器的下部进口切向进入水膜脱硫除尘器的主筒体，同时步骤（1）中处理得到的SBR水通过水泵注入到所述水膜脱硫除尘器的溢水槽从而进入水膜脱硫除尘器的主筒体内，经过溢水槽的分流作用，使整个水膜脱硫除尘器的主筒体内壁形成一层均匀水膜并不断下滑，同时主筒体内的废气在离心力作用下始终与主筒体内壁面的水膜发生摩擦，最终废气中的尘粒随水流到水膜脱硫除尘器底部，废气中的酸性气体与SBR水进行反应，对SBR水进行酸化处理，酸化后的SBR水从水膜脱硫除尘器的溢流孔排出进入后续步骤的沉淀池；

（3）对SBR水调和，并将调和后的水用于酒精发酵工艺：在沉淀池内将步骤（2）中得到的酸化后的SBR水与生产用水按照质量分数1:1的比例进行调和，调和后的水与发酵酒精的原料粉进行混合拌料，然后进行后续的糖化、发酵工艺。

2.根据权利要求1所述的发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，其特征在于：步骤（1）中所述的高温厌氧发酵、中温UASB厌氧发酵和常温SBR好氧发酵联合处理方法具体包括如下步骤：

（a）:对产生的酒精废水进行高温接触式厌氧发酵，发酵温度55-60℃，密闭发酵时间8-10 天；

（b）:对经过高温接触式厌氧发酵后的酒精废水进行分离处理，分离出沼气、污泥和清液，分离出的清液进行冷却降温后进入到下一步的中温组合升流式UASB 厌氧发酵，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（c）：步骤（b）中分离出的清液冷却后进入到UASB反应器中进行中温组合升流式UASB 厌氧发酵，发酵温度为35-38℃；

（d）：经过步骤（c）中厌氧发酵后的废水在UASB反应器中进行三相分离，分离出沼气、淤泥及清液，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池，分离出的沼气通过集气罩收集；

（e）:将步骤（d）中分离出的清液送入到SBR反应器中进行常温SBR好氧发酵，发酵后分离出淤泥及清液，分离出的清液即SBR水，其中的COD ≤100 mg/L，分离出的SBR水用于步骤（2）中，分离出的淤泥送入到淤泥浓缩池。

3.根据权利要求1所述的发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，其特征在于：所述步骤（2）中酸化后的SBR水的pH值为6.8-7.2。

4.根据权利要求1所述的发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，其特征在于：步骤（3）中利用调和水进行发酵酒精的生产，其具体生产工艺如下：

拌料：将用于酒精生产的木薯原料粉碎至20-40目，木薯粉与调和水按照质量分数1:（3-3.5）的比例进行混合搅拌均匀，同时按每克原料4活力单位加入高温淀粉酶，并混合搅拌均匀；

蒸煮糖化：将拌好的原料在93-98℃进行蒸煮得到糊化醪，蒸煮时间为90-120min，然后进行冷却，当糊化醪温度冷却至58-62℃时，按每克原料130活力单位糖化酶加入到糊化醪中保温30-40min进行糖化反应；

酒精发酵：糖化后，自然降温，温度降至30-34℃时，添加酵母，混合均匀后送入到发酵缸中进行发酵，发酵时间65-70 h，发酵温度35-37℃。

5.根据权利要求1所述的发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，其特征在于：步骤（1）中所述的中温UASB厌氧发酵，发酵过程中废水的pH值为6.8-7.2。

6.根据权利要求2所述的发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，其特征在于：步骤（c）中所述的UASB反应器设有加热装置。

7.根据权利要求2所述的发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，其特征在于：步骤（e）中所述的SBR反应器运行周期为8h，每个周期共有4个工作时段，具体为缺氧进水、鼓风曝气、静置沉淀、排水排泥，每个时段的具体时间分配为缺氧进水2.5h，鼓风曝气4h，静置沉淀1h，排水排泥0.5h。

8.根据权利要求1所述的发酵酒精生产中锅炉废气的利用方法，其特征在于：步骤（2）中所述锅炉配备有背压式汽轮发电机组。