CN108841873A - 一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，属于废水处理及乙醇发酵工业技术领域。本发明将厌氧消化出水经膜过滤后的膜滤液、部分酒糟清液、其他拌料水与粉碎后的谷物原料混合配料，然后经液化、糖化、发酵、蒸馏等工序获得乙醇，其中，膜滤液占配料水总质量的30‑90％，酒糟清液占配料水总质量的10‑40％，其余为其他拌料水，通过调整膜滤液、酒糟清液和其他拌料水的比例，或添加乙酸，控制配料水的挥发酸浓度在100‑1200mg/L(以乙酸计)。本发明方法大幅度减少了乙醇生产废水排放，节约了水资源，同时有效地避免了乙醇发酵生酸问题，显著了提高酒精出率，原料利用率提高1‑5％，降低乙醇生产能耗和成本。

Description

一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法
技术领域
本发明涉及一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，属于废水处理及乙醇发酵工业技术领域。
背景技术
乙醇是一种乙醇是一种重要的工业原料，广泛应用于食品、医药、化工等工业领域，同时也是一种重要的可再生生物质能源(燃料乙醇)，受到世界各国政府的高度重视。
乙醇是我国发酵工业中最主要的大宗发酵产品之一。2017年，全国规模以上乙醇生产企业共有131家，完成总产量830万吨，总产量位居全球第三。2017年9月，国家发展改革委、能源局、财政部等十五部委又联合印发了《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》。方案提出，到2020年，全国范围内将推广使用车用乙醇汽油，基本实现全覆盖。届时，我国燃料乙醇的需求量将达到1300万吨/年，而我国目前的燃料乙醇产量为260万吨/年，所以预计届时将新增燃料乙醇产量1000万吨/年，全国乙醇总产量将达到近2000万吨。
乙醇工业快速发展的同时，也将面临着非常突出的现实问题。即生产过程需要消耗大量的淀粉质原料和水资源，并产生大量的高浓度有机废水(酒糟)。据统计，目前我国60％以上的乙醇生产原料为玉米、小麦和陈化稻谷、糙米，每生产一吨乙醇消耗3吨左右原料和15-20吨工艺用水，同时产生相当量的废水。这些问题给企业带来了巨大的经济负担。因此，如何降低单位产品的废水排放、降低水资源消耗、降低废水处理成本，同时提高原料利用率，就成为目前乙醇工业急需解决的突出问题。
以玉米、小麦、稻谷和糙米为原料生产乙醇时，常规工艺是原料经粉碎、配料、液化、糖化、发酵和蒸馏等过程获得乙醇，剩下的蒸馏废液(全酒糟)经过固液分离处理得到酒糟清液和湿酒糟渣。液化工序的pH值在5-6之间，温度85-105℃，液化时间80-200分钟，液化酶添加量为8-20U/g原料；糖化工序pH值在4.2-5.6之间，温度58-62℃，糖化时间5-60分钟，糖化酶添加量为120-200U/g原料；发酵采用自然pH值，温度28-34℃，酵母接种量为10-30％(v/v)；蒸馏主要包括粗馏和精馏两步，根据乙醇质量要求可以增加脱醛塔、脱甲醇塔等设备，根据操作压力不同可分为差压蒸馏或常压蒸馏等。
酒糟清液经蒸发浓缩获得浓缩液(糖浆)和蒸发凝结水，其中糖浆和湿酒糟渣混合干燥制成酒糟蛋白饲料(DDGS)，而蒸发凝结水则和精塔残液、生产过程中其他废水混合后进入厌氧消化，厌氧消化出水再经好氧生化、芬顿氧化等工序进一步处理后进入三级污水管网或达标排放。
谷物原料乙醇生产过程中的废水主要有：(1)蒸馏废液：是乙醇蒸馏过程中粗馏塔排放的废液，该废液具有高固形物、高COD、低pH的特性；(2)精塔残液：是乙醇蒸馏过程中精馏塔排放的废液，该废液具有清澈透明、低COD、高温、无杂菌的特性；(3)蒸发凝结水：生产DDGS过程中酒糟清液蒸发浓缩产生的二次蒸汽凝结水，该废水同样具有清澈透明、低COD、无杂菌的特性；(4)其他废水：是乙醇生产过程中因清洗设备、地面形成的废水，也包括水蒸汽冷凝水、机泵冷却用水等辅助废水。
为了减少排放废水和降低废水治理成本，生产中会把部分酒糟清液直接回用于乙醇配料工序，但研究表明酒糟清液的回用比例一般不超过30％，否则酒糟清液中固形物、乙酸、乳酸和钠盐等物质会积累而毒害乙醇发酵酵母，导致原料利用率低。酒糟清液直接回用配料还有两个缺点：一是酒糟清液含有杂菌，回用配料容易导致乙醇发酵生酸，降低原料利用率，二是酒糟清液配料后粉浆pH偏低，需要加碱或氨水调整pH值至液化酶最适pH范围，增加了操作和成本。
蒸发凝结水的COD一般较低，约1500mg/L左右，且不含杂菌，理论上蒸发凝结水回用无染菌的风险，但蒸发凝结水含有易挥发的醇、醛、酸、酯等杂质。尽管有大量蒸发凝结水回用配料的报道，但实践证明，自来水中即使添加10％的蒸发凝结水配料，就会抑制酵母的增殖和发酵，降低乙醇产率，提高单位产品的原料消耗。
在已有的酒糟清液或蒸发凝结水回用技术方案中，仅仅是从环保的角度通过部分回用来达到减少废水排放量的目的，而忽略了酒糟清液、蒸发凝结水回用对乙醇发酵的轻微影响。以常规拌料浓度的乙醇发酵为例，发酵结束后成熟发酵醪的乙醇浓度在11-13％(v/v)左右，如果因为酒糟清液、蒸发凝结水回用导致乙醇绝对浓度降低0.1-0.2％(v/v)，在生产中是难以察觉的，但对于年产10万吨规模的乙醇生产企业而言，这种轻微影响导致的经济损失就是500万人民币左右。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足之处，实现减排、节水的同时，提高乙醇产率，降低原料消耗，达到环保效益和经济效益的双赢。
本发明提供了一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，所述方法为：乙醇生产过程中，以厌氧消化出水经膜过滤后的膜滤液和酒糟清液作为配料水，其中，膜滤液占总配料水质量的60-99％，酒糟清液占总配料水质量的1-40％；所述酒糟清液为乙醇生产中的蒸馏废液经过固液分离得到的，所述厌氧消化出水为乙醇生产中的蒸发凝结水或乙醇生产中的蒸发凝结水及生产过程中其他废水经过厌氧消化得到的。
在本发明的一种实施方式中，所述蒸馏废液是指蒸馏工段粗馏塔塔底排放的废液；所述蒸发凝结水为乙醇生产中的蒸馏废液经过固液分离和蒸发浓缩过程得到的；所述生产过程中其他废水为设备冲洗水、地面冲洗水、机泵冷却水、生活污水、精塔残液或其他工艺废水中的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，所述酒糟清液进入配料工序之前，需要经过灭菌或除菌处理。
在本发明的一种实施方式中，所述灭菌处理为60-95℃条件下保温15分钟以上。
在本发明的一种实施方式中，所述配料水还包括其他拌料水。
在本发明的一种实施方式中，所述其他拌料水为自来水、清洁地表水、水蒸汽凝结水、洗罐水、冷却水中的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，所述方法通过调整膜滤液、酒糟清液和其他拌料水的比例，控制配料水的挥发酸浓度在100-1200mg/L(以乙酸计)。
在本发明的一种实施方式中，当配料水中挥发酸浓度小于100mg/L时，可添加乙酸调整挥发酸浓度。
在本发明的一种实施方式中，优选的，所述膜滤液占总配料水质量的70-90％，酒糟清液占总配料水质量的10-30％。
在本发明的一种实施方式中，优选的，所述配料水的挥发酸浓度优选300-600mg/L。
在本发明的一种实施方式中，所述厌氧消化出水部分经膜过滤后回用配料，剩余厌氧消化出水进入好氧生化系统。
在本发明的一种实施方式中，所述固液分离操作为板框压滤或离心分离。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将厌氧消化出水经膜过滤后的膜滤液、酒糟清液、其他拌料水按照质量分数分别为30-90％、10-40％、0-60％与粉碎后的谷物原料混合配料；
(2)经液化、糖化、发酵、蒸馏工序获得乙醇和蒸馏废液；
(3)蒸馏废液经过固液分离得到酒糟清液，1-40％的酒糟清液经过高温灭菌处理，可直接回用作为拌料水；剩余酒糟清液经过蒸发浓缩得到的蒸发凝结水与生产过程中的其他废水一起进入厌氧消化工序，得到厌氧消化出水；
(4)部分厌氧消化出水经过膜过滤得到膜滤液，剩余厌氧消化出水进入好氧生化系统；
(5)将步骤(3)得到的经过灭菌处理后的酒糟清液和步骤(4)得到的膜滤液一起作为配料水，与粉碎后的谷物原料混合配料，当配料水不足或者配料水挥发酸浓度大于1200mg/L时，用其他拌料水补足或调节；
再按照步骤(1)-(5)依次循环，循环过程中，根据配料水中挥发酸浓度调整膜滤液、精塔残液及其它拌料水的比例，或者添加乙酸，使得配料水的挥发酸浓度为100-1200mg/L(以乙酸计)。
在本发明的一种实施方式中，所述配料中谷物原料与配料水的料水比g/mL为1∶(2～3.5)。
在本发明的一种实施方式中，所述谷物原料为玉米、小麦、稻谷和糙米中的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，所述生产过程中其他废水为生活污水、剩余酒糟清液、精塔残液、蒸汽冷凝水、冷却水等废水。
在本发明的一种实施方式中，所述膜过滤为微滤、超滤或纳滤中的一种或几种。
在本发明的一种实施方式中，蒸馏废液经过固液分离得到的湿酒糟渣和酒糟清液经过蒸发浓缩得到的糖浆(浓缩液)干燥后得到DDGS。
在本发明的一种实施方式中，所述挥发酸是指乙酸、丙酸、丁酸等挥发性有机酸，以蒸馏法测定，且以乙酸浓度计算。
在本发明的一种实施方式中，所述粉碎、配料、液化、糖化、发酵、蒸馏、固液分离、蒸发浓缩及厌氧消化工序均为乙醇生产行业常规技术。
在本发明的一种实施方式中，优选的，所述液化工序的pH值为5-6，温度为85-105℃，液化时间为80-200分钟，液化酶添加量为8-20U/g原料；所述糖化工序pH值为4.2-5.6，温度为58-62℃，糖化时间为5-60分钟，糖化酶添加量为100-200U/g原料；所述发酵温度为28-38℃，酵母接种量为10-30％(v/v)；所述蒸馏包括粗馏和精馏。
本发明专利有如下优势：
(1)采用膜滤液作为拌料水，可以大幅度提高废水回用比例，吨乙醇减少废水排放量6-8吨，并节约等量的水资源。
(2)采用膜滤液作为拌料水，可以最大程度避免乙醇发酵生酸问题：经膜分离处理后进一步减少了厌氧消化出水中对乙醇发酵用酵母有毒性的有机物，同时过滤去除了厌氧消化出水中的杂菌，可以有效避免乙醇发酵生酸问题。
(3)在膜滤液基础上补充灭菌后酒糟清液作为拌料水，可以显著提高酒精出率，原料利用率提高1-5％，对于年产10万吨乙醇生产企业而言，在相同原辅材料消耗总量的前提下，可以增加乙醇产率1000吨以上：膜滤液通常含有不超过100mg/L的挥发酸，膜滤液中补充部分酒糟清液可以调整拌料水中挥发酸浓度在合理浓度，从而改善乙醇发酵性能。
(4)在膜滤液基础上补充灭菌后酒糟作为拌料水，可以回收酒糟清液的热量，提高配料后粉浆温度，从而降低液化工序的蒸汽消耗；同时因酒糟清液不含杂菌，改善了乙醇发酵的工艺卫生，降低了乙醇发酵生酸的风险。
(5)蒸发凝结水及生产过程中其他废水的污染物(COD)较低，经过厌氧消化后的厌氧消化出水具有碱度低(≤1000mgCaCO3/L)、氨氮浓度低(≤100mg/L)等优点，因此配料时无需加硫酸调节粉浆pH值，成本最低。
(6)膜滤液及灭菌后酒糟清液均不含杂菌，液化工序可以采用低温(86-88℃)蒸煮工艺，和常规95℃以上的高温蒸煮工艺比较，可以降低乙醇生产能耗，吨乙醇液化工序蒸汽消耗可降低10kg以上。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面本发明将结合图1，利用实施例对本发明技术方案作进一步描述。
乙醇浓度测定方法：用100mL容量瓶准确量取发酵醪100mL，注入500mL蒸馏烧瓶中，用100mL水分次洗涤容量瓶并注入蒸馏烧瓶中，加热蒸馏，馏出液收集于100mL的容量瓶中，带馏出液接近刻度时，取下，加水至刻度，摇匀。倒入100mL洁净、干燥的量筒中，以酒精计和温度计同时测其酒精度和温度，根据测出的乙醇浓度和温度查换算表，换算为20℃的乙醇浓度(％，v/v)。
总挥发酸测定方法：将废水以磷酸酸化后，从中蒸发出挥发性脂肪酸，再以酚酞为指示剂用NaOH溶液滴定馏出液。废水中的氨态氮可能对测定形成干扰，因此应当首先在碱性条件下蒸发出氨态氮。
试剂：
1. 10％NaOH溶液；
2.NaOH标准溶液，0.1000mol/L；
3. 10％磷酸溶液，取70mL密度1.7g/cm3的磷酸用水稀释至1L；
4.酚酞指示剂。
测定步骤：
1.于蒸馏瓶中放入50-200mL待测废水，其挥发酸含量不超过30mmol。如水样体积不足100mL，可以用蒸馏水稀释至100mL。加入几滴酚酞指示剂；
2.加入10％NaOH溶液，使溶液呈碱性，并使NaOH略过量；
3.开始蒸馏，至蒸馏瓶中剩余的液体为50～60mL为止；
4.用蒸馏水将蒸馏瓶剩余液体稀释至原来的体积，用10mL 10％的磷酸酸化，在接收瓶中放入10mL蒸馏水并使接收瓶与蒸馏瓶上的冷凝管连接，倒入管应浸入接收瓶的液面以下。蒸馏至瓶中液体为15-20mL为止。待蒸馏瓶冷却后，加入50mL蒸馏水在此蒸馏，至剩余10～20mL液体为止；
5.向馏出液中加入10滴酚酞，用NaOH标准溶液滴定至淡粉色不消失为止。
计算：
式中：
VNaOH——滴定消耗的NaOH标准溶液的体积，mL；
c——滴定消耗的NaOH标准溶液的准确浓度，mol/L；
Vs——被测废水水样的体积，mL。
糖化醪、发酵醪酸度测定方法：根据酸碱中和原理，用10mL粗滤液，以酚酞为指示剂，用0.1mol/L NaOH标准溶液滴定，消耗1mL 0.1mol/LNaOH标准溶液即为1度。
吸取糖化醪或发酵液过滤液1mL，置于250mL三角瓶中，加水50mL，加酚酞指示剂2滴，用0.1mol/LNaOH标准溶液滴定，滴定至溶液呈微红色并在30s内不褪色为终点。
式中：
c—NaOH标准溶液的浓度，mol/L；
v1—吸取试样的体积，mL；
v—滴定时消耗的NaOH标准溶液的体积，mL。
实施例1
本发明一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法采用以下工艺步骤：
将膜滤液和酒糟清液按照70∶40的比例混合，挥发酸浓度为600mg/L；取粉碎后的玉米粉100Kg加300L混合液配料，加入耐高温α-淀粉酶(10U/g淀粉)，搅拌均匀后加热至86℃并维持200min；降温至60℃，加入糖化酶(180U/g淀粉)，搅拌均匀后保温糖化30min。糖化结束后降温至30℃，接入15％(v/v)酵母种子液启动发酵。发酵结束后，经蒸馏获得乙醇和蒸馏废液。蒸馏废液用60目滤布过滤得到湿酒糟渣和酒糟清液，留出部分酒糟清液在60℃温度下保温15分钟后回用配料，剩余酒糟清液再经蒸发浓缩得到糖浆和蒸发凝结水。湿酒糟渣和糖浆混合干燥获得DDGS，蒸发凝结水及其他废水进入厌氧消化工段处理。厌氧消化出水用10万截留分子量的超滤膜过滤，膜滤液和保温灭菌后的酒糟清液按比例混合后回用于下一批次乙醇发酵。以此方式连续循环10批，不同批次配料时根据挥发酸浓度调整膜滤液和酒糟清液的配比，控制配料水的挥发酸浓度在600mg/L左右。10批乙醇发酵的发酵周期平均为48h，平均乙醇浓度11.4％(v/v)，发酵醪平均酸度3.2，而对照组自来水配料的乙醇发酵的发酵周期是56h，乙醇浓度平均为11.24％(v/v)，发酵醪平均酸度3.5。
本实施例膜滤液、精塔残液和玉米粉混合配料后粉浆的自然pH值在5.3-5.7之间，因此液化工序无需添加硫酸调整pH值。同时发酵醪平均酸度降低了0.3，乙醇浓度提高了0.16％(v/v)，相当于原料利用率提高了1.4％。
实施例2
本发明一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法采用以下工艺步骤：
将膜滤液和酒糟清液按照80∶20的比例混合，挥发酸浓度为300mg/L；取100Kg粉碎后的糙米粉加入260L混合液配料，加入耐高温α-淀粉酶(10U/g淀粉)，搅拌均匀后加热至90℃并维持150min；降温至60℃，加入糖化酶(150U/g淀粉)，搅拌均匀后保温糖化30min。糖化结束后降温至30℃，接入10％(v/v)酵母种子液启动发酵。发酵结束后，经蒸馏获得乙醇、蒸馏废液及精塔残液。蒸馏废液用60目滤布过滤得到湿酒糟渣和酒糟清液，留出部分酒糟清液在65℃温度下保温30分钟后回用配料，剩余酒糟清液再经蒸发浓缩得到糖浆和蒸发凝结水。湿酒糟渣和糖浆混合干燥获得DDGS，蒸发凝结水及其他废水进入厌氧消化工段处理。厌氧消化出水用30万截留分子量的超滤膜过滤，膜滤液和蒸馏工段得到的精塔残液按比例混合后回用于下一批次乙醇发酵。以此方式连续循环10批，不同批次配料时根据乙酸浓度调整膜滤液和精塔残液的配比，控制配料水的挥发酸浓度在300mg/L左右。10批乙醇发酵的发酵周期平均为48h，平均乙醇浓度12.14％(v/v)，发酵醪平均酸度3.2，而对照组自来水配料的乙醇发酵的发酵周期是56h，乙醇浓度平均为12.03％(v/v)，发酵醪平均酸度3.5。
本实施例膜滤液、精塔残液和玉米粉混合配料后粉浆的自然pH值在5.5-5.8之间，因此液化工序无需添加硫酸调整pH值。同时发酵醪平均酸度降低了0.3，乙醇浓度提高了0.11％(v/v)，相当于原料利用率提高了0.9％。
实施例3
本发明一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法采用以下工艺步骤：
将膜滤液和精塔残液按照90∶10的比例混合，挥发酸浓度为100mg/L；取粉碎后的糙米粉1000Kg加入2600L混合液配料，加入耐高温α-淀粉酶(8U/g淀粉)，搅拌均匀后加热至95℃并维持100min；降温至60℃，加入糖化酶(180U/g淀粉)，搅拌均匀后保温糖化15min。糖化结束后降温至30℃，接入12％(v/v)酵母种子液启动发酵。发酵结束后，经蒸馏获得乙醇、蒸馏废液及精塔残液。蒸馏废液用60目滤布过滤得到湿酒糟渣和酒糟清液，留出部分酒糟清液在60℃温度下保温15分钟后回用配料，剩余酒糟清液再经蒸发浓缩得到糖浆和蒸发凝结水。湿酒糟渣和糖浆混合干燥获得DDGS，蒸发凝结水及其他废水进入厌氧消化工段处理。厌氧消化出水用50万截留分子量的超滤膜过滤，膜滤液和蒸馏工段得到的精塔残液按比例混合后回用于下一批次乙醇发酵。以此方式连续循环10批，不同批次配料时根据乙酸浓度调整膜滤液和精塔残液的配比，控制配料水的挥发酸浓度在300mg/L左右。10批乙醇发酵的发酵周期平均为48h，平均乙醇浓度12.06％(v/v)，发酵醪平均酸度3.2，而对照组自来水配料的乙醇发酵的发酵周期是56h，乙醇浓度平均为12.03％(v/v)，发酵醪平均酸度3.5。
本实施例膜滤液、精塔残液和玉米粉混合配料后粉浆的自然pH值在5.5-5.9之间，因此液化工序无需添加硫酸调整pH值。同时发酵醪平均酸度降低了0.3，乙醇浓度提高了0.03％(v/v)，相当于原料利用率提高了0.2％。
实施例4
本发明一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法采用以下工艺步骤：
将膜滤液、精塔残液和自来水按照30∶10∶60的比例混合，并添加乙酸使配料水的挥发酸浓度达到1200mg/L；取粉碎后的糙米粉1000Kg加入2600L混合液配料，加入耐高温α-淀粉酶(15U/g淀粉)，搅拌均匀后加热至90℃并维持100min；降温至60℃，加入糖化酶(180U/g淀粉)，搅拌均匀后保温糖化15min。糖化结束后降温至30℃，接入30％(v/v)酵母种子液启动发酵。发酵结束后，经蒸馏获得乙醇、蒸馏废液及精塔残液。蒸馏废液用60目滤布过滤得到湿酒糟渣和酒糟清液，留出部分酒糟清液在60℃温度下保温20分钟后回用配料，剩余酒糟清液再经蒸发浓缩得到糖浆和蒸发凝结水。湿酒糟渣和糖浆混合干燥获得DDGS，蒸发凝结水及其他废水进入厌氧消化工段处理。厌氧消化出水用30万截留分子量的超滤膜过滤，膜滤液和保温灭菌的酒糟清液按比例混合后回用于下一批次乙醇发酵。以此方式连续循环10批。10批乙醇发酵的发酵周期平均为52h，平均乙醇浓度12.06％(v/v)，发酵醪平均酸度3.2，而对照组自来水配料的乙醇发酵的发酵周期是56h，乙醇浓度平均为12.03％(v/v)，发酵醪平均酸度3.5。
本实施例膜滤液、精塔残液、自来水和玉米粉混合配料后粉浆的自然pH值在5.2-5.7之间，因此液化工序无需添加硫酸调整pH值。同时发酵醪平均酸度降低了0.3，乙醇浓度比自来水提高了0.03％。
实施例5
本发明一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法采用以下工艺步骤：
在拌料水罐中，将膜滤液和酒糟清液按照75∶25的比例连续混合，边混合边用泵将混合液连续送入配料罐，混合液的流量为105m3/h，混合液挥发酸浓度在350-750mg/L之间波动；在配料罐中同时连续添加粉碎后的玉米粉，玉米粉质量流量为37.5t/h，同时按照16U/g原料的浓度单位连续加入耐高温α-淀粉酶；配料后的粉浆连续经过加热器加热至88℃进行液化，液化罐连续进料连续出料，液化醪在液化罐中停留时间为120min；液化结束后液化醪经过换热器连续冷却降温至60℃进入糖化罐，在糖化罐中按照160U/g原料的浓度单位连续加入糖化酶，糖化罐同样连续进料连续出料，糖化醪在糖化罐中停留时间为30min；糖化醪用泵连续送入换热器冷却至30℃，然后送入发酵罐，同时接入25％(v/v)的酵母种子液，发酵罐全容积1200m3，装料1000m3，发酵罐装满后通过切换阀门将糖化醪送入另一个发酵罐，重复上述操作，发酵过程中用换热器控制温度在30-36℃，单只发酵罐的发酵时间为50-62小时。发酵结束后，经两塔差压蒸馏获得乙醇、蒸馏废液及精塔残液。蒸馏废液用60目滤布板框过滤得到湿酒糟渣和酒糟清液；留出26.25m3/h的在75℃下保温灭菌30分钟，然后连续回流至拌料水罐，剩余酒糟清液再经三效蒸发浓缩得到糖浆和蒸发凝结水。湿酒糟渣和糖浆混合干燥获得DDGS，蒸发凝结水及其他废水进入厌氧消化工段处理。厌氧消化出水用80万截留分子量的超滤膜过滤，78.75m3/h的膜滤液连续回流至拌料水罐，和灭菌后酒糟清液按比例混合后回用于下一批次乙醇发酵。以此方式连续循环10批，不同批次配料时根据乙酸浓度调整膜滤液和精塔残液的配比，控制配料水的挥发酸浓度在300mg/L左右。10批乙醇发酵的发酵周期平均为48h，平均乙醇浓度11.46％(v/v)，发酵醪平均酸度3.2，而对照组自来水配料的乙醇发酵的发酵周期是56h，乙醇浓度平均为11.34％(v/v)，发酵醪平均酸度3.5。
本实施例膜滤液、精塔残液和玉米粉混合配料后粉浆的自然pH值在5.5-5.9之间，因此液化工序无需添加硫酸调整pH值。同时发酵醪平均酸度降低了0.3，乙醇浓度提高了0.12％(v/v)，相当于原料利用率提高了1.0％。
实施例6：含不同浓度乙酸的配料水对乙醇发酵的影响
在实施例3的基础上，采用添加乙酸的方法调整配料水中挥发酸浓度并进行乙醇发酵，结果如表1所示，和自来水比较，当配料水中挥发酸浓度不超过1000mg/L时，可以明显提高乙醇浓度，而当挥发酸浓度超过1200mg/L时，酒精酵母增殖被抑制，乙醇浓度下降。
表4不同乙酸浓度配料水和自来水发酵对照表
挥发酸mg/L 0(自来水) 100 300 400 600 800 1000 1200 1400
乙醇％(v/v) 12.03 12.06 12.13 12.15 12.18 12.11 12.05 12.03 11.32
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，所述方法为：乙醇生产过程中，以厌氧消化出水经膜过滤后的膜滤液和酒糟清液作为配料水，其中，膜滤液占总配料水质量的30-90％，酒糟清液占总配料水质量的10-40％；所述酒糟清液为乙醇生产中的蒸馏废液经过固液分离得到的，所述厌氧消化出水为乙醇生产中的蒸发凝结水或乙醇生产中的蒸发凝结水及生产过程中其他废水经过厌氧消化得到的。
2.根据权利要求1所述的一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，所述蒸馏废液是指蒸馏工段粗馏塔塔底排放的废液；所述蒸发凝结水为酒糟清液蒸发浓缩过程得到的；所述生产过程中其他废水为设备冲洗水、地面冲洗水、机泵冷却水、生活污水、精塔残液或其他工艺废水中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，所述酒糟清液进入配料工序之前，需要经过灭菌或除菌处理。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，所述配料水还包括其他拌料水。
5.根据权利要求4所述的一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，所述其他拌料水为自来水、清洁地表水、水蒸汽凝结水、洗罐水、冷却水中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，所述方法通过调整膜滤液、酒糟清液和其他拌料水的比例，控制配料水的挥发酸浓度在100-1200mg/L。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，当配料水中挥发酸浓度小于100mg/L时，添加乙酸调整挥发酸浓度。
8.根据权利要求1-7任一所述的一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将厌氧消化出水经膜过滤后的膜滤液、酒糟清液、其他拌料水按照质量分数分别为60-99％、1-40％、0-60％与粉碎后的谷物原料混合配料；
(2)经液化、糖化、发酵、蒸馏工序获得乙醇和蒸馏废液；
(3)蒸馏废液经过固液分离得到酒糟清液，1-40％的酒糟清液经过高温灭菌处理，可直接回用作为拌料水；剩余酒糟清液经过蒸发浓缩得到的蒸发凝结水与生产过程中的其他废水一起进入厌氧消化工序，得到厌氧消化出水；
(4)部分厌氧消化出水经过膜过滤得到膜滤液，剩余厌氧消化出水进入好氧生化系统；
(5)将步骤(3)得到的经过灭菌处理后的酒糟清液和步骤(4)得到的膜滤液一起作为配料水，与粉碎后的谷物原料混合配料，当配料水不足或者配料水挥发酸浓度大于1200mg/L时，用其他拌料水补足或调节；
再按照步骤(1)-(5)依次循环，循环过程中，根据配料水中挥发酸浓度调整膜滤液、精塔残液及其它拌料水的比例，或者添加乙酸，使得配料水的挥发酸浓度为100-1200mg/L。
9.根据权利要求8所述的一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，所述谷物原料为玉米、小麦、稻谷和糙米中的一种或几种。
10.根据权利要求8或9任一所述的一种回用厌氧消化出水和酒糟清液生产乙醇的方法，其特征在于，所述液化工序的pH值为5-6，温度为85-105℃，液化时间为80-200分钟，液化酶添加量为8-20U/g原料；所述糖化工序pH值为4.2-5.6，温度为58-62℃，糖化时间为5-60分钟，糖化酶添加量为100-200U/g原料；所述发酵温度为28-38℃，酵母接种量为10-30％(v/v)；所述蒸馏包括粗馏和精馏。
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