CN108996833A - 一种纤维素乙醇生产废水的处理方法 - Google Patents

一种纤维素乙醇生产废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纤维素乙醇生产废水的处理方法，属于废水处理技术领域。本发明在纤维乙醇生产废水中加入三乙基四胺，利用加入，使三乙基四胺与其中的木质素发生曼尼希反应，废水中的醛类物质作为交联剂，使其进行交联，形成木质素胺类化合物，可以有效的对废水中的颗粒、金属离子等物质进行絮凝沉降，实现废水自身的净化效应，随后再通过调节滤料进行过滤，调节滤料分为两层，通过上层的鹅卵石可以调节水质的活性，增加水质的自身调节能力，再通过滞留料，由于滞留料的载体为田螺壳，田螺壳内部结构特殊，可以有效的对废水进行滞留，利用填充物可以很好的对废水进行处理。

Description

一种纤维素乙醇生产废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种纤维素乙醇生产废水的处理方法，属于废水处理技术领域。
背景技术
纤维乙醇通常是以玉米秸杆、高粱秸杆等植物纤维为原料，通过蒸爆预处理、纤维酶水解、糖化酶发酵、乙醇精馏和脱水等工艺获取高纯度乙醇，并掺入汽油组分中生产燃料乙醇产品，作为车用清洁燃料。在其生产过程中，由于原料中大部分的半纤维素（C5糖）、木质素不能得到利用，再加上过程中伴生的乙酸、甘油、乳酸、糠醛等副产物，使得最终由乙醇蒸馏塔底排放的醪液中含有极高浓度的悬浮物和溶解性有机物。同时，为提高秸杆中纤维素的水解效率、发酵液中的乙醇浓度、乙醇产品收率以及降低过程能耗、酶制剂用量的考虑，蒸爆预处理往往是在酸性条件下进行，即预先用1%以上的硫酸对纤维原料进行浸溃后进行蒸爆预处理，以达到有效破坏秸杆中纤维素组织结构的目的，而该过程所投加的硫酸以及用于后续水解、发酵过程中和调节所投加的氢氧化钠(片碱)最终将以无机盐的形式存在于乙醇蒸馏塔发酵醪液中，致使纤维乙醇废水在含有高浓度有机物的基础上，又具有高含盐的性质。经全面地检测和剖析，纤维乙醇废水主要来源于乙醇蒸馏塔发酵醪液，其主要特征为:不溶性固体 物高，约为5%，主要为粒径微细的木质素，固液不易分离、温度高、色度大，呈酸性，pH值为5左右；COD高，主要为溶解性木糖、甘油、乙酸、挥发酚、乳酸、木质素（多环芳香化合物）、糠醛以及各种发酵中间产物。废水中的无机盐、硫酸根、乙酸、糠醛、SS及木质素等对常规生物法处理具有严重的抑制作用。
目前国内外对纤维素乙醇废水主要采用的处理方法是预处理循环利用法和生化处理法。
预处理循环利用法是指将废水中加入絮凝剂处理后进行固液分离，得到的滤液回用于生产。采用此种方法投资小、工艺流程简单、废水得到了循环利用，但是其也存在的很严重的问题。在实际生产中处理后的滤液循环回用于生产时，会使得乙醇产率下降，最终导致能耗和生产成本增加。
由于纤维素乙醇废水中所含有机成分多为可被微生物利用的营养物质，可生化性好，因此现有技术中更多的采用生化法处理，采用的工艺主要为厌氧处理与好氧处理相结合。但是由于生化法处理的局限性，生化处理后的废水直接循环回用于生产时，发酵液容易被破坏，所生产的乙醇质量下降，从而使系统无法正常运转。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前纤维素乙醇生产废水处理效果差的问题，本发明提供了一种纤维素乙醇生产废水的处理方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种纤维素乙醇生产废水的处理方法，该处理方法包括如下步骤：
（1）将纤维素乙醇生产废水放入容器中，再向其中加入纤维素乙醇生产废水质量1～3％的三乙基四胺，加热，冷却，静置，过滤，收集滤液；
（2）将滤液通过调节滤料层进行过滤，收集滤液，将滤液放入容器中，再加入催化剂，加热，同时从容器底部进行补氧，补氧气流量为25～28L/min，在加热结束后，停止补氧，静置；
（3）待静置结束后，将容器中的物质通过植物杆滤料进行过滤，收过滤液，将过滤液通过复合活性污泥进行好氧处理，再通过陶瓷膜过滤，即可完成对纤维素乙醇生产废水的处理。
所述步骤（2）中调节滤料层分为两层底部一层为滞留料，滞留料的铺设厚度为10～20cm，滞留料上部为鹅卵石，鹅卵石铺设厚度为15～20cm。
所述滞留料的制备方法为将田螺壳洗净，干燥，去除田螺壳壳顶尖，使用改性土对田螺壳进行填充，即得滞留料；滞留料在铺设时田螺壳壳口向上。
所述改性土的制备方法为将泥炭土、腐殖土按质量比3～6:2～5混合球磨，收集球磨物。放入炭化炉中进行预炭化，收集预炭化物，即得改性土。
所述步骤（2）中催化剂为磷钨酸，加入量为滤液质量的4～7％。
所述步骤（3）中复合活性污泥的制备为将活性污泥、蛭石及白土按质量比7～9:3:2～5混合而成。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明在纤维乙醇生产废水中加入三乙基四胺，利用加入，使三乙基四胺与其中的木质素发生曼尼希反应，废水中的醛类物质作为交联剂，使其进行交联，形成木质素胺类化合物，可以有效的对废水中的颗粒、金属离子等物质进行絮凝沉降，实现废水自身的净化效应，随后再通过调节滤料进行过滤，调节滤料分为两层，通过上层的鹅卵石可以调节水质的活性，增加水质的自身调节能力，再通过滞留料，由于滞留料的载体为田螺壳，田螺壳内部结构特殊，可以有效的对废水进行滞留，利用填充物可以很好的对废水进行处理，接着再通过催化剂及氧气的作用，可以使其中的乙醛形成乙酸，乙酸与醇类物质形成乙酸乙酯、乙酸甲酯等物质，通过加入，使其携带其他化合物蒸出，提高了处理效果，最后通过微生物进行进一步处理，通过污泥中的物质可以有效的进行脱色，吸收，微生物降解性处理，再通过陶瓷膜过滤，可以有效的实现对纤维素乙醇废水的高效处理，提高了处理效率。
具体实施方式
步骤（2）中调节滤料层分为两层底部一层为滞留料，滞留料的铺设厚度为10～20cm，滞留料上部为鹅卵石，鹅卵石铺设厚度为15～20cm。
滞留料的制备方法为将田螺壳洗净，干燥，去除田螺壳壳顶尖，使用改性土对田螺壳进行填充，即得滞留料；滞留料在铺设时田螺壳壳口向上。
改性土的制备方法为将泥炭土、腐殖土按质量比3～6:2～5混合球磨，收集球磨物。放入炭化炉中进行预炭化，200℃预炭化2h，收集预炭化物，即得改性土。
步骤（2）中催化剂为磷钨酸，加入量为滤液质量的4～7％。
步骤（3）中复合活性污泥的制备为将活性污泥、蛭石及白土按质量比7～9:3:2～5混合而成。
一种纤维素乙醇生产废水的处理方法，该处理方法包括如下步骤：
（1）将纤维素乙醇生产废水放入容器中，再向其中加入纤维素乙醇生产废水质量1～3％的三乙基四胺，加热至80℃，加热3h，冷却至室温，静置2h，过滤，收集滤液；
（2）将滤液通过调节滤料层进行过滤，收集滤液，将滤液放入容器中，再加入催化剂，加热至90℃，加热4h，同时从容器底部进行补氧，补氧气流量为25～28L/min，在加热结束后，停止补氧，静置2h；
（3）待静置结束后，将容器中的物质通过植物杆滤料进行过滤，收过滤液，将过滤液通过复合活性污泥进行好氧处理3h，再通过陶瓷膜过滤，即可完成对纤维素乙醇生产废水的处理。
步骤（2）中调节滤料层分为两层底部一层为滞留料，滞留料的铺设厚度为20cm，滞留料上部为鹅卵石，鹅卵石铺设厚度为15cm。
滞留料的制备方法为将田螺壳洗净，干燥，去除田螺壳壳顶尖，使用改性土对田螺壳进行填充，即得滞留料；滞留料在铺设时田螺壳壳口向上。
改性土的制备方法为将泥炭土、腐殖土按质量比3:2混合球磨，收集球磨物。放入炭化炉中进行预炭化，200℃预炭化2h，收集预炭化物，即得改性土。
步骤（2）中催化剂为磷钨酸，加入量为滤液质量的7％。
步骤（3）中复合活性污泥的制备为将活性污泥、蛭石及白土按质量比9:3:2混合而成。
一种纤维素乙醇生产废水的处理方法，该处理方法包括如下步骤：
（1）将纤维素乙醇生产废水放入容器中，再向其中加入纤维素乙醇生产废水质量1％的三乙基四胺，加热至80℃，加热3h，冷却至室温，静置2h，过滤，收集滤液；
（2）将滤液通过调节滤料层进行过滤，收集滤液，将滤液放入容器中，再加入催化剂，加热至90℃，加热4h，同时从容器底部进行补氧，补氧气流量为28L/min，在加热结束后，停止补氧，静置2h；
（3）待静置结束后，将容器中的物质通过植物杆滤料进行过滤，收过滤液，将过滤液通过复合活性污泥进行好氧处理3h，再通过陶瓷膜过滤，即可完成对纤维素乙醇生产废水的处理。
步骤（2）中调节滤料层分为两层底部一层为滞留料，滞留料的铺设厚度为15cm，滞留料上部为鹅卵石，鹅卵石铺设厚度为18cm。
滞留料的制备方法为将田螺壳洗净，干燥，去除田螺壳壳顶尖，使用改性土对田螺壳进行填充，即得滞留料；滞留料在铺设时田螺壳壳口向上。
改性土的制备方法为将泥炭土、腐殖土按质量比5:3混合球磨，收集球磨物。放入炭化炉中进行预炭化，200℃预炭化2h，收集预炭化物，即得改性土。
步骤（2）中催化剂为磷钨酸，加入量为滤液质量的6％。
步骤（3）中复合活性污泥的制备为将活性污泥、蛭石及白土按质量比8:3:4混合而成。
一种纤维素乙醇生产废水的处理方法，该处理方法包括如下步骤：
（1）将纤维素乙醇生产废水放入容器中，再向其中加入纤维素乙醇生产废水质量2％的三乙基四胺，加热至80℃，加热3h，冷却至室温，静置2h，过滤，收集滤液；
（2）将滤液通过调节滤料层进行过滤，收集滤液，将滤液放入容器中，再加入催化剂，加热至90℃，加热4h，同时从容器底部进行补氧，补氧气流量为25L/min，在加热结束后，停止补氧，静置2h；
（3）待静置结束后，将容器中的物质通过植物杆滤料进行过滤，收过滤液，将过滤液通过复合活性污泥进行好氧处理3h，再通过陶瓷膜过滤，即可完成对纤维素乙醇生产废水的处理。
步骤（2）中调节滤料层分为两层底部一层为滞留料，滞留料的铺设厚度为10cm，滞留料上部为鹅卵石，鹅卵石铺设厚度为15cm。
滞留料的制备方法为将田螺壳洗净，干燥，去除田螺壳壳顶尖，使用改性土对田螺壳进行填充，即得滞留料；滞留料在铺设时田螺壳壳口向上。
改性土的制备方法为将泥炭土、腐殖土按质量比3:2混合球磨，收集球磨物。放入炭化炉中进行预炭化，200℃预炭化2h，收集预炭化物，即得改性土。
步骤（2）中催化剂为磷钨酸，加入量为滤液质量的4％。
步骤（3）中复合活性污泥的制备为将活性污泥、蛭石及白土按质量比7:3:2混合而成。
一种纤维素乙醇生产废水的处理方法，该处理方法包括如下步骤：
（1）将纤维素乙醇生产废水放入容器中，再向其中加入纤维素乙醇生产废水质量1％的三乙基四胺，加热至80℃，加热3h，冷却至室温，静置2h，过滤，收集滤液；
（2）将滤液通过调节滤料层进行过滤，收集滤液，将滤液放入容器中，再加入催化剂，加热至90℃，加热4h，同时从容器底部进行补氧，补氧气流量为25L/min，在加热结束后，停止补氧，静置2h；
（3）待静置结束后，将容器中的物质通过植物杆滤料进行过滤，收过滤液，将过滤液通过复合活性污泥进行好氧处理3h，再通过陶瓷膜过滤，即可完成对纤维素乙醇生产废水的处理。
对比例：传统的纤维素乙醇生产废水的处理方法。
将实施例1～3的处理方法与对比例的处理方法，同时处理纤维素乙醇废水，处理效果，见表1。
表1
COD/（mg/L） 悬浮物/（mg/L）
实施例1 120 62
实施例2 105 56
实施例3 110 69
对比例 260 230
综上可得，本发明具有较好的处理效果。

Claims (7)

1.一种纤维素乙醇生产废水的处理方法，其特征在于，该处理方法包括如下步骤：
（1）将纤维素乙醇生产废水放入容器中，再向其中加入纤维素乙醇生产废水质量1～3％的三乙基四胺，加热，冷却，静置，过滤，收集滤液；
（2）将滤液通过调节滤料层进行过滤，收集滤液，将滤液放入容器中，再加入催化剂，加热，同时从容器底部进行补氧，补氧气流量为25～28L/min，在加热结束后，停止补氧，静置；
（3）待静置结束后，将容器中的物质通过植物杆滤料进行过滤，收过滤液，将过滤液通过复合活性污泥进行好氧处理，再通过陶瓷膜过滤，即可完成对纤维素乙醇生产废水的处理。
2.根据权利要求1所述纤维素乙醇生产废水的处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中调节滤料层分为两层底部一层为滞留料，滞留料的铺设厚度为10～20cm，滞留料上部为鹅卵石，鹅卵石铺设厚度为15～20cm。
3.根据权利要求2所述纤维素乙醇生产废水的处理方法，其特征在于，所述滞留料的制备方法为将田螺壳洗净，干燥，去除田螺壳壳顶尖，使用改性土对田螺壳进行填充，即得滞留料；滞留料在铺设时田螺壳壳口向上。
4.根据权利要求3所述纤维素乙醇生产废水的处理方法，其特征在于，所述改性土的制备方法为将泥炭土、腐殖土按质量比3～6:2～5混合球磨，收集球磨物。
5.放入炭化炉中进行预炭化，收集预炭化物，即得改性土。
6.根据权利要求1所述纤维素乙醇生产废水的处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中催化剂为磷钨酸，加入量为滤液质量的4～7％。
7.根据权利要求1所述纤维素乙醇生产废水的处理方法，其特征在于，所述步骤（3）中复合活性污泥的制备为将活性污泥、蛭石及白土按质量比7～9:3:2～5混合而成。
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