CN112960853A

CN112960853A - 一种玉米酒精醪液的膜处理方法

Info

Publication number: CN112960853A
Application number: CN202110174325.1A
Authority: CN
Inventors: 唐礼升; 王志高
Original assignee: Nanjing Tangent Fluid Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Tangent Fluid Technology Co ltd
Priority date: 2021-02-07
Filing date: 2021-02-07
Publication date: 2021-06-15

Abstract

本发明公开了一种玉米酒精醪液的膜处理方法，包括以下步骤：1)将蒸馏后的玉米酒精醪液固液分离，得湿固料和醪液废水，湿固料干燥得DDGS饲料；2)：将醪液废水用陶瓷膜再一次进行固液分离，以去除悬浮物；3)将陶瓷膜滤液用纳滤膜过滤，以去除其中的大部分的有机物，纳滤膜滤液回用为工艺水；4)将陶瓷膜浓液与纳滤膜浓液一起进入生物厌氧发酵反应器，进行厌氧发酵，发酵产生沼气、沼液和沼渣，将沼液和沼渣进行沤肥处理。本发明采用膜分离技术与生物厌氧发酵技术集成工艺对玉米酒精醪液进行处理回用，既回收了大量有价值的蛋白饲料和沼气资源，又回用了大量的工艺水，产生了很高的经济效益。同时避免了大量高浓度有机物的排放，避免了环境污染。

Description

一种玉米酒精醪液的膜处理方法

技术领域

本发明涉及一种玉米酒精醪液的膜处理方法，属于酒精醪液处理技术领域。

背景技术

酒精醪液是一种高浓度的有机废水，不仅含有高浓度的COD和SS(COD 8-12万mg/L，BOD 4-6万mg/L，总固含量在9-13％，pH＝4-5)而且水量很大。据资料报导，每生产1吨酒精，约产生酒精醪液12～15吨，且酒精醪液粘度大、浓度高，直接排放将产生严重的环境污染。

现有的处理方法采用了生物法和浓缩法两种方法。生物法由于有机物浓度高，在进入厌氧、好氧生物反应池前先进行絮凝沉降，去除高浓度的固含量以及降低进生物池的COD，这种方法投资成本不大，但工艺复杂，运行不稳定，占地面积大，水不能回用。现有浓缩法大部分采用了多效蒸发法，但由于料液是酸性的，必须先中和，再絮凝沉淀残渣，待固液分离后，将固液分离后的上清液进入多效蒸发，然后再将沉淀残渣和多效蒸发浓缩液一起蒸汽加热生产高蛋白的DDGS饲料。这种方法虽然能彻底解决环保问题，但是蒸发设备投资大、运行能耗高，限制了该方法的使用，且在蒸汽冷凝水中含有一定浓度的有机物，需要进行生化处理。

专利申请号95104478.8公开了一种酒精废醪浓缩低能耗处理新工艺。该工艺主要是蒸汽冷凝水不直接进入废醪液，而废醪液真空闪脱和尾效蒸发器产生的二次蒸汽回用于预热器中，构成蒸汽循环使用。此方法虽说一定程度上降低了蒸发过程中投资和运行成本，但能耗大，特别是真空闪蒸的能耗仍然较高，设备投资成本也不低。且随着蒸汽循环使用过程中浓度升高，沸点增加，需要加热蒸汽的能耗并没有明显地降低。

专利申请号00112824.8公开了一种糖蜜酒精废醪液的治理方法。该方法采用纯生物的方法先溶化大分子物质，再用光合细菌氧化降解有机物，接着再用生物接触氧化降解有机物，最后对降解后的有机物废水采用膜处理方法达标排放。这种工艺由于采用了生物和膜技术，可能投资和运行成本较低，但是也存在着生物降解慢，占地面积大，效率低等的缺点，还存在着有机物和废水不能回收等缺点，经济效益差。

发明内容

为了从根本上解决现有工艺存在的不足，本发明提供一种玉米酒精醪液的膜处理方法，以回收利用醪液中有价值的物质为主要目的，在生产高蛋白DDGS饲料之外，还创造性地采用膜集成分离技术，一方面得到了可用于工艺的比较纯净的水资源，另一方面通过膜的浓缩，将膜的浓缩液用于厌氧发酵产生有价值的沼气能源，提高了处理效果，达到了零排放，大大降低了需要生化处理的废水量，能稳定经济地运行，产生了极大地经济效益和环境效益。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种玉米酒精醪液的膜处理方法，包括以下步骤：

1)醪液的固液分离：将蒸馏后的玉米酒精醪液进行固液分离，得湿固料和醪液废水，湿固料中的固体浓度为50wt％以上，醪液废水中悬浮物固含量在3wt％以下，将湿固料干燥得高蛋白含量的DDGS饲料；

2)醪液废水的陶瓷膜过滤：将步骤1)得到的醪液废水用陶瓷膜再一次进行固液分离，以去除悬浮物，得陶瓷膜滤液和陶瓷膜浓液，陶瓷膜滤液中悬浮物固含量在1mg/L以下；

3)陶瓷膜滤液的纳滤膜过滤：将步骤2)得到的陶瓷膜滤液用纳滤膜过滤，以去除其中的大部分的有机物，纳滤膜滤液回用为工艺水；

4)膜浓液的厌氧发酵：将步骤2)得到的陶瓷膜浓液与3)得到的纳滤膜浓液一起进入生物厌氧发酵反应器，进行厌氧发酵，发酵产生沼气、沼液和沼渣，将沼液和沼渣进行沤肥处理。

上述步骤1)中湿固料中含发酵残渣和菌体等固形物，通过步骤1)的固液分离去除了大部分的固形物，所得湿固料中的固体浓度达到50wt％以上。本申请工艺水也即生产工艺用水。

在水处理技术领域，虽然各技术手段已经发展的比较成熟，但针对具体不同类型的废水，不同手段的选择、及组合，所产生的处理效果和经济效益是不同的，这也是目前仍有大批科研人员致力于废水研究的原因所在。随着人民环保意识的日益提高，国家对环保要求的日趋严格，废水的处理成为生产型企业较大的一个开支，降低成本、变废为宝、节省用地为企业所追求的目标。本申请首先通过过滤滤出大部分的固体物质，滤出的固体湿固料干燥后作为高蛋白含量的DDGS饲料，滤液依次通过陶瓷膜和纳滤膜处理，得到清液可直接回用，浓液经厌氧发酵和沤肥后，得到了沼气和肥料，实现了零排放，占地小、能耗低，且变废为宝，实现了真正的零排放，不仅为企业带来了一定的经济收益，减轻了企业负担，且社会意义重大。

为了降低分离成本，上述步骤1)中的固液分离所采用的设备为离心机、真空过滤机或连续板框压滤机等。为了确保分离效果，固液分离的分离精度为100～400目。

为了提高处理效果，步骤2)中，陶瓷膜的过滤精度为200nm～5nm，浓缩倍数达到10倍以上；陶瓷膜所用材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛或碳化硅中的至少一种。

为了进一步更好地确保处理效果，步骤3)中，所用纳滤膜的截留分子量为150～300Da.纳滤膜的浓缩倍数为5倍以上。

步骤4)中，步骤2)中的陶瓷膜浓液浓度达到20～30％时，与步骤3)得到的纳滤膜浓液一起进入生物厌氧发酵反应器，进行厌氧发酵。

本申请％无特别说明的情况下，均指重量百分比。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明玉米酒精醪液的膜处理方法，以回收利用玉米酒精醪液中有价值的物质为目标，通过膜分离技术的运用，结合传统的固液分离方法，既回收了醪液中有价值的物质，转变为高蛋白饲料和高能量的沼气能源，又极大地降低了浓缩过程中所消耗的能耗，降低了工艺水处理量，回用了大量的工艺水，实践证明有80％以上的水回收率，具有明显的先进性。与现有酒精醪液处理工艺相比，具有如下的优越性：

1)本申请以回收利用酒精醪液中高浓度蛋白和有机物为目的，以陶瓷膜、纳滤膜为主要分离手段，辅以传统的离心等固液分离手段，创造性地将膜集成技术与生物厌氧发酵技术有机结合，实现了玉米酒精醪液的零排放，既处理了对环境有害的废水，又回收了其中的高蛋白有机物残渣，充分利用了溶解和悬浮在水中的有机物，使之变为沼气和肥料，具有重要的社会、经济、生态价值；

2)与生物法处理相比：既省掉了絮凝沉降工艺，使操作变得简单，工艺可靠，又没有含高浓度有机物废渣的堆积和大量废水排放，保护了环境，还节省了絮凝费用以及大量的占地面积；

3)与申请号为00112824.8的文件相比：本申请只有很少部分的陶瓷膜和纳滤浓液需要进行生化处理，大大降低了生化处理量，提高了处理效率，节省了大量的占地面积，回用了大量的工艺水和沼气资源，没有任何对环境有害的废物排放，真正做到了废水的零排放；

4)与申请号为95104478.8的文件相比：本申请采用膜分离集成工艺法对酒精醪液进行浓缩。通过传统的离心分离等固液分离手段与陶瓷膜、纳滤膜进行集成，既回收利用了绝大部分的高浓度有机物及残渣，又回用了大部分的工艺水，比真空闪蒸和蒸发浓缩节省了很多能耗，降低了设备投资成本；

5)本申请采用陶瓷膜、纳滤膜作为酒精醪液的主要处理手段，再经过传统离心等固液分离手段的预处理和膜浓液的生化处理，确保了整个工艺运行可靠，有机物处理效果彻底，整个工艺可以连续化自动化运行。

附图说明

图1为本发明玉米酒精醪液的膜处理方法的流程图；

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

膜分离集成法处理酒精醪液，酒精醪液中COD为11万mg/L，BOD为5.5万mg/L，固含量为10％，其中SS(悬浮物固含量)为7.2％，pH为5；处理步骤包括：

1)酒精醪液的固液分离：将酒精醪液先采用精度为400目的离心机进行预过滤除去绝大部分固体悬浮物，得到固体高蛋白物质(固含量50wt％)和含3wt％悬浮物的滤液，将固体高蛋白物质进行蒸汽干燥，得到DDGS饲料。

2)陶瓷膜过滤：用孔径为50nm材质为氧化铝的陶瓷膜将步骤1)得到的滤液进一步过滤除去固体悬浮物，陶瓷膜的浓缩倍数达到10倍后，得到的陶瓷膜清液中含悬浮物固含量在1mg/L以下。

3)纳滤膜过滤：用MWCO(截留分子量)为150Da的纳滤膜去除步骤2)得到的陶瓷清液中的大部分有机物，所得纳滤膜滤液中COD(化学需氧量)在100mg/L以下，BOD(生化需氧量)在50mg/L以下，SS(悬浮物固含量)在1mg/L以下，回用于工艺水中，纳滤膜的浓缩倍数达到5倍。

4)膜浓液的厌氧发酵：将步骤2)中的陶瓷膜浓液(质量浓度26％wt)和步骤3)中的纳滤膜浓液混合在一起，进入到厌氧发酵罐中进行生物处理，发酵产生的沼气可以回收为能源，发酵产生的沼液和残渣进行沤肥处理。

整个工艺的能耗约200元/吨酒精，工艺水的回用量占整个醪液废水的80wt％，可回收DDGS 0.6吨/吨酒精，回收沼气100元/吨酒精，废物排放量为0，占地面积小，处理效率高，可连续化处理。

对比例1

多效浓缩法处理酒精醪液，酒精醪液的成分同实施例1，处理步骤包括：

1)酒精醪液的固液分离：将酒精醪液先采用精度为400目的离心机进行预过滤除去绝大部分固体悬浮物，得到固体高蛋白物质(固含量50wt％)和含3wt％悬浮物的滤液。

2)醪液废水的三效蒸发：将步骤1)离心机的前期滤液(约为离心机所有滤液的80wt％)采用三效蒸发方式进行浓缩，待浓缩蒸发到浓度为45％时，与固体高蛋白物质湿料一起进行蒸汽干燥，可得到DDGS。

3)将步骤1)得到的离心机中的后期滤液(约为离心机所有滤液的20wt％，在离心后期形成较厚的滤饼，此时滤液比较清澈)回用于工艺水，其中，COD含量为1.2万mg/L，BOD含量为6000mg/L，SS含量为1万mg/L。

4)将步骤2)浓缩得到的多效蒸发冷凝液(含COD2500mg/L)进行生化处理后达标(《污水综合排放标准》(GB8978-2002))排放。

整个工艺的能耗在300元/吨酒精，水的回用率仅20％，可回收DDGS 0.9吨/吨酒精，没有沼气回收，且需要对多效冷凝液约6m³/吨酒精进行生化处理，处理效率低，间隙式处理，处理时间需要20～25天，占地面积是实施例1中2倍。

对比例2

生物法处理酒精醪液废水，酒精醪液的成分同实施例1，处理步骤包括：

2)生物处理：将步骤1)得到的滤液先用两级厌氧反应，将COD降解到2500mg/L以下后，再沉淀，去除污泥，再将去除污泥后的上清液进行好氧反应，反应后的COD降解到150mg/L以下，可以达标排放。

整个工艺的能耗在100元/吨酒精，没有水可以回用，可回收DDGS 0.6吨/吨酒精，沼气回收100元/吨酒精，且需要好氧法对厌氧后废水进行生化处理才能达标排放，处理效率更低，间隙式处理，处理时间需要25～30天，占地面积是实施例1中的3倍。

下表1是本申请实施后与对比例1和2的效果对照表。

从表1可以看出：本申请工艺实施后，虽然能耗成本上不是最低的，但由于回收物质产生的经济效益具有很明显优势，既有高蛋白含量的DDGS和高热量的沼气能源，又有80％的工艺水可以回用，更没有任何废物排放，因而综合经济效益是最好的；处理效率也是最高的(处理时间最少)。另外，本工艺占地面积最小，自动化运行，可靠性高。

表1实施例与对比例实施效果对照表

＊注：占地面积是以实施例1为参照的相对值。

Claims

1.一种玉米酒精醪液的膜处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的玉米酒精醪液的膜处理方法，其特征在于：步骤1)中，固液分离用所采用的设备为离心机、真空过滤机或连续板框压滤机，固液分离的分离精度为100～400目。

3.如权利要求1或2所述的玉米酒精醪液的膜处理方法，其特征在于：步骤2)中，陶瓷膜的过滤精度为200nm～5nm，浓缩倍数达到10倍以上；陶瓷膜所用材质为氧化铝、氧化锆、氧化钛或碳化硅中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述的玉米酒精醪液的膜处理方法，其特征在于：步骤3)中，纳滤膜的截留分子量为150～300Da，纳滤膜的浓缩倍数为5倍以上。

5.如权利要求1或2所述的玉米酒精醪液的膜处理方法，其特征在于：步骤4)中，步骤2)中的陶瓷膜浓液浓度达到20～30％时，与步骤3)得到的纳滤膜浓液一起进入生物厌氧发酵反应器，进行厌氧发酵。