申請(qǐng)日2010.07.16

　　公開(kāi)(公告)日2010.11.03

　　IPC分類號(hào)C02F3/30; C02F9/14

　　摘要

　　本發(fā)明涉及一種薯類乙醇廢水高效處理方法，來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的廢水，通過(guò)一級(jí)厭氧進(jìn)水降溫、一級(jí)高溫厭氧、活性厭氧污泥分離、液固分離、渣泥干燥、污泥沉淀濃縮回用、二級(jí)厭氧進(jìn)水升溫、二級(jí)高溫厭氧、好氧及深度處理等過(guò)程。首先通過(guò)二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐加熱器12降溫后送至一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1，一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐的出水溫度通過(guò)廢水冷卻器2進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)一級(jí)厭氧罐3的厭氧操作溫度的控制，一級(jí)厭氧罐3的厭氧操作溫度為55～65℃。通過(guò)投加臭氧等氧化劑對(duì)好氧水進(jìn)行進(jìn)一步深度處理，深度處理后的污水COD濃度可小于100mg/L，實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書(shū)

　　1.一種薯類乙醇廢水高效處理方法，來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的廢水，通過(guò)一級(jí)厭氧進(jìn)水降溫、一級(jí)高溫厭氧、活性厭氧污泥分離、液固分離、渣泥干燥、污泥沉淀濃縮回用、二級(jí)厭氧進(jìn)水升溫、二級(jí)高溫厭氧、好氧及深度氧化處理的過(guò)程;其特征是來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的廢水，首先通過(guò)二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐加熱器12降溫后送至一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1，一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐的出水溫度通過(guò)廢水冷卻器2進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)一級(jí)厭氧罐3的厭氧操作溫度的控制，一級(jí)厭氧罐3的厭氧操作溫度為55～65℃。

　　2.如權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征是二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐加熱器12的加熱介質(zhì)為來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程中的高溫廢水，冷卻介質(zhì)為二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8中的廢水，控制二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8中的廢水溫度升至55～65℃，實(shí)現(xiàn)二級(jí)厭氧罐9高溫厭氧操作，二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8中的廢水升溫?zé)崃縼?lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的高溫廢水降溫過(guò)程放出的部分熱量，實(shí)現(xiàn)工藝廢水低能階熱量的利用。

　　說(shuō)明書(shū)

　　薯類乙醇廢水高效處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種薯類乙醇廢水高效處理方法，該方法采用兩級(jí)高溫厭氧、活性污泥循環(huán)利用、好氧污泥回用及低能階熱量利用等技術(shù)，強(qiáng)化了厭氧操作，提高了沼氣收率，實(shí)現(xiàn)了好氧污泥零排放及厭氧渣泥的減量排放，解決了目前薯類乙醇廢水處理厭氧渣泥量大，好氧污泥含水量高，處理困難，廢水不能達(dá)標(biāo)排放，處理費(fèi)用高等問(wèn)題，解決了制約薯類乙醇生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)低碳清潔生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸。

　　背景技術(shù)

　　以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的生物乙醇是一種可再生的重要基礎(chǔ)原料及產(chǎn)品。近年來(lái)，隨著新型替代能源燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，單純以玉米等農(nóng)作物為原料生產(chǎn)生物乙醇產(chǎn)品，會(huì)產(chǎn)生與人爭(zhēng)糧的新問(wèn)題。因此，近年來(lái)，以“非糧為主”發(fā)展生物乙醇成為世界范圍內(nèi)生物乙醇技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，以及我國(guó)能源政策和資金扶持的重點(diǎn)。

　　薯類乙醇原料主要包括木薯和紅薯等根生的淀粉質(zhì)原料，由于它有加工性能良好，以及不與糧爭(zhēng)地的優(yōu)點(diǎn)，已被人們公認(rèn)為是一種有很大發(fā)展?jié)摿Φ囊掖挤羌Z生產(chǎn)原料。根據(jù)國(guó)家燃料乙醇發(fā)展規(guī)劃，我國(guó)廣西、云南和江西等南方地區(qū)將以木薯原料為主生產(chǎn)燃料乙醇;山東、江蘇和河北等北方地區(qū)將以紅薯原料為主生產(chǎn)燃料乙醇，因此，開(kāi)發(fā)薯類乙醇清潔低碳生產(chǎn)技術(shù)具有重要的意義，而薯類乙醇廢水處理技術(shù)作為薯類乙醇生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)低碳清潔生產(chǎn)的技術(shù)關(guān)鍵，制約著薯類乙醇產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注。

　　薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程中排放的乙醇廢水(也稱酒精廢醪液)，是一種高濃度、高溫度、高懸浮物、粘度大、呈酸性的有機(jī)廢水，廢水中主要含有殘余淀粉、糖、粗蛋白、纖維素、各種無(wú)機(jī)鹽及菌蛋白等物質(zhì)，約占懸浮固體含量的60～80%。新鮮生物乙醇廢水的排放溫度為70～100℃，pH值為3～5，COD濃度為30000～80000mg/L，可生化性較強(qiáng)，具有潛在的資源可利用特性。

　　傳統(tǒng)的薯類乙醇廢水通常采用簡(jiǎn)單的“厭氧+好氧”工藝處理。其工藝過(guò)程為：來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的廢水，首先送入一級(jí)厭氧罐進(jìn)行厭氧處理，一級(jí)厭氧罐的厭氧溫度通過(guò)進(jìn)料量的多少進(jìn)行控制，當(dāng)外界溫度變化較大時(shí)，厭氧操作溫度控制困難，變化較大，一級(jí)厭氧操作不穩(wěn)定，厭氧后的廢水COD含量不穩(wěn)定，經(jīng)常發(fā)生異常發(fā)酵等情況。一級(jí)厭氧后的廢水送入液固分離裝置，固相產(chǎn)物薯類渣泥(也叫厭氧污泥)發(fā)酵后作為肥料使用，一級(jí)厭氧清液通過(guò)二級(jí)厭氧繼續(xù)消化處理，廢水經(jīng)過(guò)一級(jí)厭氧、液固分離等操作后，廢水的溫度降低，二級(jí)厭氧不能繼續(xù)采用高溫厭氧操作，不得不將廢水清液進(jìn)一步降溫到38℃以下，進(jìn)行中溫厭氧操作，大大降低了二級(jí)厭氧消化的效率，同時(shí)消耗大量的低溫冷卻水，生產(chǎn)成本較高。廢水厭氧操作的平均容積負(fù)荷通常2.5kgCOD/m3·d左右，污水排放很難達(dá)標(biāo)，薯類乙醇廢水的低成本清潔處理問(wèn)題，一直困擾著薯類乙醇生產(chǎn)企業(yè)。

　　鑒于傳統(tǒng)的薯類乙醇廢水工藝存在的問(wèn)題，本發(fā)明采用兩級(jí)高溫厭氧、活性污泥循環(huán)利用、低能階熱量利用及工藝廢水回用等技術(shù)，強(qiáng)化了厭氧操作，提高了沼氣收率，降低了能耗，廢水厭氧操作的容積負(fù)荷提高到7.0kgCOD/m3·d以上，生產(chǎn)噸乙醇產(chǎn)品沼氣收率提高10%以上，好氧污泥實(shí)現(xiàn)零排放，厭氧渣泥的減量30～70%，廢水排放量減少40～90%，且達(dá)標(biāo)排放，經(jīng)濟(jì)效益明顯，解決了制約薯類乙醇生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)低碳清潔生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為了解決傳統(tǒng)酒精廢水全糟厭氧消化處理工藝存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種薯類乙醇廢水高效處理新方法，其技術(shù)方案及特征如下：

　　來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的廢水，通過(guò)一級(jí)厭氧進(jìn)水降溫、一級(jí)高溫厭氧、活性厭氧污泥分離、液固分離、渣泥干燥、污泥沉淀濃縮回用、二級(jí)厭氧進(jìn)水升溫、二級(jí)高溫厭氧、好氧及深度氧化處理等過(guò)程處理后，排放廢水的COD濃度小于100mg/L。

　　來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的廢水，首先通過(guò)二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐加熱器12降溫后送至一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1，一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐的出水溫度通過(guò)廢水冷卻器2進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)一級(jí)厭氧罐3的厭氧操作溫度的控制，一級(jí)厭氧罐3的厭氧操作溫度為55～65℃。

　　來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的高溫廢水降溫操作，二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐加熱器12的加熱介質(zhì)為來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程中的高溫廢水，冷卻介質(zhì)為二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8中的廢水，控制二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8中的廢水溫度升至55～65℃，實(shí)現(xiàn)二級(jí)厭氧罐9高溫厭氧操作，二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8中的廢水升溫?zé)崃縼?lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的高溫廢水降溫過(guò)程放出的部分熱量，實(shí)現(xiàn)工藝廢水低能階熱量的利用。

　　薯類乙醇廢水高效處理新方法生產(chǎn)流程圖詳見(jiàn)附圖所示的薯類乙醇廢水高效處理新方法流程圖，薯類乙醇廢水高效處理新方法的具體說(shuō)明如下：

　　來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程的COD濃度為30000～80000mg/L及溫度為70～100℃的廢水，首先通過(guò)二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐加熱器12換熱降溫后送至一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1，節(jié)省了冷卻水的用量，同時(shí)，來(lái)自好氧罐10的好氧污泥及污泥沉淀濃縮裝置7的活性污泥也送至一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1，進(jìn)行預(yù)熱馴化，一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1排出的廢水通過(guò)泵送至一級(jí)厭氧罐3，一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐通過(guò)廢水冷卻器2進(jìn)行溫度控制，并通過(guò)控制一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1出水的溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)一級(jí)厭氧罐3的厭氧操作溫度的精確控制，一級(jí)厭氧罐3的厭氧操作溫度為55～65℃，一級(jí)厭氧操作24小時(shí)溫度變化小于0.3℃，使回用活性污泥保持較高的活性，廢水冷卻器的冷卻介質(zhì)為常溫下的循環(huán)冷卻水。

　　一級(jí)厭氧罐3為全混合式高溫厭氧反應(yīng)器，一級(jí)厭氧罐3厭氧操作的容積負(fù)荷大于7.0kgCOD/m3·d，廢水經(jīng)一次厭氧處理后，得到COD小于8000mg/L的一次厭氧水出水，一級(jí)高溫厭氧操作產(chǎn)生的沼氣送至沼氣儲(chǔ)罐，沼氣中甲烷純度為50～65%，一次厭氧罐3連續(xù)或間歇排放的含有未消化的薯類渣及活性污泥的一次厭氧出水送至活性污泥分離裝置4。

　　在活性污泥分離裝置4中，來(lái)自一次厭氧罐3的一次厭氧水出水通過(guò)篩分裝置得到富集活性污泥的一次厭氧水的篩下物及富含薯類渣泥的篩上物，篩分裝置的篩孔直徑為0.05～1毫米。富集活性污泥的一次厭氧水送至污泥濃縮裝置7，活性污泥的回收率為20～95%，在富集活性污泥的一次厭氧水中，由于同時(shí)也含有可以進(jìn)一步消化降解的富含有機(jī)物的固體小顆粒，通過(guò)返回一級(jí)厭氧罐3重新進(jìn)行消化處理可增加沼氣產(chǎn)量;篩上物薯類渣泥送至液固分離機(jī)5，將薯類渣泥進(jìn)一步脫水濃縮，分離出的液相也送至污泥沉淀濃縮裝置7，脫水濃縮后的渣泥固相含水量為60-75%。脫水濃縮后的薯類渣泥繼續(xù)送至渣泥干燥裝置6干燥，烘干后得到的干糟可作為燃料或肥料使用，渣泥干燥裝置6采用沼氣或干渣泥作為干燥機(jī)加熱燃料，沼氣來(lái)源為厭氧罐厭氧操作產(chǎn)生的沼氣，干渣泥來(lái)源為渣泥干燥裝置6烘干后得到的干渣泥。

　　富集活性污泥的一次厭氧水在污泥沉淀濃縮裝置7中沉淀澄清，沉淀出的活性污泥及可進(jìn)一步消化降解的富含有機(jī)物的固體小顆粒一并返回一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1循環(huán)利用，提高一級(jí)厭氧操作的容積負(fù)荷及沼氣的收率，減少厭氧渣泥的排放量;污泥沉淀濃縮裝置7排出的清液送至二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8，二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8的進(jìn)水由于操作過(guò)程熱量的損失，物料溫度降低較大，二級(jí)厭氧罐9的正常操作溫度通常為高溫厭氧55～65℃或中溫厭氧33～38℃，為保證二級(jí)厭氧罐9的正常操作需要對(duì)進(jìn)水升溫或降溫，另外，高溫厭氧效率高，厭氧消化程度深。本發(fā)明的二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐加熱器12的加熱介質(zhì)為來(lái)自薯類乙醇生產(chǎn)過(guò)程中排出的高溫廢水冷卻過(guò)程放出的熱量，實(shí)現(xiàn)低能階熱量的循環(huán)利用，不需外加熱量，解決了傳統(tǒng)二級(jí)厭氧工藝若維持55～65℃高溫厭氧操作需要外加熱量，或若維持30～38℃低溫厭氧操作需要外加冷量的問(wèn)題，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了二級(jí)厭氧高溫操作的高效率，降低了操作費(fèi)用。二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8利用二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐加熱器12控制二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8的出水溫度，最終控制二級(jí)厭氧罐9的操作溫度，二級(jí)厭氧罐9的操作溫度為55～65℃，維持二級(jí)厭氧罐9高溫厭氧操作。二級(jí)厭氧罐9為內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器。

　　來(lái)自二級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐8的一次厭氧水送至二級(jí)厭氧罐9進(jìn)行高溫二級(jí)厭氧處理，二級(jí)厭氧罐9裝有高效顆粒厭氧污泥，定期排放的顆粒厭氧污泥也返回一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1循環(huán)利用，二級(jí)厭氧罐出水的COD濃度為2000mg/L以下，送至好氧罐10進(jìn)行通入空氣的好氧處理。

　　二級(jí)厭氧水通過(guò)在好氧罐10中的好氧操作，好氧出水的COD濃度達(dá)到300mg/L以下，好氧出水部分送入廢水深度處理裝置11繼續(xù)處理，部分可返回生產(chǎn)裝置進(jìn)行拌料使用，回用率可達(dá)到50-90%，好氧罐10排出的好氧污泥也全部返回一級(jí)厭氧調(diào)節(jié)罐1回收，通過(guò)厭氧操作將其中的有機(jī)物繼續(xù)厭氧消化，不能降解的固相物通過(guò)厭氧改性后隨厭氧污泥排放，實(shí)現(xiàn)好氧污泥零排放。

　　好氧罐出水送至廢水深度氧化處理裝置11，通過(guò)投加臭氧等氧化劑對(duì)好氧水進(jìn)行進(jìn)一步深度氧化處理，深度氧化處理后的污水COD濃度可小于100mg/L，實(shí)現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放。