[发明专利]一种纤维素发酵废水的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工废水的处理方法，具体涉及一种纤维素发酵废水的处理方法。

背景技术

能源工业是国民经济的基础，对社会、经济发展和提高人民生活质量都极为重要。随着人类生活水平的提高，人们对能源的依赖程度越来越高，但由于化石燃料的不可再生性及其储量的有限性，化石能源已日渐枯竭，并且环境危机日益明显。现今，寻求和开发新型能源，特别是对环境污染小的可再生能源，己引起全球的高度关注。

生物质能是未来能源领域中一种重要的可再生能源，作为唯一可转化为液体燃料的可再生能源，正日益受到重视。将木屑、秸秆等纤维素废弃物水解发酵制取液体燃料——乙醇，是有效利用生物质能的方法之一，对我国具有更大的现实意义。开发利用纤维素废弃物制取燃料乙醇对建立可持续的能源系统，解决人类所面临的能源危机和环境危机，促进国民经济发展和保护生态环境具有重要的意义。

目前，以纤维素废弃物为原料制取燃料乙醇这项技术已基本成熟，其原理是把纤维素废弃物经水解得到还原性单糖，如木糖、葡萄糖等，再将还原性单糖经过发酵、精馏后可得到燃料乙醇，所剩余的精馏废液即为纤维素发酵废水。

该发酵废液具有味道重、产量大、色度高、泡沫多、化学需氧量(COD)高、盐度高、含不易降解成分等特点，不能排放于水体中。但是，在废液中存在的氯离子仍可作为生产燃料乙醇的催化剂，因此，将废水经过适当处理后循环利用是提高该技术经济效益和环境效益的关键。另外在水解过程中生成了乙酸、糠醛、乙酰丙酸、5-羟甲基糠醛等对发酵微生物产生抑制作用的抑制剂，若直接循环使用，则由于抑制剂的累积效果将导致发酵的失败，直接成为限制发酵废液循环利用的重要因素。为节约成本，保护环境，杜绝污染废水的排放，欲将废水经过处理后循环使用。因此目前急需开发出一套经济、有效的纤维素发酵废水处理技术。

目前废水处理多采用焚烧法或经简单的物化处理后大倍数稀释生化的方法。焚烧法处理高浓度有机废水在国外应用的比较普遍，其处理效果稳定可靠，占地面积也比较小。但由于焚烧法的设备投资和运行成本很高，目前国内采用焚烧法处理高浓度有机废水的厂家并不多。当前处理高浓度有机废水的主要方法是将废水简单物化处理后，大倍数稀释生化。这种方法的处理效果尚可，但随着我国用水形势日益严峻，采用稀释的方法无疑浪费了大量宝贵的水资源，增大了废水排放总量，并没有从根本上解决问题，也不符合环保的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是本发明克服了现有废水处理技术中设备投资和运行成本很高或浪费水资源而增大废水排放总量的缺陷，首次建立了一套处理纤维素发酵废水的方法，该方法不仅能达到处理要求，保护环境，而且废水经过处理后可循环使用，节约成本和水资源，具有处理效果稳定可靠、操作简便易行、运行成本较低、易于工业化应用等突出特点。

本发明的纤维素发酵废水的处理方法，其步骤包括：将废水进行铁炭反应池处理，再经中和沉淀池沉淀，之后进行水解酸化-厌氧发酵工艺，然后进入两级序批式活性污泥池(SBR)处理，即可。

由于本发明中涉及的废水的COD一般在30000～70000mg/L，本发明的工艺条件是根据此COD的浓度范围进行优选的。

本发明中，所述的铁炭反应的作用是预处理废水，提高废水的可生化性，为后续生化处理奠定良好的基础。其作用机理是，在活性炭催化作用下，铁屑在废水中形成原电池产生内电解作用，电极反应产物Fe²⁺、[H]及Fe³⁺具有较高化学活性，通过混凝吸附和氧化还原反应破坏废水中的大分子物质的分子结构，使其变成中间结构体及小分子的有机物，达到降解有机物和提高生化性能的目的，同时若反应在酸性介质和曝气充氧的情况下，能促进反应的进行，进一步提高COD的去除率。

其中，所述的铁屑的用量是影响反应效果的关键因素，随着铁屑用量的增加，废水的处理效率也会随之提高，但若铁的溶解量的太大，会导致处理成本也随之提高；同时如果铁屑用量不足，又达不到理想的处理效果，因此，在铁炭反应过程中铁屑的用量较佳的为50～500g/L，更佳的为100～300g/L。

其中，所述的活性炭的用量按铁炭的比率加入。如果活性炭的添加量过大，会导致反应物与废水接触面积变小，降低处理效率，增加处理费用；而添加量过小，又起不到催化作用，使得反应进行较慢。因此，活性炭的用量较佳的按铁炭比为0.4:1～5:1，更佳的按铁炭比为0.5:1～3:1的比率加入，比率为质量比。