[发明专利]纤维素乙醇生产废水回用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法。

背景技术

据国际能源署(IEA)统计，60％的石油消耗是车用燃料。燃料乙醇可以与汽油以一定比例混合，也可以单独使用作为车用燃料，同时，乙醇也是一种可生物制取的可再生能源，其燃烧释放的温室气体远小于汽油，因此，安全、洁净的乙醇被认为是最有可能代替石油的可再生能源。

目前的燃料乙醇生产原料主要是淀粉质生物质如玉米、小麦、木薯，和糖质原料如甘蔗、甜菜、甜高粱等，这类乙醇被称为第一代乙醇。我国是一个经济快速发展，能源消耗快而又地少人多的国家，国情现状决定了基于粮食为原料的乙醇大规模生产在我国无法实现；在我国利用甘蔗等糖质原料生产乙醇也备受土地资源和自然气候的限制；因此，在我国发展原料丰富、价格低廉第二代乙醇——纤维素乙醇是符合我国国情的明智之举。

近两年来，纤维素乙醇研究的一些关键技术已经被突破，现在正处于产业化的关键阶段。随着产业化脚步的加快，与纤维素乙醇生产配套的其他相关技术研究也要提上日程。纤维素乙醇废水处理问题就是急待解决的问题之一。一般生产1吨纤维素乙醇的废水排放量是18～30吨。纤维素乙醇废水属于高浓度难降解有机废水，COD浓度高达70000～160000mg/L，在处理上难度很大，采用目前广泛使用的生物处理技术处理后，出水很难达到排放标准，如果采用物化方法等技术继续深度处理，需要消耗大量的能量，材料成本和技术成本也很高，这给企业带了沉重的负担，不利于纤维素乙醇产业的发展。另外，既使经过处理后，这么大量的水排入环境也会给周围环境带来很大的压力。因此，如果能将这些废水简单的处理后，实现有效的工艺回用将有利于企业也有利于环境。

发明内容

本发明是为了解决纤维素乙醇生产废水处理后很难达到排放标准，排放会污染环境，继续深度处理需要消耗大量的能量和成本的技术问题，提供了一种纤维素乙醇生产废水回用的方法。

纤维素乙醇生产废水回用的方法如下：

一、将300～500ml COD值为200～1200mg/L、VFAs＜50mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与150g蒸汽爆破秸秆混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；

二、将COD值为200～1200mg/L、VFAs＜50mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水加入到步骤一所得的滤渣中，得到固液混合物，固液混合物中固体的质量浓度为20％，用氢氧化钠调节固液混合物的pH值为4.8～5.0，再在121℃灭菌20min，加入15～20g纤维素酶，在温度为50℃、转速为100～150rpm的条件下糖化48小时，糖化结束后，在无菌条件下调节pH值为5.5～6.0，然后加入1.0～1.5g安琪酵母，在温度为32～35℃、转速为100～150rpm的条件下发酵48～72小时，即得纤维素乙醇。

采用本发明将纤维素乙醇废水用于纤维素乙醇生产工艺的脱毒用水和糖化发酵用水时，发酵60小时，可获得最高乙醇产量为35～38g/L。本发明采用纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水代替清洁水回用脱毒和糖化发酵工艺段，乙醇产率不仅没有降低反而略有提高。这是因为纤维素乙醇废水处理后，其中对发酵有抑制作用的物质如小分子酸、糠醛、羟甲基糠醛已被去除或降低到很低的浓度，所以该水可以应用于脱毒，而纤维素乙醇废水中存在的氮磷等元素和镁钙等离子又是发酵微生物所需要的营养成分，因此回用以后，其效果比清洁水更有优势。在发酵时间提高到60小时时，工艺乙醇产量比用清洁水提高8.7％，是不脱毒时产量的4.7倍。

应用本发明的废水回用工艺，处理后的出水可以代替清洁水实现在工艺上的回用，纤维素乙醇废水可以全部回用，实现废水零排放，减小了环境压力，且在废水处理板块，可以减去好氧处理工艺段，这将为企业节约大笔费用。同时，用处理后的出水可以代替清洁水回用于纤维素乙醇生产工艺中的水洗脱毒工艺，也解决了该工艺段消耗清洁水量过大的缺点。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式纤维素乙醇生产废水回用的方法如下：

一、将300～500ml COD值为200～1200mg/L、VFAs＜50mg/L的纤维素乙醇生产废水生物处理后的出水与150g蒸汽爆破秸秆混合，充分搅拌均匀，放置半小时，并且每隔5min搅拌一次，然后用真空过滤机过滤；