一种纤维素乙醇发酵废液的处理方法技术

本发明专利技术提供一种纤维素乙醇发酵废液的处理方法。该法对以各种来源的纤维素为原料发酵法生产乙醇过程中产生的高浓度、高含盐的发酵废液采用铁屑预处理-高效压力厌氧处理-Fenton氧化处理-絮凝处理-过滤处理的组合处理流程，处理后出水可满足达标排放要求。本发明专利技术提出的方法可以充分利用厌氧生化处理的效率，使废水中的可生物降解的有机物得到了有效的去除，从而省去后续的好氧生化处理，节省了投资和运行成本。此外，高效压力厌氧反应器可提高有机物转化成甲烷的效率，符合循环经济和清洁生产等的要求。?

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供。该法对以各种来源的纤维素为原料发酵法生产乙醇过程中产生的高浓度、高含盐的发酵废液采用铁屑预处理-高效压力厌氧处理-Fenton氧化处理-絮凝处理-过滤处理的组合处理流程，处理后出水可满足达标排放要求。本专利技术提出的方法可以充分利用厌氧生化处理的效率，使废水中的可生物降解的有机物得到了有效的去除，从而省去后续的好氧生化处理，节省了投资和运行成本。此外，高效压力厌氧反应器可提高有机物转化成甲烷的效率，符合循环经济和清洁生产等的要求。【专利说明】
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种高浓度纤维素乙醇发酵废液的处理方法。
技术介绍
废水的厌氧处理技术是废水处理领域近年来发展较快的方向，与好氧处理相比，厌氧处理具有占地小、能耗低、产泥量低、而且还能回收沼气能源等优点。目前，工业上应用较多的主要是第三代厌氧反应器，如内循环厌氧反应器1C、厌氧颗粒污泥膨胀床反应器EGSB等容积负荷高，水力停留时间短的高效厌氧反应器。然而，大多数类型的厌氧反应器均在常压下进行，由于进水口与出水口直接与大气相通，大量的氧气溶解于水中带入反应器，造成有机物降解不彻底，厌氧出水中含有大量可生物降解的有机物，往往还需进行好氧生物处理。纤维素乙醇发酵废液是以各种来源的纤维素为原料发酵生产乙醇过程中产生的发酵醪液。纤维素乙醇在其生产过程中，由于原料中大部分半纤维素(C5糖)、木质素不能得到利用，再加上生产过程中伴生的乙酸、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有机物。纤维素乙醇发酵废液中COD的浓度约为12万~15万mg/L，常规的厌氧工艺对有机物降解不彻底，导致后续的好氧工艺占地大、投资和运行费用较高。此外,纤维素乙醇废 水中B/C比约为0.45~0.55，难生化降解性的有机物主要为芳香族化合物，废水的色度较高，因此，仅靠生化处理无法满足色度和COD稳定达标排放的要求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供。本专利技术方法无需好氧工艺，具有流程短、占地小、容积负荷率高、动力消耗小、有机物降解彻底、甲烷转化率高等特点，是一种纤维素乙醇发酵废液经济有效的处理方法。本专利技术纤维素乙醇发酵废液的处理方法主要分为五个处理单元: (1)铁屑预处理，发酵废液通过铁屑预处理池,生成大量Fe2+和Fe3+离子； (2)高效压力厌氧处理，经铁屑预处理后的发酵废液由高效压力厌氧反应器的底部进入反应器进行厌氧处理，反应器内部压力为0.1~1.0MPa ； (3)Fenton氧化处理，步骤(2)处理后的废液从Fenton氧化反应器的下部进入，反应后从反应器的顶部流出；(4)絮凝处理，将废液的pH调节在7.0~8.0之间，投加有机絮凝剂进行絮凝处理； (5)过滤处理，絮凝后的废液进行过滤处理。本专利技术中，步骤(1)的铁屑预处理池中铁屑的体积填充比为50v%~ 90v%，定期补充铁屑并排除废渣；控制预处理时间为I~5h。铁屑预处理池进行适当的曝气，使池中DO控制在0.2~0.5mg/L,以促进单质铁腐蚀成铁的氧化物，加快溶出Fe2+和Fe3+的速度。发酵废液中含有高浓度硫酸盐，经厌氧处理后大部分硫酸盐被还原成硫化氢，溶解在水中的#_达到一定浓度会抑制产甲烷菌的生长，甚至使整个厌氧系统发生崩溃。为减少硫酸盐对厌氧过程的影响，发酵废液首先通过铁屑预处理池，生成大量Fe2+和Fe3+离子，Fe2+可以在后续的厌氧处理中与硫酸盐还原菌生成的S2_发生化学反应生成FeS沉淀，从而减少了硫酸盐对厌氧处理的不利影响。本专利技术中，步骤(2)的高效压力厌氧反应器是塔状反应器，其高径比为10~20，以保证5~10m/h的水力上流速度。根据发酵废液的水质，高效压力厌氧反应器可以采用一级或多级串联形式，每级反应器的容积负荷为10~50kgC0D/(m3_d)，操作温度为30~40°C。反应器的内部压力需要保证在0.1~1.0MPa，在高压力条件下，废水中CO2的溶解度明显增加，可提高甲烷转化率为20v%~ 50v%，而停留时间仅为5~30h。高效压力厌氧反应器利用废水厌氧处理时产生的气体压力，为系统的平衡压力，在设定的压力范围内，废水在压力环境中进行厌氧生物处理，处理后的出水通过精滤器，利用其本身的压力过滤大部分悬浮污泥，提高了出水的水质。废液中含有大量的溶解性铁盐，与硫酸盐还原菌生成的S2_发生化学反应生成FeS沉淀，减少了对产甲烷菌的抑制作用，使反应器可以在高负荷的条件下运行。经高效压力厌氧反应器后能够彻底去除废水中可生物降解的C0D，其厌氧出水B0D5〈10mg/L,因此，可省去后续的好氧生物处理。本专利技术中，步骤(3)的Fenton氧化处理的反应温度为80~90°C，水力停留时间为2~4h, FeSO4投加量(以Fe2+计)为400~800mg/L, H202/C0D质量比为120%~160%。废水经高效压力厌氧处理后，几乎不含有可生物降解的C0D，主要为难生物降解的有机物和发色度物。Fenton氧化能有效去除传统废水处理技术无法去除的难降解有机物，其实质是H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反应活性的羟基自由基H0.，HO*可与大多数有机物作用使其降解。本专利技术中，步骤(4)使用氢氧化钙或氢氧化钠将废水的pH调节在7.0~8.0之间。有机絮凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量为0.5~5.0mg/L，控制絮凝沉降时间5~30min。Fenton氧化后的出水中含有优`良的混凝剂Fe3+，调节pH后Fe3+形成氢氧化铁沉淀，无需添加聚铝，聚铁等混凝剂。本专利技术中，步骤(5)的过滤可以采用传统砂滤器、多介质过滤器、纤维束或纤维球过滤器，也可以采用流动床形式的流砂过滤器等对絮凝后的出水进行过滤处理，处理后出水进行达标排放。本专利技术方法对以各种来源的纤维素为原料发酵法生产乙醇过程中产生的高浓度、高含盐的发酵废液采用铁屑预处理-高效压力厌氧处理-Fenton氧化处理-絮凝处理-过滤处理的组合处理流程，处理后出水可满足达标排放要求排放。本专利技术提出的方法可以充分利用厌氧生化处理的效率，使废水中的可生物降解的有机物得到了有效的去除，从而省去后续的好氧生化处理，节省了投资和运行成本。此外，高效压力厌氧反应器可提高有机物转化成甲烷的效率，符合循环经济和清洁生产等的要求。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术一种纤维素乙醇发酵废液处理方法的原则流程图。图中:13_铁屑预处理池，14-高效压力厌氧反应器，15_|&气忙压罐，16-Fenton氧化反应器，17-絮凝池，18-过滤器。图2是本专利技术一种高效压力厌氧反应器的结构示意图。图中:1_进水口，2-增压泵，3-布水器，4-内腔，5-外腔，6-导流板，7-集气罩，8-填料层，9-出气口，10-压力表，11-出水口，12-精滤器。【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术方法的具体工艺过程进行说明。本专利技术中，v%为体积分数。图1是本专利技术的一种具体的工艺流程:纤维素乙醇生产过程中的发酵废液首先进入铁屑预处理池13，发酵废液本身呈酸性，含有大量低分子酸等发酵产物，可将铁屑及铁的氧化物溶解生成Fe2+和Fe3+等溶解性铁盐，在厌氧处理中与生成的S2_形成FeS沉淀，以减少高浓度硫酸盐对后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张蕾，李宝忠，郭宏山，许莹，朱卫，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：