本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于纖維素燃料乙醇生產(chǎn)中廢水的處理方法，解決了目前纖維素燃料乙醇生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水中化學(xué)需氧量高、色度大、生物毒性大、難處理的問題。該工藝包括高壓水熱法預(yù)處理、厭氧UASB反應(yīng)器和SBR反應(yīng)器處理。通過高壓水熱法預(yù)處理把廢水中的難降解有機(jī)物變?yōu)橐捉到獾奈镔|(zhì)，提高廢水的可生化性，厭氧UASB反應(yīng)器能降解廢水中的大部分有機(jī)物，SBR反應(yīng)器能進(jìn)一步降解廢水中的有機(jī)物，提高廢水水質(zhì)。采用本發(fā)明專利技術(shù)處理方法處理纖維素燃料乙醇生產(chǎn)廢水，廢水中化學(xué)需氧量去除率達(dá)95％以上，廢水中色度去除率達(dá)50％以上，生物毒性降低了85％以上，出水符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于廢水處理
，涉及一種高效的纖維素乙醇生產(chǎn)廢水處理工藝。
技術(shù)介紹
隨著世界人口數(shù)量的不斷增加和各國工業(yè)化進(jìn)程的加大，能源的消耗逐漸增大，能源危機(jī)成為當(dāng)今世界面臨的重大問題之一。石油、天然氣及煤炭等化石燃料仍然是目前解決日益增長的能源需求的主要來源。目前世界每年消耗30億桶石油，Colin預(yù)估在21世紀(jì)50年代年石油儲量將接近枯竭。隨著石油價格的日益上漲和全球氣候變暖，減少對化石燃料的依賴越來越重要，且石油是一種不可再生能源，尋找一種可再生的替代能源顯得十分緊迫。生物燃料是一種很有前景的替代化石燃料，它具有可補(bǔ)充化石燃料資源、降低石油資源對外依存度、減少溫室氣體和污染物排放的特點，近年受到世界各國的廣泛關(guān)注。燃料乙醇作為一種重要的生物燃料，與汽油相比具有更高的辛烷值及較低的二氧化碳排放量，因此被廣泛的認(rèn)為可作為汽油的替代物或添加劑。燃料乙醇是指利用玉米、甘蔗、木薯和纖維素等生物質(zhì)類物質(zhì)為原料，經(jīng)過預(yù)處理、糖化、發(fā)酵、蒸餾等步驟產(chǎn)生乙醇作為能源。然而玉米和蔗糖作為糧食作物來生產(chǎn)燃料乙醇存在著較高的燃料乙醇生產(chǎn)成本和減少人類糧食使用量的問題，以糧食為原料生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)展前景不樂觀。以木質(zhì)纖維素原料(玉米秸稈、甘蔗渣、小麥秸稈、柳枝稷、城市廢紙等)生產(chǎn)燃料乙醇對于緩解能源供應(yīng)壓力及維持經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。隨著纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，產(chǎn)生的廢水處理問題越來越突出。纖維素乙醇產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)大會產(chǎn)生大量的高濃度有機(jī)廢水，該廢水具有高化學(xué)需氧量、高色度、呈酸性，含有多種苯系、環(huán)系等有毒有害物質(zhì)，是一種較難處理的高濃度有機(jī)廢水，如果纖維素乙醇廢水不能得到有效的處理會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因此，探索一條經(jīng)濟(jì)有效的纖維素乙醇廢水處理道路，對于纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)的推廣和環(huán)境保護(hù)具有極其重要的現(xiàn)實意義。鑒于纖維素乙醇生產(chǎn)廢水水質(zhì)成分復(fù)雜、難處理等問題，目前急需開發(fā)一種纖維素乙醇生產(chǎn)廢水處理工藝。
技術(shù)實現(xiàn)思路
針對纖維素乙醇廢水中有機(jī)物難降解、色度高、生物毒性大、難處理的問題，本專利技術(shù)采用物理化學(xué)處理技術(shù)和生物處理技術(shù)處理相結(jié)合，提出了一種用于纖維素燃料乙醇生產(chǎn)中廢水的處理方法。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出的一種用于纖維素燃料乙醇生產(chǎn)中廢水的處理方法，廢水依次通過高壓水熱反應(yīng)器、厭氧UASB反應(yīng)器和SBR反應(yīng)器處理，步驟如下：步驟一、將在纖維素燃料乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水通入高壓水熱反應(yīng)器，并調(diào)節(jié)廢水的pH為3.0～4.0；然后，向高壓水熱反應(yīng)器中投加雙氧水和硫酸亞鐵，其中，雙氧水與廢水的體積比為20mL/L，硫酸亞鐵與廢水的質(zhì)量體積比為1g/L，投加過程中進(jìn)行攪拌；廢水在高壓水熱反應(yīng)器內(nèi)停留的時間為1～2h，設(shè)定高壓水熱反應(yīng)器內(nèi)溫度為150～200℃，壓力為1.5～2.0MPa；步驟二、將步驟一反應(yīng)后的廢水通入?yún)捬鮑ASB反應(yīng)器，所述厭氧UASB反應(yīng)器中含經(jīng)馴化的厭氧污泥，其中，厭氧污泥與廢水的質(zhì)量體積比為10g/L，廢水在厭氧UASB反應(yīng)器內(nèi)停留的時間為40～60h，設(shè)定厭氧UASB反應(yīng)器內(nèi)的溫度為36℃；步驟三、將步驟二反應(yīng)后的廢水通入SBR反應(yīng)器，所述SBR反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧濃度在2～6mg/L，廢水在SBR反應(yīng)器內(nèi)停留反應(yīng)16～24h后排放，至此完成了廢水的處理。本專利技術(shù)用于纖維素燃料乙醇生產(chǎn)中廢水的處理方法采用物理化學(xué)處理技術(shù)和生物處理技術(shù)處理纖維素燃料乙醇廢水，經(jīng)過《水和廢水監(jiān)測分析方法》第四版、水質(zhì)急性毒性的測定發(fā)光細(xì)菌法(GB/T15441-1995)和相關(guān)文獻(xiàn)分析方法檢測廢水中化學(xué)需氧量去除率達(dá)95％以上，廢水中色度去除率達(dá)50％以上，生物毒性降低了85％以上，出水符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)(發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB27631-2011))。附圖說明圖1是本專利技術(shù)用于纖維素燃料乙醇生產(chǎn)中廢水的處理方法的工藝流程圖。具體實施方式以下通過實施例講述本專利技術(shù)的詳細(xì)過程，提供實施例是為了理解的方便，絕不是限制本專利技術(shù)。實施例1：本專利技術(shù)提供的用于纖維素燃料乙醇生產(chǎn)中廢水的處理方法，所用設(shè)備如圖1所示，廢水依次通過高壓水熱反應(yīng)器1、厭氧UASB反應(yīng)器2和SBR反應(yīng)器3處理后達(dá)標(biāo)排放，具體步驟如下：步驟一：將初始狀態(tài)下化學(xué)需氧量為12400mg/L、5日生化需氧量為2880mg/L、色度為1000倍，生物毒性為1.707mgZn2+/L的纖維素燃料乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水通入高壓水熱反應(yīng)器1，并調(diào)節(jié)pH到3.0，然后以雙氧水與廢水的體積比為20ml/L投加雙氧水、以硫酸亞鐵與廢水的質(zhì)量體積比為1g/L投加硫酸亞鐵，在投加過程中進(jìn)行攪拌，同時，設(shè)定高壓水熱反應(yīng)器1內(nèi)的溫度為150℃，壓力為1.5MPa，使廢水在高壓水熱反應(yīng)器1內(nèi)停留1h。步驟二、將步驟一反應(yīng)后的廢水通入?yún)捬鮑ASB反應(yīng)器2，厭氧UASB反應(yīng)器2中含經(jīng)馴化的厭氧污泥，其中，厭氧污泥與廢水的質(zhì)量體積比為10g/L，厭氧UASB反應(yīng)器2內(nèi)的溫度保持在36℃，使廢水在厭氧UASB反應(yīng)器2停留40h，在該反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的沼氣排至沼氣儲罐。步驟三、將步驟二反應(yīng)后的廢水通入SBR反應(yīng)器3，通過向所述SBR反應(yīng)器3通入空氣使其中溶解氧濃度控制在3mg/L，同時，通入空氣還起到攪拌的作用，設(shè)定廢水在SBR反應(yīng)器內(nèi)停留反應(yīng)的時間為16h，反應(yīng)結(jié)束后排放，至此完成了廢水的處理。本實施例1中廢水、高壓水熱反應(yīng)器出水、厭氧UASB反應(yīng)器出水和SBR反應(yīng)器出水的化學(xué)需氧量(COD)、5日生化需氧量(BOD5)、色度和生物毒性的變化情況如表1所示。表1實施例2：對纖維素燃料乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，步驟與實施例1基本相同，不同僅在于：步驟一中，高壓水熱反應(yīng)器1廢水的pH值由3.0改為3.5，設(shè)定高壓水熱反應(yīng)器1內(nèi)的溫度由150℃改為180℃，壓力由1.5MPa改為1.8MPa，廢水在高壓水熱反應(yīng)器1內(nèi)的停留時間由1.h增加至1.5h；步驟二中，廢水在厭氧UASB反應(yīng)器2的停留反應(yīng)時間由40h增加至50h；步驟三中，廢水在SBR反應(yīng)器內(nèi)停留反應(yīng)時間由16h增加至20h。本實施例2中廢水、高壓水熱反應(yīng)器出水、厭氧UASB反應(yīng)器出水和SBR反應(yīng)器出水的化學(xué)需氧量(COD)、5日生化需氧量(BOD5)、色度和生物毒性的變化情況如表2所示。表2實施例3：對纖維素燃料乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，步驟與實施例1基本相同，不同僅在于：步驟一中，高壓水熱反應(yīng)器1廢水的pH值由3.0改為4.0，設(shè)定高壓水熱反應(yīng)器1內(nèi)的溫度由150℃改為200℃，壓力由1.5MPa改為2.0MPa，廢水在高壓水熱反應(yīng)器1內(nèi)的停留時間由1.h增加至2h；步驟二中，廢水在厭氧UASB反應(yīng)器2的停留反應(yīng)時間由40h增加至60h；步驟三中，廢水在SBR反應(yīng)器內(nèi)停留反應(yīng)時間由16h增加至24h。本實施例3中廢水、高壓水熱反應(yīng)器出水、厭氧UASB反應(yīng)器出水和SBR反應(yīng)器出水的化學(xué)需氧量(COD)、5日生化需氧量(BOD5)、色度和生物毒性的變化情況如表3所示。表3通過上述數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)廢水在高壓水熱反應(yīng)器、厭氧UASB反應(yīng)器和SBR反應(yīng)器的停留時間增加時，廢水的化學(xué)需氧量、5日生化需氧量、色度和生物毒性的去除率均有所增加，但廢水的化學(xué)需氧量去除率均在本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于纖維素燃料乙醇生產(chǎn)中廢水的處理方法，廢水依次通過高壓水熱反應(yīng)器、厭氧UASB反應(yīng)器和SBR反應(yīng)器處理，其特征在于，步驟如下：步驟一、將在纖維素燃料乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水通入高壓水熱反應(yīng)器，并調(diào)節(jié)廢水的pH為3.0～4.0；然后，向高壓水熱反應(yīng)器中投加雙氧水和硫酸亞鐵，其中，雙氧水與廢水的體積比為20mL/L，硫酸亞鐵與廢水的質(zhì)量體積比為1g/L，投加過程中進(jìn)行攪拌；廢水在高壓水熱反應(yīng)器內(nèi)停留的時間為1～2h，設(shè)定高壓水熱反應(yīng)器內(nèi)溫度為150～200℃，壓力為1.5～2.0MPa；步驟二、將步驟一反應(yīng)后的廢水通入?yún)捬鮑ASB反應(yīng)器，所述厭氧UASB反應(yīng)器中含經(jīng)馴化的厭氧污泥，其中，厭氧污泥與廢水的質(zhì)量體積比為10g/L，廢水在厭氧UASB反應(yīng)器內(nèi)停留的時間為40～60h，設(shè)定厭氧UASB反應(yīng)器內(nèi)的溫度為36℃；步驟三、將步驟二反應(yīng)后的廢水通入SBR反應(yīng)器，所述SBR反應(yīng)器內(nèi)的溶解氧濃度在2～6mg/L，廢水在SBR反應(yīng)器內(nèi)停留反應(yīng)16～24h后排放，至此完成了廢水的處理。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于纖維素燃料乙醇生產(chǎn)中廢水的處理方法，廢水依次通過高壓水熱反應(yīng)器、厭氧UASB反應(yīng)器和SBR反應(yīng)器處理，其特征在于，步驟如下：步驟一、將在纖維素燃料乙醇生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水通入高壓水熱反應(yīng)器，并調(diào)節(jié)廢水的pH為3.0～4.0；然后，向高壓水熱反應(yīng)器中投加雙氧水和硫酸亞鐵，其中，雙氧水與廢水的體積比為20mL/L，硫酸亞鐵與廢水的質(zhì)量體積比為1g/L，投加過程中進(jìn)行攪拌；廢水在高壓水熱反應(yīng)器內(nèi)停留的時間為1～2h，設(shè)定高壓水熱反應(yīng)器內(nèi)溫...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：范方舟，季民，劉芳，陳冠益，
申請(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12
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