[发明专利]纤维素乙醇发酵废液的固液分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及纤维素乙醇发酵废液的预处理方法，具体涉及一种纤维素乙醇发酵废液的固液分离方法，适用于以各种来源的纤维素为原料发酵制备乙醇产生的发酵废液的预处理。

背景技术

在多种可再生能源中，生物质能是未来能源领域中一种重要的可再生能源。纤维素是地球上资源量最丰富的生物质能，因此，利用纤维素发酵制备乙醇具有很大的发展潜力和市场空间。目前，以纤维素为原料发酵制取燃料乙醇技术已基本成熟，其原理是将秸秆等植物纤维素通过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，所产生的醪液即为纤维素乙醇发酵废液。

植物中的化学组成主要是木质素、纤维素和半纤维素，它们占植物干重的比例分别为15%~20%，45%和20%。纤维素乙醇在其生产过程中，主要利用植物秸秆中的纤维素和半纤维素，使其酶解生成葡萄糖和木糖，然后经微生物发酵、提纯后制成纤维素乙醇。由于原料中大部分木质素不能得到利用，使得最终由乙醇蒸馏塔底排放的醪液中含有极高浓度的悬浮物（SS）和溶解性有机物。目前对纤维乙醇发酵液主要采用厌氧、好氧生化处理，但生化处理的对象主要是溶解性有机物，废水中的悬浮物往往容易在反应器内部累积，造成有效容积下降，生化处理效率降低。

过滤是分离悬浮液最常用和最有效的方法之一，可以有效去除废水中大部分悬浮物，但经过滤处理后，纤维乙醇废液中仍然含有一部分细小的悬浮物，主要是发酵过程中无法利用的木质素等高分子物质，这类细小的悬浮物质数量多，约占废水COD的5%~20%，而且粘度大，粒径小，很难自然澄清，使用单一的絮凝剂往往处理效果不佳。纤维素乙醇发酵废液经过滤后，受布朗运动的影响，细小的颗粒在水中保持均匀分散状态，形成了一个稳定的体系，即使静置几天也不会自然沉降。

CN200810011463.2公开了一种纤维乙醇生产废水的处理方法，该方法采用絮凝沉降-酸析木质素的方法进行预处理，然后进行电解催化氧化，处理后的废水进入厌氧发酵。该方法首先进行絮凝沉降，絮凝剂的消耗量大，残留的絮体细小，不易沉降；酸析木质素需要向废水中投加大量的无机酸，虽然可以析出大部分木质素，但增加了废水的盐含量；另外，酸性环境对容器和管道易于腐蚀，酸析后废水的pH为3.0~6.0，不利于后续进行生化处理。此外，该方法耗时长，絮凝沉降-酸析木质素组合工艺所需的时间约为25~90 min。

CN201010159161.7公开了一种青霉素发酵废水的絮凝预处理方法，该法首先用反离子助剂Ca(OH)₂或CaO将废水pH调节至9~12，然后投加高分子有机絮凝剂聚丙烯酰胺进行絮凝反应，之后进行固液分离，对上清液进行生化处理。该法COD、SS的去除率分别达到50~60%、95%以上，但是为了保证SO₄^2-的去除率达到30%~40%，需大量投加反离子助剂，致使处理出水的pH高于9，不利于后续的絮凝反应和生化处理。 

CN201010583693.3公开了一种柠檬酸发酵液过滤澄清的方法，通过添加不同种类的絮凝剂和助滤剂，然后进行两级压滤，可获得浊度小于5的澄清发酵液。该方法处理流程长，处理效率低，不适用于大规模工业应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种纤维素乙醇发酵废液的固液分离方法。该方法固液分离彻底，效率高、耗时短，可以连续运行，易满足实际工艺的要求，此外，处理后的出水满足后续生化处理的要求。

本发明纤维素乙醇发酵废液的固液分离方法，包括以下内容：

（1）过滤分离，采用过滤分离发酵废液中的大部分悬浮物；

（2）碱析处理，向步骤（1）过滤后的废液中投加钙碱调节pH值为6.5~8.5； 

（3）强化絮凝，向步骤（2）处理后的废水中依次投加混凝剂、絮凝剂和助沉剂，使碱析析出的细小颗粒物形成粗大密实的絮体，提高絮凝效率并减少沉降时间。

本发明中，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燃料乙醇过程产生的发酵废液。