[发明专利]一种纤维素乙醇发酵废液的处理方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高浓度纤维素乙醇发酵废液的处理方法。

背景技术

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IC、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。

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处理方法。本发明方法无需好氧工艺，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。

本发明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。

本发明中，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1～5h。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S^2-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S^2-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。

本发明中，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10～50kgCOD/(m^3.d)，操作温度为30～40℃。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S^2-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COD，其厌氧出水BOD₅<10 mg/L，因此，可省去后续的好氧生物处理。