專利名稱：提高酒精廢水全糟厭氧消化過程活性污泥濃度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及提高酒精(也稱乙醇)廢水全糟厭氧消化過程活性污泥濃度的方法，該方法采用兩級厭氧、厭氧活性污泥濃縮回用，渣泥干燥燃燒等技術(shù)，提高了酒精廢水全糟 厭氧消化過程中活性污泥濃度，強(qiáng)化了厭氧操作，提高了沼氣收率，實現(xiàn)厭氧污泥的減量排 放，解決了目前酒精廢水全糟處理工藝存在的污泥含水量高，處理費(fèi)用高等問題，解決了制 約酒精廢水全糟處理工藝實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。
背景技術(shù)：
以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)的生物乙醇是一種可再生的重要基礎(chǔ)原料及產(chǎn)品。以生物質(zhì) 為原料生產(chǎn)的生物乙醇是一種可再生的重要基礎(chǔ)原料及產(chǎn)品。近年來，隨著新型替代能源 燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，單純以玉米等農(nóng)作物為原料生產(chǎn)生物乙醇產(chǎn)品，會產(chǎn)生與人爭糧的 新問題。因此，近年來，以“非糧為主”發(fā)展生物乙醇成為世界范圍內(nèi)生物乙醇技術(shù)發(fā)展趨 勢，以及我國能源政策和資金扶持的重點(diǎn)。以淀粉質(zhì)、糖質(zhì)及含有纖維素的植物秸稈等為原料生產(chǎn)酒精，生產(chǎn)過程通常采用 帶渣發(fā)酵、精餾等操作工藝，產(chǎn)生的廢水含有較多固相物的酒精廢醪液。酒精生產(chǎn)過程中排 放的酒精廢醪液(也稱酒精廢水)，是一種高濃度、高溫度、高懸浮物、粘度大、呈酸性的有 機(jī)廢水，廢水中主要含有殘余淀粉、糖、粗蛋白、纖維素、各種無機(jī)鹽及菌蛋白等物質(zhì)，約占 懸浮固體含量的20 80%。新鮮生物酒精廢水的排放溫度為70 100°C，pH值為3 5， COD濃度為20000 80000mg/L，可生化性較強(qiáng)，具有潛在的資源可利用特性。傳統(tǒng)的酒精廢水全糟厭氧工藝對于含固的全糟廢水，首先送入?yún)捬豕捱M(jìn)行厭氧處 理，處理后的含固的厭氧水送至液固分離裝置將渣泥脫除，厭氧罐中大量的活性厭氧污泥 隨渣泥排出，使厭氧罐中的活性污泥存量較低，造成全糟廢水厭氧操作不穩(wěn)定，厭氧消化異 常，沼氣收率低，噸酒精沼氣產(chǎn)量通常只有150Nm3，同時排放的厭氧水黏度大，液固分離困 難，COD較高，全糟廢水厭氧操作容積負(fù)荷通常在2. 5kgC0D/m3. d左右，影響了酒精清潔生產(chǎn) 和經(jīng)濟(jì)效益。酒精廢水處理傳統(tǒng)上通常采用全糟厭氧消化處理和液固分離兩種工藝，全糟厭氧 消化處理對含有較多固相物的廢醪液直接采用全糟厭氧消化處理，即酒精廢醪液不進(jìn)行液 固分離處理，而酒精廢醪液液固分離工藝對廢醪液先進(jìn)行液固分離處理，再回收固相產(chǎn)品、 處理清液。對于、甜高粱及秸稈等纖維素為原料生產(chǎn)酒精后產(chǎn)生的廢醪液，其固相產(chǎn)品附加 值低，采用廢醪液液固分離處理工藝經(jīng)濟(jì)效益差，通常采用全糟厭氧消化處理工藝，具有沼 氣產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)效益高、污泥排放量少等優(yōu)點(diǎn)。但是，酒精廢醪液采用傳統(tǒng)的全糟厭氧消化 處理存在著裝置投資高、厭氧操作效率低，操作不穩(wěn)定，污泥處理困難，廢水排放中COD超 標(biāo)，且不穩(wěn)定，該問題一直困擾著全糟厭氧消化處理工藝在酒精生產(chǎn)企業(yè)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決傳統(tǒng)酒精廢水全糟厭氧消化處理工藝存在的問題，本發(fā)明提出了一種提高酒精廢水全糟厭氧消化過程活性污泥濃度的方法，其技術(shù)方案及特征如下來自酒精生產(chǎn)過程的以玉米、小麥、水稻、紅薯、甘蔗、木薯、甜高粱及含有纖維素 的植物秸稈為原料，生產(chǎn)酒精過程產(chǎn)生的全糟廢醪液，經(jīng)過兩級厭氧、好氧、厭氧活性污泥 分離、厭氧活性污泥濃縮回用、厭氧活性污泥回用、液固分離、干糟燃燒和廢水深度處理過 程；一次厭氧罐1排放的含有渣泥的一次厭氧出水送至活性污泥分離裝置8，在活性污泥分 離裝置8中，一級厭氧水出水通過篩分設(shè)備得到富集活性污泥的一級厭氧水的篩下物及富 含渣泥的篩上物。所述活性污泥分離裝置8的篩分設(shè)備的篩孔直徑為0. 05 1毫米，通過調(diào)整篩孔 直徑及篩分物料停留時間控制活性污泥的回收率為40 95%。污泥沉淀濃縮裝置7得到的濃縮活性污泥返回一級厭氧罐1，維持一級厭氧罐1較 高的活性污泥濃度，使廢水一級厭氧操作的容積負(fù)荷大于7. 0kgC0D/m3 · d，返回的活性污 泥沼部分被厭氧消化，增加了沼氣產(chǎn)量。廢醪液的COD濃度為20000 80000mg/L，深度處理后的污水COD濃度小于100mg/L。一種提高酒精廢水全糟厭氧消化過程活性污泥濃度的方法的具體流程參見附圖， 一種提高酒精廢水全糟厭氧消化過程活性污泥濃度的方法流程圖，操作流程詳細(xì)說明如 下來自酒精生產(chǎn)過程的COD濃度為20000 80000mg/L的全糟廢水，送至一級厭 氧罐1，一級厭氧罐1設(shè)置換熱器，控制一級厭氧罐1的操作溫度，一次厭氧罐1為全混合 式高溫厭氧反應(yīng)器，厭氧操作溫度控制為55 65°C，全糟廢水厭氧操作的容積負(fù)荷達(dá)到 7. 0kgC0D/m3. d以上。廢水經(jīng)一次厭氧處理后，得到COD小于7000mg/L —級厭氧水出水，一 級厭氧操作產(chǎn)生的沼氣送至沼氣儲罐，沼氣產(chǎn)量與傳統(tǒng)工藝比較提高了 20%以上，沼氣中 甲烷純度為50 65%，一次厭氧罐1排放的含有大量渣泥的一次厭氧出水送至活性污泥分 罔^^直8 ο在活性污泥分離裝置8中，來自一次厭氧罐1的一級厭氧水出水，通過篩分裝置 得到富集活性污泥的一級厭氧水的篩下物及富含渣泥的篩上物，篩分裝置的篩孔直徑為 0. 05 1毫米，篩孔直徑及篩分物料停留時間的變化使活性污泥的回收率控制位為40 95%。富集活性污泥的一級厭氧水送至污泥沉淀濃縮裝置7，通過污泥沉淀濃縮裝置7沉 淀操作得到濃縮的活性污泥，在富集活性污泥的一級厭氧水中，由于同時也含有可以進(jìn) 一步消化降解的富含有機(jī)物的固體小顆粒，也隨濃縮活性污泥返回一級厭氧罐1重新進(jìn) 行消化處理，增加沼氣產(chǎn)量，較高的活性污泥濃度，使廢水一級厭氧操作的容積負(fù)荷大于 7. 0kgC0D/m3-d ；篩上物渣泥送至液固分離機(jī)2，通過液固分離機(jī)2將渣泥進(jìn)一步脫水濃縮， 分離出的液相送至二級厭氧罐4，脫水后的渣泥固相含水量為60 75%。脫水后的渣泥繼 續(xù)送至渣泥干燥裝置3干燥，烘干后得到的干糟作為干燥裝置3的燃料使用。二級厭氧罐4設(shè)置廢水冷卻塔，控制二級厭氧罐4的操作溫度為33 38°C，定期 排放的厭氧污泥也送至一級厭氧罐1，強(qiáng)化一級厭氧操作，二級厭氧水的出水COD濃度為 1500mg/L以下，并送至好氧罐5進(jìn)行通入空氣的好氧處理。二級厭氧水通過在好氧罐5中的好氧操作，使出水得COD濃度為500mg/L以下。好 氧罐出水送至廢水深度處理裝置6，通過投加臭氧等氧化劑對好氧水進(jìn)行進(jìn)一步深度氧化處理，深度處理后的污水COD濃度可小于100mg/L，實現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放。本發(fā)明涉及的一種提高酒精廢水全糟厭氧消化過程活性污泥濃度的方法，該方法采用兩級厭氧、厭氧活性污泥濃縮回用等技術(shù)，強(qiáng)化了厭氧操作，降低了投資及排放廢水中 的COD含量，提高了沼氣收率，實現(xiàn)了厭氧污泥的減量排放，解決了制約酒精生產(chǎn)實現(xiàn)清潔 生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，經(jīng)濟(jì)和社會效益明顯。


圖為一種提高酒精廢水全糟厭氧消化過程活性污泥濃度的方法流程圖。圖中1為一級厭氧罐，2為液固分離機(jī)，3為渣泥干燥裝置，4為二級厭氧罐，5為好 氧罐，6為廢水深度處理裝置，7為污泥沉淀濃縮裝置，8為活性污泥分離裝置
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明玉米秸稈酒精生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的酒精廢水采用圖1所示的方法進(jìn)行處理，來自酒 精生產(chǎn)過程的以玉米、小麥、水稻、紅薯、甘蔗、木薯、甜高粱及含有纖維素的植物秸稈為原 料，生產(chǎn)酒精過程產(chǎn)生的全糟廢醪液，經(jīng)過兩級厭氧、好氧、厭氧活性污泥分離、厭氧活性污 泥濃縮回用、厭氧活性污泥回用、液固分離、干糟燃燒和廢水深度處理過程；一次厭氧罐1 排放的含有渣泥的一次厭氧出水送至活性污泥分離裝置8，在活性污泥分離裝置8中，一級 厭氧水出水通過篩分設(shè)備得到富集活性污泥的一級厭氧水的篩下物及富含渣泥的篩上物。 活性污泥分離裝置8的篩分設(shè)備的篩孔直徑為0. 05 1毫米，通過調(diào)整篩孔直徑及篩分物 料停留時間控制活性污泥的回收率為40 95%。污泥沉淀濃縮裝置7得到的濃縮活性污 泥返回一級厭氧罐1，維持一級厭氧罐1較高的活性污泥濃度，使廢水一級厭氧操作的容積 負(fù)荷大于7. 0kgC0D/m3 · d，返回的活性污泥沼部分被厭氧消化，增加了沼氣產(chǎn)量。廢醪液的COD濃度為20000 80000mg/L，深度處理后的污水COD濃度小于IOOmg/ L0實施例來自玉米秸稈酒精生產(chǎn)過程的COD濃度為60000mg/L的廢水，送至一級厭氧罐1， 一級厭氧罐1設(shè)置換熱器，控制一級厭氧罐1的操作溫度為60°c，一次厭氧罐1為全混合式 高溫厭氧反應(yīng)器，廢水厭氧操作的容積負(fù)荷達(dá)到8. 0kgC0D/m3. d。廢水經(jīng)一次厭氧處理后， 得到COD小于6000mg/L —級厭氧水出水，一級厭氧操作產(chǎn)生的沼氣送至沼氣儲罐，沼氣中 甲烷純度為55%，返回的活性污泥沼部分被厭氧消化，增加了沼氣產(chǎn)量，一次厭氧罐1排放 的含有大量渣泥的一次厭氧出水送至活性污泥分離裝置8。在活性污泥分離裝置8中，來自一次厭氧罐1的一級厭氧水出水通過篩分裝置得 到富集活性污泥的一級厭氧水的篩下物及富含渣泥的篩上物，篩分裝置的篩孔直徑為0. 2 毫米，篩孔直徑及篩分物料停留時間的變化使活性污泥的回收率控制位為85%。富集活性 污泥的一級厭氧水送至污泥沉淀濃縮裝置7，通過污泥沉淀濃縮裝置7沉淀操作得到濃縮 的活性污泥，濃縮活性污泥返回到一級厭氧罐1重新進(jìn)行消化處理，增加了沼氣產(chǎn)量，廢水 一級厭氧操作的容積負(fù)荷達(dá)到8. 0kgC0D/m3 -d ；篩上物渣泥送至液固分離機(jī)2，通過液固分 離機(jī)2將渣泥進(jìn)一步脫水濃縮，分離出的液相送至二級厭氧罐4，脫水后的渣泥固相含水量為65%。脫水后的渣泥繼續(xù)送至渣泥干燥裝置3干燥，烘干后得到的干糟作為干燥裝置3的燃料使用。二級厭氧罐4設(shè)置廢水冷卻塔，控制二級厭氧罐4的操作溫度為34°C，定期排放的 厭氧污泥也送至一級厭氧罐1，強(qiáng)化一級厭氧操作，二級厭氧水的出水COD濃度為800mg/L， 并送至好氧罐5進(jìn)行通入空氣的好氧處理。二級厭氧水通過在好氧罐5中的好氧操作，使出水得COD濃度為300mg/L以下。好 氧罐出水送至廢水深度處理裝置6，通過投加臭氧等氧化劑對好氧水進(jìn)行進(jìn)一步深度氧化 處理，深度處理后的污水COD濃度可小于100mg/L，實現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放。
權(quán)利要求
一種提高酒精廢水全糟厭氧消化過程活性污泥濃度的方法，其特征是來自酒精生產(chǎn)過程的以玉米、小麥、水稻、紅薯、甘蔗、木薯、甜高粱及含有纖維素的植物秸稈為原料，生產(chǎn)酒精過程產(chǎn)生的全糟廢醪液，經(jīng)過兩級厭氧、好氧、厭氧活性污泥分離、厭氧活性污泥濃縮、厭氧活性污泥回用、液固分離、干糟燃燒和廢水深度處理過程；一次厭氧罐(1)排放的含有渣泥的一次厭氧出水送至活性污泥回收裝置(8)，在活性污泥回收裝置(8)中，一級厭氧水出水通過篩分設(shè)備得到富集活性污泥的一次厭氧水的篩下物及富含渣泥的篩上物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是活性污泥分離裝置(8)的篩分設(shè)備的篩孔直徑 為0. 05 1毫米，通過調(diào)整篩孔直徑及篩分物料停留時間控制活性污泥的回收率為40 95%。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是污泥沉淀濃縮采用濃縮裝置(7)得到的濃縮活 性污泥返回一級厭氧罐(1)，維持一級厭氧罐的活性污泥濃度，使廢水一級厭氧操作的容積 負(fù)荷大于7. OkgCOD/m3 · d，返回的活性污泥沼部分被厭氧消化，增加了沼氣產(chǎn)量。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的廢醪液的COD濃度為20000 SOOOOmg/ L，深度處理后的污水COD濃度小于100mg/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及提高酒精廢水全糟厭氧消化過程活性污泥濃度的方法，來自酒精生產(chǎn)過程的以玉米、小麥、水稻、紅薯、甘蔗、木薯、甜高粱及含纖維素的植物秸稈為原料，生產(chǎn)酒精過程產(chǎn)生的全糟廢醪液，經(jīng)過兩級厭氧、好氧、厭氧活性污泥分離、厭氧活性污泥濃縮回用、液固分離、干糟燃燒和廢水深度處理過程。一級厭氧罐排放的含有渣泥的一次厭氧出水送至活性污泥回收裝置，在活性污泥回收裝置中，一次厭氧水出水通過篩分設(shè)備得到富集活性污泥的一次厭氧水的篩下物及富含渣泥的篩上物，二級厭氧水通過在好氧罐中的好氧操作，使出水得COD濃度為500mg/L以下。好氧罐出水送至廢水深度處理裝置，深度處理后的污水COD濃度可小于100mg/L，實現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放。
文檔編號C02F3/28GK101805100SQ20101016751
公開日2010年8月18日 申請日期2010年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月11日
發(fā)明者呂惠生, 張敏華, 李永輝, 歐陽勝利, 董秀華, 錢勝華, 陶敏莉 申請人:天津大學(xué)