專利名稱：一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精的方法，具體地說是指對酒精蒸餾廢 液進(jìn)行厭氧沼氣發(fā)酵，厭氧出水經(jīng)過氧化處理，再回用進(jìn)行木薯酒精發(fā)酵，實現(xiàn)厭氧出水水 資源化，屬于發(fā)酵酒精工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以薯類為原料生產(chǎn)酒精是我國酒精生產(chǎn)的主要方法之一。傳統(tǒng)薯類酒精生產(chǎn)工 藝，平均生產(chǎn)每噸酒精要排放10-15噸酒精蒸餾廢液，其pH3. 0-4. 0，SS在30_45g/L，COD高 達(dá)40000-70000mg/L。因此，傳統(tǒng)薯類酒精生產(chǎn)工藝的缺點是水消耗大，污染重，且能耗高。目前薯類酒精廢水的處理方法主要有先厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣，再通過曝氣等好氧處 理；或是濃縮干燥生產(chǎn)DDGS。先厭氧后好氧的處理方法雖然能夠使出水達(dá)標(biāo)排放，但存在 的主要問題是一是好氧處理沒有沼氣產(chǎn)生，處理成本很高；二是處理很難徹底，排放的廢 水COD仍然高達(dá)500mg/L左右，還需要經(jīng)過深度處理，從而增加成本；三是投資大，占地多， 處理后的廢水直接排放，沒有循環(huán)利用造成水資源的浪費。而濃縮干燥方法生產(chǎn)DDGS由于 其營養(yǎng)價值不高，并不能取得很好的經(jīng)濟效益。目前也有部分企業(yè)采用酒精蒸餾廢液直接 回用作為酒精發(fā)酵的配料水，但是由于蒸餾廢液中含有大量的有機酸，以及抑制酵母生長 的代謝產(chǎn)物，其酒精發(fā)酵效果并不理想，只能小部分回用，仍然有大量高濃度廢水排放水解 液是指以谷氨酸提取或味精精制過程中產(chǎn)生的含焦谷氨酸的液體為原料，經(jīng)過硫酸水解、 過濾得到的一種酸性液體(專利97121913. 3，味精母液的連續(xù)噴射水解工藝)。中國專利申請?zhí)?00710131856. 2公開了發(fā)明名稱為以薯類為主原料的酒精雙 環(huán)形生產(chǎn)工藝，已取得良好的效果。但由于厭氧出水中含有一些對酵母酒精發(fā)酵有害的物 質(zhì)(如硫化物)，其發(fā)酵酒精度要低于自來水酒精度，影響了厭氧出水的回用效果。同時厭 氧出水的堿度一般在3000 5000mgCaC03/L，pH為7. 5 8. 5之間。而液化酶的最適作用 pH在5. 5 6. 5之間，糖化酶的最適作用pH在4. 0 4. 5之間，因此在液化和糖化時需要 添加大量的硫酸來調(diào)PH，而硫酸的大量添加不僅增加了成本，同時引入的大量硫酸根影響 后續(xù)的沼氣發(fā)酵，也使得厭氧出水的堿度增大，造成酒精發(fā)酵階段消耗更多的硫酸，如此反 復(fù)造成惡性循環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，從而提供一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精 的方法。經(jīng)過厭氧沼氣發(fā)酵后的出水經(jīng)過后續(xù)的資源化處理，再回用進(jìn)行酒精發(fā)酵，在提高 酒精度的同時，減少液化和糖化階段對硫酸的消耗，實現(xiàn)廢水的零排放及水的循環(huán)利用。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精的方法，采用以下 工藝步驟1、酒精蒸餾廢液進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐，發(fā)酵生產(chǎn)沼氣后廢水再經(jīng)過固液分離，得到厭 氧出水；
2、厭氧出水進(jìn)行資源化處理；3、經(jīng)過資源化處理的厭氧出水與薯類淀粉按照固液質(zhì)量體積比1 2 3. 5的比 例混合拌料，厭氧出水不足部分用自來水補足；4、拌料后進(jìn)行蒸煮、糖化和酒精發(fā)酵，發(fā)酵液經(jīng)過蒸餾獲得成品酒精，排出蒸餾廢 液；5、蒸餾廢液冷卻至30 80°C，進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐中沼氣發(fā)酵，即同到步驟(1)，構(gòu)成 一個循環(huán)。本發(fā)明所述的薯類淀粉質(zhì)原料指紅薯(干)、馬鈴薯(干)、木薯(干)等。本發(fā)明所述的厭氧沼氣發(fā)酵，采用在一只發(fā)酵罐中進(jìn)行(以下稱為一級厭氧)，或 采用在兩只及多只串聯(lián)發(fā)酵罐中進(jìn)行(以下稱為兩級或多級串聯(lián)厭氧)。蒸餾廢液在厭氧 沼氣發(fā)酵罐中總的水力停留時間2 20d，厭氧發(fā)酵后出水的pH在7. 0 8. 5、總COD在 1000 2500mg/L 之間。本發(fā)明所述的厭氧沼氣發(fā)酵，采用一級厭氧發(fā)酵時，發(fā)酵溫度用中溫(25 45°C) 或高溫(50 70°C )發(fā)酵；當(dāng)為兩級或多級串聯(lián)厭氧發(fā)酵時，各級發(fā)酵溫度選擇中溫或高 溫不限，優(yōu)選地，第一級采用高溫發(fā)酵，第一級后采用中溫發(fā)酵。本發(fā)明所述的厭氧出水資源化處理方式采用空氣氧化，純氧氧化，雙氧水氧化，臭
氧氧化等。當(dāng)采用空氣氧化處理時，向厭氧出水中通入空氣，通風(fēng)比為0. 1 5L/L.min，溫度 為20 80°C，處理時間0. 5 15h。當(dāng)采用純氧氣氧化處理時，向厭氧出水中通入純氧，通風(fēng)比為0. 1 2L/L.min，控 制溫度20 80°C，處理時間IOmin 10h。當(dāng)采用雙氧水處理時，雙氧水的體積百分比添加量為0.001 0.4%，處理時間 5min 8h，處理溫度在20 80°C。當(dāng)采用臭氧處理時，通風(fēng)比為0. 1 1. 5L/L.min，控制溫度20 80°C，處理時間 IOmin 10h。本發(fā)明所述的蒸煮、糖化、酒精發(fā)酵及蒸餾方式，均為《酒精工業(yè)手冊》(章克昌主 編，1995年)一書中公開的方法，即使采用其他蒸煮、糖化、酒精發(fā)酵及蒸餾方式，也不影響 本專利方法的實施。本發(fā)明與R有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明中厭氧出水經(jīng)過資源化處理后能夠明顯的提高酒精發(fā)酵的酒精度，其酒 精度基本與自來水發(fā)酵酒精度接近，真正實現(xiàn)了厭氧出水的循環(huán)利用。2、本發(fā)明中對厭氧出水的資源化處理方法，成本比傳統(tǒng)好氧處理大大降低，同時 能夠使厭氧出水實現(xiàn)循環(huán)利用，大大節(jié)省了對水的消牦，基本消除了廢水的排放，真正實現(xiàn) 零排放。3、本發(fā)明通過厭氧出水的資源化處理，能夠有效降低厭氧出水的堿度，減少硫酸 的消耗，降低酒精生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精的方法流程圖。
具體實施例方式下面本發(fā)明將結(jié)合附圖中的實施例作進(jìn)一步描述■二 一氧,,屮, 胃酉Mm力fe，iffllUT工力^聚1、厭氧沼氣發(fā)酵，將酒精蒸餾廢液冷卻至60°C，進(jìn)入第一階高溫厭氧UASB反應(yīng)器 中，維持溫度在60°C，水力停留時間(HRT)2d，pH在7. 5 8.0。一階高溫厭氧出水經(jīng)過自 然沉降，同時冷卻至55°C，沉降污泥回流至高溫反應(yīng)器中，出水再進(jìn)入第二階高溫UASB反 應(yīng)器中。維持溫度在，HRT在4d，pH在7. 8 8. 2。一階高溫和二階高溫產(chǎn)生的沼氣 均收集起來進(jìn)入熱電聯(lián)產(chǎn)工序；2、二階高溫厭氧出水進(jìn)入氧化處理罐，維持溫度在48°C，通入空氣，通氣比為2L/ L. min并不斷攪拌，處理3h。使得處理后厭氧出水pH在9. 2，氮氮在195mg/L，S2—在45mg/ L，堿度在 3500mgCaC03/L ；3、取2000g木薯，加入處理后的厭氧出水6000ml，混勻后置于IOL發(fā)酵罐中。先 調(diào)節(jié)PH至6. 0，加入20000U/ml的高溫α -淀粉酶1ml，攪拌均勻后加熱，100°C保溫液化 60min。迅速降溫至60°C，再加入處理后的厭氧出水100ml，攪拌均勻后加入130000U/ml的 糖化酶anl，維持溫度60°C，30min。糖化結(jié)束后降溫至30°C，接入10%的擴培酒精酵母，恒 溫發(fā)酵48h。發(fā)酵結(jié)束后酒精度為10. 5% (ν/ν)，不經(jīng)過處理的厭氧出水酒粘度為10% (ν/ ν)，發(fā)酵液體積為6800ml。經(jīng)蒸餾后獲得7Mml的成品酒精(96% ν/ν)，蒸餾廢液6080ml， 此酒精廢液的總COD高達(dá)100000mg/L ；4、將上述酒精蒸餾廢液置丁 4°C冰箱中，每次進(jìn)樣體積為2000ml，按照步驟1的處 理方法，經(jīng)過一階高溫和二階高溫厭氧處理后的廢水儲存于4°C冰箱中。等全部酒精廢液經(jīng) 厭氧處理之后，再對其進(jìn)行步驟2的氧化處理。對處理后的厭氧出水用自來水補足6000ml， 再進(jìn)行下一批次的酒精發(fā)酵，依次循環(huán)30批，酒精發(fā)酵正常。實施例二 一種厭氧迪7k7k資ilH牛產(chǎn)酒精的方法, 用以下工藝步g聚1、厭氧沼氣發(fā)酵，將酒精蒸餾廢液冷卻至60°C，進(jìn)入第一階高溫厭氧UASB反應(yīng)器 中，維持溫度在60°C，水力停留時間(HRT)2d，pH在7. 5 8.0。一階高溫厭氧出水經(jīng)過自 然沉降，同時冷卻至55°C，沉降污泥回流至高溫反應(yīng)器中，出水再進(jìn)入第二階高溫UASB反 應(yīng)器中。維持溫度在，HRT在4d，pH在7. 8 8. 2。一階高溫和二階高溫產(chǎn)生的沼氣 均收集起來進(jìn)入熱電聯(lián)產(chǎn)工序；2、二階高溫厭氧出水進(jìn)入氧化處理罐，加入0. 2%o H2O2，維持溫度在55°C，密封維 持一定的壓力，并不斷攪拌，處理50min。使得處理后厭氧出水pH在8. 5，氨氮在300mg/L， S2-在 10mg/L，堿度在 3500mgCaC03/L ；3、取2000g木薯，加入處理后的厭氧出水6000ml，混勻后置于10L發(fā)酵罐中。先 調(diào)節(jié)PH至6.0，加入20000U/ml的高溫α -淀粉酶1ml，攪拌均勻后加熱，100°C保溫液化 60min。迅速降溫至60°C，再加入處理后的厭氧出水100ml，攪拌均勻后加入130000U/ml的 糖化酶anl，維持溫度60°C，30min。糖化結(jié)束后降溫至30°C，接入10%的擴培酒精酵母，恒 溫發(fā)酵48h。發(fā)酵結(jié)束后酒精度為10. 5% (ν/ν)，不經(jīng)過處理的厭氧出水酒精度為10% (ν/ ν)，發(fā)酵液體積為6800ml。經(jīng)蒸餾后獲得7Mml的成品酒精(96% ν/ν)，蒸餾廢液6080ml， 此酒精廢液的總COD高達(dá)100000mg/L ；
4、將上述酒精蒸餾廢液置于4°C冰箱中，每次進(jìn)樣體積為2000ml，按照步驟1的處 理方法，經(jīng)過一階高溫和二階高溫厭氧處理后的廢水儲存于4°C冰箱中。等全部酒精廢液經(jīng) 厭氧處理之后，再對其進(jìn)行步驟2的氧化處理。對處理后的厭氧出水用自來水補足6000ml， 再進(jìn)行下一批次的酒精發(fā)酵，依次循環(huán)15批，酒精發(fā)酵正常。^MMH 一氧,,屮, 胃酉胃白句力fe，#ffllUT工力聚1、厭氧沼氣發(fā)酵，將酒粘蒸餾廢液冷卻至60°C，進(jìn)入第一階高溫厭氧UASB反應(yīng)器 中，維持溫度在60°C，水力停留時間(HRT)3d，pH在7. 5 8.0。一階高溫厭氧出水經(jīng)過自 然沉降，同時冷卻至35°C，沉降污泥回流至高溫反應(yīng)器中，出水再進(jìn)入第二階中溫UASB反 應(yīng)器中。維持溫度在:35°C，HRT在6d，pH在8. 0 8. 2。一階高溫和二階中溫產(chǎn)生的沼氣 均收集起來進(jìn)入熱電聯(lián)產(chǎn)工序；2、二階中溫厭氧出水進(jìn)入氧化處理罐，維持溫度在35°C，通入臭氧，通氣比為 0. 8L/L. min并不斷攪拌，處理lh。使得處理后厭氧出水pH在9. 5，氨氮在41mg/L，S2_在 13mg/L，堿度在 3200mgCaC03/L ；3、取2000g木薯，加入處理后的厭氧出水6000ml，混勻后置于IOL發(fā)酵罐中。先 調(diào)節(jié)PH至6.0，加入20000U/ml的高溫α -淀粉酶1ml，攪拌均勻后加熱，100°C保溫液化 60min。迅速降溫至60°C，再加入處理后的厭氧出水100ml，攪拌均勻后加入130000U/ml的 糖化酶anl，維持溫度60°C，30min。糖化結(jié)束后降溫至30°C，接入10%的擴培酒精酵母，恒 溫發(fā)酵48h。發(fā)酵結(jié)束后酒精度為10. 5% (ν/ν)，不經(jīng)過處理的厭氧出水酒精度為10% (ν/ ν)，發(fā)酵液體積為6800ml。經(jīng)蒸餾后獲得7Mml的成品酒精(96% ν/ν)，蒸餾廢液6080ml， 此酒精廢液的總COD高達(dá)100000mg/L ；4、將上述酒精蒸餾廢液置于4°C冰箱中，每次進(jìn)樣體積為2000ml，按照步驟1的處 理方法，經(jīng)過一階高溫和二階中溫厭氧處理后的廢水儲存于4°C冰箱中。等全部酒精廢液經(jīng) 厭氧處理之后，再對其進(jìn)行步驟2的氧化處理。對處理后的厭氧出水用自來水補足6000ml， 再進(jìn)行下一批次的酒精發(fā)酵，依次循環(huán)16批，酒精發(fā)酵正常。
權(quán)利要求
1.一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精的方法，采用以下工藝步驟a、酒精蒸餾廢液經(jīng)過厭氧沼氣發(fā)酵，再經(jīng)過固液分離，得到厭氧出水；b、厭氧出水經(jīng)過水資源化處理；C、經(jīng)過資源化處理的厭氧出水與薯類淀粉按照1 2 6比例混合，厭氧出水不足部 分用自來水補足，拌料后進(jìn)行蒸煮、糖化和酒精發(fā)酵，發(fā)酵液經(jīng)過蒸餾獲得成品酒精，排出 蒸餾廢液；d、蒸餾廢液冷卻至30 80°C，進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐中沼氣發(fā)酵，即回到步驟(1)，構(gòu)成一個 循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精的方法，厭氧沼氣發(fā)酵可以 是一級厭氧，兩級厭氧，也可以是三級厭氧甚至更多級厭氧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精的方法，厭氧沼氣發(fā)酵全部 采用中溫(25 45°C )，或全部采用高溫(50 70°C )，或高溫和中溫混合發(fā)酵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精的方法，厭氧沼氣發(fā)酵全部 采用中溫05 45°C )，或全部采用高溫(50 70°C )，或高溫和中溫混合發(fā)酵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厭氧出水水資源化方法，當(dāng)采用通空氣處理時，通風(fēng)比為 0. 1 5L/L. min，控制溫度為20 80°C，處理時間0. 5 15h。使得處理后的厭氧出水pH 在9 10、32_在0 50mg/L，氨氮在0 200mg/L，處理后的厭氧出水呈現(xiàn)淡黃色或亮黃 色。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厭氧出水水資源化方法，當(dāng)采用雙氧水處理時，雙氧水添加 量為0. 01 4%。，處理時間5min 8h，處理溫度在20 80°C。處理后的厭氧出水pH在 7. 0 9. 0之間，S2-在0 10mg/L，氨氮在200 500mg/L，處理后的厭氧出水呈現(xiàn)淡黃色或亮黃色。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厭氧出水水資源化方法，當(dāng)采用純氧氣處理時，通風(fēng)比為0.1 2L/L.min，控制溫度20 80°C，處理時間IOmin 10h。處理后的厭氧出水pH在 9 10，S2—在0 40mg/L，氮氮為0 200mg/L，處理后厭氧出水呈現(xiàn)淡黃色或亮黃色。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的厭氧出水水資源化方法，當(dāng)采用臭氧處理時，通風(fēng)比為0.1 1.5L/L.min，控制溫度20 80°C，處理時間IOmin 10h。處理后的厭氧出水pH9 10， 52_在0 45mg/L，氨氮為0 200mg/L，處理后厭氧出水呈現(xiàn)淡黃色或亮黃色。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種厭氧出水水資源化生產(chǎn)酒精的方法，特征是包含以下步驟酒精蒸餾廢液進(jìn)入?yún)捬跽託獍l(fā)酵罐進(jìn)行沼氣發(fā)酵，產(chǎn)生的沼氣進(jìn)入熱電聯(lián)產(chǎn)進(jìn)行發(fā)電。厭氧出水經(jīng)過空氣氧化，或純氧氧化，或雙氧水氧化，或臭氧氧化等氧化處理，再回用作為拌料用水進(jìn)行酒精發(fā)酵，實現(xiàn)水資源化，發(fā)酵液蒸餾后獲得成品酒精，蒸餾廢液進(jìn)入?yún)捬跽託獍l(fā)酵罐中進(jìn)行下一批次的循環(huán)。
文檔編號C02F9/14GK102121034SQ20101057640
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者唐蕾, 張宏建, 張建華, 張成明, 毛忠貴 申請人:江南大學(xué)