專利名稱：糖蜜乙醇廢液常溫分解為清水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種糖蜜乙醇廢液的處理方法，尤其是糖蜜乙醇廢液常溫分解為清水的方法。
在蔗糖的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢糖蜜，為降低綜合成本，通常都將廢糖蜜再利用生產(chǎn)乙醇。生物酵母發(fā)酵生產(chǎn)乙醇，其過(guò)程是在含硫酸、磷酸的糖稀溶液中進(jìn)行。得到9％乙醇含量的溶液和二氧化碳，轉(zhuǎn)化率2％，物理蒸鎦分離生成廢液，大量的有機(jī)物在廢液中沒(méi)有轉(zhuǎn)化。該種廢液呈棕醬色，有機(jī)濃度高，PH值4，排放沒(méi)有出路。目前，主要治理辦法是用高溫煮干到50％濃縮液，用固定床緩慢干燥，或者在50％濃液時(shí)混合煤灰干水。乙醇廢液內(nèi)脫氫酶還有催化脫氫能力，遇到條件，含糖干物再自動(dòng)回到濃縮液。廢液中的鉀化合物被煤灰的硅酸固定，植物不能吸收。濃縮過(guò)程非常緩慢，需要占用很大反應(yīng)器體積，而且熱能和反應(yīng)器損耗費(fèi)用高。排空的氣體含酸。一直以來(lái)，這一環(huán)保難題尚沒(méi)有得到很好解決。
本發(fā)明的目的是提供一種在常溫條件下，采用生物發(fā)酵的方法，逐步、合理地將糖蜜乙醇廢液分解為清水，從而徹底解決糖廠的廢水處理問(wèn)題，為民造福。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的將糖蜜乙醇廢液冷卻，經(jīng)酵母菌種培養(yǎng)，繁殖，無(wú)氧酵解，中和，沉淀，再二次生物繁殖，無(wú)氧酵解，中和，沉淀，然后氯化，氧化，即得到含少量乙醇、有機(jī)無(wú)機(jī)沉淀物、酵母蛋白脫水上浮物的清水。
本發(fā)明的技術(shù)特征是，在乙醇廢液中多次發(fā)揮生物酵母生存繁殖條件，并且使其占據(jù)極大的優(yōu)勢(shì)。酵母產(chǎn)生各種特異酶，催化轉(zhuǎn)化廢液中的極其復(fù)雜的混合物，相應(yīng)消耗廢液中大量的有機(jī)、無(wú)機(jī)物質(zhì)。主要是生物細(xì)胞內(nèi)當(dāng)量的脫氫酶的電子轉(zhuǎn)移作用為基礎(chǔ)。除二氧化碳外，產(chǎn)物性質(zhì)生成穩(wěn)定無(wú)害。過(guò)程合理，不需要復(fù)雜的控制機(jī)構(gòu)，有方向性的現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)推導(dǎo)。酵母來(lái)源簡(jiǎn)單，實(shí)用可靠。生物氧化與化學(xué)助劑結(jié)合，原料便宜，排水不占用自然氧，氫氧平衡，技術(shù)效果先進(jìn)?；瘜W(xué)需氧量COD、生物需氧量BOD兩項(xiàng)指標(biāo)均在200PPM以下，氧化物性質(zhì)穩(wěn)定。分解轉(zhuǎn)化處理后的清水可直接作為工業(yè)用水或農(nóng)業(yè)用水，使環(huán)境得到保護(hù)，水資源得到保護(hù)，糖廠產(chǎn)品的綜合成本亦大大降低。
在目前現(xiàn)有的糖蜜乙醇廢液處理過(guò)程中，一直存在以下難以解決的問(wèn)題1、基質(zhì)濃度高，水解轉(zhuǎn)化產(chǎn)率下降。
2、糖蜜分子結(jié)構(gòu)中的三個(gè)氧橋負(fù)離子作用，在廢液中還是完整結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的化學(xué)助劑分解時(shí)，反而同結(jié)構(gòu)聚合為大分子。
3、基質(zhì)濃度低，混合物含2％時(shí)，酵母沒(méi)有吸附機(jī)遇，失去自動(dòng)復(fù)制能力和催化能力，分解產(chǎn)率下降。
4、廢液中的硫酸吸收脫氫酶所脫的氫、水未生成，副反應(yīng)為過(guò)氧化氫，生物活動(dòng)停止。
5、廢液有機(jī)濃度高，無(wú)法沉淀。催化酶轉(zhuǎn)化基質(zhì)是逆化合反應(yīng)，產(chǎn)生含脂酸，小分子化合物再被聚合。
6、有機(jī)物和酶母營(yíng)養(yǎng)物向蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移，增加不清楚結(jié)構(gòu)的有機(jī)物。
本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題經(jīng)過(guò)多年研究、實(shí)踐，摸索出一套行之有效的廢液處理方法。
本工藝過(guò)程為乙酵廢液從蒸餾塔出塔，溫度110度。此時(shí)，廢液已經(jīng)沒(méi)有任何生物活力存在。通常條件下，把廢液溫度下降到35度或常溫，再接種酵母菌種，進(jìn)行生醇發(fā)酵式的循環(huán)。每公斤7億個(gè)酵母含量再繁殖，同空氣接觸，流動(dòng)或攪拌，酵母呼吸氧氣，自動(dòng)繁殖復(fù)制。吸能過(guò)程由原廢液和余熱交換熱能。消耗廢液中的基質(zhì)以及氧。向蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移。時(shí)間延長(zhǎng)，廢液中的糖蜜被磷酸化合，給水解酶提供良好的條件，有機(jī)物水解為小分子。酵母在無(wú)空氣流動(dòng)的環(huán)境下，各種特異催化酶進(jìn)行三羧循環(huán)。消耗大量廢液中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，放出能量和二氧化碳。酵母細(xì)胞內(nèi)的脫氫酶滲出于周圍溶液，有機(jī)物上的氫分子被激活，酶的電子轉(zhuǎn)移生成質(zhì)子。另外醛基上碳?xì)潆p健是負(fù)離子，脫氫酶所脫的氫原子被作用物吸收奪取，產(chǎn)生副反應(yīng)，向羧酸化合。硫酸吸收質(zhì)子自身還原為硫化氫。產(chǎn)生過(guò)氧化氫。廢液在反應(yīng)器中，沒(méi)有乙酵還原生成。在這種情況下，通過(guò)各種酶催化反應(yīng)聯(lián)合作用都包括在內(nèi)，含有新鮮水解活酶的壓濾廢水加入其中。其作用不是一下子就能看出來(lái)，廢液外觀不變，內(nèi)在成分已變化。反應(yīng)產(chǎn)物將是所有單體單元的簡(jiǎn)單分子，分子的一端是羧基，容易氧化，另一端是正碳離子，生成碳酸。事實(shí)上不可能全部達(dá)到。歸納各種因素，多次循環(huán)生物發(fā)酵是分解有機(jī)物的必需工藝過(guò)程。這是第一階段。
在第一階段轉(zhuǎn)化后的廢液，質(zhì)子沒(méi)有氧為接受體，水沒(méi)有生成。酵母活力被抑制。有機(jī)物已被水解破碎分裂，在反應(yīng)器中廢液與氫氧化鈣混合攪拌，可以很方便地引起反應(yīng)得到效果。不會(huì)產(chǎn)生硫酸鈣，原因是硫酸鈣分子量增大，使反應(yīng)不能進(jìn)行下去。含脂酸與鈣化合成泡沫上浮，過(guò)氧化物生成水，游離有機(jī)酸被中和，并放出新生氧于溶液中。中間過(guò)程，鈣化合物的表面積1比5拉動(dòng)吸附有機(jī)物沉淀，固液分離。原始酵母表面被碰擊漂洗，去一定基質(zhì)。此時(shí)，廢液外觀半透明，有機(jī)含量10％濃廢。在比過(guò)程中，酵母細(xì)胞得氧，活力再自動(dòng)恢復(fù)。催化酶分解基質(zhì)比第一次過(guò)程快3倍。同樣基質(zhì)被大量消耗，生成有機(jī)酸用氫氧化鈣中和，有機(jī)濃度降到2％，其余為水，含硫化氫，PH值6.5，呈弱酸反應(yīng)。
經(jīng)過(guò)上二次過(guò)程酵解，廢液有機(jī)濃度2％，涉及酵母活力減慢，同基質(zhì)吸附機(jī)遇少。通過(guò)以上分子量降低的反應(yīng)，酶的催化能力競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)副反應(yīng)，廢液成分以水為代表，因缺氧，以含活潑氫的反應(yīng)為主。在反應(yīng)器中加入氯氣氯化。之前，廢液與氫氧化鈣混合，PH值8以下。過(guò)程中，氫氧化鈣是氯氣的反復(fù)載體。氯與水反應(yīng)生成氯化氫，最后生成氯化鈣。氫氧化鈣與氯化氫結(jié)合起來(lái)形成一個(gè)極強(qiáng)的質(zhì)子化催化劑，使氫分子質(zhì)化，包括蛋白質(zhì)上的氨基氫分子。該方面過(guò)程歸功于上幾次酵解，使廢液中糖負(fù)離子結(jié)構(gòu)分解，骨架重排為小分子。而且反應(yīng)能夠進(jìn)行完全，是不可逆的氧化還原反應(yīng)。過(guò)度狀態(tài)可以作為一種獨(dú)立形式來(lái)處理。氯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率很高，可能同散落在溶液環(huán)境中的脫氫酶有關(guān)，產(chǎn)生的氧化還原效果比一般情況作用強(qiáng)數(shù)千倍。一個(gè)失去質(zhì)子，緊隨著又獲得質(zhì)子，舊的化學(xué)鍵被破壞，新的化學(xué)鍵生成。高錳酸鉀溶液是COD、BOD試劑，本次過(guò)程用于去除硫化氫，重整氯化過(guò)程產(chǎn)物為水，同時(shí)進(jìn)行。質(zhì)子、氯原子、無(wú)機(jī)物的接受體，水含溶存氧，自身還原為無(wú)色。乙醇在溶液中10小時(shí)后生成。得到水為主，含有少量乙醇，酵母表面脫水上浮，有機(jī)物和無(wú)機(jī)物去除或沉淀。此時(shí)，乙醇廢液處理總過(guò)程已經(jīng)完成。
文中所指的酵母，其含意為脫氫酶、水解酶、催化酶、各種特異酶、生物、細(xì)胞、蛋白質(zhì)。乙醇廢液含意混合物、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、基質(zhì)、糖蜜、營(yíng)養(yǎng)物、溶液、固液。
實(shí)施例從乙醇車間蒸餾塔出來(lái)的乙醇廢液溫度絕望110℃,PH值為4。將其溫度降至35℃，并加入生物酵母接種，并熱交換供給繁殖吸能熱。酵母菌種在30～35℃溫度下繁殖6小時(shí)。然后加入壓濾洗滌廢水，增加新鮮水解酶，含量為酵母新生含量約7億只/升。溫度維持在35～37℃，分解原液中的糖，酵解在無(wú)空氣情況下流動(dòng)，無(wú)氧條件下酵母與廢液混合物發(fā)生三羧循環(huán)反應(yīng)，酵母細(xì)胞滲透出脫氫酶，在羧基上脫氫，本身再為氫的接受體，同時(shí)散落在廢液中的氫被廢液中的硫酸吸收，生成硫化氫。酵母活動(dòng)力減速慢，此時(shí)PH值為6左右，加入廢液量3％的氫氧化鈣中和游離狀態(tài)的有機(jī)酸，絡(luò)合吸附廢液中的混合物沉淀，還原過(guò)氧化氫為水，放出新生氧，廢液有機(jī)濃度下降50％，外觀半透明，酵母再恢復(fù)活力，沉淀物用泵抽出。同上方法再二次生物酵母繁殖、酵解、中和，至乙醇廢液中有機(jī)物濃度下降至2％，生物繁殖和酵解作用逐漸緩慢。吹入氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)，氯氣與廢液比為0.1％，并加入廢液量3％的氫氧化鈣，將PH值提高至7.4，氫氧化鈣同時(shí)還是氯氣的載體，廢液中固液物還原褪色。最后加入高錳酸鉀溶液進(jìn)行氧化反應(yīng)，高錳酸鉀量為廢液量的1％，經(jīng)氧化反應(yīng)，廢液去除硫化氫，原始酵母蛋白表面脫水上浮，廢液即變成了約含5％乙醇、沉淀物的清水。
權(quán)利要求
1.一種糖蜜乙醇廢液常溫分解為清水的方法，其特征為乙醇廢液冷卻后經(jīng)酵母菌種培養(yǎng)，繁殖，無(wú)氧酵解，中和，沉淀；再二次生物確繁殖，無(wú)氧醇解，中和，沉淀；氯化，氧化，即得到含少量乙醇、有機(jī)無(wú)機(jī)沉淀物、酵母蛋白脫水上浮物的清水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的糖蜜乙醇廢液常溫分解為清水的方法，其特征為中和工序是加入氫氧化鈣，氯化是通入氯氣，氧化選擇加入高錳酸鉀溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種糖蜜乙醇廢液常溫分解為清水的方法,采取乙醇廢液冷卻后經(jīng)酵母菌種培養(yǎng),繁殖,無(wú)氧酵解,中和,沉淀;再二次生物繁殖,無(wú)氧酵解,中和,沉淀;氯化,氧化,即得到含少量乙醇、有機(jī)無(wú)機(jī)沉淀物、酵母蛋白脫水上浮物的清水。分解轉(zhuǎn)化處理后的清水可直接作為工業(yè)用水或農(nóng)業(yè)用水,使環(huán)境得到保護(hù),水資源得到保護(hù),糖廠產(chǎn)品的綜合成本亦大大降低。
文檔編號(hào)C02F9/14GK1232796SQ9910267
公開日1999年10月27日 申請(qǐng)日期1999年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月15日
發(fā)明者李明電 申請(qǐng)人:李明電