酒精沼气双发酵耦联技术研究

【摘要】：本文针对现行木薯燃料乙醇制造水消耗大、污染治理负担重的问题,以“零污染”为目标,构建了蒸馏废水经沼气发酵后其厌氧消化液作为下一批酒精发酵工艺配料水的“酒精沼气双发酵耦联”工艺框架,并着重研究了沼气发酵技术对双发酵耦联的影响,重要物质的循环规律,以及循环的技术瓶颈及瓶颈因子的消除。 本实验采用UASB对酒精废液进行厌氧处理。实验分两个阶段进行。第一阶段对酒精废液进行一级高温厌氧处理,将高温厌氧消化液作为酒精发酵配料水循环使用。共进行7批酒精发酵,6批沼气发酵。对循环过程中的酒精蒸馏废水的氮,磷,COD,sCOD,硫酸根离子,一级高温厌氧出水中的氮,磷,COD,sCOD,乙酸,丙酸,丁酸,电导率,pH进行了跟踪监测,实验结果如下: 1酒精蒸馏废水中硫酸根离子,COD和sCOD,氮累积。硫酸根自1.01 g/L累积至2.65 g/L,COD自105939 mg/L累积至128973 mg/L,sCOD自59875 mg/L至78414 mg/L,总氮从3.05 g/L累积至5.47 mg/L,溶解性总氮自1.75 g/L到3.98 g/L。磷未见累积,总磷、溶解性总磷、PO43--P ,分别在0.25 g/L、0.2 g/L、0.14 g/L上下波动。 2高温厌氧出水sCOD,氮,乙酸,丙酸累积。sCOD自5231 mg/L累积至12067 mg/L,溶解性总氮自0.67 g/L累积至3.58 g/L,乙酸随容积负荷波动较大,最高累积至5.03 g/L,丙酸累积至6.15 g/L,电导率由0.75×104μs·cm-1上升至1.2×104μs·cm-1并在其上下波动。 3酒精发酵完成时间由第一批的48 h延长至96 h,酒精产率未见明显改变,基本维持在10.5%上下。 第二阶段实验针对第一阶段实验过程中出现的酒精发酵时间延长各物质累积的现象,采取了对一级高温厌氧出水进行二级中温厌氧降解,向酒精蒸馏废水中投加Fe2+的措施,除了对上述监测指标继续检测外,增加了对高温中温厌氧出水中硫酸根离子、铵根离子含量的测定,并对酒精蒸馏废水的色度进行了测定,在实验后期通过停止投加亚铁离子验证了亚铁离子在硫酸盐降解和降低硫化物毒害方面的重要作用。在继续使用原循环水的基础上又进行了13批沼气发酵,14批酒精发酵,实验结果如下: 1二级中温厌氧消化液回用对酒精发酵时间和产酒率未见明显影响,发酵时间基本稳定在48h,酒精度在10.5%上下波动。 2酒精蒸馏废水中各物质未见累积,硫酸根稳定在1.2 g/L,COD和sCOD分别稳定在120000 mg/L和10000 mg/L,总氮和溶解性总氮于3 g/L、1.7 g/L上下波动,总磷、溶解性总磷、PO43--P稳定于0.24 g/L、0.17 g/L、0.12 g/L,酒精废水的色度基本稳定。 3一级高温厌氧出水中各物质未见累积。硫酸根稳定在0.35g/L, sCOD在12000 mg/L稳定,溶解性总氮和氨氮分别在1.5 g/L和1.1 g/L稳定,溶解性总磷和PO43--P分别于10 mg/L和5 mg/L稳定,乙酸和丙酸在0.5 g/L和3 g/L上下波动,电导率由1.5×104μs·cm-1上升并稳定在3.0×104μs·cm-1。 4二级中温厌氧出水中各物质未见累积。硫酸根稳定在0.18 g/L,COD和sCOD在2000 mg/L和1000 mg/L稳定,总氮、溶解性总氮、氨氮分别在1.2 g/L、1 g/L、1 g/L稳定,总磷、溶解性总磷、PO43--P分别于10 mg/L、5 mg/L、4 mg/L稳定,乙酸、丙酸、丁酸总量低于500 mg/L,电导率由1.0×104μs·cm-1上升并稳定在2.0×104μs·cm-1。 结论:中温厌氧消化液作为酒精发酵配料水使用是基本可行的,亚铁离子在促进硫酸盐降解和去除硫化物毒害方面有重要作用。

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