提高酒精废水全糟厌氧消化过程活性污泥浓度的方法

摘要

本发明涉及提高酒精废水全糟厌氧消化过程活性污泥浓度的方法，来自酒精生产过程的以玉米、小麦、水稻、红薯、甘蔗、木薯、甜高粱及含纤维素的植物秸秆为原料，生产酒精过程产生的全糟废醪液，经过两级厌氧、好氧、厌氧活性污泥分离、厌氧活性污泥浓缩回用、液固分离、干糟燃烧和废水深度处理过程。一级厌氧罐排放的含有渣泥的一次厌氧出水送至活性污泥回收装置，在活性污泥回收装置中，一次厌氧水出水通过筛分设备得到富集活性污泥的一次厌氧水的筛下物及富含渣泥的筛上物，二级厌氧水通过在好氧罐中的好氧操作，使出水得COD浓度为500mg/L以下。好氧罐出水送至废水深度处理装置，深度处理后的污水COD浓度可小于100mg/L，实现污水达标排放。

说明书

技术领域

本发明涉及提高酒精(也称：乙醇)废水全糟厌氧消化过程活性污泥浓度的方法，该方法采用两级厌氧、厌氧活性污泥浓缩回用，渣泥干燥燃烧等技术，提高了酒精废水全糟厌氧消化过程中活性污泥浓度，强化了厌氧操作，提高了沼气收率，实现厌氧污泥的减量排放，解决了目前酒精废水全糟处理工艺存在的污泥含水量高，处理费用高等问题，解决了制约酒精废水全糟处理工艺实现清洁生产的关键技术瓶颈。

背景技术

以生物质为原料生产的生物乙醇是一种可再生的重要基础原料及产品。以生物质为原料生产的生物乙醇是一种可再生的重要基础原料及产品。近年来，随着新型替代能源燃料乙醇产业的发展，单纯以玉米等农作物为原料生产生物乙醇产品，会产生与人争粮的新问题。因此，近年来，以“非粮为主”发展生物乙醇成为世界范围内生物乙醇技术发展趋势，以及我国能源政策和资金扶持的重点。

以淀粉质、糖质及含有纤维素的植物秸秆等为原料生产酒精，生产过程通常采用带渣发酵、精馏等操作工艺，产生的废水含有较多固相物的酒精废醪液。酒精生产过程中排放的酒精废醪液(也称酒精废水)，是一种高浓度、高温度、高悬浮物、粘度大、呈酸性的有机废水，废水中主要含有残余淀粉、糖、粗蛋白、纤维素、各种无机盐及菌蛋白等物质，约占悬浮固体含量的20～80％。新鲜生物酒精废水的排放温度为70～100℃，pH值为3～5，COD浓度为20000～80000mg/L，可生化性较强，具有潜在的资源可利用特性。

传统的酒精废水全糟厌氧工艺对于含固的全糟废水，首先送入厌氧罐进行厌氧处理，处理后的含固的厌氧水送至液固分离装置将渣泥脱除，厌氧罐中大量的活性厌氧污泥随渣泥排出，使厌氧罐中的活性污泥存量较低，造成全糟废水厌氧操作不稳定，厌氧消化异常，沼气收率低，吨酒精沼气产量通常只有150Nm³，同时排放的厌氧水黏度大，液固分离困难，COD较高，全糟废水厌氧操作容积负荷通常在2.5kgCOD/m³.d左右，影响了酒精清洁生产和经济效益。

酒精废水处理传统上通常采用全糟厌氧消化处理和液固分离两种工艺，全糟厌氧消化处理对含有较多固相物的废醪液直接采用全糟厌氧消化处理，即酒精废醪液不进行液固分离处理，而酒精废醪液液固分离工艺对废醪液先进行液固分离处理，再回收固相产品、处理清液。对于、甜高粱及秸秆等纤维素为原料生产酒精后产生的废醪液，其固相产品附加值低，采用废醪液液固分离处理工艺经济效益差，通常采用全糟厌氧消化处理工艺，具有沼气产量高，经济效益高、污泥排放量少等优点。但是，酒精废醪液采用传统的全糟厌氧消化处理存在着装置投资高、厌氧操作效率低，操作不稳定，污泥处理困难，废水排放中COD超标，且不稳定，该问题一直困扰着全糟厌氧消化处理工艺在酒精生产企业的推广应用。

发明内容

为了解决传统酒精废水全糟厌氧消化处理工艺存在的问题，本发明提出了一种提高酒精废水全糟厌氧消化过程活性污泥浓度的方法，其技术方案及特征如下：

来自酒精生产过程的以玉米、小麦、水稻、红薯、甘蔗、木薯、甜高粱及含有纤维素的植物秸秆为原料，生产酒精过程产生的全糟废醪液，经过两级厌氧、好氧、厌氧活性污泥分离、厌氧活性污泥浓缩回用、厌氧活性污泥回用、液固分离、干糟燃烧和废水深度处理过程；一次厌氧罐1排放的含有渣泥的一次厌氧出水送至活性污泥分离装置8，在活性污泥分离装置8中，一级厌氧水出水通过筛分设备得到富集活性污泥的一级厌氧水的筛下物及富含渣泥的筛上物。

所述活性污泥分离装置8的筛分设备的筛孔直径为0.05～1毫米，通过调整筛孔直径及筛分物料停留时间控制活性污泥的回收率为40～95％。

污泥沉淀浓缩装置7得到的浓缩活性污泥返回一级厌氧罐1，维持一级厌氧罐1较高的活性污泥浓度，使废水一级厌氧操作的容积负荷大于7.0kgCOD/m3·d，返回的活性污泥沼部分被厌氧消化，增加了沼气产量。

废醪液的COD浓度为20000～80000mg/L，深度处理后的污水COD浓度小于100mg/L。

一种提高酒精废水全糟厌氧消化过程活性污泥浓度的方法的具体流程参见附图，一种提高酒精废水全糟厌氧消化过程活性污泥浓度的方法流程图，操作流程详细说明如下：

来自酒精生产过程的COD浓度为20000～80000mg/L的全糟废水，送至一级厌氧罐1，一级厌氧罐1设置换热器，控制一级厌氧罐1的操作温度，一次厌氧罐1为全混合式高温厌氧反应器，厌氧操作温度控制为55～65℃，全糟废水厌氧操作的容积负荷达到7.0kgCOD/m3.d以上。废水经一次厌氧处理后，得到COD小于7000mg/L一级厌氧水出水，一级厌氧操作产生的沼气送至沼气储罐，沼气产量与传统工艺比较提高了20％以上，沼气中甲烷纯度为50～65％，一次厌氧罐1排放的含有大量渣泥的一次厌氧出水送至活性污泥分离装置8。

在活性污泥分离装置8中，来自一次厌氧罐1的一级厌氧水出水，通过筛分装置得到富集活性污泥的一级厌氧水的筛下物及富含渣泥的筛上物，筛分装置的筛孔直径为0.05～1毫米，筛孔直径及筛分物料停留时间的变化使活性污泥的回收率控制位为40～95％。富集活性污泥的一级厌氧水送至污泥沉淀浓缩装置7，通过污泥沉淀浓缩装置7沉淀操作得到浓缩的活性污泥，在富集活性污泥的一级厌氧水中，由于同时也含有可以进一步消化降解的富含有机物的固体小颗粒，也随浓缩活性污泥返回一级厌氧罐1重新进行消化处理，增加沼气产量，较高的活性污泥浓度，使废水一级厌氧操作的容积负荷大于7.0kgCOD/m3·d；筛上物渣泥送至液固分离机2，通过液固分离机2将渣泥进一步脱水浓缩，分离出的液相送至二级厌氧罐4，脱水后的渣泥固相含水量为60～75％。脱水后的渣泥继续送至渣泥干燥装置3干燥，烘干后得到的干糟作为干燥装置3的燃料使用。

二级厌氧罐4设置废水冷却塔，控制二级厌氧罐4的操作温度为33～38℃，定期排放的厌氧污泥也送至一级厌氧罐1，强化一级厌氧操作，二级厌氧水的出水COD浓度为1500mg/L以下，并送至好氧罐5进行通入空气的好氧处理。

二级厌氧水通过在好氧罐5中的好氧操作，使出水得COD浓度为500mg/L以下。好氧罐出水送至废水深度处理装置6，通过投加臭氧等氧化剂对好氧水进行进一步深度氧化处理，深度处理后的污水COD浓度可小于100mg/L，实现污水达标排放。

本发明涉及的一种提高酒精废水全糟厌氧消化过程活性污泥浓度的方法，该方法采用两级厌氧、厌氧活性污泥浓缩回用等技术，强化了厌氧操作，降低了投资及排放废水中的COD含量，提高了沼气收率，实现了厌氧污泥的减量排放，解决了制约酒精生产实现清洁生产的关键技术瓶颈，经济和社会效益明显。

附图说明

图为一种提高酒精废水全糟厌氧消化过程活性污泥浓度的方法流程图。

图中1为一级厌氧罐，2为液固分离机，3为渣泥干燥装置，4为二级厌氧罐，5为好氧罐，6为废水深度处理装置，7为污泥沉淀浓缩装置，8为活性污泥分离装置

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：

玉米秸秆酒精生产过程中产生的酒精废水采用图1所示的方法进行处理，来自酒精生产过程的以玉米、小麦、水稻、红薯、甘蔗、木薯、甜高粱及含有纤维素的植物秸秆为原料，生产酒精过程产生的全糟废醪液，经过两级厌氧、好氧、厌氧活性污泥分离、厌氧活性污泥浓缩回用、厌氧活性污泥回用、液固分离、干糟燃烧和废水深度处理过程；一次厌氧罐1排放的含有渣泥的一次厌氧出水送至活性污泥分离装置8，在活性污泥分离装置8中，一级厌氧水出水通过筛分设备得到富集活性污泥的一级厌氧水的筛下物及富含渣泥的筛上物。活性污泥分离装置8的筛分设备的筛孔直径为0.05～1毫米，通过调整筛孔直径及筛分物料停留时间控制活性污泥的回收率为40～95％。污泥沉淀浓缩装置7得到的浓缩活性污泥返回一级厌氧罐1，维持一级厌氧罐1较高的活性污泥浓度，使废水一级厌氧操作的容积负荷大于7.0kgCOD/m3·d，返回的活性污泥沼部分被厌氧消化，增加了沼气产量。

废醪液的COD浓度为20000～80000mg/L，深度处理后的污水COD浓度小于100mg/L。

实施例：

来自玉米秸秆酒精生产过程的COD浓度为60000mg/L的废水，送至一级厌氧罐1，一级厌氧罐1设置换热器，控制一级厌氧罐1的操作温度为60℃，一次厌氧罐1为全混合式高温厌氧反应器，废水厌氧操作的容积负荷达到8.0kgCOD/m3.d。废水经一次厌氧处理后，得到COD小于6000mg/L一级厌氧水出水，一级厌氧操作产生的沼气送至沼气储罐，沼气中甲烷纯度为55％，返回的活性污泥沼部分被厌氧消化，增加了沼气产量，一次厌氧罐1排放的含有大量渣泥的一次厌氧出水送至活性污泥分离装置8。

在活性污泥分离装置8中，来自一次厌氧罐1的一级厌氧水出水通过筛分装置得到富集活性污泥的一级厌氧水的筛下物及富含渣泥的筛上物，筛分装置的筛孔直径为0.2毫米，筛孔直径及筛分物料停留时间的变化使活性污泥的回收率控制位为85％。富集活性污泥的一级厌氧水送至污泥沉淀浓缩装置7，通过污泥沉淀浓缩装置7沉淀操作得到浓缩的活性污泥，浓缩活性污泥返回到一级厌氧罐1重新进行消化处理，增加了沼气产量，废水一级厌氧操作的容积负荷达到8.0kgCOD/m3·d；筛上物渣泥送至液固分离机2，通过液固分离机2将渣泥进一步脱水浓缩，分离出的液相送至二级厌氧罐4，脱水后的渣泥固相含水量为65％。脱水后的渣泥继续送至渣泥干燥装置3干燥，烘干后得到的干糟作为干燥装置3的燃料使用。

二级厌氧罐4设置废水冷却塔，控制二级厌氧罐4的操作温度为34℃，定期排放的厌氧污泥也送至一级厌氧罐1，强化一级厌氧操作，二级厌氧水的出水COD浓度为800mg/L，并送至好氧罐5进行通入空气的好氧处理。

二级厌氧水通过在好氧罐5中的好氧操作，使出水得COD浓度为300mg/L以下。好氧罐出水送至废水深度处理装置6，通过投加臭氧等氧化剂对好氧水进行进一步深度氧化处理，深度处理后的污水COD浓度可小于100mg/L，实现污水达标排放。