一种木薯酒精厂废水处理、利用方法与流程

本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种木薯酒精厂废水处理、利用方法。

背景技术：

在能源短缺、环境污染日益严重的背景下，燃料乙醇作为一种可能的潜在能源受到广泛重视。近年来，国家大力鼓励发展非粮食作物作为原料开发燃料乙醇，而在非粮食作物中，以木薯为原料生产燃料乙醇具有明显优势。木薯酒精生产过程中原料利用水平较低，单位产品水耗高，蒸馏工序产生的废醪液等高浓度生产废水难处理等因素是制约乙醇发酵行业的瓶颈问题。

目前，木薯酒精生产过程中废醪液等高浓度生产废水的处理方法主要是利用厌氧发酵产生甲烷气，而将这些高bod、高cod的废液按照传统工艺进行厌氧、好氧、酸碱ph调节直至最终符合国家排放标准，需耗费大量的酸碱，且容易造成二次环境污染，不利于废水综合利用，不利于工业化生产，也不利于降低生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种木薯酒精厂废水处理、利用方法，旨在解决现有木薯酒精厂生产废水处理技术路线的不足。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种木薯酒精厂废水处理、利用方法，包括：

木薯洗涤废水经过第一进水格栅和第一沉砂池处理，除去木薯皮和泥砂，处理后的水回用到木薯洗涤工序；

高浓度生产废水经过第二进水格栅和第二沉砂池处理，除去木薯渣和泥砂，再经调节池后进入高温厌氧发酵系统处理，得到高温厌氧水出水；

高温厌氧水出水投加絮凝剂后进入固液分离装置，除去木薯纤维渣和污泥，得到固液分离水出水；

固液分离水出水投加亚铁离子后进入中温厌氧发酵系统处理，得到中温厌氧水出水；

中温厌氧水出水中一部分中温厌氧水出水经过消毒脱色后回用到粉浆拌料工序，其余中温厌氧水出水与经过第三进水格栅处理的厂区低浓度废水混合后进入两级好氧处理系统处理，得到好氧水出水；

好氧水出水中一部分好氧水出水回用到木薯洗涤工艺，一部分好氧水出水回用到厂区杂用水，其余好氧水出水进入膜深度处理系统处理，得到深度处理清水和深度处理废水，深度处理清水符合再生水回用标准，并回用到粉浆拌料工序、循环冷却水系统补水和除盐水制备站原水。

进一步地，亚铁离子的投加浓度为10～24mg/l。

进一步地，絮凝剂采用apam，和ca(oh)2，其中，apam的投加浓度为15mg/l，ca(oh)2的投加浓度为1.5～2.0g/l。

进一步地，中温厌氧水出水回用到粉浆拌料工序的总量不超过中温厌氧水出水总量的30％。

进一步地，两级好氧处理系统依次采用a²o处理工艺、芬顿处理工艺、接触氧化法处理工艺来进行处理，或两级好氧处理系统依次采用a²o处理工艺、芬顿处理工艺、cass处理工艺来进行处理。

进一步地，膜深度处理系统包括依次连接的篮式过滤器、全自动多介质过滤器、超滤装置、超滤产水罐、纳滤装置和纳滤产水罐，其中超滤产水罐中的一部分超滤水经消毒后回用到粉浆搅拌工序，其余超滤水进入纳滤装置处理，所述纳滤产水罐中的纳滤水经消毒后回用到循环冷却水系统补水和除盐制备站原水。

进一步地，高温厌氧发酵系统和中温厌氧发酵系统采用cstr厌氧发酵处理工艺、uasb厌氧发酵处理工艺或ic厌氧发酵处理工艺。

进一步地，固液分离水出水投加亚铁离子并经换热器降温后进入中温厌氧发酵系统处理。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

1、高浓度生产废水由高温厌氧发酵处理系统和中温厌氧发酵处理系统处理后得到的部分中温厌氧水出水经过消毒脱色后直接回用到粉浆拌料工序，有效减小了原来水源的用水量，又有效减小了后续生产废水的处理规模、占地面积及运行成本，并且该部分中温厌氧水出水回用为酵母菌生长提供了丰富的可吸收性氮，有利于酵母菌的代谢和发酵；

2、固液分离前添加絮凝剂，降低固液分离水出水中ss、金属离子和色度等浓度，在中温厌氧发酵系统处理前添加亚铁离子，促进硫酸盐降解和硫化物的去除；

3、经过膜深度处理系统处理后的深度处理清水回用到粉浆拌料工序，可有效解决因发酵系统中vfa(挥发性脂肪酸)、so4²⁺和粘度等浓度增加而抑制酵母菌发酵的现象，同时将深度处理清水回用到循环冷却水系统补水和除盐水制备站原水，为木薯酒精生产主要耗水工序供水，减少耗水量和能耗；

4、根据厂区各用水单元对用水量和水质要求、及各排水单元外排废水的水量和水质特点，以厂区分质供水、多级利用为原则，提高厂区水资源利用率，减少耗水量和能耗。

5、蒸馏废液等高浓度生产废水具有水温高的特点，先采用高温厌氧发酵系统进行处理，不仅能有效利用热能，而且能发挥高温发酵负荷高的优势，降低生产废水处理的占地面积和能源消耗。

附图说明

图1为本发明木薯酒精厂废水处理、利用方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，图1为本发明木薯酒精厂废水处理、利用方法的工艺流程示意图。现有木薯酒精厂生产工艺的流程中，鲜木薯经过去皮机去皮后进入到清洗机中清洗，清洗干净的鲜木薯经过粉碎机粉碎后和水搅拌得到木薯粉浆，木薯粉浆经过一级预热、预液化罐、喷射液化、后熟柱、二级预热和闪蒸降温等工序后，放到糖化罐发酵，然后经过预热器后进入蒸馏塔进行蒸馏。蒸馏后的蒸馏废液、蒸馏废水和废醪液等高浓度生产废水经过处理合格以后回用。其中，喷射液化工序需要除盐水制备站制备除盐水至锅炉房中产生蒸汽提供热量，糖化罐、发酵罐和蒸馏塔需要循环冷却水系统提供冷却水。

本发明提供了一种木薯酒精厂废水处理、利用方法，将木薯酒精厂现有废水处理进行改进，根据厂区各用水单元对用水量和水质要求、以及各排水单元外排废水的水量和水质特点，以厂区分质供水、多级利用为原则，提高厂区水资源利用率，减少耗水量和能耗，具体过程如下：

木薯洗涤水回用：鲜木薯在进行粉碎工序前需要经过去皮机去皮后进入到清洗机中清洗，现有鲜木薯去皮清洗的水源一般采用自来水，而鲜木薯洗涤废水的杂质主要含有泥沙和木薯皮，因此在木薯洗涤工序附近设置第一进水格栅和第一沉沙池，木薯洗涤废水经过第一进水格栅和第一沉砂池处理，除去木薯皮和泥砂，处理后的水回用到木薯洗涤工序，利用经过第一进水格栅和第一沉砂池处理后的水部分或全部替代自来水，减少自来水用量，既满足了工艺要求，又实现废水排放，综合利用资源。

生产废水回用：生产酒精过程中的蒸馏废液、蒸馏废水和废醪液等高浓度生产废水经过第二格进水栅和第二沉砂池沉淀，除去木薯渣和泥砂，再进入调节池，通过调节池调节水量、水质、水温及ph后进入高温厌氧发酵系统处理。高温厌氧发酵系统采用cstr厌氧发酵处理工艺、uasb厌氧发酵处理工艺或ic厌氧发酵处理工艺，优选地，采用cstr厌氧发酵处理工艺，cstr厌氧发酵处理工艺的处理温度：50～55℃。经过高温厌氧发酵系统处理后得到高温厌氧水出水，高温厌氧水出水的cod(化学需氧量)约为5720～6600mg/l，bod5(biochemicaloxygendemand，是一种用微生物代谢作用所消耗的溶解氧量来间接表示水体被有机物污染程度的一个重要指标)约为2400～3500mg/l。生产酒精过程中的蒸馏废液、蒸馏废水和废醪液等高浓度生产废水具有水温高的特点，先采用高温厌氧发酵系统进行处理，不仅能有效利用热能，而且能发挥高温发酵负荷高的优势，降低生产废水处理的占地面积和能源消耗。

在高温厌氧水出水中投加絮凝剂，絮凝剂采用apam(阴离子聚丙烯酰胺)和ca(oh)2(氢氧化钙)，其中，apam的投加浓度为15mg/l，ca(oh)2的投加浓度为1.5～2.0g/l，然后投加絮凝剂的高温厌氧水出水进入固液分离装置进行泥水分离，除去高温厌氧水出水中的木薯纤维渣和污泥，得到固液分离水出水，固液分离水出水的cod约为4576～5280mg/l，bod5约为2000～3000mg/l。固液分离装置采用板框压滤机。固液分离前添加絮凝剂，降低固液分离水出水中ss(悬浮固体或叫悬浮物)、金属离子和色度等。

在固液分离水出水中投加亚铁离子fe²⁺，亚铁离子fe²⁺的投加浓度为10～24mg/l，然后投加亚铁离子fe²⁺的固液分离水出水经换热器降温后进入中温厌氧发酵系统处理。中温厌氧发酵系统采用cstr厌氧发酵处理工艺、uasb厌氧发酵处理工艺或ic厌氧发酵处理工艺，优选地，采用uasb厌氧发酵处理工艺，uasb厌氧发酵处理工艺的处理温度：32～35℃。通过中温厌氧发酵系统处理后得到中温厌氧水出水，中温厌氧水出水的cod约为2750～3200mg/l，bod5约为1200～1800mg/l。在中温厌氧发酵系统处理前添加亚铁离子，促进硫酸盐降解和硫化物的去除。

中温厌氧水出水中一部分中温厌氧水出水经过臭氧消毒脱色后回用到粉浆拌料工序，优选地，中温厌氧水出水回用到粉浆拌料工序的总量不超过中温厌氧水出水总量的30％，具体的回用比例根据粉浆拌料工序中的vfa(挥发性脂肪酸)、so4²⁺和粘度等浓度等因子调控。采用部分中温厌氧水出水替代粉浆拌料工序的水源，不仅有效减少原来水源的用水量，而且有效减小了后续生产废水的处理规模、占地面积及运行成本，同时该部分中温厌氧水出水回用为酵母菌生长提供了丰富的可吸收性氮，有利于酵母菌的代谢和发酵。其余中温厌氧水出水与经过第三进水格栅处理的厂区低浓度废水混合，得到混合液，厂区低浓度废水为除蒸馏后的蒸馏废液、蒸馏废水和废醪液等高浓度生产废水外的其他废水，如循环冷却水排污水、地面冲洗水、除盐水制备站反洗水等；混合液进入两级好氧处理系统处理，得到好氧水出水。进一步地，两级好氧处理系统依次采用a²o处理工艺、芬顿处理工艺及接触氧化法处理工艺对混合液进行处理，或两级好氧处理系统依次采用a²o处理工艺、芬顿处理工艺及cass处理工艺对混合液进行处理。好氧水出水的cod约为40～60mg/l，bod5约为10～12.5mg/l。

好氧水出水中一部分好氧水出水回用到木薯洗涤工艺，一部分好氧水出水回用到厂区杂用水，厂区杂用水包括厂区车间设备清洗水、地面冲洗水、绿化用水等。其余好氧水出水进入膜深度处理系统处理，得到深度处理清水和深度处理废水。深度处理清水的水质符合《城市污水再生利用工业用水水质》gb/t19923-2005的再生水回用标准。进一步地，膜深度处理系统包括依次连接的篮式过滤器、全自动多介质过滤器、超滤装置、超滤产水罐、纳滤装置和纳滤产水罐，好氧水出水经过篮式过滤器和全自动多介质过滤器过滤后进入超滤装置处理，得到超滤水，超滤水流入超滤产水罐中存储，其中超滤产水罐中的一部分超滤水经消毒后回用到粉浆拌料工序，超滤产水罐中的其余超滤水进入纳滤装置处理，得到纳滤水，纳滤水流入纳滤产水罐中储存，纳滤产水罐中的纳滤水经消毒后回用到循环冷却水系统补水和除盐水制备站原水。经过膜深度处理系统处理后的深度处理清水回用到粉浆拌料工序，可有效解决因发酵系统中有害物质积累和粘度增加而抑制酵母菌发酵的现象，同时将深度处理清水回用到循环冷却水系统补水和除盐水制备站原水，代替部分原有水源为木薯酒精生产主要耗水工序供水，减少耗水量和能耗。深度处理废水可用于地面冲洗、锅炉灰渣冷却、喷雾抑尘和石灰制浆等杂用水。本发明木薯酒精厂废水处理、利用方法可根据各用水单元的用水量及排水量的特点，确立厂区水平衡图，实现厂区废水零排放。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

1、将高浓度生产废水由高温厌氧发酵处理系统和中温厌氧发酵处理系统处理后得到的部分中温厌氧水出水经过消毒脱色后直接回用到粉浆拌料工序，不仅有效减少原来水源的用水量，又有效减小了后续生产废水的处理规模、占地面积及运行成本，并且该部分中温厌氧水出水回用为酵母菌生长提供了丰富的可吸收性氮，有利于酵母菌的代谢和发酵；

2、固液分离前添加絮凝剂，降低固液分离水出水中ss、金属离子和色度等，在中温厌氧发酵系统处理前添加亚铁离子，促进硫酸盐降解和硫化物的去除；

3、经过膜深度处理系统处理后的深度处理清水回用到粉浆拌料工序，可有效解决因发酵系统中vfa(挥发性脂肪酸)、so4²⁺和粘度等浓度增加而抑制酵母菌发酵的现象，同时将深度处理清水回用到循环冷却水系统补水和除盐水制备站原水，为木薯酒精生产主要耗水工序供水，减少耗水量和能耗；

4、根据厂区各用水单元对用水量和水质要求、及各排水单元外排废水的水量和水质特点，以厂区分质供水、多级利用为原则，提高厂区水资源利用率，减少耗水量和能耗。

5、蒸馏废液等高浓度生产废水具有水温高的特点，先采用高温厌氧发酵系统进行处理，不仅能有效利用热能，而且能发挥高温发酵负荷高的优势，降低生产废水处理的占地面积和能源消耗。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。