[发明专利]一种纤维乙醇生产废水资源化系统及工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及环保及新能源领域，特别涉及一种纤维乙醇生产废水资源化系统及工艺方法。

背景技术

能源作为现代社会赖以生存和发展的基础，受到世界各国的高度关注。目前,石油、煤炭、天然气等化石燃料在价格不断上涨的同时,正面临资源枯竭的危险。而且化石能源在生产和使用的过程中所排放的二氧化碳和各类污染气体，对环境造成了不同程度的污染。生物乙醇以其环保、可再生等优点成为一种重要的替代能源。与使用粮食作为原料的第一代生物乙醇不同，第二代生物乙醇及纤维乙醇，是以秸秆、农作物壳皮茎秆等纤维为原料。伴随着纤维乙醇的生产，会有一部分有机废水产生。废水的COD_Cr在40000-50000mg/L，pH在5～6之间，水温在55～60℃之间。废水直接排放不但会造成严重环境污染，而且会造成资源的极大浪费。

2009年11月18日公开的公开号为CN 101580323A的发明专利，提供了一种纤维乙醇生产废水的处理方法，对纤维乙醇废水采用絮凝-酸析-电解催化氧化-厌氧发酵的组合流程，达到纤维乙醇生产的节水和减少污水排放的目的，然而，其不足之处在于：废水需要絮凝沉降、酸析处理、电解催化氧化等预处理再进行厌氧发酵，需要大量的预处理设施，增加了投资、运行费用、管理难度等；厌氧发酵采用的是中温，纤维乙醇生产废水温度较高，故需要降温处理。

2013年2月6日公布的公布号为CN 102910777 A的发明专利，公开一种纤维乙醇废水的处理方法，采用压滤-多效蒸发-冷却-厌氧发酵-好氧生化-过滤组合流程，处理后出水可直接回用作纤维乙醇生产的酸液配制、水解及发酵等过程用水，达到纤维乙醇生产的节水和污水零排放的目的。其不足之处在于：以玉米秸秆为原料，采用的是压滤、多效蒸发的预处理，液体进厌氧发酵前需要冷却至40℃以下，能耗高，沼气产能低。

发明内容

本发明的目的是针对现有纤维乙醇生产废水资源化技术中存在的不足，提供一种生产废水回用率高、有机物去除率、高沼气产能高、投资少、能耗低、运行成本低的纤维乙醇生产废水资源化系统，同时，提供一种利用该系统进行纤维乙醇废水资源化综合利用的工艺方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种纤维乙醇生产废水资源化系统，依次包括废水收集调节模块、废水发酵模块和资源化利用模块，所述废水收集调节模块包括与纤维乙醇生产系统连接的集水池和与所述集水池连接的调节池；所述废水发酵模块包括一级沼气发酵罐、二级沼气发酵罐和沼气柜，所述一级沼气发酵罐与所述调节池连接，所述沼气柜分别与所述一级沼气发酵罐和二级沼气发酵罐连接；所述资源化利用模块包括与所述沼气柜连接的沼气利用模块和与所述二级沼气发酵罐连接的沼气发酵出水利用模块。

所述沼气利用模块包括采用沼气发电和沼气燃烧。

所述调节池与所述一级沼气发酵罐间设置换热器。

所述一级沼气发酵罐与所述调节池间设置回流机构。

所述沼气发酵罐为自身循环水力搅拌，不需增加外部搅拌设备。

所述沼气发酵出水利用模块包括回用于纤维乙醇生产单元和再处理单元。

所述再处理单元包括用于好氧生化一级处理的好氧池、与所述好氧池配套进行泥水分离的二沉池、用于好氧生化二级处理的MBR反应池和RO膜。

一种利用上述纤维乙醇生产废水资源化系统进行纤维乙醇废水资源化综合利用的工艺方法，包括以下步骤：

1）            废水发酵：

纤维乙醇生产废水通过集水池汇集后进入调节池，通过控制一级沼气发酵罐出水与生产废水的回流比为1:3-3.5，实现对生产废水进行温度和PH调节，水温为55～60℃，PH为5-6；调节后的混合水由调节池进入一级沼气发酵罐，采用高温厌氧发酵，容积负荷采用15-20 kgCOD_Cr/m³.d，将80-85%的有机物转化为沼气，COD_Cr含量降至8000-12000 mg/L，一级沼气发酵出水温度为40-50℃，PH 6.5-7.5，一部分出水通过回流机构回流至调节池，其余出水进入二级沼气发酵罐进行进一步的沼气发酵，二级沼气发酵罐采用中温厌氧发酵，温度为35-40℃，PH为 6.5-7.5，使有机物含量降到2-5%， COD_Cr含量降至800-2000 mg/L，所述一级沼气发酵罐和二级沼气发酵罐产生的沼气进入沼气柜；