[发明专利]一种回用厌氧消化出水和精塔残液生产乙醇的方法

说明书

本发明公开了一种回用厌氧消化出水和精塔残液生产乙醇的方法，属于废水处理及乙醇发酵工业技术领域。本发明将厌氧消化出水经膜过滤后的膜滤液、精塔残液、其他拌料水与粉碎后的谷物原料混合配料，按配料料水比为1∶(2～3.5)，然后经液化、糖化、发酵、蒸馏等工序获得乙醇，其中，膜滤液占总配料水质量的10‑90％，精塔残液占总配料水质量的1‑30％，其他拌料水占总配料水质量的0‑60％，通过调整膜滤液、精塔残液和其他拌料水的比例，或添加乙酸，控制配料水的挥发酸浓度在100‑1200mg/L(以乙酸计)。本发明方法大幅度减少了乙醇生产废水排放，节约了水资源，同时显著了提高酒精出率，原料利用率提高1‑5％，降低乙醇生产能耗和成本。

技术领域

本发明涉及一种回用厌氧消化出水和精塔残液生产乙醇的方法，属于废水处理及乙醇发 酵工业技术领域。

背景技术

乙醇是一种乙醇是一种重要的工业原料，广泛应用于食品、医药、化工等工业领域，同 时也是一种重要的可再生生物质能源(燃料乙醇)，受到世界各国政府的高度重视。

乙醇工业快速发展的同时，也面临着非常突出的现实问题。即生产过程需要消耗大量的 淀粉质原料和水资源，并产生大量的高浓度有机废水(蒸馏废液)。据统计，目前我国60％ 以上的乙醇生产原料为玉米、小麦和陈化稻谷、糙米，每生产一吨乙醇消耗3吨左右原料和 15-20吨工艺用水，同时产生相当量的废水。这些问题给企业带来了巨大的经济负担。因此， 如何降低单位产品的废水排放、降低水资源消耗、降低废水处理成本，同时提高原料利用率， 就成为目前乙醇工业急需解决的突出问题。

以玉米、小麦、稻谷和糙米为原料生产乙醇时，常规工艺是原料经粉碎、配料、液化、 糖化、发酵和蒸馏等过程获得乙醇，剩下的蒸馏废液(全酒糟)经过固液分离处理得到酒糟 清液和湿酒糟渣。配料用水为自来水或净化处理后的地表水等一次水，液化工序的pH值在 5-6之间，温度85-105℃，液化时间80-200分钟，液化酶添加量为8-20U/g原料；糖化工序 pH值在4.2-5.6之间，温度58-62℃，糖化时间5-60分钟，糖化酶添加量为120-200U/g原料； 发酵采用自然pH值，温度28-36℃，酵母接种量为10-30％(v/v)；蒸馏主要包括粗馏和精馏 两步，根据乙醇质量要求可以增加脱醛塔、脱甲醇塔等设备，根据操作压力不同可分为差压 蒸馏或常压蒸馏等。

酒糟清液经蒸发浓缩获得浓缩液(糖浆)和蒸发凝结水，其中糖浆和湿酒糟渣混合干燥 制成酒糟蛋白饲料(DDGS)，而蒸发凝结水则和精塔残液、生产过程中其他废水混合后进入 厌氧消化，厌氧消化出水再经好氧生化、芬顿氧化等工序进一步处理后进入三级污水管网或 达标排放。蒸馏废液的固液分离主要采用板框压滤或离心分离两种方式。为降低酒糟清液蒸 发浓缩的蒸汽消耗，通常采用三-四效多效蒸发模式。

以谷物为原料生产乙醇的生产过程中的废水主要有：(1)蒸馏废液：是乙醇蒸馏过程中 粗馏塔排放的废液，该废液具有高固形物、高COD、低pH的特性；(2)精塔残液：是乙醇蒸馏过程中精馏塔排放的废液，该废液具有清澈透明、低COD、高温、无杂菌的特性；(3) 蒸发凝结水：生产DDGS过程中酒糟清液蒸发浓缩产生的二次蒸汽凝结水，该废水同样具有 清澈透明、低COD、无杂菌的特性；(4)其他废水：是乙醇生产过程中因冲洗设备、地面形 成的废水、生活污水等，也包括水蒸汽冷凝水、机泵冷却水等辅助废水。为了减少排放废水 和降低废水治理成本，生产中会把部分酒糟清液直接回用于乙醇配料工序，但研究表明酒糟 清液的回用比例一般不超过30％，否则酒糟清液中固形物、乙酸、乳酸和钠盐等物质会积累而毒害乙醇发酵酵母，导致原料利用率降低。酒糟清液直接回用配料还有两个缺点：一是酒糟清液含有杂菌，回用配料容易导致乙醇发酵生酸，降低原料利用率，二是酒糟清液配料后粉浆pH偏低，需要加碱或氨水调整pH值至液化酶最适pH范围，增加了操作和成本。