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。 【关键词】：酒精 沼气 双发酵 耦联 UASB
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 选题背景9-10
• 1.1.1 发展木薯燃料乙醇能源的意义9-10
• 1.1.2 酒精清洁生产的“酒精沼气双发酵耦联技术”方法的提出10
• 1.2 燃料乙醇和其蒸馏废液处理发展现状与存在的问题10-12
• 1.2.1 木薯酒精废水治理的基本技术现状10-11
• 1.2.2 酒精废水治理过程中存在的主要问题11-12
• 1.3 厌氧处理过程中物质的降解机理12-13
• 1.3.1 厌氧降解的三阶段理论12
• 1.3.2 厌氧处理过程中氮、磷的降解机理12-13
• 1.3.3 酒精蒸馏废液中硫酸根对厌氧消化的影响13
• 1.4 本论文研究的意义、目的和内容13-16
• 1.4.1 研究的意义和目的13-14
• 1.4.2 研究的主要内容14-16
• 第二章 材料和方法16-20
• 2.1 实验材料16-17
• 2.1.1 主要试剂16
• 2.1.2 实验仪器16-17
• 2.1.3 实验主要装置和材料17
• 2.2 实验方法17-20
• 2.2.1 实验操作流程17-18
• 2.2.2 实验主要分析项目及测定方法18-20
• 第三章 结果与讨论20-49
• 3.1 酒精蒸馏废液一级UASB 高温厌氧消化液全循环作为酒精发酵工艺配料水研究20-29
• 3.1.1 高温厌氧消化液全循环对COD 的影响20-22
• 3.1.2 挥发酸累积与高温厌氧消化液全循环的关联22-25
• 3.1.3 高温厌氧消化液循环对氮的影响25-26
• 3.1.4 酒精蒸馏废液经高温厌氧降解后作为酒精发酵配料水对磷的影响26-27
• 3.1.5 酒精蒸馏废液经高温厌氧降解后作为酒精发酵配料水对电导率的影响27-28
• 3.1.6 高温厌氧消化液回用对酒精发酵时间和产酒率的影响28
• 3.1.7 小结28-29
• 3.2 酒精蒸馏废液经高温中温两级厌氧沼气发酵消化液全循环作为酒精发酵配料水的研究29-47
• 3.2.1 中温厌氧消化液回用对硫酸盐的影响30-32
• 3.2.2 中温厌氧消化液循环对 COD 的影响32-35
• 3.2.3 中温厌氧消化液循环对氮的影响35-39
• 3.2.4 中温厌氧消化液循环对磷的影响39-41
• 3.2.5 中温厌氧消化液对挥发酸的影响41-43
• 3.2.6 中温厌氧消化液循环对电导率的影响43-44
• 3.2.7 中温厌氧消化液循环对酒精发酵时间和产酒率的影响44-45
• 3.2.8 精沼气双发酵耦联循环对酒精蒸馏废水色度的影响45-47
• 3.3 讨论47-48
• 3.3.1 酒精沼气双发酵耦联循环过程的关键影响因素47
• 3.3.2 对于作为配料水的厌氧工艺流程上的讨论47-48
• 3.4 展望与建议48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-54
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文54

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