1 酒精廢水工藝流程
酒精糟液廢水處理工藝目前無定型工藝,各廠家根據使用原料情況及當地實際條件,擬定工藝路線。本公司生產酒精所用木薯原料全部進口于泰國、印度尼西亞,原料含沙泥量大,木薯皮多、根多,雜質多,故采用工藝路線:首先除雜、除泥沙;蒸餾酒精后排放糟液,經長達600米沉沙池進行沉沙,進入暫存池經固液分離去掉25%含80%水分的固體糟作飼料外運。分離后采用厭氧-好氧生物技術處理,酒精廢水處理率達100%。
2 酒精廢水處理高溫厭氧過程中環境因素溫度、PH值等對高溫厭氧的控制。
2.1 溫度的控制
各種微生物都在一定的溫度范圍內生長,根據微生物生長的溫度范圍,習慣上將微生物分為三類:①嗜冷微生物,生長溫度5-20℃;②嗜溫微生物,生長溫度20-42℃;③嗜熱微生物,生長溫度42-75℃。
厭氧生物分為嗜熱菌(高溫細菌)和嗜溫菌(中溫細菌),采用高溫厭氧,在厭氧消化過程中,高溫菌生長速率為中溫菌的2-2.5倍,產氣率高,高溫消化后污泥脫水性能較好,利用了原糟液排放時的高溫,菌種的生長溫度是菌種本身固有特性,嗜熱菌不能經馴化而在高溫范圍內生長,而嗜熱菌在中(文章來源:華夏酒報·中國酒業新聞網)溫范圍內通常也不能生長,中溫下運行中污泥接種高溫污泥菌種,使糟液和廢水中少量嗜熱菌(在中溫時它們處于休眠狀態)在適應它們生長的溫度下迅速增殖結果。
反應器中溫度控制是控制厭氧發酵的重要工藝參數之一,溫度高出細菌的生長溫度上限,將導致細菌死亡,如果溫度過高或持續時間足夠長,當溫度恢復后,污泥活性不能恢復,反應器酸化無法運行,應停止進水,重新啟動;當溫度低于溫度范圍下限,細菌不會死亡,菌種處于休眠狀態;當溫度上升至適當溫度時,細胞(或污泥)活性逐漸恢復。經過長期生產實踐摸索總結,反應器溫度應控制在59±2℃,高于此范圍進行冷卻,低于此范圍進水保溫,溫度控制結果見表1。
2.2 PH值的控制
PH值是廢水厭氧處理最主要的影響因素,酒精糟液廢水含有大量溶解性碳水化合物(例如糖殘渣、淀粉),進入反應器后PH值將迅速降低,甲烷菌對PH值波動十分敏感,對PH值改變最大的影響因素是酸的形成,低于PH值下限并持續過久,會導致甲烷菌的活力喪失殆盡,而使乙酸菌大量繁殖,引起反應器系統的“酸化”。通過生產實踐總結,甲烷菌適應生長PH值6.5-7.2,在實際厭氧消化過程中,PH值應控制在7.0~7.5。PH值低于7.0時,就要比正常少進廢水;PH值小于6.5時停止進廢水;即使進廢水原糟水也要調用反應器出水調配PH在6.7以上。PH值控制見表1。
2.3 進料方式
邊進水邊打循環,提高水力沖擊,使水和反應器內污泥攪拌更均勻,有利于充分厭氧發酵。采用間歇式進水,將反應器出水與原糟水混合,控制PH值在5.5-6.0,這樣可充分利用原糟水中的有機物,增大進水水力負荷,使厭氧出水甲烷菌與原糟混合更充分,這樣既保證了進水處的PH值較接近甲烷菌生長PH值范圍,又保證了進水處在低揮發酸狀態,同時也稀釋了COD,使之達到甲烷菌的利用條件。
3 高溫厭氧的條件
經過生產實踐探索,對薯干原料生產酒精高溫厭氧得到以下工藝參數和條件:
3.1 原糟液最大化進行沉沙、分離,保證反應器及管道通暢,設備、設施正常運行。
3.2 進原糟水采用出水與原水混合均勻后進反應器。
3.3 進水時,用循環泵使反應器內糟水和甲烷菌進行充分混合,不產生死角,使甲烷菌充分發酵,提高厭氧發酵率。
3.4 對反應器取樣要有代表性,反應器上、中、下溫度,PH值的測試要準確。
3.5 反應器正常運行,進水PH值控制在5.5-6.0,溫度控制在61-62℃,冬季63-65℃;培養溫度控制在60-61℃,PH值控制在7.0-7.2。
3.6 特別注意PH值低于6.8時少進水,低于6.5時停止進水1-2天,再進少量糟水混合液,PH值調配到5.5-6.0,否則,PH值迅速下降,不易升至范圍。
3.7 每天定時排高濃度厭氧污泥去壓濾間壓濾,這樣不僅增加反應器內容積,減少反應器內有機負荷,防止沉淀形成死區,而且在壓濾時節約絮凝劑,易于壓濾,減輕好氧的負荷。
由于采用最佳高效厭氧工藝處理酒精廢水,增大了處理負荷,提高了處理效果。
4 效益分析
高溫厭氧發酵較中溫厭氧發酵增加沼氣產量10m3/m3,同時,增加10%有機物去除率,如果這部分有機物轉入好氧,將多消耗2x104/d氧氣,多消耗電8萬度/月。因此,采用高溫厭氧發酵可以有效降低運行成本。
4.1 沼氣代替煤炭燃燒。甲烷發熱量39300kj/m3,按1m3沼氣折1kg煤計算,以每天1000m3糟水產沼氣25000-28000m3,折標煤28噸,折價1.5萬元,年產3萬噸酒精可省煤410萬元。
4.2 高溫厭氧減少有機物量進入好氧系統,節省處理費用40萬元。
4.3 預計年節約成本費用450萬元。
綜上所述,采用高溫厭氧發酵工藝是真正做到酒糟水的資源開發再利用,起到節能、降耗、減污、增效四贏的目的,具有顯著的經濟、社會和環境效益,符合我國可持續發展的方針。