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纤维素乙醇废水生物处理技术研究

石智慧  
【摘要】: 本文研究纤维素乙醇废水治理方法,涉及新能源和环境工程两个行业。针对能源危机,寻找新能源成为人们关注的重点。在所有从植物物质获得的燃料中乙醇尤其受到人们的关注,是来自可再生资源的最有发展前景的液体燃料,但目前生物法生产的乙醇还主要来自糖类和淀粉发酵,面对世界人口的急剧膨胀和粮食短缺,用粮食生产酒精的发展将受到限制。随着全球性能源危机、粮食危机和环境危机的到来,以秸秆为原料的纤维素乙醇引起世界各国的高度重视。由于纤维素乙醇原料秸秆化学结构复杂,纤维素、半纤维素不但被木质素包裹,而且半纤维素共价和木质素结合,纤维素具有高度有序晶体结构,因此必须经过预处理,破坏晶体结构,降低聚合度。预处理采用秸秆粉碎蒸汽爆碎技术,产生的废水中含有部分纤维素、木质素、半纤维等难生物降解物质,生产过程产生的冷凝水含有大量的挥发性酸、糠醛及挥发性酚类物质,是一种危害很大的废水。本文以河南南阳某集团纤维素生产线预处理工段产生滤液为研究对象,进行小试试验、中试试验、并将实验结果工程化,建成处理800t/d污水处理工程,取得以下主要研究成果: 1、采用固定化白腐菌对河南南阳某集团纤维乙醇蒸汽爆破之后板框压滤滤液进行试验,在试验过程中考察pH、停留时间及瘤胃微生物对处理效果影响,为纤维素乙醇处理奠定基础。 2、通过实验选择预处理、生化、深度处理适当工艺。对比气浮、微电解/H2O2、Fenton试剂催化氧化对废水进行预处理。对比厌氧、好氧对废水进行生化处理。通过实验对比,确定采用微电解+厌氧+好氧实验装置对废水进行处理是可行的,且该系统具有较强的抗冲击负荷能力;对废水深度处理进行探索,对比絮凝沉淀、ClO2催化氧化、Fenton试剂催化氧化、Fenton试剂催化氧化+接触氧化的去除效果,Fenton试剂催化氧化后COD去除率为50%左右,废水可生化性提高。 3、对纤维素乙醇废水采用中试处理,研究了中试处理效果及COD负荷、停留时间、pH对处理效果的影响,从而得出最佳运行COD负荷、停留时间、pH,对废水处理工程化提供指导意义。 4、基于前述技术论证及中试研究,对河南某集团纤维乙醇预处理滤液及综合废水采用预处理+UASB+一级好氧反应器+催化氧化、接触氧化复合好氧的处理工艺,建设废水处理工程。对废水处理进行调试,处理系统运行较为稳定,出水达到污水综合排放一级标准,可实现达标排放;在经过一级好氧处理后废水可生化性差,经过Fenton试剂催化氧化后,废水可生化性提高,为后继接触氧化提供条件;催化氧化后再采用接触氧化法可进一步降低废水污染物浓度,实现达标排放。 5、瘤胃微生物可缩短厌氧装置的启动时间,强化厌氧处理效果;白腐真菌可促进好氧菌胶团的形成,提高好氧处理效果。 6、废水污染物浓度较高,处理难度较大,该工程采用较多工段,废水运行费用较高,约3.56元/t。 7、本研究使纤维质原料生产乙醇过程中产生的废水在厌氧处理过程中又可产生燃料沼气,为天然纤维质原料生物量获得全利用奠定基础。


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