酒精沼氣雙發(fā)酵耦聯(lián)技術(shù)研究

【摘要】：本文針對現(xiàn)行木薯燃料乙醇制造水消耗大、污染治理負擔重的問題,以“零污染”為目標,構(gòu)建了蒸餾廢水經(jīng)沼氣發(fā)酵后其厭氧消化液作為下一批酒精發(fā)酵工藝配料水的“酒精沼氣雙發(fā)酵耦聯(lián)”工藝框架,并著重研究了沼氣發(fā)酵技術(shù)對雙發(fā)酵耦聯(lián)的影響,重要物質(zhì)的循環(huán)規(guī)律,以及循環(huán)的技術(shù)瓶頸及瓶頸因子的消除。 本實驗采用UASB對酒精廢液進行厭氧處理。實驗分兩個階段進行。第一階段對酒精廢液進行一級高溫厭氧處理,將高溫厭氧消化液作為酒精發(fā)酵配料水循環(huán)使用。共進行7批酒精發(fā)酵,6批沼氣發(fā)酵。對循環(huán)過程中的酒精蒸餾廢水的氮,磷,COD,sCOD,硫酸根離子,一級高溫厭氧出水中的氮,磷,COD,sCOD,乙酸,丙酸,丁酸,電導(dǎo)率,pH進行了跟蹤監(jiān)測,實驗結(jié)果如下: 1酒精蒸餾廢水中硫酸根離子,COD和sCOD,氮累積。硫酸根自1.01 g/L累積至2.65 g/L,COD自105939 mg/L累積至128973 mg/L,sCOD自59875 mg/L至78414 mg/L,總氮從3.05 g/L累積至5.47 mg/L,溶解性總氮自1.75 g/L到3.98 g/L。磷未見累積,總磷、溶解性總磷、PO43--P ,分別在0.25 g/L、0.2 g/L、0.14 g/L上下波動。 2高溫厭氧出水sCOD,氮,乙酸,丙酸累積。sCOD自5231 mg/L累積至12067 mg/L,溶解性總氮自0.67 g/L累積至3.58 g/L,乙酸隨容積負荷波動較大,最高累積至5.03 g/L,丙酸累積至6.15 g/L,電導(dǎo)率由0.75×104μs·cm-1上升至1.2×104μs·cm-1并在其上下波動。 3酒精發(fā)酵完成時間由第一批的48 h延長至96 h,酒精產(chǎn)率未見明顯改變,基本維持在10.5%上下。 第二階段實驗針對第一階段實驗過程中出現(xiàn)的酒精發(fā)酵時間延長各物質(zhì)累積的現(xiàn)象,采取了對一級高溫厭氧出水進行二級中溫厭氧降解,向酒精蒸餾廢水中投加Fe2+的措施,除了對上述監(jiān)測指標繼續(xù)檢測外,增加了對高溫中溫厭氧出水中硫酸根離子、銨根離子含量的測定,并對酒精蒸餾廢水的色度進行了測定,在實驗后期通過停止投加亞鐵離子驗證了亞鐵離子在硫酸鹽降解和降低硫化物毒害方面的重要作用。在繼續(xù)使用原循環(huán)水的基礎(chǔ)上又進行了13批沼氣發(fā)酵,14批酒精發(fā)酵,實驗結(jié)果如下: 1二級中溫厭氧消化液回用對酒精發(fā)酵時間和產(chǎn)酒率未見明顯影響,發(fā)酵時間基本穩(wěn)定在48h,酒精度在10.5%上下波動。 2酒精蒸餾廢水中各物質(zhì)未見累積,硫酸根穩(wěn)定在1.2 g/L,COD和sCOD分別穩(wěn)定在120000 mg/L和10000 mg/L,總氮和溶解性總氮于3 g/L、1.7 g/L上下波動,總磷、溶解性總磷、PO43--P穩(wěn)定于0.24 g/L、0.17 g/L、0.12 g/L,酒精廢水的色度基本穩(wěn)定。 3一級高溫厭氧出水中各物質(zhì)未見累積。硫酸根穩(wěn)定在0.35g/L, sCOD在12000 mg/L穩(wěn)定,溶解性總氮和氨氮分別在1.5 g/L和1.1 g/L穩(wěn)定,溶解性總磷和PO43--P分別于10 mg/L和5 mg/L穩(wěn)定,乙酸和丙酸在0.5 g/L和3 g/L上下波動,電導(dǎo)率由1.5×104μs·cm-1上升并穩(wěn)定在3.0×104μs·cm-1。 4二級中溫厭氧出水中各物質(zhì)未見累積。硫酸根穩(wěn)定在0.18 g/L,COD和sCOD在2000 mg/L和1000 mg/L穩(wěn)定,總氮、溶解性總氮、氨氮分別在1.2 g/L、1 g/L、1 g/L穩(wěn)定,總磷、溶解性總磷、PO43--P分別于10 mg/L、5 mg/L、4 mg/L穩(wěn)定,乙酸、丙酸、丁酸總量低于500 mg/L,電導(dǎo)率由1.0×104μs·cm-1上升并穩(wěn)定在2.0×104μs·cm-1。 結(jié)論:中溫厭氧消化液作為酒精發(fā)酵配料水使用是基本可行的,亞鐵離子在促進硫酸鹽降解和去除硫化物毒害方面有重要作用。 【關(guān)鍵詞】：酒精 沼氣 雙發(fā)酵 耦聯(lián) UASB
【學位授予單位】：江南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 選題背景9-10
• 1.1.1 發(fā)展木薯燃料乙醇能源的意義9-10
• 1.1.2 酒精清潔生產(chǎn)的“酒精沼氣雙發(fā)酵耦聯(lián)技術(shù)”方法的提出10
• 1.2 燃料乙醇和其蒸餾廢液處理發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題10-12
• 1.2.1 木薯酒精廢水治理的基本技術(shù)現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 酒精廢水治理過程中存在的主要問題11-12
• 1.3 厭氧處理過程中物質(zhì)的降解機理12-13
• 1.3.1 厭氧降解的三階段理論12
• 1.3.2 厭氧處理過程中氮、磷的降解機理12-13
• 1.3.3 酒精蒸餾廢液中硫酸根對厭氧消化的影響13
• 1.4 本論文研究的意義、目的和內(nèi)容13-16
• 1.4.1 研究的意義和目的13-14
• 1.4.2 研究的主要內(nèi)容14-16
• 第二章 材料和方法16-20
• 2.1 實驗材料16-17
• 2.1.1 主要試劑16
• 2.1.2 實驗儀器16-17
• 2.1.3 實驗主要裝置和材料17
• 2.2 實驗方法17-20
• 2.2.1 實驗操作流程17-18
• 2.2.2 實驗主要分析項目及測定方法18-20
• 第三章 結(jié)果與討論20-49
• 3.1 酒精蒸餾廢液一級UASB 高溫厭氧消化液全循環(huán)作為酒精發(fā)酵工藝配料水研究20-29
• 3.1.1 高溫厭氧消化液全循環(huán)對COD 的影響20-22
• 3.1.2 揮發(fā)酸累積與高溫厭氧消化液全循環(huán)的關(guān)聯(lián)22-25
• 3.1.3 高溫厭氧消化液循環(huán)對氮的影響25-26
• 3.1.4 酒精蒸餾廢液經(jīng)高溫厭氧降解后作為酒精發(fā)酵配料水對磷的影響26-27
• 3.1.5 酒精蒸餾廢液經(jīng)高溫厭氧降解后作為酒精發(fā)酵配料水對電導(dǎo)率的影響27-28
• 3.1.6 高溫厭氧消化液回用對酒精發(fā)酵時間和產(chǎn)酒率的影響28
• 3.1.7 小結(jié)28-29
• 3.2 酒精蒸餾廢液經(jīng)高溫中溫兩級厭氧沼氣發(fā)酵消化液全循環(huán)作為酒精發(fā)酵配料水的研究29-47
• 3.2.1 中溫厭氧消化液回用對硫酸鹽的影響30-32
• 3.2.2 中溫厭氧消化液循環(huán)對 COD 的影響32-35
• 3.2.3 中溫厭氧消化液循環(huán)對氮的影響35-39
• 3.2.4 中溫厭氧消化液循環(huán)對磷的影響39-41
• 3.2.5 中溫厭氧消化液對揮發(fā)酸的影響41-43
• 3.2.6 中溫厭氧消化液循環(huán)對電導(dǎo)率的影響43-44
• 3.2.7 中溫厭氧消化液循環(huán)對酒精發(fā)酵時間和產(chǎn)酒率的影響44-45
• 3.2.8 精沼氣雙發(fā)酵耦聯(lián)循環(huán)對酒精蒸餾廢水色度的影響45-47
• 3.3 討論47-48
• 3.3.1 酒精沼氣雙發(fā)酵耦聯(lián)循環(huán)過程的關(guān)鍵影響因素47
• 3.3.2 對于作為配料水的厭氧工藝流程上的討論47-48
• 3.4 展望與建議48-49
• 致謝49-50
• 參考文獻50-54
• 附錄：作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文54

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