纤维乙醇—沼气双发酵废水的回用研究

发布时间：2017-12-25 22:03

本文关键词：纤维乙醇—沼气双发酵废水的回用研究　出处：《郑州大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着国际能源价格的波动和能源需求的不断增长,利用纤维质原料生产燃料乙醇成为国内外的研究热点之一。以纤维质原料代替粮食生产燃料乙醇被认为是解决燃料乙醇原料有限和成本高的根本出路。目前纤维乙醇项目的技术瓶颈主要是废水难处理、生产所需酶价格高、秸秆运输及储存困难和生产能耗高等,这些因素限制了纤维乙醇的发展。纤维乙醇废水污染负荷高,组分复杂,数量巨大,是一种难处理的工业废水。因此,探索有效的废水处理方法是降低纤维乙醇生产成本的关键。本文以河南天冠集团经过厌氧发酵生产沼气处理后的纤维乙醇废水为研究对象,重点研究了该废水作为纤维乙醇发酵的配料用水回用于乙醇发酵的工艺过程,旨在减少废水排放对环境的污染,为纤维乙醇项目的进一步推广奠定基础。首先采用国标法对纤维乙醇-沼气双发酵废水进行分析,废水的COD为2902mg/L,色度为3021,氨氮含量为300.9 mg/L,总磷含量为16.75 mg/L。利用GC-MS和ICP发射光谱法等分析方法对厌氧出水进行成分分析,废水中可定性有机物有20多种,金属离子种类较多,其中,钾、钙、钠的含量较高。其次,主要考察了甲酸、乙酸、丙酸、糠醛和氨氮等废水主要成分对纤维素酶解和乙醇发酵过程的影响,找到其临界抑制浓度。结果表明:沼气发酵过程中产生的以甲酸、乙酸和丙酸为代表的小分子有机酸是抑制乙醇发酵的主要物质,会导致最终乙醇产量的下降。甲酸、乙酸和丙酸对纤维素酶解过程的影响主要是酸度的影响,可以通过调节酶解液的初始p H而消除。甲酸、乙酸和丙酸对酵母发酵产生抑制的浓度分别为1.6、3和3 g/L。糠醛对纤维素酶解过程几乎无影响,但对酵母发酵产生抑制,其抑制浓度为4 g/L。氨氮在低浓度(0.6 g/L)时对乙醇发酵有促进作用,高浓度时抑制乙醇发酵。最后以还原糖浓度、乙醇得率、残还原糖浓度及失重为考察指标,研究了纤维乙醇-沼气双发酵厌氧出水作为工艺用水回用于汽爆玉米秸秆酶解和乙醇发酵过程,探讨其废水回用的可行性。结果表明:废水全回用对纤维素酶解和酵母发酵都有一定的抑制作用。废水回用量为20%时对酶解和乙醇得率无影响。采用活性氧化铝和活性炭吸附法对废水进行资源化处理,处理后废水的最大回用量分别为40%,50%。放大实验表明:废水作为部分工艺用水回用于汽爆玉米秸秆酶解和乙醇发酵过程是可行的。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703

【参考文献】