玉米發(fā)酵酒精廢水厭氧處理產(chǎn)沼氣發(fā)電探索

【摘要】酒精的用途十分廣泛，不管是化工領(lǐng)域還是食品工業(yè)領(lǐng)域，甚至是醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)，正常工作的開展都需要用到酒精，它為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了最基本的原料。但是在生產(chǎn)酒精的過程中會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，尤其表現(xiàn)在對(duì)水造成的污染上。比如在生產(chǎn)酒精時(shí)排放的大量冷凝水、生產(chǎn)完成后沖洗設(shè)備留下的洗滌水等。這些廢水具有高濃度、高溫以及懸浮物量大等特點(diǎn)，需要專門的廢水處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行有效處理。本文主要以玉米生產(chǎn)食用酒精過程中產(chǎn)生的廢水作為分析對(duì)象，淺談廢水處理工藝以及合理利用在厭氧技術(shù)處理廢水時(shí)產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行發(fā)電的有效性與實(shí)際作用。

【關(guān)鍵詞】玉米發(fā)酵酒精；廢水；沼氣發(fā)電

隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在我國(guó)進(jìn)一步推進(jìn)，我國(guó)各行業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過程中更加重視節(jié)能減排與環(huán)境保護(hù)。在酒精生產(chǎn)領(lǐng)域，酒精生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生許多濃度較高的酒精廢水，造成了極為嚴(yán)重的水污染。為了有效改善這一問題，我國(guó)酒精生產(chǎn)領(lǐng)域大力推廣了UASB（厭氧）工藝、CASS（好氧）工藝以及MBR（深度處理）工藝以及絮凝沉淀相結(jié)合的方式，對(duì)生產(chǎn)酒精產(chǎn)生的高濃度廢水進(jìn)行深度處理。在處理酒精廢水時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量沼氣，合理利用這些沼氣進(jìn)行發(fā)電，可以有效緩解環(huán)境污染問題，同時(shí)還能獲得大量電能，創(chuàng)造巨大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。本文主要從實(shí)際案例出發(fā)，對(duì)吉林某酒精生產(chǎn)單位用玉米生產(chǎn)食用酒精并對(duì)廢水進(jìn)行厭氧處理與沼氣發(fā)電進(jìn)行深入分析與研究。

一、案例概況

本文選取吉林某生產(chǎn)酒精的單位作為研究對(duì)象。該單位擁有一套先進(jìn)的酒精生產(chǎn)加工設(shè)備，年均生產(chǎn)食用酒精量達(dá)到了20萬(wàn)噸，年均消耗玉米是60萬(wàn)噸，年均生產(chǎn)的高蛋白飼料達(dá)到了18萬(wàn)噸。在建廠之初，因?yàn)闆]有充分認(rèn)識(shí)到廢水處理的重要性，甚至沒有污水處理這個(gè)概念，從而將生產(chǎn)酒精過程中產(chǎn)生的酒精槽液直接排到到廠外的河道里，導(dǎo)致河道遭受了嚴(yán)重的污染，進(jìn)而影響了河道周邊的空氣質(zhì)量以及地下水資源。面對(duì)日益惡化的水污染問題以及建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的要求，該單位積極采用廢水處理工藝對(duì)產(chǎn)生的大量廢水進(jìn)行處理，取得了很好的效果。

二、UASB+CASS+MBR廢水處理工藝

該酒精生產(chǎn)單位在進(jìn)行酒精生產(chǎn)時(shí)排放出大量酒精廢水（水量詳見表1）。

在生產(chǎn)酒精過程中，排出的酒精廢水具有濃度高、懸浮物量大的特點(diǎn)，并具有較好的可生化性，同時(shí)還產(chǎn)生了大量沼氣。綜合考慮到廢水的特點(diǎn)與沼氣的利用價(jià)值，該單位采用了“UASB（厭氧）+CASS（好氧）+MBR（深度處理）”工藝（處理流程詳見圖1）進(jìn)行廢水處理。

酒精廢水在進(jìn)入調(diào)節(jié)池（300立方米）的同時(shí)，加入來(lái)水量10%的污泥回流，同時(shí)加入一定量的液堿進(jìn)行中和，PH值控制在10.5-10.8之間，用提升泵打入?yún)捬醭兀?0000立方米）內(nèi)進(jìn)行厭氧發(fā)酵，水在池內(nèi)停留時(shí)間30小時(shí)左右，然后從池內(nèi)溢流堰流到氣浮池（180立方米），同時(shí)根據(jù)厭氧出水PH值進(jìn)行加堿調(diào)節(jié)，PH值控制在6.5-7.0之間，用泵打入氧化池（3300立方米x6）進(jìn)行好氧消化降解有機(jī)物，同時(shí)用羅茨鼓風(fēng)機(jī)對(duì)氧化池進(jìn)行供氧，使微生物有充足的活性來(lái)消化有機(jī)物，在水進(jìn)沉淀池（1200立方米）的同時(shí)加入一定量的PAC絮凝劑，進(jìn)行充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)沉淀后，上清液流出用增壓泵打入活性炭過濾器中進(jìn)行過濾，濾液進(jìn)到回用水池（560立方米），供生產(chǎn)車間用水，多余部分通過溢流管流到總排口外排。另外，沉淀池里的污泥通過電動(dòng)閥定時(shí)把沉淀的污泥排到污泥濃縮池中，一部分作污泥回流，用作給來(lái)水補(bǔ)充活性污泥，多余的污泥加入PAM絮凝劑用壓濾機(jī)進(jìn)行脫泥，泥餅積累一定量出售。通過厭氧微生物實(shí)際的效用將有機(jī)污染物進(jìn)行分解，產(chǎn)生大量二氧化碳和甲烷。同時(shí)，根據(jù)USAB的工作原理，沼氣被輸入沼氣凈化系統(tǒng)，進(jìn)入發(fā)電機(jī)發(fā)電。通過以上環(huán)節(jié)，基本能解決出水中的懸浮物問題，而繼續(xù)進(jìn)行深度處理，可以有效保證出水中遺漏的懸浮物以及各種有機(jī)污染物得以減少（廢水處理效果詳見圖2）。經(jīng)過廢水處理工藝，各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)到國(guó)家相關(guān)污水排放的標(biāo)準(zhǔn)值。

三、利用沼氣發(fā)電工藝研究

在廢水處理環(huán)節(jié)中，沼氣每天的總產(chǎn)出量近10000m3，經(jīng)過一系列凈化過程（流程詳見圖3），最終用來(lái)發(fā)電。

針對(duì)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)在運(yùn)行過程中對(duì)沼氣的雜質(zhì)以及壓力等的各項(xiàng)要求，對(duì)沼氣進(jìn)行凈化，使沼氣的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。合格的沼氣被利用到燃?xì)獍l(fā)電機(jī)中進(jìn)行發(fā)電，再將產(chǎn)生的電能傳入供電系統(tǒng)中從而對(duì)其進(jìn)行合理分配與利用。該單位平均每天的發(fā)電總量在20000kwh左右，為單位創(chuàng)造了較可觀的經(jīng)濟(jì)效益。其發(fā)電機(jī)組在使用過程中的主要特點(diǎn)有：

1、利用伍德沃德電調(diào)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)非常穩(wěn)定，能快速做出反應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)大功率調(diào)速，具有先進(jìn)性的特點(diǎn)。

2、在機(jī)組燃燒過程中，能有效調(diào)節(jié)缸溫，控制熱負(fù)荷過高帶來(lái)的不利影響，并能在爆燃現(xiàn)象發(fā)生時(shí)自動(dòng)停機(jī)，保證機(jī)組的安全。同時(shí)，機(jī)組在利用調(diào)節(jié)缸溫的技術(shù)時(shí)，還根據(jù)實(shí)際情況配備了配氣系統(tǒng)，使二者在工作中實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，從而有效防止了熱負(fù)荷異常升高，保證了機(jī)組的動(dòng)力性以及安全可靠性。

3、在對(duì)機(jī)組缸溫、濃度以及各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，使用全電子式的控制與管理系統(tǒng)，能有效對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集管理，并在發(fā)生故障后自動(dòng)報(bào)警，保障機(jī)組安全。同時(shí)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)混合器控制閥聚合口的大小進(jìn)行調(diào)整，對(duì)沼氣的濃度進(jìn)行合理調(diào)度，使稀薄燃燒得以順利進(jìn)行，從而促進(jìn)發(fā)電機(jī)不斷提升其熱效率，防止熱負(fù)荷異常升高。

四、廢水處理效益分析

本單位通過對(duì)酒精生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，并對(duì)處理廢水過程中產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行發(fā)電，取得了顯著成效，獲得了可觀的環(huán)境效益以及經(jīng)濟(jì)效益。

通過采用UASB+CASS+MBR廢水處理工藝，有效消減了本單位排放的廢水量，在處理廢水時(shí)產(chǎn)生的沼氣屬于低碳環(huán)保型燃燒，其在燃燒過程中排放的溫室氣體比其他常用的燃燒要低許多，符合構(gòu)建和諧社會(huì)的要求。同時(shí)沼氣發(fā)電為本單位創(chuàng)造了近300萬(wàn)的年收入額，按照這種態(tài)勢(shì)發(fā)展，不到5年就可以回收所有工程的投資額，經(jīng)濟(jì)效益極為可觀。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于玉米發(fā)酵食用酒精時(shí)產(chǎn)生的廢水，UASB+CASS+MBR廢水處理工藝可以很好的實(shí)現(xiàn)廢水處理，有效改善出水水質(zhì)，減少對(duì)水資源的污染。同時(shí)，將沼氣通過燃?xì)獍l(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，有效減少了煤炭的使用量，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的環(huán)境效益。另外，沼氣發(fā)電產(chǎn)生的電能帶來(lái)了可觀的收入，經(jīng)濟(jì)效益極為顯著。