一种纤维乙醇生产废水的深度处理回用方法
阅读：777发布：2024-01-25
专利汇可以提供一种纤维乙醇生产废水的深度处理回用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 纤维 乙醇 生产 废 水 的深度处理回用方法，本发明主要包括三个系统，其中预处理系统采用中和沉淀、溶气气浮、冷却工艺； 生物 处理系统采用两级厌 氧 生物处理、好氧SBR；深度处理采用 电解 催化氧化、 膜 生物反应器 和 超滤 - 反渗透 处理等组合工艺，经上述过程处理的出水全部作纤维乙醇生产用 水循环 使用，从而实现纤维乙醇生产的节水减排目的。，下面是一种纤维乙醇生产废水的深度处理回用方法专利的具体信息内容。
1.一种纤维乙醇生产废水的深度处理回用方法，其特征在于包括如下步骤：
(1) 中和沉淀，纤维生产废水首先进入中和沉淀池，用氢氧化钙或氧化钙将pH调节至5.0~7.0，沉淀出来的废渣作为一般固体废物进行综合利用处置，调节后的废水自流进入溶气气浮系统；
(2) 溶气气浮，采用部分回流式溶气气浮法；
(3) 冷却处理，溶气气浮出水经冷却塔处理后，使废水温度冷却至≤40℃；
(4) 厌氧处理，采用两级厌氧上流式厌氧污泥床反应器UASB串联处理；
(5) 好氧生化，将厌氧发酵处理后的出水进行好氧生化处理，好氧生化处理采用序批式活性污泥法进行处理；
(6) 电解催化氧化，将好氧出水进行电解催化氧化深度处理；
(7) 膜生物反应器处理，经电解催化氧化深度处理后的废水进入MBR反应器进一步去除废水COD；
(8) 超滤-反渗透单元处理，膜生物反应器出水经加压后接自清洗过滤器，自清洗过滤器的出口连接超滤器入口，超滤出水进入反渗透系统，反渗透出水为回用水。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，溶气气浮采用部分回流式溶气气浮法，回流部分占总水量体积的20%~30%。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，溶气气浮进水中添加混凝剂和絮凝剂，混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铝或聚合硫酸铁等，投加量为100~500 mg/L；絮凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为5~50 mg/L。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，溶气气浮的停留时间为
30~50 min。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，厌氧上流式厌氧污泥床反应器操作条件为：废水在厌氧反应器内的停留时间为20～50h；进水容积负荷为 5～12
3
kgCOD/m �d；反应器内废水的操作温度为30～40℃。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)中，好氧生化采用序批式活性污泥法，即SBR法，每个SBR池曝气6~10 h，静置排水2~4h 为一周期。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(6)中，电解催化氧化中废水停留时间1～5h；以空气作流化介质，气水体积比5：1~10：1；催化氧化粒子采用活性碳为载体负载活性金属的催化剂，催化剂装填量为反应池容积的5%～15；控制系统电流<5A。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(7)中，膜生物反应器进水COD容积
3
负荷为0.2~0.5 kg/m �d，水力停留时间6~12 h；反应池内污泥浓度5~10 g/L。
9.按照权利要求1或8所述的方法，其特征在于：步骤（7）中，膜生物反应器内充填聚酰胺弹性软填料，填料填充量为池体有效容积的20%~35%。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(8)中，超滤-反渗透单元，膜生物反应器出水经加压后接自清洗过滤器滤去大于100 μm的悬浮物，超滤滤去废水中的部分
2
有机污染物及大于0.5 μm的悬浮物，超滤出水经高压水泵加压至20~70 kg/cm 进入反渗透系统，处理后出水部分或全部回用做纤维乙醇生产工艺用水。
一种纤维乙醇生产废水的深度处理回用方法
技术领域
背景技术
[0002] 全球性能源短缺以及化石燃料的不可再生性应使得可再生能源技术的开发受到高度的重视。在多种可再生能源技术中，生物质能是未来能源领域中一种重要的可再生能
源，作为可转化为液体燃料的可再生能源，正日益受到重视。
源，作为可转化为液体燃料的可再生能源，正日益受到重视。
[0003] 将玉米秸秆、高粱秸秆等植物纤维水解发酵制取燃料乙醇是有效利用生物质能的方法之一，对我国具有更大的现实意义和战略意义。开发利用纤维素废弃物制取燃料乙醇
对建立可持续的能源系统，解决人类所面临的能源危机和环境危机，促进国民经济发展和
保护生态环境具有重要的意义。
对建立可持续的能源系统，解决人类所面临的能源危机和环境危机，促进国民经济发展和
保护生态环境具有重要的意义。
[0004] 目前，以纤维素为原料制取燃料乙醇技术已基本成熟，其原理是把秸秆等植物纤维素经水解得到还原性单糖，如木糖、葡萄糖等，再将还原性单糖经过发酵、精馏后可得到
燃料乙醇，所剩余的精馏废液是纤维乙醇生产废水主要来源之一。
燃料乙醇，所剩余的精馏废液是纤维乙醇生产废水主要来源之一。
[0005] 根据目前的工艺水平分析，生产1吨乙醇产品新鲜水消耗量约为 25～30 吨，同时将排出近 25 吨的高浓度污水，此类废水的特点如下：
1、纤维乙醇生产废水中有机物含量很高，COD约为13万mg/L，结合物料平衡和醪液中
的组分分析，初步判断废水中COD的主要贡献者分别为木糖（C5H10O5,折合COD量33280mg/
L，约占25.8%）、甘油（C3H8O3,折合COD量8339mg/L，约占6.46%）、乙酸（C2H4O2,COD量
4427mg/L，约占3.43%）、乳酸（C3H6O3,折合COD量1504mg/L，约占1.17%）；其他可能是是木
质素、糠醛以及各种中间产物等。废水的BOD5/COD=0.53，具有可生化性能，属于高浓度易生
物降解的有机废水。
1、纤维乙醇生产废水中有机物含量很高，COD约为13万mg/L，结合物料平衡和醪液中
的组分分析，初步判断废水中COD的主要贡献者分别为木糖（C5H10O5,折合COD量33280mg/
L，约占25.8%）、甘油（C3H8O3,折合COD量8339mg/L，约占6.46%）、乙酸（C2H4O2,COD量
4427mg/L，约占3.43%）、乳酸（C3H6O3,折合COD量1504mg/L，约占1.17%）；其他可能是是木
质素、糠醛以及各种中间产物等。废水的BOD5/COD=0.53，具有可生化性能，属于高浓度易生
物降解的有机废水。
[0007] 3、废水中的可溶解性固体物含量高（全盐量98100mg/L、总溶固96900 mg/L），按照物料平衡中硫酸、氢氧化钠的投加量初步估算，废水中的无机盐含量约为3.26%；按照废水
中硫酸根、钠离子以及其它金属离子的加和值估算，废水中的无机盐含量约为2.12%；按照
灰分（800℃灼烧）估算，废水中的无机盐含量约为2.13%。综合可见，废水中的无机盐含量
确定为2.12%～3.26%。
中硫酸根、钠离子以及其它金属离子的加和值估算，废水中的无机盐含量约为2.12%；按照
灰分（800℃灼烧）估算，废水中的无机盐含量约为2.13%。综合可见，废水中的无机盐含量
确定为2.12%～3.26%。
[0008] 4、废水呈酸性（pH=4.0），其中硫酸根的含量高达1万 mg/L，水中的硫酸根将被厌氧菌还原为高浓度的硫化氢，从而严重抑制产甲烷过程。
[0009] 为解决纤维乙醇生产过程产生的高浓度污水问题，目前采用的较好的处理方法是对高浓度污水进行厌氧处理，去除污水中的某些对纤维素或半纤维素水解和糖液发酵
酶具有严重抑制性的物质，如羧酸、糠醛、呋喃、酚等，使处理后出水尽可能地回用。如
CN01808115. 0 和US6555350 均提出采用上流式厌氧污泥床（UASB）工艺处理污水，使污
水中的抑制性物质羧酸、糠醛、呋喃、酚等去除80％以上，处理后至少5％以上的污水得到
循环使用，同时通过厌氧发酵产生甲烷，提高能量的利用率。然而，通过纤维乙醇生产工艺
的具体分析，采用这种单一的污水处理流程并不能满足污水处理达标排放的要求。首先，废
水COD含量高达13万mg/L，单一的厌氧发酵工艺对污水中的羧酸、糠醛、呋喃、酚等生物毒
性物质的去除不可能完全，容易造成后续好氧处理进水负荷过高，处理后的出水不能直接
达标排放。其次，废水pH约为4.0左右，硫酸根的含量高达 1 万 mg/L 以上，已大大超出
厌氧发酵处理工艺 5000mg/L 以下的要求值，在此状况下，废水中的硫酸根将被厌氧菌还
原为高浓度的硫化氢，从而严重抑制高浓度有机物的甲烷化发酵过程，导致沼气产生率急
速下降，造成废水厌氧处理的失效。
酶具有严重抑制性的物质，如羧酸、糠醛、呋喃、酚等，使处理后出水尽可能地回用。如
CN01808115. 0 和US6555350 均提出采用上流式厌氧污泥床（UASB）工艺处理污水，使污
水中的抑制性物质羧酸、糠醛、呋喃、酚等去除80％以上，处理后至少5％以上的污水得到
循环使用，同时通过厌氧发酵产生甲烷，提高能量的利用率。然而，通过纤维乙醇生产工艺
的具体分析，采用这种单一的污水处理流程并不能满足污水处理达标排放的要求。首先，废
水COD含量高达13万mg/L，单一的厌氧发酵工艺对污水中的羧酸、糠醛、呋喃、酚等生物毒
性物质的去除不可能完全，容易造成后续好氧处理进水负荷过高，处理后的出水不能直接
达标排放。其次，废水pH约为4.0左右，硫酸根的含量高达 1 万 mg/L 以上，已大大超出
厌氧发酵处理工艺 5000mg/L 以下的要求值，在此状况下，废水中的硫酸根将被厌氧菌还
原为高浓度的硫化氢，从而严重抑制高浓度有机物的甲烷化发酵过程，导致沼气产生率急
速下降，造成废水厌氧处理的失效。
[0010] 基于以上分析，本发明认为，针对生产流程较为复杂的纤维乙醇生产过程，采用单一的厌氧发酵或厌氧发酵一好氧生化废水处理工艺不能满足废水达标排放的要求。采用何
种工艺流程可以经济有效地处理纤维乙醇生产废水是本领域面对的难题。
种工艺流程可以经济有效地处理纤维乙醇生产废水是本领域面对的难题。
发明内容
[0011] 本发明针对纤维乙醇生产废水的水质特点，提出一种纤维乙醇生产废水的深度处理方法，主要包括三个系统，其中预处理系统采用中和沉淀、溶气气浮、冷却工艺；生物处
理系统采用两级厌氧生物处理、好氧SBR；深度处理采用电解催化氧化、膜生物反应器和超
滤-反渗透处理等组合工艺，经上述过程处理的出水全部作纤维乙醇生产用水循环使用，
从而实现纤维乙醇生产的节水减排目的。
理系统采用两级厌氧生物处理、好氧SBR；深度处理采用电解催化氧化、膜生物反应器和超
滤-反渗透处理等组合工艺，经上述过程处理的出水全部作纤维乙醇生产用水循环使用，
从而实现纤维乙醇生产的节水减排目的。
[0012] 本发明一种纤维乙醇废水的处理方法主要分为八个处理单元：(1)中和沉淀，纤维生产废水首先进入中和沉淀池，用氢氧化钙或氧化钙将pH调节至
5.0~7.0，沉淀出来的废渣作为一般固体废物进行综合利用处置，调节后的废水自流进入溶
气气浮系统；
(2)溶气气浮，采用部分回流式溶气气浮法；
(3)冷却处理，溶气气浮出水经冷却塔处理后，使废水温度冷却至≤40℃；
(4)厌氧处理，采用两级厌氧上流式厌氧污泥床反应器UASB串联处理；
(5)好氧生化，将厌氧发酵处理后的出水进行好氧生化处理，好氧生化处理采用序批式
活性污泥法进行处理；
(6)电解催化氧化，将好氧出水进行电解催化氧化深度处理；
(7)膜生物反应器处理，经电解催化氧化深度处理后的废水进入MBR反应器进一步去
除废水COD；
(8)超滤-反渗透单元处理，膜生物反应器出水经加压后接自清洗过滤器，自清洗过滤
器的出口连接超滤器入口，超滤出水进入反渗透系统，反渗透出水为回用水。
5.0~7.0，沉淀出来的废渣作为一般固体废物进行综合利用处置，调节后的废水自流进入溶
气气浮系统；
(2)溶气气浮，采用部分回流式溶气气浮法；
(3)冷却处理，溶气气浮出水经冷却塔处理后，使废水温度冷却至≤40℃；
(4)厌氧处理，采用两级厌氧上流式厌氧污泥床反应器UASB串联处理；
(5)好氧生化，将厌氧发酵处理后的出水进行好氧生化处理，好氧生化处理采用序批式
活性污泥法进行处理；
(6)电解催化氧化，将好氧出水进行电解催化氧化深度处理；
(7)膜生物反应器处理，经电解催化氧化深度处理后的废水进入MBR反应器进一步去
除废水COD；
(8)超滤-反渗透单元处理，膜生物反应器出水经加压后接自清洗过滤器，自清洗过滤
器的出口连接超滤器入口，超滤出水进入反渗透系统，反渗透出水为回用水。
[0013] 本发明方法中，每个单元的具体操作方法及条件如下：(1)中和沉淀，纤维生产废水首先进入中和沉淀池，用氢氧化钙或氧化钙将pH调节至
5.0~7.0，沉淀出来的废渣作为一般固体废物进行综合利用处置，调节后的废水自流进入溶
气气浮系统；
(2)溶气气浮，采用部分回流式溶气气浮法，回流部分占总水量体积的20%~30%，形成
60~80μm的细微气泡，使水中的杂质颗粒粘附于气泡上而上浮，从而达到去除水中部分悬
浮物质。溶气气浮进水中添加混凝剂和絮凝剂，混凝剂为常规的聚合氯化铝、聚合硫酸铝或
聚合硫酸铁等，投加量为100~500 mg/L；絮凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为5~50 mg/L。控制
停留时间为30~50 min，促进污染物混凝形成悬浮物质，达到去除废水中SS和COD的处理效
果。溶气气浮的其它操作方法是本领域技术人员熟知的内容。
5.0~7.0，沉淀出来的废渣作为一般固体废物进行综合利用处置，调节后的废水自流进入溶
气气浮系统；
(2)溶气气浮，采用部分回流式溶气气浮法，回流部分占总水量体积的20%~30%，形成
60~80μm的细微气泡，使水中的杂质颗粒粘附于气泡上而上浮，从而达到去除水中部分悬
浮物质。溶气气浮进水中添加混凝剂和絮凝剂，混凝剂为常规的聚合氯化铝、聚合硫酸铝或
聚合硫酸铁等，投加量为100~500 mg/L；絮凝剂为聚丙烯酰胺，投加量为5~50 mg/L。控制
停留时间为30~50 min，促进污染物混凝形成悬浮物质，达到去除废水中SS和COD的处理效
果。溶气气浮的其它操作方法是本领域技术人员熟知的内容。
[0015] (4)厌氧处理，采用两级厌氧上流式厌氧污泥床反应器UASB串联处理。冷却后的废水由反应器的底部进入，处理出水则由反应器顶部排入好氧生化处理单元进行后续处
理。废水在厌氧发酵菌作用下发生甲烷化反应，甲烷气体由反应器顶部的气体出口排出装
置外予以回收利用，该单元所获取甲烷气体的体积浓度为40%～60%。厌氧上流式厌氧污泥
床反应器操作条件为：废水在厌氧反应器内的停留时间为20～50h；进水容积负荷为 5～
3
12 kgCOD/m �d；反应器内废水的操作温度为30～40℃。
理。废水在厌氧发酵菌作用下发生甲烷化反应，甲烷气体由反应器顶部的气体出口排出装
置外予以回收利用，该单元所获取甲烷气体的体积浓度为40%～60%。厌氧上流式厌氧污泥
床反应器操作条件为：废水在厌氧反应器内的停留时间为20～50h；进水容积负荷为 5～
3
12 kgCOD/m �d；反应器内废水的操作温度为30～40℃。
[0016] (5)好氧生化，将厌氧发酵处理后的出水进行好氧生化处理，好氧生化处理采用序批式活性污泥法（SBR）进行处理。SBR 技术采用时间分割地操作方式，非稳定生化反应，静
置沉淀处理废水。根据废水的水质状况，选用两个SBR池并联的方式。SBR池内装有好氧活
性污泥，池底分布微孔曝气头，经鼓风机进行曝气。废水进入SBR池，每个SBR池曝气6~10
h，静置排水2~4h 为一周期。SBR处理的其它操作是本领域技术人员熟知的。
置沉淀处理废水。根据废水的水质状况，选用两个SBR池并联的方式。SBR池内装有好氧活
性污泥，池底分布微孔曝气头，经鼓风机进行曝气。废水进入SBR池，每个SBR池曝气6~10
h，静置排水2~4h 为一周期。SBR处理的其它操作是本领域技术人员熟知的。
[0017] (6)电解催化氧化，将好氧出水进行电解催化氧化深度处理，以去除难生物降解的大分子有机物，改善废水的色度，提高可生化性。废水停留时间1～5h；以空气作流化介
质，气水体积比5：1~10：1；阳极板、阴极板均采用钛镀钌铱合金板，板间距20~100 mm；催化
氧化粒子采用活性碳为载体负载活性金属的催化剂，催化剂装填量为反应池容积的5%～
15%；由超级直流电源供电，控制系统电流<5A。电解催化氧化处理的其它操作是本领域技
术人员熟知的。
质，气水体积比5：1~10：1；阳极板、阴极板均采用钛镀钌铱合金板，板间距20~100 mm；催化
氧化粒子采用活性碳为载体负载活性金属的催化剂，催化剂装填量为反应池容积的5%～
15%；由超级直流电源供电，控制系统电流<5A。电解催化氧化处理的其它操作是本领域技
术人员熟知的。
[0018] (7)膜生物反应器MBR，经电解催化氧化深度处理后的废水进入MBR反应器进一步3
去除废水COD。设计进水COD容积负荷为0.2~0.5 kg/m �d，水力停留时间6~12 h；反应
池内污泥浓度5~10 g/L，采用膜片微孔曝气器；氧利用效率10%~15％。池内充填聚酰胺弹
性软填料，填料填充量为池体有效容积的20%~35%。MBR处理的其它操作是本领域技术人员
熟知的。
去除废水COD。设计进水COD容积负荷为0.2~0.5 kg/m �d，水力停留时间6~12 h；反应
池内污泥浓度5~10 g/L，采用膜片微孔曝气器；氧利用效率10%~15％。池内充填聚酰胺弹
性软填料，填料填充量为池体有效容积的20%~35%。MBR处理的其它操作是本领域技术人员
熟知的。
[0019] (8)超滤-反渗透单元，膜生物反应器出水经加压后接自清洗过滤器滤去大于100μm的悬浮物，自清洗过滤器的出口结超滤的入口，进一步滤去废水中的部分有机污染物及
2
大于0.5 μm的悬浮物，使SDI＜3。超滤出水经高压水泵加压至20~70 kg/cm 进入反渗
透系统，处理后出水部分或全部回用做纤维乙醇生产工艺用水，如配酸用水、水解和发酵工
序用水等。超滤-反渗透处理的其它操作是本领域技术人员熟知的。
2
大于0.5 μm的悬浮物，使SDI＜3。超滤出水经高压水泵加压至20~70 kg/cm 进入反渗
透系统，处理后出水部分或全部回用做纤维乙醇生产工艺用水，如配酸用水、水解和发酵工
序用水等。超滤-反渗透处理的其它操作是本领域技术人员熟知的。
[0020] 本发明方法对纤维乙醇废水分别采用中和沉淀、溶气气浮、冷却、两级厌氧UASB、好氧SBR、电解催化氧化、膜生物反应器以及超滤反渗透组合处理流程，处理后出水可直接
回用作纤维乙醇生产的配酸、水解及发酵等过程用水，由于回用水基本不含无机盐，长期循
环使用不会造成盐的积累影响，达到纤维乙醇生产的节水和减少污水排放目的。本发明方
法通过合理的流程设计，使得难以处理的纤维乙醇生产废水得到深度处理，并可以全部回
用，对长期循环使用不产生影响。同时，优化的流程组合方法，具有操作能耗低，运转费用低
等优点。
附图说明
回用作纤维乙醇生产的配酸、水解及发酵等过程用水，由于回用水基本不含无机盐，长期循
环使用不会造成盐的积累影响，达到纤维乙醇生产的节水和减少污水排放目的。本发明方
法通过合理的流程设计，使得难以处理的纤维乙醇生产废水得到深度处理，并可以全部回
用，对长期循环使用不产生影响。同时，优化的流程组合方法，具有操作能耗低，运转费用低
等优点。
附图说明
[0021] 图1 是本发明一种具体纤维乙醇废水处理工艺流程示意图。
具体实施方式
[0022] 以下结合附图对本发明方法的具体工艺过程进行说明。
[0023] 纤维乙醇生产废水首先提升至中和沉淀池1用氢氧化钙将pH调节至5.0~7.0，沉淀出来的废渣作为一般固体废物进行综合利用处置，调节后的上清液自流进入溶气气浮系
统2。经水质分析发现，废水中含有大量悬浮木质素、细纤维、糠醛、呋喃、酚等难生物降解的
有机物，这类物质对厌氧微生物有一定的毒性，若直接进入厌氧池会大大降低处理效率，而
且废水中含有部分比重比较小、难沉降的物质，因此选用高效部分溶气气浮法进行处理，对
比重比较小、难沉降的悬浮物气浮析出达到去除目的，减轻后续构筑物的生化处理负荷。气
浮出水进入冷却塔 3 进一步冷却降温处理，出水温度控制在 40℃以下。冷却塔 3 的出水
由上流式厌氧污泥床（UASB）反应器4 的下部排入反应器中，在厌氧甲烷发酵菌的作用下，
废水中的高浓度有机物被转化成有机酸和甲烷，并由 UASB 产气口获取甲烷。UASB处理后
的出水送至好氧生化单元 5 进行生化降解反应，出水再经电解催化氧化6、膜生物反应器
7和超滤-反渗透8 处理后可回用做硫酸液配制、水解和发酵工序等生产用水。
统2。经水质分析发现，废水中含有大量悬浮木质素、细纤维、糠醛、呋喃、酚等难生物降解的
有机物，这类物质对厌氧微生物有一定的毒性，若直接进入厌氧池会大大降低处理效率，而
且废水中含有部分比重比较小、难沉降的物质，因此选用高效部分溶气气浮法进行处理，对
比重比较小、难沉降的悬浮物气浮析出达到去除目的，减轻后续构筑物的生化处理负荷。气
浮出水进入冷却塔 3 进一步冷却降温处理，出水温度控制在 40℃以下。冷却塔 3 的出水
由上流式厌氧污泥床（UASB）反应器4 的下部排入反应器中，在厌氧甲烷发酵菌的作用下，
废水中的高浓度有机物被转化成有机酸和甲烷，并由 UASB 产气口获取甲烷。UASB处理后
的出水送至好氧生化单元 5 进行生化降解反应，出水再经电解催化氧化6、膜生物反应器
7和超滤-反渗透8 处理后可回用做硫酸液配制、水解和发酵工序等生产用水。
[0024] 采用本发明方法对纤维乙醇废水进行中和沉淀-溶气气浮-冷却-厌氧发酵-好氧SBR-电解催化氧化-膜生物反应器-超滤反渗透组合处理，可使高浓度纤维乙醇有机废
水中主要的污染物 COD由13 万 mg/L 降低到20 mg/L以下、全盐量由10 万 mg/L 降低
到500 mg/L以下、硫酸根由1 万 mg/L降低到5 mg/L以下、其它发酵抑制物全部脱除到5
mg/L以下，处理后出水可经超滤-反渗透处理后回用作纤维乙醇生产的硫酸液配制、水解
及发酵过程用水，以达到纤维乙醇生产的节能减排的目的。
水中主要的污染物 COD由13 万 mg/L 降低到20 mg/L以下、全盐量由10 万 mg/L 降低
到500 mg/L以下、硫酸根由1 万 mg/L降低到5 mg/L以下、其它发酵抑制物全部脱除到5
mg/L以下，处理后出水可经超滤-反渗透处理后回用作纤维乙醇生产的硫酸液配制、水解
及发酵过程用水，以达到纤维乙醇生产的节能减排的目的。
[0026] 实施例1采用本发明的处理方法对国内某中型试验规模的纤维乙醇生产装置废水进行处理。该
装置以玉米秸秆为原料，主要采用水蒸汽酸爆预处理、酶法水解、糖液发酵、乙醇提浓和精
馏提纯等工艺生产纤维乙醇， 废水中的主要污染物COD 129050 mg/L （铬法，下同） 、 BOD5
68600 mg/L、 硫酸根9290 mg/L、 全盐量9.69%、氨氮38.8 mg/L、羧基酸4600 mg/L、呋喃
230 mg/L、酚 600 mg/L。具体操作条件及结构见表1。
装置以玉米秸秆为原料，主要采用水蒸汽酸爆预处理、酶法水解、糖液发酵、乙醇提浓和精
馏提纯等工艺生产纤维乙醇， 废水中的主要污染物COD 129050 mg/L （铬法，下同） 、 BOD5
68600 mg/L、 硫酸根9290 mg/L、 全盐量9.69%、氨氮38.8 mg/L、羧基酸4600 mg/L、呋喃
230 mg/L、酚 600 mg/L。具体操作条件及结构见表1。
[0027] 表1 实施例1 的主要处理单元构成及处理效果。处 理处理装置规模及主要组成 主要运行条件与控制参数 处理出水或效果
单 元
名称
中 和中和沉淀池采用有机玻璃材质，20L，处理连续操作，进水量为2L/h，Ca(OH)2质出水COD约为12.5万mg/L，pH为6.0~6.5。
沉淀 量10L/h，带有Ca(OH)2在线添加系统和搅量分数为5%。
拌装置，沉淀定期排放，排放周期24h。
溶 气加压溶气气浮装置，处理量5L/h，包括空聚合氯化铝PAC投加量=150mg/L；聚出水COD约8.5万mg/L，SS＜200mg/L气浮 压机、水泵、转子流量计、止回阀、减压阀、丙烯酰胺PAM投加量=10mg/L；气水
搅拌器等。 比0.06~1；废水回流比25%，停留时间
45min。
冷却 玻璃冷却器，内填不锈钢填料 出水温度40℃
厌 氧采用两级UASB串联，材质有机玻璃，反应一级UASB进水容积负荷15kgCOD/一级出水COD＜6000mg/L，NH3-N＜300mg/UASB 器容积120L。主要包括下部布水板、颗粒m3.d，水力停留时间HRT40h。二级UASBL，VFA＜1000mg/L，S2-＜20mg/L，甲烷气平污泥床层、污泥缓冲层、气固液三相分离进水容积负荷8kgCOD/m3.d，水力停留均体积浓度40%。二级出水COD＜2200mg/器、排气管、排水管、筛网等构成。 时间HRT20h。 L，NH3-N＜ 000mg/L，VFA＜ 200mg/L，
S2-＜10mg/L，甲烷气平均体积浓度45%。
好 氧采用两个SBR池并联，材质有机玻璃，反应间断进出水；日运行两周期；周期运出水COD＜500mg/L、氨氮＜20mg/L、有机SBR 器容积20L。主要包括下部微孔曝气器充行时间12h，进水4h、曝气10h、沉降酸＜50mg/L、糠醛＜10mg/L呋喃＜5mg/L、氧曝气、机械搅拌机，以电磁阀、可编程控0.5h、排水1h、闲置0.5h；周期处理水酚＜5mg/L
制器（PLC）程序控制系统控制废水和空气量24L、进水流速1L/h；鼓风量100mL/
的进入。 min。
电 解有机玻璃材质，体积6L，极板为钛镀钌铱底部连续进水，进水流速2L/h；极板两出水COD＜450mg/L、氨氮＜20mg/L、有机催 化合金板、板间距40mm，充装一种载活性铜端施加电压10V，电流0.5A；空气鼓入酸＜50mg/L、糠醛＜10mg/L呋喃＜5mg/L、氧化 的活性炭颗粒，装填量30g。 量0.5L/min。 酚＜5mg/L
膜 生主要由反应池10L、移动式填料、配水系气水体积比6：1；采用膜片微孔曝气出水COD＜60mg/L、氨氮＜5mg/L、糠醛物 反统、排泥系统、鼓风系统组成。 器；氧利用效率15％。池内充填聚酰＜2mg/L呋喃＜0.5mg/L、酚＜0.5mg/L应器 胺弹性软填料，填料填充量为30%。
超 滤自动控制，处理量为4L/h，包括自清洗过超滤采用错流过滤，进水流量2L/h，高出水COD＜25mg/L、全盐量＜500mg/L、SS反 渗滤器、高压泵、超滤反渗透膜组、反洗系统压水泵加压至40kg/cm2进入反渗透装＜20mg/L。
透 和控制仪表等。超滤膜为醋酯纤维膜，反渗置，60min为一周期。
透膜为聚酰胺膜
单 元
名称
中 和中和沉淀池采用有机玻璃材质，20L，处理连续操作，进水量为2L/h，Ca(OH)2质出水COD约为12.5万mg/L，pH为6.0~6.5。
沉淀 量10L/h，带有Ca(OH)2在线添加系统和搅量分数为5%。
拌装置，沉淀定期排放，排放周期24h。
溶 气加压溶气气浮装置，处理量5L/h，包括空聚合氯化铝PAC投加量=150mg/L；聚出水COD约8.5万mg/L，SS＜200mg/L气浮 压机、水泵、转子流量计、止回阀、减压阀、丙烯酰胺PAM投加量=10mg/L；气水
搅拌器等。 比0.06~1；废水回流比25%，停留时间
45min。
冷却 玻璃冷却器，内填不锈钢填料 出水温度40℃
厌 氧采用两级UASB串联，材质有机玻璃，反应一级UASB进水容积负荷15kgCOD/一级出水COD＜6000mg/L，NH3-N＜300mg/UASB 器容积120L。主要包括下部布水板、颗粒m3.d，水力停留时间HRT40h。二级UASBL，VFA＜1000mg/L，S2-＜20mg/L，甲烷气平污泥床层、污泥缓冲层、气固液三相分离进水容积负荷8kgCOD/m3.d，水力停留均体积浓度40%。二级出水COD＜2200mg/器、排气管、排水管、筛网等构成。 时间HRT20h。 L，NH3-N＜ 000mg/L，VFA＜ 200mg/L，
S2-＜10mg/L，甲烷气平均体积浓度45%。
好 氧采用两个SBR池并联，材质有机玻璃，反应间断进出水；日运行两周期；周期运出水COD＜500mg/L、氨氮＜20mg/L、有机SBR 器容积20L。主要包括下部微孔曝气器充行时间12h，进水4h、曝气10h、沉降酸＜50mg/L、糠醛＜10mg/L呋喃＜5mg/L、氧曝气、机械搅拌机，以电磁阀、可编程控0.5h、排水1h、闲置0.5h；周期处理水酚＜5mg/L
制器（PLC）程序控制系统控制废水和空气量24L、进水流速1L/h；鼓风量100mL/
的进入。 min。
电 解有机玻璃材质，体积6L，极板为钛镀钌铱底部连续进水，进水流速2L/h；极板两出水COD＜450mg/L、氨氮＜20mg/L、有机催 化合金板、板间距40mm，充装一种载活性铜端施加电压10V，电流0.5A；空气鼓入酸＜50mg/L、糠醛＜10mg/L呋喃＜5mg/L、氧化 的活性炭颗粒，装填量30g。 量0.5L/min。 酚＜5mg/L
膜 生主要由反应池10L、移动式填料、配水系气水体积比6：1；采用膜片微孔曝气出水COD＜60mg/L、氨氮＜5mg/L、糠醛物 反统、排泥系统、鼓风系统组成。 器；氧利用效率15％。池内充填聚酰＜2mg/L呋喃＜0.5mg/L、酚＜0.5mg/L应器 胺弹性软填料，填料填充量为30%。
超 滤自动控制，处理量为4L/h，包括自清洗过超滤采用错流过滤，进水流量2L/h，高出水COD＜25mg/L、全盐量＜500mg/L、SS反 渗滤器、高压泵、超滤反渗透膜组、反洗系统压水泵加压至40kg/cm2进入反渗透装＜20mg/L。
透 和控制仪表等。超滤膜为醋酯纤维膜，反渗置，60min为一周期。
透膜为聚酰胺膜
[0028] 实施例2采用实施例 1 的处理装置，处理与实施例 1 相同的污水，改变各处理单元的运行条
件所获得的废水处理效果见表2。
件所获得的废水处理效果见表2。
[0029] 表2 实施例2 的主要处理单元构成及处理效果。处 理处理装置规模及主要组成 主要运行条件与控制参数 处理出水或效果
单 元
名称
中 和中和沉淀池采用有机玻璃材质，20L，处理连续操作，进水量为2L/h，Ca(OH)2质出水COD约为12万mg/L，pH为6.5。
沉淀 量10L/h，带有Ca(OH)2在线添加系统和搅量分数为5%。
拌装置，沉淀定期排放，排放周期24h。
溶 气加压溶气气浮装置，处理量5L/h，包括空聚合氯化铝PAC投加量=250mg/L；聚出水COD约8万mg/L，SS＜200mg/L气浮 压机、水泵、转子流量计、止回阀、减压阀、丙烯酰胺PAM投加量=10mg/L；气水
搅拌器等。 比0.08~1；废水回流比30%，停留时间
35min。
冷却 玻璃冷却器，内填不锈钢填料 出水温度40℃
厌 氧采用两级UASB串联，材质有机玻璃，反应一级UASB进水容积负荷15kgCOD/一级出水COD＜5500mg/L，NH3-N＜300mg/L，UASB 器容积120L。主要包括下部布水板、颗粒m3.d，水力停留时间HRT40h。二级UASBVFA＜800mg/L，S2-＜20mg/L，甲烷气平均体污泥床层、污泥缓冲层、气固液三相分离进水容积负荷6kgCOD/m3.d，水力停留积浓度40%。二级出水COD＜1800mg/L，NH3-N器、排气管、排水管、筛网等构成。 时间HRT20h。 ＜000mg/L，VFA＜200mg/L，S2-＜10mg/L，甲
烷气平均体积浓度50%。
好 氧采用两个SBR池并联，材质有机玻璃，反应间断进出水；日运行两周期；周期运出水COD＜400mg/L、氨氮＜20mg/L、有机酸SBR 器容积20L。主要包括下部微孔曝气器充行时间12h，进水4h、曝气10h、沉降＜50mg/L、糠醛＜10mg/L呋喃＜5mg/L、酚氧曝气、机械搅拌机，以电磁阀、可编程控0.5h、排水1h、闲置0.5h；周期处理水＜5mg/L
制器（PLC）程序控制系统控制废水和空气量24L、进水流速1L/h；鼓风量100mL/
的进入。 min。
电 解有机玻璃材质，体积6L，极板为钛镀钌铱底部连续进水，进水流速2L/h；极板两出水COD＜330mg/L、氨氮＜20mg/L、有机酸催 化合金板、板间距40mm，充装一种载活性铜端施加电压12V，电流0.6A；空气鼓入＜50mg/L、糠醛＜10mg/L呋喃＜5mg/L、酚氧化 的活性炭颗粒，装填量30g。 量0.6L/min。 ＜5mg/L
膜 生主要由反应池10L、移动式填料、配水系气水体积比8：1；采用膜片微孔曝气出水COD＜56mg/L、氨氮＜5mg/L、糠醛物 反统、排泥系统、鼓风系统组成。 器；氧利用效率15％。池内充填聚酰＜2mg/L呋喃＜0.5mg/L、酚＜0.5mg/L应器 胺弹性软填料，填料填充量为30%。
超 滤自动控制，处理量为4L/h，包括自清洗过超滤采用错流过滤，进水流量2L/h，高出水COD＜20mg/L、全盐量＜500mg/L、SS反 渗滤器、高压泵、超滤反渗透膜组、反洗系统压水泵加压至50kg/cm2进入反渗透装＜10mg/L。
透 和控制仪表等。超滤膜为醋酯纤维膜，反渗置，60min为一周期。
透膜为聚酰胺膜。
单 元
名称
中 和中和沉淀池采用有机玻璃材质，20L，处理连续操作，进水量为2L/h，Ca(OH)2质出水COD约为12万mg/L，pH为6.5。
沉淀 量10L/h，带有Ca(OH)2在线添加系统和搅量分数为5%。
拌装置，沉淀定期排放，排放周期24h。
溶 气加压溶气气浮装置，处理量5L/h，包括空聚合氯化铝PAC投加量=250mg/L；聚出水COD约8万mg/L，SS＜200mg/L气浮 压机、水泵、转子流量计、止回阀、减压阀、丙烯酰胺PAM投加量=10mg/L；气水
搅拌器等。 比0.08~1；废水回流比30%，停留时间
35min。
冷却 玻璃冷却器，内填不锈钢填料 出水温度40℃
厌 氧采用两级UASB串联，材质有机玻璃，反应一级UASB进水容积负荷15kgCOD/一级出水COD＜5500mg/L，NH3-N＜300mg/L，UASB 器容积120L。主要包括下部布水板、颗粒m3.d，水力停留时间HRT40h。二级UASBVFA＜800mg/L，S2-＜20mg/L，甲烷气平均体污泥床层、污泥缓冲层、气固液三相分离进水容积负荷6kgCOD/m3.d，水力停留积浓度40%。二级出水COD＜1800mg/L，NH3-N器、排气管、排水管、筛网等构成。 时间HRT20h。 ＜000mg/L，VFA＜200mg/L，S2-＜10mg/L，甲
烷气平均体积浓度50%。
好 氧采用两个SBR池并联，材质有机玻璃，反应间断进出水；日运行两周期；周期运出水COD＜400mg/L、氨氮＜20mg/L、有机酸SBR 器容积20L。主要包括下部微孔曝气器充行时间12h，进水4h、曝气10h、沉降＜50mg/L、糠醛＜10mg/L呋喃＜5mg/L、酚氧曝气、机械搅拌机，以电磁阀、可编程控0.5h、排水1h、闲置0.5h；周期处理水＜5mg/L
制器（PLC）程序控制系统控制废水和空气量24L、进水流速1L/h；鼓风量100mL/
的进入。 min。
电 解有机玻璃材质，体积6L，极板为钛镀钌铱底部连续进水，进水流速2L/h；极板两出水COD＜330mg/L、氨氮＜20mg/L、有机酸催 化合金板、板间距40mm，充装一种载活性铜端施加电压12V，电流0.6A；空气鼓入＜50mg/L、糠醛＜10mg/L呋喃＜5mg/L、酚氧化 的活性炭颗粒，装填量30g。 量0.6L/min。 ＜5mg/L
膜 生主要由反应池10L、移动式填料、配水系气水体积比8：1；采用膜片微孔曝气出水COD＜56mg/L、氨氮＜5mg/L、糠醛物 反统、排泥系统、鼓风系统组成。 器；氧利用效率15％。池内充填聚酰＜2mg/L呋喃＜0.5mg/L、酚＜0.5mg/L应器 胺弹性软填料，填料填充量为30%。
超 滤自动控制，处理量为4L/h，包括自清洗过超滤采用错流过滤，进水流量2L/h，高出水COD＜20mg/L、全盐量＜500mg/L、SS反 渗滤器、高压泵、超滤反渗透膜组、反洗系统压水泵加压至50kg/cm2进入反渗透装＜10mg/L。
透 和控制仪表等。超滤膜为醋酯纤维膜，反渗置，60min为一周期。
透膜为聚酰胺膜。
[0030] 采用本发明的中和沉淀-溶气气浮-冷却-厌氧发酵-好氧SBR-电解催化氧化-膜生物反应器-超滤反渗透组合处理对上述废水进行实验室处理试验，废水处理规模
为 2 L/h，各处理单元的主要实验装置构成、运行条件及处理效果见表1和表2。通过本发
明的方法处理后，纤维乙醇废水中的 COD 可降低到 15mg/L、全盐量可降低到500mg/L 以
下、硫酸根可降低到5 mg/L以下，抑制酶水解和发酵菌的有毒有害物质羧基酸、呋喃、酚类
均被脱除到 0.5mg/L 以下，可以满足污水回用作纤维乙醇生产的硫酸液配制、水解及发酵
过程用水的要求，全部回用。
为 2 L/h，各处理单元的主要实验装置构成、运行条件及处理效果见表1和表2。通过本发
明的方法处理后，纤维乙醇废水中的 COD 可降低到 15mg/L、全盐量可降低到500mg/L 以
下、硫酸根可降低到5 mg/L以下，抑制酶水解和发酵菌的有毒有害物质羧基酸、呋喃、酚类
均被脱除到 0.5mg/L 以下，可以满足污水回用作纤维乙醇生产的硫酸液配制、水解及发酵
过程用水的要求，全部回用。
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