專利名稱：：一種從木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘渣的方法
技術領域：
：本發(fā)明是關于一種從木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘渣的方法。
背景技術：
：木薯是世界三大薯類作物之一，是生產生物乙醇的首選原料。截至2005年，我國木薯種植面積已達657萬畝，全國已有木薯淀粉和酒精加工廠200多家，年生產淀粉50萬噸、木薯乙醇25萬噸。由于木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液含有高濃度的有機物，目前絕大部分乙醇廠排放的廢液沒有經過有效處理直接向外排放，對當?shù)睾拖掠蔚乃h(huán)境造成嚴重影響。目前，木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液的處理方法有1、焚燒法，即將廢液濃縮后進行焚燒，該方法的缺點為焚燒后容易造成二次污染；2、用廢液發(fā)酵制備沼氣，該方法的缺點為投資大和控制技術要求高。因此，目前通常采用回收木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中的固體殘渣作為飼料來處理廢液的方法，該方法包括將廢液進行固液分離，得到固體產物；之后對固體產物進行烘干。該方法是一種投資少、容易操作并且對環(huán)境友好的木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液的處理方法。在這種情況下，固液分離的處理能力就成為決定廢液處理能力大小的關鍵因素。目前對木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液進行處理的方法存在的問題是，固液分離的周期過長，導致廢液的處理量小，并導致木薯發(fā)酵制備乙醇的裝置的運行負荷較低，生產能力不能夠達到要求。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的從木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘渣的方法存在的固液分離的周期過長的缺點，提供一種固液分離的周期較短的從木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘渣的方法。本發(fā)明提供了一種從木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘渣的方法，該方法包括對廢液進行固液分離，其中，在對廢液進行固液分離之前在廢液中加入水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽。本發(fā)明中，通過在木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中加入水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽，顯著地縮短了固液分離的時間，在無需增加新設備的情況下顯著地提高了單位時間內廢液的處理量，從而解決了導致木薯發(fā)酵制備乙醇的裝置的運行負荷較低的瓶頸，提高了木薯發(fā)酵制備乙醇的裝置的生產能力。具體實施例方式本發(fā)明提供了一種從木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘渣的方法，該方法包括對廢液進行固液分離，其中，在對廢液進行固液分離之前在廢液中加入水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽。根據本發(fā)明，水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽的用量可以在很大范圍內改變，只要能夠縮短了固液分離的時間即可，優(yōu)選情況下，相對于iooo重量份的廢液，水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽的用量為0.05-1重量份；進一步優(yōu)選為，相對于1000重量份的廢液，水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽的用量為0.1-0.5重量份。所述水溶性海藻酸鹽的種類可以在很大范圍內改變，只要能夠使廢液中分子間的碰撞加劇，使不易沉淀的小分子結合成為大分子形成較大的絮凝物即可，優(yōu)選情況下，所述水溶性海藻酸鹽的相對分子量為30000-200000，相對分子量為物質的分子或特定單元的平均質量與核素12C原子質量的1/12之比。例如，所述水溶性海藻酸鹽可以選自海藻酸鈉、海藻酸鉀和海藻酸銨中的一種或幾種。符合上述要求的水溶性海藻酸鹽可以通過商購得到，例如，青島南洋海藻工業(yè)有限公司生產的海藻酸鈉、青島明月海藻集團有限公司生產的海藻酸鉀以及邯鄲市海洋藥用海藻制品有限公司生產的海藻酸銨。所述水溶性海藻酸酯的種類可以在很大范圍內改變，只要能夠使廢液中分子間的碰撞加劇，使不易沉淀的小分子結合成為大分子形成較大的絮凝物即可，優(yōu)選情況下，所述水溶性海藻酸酯的相對分子量為30000-200000，相對分子量為物質的分子或特定單元的平均質量與核素12C原子質量的1/12之比。例如，所述水溶性海藻酸酯可以選自海藻酸丙二醇酯、海藻酸乙二醇酯和海藻酸丁二醇酯中的一種或幾種，優(yōu)選為海藻酸丙二醇酯。符合上述要求的水溶性海藻酸酯可以通過本領域技術人員公知的方法合成得到，也可以通過商購得到，例如，青島明月海藻集團有限公司生產的海藻酸丙二醇酯。優(yōu)選情況下，在對廢液進行固液分離之前在廢液中加入水溶性海藻酸酯和水溶性海藻酸鹽，在同時加入水溶性海藻酸酯和水溶性海藻酸鹽時，能夠進一步縮短固液分離的時間，從而進一步提高單位時間內廢液的處理量。在這種情況下，水溶性海藻酸酯和水溶性海藻酸鹽的用量可以在很大范圍內改變，優(yōu)選情況下，相對于100重量份的水溶性海藻酸酯，所述水溶性海藻酸鹽的加入量為10-1000重量份。進一步優(yōu)選為，相對于100重量份的水溶性海藻酸酯，所述水溶性海藻酸鹽的加入量為40-300重量份。根據本發(fā)明，所述固液分離可以為常規(guī)的各種固液分離方法，如過濾，例如，可以通過壓濾機來進行過濾，例如，景津壓濾機集團有限公司生產的廂式壓濾機。所述過濾的條件可以在很大范圍內改變，優(yōu)選情況下，所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.4-lMPa，過濾的時間為1-3小時。但是，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用普通的廂式壓濾機對木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液進行過濾時，廢液進入壓濾機的廂式濾板之間，固體顆粒被濾板的過濾介質截留在濾板之間的空間內，液體則通過過濾介質，由出孔排出壓濾機外，隨著過濾過程的延續(xù)，固體產物的厚度逐漸增加，脫水的阻力隨之成倍增大，從而導致處理量的急劇下降，并且由于廂式濾板本身性質的限制，過濾壓力無法進一步的提高(一般在lMPa以下)，從而無法進一步降低固體產物的含水量，后續(xù)烘干固體產物所需的能耗較高。因此，優(yōu)選情況下，所述固液分離是通過對所述廢液進行過濾和壓榨實現(xiàn)的。根據本發(fā)明，可以使用各種設備對所述廢液進行過濾和壓搾，優(yōu)選情況下，可以使用隔膜壓濾機來進行過濾和壓搾。所述隔膜壓濾機即具有與普通的廂式壓濾機相同的過濾功能，又具有對固體產物進行壓搾而使其再次脫水的功能，在隔膜壓濾機中，普通的廂式濾板與隔膜濾板間隔排列，所述隔膜濾板的中間芯板與兩側隔膜壓緊形成兩個密封夾層，所述隔膜濾板的過濾功能與普通的廂式濾板相同，但增加了壓l功能，即，在過濾結束后將擠壓介質從中間芯板入孔注入到密封層中，由于隔膜的彈性作用，能夠對過濾后的固體產物進行鼓漲壓搾，使固體產物再次脫水。所述隔膜壓濾機中普通的廂式濾板和隔膜濾板的數(shù)量可以根據廢液的濃度進行調整，優(yōu)選情況下，普通的廂式濾板的數(shù)量為50-60個，所述普通的廂式濾板可以通過商購得到，例如景津壓濾機集團有限公司生產的廂式濾板；隔膜濾板的數(shù)量為50-60個，所述隔膜濾板可以通過商購得到，例如景津壓濾機集團有限公司生產的1250型隔膜濾板；普通的廂式濾板與隔膜濾板間隔排列并且不同的廂式濾板的數(shù)量與隔膜濾板的數(shù)量之比為h1;符合上述要求的隔膜壓濾機可以通過商購得到，例如，景津壓濾機集團有限公司生產的XMAZG600/1500X2000U\型號的隔膜壓濾機。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，使用隔膜壓濾機不但能夠顯著的降低壓榨得到的固體產物的含水量，還能夠大幅度的降低壓榨去除的水中雜質的含量，減少了雜質對設備的磨損，降低了維護成本；并且去除的水中COD值也較低，減輕了環(huán)境壓力。本發(fā)明中，所述木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液是指通過木薯發(fā)酵來制備乙醇時，蒸餾出得到的乙醇以后，殘留的固液混合物。本發(fā)明中，所述過濾和壓榨的條件可以在很大范圍內改變，所述過濾和壓榨的條件使得到的固體產物的含水量小于60重量。％，優(yōu)選情況下，所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.4-lMPa，過濾的時間為l-2小時；所述壓榨的條件包括壓搾的壓力為10-25MPa，壓榨的時間為0.2-1小時。本發(fā)明中，所述壓搾壓力可以通過在隔膜壓濾機中充入擠壓介質來實現(xiàn)，所述擠壓介質可以為隔膜壓濾機常用的各種擠壓介質，例如，所述擠壓介質可以為壓縮空氣和/或水。根據本發(fā)明，本發(fā)明提供的方法還包括將固液分離后得到的固體產物進行烘干，得到固體殘渣。所述烘干的設備可以為各種常規(guī)的烘干設備，例如，沈陽遠大公司生產的HZG系列烘干機和北京益民工貿有限公司生產的WJI-900B沸騰干燥機與XLS-100型閃蒸干燥機組合型烘干機。本發(fā)明中，所述烘干的條件可以為常規(guī)的烘干條件，例如，所述烘干的條件包括烘干溫度為100-200°C，烘干時間為0.2-2小時；進一步優(yōu)選為，烘干溫度為120-150°C，烘干時間為0.5-1小時。下面將通過實施例對本發(fā)明做進一步的具體描述。實施例1在含水量為95重量％的木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液(100噸)中加入10千克的海藻酸丙二醇酯(青島明月海藻集團有限公司，相對分子量為40000)，之后將廢液加入到廂式壓濾機(景津壓濾機集團有限公司)中，壓濾機被充滿之后進行過濾，所述廂式壓濾機中，普通的廂式濾板(景津壓濾機集團有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為100個，所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.8MPa，過濾的時間為2小時，得到含水量為75重量X的固體產物A1，固液分離所需的時間以及單位時間內的廢液處理量(單臺)如表1所示。對比例1根據與實施例1相同的方法對木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液進行過濾，不同的是沒有加入海藻酸丙二醇酯，得到含水量為75重量％的參比固體產物CA1，固液分離所需的時間以及單位時間內的廢液處理量(單臺)如表l所示。實施例2在含水量為95重量％的木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液(100噸)中加入30千克的海藻酸鈉(青島南洋海藻工業(yè)有限公司，相對分子量為80000)，之后將廢液加入到廂式壓濾機(景津壓濾機集團有限公司)中，壓濾機被充滿之后進行過濾，所述廂式壓濾機中，普通的廂式濾板(景津壓濾機集團有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為100個，所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.8MPa，過濾的時間為1.8小時，得到含水量為75重量X的固體產物A2，固液分離所需的時間以及單位時間內的廢液處理量(單臺)如表1所示。實施例3在含水量為95重量％的木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液(100噸)中加入15千克的海藻酸鉀(青島明月海藻集團有限公司，相對分子量為150000)和15千克的海藻酸丙二醇酯(青島明月海藻集團有限公司，相對分子量為100000)，之后將廢液加入到廂式壓濾機(景津壓濾機集團有限公司)中，所述廂式壓濾機中，壓濾機被充滿之后進行過濾，普通的廂式濾板(景津壓濾機集團有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為ioo個，所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.8MPa，過濾的時間為1.4小時，得到含水量為75重量％的固體產物A3，固液分離所需的時間以及單位時間內的廢液處理量(單臺)如表1所示。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從上表可以看出，本發(fā)明提供的從木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘渣的方法，顯著地縮短了固液分離的時間，在無需增加新設備的情況下顯著地提高了單位時間內廢液的處理量，從而解決了導致木薯發(fā)酵制備乙醇的裝置的運行負荷較低的瓶頸，提高了木薯發(fā)酵制備乙醇的裝置的生產能力。實施例4在含水量為95重量％的木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液(100噸)中加入10千克的海藻酸銨(邯鄲市海洋藥用海藻制品有限公司，相對分子量為100000)和IO千克的海藻酸丙二醇酯(青島明月海藻集團有限公司，相對分子量為50000)，之后將廢液加入到廂式壓濾機(景津壓濾機集團有限公司)中，壓濾機被充滿之后進行過濾，所述廂式壓濾機中，普通的廂式濾板(景津壓濾機集團有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為100個，所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.8MPa，過濾的時間為1.8小時，得到固體產物A4。通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體產物A4的含水量，結果如表2所示。將得到的固體產物A4放入到氣流滾筒型烘干機中(鄭州萬谷機械有限公司，JB/T10279-2001)進行烘干，烘干的溫度為1S0。C，得到固體殘渣，通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體殘渣的含水量，固體殘渣的含水量和烘干的能耗如表2所示。所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。實施例5根據與實施例4相同的方法對木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液進行過濾，不同的是將廢液加入到隔膜壓濾機(景津壓濾機集團有限公司，XMAZG600/1500X2000UBK)中進行固液分離，所述隔膜壓濾機中，用50個隔膜濾板(景津壓濾機集團有限公司，1250型)替換50個普通的廂式濾板(景津壓濾機集團有限公司，廂式濾板)，并且普通的廂式濾板與隔膜濾板間隔排列；所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.8MPa，過濾的時間為1小時；之后在隔膜濾板中充入擠壓介質空氣，對過濾后的固體產物進行壓搾，所述壓搾的壓力為lOMPa，壓榨的時間為0.8小時，得到固體產物A5。通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體產物A5的含水量，結果如表2所示。將得到的固體產物A5放入到氣流滾筒型烘干機中(鄭州萬谷機械有限公司，JB/T10279-2001)進行烘干，烘干的溫度為12(TC，得到固體殘渣，通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體殘渣的含水量，固體殘渣的含水量和烘干的能耗如表2所示。所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。實施例6根據與實施例5相同的方法對木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液進行過濾，不同在于所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.8MPa，過濾的時間為1小時；之后在隔膜濾板中充入擠壓介質空氣，對過濾后的固體產物進行壓搾，所述壓榨的壓力為10MPa，壓榨的時間為0.5小時，得到固體產物A6。通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體產物A6的含水量，結果如表2所示。將得到的固體產物A6放入到氣流滾筒型烘干機中(鄭州萬谷機械有限公司，JB/T10279-2001)進行烘干，烘干的溫度為120°C，得到固體殘渣，通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體殘渣的含水量，固體殘渣的含水量和烘干的能耗如表2所示。所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。實施例7根據與實施例5相同的方法對木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液進行過濾，不同在于隔膜壓濾機中，普通的廂式濾板(景津壓濾機集團有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為55個，隔膜濾板(景津壓濾機集團有限公司，1250型)的數(shù)量為55個，并且所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.8MPa，過濾的時間為0.6小時；之后在隔膜濾板中充入擠壓介質空氣，對過濾后的固體產物進行壓榨，所述壓榨的壓力為lOMPa，壓搾的時間為0.5小時，得到固體產物A7。通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體產物A7的含水量，結果如表2所示。將得到的固體產物A7放入到氣流滾筒型烘干機中(鄭州萬谷機械有限公司，JB/T10279-2001)進行烘干，烘干的溫度為120°C，得到固體殘渣，通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體殘渣的含水量，固體殘渣的含水量和烘千的能耗如表2所示。所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。實施例8根據與實施例5相同的方法對木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液進行過濾，不同在于隔膜壓濾機中，普通的廂式濾板(景津壓濾機集團有限公司，廂式濾板)的數(shù)量為60個，隔膜濾板(景津壓濾機集團有限公司，1250型)的數(shù)量為60個，并且所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.8MPa，過濾的時間為0.9小時；之后在隔膜濾板中充入擠壓介質空氣，對過濾后的固體產物進行壓榨，所述壓榨的壓力為lOMPa，壓榨的時間為0.3小時，得到固體產物A8。通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體產物A8的含水量，結果如表2所示。將得到的固體產物A8放入到氣流滾筒型烘干機中(鄭州萬谷機械有限公司，JB/T10279-2001)進行烘干，烘干的溫度為120°C，得到固體殘渣，通過水份測定儀(上海精密科學儀器有限公司，SH-10A)檢測固體殘渣的含水量，固體殘渣的含水量和烘千的能耗如表2所示。所述能耗是指烘干除去1千克的水所消耗的煤，單位為千克/千克。表2實施例編號固體產物含水量固體殘渣含水量能耗(重量％)(重量％)(千克/千克)實施例474重量％10重量％0.31實施例555重量％10重量％0.12實施例658重量％11重量％0.17實施例754重量％12重量％0.12實施例852重量％10重量％0.0913從上表可以看出，本發(fā)明實施例5-8得到的固體產物A5-A8的含水量分別為55重量％、58重量％、54重量％和52重量％，而實施例4得到的固體產物A4的含水量則高達74重量％，說明通過使用隔膜壓濾機對廢液進行過濾和壓榨能夠顯著地降低得到的固體產物的含水量，并且實施例5-8與實施例4相比，烘干所需的能耗大幅度的減少，說明通過隔膜壓濾機對廢液進行固液分離后能夠大幅度的降低回收固體殘渣所需的能耗。實施例9-13通過以下方法分別檢測實施例4-8中壓搾去除的水的雜質含量和COD值雜質含量的檢測分別將實施例4-8壓榨去除的水進行攪拌均勻，形成懸浮液；然后取懸浮液1000克，靜置24小時，除去上清溶液，并稱取沉淀物的重量，得到壓榨去除的水中雜質的含量，結果如表3所示。COD值的檢測通過國家標準GB11914-89水質一化學需氧量測定一重鉻酸鉀法分別檢測實施例4-8處理得到的廢液的COD值，結果如表3所示。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表3可以看出，與實施例4壓榨去除的水相比，本發(fā)明實施例5-8壓榨去除的水的雜質含量和COD值的雜質含量和COD值顯著的降低，說明通過隔膜壓濾機對廢液進行固液分離，不但能夠大幅度的降低回收固體殘渣所需的能耗，還能夠顯著的降低壓榨去除的水的雜質含量和COD值，從而見減少了雜質對設備的磨損，降低了維護成本；同時也降低了環(huán)境壓力。權利要求1、一種從木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘渣的方法，該方法包括對廢液進行固液分離，其特征在于，在對廢液進行固液分離之前在廢液中加入水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽。2、根據權利要求1所述的方法，其中，相對于1000重量份的廢液，所述水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽的用量為0.05-1重量份。3、根據權利要求2所述的方法，其中，相對于1000重量份的廢液，所述水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽的用量為0.1-0.5重量份。4、根據權利要求1-3中的任意一項所述的方法，其中，在對廢液進行固液分離之前在廢液中加入水溶性海藻酸酯和水溶性海藻酸鹽，相對于100重量份的水溶性海藻酸酯，所述水溶性海藻酸鹽的加入量為10-1000重量份。5、根據權利要求4所述的方法，其中，相對于100重量份的水溶性海藻酸酯，所述水溶性海藻酸鹽的加入量為40-300重量份。6、根據權利要求1-3中的任意一項所述的方法，其中，所述水溶性海藻酸鹽的相對分子量為30000-200000，所述水溶性海藻酸鹽選自海藻酸鈉、海藻酸鉀和海藻酸銨中的一種或幾種，所述水溶性海藻酸酯的相對分子量為30000-200000，所述水溶性海藻酸酯為海藻酸丙二醇酯。7、根據權利要求1所述的方法，其中，所述固液分離是通過對所述廢液進行過濾和壓搾實現(xiàn)的。8、根據權利要求7所述的方法，其中，所述過濾和壓榨是通過隔膜壓濾機實現(xiàn)的，所述過濾和壓搾的條件使得到的固體產物的含水量小于60重9、根據權利要求8所述的方法，其中，所述過濾的條件包括過濾的壓力為0.4-lMPa，過濾的時間為l-2小時；所述壓榨的條件包括壓搾的壓力為10-25MPa，壓搾的時間為0.2-1小時。10、根據權利要求1所述的方法，其中，該方法還包括將固液分離后得到的固體產物進行烘干，得到固體殘渣，所述烘干的條件包括烘干溫度為100-200°C，烘干時間為0.2-2小時。全文摘要本發(fā)明提供了一種從木薯發(fā)酵制備乙醇的廢液中回收固體殘渣的方法，該方法包括對廢液進行固液分離，其中，在對廢液進行固液分離之前在廢液中加入水溶性海藻酸酯和/或水溶性海藻酸鹽。通過本發(fā)明提供的方法顯著地縮短了固液分離的時間，在無需增加新設備的情況下顯著地提高了單位時間內廢液的處理量，從而解決了導致木薯發(fā)酵制備乙醇的裝置的運行負荷較低的瓶頸，提高了木薯發(fā)酵制備乙醇的裝置的生產能力。文檔編號C02F1/56GK101423847SQ200810222818公開日2009年5月6日申請日期2008年9月19日優(yōu)先權日2008年9月19日發(fā)明者于天楊,劉玉華,杜金寶,柳樹海,武國慶,賈成國申請人:中糧集團有限公司