糖蜜酒精废液处理技术

Posted 2023-01-15 酒精

篇首语：私心胜者，可以灭公。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了糖蜜酒精废液处理技术相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

膜分离法装置简单，操作容易，便于维修且分离率高，与常规水处理方法相比，具有占地面积小等特点。甘蔗糖蜜制酒精的成本低、利润大，但由于糖蜜发酵液精馏分离出酒精后的废液中，色值及有机物含量高，给环境造成严重污染，利用酒精废液生产单细胞蛋白质，是一种很好的解决糖蜜酒精废水污染的方法。但是由于糖蜜酒精废水生产单细胞蛋白质时，糖蜜酒精废水中的杂质含量太高不利于糖蜜酒精废水的单细胞培养.据文献介绍，采用膜技术的方法处理糖蜜酒精废水废液，可除去大量不利于发酵生产单细胞蛋白的杂质，有利于后续单细胞蛋白的培养提高有机物利用率，从而更好的处理糖蜜酒精废水中的有机物。因此本文对酒精废液进行膜技术分离研究，探讨膜技术过程的规律，通过对糖蜜酒精废水分子量分布的研究,可以确定其水质中可溶性有机物和不溶性有机物的组成情况和可生化性，掌握糖蜜废水的成分，有利于更好的处理糖蜜酒精废水，为实际应用提供参考价值。 1 实验材料和试验方法

1.1 实验材料

糖蜜酒精废水为糖蜜发酵液精馏分离出酒精后的废液，广西博庆糖厂; 膜片，上海原子核研究所;

1.2 试验装置

如图1所示实验所用的膜为直径为80mm的膜片，材料分为PVDF——聚偏氟乙烯膜(Po ling lidenefluor ide) 和PES——聚醚砜(Po lye thersulfone)。磁力搅拌器可调恒转速。杯式过滤器用高分子复合材料制成，可以承受4个大气压并且耐酸碱。

表1 膜材料明细表

1.3 实验流程

在对糖蜜酒精废液原液做膜分离时分别以两个流程对照进行实验，步骤为图2和图3所示。在直接过滤时，由于水中含有一些大分子有机物，还有胶体和颗粒物质，这些物质在过滤时会形成滤饼层阻力和堵孔阻力，这些阻力的形成会使分离的糖蜜酒精废水分子量比实际的糖蜜酒精废水分子量有偏差，所以在直接过滤时的阻力会比逐层过滤时的阻力大并且滤速较慢。在逐层过滤和直接过滤的过程中都含有吸附阻力，吸附阻力是指过滤过程中比孔径更小的颗粒在通过孔洞时被吸附到孔壁上阻碍滤液通过，所形成的阻力。

1.3.1膜的预处理

在膜技术使用前首先过滤膜进行清洗。清洗的过程是将膜在水中浸泡24h后，再用水冲洗几次，然后再用脱脂棉轻轻的将水吸干后立即使用。

1.3.2压力调节

在过滤过程中，由于杯式过滤器中的液体不断流出而减少,压力也会随之减小。这时小心调节减压阀增大压力，保证恒压过滤。在过滤开始时，需要将压力调至0.3M Pa，使被过滤液流出25mL。目的是将未使用过的膜压的密实。然后将压力调至0.2MPa，保证恒压过滤的进行。

1.3.3过滤操作

过滤前用水清洗杯式过滤器几次，再用被过滤液进行润洗。过滤过程中调节电磁搅拌器至100～ 150rpm，并保持恒速搅拌。此目的是: a.减小浓差极化带来的阻力，使滤出液浓度均匀增加; b.使被滤液的流动方向与过滤方向保持垂直从而形成错流,减慢滤饼层的形成并减小滤饼层阻力; c.对滤液进行检测。

2 结果与讨论

2.1 以COD表示原水的分子量分布

直接过滤和逐层过滤对糖蜜酒精废水渗滤液分布的检测结果如图4和图5所示。

从图4可知: (1)当糖蜜酒精废水原液直接通过0.45μm 的微滤膜时，有9.5%左右的COD被截留。而0.22μm 的微滤膜所截留的COD 为10% 左右，说明介于0.45μm 和0.22μm 大小的污染物很少。在糖蜜酒精废水中0.45μm 的微滤膜主要截留了细菌和悬浮的颗粒。而0.22μm 的微滤膜所截留的是少量的细胞碎片、DNA和病毒。(2)在0.22μm 到10000Da分子量之间总共截留了1985.5m g /L COD的污染物，占到糖蜜酒精废水渗滤液总COD 的20.8%。由于糖蜜酒精废水中易降解机制己经被糖蜜酒精废水中的微生物所利用完全，所剩下的多为微生物的代谢产物、中间产物和难降解有机物。所以在0.22 μm到10000Da分子量的范围内所截留的COD中主要有细胞碎片、胞外酶、RNA和少量的腐殖酸。(3)图4中可看出，小于10000Da 分子量的污染物占了绝大部分，而这部分主要是生化性能较好的有机物分子。在这个分子量范围内所截留的COD 为2597mg /L，占总COD的27.4%。所截留的污染物主要有棕黄酸、腐殖酸和脂肪酸。棕黄酸、腐殖酸和脂肪酸这三类物质构成了糖蜜酒精渗滤液中重要的污染物，同时这三类物质降解的效果也关系到生化处理的成败。

图5是逐层过滤时糖蜜废水COD变化关系。图5中可以看出各级孔径的膜切割后的糖蜜废水变化成较均匀的台阶式分布。在实验的过程中也可明显的观察到，过滤时通量损失较慢,滤速也衰减得比较慢。由此可推断在0.22μm 到10000Da分子量的范围内的污染物分子量分布比较均匀。此部分的COD 占总量的25%。经过10000Da分子量膜的糖蜜废水的滤出液COD值为6800mg 几乎占糖蜜废水原液COD含量的71.9%。

对两种不同流程的对比可知通过0.22μm 微滤膜和10000Da分子量的膜的COD 量误差较小，而介于0.22μm 微滤膜和10000Da分子量的膜之间的膜则差别较大。但对于大于0.22μm和小于10000Da分子量的污染物COD的量两组实验结果基本相同。由此可以确定，糖蜜酒精废水渗滤液中分子量小于10000Da的COD污染物占总COD污染物的72%左右，说明糖蜜酒精废水中的污染物分子量比较小，大部分为碳水化合物。

2.2 原水经膜切割后色度的变化情况

图6为逐层过滤糖蜜废水原水各级的色度变化规律。糖蜜废水的颜色是黑褐色的并且很混浊，这是因为糖蜜酒精废水经过了厌氧反应形成了一些硫化物所致。在试验的过程中可清楚地观察到经过0.45μm 和0.22μm 的微滤膜时糖蜜废水由混浊变得澄清，颜色由黑褐色直接变为浅褐色。再经过140000Da 分子量超滤膜后，糖蜜废水已经完全澄清。从140000Da超滤膜逐级过滤最后到l0000Da超滤膜出水，糖蜜废水的颜色最后变为淡的黄褐色，而且水质非常澄清。由颜色推断其中应该含有棕黄酸，因为这种颜色特征也符合棕黄酸的特性。在对经过逐层切割分子量的糖蜜废水的色度研究也同样发现，水的颜色从深到浅变化，并且最后显示了棕黄酸的颜色。

3 结论

(1)在以COD表示的原水的分子量分布实验中，糖蜜废水原液直接过滤0.45μm 的微滤膜时有902.5mg /L的COD被过滤掉，占总COD 的9.5%。这部分被截留去除的污染物有细菌、悬浮的颗粒、菌胶团和有机碎屑; 在0.22μm 到10000Da分子量之间总共截留了1164m g /L COD 的污染物，占到糖蜜废水总COD的12.25%。在0.22μm 到10000Da分子量的范围内的污染物有病毒、细胞碎片、蛋白质、胞外酶、RNA、多聚糖和少量的腐殖酸。小于10000Da分子量的污染物COD的总量为6903.8m g /L，占总COD的77.7%。能透过分子量小于10000Da的膜的污染物有棕黄酸、腐殖酸、脂肪酸、氨墓酸和一些简单的糖类。此实验表明,糖蜜废水中的污染物主要集中在小于10000Da 分在量的范围内，可溶性有机物含量很高，生化能力较强。。

(2)从色度的变化来看，经过0.45μm 和0.22μm 的微滤膜时渗滤液由混浊变得澄清，颜色由黑褐色直接变为浅褐色。再经过140000Da 分子量超滤膜后，糖蜜废水已经完全澄清。从140000Da超滤膜逐级过滤最后到10000Da 超滤膜出水，糖蜜废水的颜色最后变为淡的黄褐色，而且水质非常澄清。通过对污染物种类的分析，发现小于1000Da 分子量污染物所显示的黄褐色是由棕黄酸类物质引起的。