纤维乙醇—沼气双发酵废水的回用研究

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1、学校代码10459学号或申请号201212232670密级硕士学位论文纤维乙醇-沼气双发酵废水的回用研究作者姓名：赵浩浩导师姓名：韩秀丽教授学科门类：工学专业名称：化学工艺培养院系：化工与能源学院完成时间：2015年5月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyontheRecyclingofWastewaterProducedfromCellulosicEthanol-MethaneCoupledFermentationProcessBy:

2、ZhaoHaohaoSupervisor:Prof.HanXiuliChemicalTechnologySchoolofChemicalEngineeringandEnergyMay,2015学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研宄所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：—日期知/！年姆]学位论文使用授权声明本人在导

3、师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：^it日期:>/上年例曰摘要摘要随着国际能源价格的波动和能源需求的不断增长，

4、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

5、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300.9mg/L，总磷含量为16.75mg/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

6、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pH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3g/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4g/L。氨氮在低浓度(＜0.6g/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

7、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I摘要秸秆酶解和乙醇发酵过程是可行的。关键词：纤维乙醇；废水；酶解；酵母发酵；汽爆玉米秸秆；回用IIAbstractAbstractWiththepricefluctuationsintheinternationalenergymarketsandrisingene

8、rgydependency,fuelethanolconvertedfromlignocellulosicmaterialshasbecomeoneofthehottestissues.Usinglignocellulosicresourcestoreplacegrainonestoproducefue