生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法及系统

生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法及系统

燃料乙醇作为一种较为清洁的能源，生产成本较低，得到广泛应用，暂时解决了能源需

求的矛盾。为了推动可持续发展，实现绿色发展，在加强人们生态环保意识的同时，还要就

燃料乙醇的制造工艺、合理加工以及燃料乙醇产生的废气废液处理办法进行改进和创新，完

善燃料乙醇作为新型能源的功效，推动社会和经济发展。

二、生物发酵法制燃料乙醇

现阶段燃料乙醇制造的工艺已出现三代，第一代燃料乙醇分为糖基乙醇和淀粉基乙醇，

主要以玉米、甘蔗中所含的酵糖作为原料，进行生物发酵制乙醇，是目前最为常见的制燃料

乙醇方法。第二段燃料乙醇是纤维素乙醇，以木质纤维素类为主的生物物质，主要来源包括

农业废料、林业产物及废弃物、（藻类）和城市垃圾等，第三代燃料乙醇就是主要以藻类为

原料通过生物法生产的燃料乙醇。

生物法又称生物发酵法，是通过生物物质所含的物质，经过水解、发酵等一系列工序制

成燃料乙醇。生物发酵法是现阶段制燃料乙醇最主要，也是最普遍的一种方法。根据不同原

料所含的物质不同，生产工艺和工序都有相应的变化。粮食作物作为原料以碾磨、液化和糖

化工艺为必须内容，木质纤维的步骤则必备预处理和水解工序，本身高糖类物质则可以省去

部分步骤。值得注意的是，一些物质在操作过程或者运输时沾染了金属或有毒物质，还需要

进行先解读再提取，以防不良化学反应的产生。

燃料乙醇的一般生产工艺，如图1所示：

生物发酵法在粉碎原料之后需要进行蒸煮的工作，因为物质原料富含植物细胞，蒸煮后，会促进原料中的淀粉酶与淀粉发生化学反应，发生水解，进行发酵。

生物发酵法要确保酵母菌的酒精发酵环境，视情况而定，进行相应的高压、高温环境蒸

煮操作。

三、生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的处理方法

生物发酵法制燃料乙醇生产中不可避免的会出现相应的废气废料，纤维素乙醇废液是一

种高温度、高悬浮物、粘度大、呈酸性的有机废水，其主要含有残余的糖、纤维素、木质素、各种无机盐及菌蛋白等物质。一般来源于制燃料乙醇各个工序中，要想妥善处理相关问题，

需要优化制造工艺，从源头解决；或是加强后续补救措施，解决废气废液的排放问题。

（一）源头处理方法

在生产过程中优化处理就是指在提高燃料制乙醇的液化效果，使得原料物质中所含有的

糖被全部利用。因为没有被完全利用的糖分会随着水解过程中产生的水排除，形成废液。并

且未被利用的糖也是一种资源浪费。通过对液化的温度、时间和工艺方法的优化，使得生物

发酵法进行连续发酵，提高燃料乙醇的制作效率。通过连续发酵法，把发酵罐之间的串联起来，使得总会有发酵反应进行。

优化蒸馏工序也是减少制燃料乙醇废气废液的办法之一，通过燃料乙醇直接加热气体的

方法，进行蒸馏后排出，这种方法既不环保，又造成资源浪费。需要优化蒸馏技术，通过差

压蒸馏，使得两边蒸馏塔中的压强有一定差异，使得负压塔能够排出二氧化碳等有害物质，

提升蒸馏效率。差压蒸馏使得浓缩塔和粗塔也可以形成组合塔，能够将乙醇的浓度提高，排出杂醇油，统一收集处理，减少废气废液的产生。

（二）后续补救措施

生物发酵法制燃料乙醇生产中废气废液的产生是不可避免的，对生态环境会造成程度不一的负面影响，处理废气废液的方法很多，但是效率较高，成本较少的主要是焚烧法和蓄热氧化工艺。

而焚烧法对有机废气废液的去除率可以将近100&，并且通过回收热能再次利用进行废气废液的处理，是一种可循环的补救措施。焚烧法处理废气废液的核心设备是焚烧装置，通过对废气废液停留时间的合理控制，能够有效保证废气废液焚烧，大大减少废气废液的排放量。焚烧炉分为卧式、立式以及L型等设计，不同工序下产生的废气废液需要根据生物特征和形体特征选择不同炉型。焚烧炉的排风口和通气口需要进行合理设计，以保证炉内燃烧过程正常进行，保证热量稳定不会流失。一般的温度设定需要确保废气废液能够完全被燃烧反应分解破坏，通常是根据有害物质的化学成分进行科学合理的设定，而不是过度消耗能源的高温焚烧，虽然起效快、效率高，但是消耗大量燃料和能源。值得注意的是，焚烧炉的温度不能高于1500℃，否则会加大烟气中的氮氧化物的含量，造成空气污染。一般以高于有害物质分解温度70-110℃为最佳温度。

蓄热氧化工艺设计上采用炉膛有效体积法蓄热氧化工艺在处理工业有机废气中，也是现阶段常用的处理方式，适合浓度低、废气成分易变化的、大风量有机废气的处理。需要在处理过程中注重不良分子对蓄热载体的影响。蓄热氧化反应器有取热和蓄热功能，根据反应器以下结构：单室反应器；两室或多室反应器对不同的废气废液进行处理。蓄热氧化的工艺主要是通过其他载体吸收的热能，通常包括烟气净化、工业生产等途径。将热量释放在冷进口的待处理废气，通过冷热反应，使高温烟气对低温废气进行预热处理，提升助燃性。蓄热氧化属于弥漫式燃烧，炉膛内温度分布均匀，缺少局部高温；耗费燃料较少，并且燃烧温度可以高于1000 ℃，效率高；操作弹性大；运行费用低、维护保养容易，使用寿命长。

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