Производство электроэнергии из спиртовых сточных вод: превращение отходов в энергию

При производстве спирта большие объемы сточных вод, богатых органическими веществами, такими как остаточный спирт, углеводы и органические кислоты, часто сбрасываются как промышленные отходы. Эти высококонцентрированные сточные воды создают серьезные экологические проблемы, если их не очищать должным образом.

Многообещающим решением является производство электроэнергии на основе спиртовых сточных вод. Используя такие процессы, как предварительная очистка, ферментация биогаза или прямое извлечение горючих компонентов Видео-презентация 1 , эти сточные воды можно превратить в ценный источник энергии для привода двигателей внутреннего сгорания.

Эта концепция воплощает идею «переработки отходов с отходами». Она не только обеспечивает эффективный способ борьбы с загрязнением, но и восстанавливает энергию, которая в противном случае была бы потеряна. Это делает его ярким примером синергии между охраной окружающей среды и устойчивым производством энергии.

01. Технические принципы и основной процесс

Сточные воды, содержащие спирт, обычно сбрасываемые пивоваренными заводами и заводами по производству этанола, часто содержат чрезвычайно высокий уровень ХПК (химическая потребность в кислороде), варьирующийся от 5 000 до 50 000 мг/л или даже выше. Прямой сброс таких сточных вод может вызвать серьезное загрязнение воды. Однако он также несет в себе ценные ресурсы: остаточный спирт, сахара и органические кислоты, которые могут быть напрямую сожжены или превращены в горючие газы.

Процесс производства электроэнергии начинается с предварительной обработки , во время которой эти богатые энергией компоненты Видео-презентация 1 извлекаются или преобразуются. Восстановленное топливо затем используется для привода двигателей внутреннего сгорания, превращая промышленные сточные воды из экологической нагрузки в возобновляемый источник энергии.

Ход процесса:

Сточные воды → Анаэробная ферментация (производство биогаза) → Производство электроэнергии на биогазовых двигателях

Подробный процесс производства электроэнергии из спиртовых сточных вод

1. Предварительная очистка сточных вод

Первым шагом является удаление взвешенных твердых частиц (таких как дистиллятные зерна и волокна), масел и токсичных веществ (например, органических кислот в высоких концентрациях) из спиртовых сточных вод. Это предотвращает блокировку оборудования и защищает микробную активность на следующем этапе. Обычные методы включают скрининг + седиментацию + уравнительный резервуар с доведением pH до 6,5–7,5 для создания благоприятных условий для анаэробных микробов.

2. Анаэробная ферментация для производства биогаза.

Предварительно очищенные сточные воды направляются в анаэробные реакторы, такие как UASB (анаэробный шлам с восходящим потоком) или реакторы IC (внутренняя циркуляция). С помощью метаногенных бактерий органика постепенно расщепляется до биогаза . Типичный выход составляет около 0,3–0,5 м³ биогаза на килограмм удаленной ХПК..

3. Очистка и хранение биогаза

Сырой биогаз подвергается осушке (для удаления водяных паров и предотвращения коррозии двигателя) и десульфуризации (для удаления сероводорода, который может повредить трубопроводы и детали двигателя Видео-презентация 1 ). После очистки биогаз хранится в газгольдерах, обеспечивая стабильную подачу и давление.

4. Производство электроэнергии биогазовыми двигателями

Очищенный биогаз подается в специализированные двигатели внутреннего сгорания, где он сжигается для производства механической энергии, приводящей в движение генераторы. При этом применяется утилизация отходящего тепла : выхлопные газы и вода охлаждения двигателя используются для поддержания в анаэробном реакторе оптимальной температуры брожения 35–55 °С или для обогрева объекта.

02. Двойная выгода: защита окружающей среды и рекуперация энергии.

1. Комплексное решение проблемы загрязнения сточных вод

Прямой сброс спиртовых сточных вод может вызвать эвтрофикацию , поскольку при разложении органических веществ потребляется большое количество растворенного кислорода, что угрожает водной жизни. Традиционные методы очистки, такие как аэробные биологические процессы, требуют значительных затрат электроэнергии и химикатов.

Напротив, анаэробная ферментация может удалить 80–95% ХПК , позволяя очищенным сточным водам соответствовать стандартам сброса или даже повторно использоваться для таких целей, как орошение объектов или очистка оборудования. Этот подход не только эффективно снижает загрязнение, но и позволяет избежать высокого энергопотребления, связанного с традиционными методами лечения.

2. Достижение переработки энергии и снижение корпоративных затрат на электроэнергию.

Если взять в качестве примера спиртовой завод среднего размера, с ежедневным сбросом сточных вод 1000 м³ и ХПК 20 000 мг/л , примерно 20 000 кг ХПК . В результате каждый день можно удалять этого процесса ежедневно производится 6 000–10 000 м³ биогаза . При КПД биогазового генератора Kelin yuan около 40–42% объект может генерировать 13 000–23 000 кВтч электроэнергии в день , покрывая 15–30 % потребности электростанции в электроэнергии и экономя более Видео-презентация 1 миллионов юаней на ежегодных затратах на электроэнергию..