申请日2017.04.24
公开(公告)日2017.08.01
IPC分类号C02F3/28; C02F11/04; C02F103/36; C02F103/20
摘要
本发明公开了一种纤维乙醇废水生产沼气方法，包括以下步骤：首先将纤维乙醇厂的纤维乙醇及废水与养殖厂禽畜排出的粪便按不同比例混合后，导入到多功能厌氧发酵装置内进行发酵，在发酵过程中，多功能厌氧发酵装置所产生的沼气将用于生活中的燃气和发电，多功能厌氧发酵装置内的沼渣通过深加工为有机肥料用于农业生产，通过厌氧发酵后的沼液将被回收回流到多功能厌氧发酵装置内进行下次发酵使用。本发明通过对纤维乙醇废水沼气利用中发酵液回流循环技术、纤维乙醇废水固态发酵产沼气工艺等关键技术的研究，提高原料能源转化率，为发展绿色循环经济提供技术支撑。
权利要求书
1.一种纤维乙醇废水生产沼气方法，其特征在于：包括以下步骤：首先将纤维乙醇厂的纤维乙醇及废水与养殖厂禽畜排出的粪便按不同比例混合后，导入到多功能厌氧发酵装置内进行发酵，在发酵过程中，多功能厌氧发酵装置所产生的沼气将用于生活中的燃气和发电，多功能厌氧发酵装置内的沼渣通过深加工为有机肥料用于农业生产，通过厌氧发酵后的沼液将被回收回流到多功能厌氧发酵装置内进行下次发酵使用。
2.根据权利要求1所述的一种纤维乙醇废水生产沼气方法，其特征在于：所述纤维乙醇废水生产沼气方法为：所用原料包括以下几种：菌液、纤维乙醇废水、牛粪、猪粪、鸡粪，
采用了鸡粪、猪粪、牛粪三种常见牲畜粪便作为该发酵体系的补充氮源，所述牛粪、猪粪、鸡粪的氮源设置为4%、6%、8%和10%四个梯度，装罐率设置为90%，菌液设置20%，pH为7.5，TS设置为12%。
3.根据权利要求1所述的一种纤维乙醇废水生产沼气方法，其特征在于：所述发酵产酸期用40%NaOH溶液调节发酵液pH至7.5左右，总固体的量与氮源促使发酵原料中的碳氮比在(25～30):1之间。
4.根据权利要求1所述的一种纤维乙醇废水生产沼气方法，其特征在于：所述进行装罐时，每个发酵罐的pH调至7.5。
5.根据权利要求1所述的一种纤维乙醇废水生产沼气方法，其特征在于：所述多功能厌氧发酵装置, 包括罐体，所述罐体顶部上方设有电机，所述罐体顶面分别设有出气口、回流气出口和温度传感器，所述罐体顶面中部开设有通孔，所述通孔内套装有搅拌转轴，所述搅拌转轴的顶端与所述罐体上方电机输出转轴固定连接，所述搅拌转轴轴杆底部设有搅拌器，所述罐体一侧侧壁顶部设有进料口，所述罐体另一侧侧壁上部分别设有回流液进口、热水出口，下部分别设有回流液出口、热水入口，所述罐体底部分别设有回流气入口、出料口，所述罐体一侧设有水浴锅，所述罐体另一侧侧壁上部热水出口与下部的热水入口均通过管道与罐体一侧设置的水浴锅固定连接，所述罐体外壁套装有保温板，所述罐体底部周边设有支腿。
6.根据权利要求5所述的一种纤维乙醇废水生产沼气方法，其特征在于：所述回流液进口与回流液出口之间设有导管，所述导管中部设有污水自吸泵，所述热水入口与水浴锅之间设有通管，所述通管中部设有空调自吸泵。
7.根据权利要求5所述的一种纤维乙醇废水生产沼气方法，其特征在于：所述空调自吸泵与所述罐体顶面的温度传感器之间设有温控开关。
说明书
一种纤维乙醇废水生产沼气方法
技术领域
本发明涉及资源与环保技术领域，尤其是涉及一种纤维乙醇废水生产沼气方法。
背景技术
能源问题是可持续发展中的一个重要主题。随着经济的不断发展，能源短缺和环境污染问题日益突出。纤维乙醇的研发已成为当前各国新资源战略的重点，我国也在大力发展非粮乙醇。河南天冠企业集团有限公司目前已完成了万吨秸秆乙醇科技攻关，并已运行3万吨秸秆乙醇项目。但在生产中实现原料多级利用，提高经济效率，需要对后期的纤维乙醇废水做深度开发利用。河南天冠集团对传统乙醇生产废物利用技术已成熟，但在工业化进程中还需技术不断创新。通过对纤维乙醇废水沼气利用中发酵液回流循环技术、纤维乙醇废水固态发酵产沼气工艺等关键技术的研究，实现秸秆原料生物乙醇-沼气二级能源梯度生产，提高原料能源转化率，为发展绿色循环经济提供技术支撑。我国高度重视燃料乙醇的发展，并且出台了大量的鼓励补贴政策。这些措施刺激了中国燃料乙醇工业化的发展[54]。中国科学院发布的《工业生物技术白皮书2015》显示截止到2014年全国生物燃料乙醇年产量约216万吨，成为全球第三大生物燃料乙醇生产国和应用国，仅次于美国和巴西。纤维素燃料乙醇工业的迅速发展致使纤维乙醇废水的排放量增大。通过对纤维乙醇废水的理化分析，纤维素乙醇废水是高浓度酸性有机废水，其中COD、总氮(TN，Total Nitrogen)、VFA等指标的含量远远高于国家污水排放指标是不能直接排放的。因此单纯的通过对废水进行理化处理不仅处理效果不好并且投入成本过高。所以，通过对纤维乙醇废水的再次发酵利用的方法处理废水不仅可以大量消耗废水中的有机质含量，得到的沼气能用于发电或直接取代天然气供给用户燃烧。纤维乙醇废水(生产纤维乙醇蒸馏后得到的废水)进行了厌氧发酵参数的优化预实验。将废水采用板框压滤法进行固液分离，分别用分离得到的废液、固废和未分离的废水为原料分别采用正交法进行沼气发酵，优化得到最佳发酵条件。设计制造多功能厌氧发酵装置用于中试发酵。目前 , 石 油、煤炭、天然气等化石燃料在价格不断上涨的同时 , 正面临资源枯竭的危险。而且化石能 源在生产和使用的过程中所排放的二氧化碳和各类污染气体，对环境造成了不同程度的污 染。生物乙醇以其环保、可再生等优点成为一种重要的替代能源。与使用粮食作为原料的 第一代生物乙醇不同，第二代生物乙醇及纤维乙醇，是以秸秆、农作物壳皮茎秆等纤维为原 料。伴随着纤维乙醇的生产，会有一部分有机废水产生。废水的 CODCr 在 40000-50000mg/ L，pH 在 5 ～ 6 之间，水温在 55～ 60℃之间。废水直接排放不但会造成严重环境污染，而且 会造成资源的极大浪费。
发明内容
本发明为了克服现有技术的缺陷，本发明解决的技术问题在于：提供一种纤维乙醇废水生产沼气方法，同时能通过对纤维乙醇废水的再次发酵利用的方法处理废水不仅可以大量消耗废水中的有机质含量，得到的沼气能用于发电或直接取代天然气供给用户燃烧。
为了解决上述技术问题，本发明提供的纤维乙醇废水生产沼气方法，包括以下步骤：首先将纤维乙醇厂的纤维乙醇及废水与养殖厂禽畜排出的粪便按不同比例混合后，导入到多功能厌氧发酵装置内进行发酵，在发酵过程中，多功能厌氧发酵装置所产生的沼气将用于生活中的燃气和发电，多功能厌氧发酵装置内的沼渣通过深加工为有机肥料用于农业生产，通过厌氧发酵后的沼液将被回收回流到多功能厌氧发酵装置内进行下次发酵使用。
所述纤维乙醇废水生产沼气方法为：所用原料包括以下几种：菌液、纤维乙醇废水、牛粪、猪粪、鸡粪。采用了鸡粪、猪粪、牛粪三种常见牲畜粪便作为该发酵体系的补充氮源，所述牛粪、猪粪、鸡粪的氮源设置为4%、6%、8%和10%四个梯度，装罐率设置为90%，菌液设置20%，pH为7.5，TS设置为12%。
所述发酵产酸期用40%NaOH溶液调节发酵液pH至7.5左右，总固体的量与氮源促使发酵原料中的碳氮比在(25～30):1之间。
所述进行装罐时，每个发酵罐的pH调至7.5。
所述多功能厌氧发酵装置, 包括罐体，所述罐体顶部上方设有电机，所述罐体顶面分别设有出气口、回流气出口和温度传感器，所述罐体顶面中部开设有通孔，所述通孔内套装有搅拌转轴，所述搅拌转轴的顶端与所述罐体上方电机输出转轴固定连接，所述搅拌转轴轴杆底部设有搅拌器，所述罐体一侧侧壁顶部设有进料口，所述罐体另一侧侧壁上部分别设有回流液进口、热水出口，下部分别设有回流液出口、热水入口，所述罐体底部分别设有回流气入口、出料口，所述罐体外壁套装有保温板，所述罐体一侧设有水浴锅，所述罐体另一侧侧壁上部热水出口与下部的热水入口均通过管道与罐体一侧设置的水浴锅固定连接，所述罐体底部周边设有支腿。
所述回流液进口与回流液出口之间设有导管，所述导管中部设有污水自吸泵，所述热水入口与水浴锅之间设有通管，所述通管中部设有空调自吸泵。
所述空调自吸泵与所述罐体顶面的温度传感器之间设有温控开关。
本发明有益效果：将纤维乙醇厂的纤维乙醇及废水与养殖厂禽畜排出的粪便按不同比例混合后，导入到多功能厌氧发酵装置内进行发酵，在发酵后，多功能厌氧发酵装置所产生的沼气将用于生活中的燃气和发电，而多功能厌氧发酵装置内的沼渣通过深加工为有机肥料用于农业生产，通过厌氧发酵的沼液将被回收回流到多功能厌氧发酵装置内进行下次发酵使用。本发明通过对纤维乙醇废水沼气利用中发酵液回流循环技术、纤维乙醇废水固态发酵产沼气的工艺等技术，提高原料能源转化率，为发展绿色循环经济提供技术支撑。