公布日：2022.12.16
申请日：2022.07.27
分类号：C02F3/28(2006.01)I;C12M1/107(2006.01)I;C12M1/36(2006.01)I;C12M1/38(2006.01)I;C02F103/16(2006.01)N;C02F103/32(2006.01)N;
C02F103/34(2006.01)N;C02F103/36(2006.01)N
摘要
本申请提供一种废水与酒糟混合厌氧发酵方法，包括：将第一沼液与废水混合，得到第一混合液；其中，所述废水的进料COD容积负荷符合第一预设条件；将所述第一混合液与酒糟混合得到第二混合液；将所述第二混合液进行厌氧发酵，收集厌氧发酵过程中产生的沼气，持续测定所述厌氧发酵过程中的过程参数，至所述过程参数符合第二预设条件；停止厌氧发酵，将发酵后的所述第二混合液过滤，得到第二沼液；其中，所述第二沼液能作为第一沼液与所述废水混合。使用第一沼液对废水进行接种，以增加发酵系统中的微生物，同时提高系统的pH及稳定性，将第一混合液与酒糟混合后进行厌氧发酵，既可以对高浓度废水进行处理，减少废水排量，可以增加产气量，增加收益。
权利要求书
1.一种废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：将第一沼液与废水混合，得到第一混合液；其中，所述废水的进料COD容积负荷符合第一预设条件；将所述第一混合液与酒糟混合得到第二混合液；将所述第二混合液进行厌氧发酵，收集厌氧发酵过程中产生的沼气，持续测定所述厌氧发酵过程中的过程参数，至所述过程参数符合第二预设条件；将发酵后的所述第二混合液过滤，得到第二沼液；其中，所述第二沼液能作为第一沼液与所述废水混合。
2.根据权利要求1所述的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，所述第一预设条件为：所述废水的进料COD容积负荷小于等于3-4kgCOD/(m3•d)。
3.根据权利要求1所述的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，所述过程参数包括：厌氧发酵水力停留时间、所述沼气的单位产气量，所述沼气中的甲烷含量，和/或所述第二混合液的pH。
4.根据权利要求3所述的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，所述第二预设条件包括：所述厌氧发酵水力停留时间达到预设时间、相邻两个所述单位产气量的第一差值比率不大于10％、所述沼气中的甲烷含量大于等于50％和所述第二混合液的pH＝6-8。
5.根据权利要求1所述的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，所述废水的进料体积的计算公式为：V1＝(V0*a)/n，其中，V1为废水的进料体积；V0为发酵装置有效容积；a为废水的进料COD容积负荷；n为废水的COD浓度。
6.根据权利要求1所述的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，所述酒糟的干物质进料质量的计算公式为：m2＝b*V，其中，m2为酒糟的干物质进料质量；b为第二混合液的干物质浓度；V为第二混合液的总体积。
7.根据权利要求6所述的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，所述第二混合液的干物质浓度小于等于15％。
8.根据权利要求6所述的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，所述第二混合液的干物质浓度为6-10％。
9.根据权利要求1所述的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，所述第一沼液的进料体积的计算公式为：V3＝V-V1-V2，其中，V3为第一沼液的进料体积，V为第二混合液的总体积，V1为废水的进料体积，V2为酒糟的进料总体积。
10.根据权利要求1所述的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，其特征在于，所述第一沼液和所述第二沼液均为非曝气的沼液。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种废水与酒糟混合厌氧发酵方法，已解决或部分解决背景技术提出的问题。
基于上述目的，本申请提供了一种废水与酒糟混合厌氧发酵方法，包括如下步骤：
将第一沼液与废水混合，得到第一混合液；其中，所述废水的进料COD容积负荷符合第一预设条件；
将所述第一混合液与酒糟混合得到第二混合液；
将所述第二混合液进行厌氧发酵，收集厌氧发酵过程中产生的沼气，持续测定所述厌氧发酵过程中的过程参数，至所述过程参数符合第二预设条件；
将发酵后的所述第二混合液过滤，得到第二沼液；其中，所述第二沼液能作为第一沼液与所述废水混合。
其中，本申请所述的废水主要指的是高浓度废水(COD含量超过50000mg/L)。在制酒酿酒、生物制药、石化炼制、重金属冶炼等化工生产过程中会产生大量的高COD废水，这些高COD废水常规手段处理成本高，因此使用本申请所述的方法进行协同处理，提高酒糟和废水的资源化利用水平。
其中，本申请所述的酒糟为米、麦、高梁等酿酒后剩余的残渣。
其中，本申请所述的第一沼液为有机物质经厌氧发酵后形成的褐色明亮的液体。
进一步地，所述厌氧发酵采用中温发酵，发酵温度35-42℃。
进一步地，所述厌氧发酵的温度为37℃。
进一步地，所述第一预设条件为：所述废水的进料COD容积负荷小于等于3-4kgCOD/(m3•d)。
进一步地，所述第一预设条件为：所述废水的进料COD容积负荷≤3.28kgCOD/(m3•d)。
其中，容积负荷是指发酵装置的单位有效容积在单位时间内所能承受的污染物的量。本申请中，以COD容积负荷来表示发酵装置的单位有效容积在单位时间内所能承受的废水的COD含量。
其中，经实验证明，当所述废水的进料COD容积负荷大于3.28kgCOD/(m3•d)时，由于所述废水的进料COD容积负荷太大，第一混合液中COD含量太高，容易引起发酵系统的酸化，导致产气能力下降甚至停止。
进一步地，所述过程参数包括：厌氧发酵水力停留时间、所述沼气的单位产气量，所述沼气中的甲烷含量，和/或所述第二混合液的pH。
进一步地，所述第二预设条件包括：所述厌氧发酵水力停留时间达到预设时间、相邻两个所述单位产气量的第一差值比率不大于10％、所述沼气中的甲烷含量大于等于50％、和所述第二混合液的pH＝6-8。
其中，所述第二预设条件包括上述四个条件，当所述第二混合液厌氧发酵过程中的参数符合同时满足上述四个条件时，所述第二混合液厌氧发酵过程稳定且满足实际需求，此时完成第二混合液的厌氧发酵。
所述厌氧发酵水力停留时间为所述第二混合液进行厌氧发酵的最佳时间。当厌氧发酵的时间太短，造成第二混合液发酵不充分，第二混合液中的有机物没有被充分发酵，没有被充分利用，造成资源的浪费；当厌氧发酵的时间太长，增加发酵反应的成本，损耗大大增加。
其中，所述预设时间为30-60天。
其中，所述预设时间优选为40天。
其中，在厌氧发酵过程中，单位产气量与沼气中的甲烷含量是表征发酵系统运行稳定性的直接指标，只有单位产气量与沼气中的甲烷含量同时保持稳定的发酵罐才有实际意义。其中，相邻两个所述单位产气量的第一差值比率不大于10％，证明单位产气量保持稳定；所述沼气中的甲烷含量大于等于50％，证明沼气中的甲烷含量保持稳定，只有满足这两个条件，才能说明发酵过程保持稳定，发酵才具有实际意义。
其中，所述第一差值比率Q的计算公式为：Q＝(w1-w2)/w1，其中，w1为相邻两个所述单位产气量中较大的数值，w2为相邻两个所述单位产气量中较小的数值。
其中，所述第二混合液的pH＝6-8.5。pH值直接影响厌氧发酵过程中微生物的代谢和繁殖。一般情况下，厌氧发酵的正常pH值为6-8.5，当pH值低于6或者高于8.5时均不利于沼气的产生。pH低于6时厌氧发酵罐内易发生酸化反应，不利于第二混合液的发酵，而当pH高于8.5时，则易出现氨氮浓度累积，进而抑制产气。
进一步地，所述第二混合液的pH＝6.8-8。
进一步地，所述废水的进料体积的计算公式为：V1＝(V0*a)/n，
其中，V1为废水的进料体积；V0为发酵装置有效容积；a为废水的进料COD容积负荷；n为废水的COD含量。
进一步地，所述酒糟的干物质进料质量的计算公式为：m2＝b*V,
其中，m2为酒糟的干物质进料质量；b为第二混合液的干物质浓度；V为第二混合液的总体积。
其中，依据所述第二混合液的总体积和第二混合液的干物质浓度，可以计算出酒糟的干物质进料质量。依据酒糟的干物质进料质量和酒糟原始的干物质质量，可以计算出酒糟的进料总体积(即下述的V2)。
其中，当所述厌氧发酵为连续进出料过程时，每次发酵的第二混合液的总体积＝发酵装置有效容积/厌氧发酵水力停留时间；当所述厌氧发酵为非连续进出料时，每次发酵的第二混合液的总体积小于等于发酵装置有效容积。
进一步地，所述第二混合液的干物质浓度小于等于15％。
进一步地，所述第二混合液的干物质浓度为6-10％。
其中，当所述第二混合液的干物质浓度太大时，使得第二混合液中酒糟的浓度太高，以致厌氧发酵过程搅拌困难，搅拌越困难，则第二混合液的均质化效果越差，厌氧发酵的效果也越差。
进一步地，所述第一沼液的进料体积的计算公式为：V3＝V-V1-V2,
其中，V3为第一沼液的进料体积，V为第二混合液的总体积，V1为废水的进料体积，V2为酒糟的进料总体积。
进一步地，所述第一沼液和所述第二沼液均为非曝气的沼液。
其中，经实验证明，如果第一沼液或第二沼液经过曝气回流，则会对发酵系统产气量有负面影响，以致单位产气量降低，不利于厌氧发酵。
从上面所述可以看出，本申请提供的废水与酒糟混合厌氧发酵方法，将废水与第一沼液混合，得到符合第一预设条件的第一混合液，使用第一沼液对废水进行接种，以增加发酵系统中的微生物，加快发酵反应的进行，同时碱性的第一沼液可以对酸性的废水进行中和，以提高系统的pH及稳定性，确保废水不会对发酵过程产生太大冲击，避免废水中过高的COD引起发酵系统酸化，最终导致产气能力下降甚至停止；将第一混合液与酒糟混合后进行厌氧发酵，既可以对高浓度废水进行处理，减少废水排量，又可以增加产气量，增加收益；同时，厌氧发酵后得到的第二沼液可以作为第一沼液循环使用，减少了废水的排量，并且大大降低了处理成本，实现了高浓度废水经济环保地处理。
（发明人：何荣玉;张自强;杨琦;詹余福;刘笃一）