[發明專利]一種纖維乙醇廢水生產沼氣方法

在審

• 申請號: 201710271494.0
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN106995236A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: 李玉英;陳兆進;朱延峰;張自群;楊秀華;張斐然;王棟;王林風;陸浩洋;李冰
• 申請（專利權）人: 南陽師范學院
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F11/04;C02F103/36;C02F103/20
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙)41117
• 代理人: 秦舜生

技術領域

本發明涉及資源與環保技術領域，尤其是涉及一種纖維乙醇廢水生產沼氣方法。

背景技術

能源問題是可持續發展中的一個重要主題。隨著經濟的不斷發展，能源短缺和環境污染問題日益突出。纖維乙醇的研發已成為當前各國新資源戰略的重點，我國也在大力發展非糧乙醇。河南天冠企業集團有限公司目前已完成了萬噸秸稈乙醇科技攻關，并已運行3萬噸秸稈乙醇項目。但在生產中實現原料多級利用，提高經濟效率，需要對后期的纖維乙醇廢水做深度開發利用。河南天冠集團對傳統乙醇生產廢物利用技術已成熟，但在工業化進程中還需技術不斷創新。通過對纖維乙醇廢水沼氣利用中發酵液回流循環技術、纖維乙醇廢水固態發酵產沼氣工藝等關鍵技術的研究，實現秸稈原料生物乙醇-沼氣二級能源梯度生產，提高原料能源轉化率，為發展綠色循環經濟提供技術支撐。我國高度重視燃料乙醇的發展，并且出臺了大量的鼓勵補貼政策。這些措施刺激了中國燃料乙醇工業化的發展[54]。中國科學院發布的《工業生物技術白皮書2015》顯示截止到2014年全國生物燃料乙醇年產量約216萬噸，成為全球第三大生物燃料乙醇生產國和應用國，僅次于美國和巴西。纖維素燃料乙醇工業的迅速發展致使纖維乙醇廢水的排放量增大。通過對纖維乙醇廢水的理化分析，纖維素乙醇廢水是高濃度酸性有機廢水，其中COD、總氮(TN，Total Nitrogen)、VFA等指標的含量遠遠高于國家污水排放指標是不能直接排放的。因此單純的通過對廢水進行理化處理不僅處理效果不好并且投入成本過高。所以，通過對纖維乙醇廢水的再次發酵利用的方法處理廢水不僅可以大量消耗廢水中的有機質含量，得到的沼氣能用于發電或直接取代天然氣供給用戶燃燒。纖維乙醇廢水(生產纖維乙醇蒸餾后得到的廢水)進行了厭氧發酵參數的優化預實驗。將廢水采用板框壓濾法進行固液分離，分別用分離得到的廢液、固廢和未分離的廢水為原料分別采用正交法進行沼氣發酵，優化得到最佳發酵條件。設計制造多功能厭氧發酵裝置用于中試發酵。目前 , 石 油、煤炭、天然氣等化石燃料在價格不斷上漲的同時 , 正面臨資源枯竭的危險。而且化石能 源在生產和使用的過程中所排放的二氧化碳和各類污染氣體，對環境造成了不同程度的污 染。生物乙醇以其環保、可再生等優點成為一種重要的替代能源。與使用糧食作為原料的 第一代生物乙醇不同，第二代生物乙醇及纖維乙醇，是以秸稈、農作物殼皮莖稈等纖維為原 料。伴隨著纖維乙醇的生產，會有一部分有機廢水產生。廢水的 CODCr 在 40000-50000mg/ L，pH 在 5 ～ 6 之間，水溫在 55 ～ 60℃之間。廢水直接排放不但會造成嚴重環境污染，而且 會造成資源的極大浪費。

發明內容

本發明為了克服現有技術的缺陷，本發明解決的技術問題在于：提供一種纖維乙醇廢水生產沼氣方法，同時能通過對纖維乙醇廢水的再次發酵利用的方法處理廢水不僅可以大量消耗廢水中的有機質含量，得到的沼氣能用于發電或直接取代天然氣供給用戶燃燒。

為了解決上述技術問題，本發明提供的纖維乙醇廢水生產沼氣方法，包括以下步驟：首先將纖維乙醇廠的纖維乙醇及廢水與養殖廠禽畜排出的糞便按不同比例混合后，導入到多功能厭氧發酵裝置內進行發酵，在發酵過程中，多功能厭氧發酵裝置所產生的沼氣將用于生活中的燃氣和發電，多功能厭氧發酵裝置內的沼渣通過深加工為有機肥料用于農業生產，通過厭氧發酵后的沼液將被回收回流到多功能厭氧發酵裝置內進行下次發酵使用。

所述纖維乙醇廢水生產沼氣方法為：所用原料包括以下幾種：菌液、纖維乙醇廢水、牛糞、豬糞、雞糞。采用了雞糞、豬糞、牛糞三種常見牲畜糞便作為該發酵體系的補充氮源，所述牛糞、豬糞、雞糞的氮源設置為4%、6%、8%和10%四個梯度，裝罐率設置為90%，菌液設置20%，pH為7.5，TS設置為12%。

所述發酵產酸期用40%NaOH溶液調節發酵液pH至7.5左右，總固體的量與氮源促使發酵原料中的碳氮比在(25～30):1之間。

所述進行裝罐時，每個發酵罐的pH調至7.5。