[發(fā)明專利]一種工業(yè)醋渣廢棄物固態(tài)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710289551.8
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106929541A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳暢;馮佳昱;張繼宇;劉廣青
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02
• 代理公司: 北京太兆天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司11108
• 代理人: 張洪年

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醋渣再利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種工業(yè)醋渣廢棄物固態(tài)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的方法。

背景技術(shù)

醋渣作為一種制醋工業(yè)的副產(chǎn)物，其年產(chǎn)量巨大，約為300萬t。由于醋渣具有一定的酸性和腐蝕性，其隨意處置會造成一定程度的環(huán)境危害。醋渣同時還是一種富含木質(zhì)纖維素的原料，其主要由麩皮，稻殼的生物質(zhì)材料混合組成。傳統(tǒng)的處理方法如填埋和焚燒不僅會對環(huán)境造成一定程度的二次污染，同時也是一種對資源的浪費。而厭氧發(fā)酵技術(shù)是一種能夠低成本，無污染的將生物質(zhì)廢棄物轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵖稍偕茉吹姆椒ǎ眠@種方法能夠有效解決醋渣帶來的環(huán)境危害，同時還能獲得相當量的沼氣甲烷能源。然而傳統(tǒng)的濕式發(fā)酵不僅產(chǎn)氣量低，而且還會產(chǎn)生大量的沼液，這些沼液的處理目前仍是厭氧發(fā)酵技術(shù)的一大難題。相比之下，固態(tài)發(fā)酵擁有耗能少，無沼液產(chǎn)生，容積產(chǎn)氣量高等優(yōu)點，若能將其有效發(fā)展利用，將能大幅度提高厭氧消化的整體利益，降低處理成本，獲得更多的能源收益。

目前，固態(tài)厭氧消化工藝受到越來越多的關(guān)注，然而醋渣的固態(tài)發(fā)酵工藝還沒有得到很好的開發(fā)和利用。這是由于固態(tài)發(fā)酵技術(shù)還存在著很多不足，如反應(yīng)時間較長、接種物需求量大等；而且尚未有能夠有效提高固態(tài)厭氧發(fā)酵效率的合適的添加劑被開發(fā)和利用。生物炭作為近年來研究比較火熱的新興材料，其具有和活性炭，膨潤土類似的多孔結(jié)構(gòu)和吸附能力，主要由生物質(zhì)材料在厭氧或缺氧條件下，經(jīng)一定溫度的熱解產(chǎn)生。其特殊的結(jié)構(gòu)能夠有效吸附周圍環(huán)境中的微生物，增加微生物密度，為微生物的生長繁殖提供了良好的空間，加速微生物對有機物的分解利用。醋渣是由很多富含木質(zhì)纖維素結(jié)構(gòu)的物質(zhì)組成，具有制備生物炭的潛質(zhì)。因此本發(fā)明擬用過將醋渣熱解制成生物炭，并用作醋渣固態(tài)厭氧發(fā)酵的添加劑，以期提高其發(fā)酵效率。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高效一種工業(yè)醋渣廢棄物固態(tài)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的方法。

本發(fā)明所述一種工業(yè)醋渣廢棄物固態(tài)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的方法，包括以下步驟：

1)工業(yè)醋渣熱解制生物炭：將醋渣在室溫下烘干，然后放入固定床熱解炭化爐中，在400-500℃下熱解1.5～3h，最后自然降溫冷卻至室溫，制得醋渣生物炭；

2)醋渣固態(tài)厭氧發(fā)酵：將室溫下烘干的醋渣作為原料，按照醋渣和接種污泥的揮發(fā)性固體含量之比為2～3:1，發(fā)酵體系總固體含量在15～24％之間的條件下將所述的醋渣和接種污泥加入?yún)捬醴磻?yīng)器中，然后加入步驟1)制得的醋渣生物炭，加入質(zhì)量為所加入醋渣原料總固體含量的0.2～2％，混合均勻后，在37℃下進行為期40～50天的固態(tài)厭氧發(fā)酵。

步驟1)中，固定床熱解炭化爐的升溫速度為20-35分鐘從室溫加熱至400-500℃。

步驟2)中，所述的醋渣與接種污泥的揮發(fā)性固體含量之比為2:1，發(fā)酵體系總固體含量為20％。

步驟2)中，加入步驟1)制得的醋渣生物炭的質(zhì)量為加入醋渣原料總固體含量的1％。

步驟2)中，發(fā)酵時間為45天。

步驟1)中，在烘干醋渣時，將醋渣在室溫下平鋪于地面上，3天后自然烘干，避免高溫烘干造成結(jié)構(gòu)破壞。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的創(chuàng)新之處是：(1)采用醋渣這種工農(nóng)業(yè)有機廢棄物原料，通過厭氧發(fā)酵將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉吹募淄椋?2)采用固態(tài)厭氧發(fā)酵技術(shù)，大幅度減少用水量和其他能源消耗，并且沒有沼液產(chǎn)生；(3)將醋渣作為熱解原料，制備成生物炭，其醋渣生物炭產(chǎn)率能夠達到30～35％；(4)將醋渣生物炭作為添加劑加入醋渣固態(tài)厭氧發(fā)酵，此過程中無其他任何雜質(zhì)進入，并能提高發(fā)酵效率，其累計單位產(chǎn)甲烷率可達170-250mL/g VS，累計容積產(chǎn)甲烷率可達20-35L/L_工作體積。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的工業(yè)醋渣廢棄物固態(tài)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但本發(fā)明不限于以下實施例。

實施例1

1)工業(yè)醋渣熱解制生物炭：首先將醋渣平鋪于地面，放置3天后自然烘干。取約100g總固體含量TS＝95.5％，揮發(fā)性固體含量VS＝90.1％的醋渣，將其置于500mL固定床熱解炭化爐中。經(jīng)過30分鐘加熱后，溫度從室溫升至400℃，并在此溫度下維持1.5h，然后自然冷卻至室溫，其生物炭產(chǎn)率可達34.8％。