一种纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法，属于生物能源技术领域。处理方法包括：在纤维乙醇废糟液中加入第一碱液进行中和制成混合废水，且混合废水的pH值为6.5‑8；将混合废水与猪粪和/或碱处理后的秸秆混合制成发酵原液，且控制发酵原液的TS浓度范围在3％‑9％；将发酵原液进行厌氧发酵，并收集发酵产生的沼气。使用第一碱液调节纤维乙醇废糟液的pH值，然后将混合废水与猪粪和/或碱处理后的秸秆混合制成发酵原液，对发酵原液进行厌氧发酵来生产沼气，在增强了秸秆、猪粪发酵生产沼气的能力的同时，也增强了纤维乙醇废糟液的降解转化，不仅提高了农业废弃物发酵的沼气产量，且解决了纤维乙醇废糟液难以发酵降解的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法
本专利技术涉及生物能源
，特别涉及一种纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法。
技术介绍
乙醇清洁、环保、可再生，是一种可以取代石油作为燃料的极具希望的能源。传统乙醇行业利用粮食为原料生产乙醇，如使用淀粉含量丰富的玉米为原料，无需太过复杂的工艺即可进行发酵生产乙醇，乙醇产量较高，但由于存在与人争粮的缺点不利于大规模推广，因此用纤维类原料取代粮食为原料生产乙醇成为未来发展趋势。现阶段我国河南天冠集团的纤维乙醇生产线实现了年产3000t乙醇的目标，使用秸秆等农业废弃物作为原料生产乙醇，其糖化率为43％，糖醇转化率为91％。但是，在纤维乙醇发酵过程中，会产生大量副产品，纤维乙醇发酵醪经过蒸馏后的残液，再经过固液分离后获得的上清液即为纤维乙醇废糟液，该纤维乙醇废糟液产生量大，每生产1t乙醇，产生废糟液有11-15t。其中，废糟液pH值为4-5，含有大量有机物，已经检测出的有50多种包括小分子挥发酸、呋喃类衍生物、醛类，还有大量无机物，最终导致废糟液的COD值高达30000-50000mg/L，其中乙酸含量可达20000mg/L，糟液色度高，废糟液处理所需工艺复杂且困难，将纤维乙醇发酵后的废糟液加以资源化和能源化利用是一项极有意义的工作。废糟液的处理及利用有多种方法，其中，物理方法包括废糟液浓缩燃烧法、膜技术法、板框压滤法、离心分离法以及自然沉降法等，；化学方法主要包括添加氧化剂氧化的方法及利用厌氧生物处理的方法。单独使用物理方法不能完全降解废糟液，而采用添加氧化剂氧化的方法存在成本高投资大且不够环保的缺点，但是，利用厌氧生物处理则可以很好解决这一难题。厌氧发酵可以利用底物范围较广，且处理过程温和，可以将糟液中有机物质利用转化为沼气，提高能源转化，同时降低废水有机浓度。以纤维乙醇废糟液为单一底物直接进行厌氧发酵时，由于废糟液碳氮比较低、pH值低、有机酸含量高、悬浮物含量高等特点，在不调节废糟液的碳氮比和pH值的条件下直接进行厌氧发酵容易失败。
技术实现思路
为了解决以纤维乙醇废糟液为单一底物直接进行厌氧发酵容易失败的问题，本专利技术实施例提供了一种纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法。所述技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法，所述处理方法包括：(1)在纤维乙醇废糟液中加入第一碱液进行中和制成混合废水，且混合废水的pH值为6.5-8；(2)将混合废水与猪粪和/或碱处理后的秸秆混合制成发酵原液，且控制发酵原液的TS浓度范围在3％-9％；将发酵原液进行厌氧发酵，并收集发酵产生的沼气。秸秆的碱处理为本领域公知技术，具体的，在上述步骤(2)中，所述碱处理后的秸秆由以下方法得到：用第二碱液对秸秆原料进行预处理，预处理后，对预处理后的混合物进行固液分离，得到的固体干燥后得到碱处理后的秸秆。其中，固液分离采用简单的筛滤的方法即可，如使用滤网等，分离后对得到的固体进行干燥后得到碱处理后的秸秆。进一步地，在上述方法中，用第二碱液对秸秆原料进行预处理包括：将秸秆原料浸润在第二碱液中，定时搅拌，让第二碱液充分浸润秸秆原料。优选地，在上述预处理秸秆的方法中，所述第二碱液为质量分数为1％-3％的NaOH溶液，预处理温度为40℃-60℃、时间为12h-36h、固液比为7.5％-10％。需要说明的是，固液比为一种浓度单位，在本专利技术中，具体地指的是秸秆质量与溶剂中水的质量比例。优选地，使用的所述秸秆原料的粒径≤3mm。在本专利技术的一种可能的实现方式中，步骤(2)中，当采用混合废水和猪粪混合时，控制TS浓度≤6％。在本专利技术的另一种可能的实现方式中，步骤(2)中，当采用混合废水与猪粪和碱处理后的秸秆混合时，发酵原液中的碱处理后的秸秆和猪粪的TS质量比比为1:2～2:1，其中质量比为1:1左右较佳。其中，TS质量为样品中的总固体含量，而TS浓度指的是样品中的总固体含量占样品的总质量的百分比，即TS浓度＝样品中的固体质量/样品的总质量。在步骤(2)中，所述厌氧发酵采用常规的秸秆、猪粪发酵条件即可，具体的，可以是：在35-55℃的温度下进行厌氧发酵。优选地，用第二碱液对秸秆原料进行预处理后，所述处理方法还包括：对秸秆原料和第二碱液组成的混合物进行固液分离后，得到的残余碱液作为第一碱液，在步骤(1)中加入纤维乙醇废糟液中。优选地，步骤(2)之后，所述处理方法还包括：将发酵后的发酵原液进行固液分离，得到固体的沼渣和液体的沼液，所述沼液回用于配制用于预处理秸秆原料的第二碱液。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：使用秸秆原料碱处理后残余碱液调节纤维乙醇废糟液的pH值，然后将猪粪和/或碱处理后的秸秆与纤维乙醇废糟液混合制成发酵原料，对发酵原料进行厌氧发酵来生产沼气，在增强了秸秆、猪粪发酵生产沼气的能力的同时，也增强了纤维乙醇废糟液的降解转化，可以单独将碱处理后的秸秆和纤维乙醇废糟液进行混合制成发酵原液，也可以单独将猪粪和纤维乙醇废糟液进行混合制成发酵原液，还可以同时将猪粪与碱处理后的秸秆和纤维乙醇废糟液进行混合制成发酵原液，猪粪和碱处理后的秸秆均用于提供发酵过程中所必需的营养，以防止单独对纤维乙醇废糟液进行发酵，由于缺乏必要的营养导致发酵容易失败的问题，原料来源广泛，成本低，不仅提高了农业废弃物发酵的沼气产量，且解决了纤维乙醇废糟液难以发酵降解的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法流程图；图2是本专利技术实施例1、2、3和对照实施例2的发酵时间-产气示意图；图3是本专利技术实施例4、5、6和对照实施例3的发酵时间-产气示意图；图4是本专利技术实施例7、8、9的发酵时间-产气对比示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1是本专利技术实施例提供的纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法流程图，参见图1，在后述实验室条件下的实施例1-9和对照实施例1-3中，碱处理后的秸秆和第一碱液由以下方法得到：以质量分数为2％的NaOH溶液作为第二碱液，对秸秆原料进行预处理，将秸秆原料和第二碱液进行混合，秸秆原料和第二碱液的固液比为10％，在60℃的条件下处理12小时。预处理后对秸秆原料和第二碱液组成的混合物进行固液分离，分离后得到的固体干燥后得到碱处理后的秸秆，得到的残余碱液作为第一碱液。其中，碱处理后的秸秆TS浓度约为92％。需要说明的是，在本专利技术的其他实施例中，第二碱液可以采用质量分数为1％-3％的NaOH溶液(或氢氧化钙溶液等碱液)进行预处理，秸秆原料和第二碱液的固液比的范围为7.5％-10％，温度为40-60℃，预处理的时间为12-36小时。实施例1在实验室条件下处理50mL纤维乙醇废糟液，处理方法如下：(1)将50mL纤维乙醇废糟液与100mL第一碱液进行混合，制成混合废水，且混合废水的pH值为7.09，需要说明的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：(1)在纤维乙醇废糟液中加入第一碱液进行中和制成混合废水，且混合废水的pH值为6.5‑8；(2)将混合废水与猪粪和/或碱处理后的秸秆混合制成发酵原料，且控制发酵原料的TS浓度范围在3％‑9％；将发酵原料进行厌氧发酵，并收集发酵产生的沼气。

【技术特征摘要】
1.一种纤维乙醇废糟液与农业废弃物混合发酵的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：(1)在纤维乙醇废糟液中加入第一碱液进行中和制成混合废水，且混合废水的pH值为6.5-8；(2)将混合废水与猪粪和/或碱处理后的秸秆混合制成发酵原料，且控制发酵原料的TS浓度范围在3％-9％；将发酵原料进行厌氧发酵，并收集发酵产生的沼气。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中碱处理后的秸秆由以下方法得到：用第二碱液对秸秆原料进行预处理，对预处理后的混合物进行固液分离，得到的固体干燥后得到碱处理后的秸秆。3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，用第二碱液对秸秆原料进行预处理包括：将秸秆原料浸润在第二碱液中，定时搅拌，让第二碱液充分浸润秸秆原料。4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，对用第二碱液预处理秸秆原料后的混合物进行固液分离后，得到的残余碱液作为第一碱液，在步骤(1)中加入纤维乙醇废糟液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾平，张济韬，沈子赢，杨志浩，陆逸，胡钗，田启欢，彭靖靖，晏水平，王媛媛，王明，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42