一种酿酒废糟干式甲烷发酵生产能源沼气的方法技术

本发明专利技术公开了一种酿酒废糟进行干式甲烷发酵生产能源沼气的方法，步骤如下：(1)取酿酒废糟加入反应罐中，加水，加入厌氧产甲烷种子污泥，混合；(2)厌氧发酵，发酵的同时收集沼气，即可。本发明专利技术方法可以有效处理酿酒废糟，同时利用干式甲烷发酵生产能源沼气，实现酿酒废糟的无害化、减量化和资源化，且发酵周期短，设备简单，易于维护。

【技术实现步骤摘要】
一种酿酒废糟干式甲烷发酵生产能源沼气的方法
本专利技术涉及一种食品工业废弃物酿酒废糟的资源化利用方法，属于环保

技术介绍
酿酒废糟又称为酒糟或者丢糟，是白酒酿造过程中的主要废弃物。据统计，我国每年有约2500万吨酿酒废糟从白酒工厂排出。酿酒废糟的含水率达50～60％，残留着许多未被完全利用的淀粉、蛋白质、氨基酸和矿物元素等，其营养物质丰富，极易腐败变质，不易储存。传统的处理方法主要是将其烘干以后同煤炭一起燃烧产生蒸汽，但是由于酿酒废糟的高含水量，直接燃烧的方法能量产出较低，同时燃烧过程中易产生大量灰尘和有毒气体，容易造成二次污染。因此，有必要寻求一种对环境友好的方法处理酿酒废糟。利用废弃生物质进行甲烷发酵产沼气既是一种有效处理有机废弃物的方式，同时还能获得可再生能源沼气，现已在世界范围内被广泛应用。在国务院印发的“十二五”国家战略性新兴发展规划中有关生物质能产业的发展目标中，到2015年生物燃气年利用量要达到300亿立方米，到2020年沼气产量将提高到500亿立方米。付善飞等，“酒糟沼气化利用的基础研发”，化工学报2014年5月第65卷第5期公开了一种以酿酒废糟为原料，采用湿式甲烷发酵生产能源沼气的方法。采用湿式甲烷发酵(固体含量一般在10％以下)生产能源沼气需加大量水稀释，造成反应器体积太大，成本过高。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种以酿酒废糟为原料，干式甲烷发酵生产能源沼气的方法。本专利技术酿酒废糟干式甲烷发酵生产能源沼气的方法，步骤如下：(1)取酿酒废糟加入反应罐中，加水至固含量为18-21％，加入厌氧产甲烷种子污泥，混合；(2)厌氧发酵，发酵的同时收集沼气，即可。步骤(1)中，所述酿酒废糟为新鲜酿酒废糟；所述酿酒废糟先进行粉碎，粉碎至粒径小于5mm。步骤(1)中，所述厌氧产甲烷种子污泥采用如下方法制备：取以生活垃圾为原料的厌氧消化污泥，每3kg污泥中添加粉碎的废纸17.5g、狗粮8g、70ml水，厌氧培养，即可。步骤(1)中所述种子污泥与酿酒废糟的重量比为：3kg:(56.5～226)g；优选为3kg:(56.5～113)g。步骤(2)中，在发酵开始时通过充氮气的方式使得反应罐处于厌氧状态；和/或，所述发酵的温度为50～60℃，优选52～55℃，进一步优选52℃；所述发酵的时间为5～8天，优选6～7天，最优选为7天。本专利技术种酿酒废糟长期干式甲烷发酵生产能源沼气的方法，步骤如下：1)按照权利要求1～6任意一项所述方法发酵；2)开启反应罐，取出部分污泥，取酿酒废糟，加水至固含量为18-21％，加入反应罐中，混合，厌氧发酵，发酵的同时收集沼气；3)重复步骤2)，即可。步骤2)中，加入的酿酒废糟与剩余种子污泥的重量比为(56.5～226)g：3kg。步骤2)中，所述酿酒废糟为新鲜酿酒废糟；和/或，所述酿酒废糟先进行粉碎，粉碎至粒径小于5mm。步骤2)中，在发酵开始时通过充氮气的方式使得反应罐处于厌氧状态；和/或，所述发酵的温度为50～60℃，优选52～55℃，进一步优选52℃；和/或，所述发酵的时间为5～8天，优选6～7天，最优选为7天。本专利技术还提供了前述方法生产得到的产物，分别为沼气和发酵残留物(可用作厌氧产甲烷种子污泥)。本专利技术方法可以有效将酿酒废糟转化为甲烷，产气效率高，实现了酿酒废糟的无害化、减量化和资源化利用，而且采用的干式发酵方法，反应体积小，成本低廉，操作方便，发酵周期短，设备简单，易于维护，应用前景良好。本专利技术采用干式发酵技术(固体含量≥15％)可以减小反应器体积以及较少的能量投入；同时，同中温发酵相比(35-37℃)，采用高温发酵(50-60℃)可使发酵微生物具有更高的活性，可达到更高的发酵效率；另外，采用高温发酵更能有效杀灭病原菌。下面通过具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明，但是并不是对本专利技术的限制，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。附图说明图1本专利技术酿酒废糟高温干式甲烷发酵生产能源沼气的装置和方法示意图具体实施方式本专利技术发酵装置如图1所示，发酵罐以及外部增温装置，发酵罐顶部有盖，盖子上有沼气出气口连接沼气收集槽，进料和出料时取下盖子。反应原料：浓香型白酒制造过程中产生的新鲜酿酒废糟，经测定，新鲜酿酒废糟的基本性质如表1：表1酿酒废糟的基本性质(DM：drymatter干重)实施例1本专利技术酿酒废糟干式甲烷发酵生产能源沼气的方法厌氧产甲烷种子污泥可以取甲烷发酵工程反应器内的污泥作为厌氧产甲烷种子污泥，也可以按照如下方法驯养和制备：取以生活垃圾为原料的厌氧消化工程反应器内污泥，进行驯养，驯养培养基由废纸、狗粮和水组成，其中废纸为碳源，狗粮为氮源(废纸处理成大小为5mm×20mm的纸片，狗粮碾磨成粉末状备用)，驯养方式为：3kg污泥中每周添加粉碎的废纸17.5g、狗粮8g、70ml水，并取出多余的污泥(使反应罐内污泥量维持3kg)，培养1年，得到种子污泥，其固含量为18-20％。将酿酒废糟进行粉碎，使物料粒径不大于5mm。取56.5克的新鲜酿酒废糟，添加64毫升自来水(加水之后的总固体含量为18-21％)，投入含有3千克厌氧产甲烷种子污泥的5升发酵罐中，充分混合，此时的有机负荷为1g-有机物/kg-污泥/天。用N2气置换反应罐上层空气(氮气直接通入敞口的反应罐即可进行置换)5分钟(大规模生产时也可以不充氮气)，然后合上盖子(盖子上有沼气出口连接沼气收集槽)，置于52℃恒温培养箱进行高温干式甲烷发酵，持续发酵7天(发酵过程中可以收集沼气，发酵完成后可以得到发酵残留物：污泥)。7天后从反应罐中取出约100克发酵残留物(维持反应罐内污泥量为3kg)，同时向发酵罐中添加56.5克新鲜的酿酒废糟和64毫升自来水(加水之后的总固体含量为18-21％)，搅拌均匀，然后合上盖子(盖子上有沼气出口连接沼气收集槽)，维持反应器内温度52℃进行发酵(发酵的时间为7天，发酵过程中可以收集沼气，发酵完之后可以得到发酵残留物：污泥)，此时的有机负荷为1g-有机物/kg-污泥/天。通过对反应装置连续72周期(周)产气量和发酵残留物理化性质的检测，酿酒废糟的产气效率为270.7L/kg-有机物，其中甲烷含量在55～65％，能量回收率约为30.8％。对发酵残留物的检测结果表明，挥发性有机酸几乎为0，总可溶性有机碳为2941mg/kg-污泥左右，NH4+为1745mg/kg-污泥左右。说明发酵过程无酸积累和氨抑制现象且产气良好，发酵过程长期运行稳定。实施例2本专利技术酿酒废糟干式甲烷发酵生产能源沼气的方法厌氧产甲烷种子污泥可以取甲烷发酵工程反应器内的污泥作为厌氧产甲烷种子污泥，也可以按照如下方法驯养和制备：取以生活垃圾为原料的厌氧消化工程反应器内污泥，进行驯养，驯养培养基由废纸、狗粮和水组成，其中废纸为碳源，狗粮为氮源(废纸处理成大小为5mm×20mm的纸片，狗粮碾磨成粉末状备用)，驯养方式为：3kg污泥中每周添加粉碎的废纸17.5g、狗粮8g、70ml水，并取出多余的污泥(使反应罐内污泥量维持3kg)，培养1年，得到种子污泥，其固含量为18-20％。将酿酒废糟进行粉碎，使物料粒径不大于5mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种酿酒废糟干式甲烷发酵生产能源沼气的方法，其特征在于：步骤如下：(1)取酿酒废糟加入反应罐中，加水至固含量为18‑21％，加入厌氧产甲烷种子污泥，混合；(2)厌氧发酵，发酵的同时收集沼气，即可。

【技术特征摘要】
1.一种酿酒废糟干式甲烷发酵生产能源沼气的方法，其特征在于：步骤如下：(1)取酿酒废糟加入反应罐中，加水至固含量为18-21％，加入厌氧产甲烷种子污泥，混合；(2)厌氧发酵，发酵的同时收集沼气，即可。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述酿酒废糟为新鲜酿酒废糟；所述酿酒废糟先进行粉碎，粉碎至粒径小于5mm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述厌氧产甲烷种子污泥采用如下方法制备：取以生活垃圾为原料的厌氧消化污泥，每3kg污泥中添加粉碎的废纸17.5g、狗粮8g、70ml水，厌氧培养，即可。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述种子污泥与酿酒废糟的重量比为：3kg:(56.5～226)g；优选为3kg:(56.5～113)g。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，在发酵开始时通过充氮气的方式使得反应罐处于厌氧状态；和/或，所述发酵的温度为50～60℃，优选52～55℃，进一步优选5...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙照勇，王婷婷，钟小忠，汤岳琴，木田建次，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51