本发明专利技术提供了一种利用造纸污泥生产燃料乙醇的方法。本发明专利技术利用味精废液作为造纸污泥的能源调理剂，获取合适的Ｃ／Ｎ，通过添加纤维素酶，促进物料的糖化分解，同时在反应体系中加入马铃薯营养液，并接种经培养后的酿酒酵母菌液，在一个反应器中同时实现了原料的糖化与发酵，发酵开始后的第６ｈ内即有乙醇产生，不存在还原糖的累积现象。本发明专利技术整个制备过程操作方便，工艺简单，节约能耗，利用工业固体废物（造纸污泥）替代传统生产乙醇的糖质和粮食原料，同时利用另一种工业固体废物（味精废液）优化系统的营养结构，促进产气高峰的到来，缩短发酵周期，不仅提高了反应器的处理能力和处理效率，而且还同时实现了两大固体废弃物的“无害化、减量化和资源化”。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固体废弃资源再生利用和环境保护领域，具体涉及一种造纸污泥资 源化利用技术，更具体来说涉及。
技术介绍
在我国，造纸工业是耗水大户，造纸过程中产生的大量造纸废水在生化处理过 程中又产生了大量的造纸污泥(造纸污泥是指造纸厂废水在生化处理过程中于初沉池和 二沉池中得到的混合污泥)。据统计，2007年我国大约产生2389万吨脱水造纸污泥(含 水率为80%)，478万吨干污泥，预计到2020年，我国大约将产生3088万吨脱水造纸污 泥(含水率为80%，618万吨干污泥)。面对如此大量的造纸污泥，传统的处理处置方法是焚烧、填埋和土地利用。 造纸废水在处理过程中，由于混凝、吸附等作用将废水中大部分的污染物质富集到污泥 中，影响其直接土地施用；填埋造纸污泥不但耗费资金，占用土地，而且对土壤、地下 水及空气容易造成二次污染；焚烧造纸污泥则需提高污泥脱水率，但锅炉焚烧系统投资 及运行费用较高，易产生烟气污染，不适合一般的中小型造纸企业。由于造纸污泥中富含细小纤维、木质素及其衍生物、糖类和盐，生物处理成为 造纸污泥资源化利用的一个重要途径。目前国内外生物处理的一个主要方法是利用造纸 污泥进行好氧堆肥制得有机肥料，但堆肥过程中存在挥发性气体产量大、能耗高、恶臭 等问题。因此寻找更合适的生物处理方法对其中的有效物质进行转化利用具有重要的现实意义。随着现代工业的发展和世界人口的激增，能源危机日趋加剧，全球对于开发新 的可替代能源的兴趣越来越大。乙醇作为一种洁净和可再生的能源，已经受到各国政府 和众多研究者的广泛重视。生产燃料乙醇的生物质原料主要包括三大类①糖质原料， 包括甘蔗、甜高粱等；②淀粉质原料，包括薯类、谷物等；③纤维类原料，包括芦苇、 苎麻秆、秸秆和稻壳等。现阶段我国燃料乙醇的生产均以糖类或粮食为原料，进一步扩 大产量将会受到资源的限制，因此采用价廉、易得的纤维质原料生产乙醇将是今后发展 的必然趋势。我国每年农业生产中形成的农作物残渣(稻草、秸秆等)有7X108t，工业生产 中还有数百万吨的纤维废弃物，如何利用这些廉价的原料制备乙醇是目前研究的热点， 其中利用农业纤维质原料生产乙醇在国内外已有较多研究(罗鹏，刘忠。表面活性剂对 麦草同步糖化发酵转化乙醇的影响。过程工程学报，2009，9(2) 355-360 ； Marchetti J M, Errazu A F.Biodiesel production from acid oils and ethanol using a solid basic resin as catalyst.Biomass&Bioenergy，2009，6 1_5)，而利用工业纤维废弃物(如造纸污泥) 制取乙醇却未见报道。因此本专利技术从造纸污泥的特性和当前世界能源现状角度出发，研究总结造纸污 泥生产燃料乙醇的工艺条件，为更高效地实现造纸污泥的“减量化、无害化、资源化”利用探索新的途径，具有重要的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对造纸污泥产生量日趋增加和能源短缺日益严重的问题， 提供。该方法具有工艺简单、操作方便、低能耗 等特点。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案予以实现本专利技术利用味精废液作为造纸污泥的能源调理剂，按照一定的重量比例将味精 废液和造纸污泥两种物料混合，使发酵底物(造纸污泥和味精废液)达到合适的C/N，通 过添加纤维素酶，促进物料的糖化分解，同时在反应体系中加入马铃薯营养液，并接种 经培养后的酿酒酵母菌液，在一个反应器中同时实现了原料的糖化与发酵，发酵开始后 的第6h内即有乙醇产生。本专利技术优选味精废液造纸污泥重量比为3 10 100。所述利用造纸污泥生产燃料乙醇的方法，包括以下步骤(1)将新鲜的造纸污泥，进行均勻分散；(2)以干质量计，按照味精废液造纸污泥重量比为3 10 100称取味精废液 和造纸污泥，混合，得到合适C/N的发酵底物；(3)将固体状态的纤维素酶，添加适量蒸馏水，转化成纤维素酶溶液；(4)制备营养液马铃薯(去皮)切小块后放入800 IOOOmL水中煮沸25 35min,过滤，滤液补足至IOOOmL,再加入相当于马铃薯质量5 15%的葡萄糖，制成 发酵系统微生物生长所需的不同浓度的营养液；(5)制备接种菌液将酵母菌加入到步骤(4)所得的浓度为20%的培养基，液体 培养(30士2°C，150rev/min)15h后，利用平板计数法测得此时菌液中单一菌落数的数量 级为IO8 IO9CfoAnL，则该菌液可用作接种菌液；(6)将步骤⑵得到的发酵底物添加到IOOOmL的反应器中，反应器的有效体积 为700mL，本试验反应器中添加的所有物料总量也设定为600mL，按照40U/g VS (VS指 反应器中添加的造纸污泥和味精废液所含挥发性物质的总质量)加入步骤(3)纤维素酶溶 液，然后加入步骤(4)得到的营养液(营养液的添加量以保证最终600mL的反应物料中 马铃薯的浓度为20%为准)，再加入蒸馏水，使得反应器内物料总量达到600mL，反应 器内总物料干物质(指原料扣除水分后的剩余部分)含量为3 8%，最后将上述所得的 混合物用质量浓度为10 %的柠檬酸溶液调节其pH值至4.0 6.0 ；(7)按照接种菌液系统物料总量的体积比为1 5 15加入步骤(5)培养好的 接种菌液；(8)盖紧瓶口，于30士2°C、150rev/min条件下恒温震荡；(9)48h后对得到的乙醇发酵液进行蒸馏提纯，即可得到燃料乙醇产品。本专利技术更为优选的方案是，提供，发酵 过程不需要灭菌操作，可有效降低能耗，简便操作，所述方案二包括以下步骤(1)将新鲜的造纸污泥，进行均勻分散；(2)以干质量计，按照味精废液造纸污泥重量比为3 10 100称取味精废 液，添加到造纸污泥中，得到合适C/N的发酵底物；5(3)将固体状态的纤维素酶，添加适量蒸馏水，转化成纤维素酶溶液，将纤维素 酶溶液用0.22 μ m的微孔滤膜于无菌操作台进行过滤灭菌；(4)制备营养液马铃薯(去皮)切小块后放入800 IOOOmL水中煮沸25 35min,过滤，滤液补足至IOOOmL,再加入相当于马铃薯质量5 15%的葡萄糖，制备得到营养液；(5)制备接种菌液将酵母菌加入到步骤(4)所得培养基，液体培养至菌液中单 一菌落数的数量级为IO8 IO9CfuAnL，得接种菌液；(6)将步骤(2)得到的混合物添加到IOOOmL的反应器中，反应器的有效体积为 700mL,本试验反应器中添加的所有物料总量也设定为600mL，加入步骤(4)得到的营 养液(营养液的添加量以保证最终600mL的反应物料中马铃薯的浓度为20%为准)，再 加入蒸馏水，使得反应器内物料总量达到600mL，反应器内总物料干物质(指原料扣除 水分后的剩余部分)含量为3 8%，最后将上述所得的混合物用质量浓度为10%的柠檬 酸溶液调节其pH值至4.0 6.0;将上述反应器移至高压灭菌锅，于121°C、Iatm灭菌 60min,再按照40U/g VS (VS指反应器中添加的造纸污泥和味精废液所含挥发性物质的总 质量)加入步骤(3)得到的纤维素酶溶液；(7)按照接种菌液系统物料总量的体积比为1 5 15加入步骤(5)培养好的 接种菌液；(8)盖紧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用造纸污泥生产燃料乙醇的方法，其特征在于是利用味精废液作为造纸污泥的能源调理剂，调节味精废液和造纸污泥混合物Ｃ／Ｎ，在反应体系中添加纤维素酶和马铃薯营养液，接种经培养后的酿酒酵母菌液，经糖化与发酵制备得到乙醇。
【技术特征摘要】
1.一种利用造纸污泥生产燃料乙醇的方法，其特征在于是利用味精废液作为造纸污 泥的能源调理剂，调节味精废液和造纸污泥混合物C/N，在反应体系中添加纤维素酶和 马铃薯营养液，接种经培养后的酿酒酵母菌液，经糖化与发酵制备得到乙醇。2.根据权利要求1所述利用造纸污泥生产燃料乙醇的方法，其特征在于包括以下步骤(1)将新鲜的造纸污泥，进行均勻分散；(2)以干质量计，按照味精废液造纸污泥重量比为3 10 100称取味精废液，添 加到造纸污泥中，得到合适C/N的发酵底物；(3)将固体状态的纤维素酶，添加适量蒸馏水，转化成纤维素酶溶液；(4)制备营养液马铃薯放入水中煮沸，过滤，再加入相当于马铃薯质量5 15%的 葡萄糖，制备得到营养液；(5)制备接种菌液将酵母菌加入到步骤(4)所得培养基，液体培养至菌液中单一菌 落数为IO8 IO9CfoAnL，得接种菌液；(6)将步骤(2)得到的混合物添加到IOOOmL的反应器中，按照每克造纸污泥和味精 废液所含挥发性物质的总质量加入40U/g的量加入步骤(3)所述纤维素酶溶液，加入步骤 (4)制备得到的营养液，再添加蒸馏水使得反应器内系统物料总量达到600mL，调节系统 物料pH值至4.0 6.0 ；(7)按照接种菌液系统物料总量的体积比为1 5 15加入步骤(5)培养好的接种 菌液；(8)盖紧瓶口，于30士2°C、150rev/min条件下恒温震荡;(9)48h后对得到的乙醇发酵液进行蒸馏提纯，即可得到燃料乙醇产品。3.根据权利要求1所述利用造纸污泥生产燃料乙醇的方法，其特征在于包括以下步骤(1)将新鲜的造纸污泥，进行均勻分散；(2)以干质量计，按照味精废液造纸污泥重量比为3 10 100称取味精废液和造 纸污泥，得到合适C/N的发酵底物；(3)将固体状态的纤维素酶，添加适量蒸馏水，转化成纤维素酶溶液，将纤维素酶溶 液用0.22 μ m的微孔滤膜于无菌操作台进行过滤灭菌；(4)制备营养液马铃薯放入水中煮...
【专利技术属性】
技术研发人员：林云琴，王德汉，王钍汀，吴少全，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：81
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