专利名称：秸秆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法
技术领域：
本发明涉及一种秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，属于有机废弃物利用和可再生能源生产技术领域。
背景技术：
我国是一个农业大国，每年秸杆产量大约有7亿吨。随着我国人民生活水平的不断提高，农作物秸杆作为燃料使用的数量已越来越少。据估计每年4亿吨左右的剩余秸杆随地堆弃和任意焚烧，造成了大气污染、土壤矿化、火灾事故、堵塞交通等大量的社会、经济和生态问题。农作物富含纤维素等高含碳量的原料，可以为沼气生产提供碳元素。、
酒厂蒸馏废液是一种高有机物质含量的废水，其pH值为3. (T3. 5，CODra值为2500(T40000mg/L，BOD5值为2500(T30000mg/L，远远超过国家允许的废水排放标准。部分厂家将酒厂蒸馏废液作为废物直接排放，对环境造成严重污染。而蒸馏废液中含大量的糖类、蛋白质及氨基等高含氮物料可以满足沼气生产所需的氮元素，直接排放是极大的浪费。为了解决上述问题，现有技术中出现了利用农作物秸杆生产沼气的技术和利用酒厂蒸馏废液生产沼气的技术。利用农作物秸杆生产沼气的现有技术很多，例如中国专利号“200810141177. 8”公开了一种利用秸杆干式发酵生产沼气的工艺，
公开日为2009年01月07日，其步骤是一、用粉碎机将秸杆粉碎至2-8mm，二、将秸杆碎料经输送机送至预处理池，并在预处理池内加入40-53°C的热水和秸杆发酵剂进行预处理，预处理池的秸杆碎料和厌氧消化器回流的沼液，按2 I的比例混合，搅拌后秸杆料液含固率为20-35%;三、用污泥泵把秸杆料液等量地输送于厌氧消化器顶部，发酵温度为40-53°C ;四、发酵产生的沼气，经气液分离、净化提纯为清洁燃料。在利用酒厂蒸馏废液生产沼气的技术中，中国专利号“201010576401. 3”公开了一种厌氧出水水资源化生产酒精的方法，
公开日为2011年07月13日，包含以下步骤酒精蒸馏废液进入厌氧沼气发酵罐进行沼气发酵，产生的沼气进入热电联产进行发电。厌氧出水经过空气氧化，或纯氧氧化，或双氧水氧化，或臭氧氧化等氧化处理，再回用作为拌料用水进行酒精发酵，实现水资源化，发酵液蒸馏后获得成品酒精，蒸馏废液进入厌氧沼气发酵罐中进行下一批次的循环。但现有技术中没有同时利用秸杆和酒蒸馏废液生产沼气的技术。沼气发酵其本质就是微生物的培养过程。在沼气发酵过程中，各种微生物共同作用降解发酵原料将其转化为沼气，同时实现微生物增殖。因此沼气发酵的成功与否就取决于微生物的生长代谢状况，而发酵原料中碳元素与氮元素的含量比例则是微生物正常生长代谢的关键因素。秸杆是高含碳量的原料，单独利用秸杆进行沼气发酵很容易出现“酸化”现象，造成发酵失败；酒厂蒸馏废液是一种高含氮量的原料，单独利用其进行沼气发酵会因为碳氮比例失调造成微生物增殖效率低下或生长抑制，从而降低发酵效率或发酵失败。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中利用酒厂蒸馏废液生产沼气和利用农作物秸杆生产沼气存在的上述问题，提供一种秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法。本发明同时利用农作物秸杆和酒厂蒸馏废液生产沼气，并且生产沼气过程中没有二次污染。为实现上述目 的，本发明采用的技术方案如下
一种秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于，包括如下步骤秸杆预处理，预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比，堆怄预处理，接种和入池发酵。所述秸杆预处理中，采用粉碎或铡断的方法对TS含量> 90%的风干秸杆进行预处理操作，粉碎后的秸杆粒径大于5目，铡断后的秸杆小于2cm/段。所述预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比中，将两种原料均匀混合，且混合料中碳氮含量质量比为2(T30 :1。所述堆怄预处理中，在混合料中加水调节其含水量为7(T75%，再调节pH值至7.0，再次混合均匀后在常温下进行堆怄，堆怄时间夏季为6— 8天，春秋冬季为9一 11天。所述接种步骤中，将堆怄结束后的混合原料取出，再次调节pH值至7. 2，加水调节其含水量至8(T85%，加入沼气发酵接种物混合均匀。所述入池发酵步骤中，将完成接种的物料进行干式发酵生产沼气，发酵温度为25—35 0C，发酵周期为55— 65天。所述秸杆为对沼气发酵不产生抑制的农作物秸杆。所述秸杆为水稻、小麦、玉米、高粱、油菜、大麦、棉花或大豆等。所述堆怄预处理过程中，所选用的场地为不渗水漏水的坑洼地。所述沼气发酵接种物中微生物数量大于I. OX IO6个/克，接种量为混合后物料质量的 25— 35%。采用本发明的优点在于
一、本发明包括如下步骤秸杆预处理，预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比，堆怄预处理，接种和入池发酵，该方法可同时利用农作物秸杆和酒厂蒸馏废液生产沼气，根据两种原料各自的特性，选择合适的搭配比例组成沼气发酵的底物，解决了两种原料的污染问题，且生产过程中没有二次污染，产气结束后的残余物可直接作肥料施用，操作简单方便，风干秸杆和酒厂蒸馏废液的混合物每吨能生产沼气250m3左右，具有良好的产气潜力和应用前
旦
o二、本发明中，所述秸杆预处理中，采用粉碎或铡断的方法对风干秸杆进行预处理操作，粉碎后的秸杆粒径大于5目，铡断后的秸杆小于2cm/段，通过该步骤的操作，可以提高秸杆的降解速率，缩小其与酒厂蒸馏废液利用速率之前的差异。三、本发明中，所述预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比中，将两种原料均匀混合，且混合料中碳氮含量质量比为2(T30 :1，以保证其为微生物的生长代谢提供合适的营养因素，碳氮比偏高或过低均会造成发酵的失败。四、本发明中，所述堆怄预处理中，在混合料中加水调节其含水量为7(T75%，再调节pH值至7. 0，再次混合均匀后在常温下进行堆怄，堆怄时间夏季为6— 8天，春秋冬季为9-11天，在堆怄时调节含水量为7(T75%，即可以满足好氧微生物的生长需要，也可以保证酒厂蒸馏废液与秸杆的充分接触，达到较好的堆怄效果，调节PH值为7.0，可以中和酒厂蒸馏废液中的部分挥发性有机酸，给微生物生长一个较适宜的生长环境，堆怄时间根据季节的不同而不同，可以保证堆怄的效果的同时避免营养元素的流失。五、本发明中，所述接种步骤中，将堆怄结束后的混合原料取出，再次调节pH值至7. 2，加水调节其含水量至8(T85%，加入沼气发酵接种物混合均匀，堆怄结束后的原料会有大量的挥发酸积累，通过PH值和含水量的调整，为厌氧发酵的微生物提供一个正常的生长代谢环境，缩短发酵启动周期。六、本发明中，所述入池发酵步骤中，将完成接种的物料进行干式发酵生产沼气，发酵温度为25— 35°C，发酵周期为55— 65天，利用干式发酵处理操作简单，可大幅减少工作量；在常温下发酵可以减少发酵的自身耗能，节约投资；55飞5天的发酵周期可充分利用原料生产沼气，同时原料可达到充分腐熟的作用，发酵结束的原料可直接作肥料还田施用。七、本发明中，所述秸杆为对沼气发酵不产生抑制的农作物秸杆，如水稻、小麦、玉米、高粱、油菜、大麦、棉花或大豆等，不会因含抑制物质造成发酵失败。 八、本发明中，所述堆怄预处理过程中，所选用的场地为不渗水漏水的坑洼地，可以避免在堆怄过程中蒸馏废液的流失，使秸杆和蒸馏废液的配比基本不产生变化，保证发酵的正常进行和足量的沼气产量。九、本发明中，所述沼气发酵接种物中微生物数量大于I. OX IO6个/克，接种量为混合后物料质量的25— 35%，可保证发酵的正常启动，减小启动时间，提高了发酵的效率。
具体实施例方式实施例I
以IL干发酵罐为发酵容器，以稻草和白酒厂蒸馏废液为原料，按照本方法进行操作，具体如下
1、稻草风干，以秸杆粉碎机粉碎，粒径约为5目；
2、测试稻草及酒厂蒸懼废液的碳氮含量，结果如下表
项目含水量(％) 碳含量(％) 氮含量(％) 碳氮比
I證草_ 42一 0. 6366. 7 T~
_废液 +99.5|3.3|o.7|4.7 1
根据上述测定值，分别计算稻草粉及酒厂蒸馏废液用量为100g、200ml，此时原料碳氮
比约为23. 3 :1。3、称(量)取稻草粉100g、酒厂蒸馏废液200ml，另添加酒厂冲洗废水84ml，用石灰粉调节pH值到7. 0，混合均匀。此时原料TS含量为25%。将混合均匀后的原料在35°C培养箱中堆怄。4、7天后将(3)中堆怄的原料取出，再添加酒厂冲洗废水156ml，用石灰粉再次调节pH值至7. 2，加入160g沼气发酵接种物混合均匀。沼气发酵接种物可以为现有技术中的沼气发酵复合菌剂或正常运行的干发酵沼气工程的出料。5、将(4)中的发酵原料装入IL干发酵罐，放入35°C培养箱中发酵。发酵周期为60天，发酵结束后共产沼气28L。实施例2
一种秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，包括如下步骤秸杆预处理，预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比，堆怄预处理，接种和入池发酵。
所述秸杆预处理中，采用粉碎或铡断的方法对TS含量> 90%的风干秸杆进行预处理操作，粉碎后的秸杆粒径大于5目，铡断后的秸杆小于2cm/段。所述预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比中，将两种原料均匀混合，且混合料中碳氮含量质量比为20 :1。所述堆怄预处理中，在混合料中加水调节其含水量为70%，再调节pH值至7. 0，再次混合均匀后在常温下进行堆怄，堆怄时间夏季为6天，春秋冬季为9天。所述接种步骤中，将堆怄结束后的混合原料取出，再次调节pH值至7. 2，加水调节其含水量至80%，加入沼气发酵接种物混合均匀。所述入池发酵步骤中，将完成接种的物料进行干式发酵生产沼气，发酵温度为25°C，发酵周期为55天。 所述秸杆为对沼气发酵不产生抑制的农作物秸杆，例如水稻、小麦、玉米、高粱、油菜、大麦、棉花或大豆等。本发明的优选实施方式为，所述堆怄预处理过程中，所选用的场地为不渗水漏水的坑洼地。本发明中，所述沼气发酵接种物中微生物数量大于I. OX IO6个/克，接种量为混合后物料质量的25%。实施例3
本实施例与前述实施例基本相同，主要区别如下
所述预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比中，将两种原料均匀混合，且混合料中碳氮含量质量比为30 :1。所述堆怄预处理中，在混合料中加水调节其含水量为75%，再调节pH值至7. 0，再次混合均匀后在常温下进行堆怄，堆怄时间夏季为8天，春秋冬季为11天。所述接种步骤中，将堆怄结束后的混合原料取出，再次调节pH值至7. 2，加水调节其含水量至85%，加入沼气发酵接种物混合均匀。所述入池发酵步骤中，将完成接种的物料进行干式发酵生产沼气，发酵温度为35°C，发酵周期为65天。所述沼气发酵接种物中微生物数量大于I. OX IO6个/克，接种量为混合后物料质量的35%。实施例4
本实施例与前述实施例基本相同，主要区别如下
所述预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比中，将两种原料均匀混合，且混合料中碳氮含量质量比为25 :1。所述堆怄预处理中，在混合料中加水调节其含水量为72%，再调节pH值至7. 0，再次混合均匀后在常温下进行堆怄，堆怄时间夏季为7天，春秋冬季为10天。所述接种步骤中，将堆怄结束后的混合原料取出，再次调节pH值至7. 2，加水调节其含水量至83%，加入沼气发酵接种物混合均匀。所述入池发酵步骤中，将完成接种的物料进行干式发酵生产沼气，发酵温度为30°C，发酵周期为60天。所述沼气发酵接种物中微生物数量大于I. OX IO6个/克，接种量为混合后物料质量的30%。本发明并非现有秸杆单独发酵方法和酒厂蒸馏废液发酵方法的合并方法。原因在于一本发明以秸杆和酒厂蒸馏废液为发酵原料，不同的作物秸杆和不同酒厂的蒸馏废液的碳氮比都不相同，因此利用本发明进行操作时应根据原料的实际碳氮含量来调整原料的用量。其二 本发明选择的发酵方式为干发酵，而酒厂蒸馏废液与秸杆的降解利用速度具有 很大的差异，利用秸杆或酒厂蒸馏废液的处理方法进行发酵，必然会发酵失败。因此，现有利用酒厂蒸馏废液生产沼气的技术与利用农作物秸杆生产沼气的技术也不能直接结合起来生产沼气。
权利要求
1.一种秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于，包括如下步骤秸杆预处理，预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比，堆怄预处理，接种和入池发酵。
2.根据权利要求I所述的秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于所述秸杆预处理中，采用粉碎或铡断的方法对TS含量> 90%的风干秸杆进行预处理操作，粉碎后的秸杆粒径大于5目，铡断后的秸杆小于2cm/段。
3.根据权利要求I或2所述的秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于所述预处理后的秸杆和酒蒸馏废液的配比中，将两种原料均匀混合，且混合料中碳氮含量质量比为20 30 :1。
4.根据权利要求3所述的秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于所述堆怄预处理中，在混合料中加水调节其含水量为7(T75%，再调节pH值至7. 0，再次混合均匀后在常温下进行堆怄，堆怄时间夏季为6— 8天，春秋冬季为9一 11天。
5.根据权利要求1、2或4所述的秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于所述接种步骤中，将堆怄结束后的混合原料取出，再次调节PH值至7. 2，加水调节其含水量至80 85%，加入沼气发酵接种物混合均匀。
6.根据权利要求5所述的秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于所述入池发酵步骤中，将完成接种的物料进行干式发酵生产沼气，发酵温度为25—35°C，发酵周期为55— 65天。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于所述秸杆为对沼气发酵不产生抑制的农作物秸杆。
8.根据权利要求7所述的秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于所述秸杆为水稻、小麦、玉米、高粱、油菜、大麦、棉花或大豆。
9.根据权利要求4所述的秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于所述堆怄预处理过程中，所选用的场地为不渗水漏水的坑洼地。
10.根据权利要求5所述的秸杆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，其特征在于所述沼气发酵接种物中微生物数量大于I. OX IO6个/克，接种量为混合后物料质量的25—35%。
全文摘要
本发明公开了一种秸秆和酒蒸馏废液共同生产沼气的方法，包括如下步骤秸秆预处理，预处理后的秸秆和酒蒸馏废液的配比，堆沤预处理，接种和入池发酵。本发明同时利用农作物秸秆和酒厂蒸馏废液生产沼气，并且生产沼气过程中没有二次污染。
文档编号C12P5/02GK102732565SQ20121025525
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月23日 优先权日2012年7月23日
发明者尹小波, 李强, 邓宇 申请人:农业部沼气科学研究所