专利名称：一种利用啤酒生产废弃物制取燃气和沼肥的方法
技术领域：
本发明涉及一种固废资源化领域，尤其涉及一种利用啤酒生产废弃物制取燃气和 沼肥的方法。
背景技术：
啤酒生产行业废弃物主要是酒糟、污泥和硅胶泥，据粗略统计，2011年，我国啤酒 酒糟年产出量近1000万吨，废污泥、废硅胶泥产出量100多万吨，这些废弃物中，如废污泥 中含有丰富的有机质(干基> 50% )和氮磷钾(> 5% )等植物养分，直接丢弃到垃圾场 或将废污泥与磷粉、腐殖土等相混合直接农用，由于废污泥未经稳定化和消毒处理，不仅会 造成环境严重污染(有机污染、生物污染和空气污染)，还造成了资源的巨大浪费。
经过厌氧发酵的沼渣和沼液被称为沼肥，沼肥中含有丰富的有机质和作物生长所 需的多种营养物质氮、磷、钾、硼、铜、铁、钙、锌等微量元素，以及各种氨基酸、维生素、蛋白 质、糖类、核酸、酶类和有益微生物抗生素等多种生物活性物质。沼肥养分全、肥效快，而且 很少有盐分积累。长期施用沼肥可以改良土壤的根际环境，改良土壤结构，疏松土壤，增加 土壤肥力，促进作物生长。同时可降低病虫害和风害的发生，减少农业生产肥料的投入成 本。发酵后产生的沼肥亦可以开发成高效的有机肥料或者复合肥料等农业用肥，对于实现 资源化利用具有重要的现实意义。
在能源紧张的形式下，用啤酒废弃物发酵制取燃气和沼肥，既可使啤酒生产污泥 得到很好的利用，减少对环境的污染，又能提供一种无污染的新型能源，具有很高的环境效 益、社会效益和经济效益，对我国新型能源和资源的合理开发利用、环境保护和可持续发展 具有十分重要的意义，但现有技术中未见相关报道。发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种利用啤酒生产废弃物制取 燃气和沼肥的方法，此方法操作简便、运行费用低、无二次污染、管理方便、具有较高产气 率，能够同时获得燃气和沼肥。
为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是一种利用啤酒生产废弃物制取燃 气和沼肥的方法，其步骤包括一、原料组成将啤酒生产排放的脱水污泥、废酒糟、硅胶泥 的一种或几种按照重量比混合，测定物料PH值为5. 5 6. 8之间，将所选材料分成两组，调 整其水分，使其中一组在95 85%，另一组在70 80%，进行干式和湿式发酵；二、发酵 将配好的两组原料加入两组发酵罐中密闭，首先通入氮气，排出罐内空气，确保罐体在密封 状态下进行厌氧发酵，发酵产生燃气从发酵罐顶部排出，在发酵过程中进行间歇搅拌，控制 两组发酵罐的温度分别为23 27°C之间和48 52°C之间，进行低温和高温发酵；三、发酵 产气分析发酵开始后，产气量逐渐上升，保持温度和搅拌条件，按时监测发酵物料PH值和 产气成分中014和0)2含量，当产气速率显著下降至产气不明显时，发酵结束；四、沼肥回收 将发酵完毕的沼肥留下一部分作为下一批发酵的接种物料，将剩下沼肥进一步稳定处理，检测PH值、有机碳、有机质、氮磷钾、重金属和其他微量元素含量，稳定后，用于有机无机复 合肥、叶面肥、冲施肥的原料。
进一步的，所述步骤三中，当pH值急剧下降时，添加水和熟石灰进行调节。
本发明的有益效果在于操作简便、运行费用低、无二次污染、管理方便、具有较高 产气率，能够同时获得燃气和沼肥；发酵快速稳定，能够实现生物质能源和资源的高效回收 利用，为啤酒生产废弃物的资源化利用和减缓能源危机提供一种有价值的方法；除需要添 加水分和熟石灰调节PH值外，其他原料均来自啤酒生产过程中排放的废弃物，不需秸杆和 木屑等其他调理剂，实现了啤酒企业生产废弃物的循环利用和内部资源化；产生的沼肥长 期施用可以改良土壤的根际环境，改良土壤结构，疏松土壤，增加土壤肥力，促进作物生长， 减少农业生产肥料的投入成本；解决了啤酒生产废弃物处理处置问题，即可以消除城市污 染，又能降低农业生产成本，对于实现资源化利用促进社会可持续发展具有重要的现实意 义。
下面结合附图对本发明的技术方案进行说明。
图1为本发明与国内外生产工艺对比图表。
具体实施方式
如图1所示的一种利用啤酒生产废弃物制取燃气和沼肥的方法，其步骤包括一、 原料组成将啤酒生产排放的脱水污泥、废酒糟、硅胶泥的一种或几种按照重量比混合，测 定物料pH值为5. 5 6. 8之间，将所选材料分成两组，调整其水分，其中2份调节含水率为 70% 80%，另2份含水率为85% 95%;二、发酵将配好的两组原料加入两组发酵罐中 密闭，首先通入氮气，排出罐内空气，确保罐体在密封状态下进行厌氧发酵，发酵产生燃气 从发酵罐顶部排出，在发酵过程中进行间歇搅拌，控制两组发酵罐的温度分别为23 27°C 之间和48 52°C之间，进行低温和高温发酵；三、发酵产气分析发酵开始后，产气量逐渐 上升，保持温度和搅拌条件，按时监测发酵物料PH值和产气成分中CH4和CO2含量，当产气 速率显著下降至产气不明显时，发酵结束；四、沼肥回收将发酵完毕的沼肥留下一部分作 为下一批发酵的接种物料，将剩下沼肥进一步稳定处理，检测PH值、有机碳、有机质、氮磷 钾、重金属和其他微量元素含量，稳定后，用于有机无机复合肥、叶面肥、冲施肥的原料。
进一步的，所述步骤三中，当pH值急剧下降时，添加水和熟石灰进行调节。
实施例1 :
一、原料组成取4kg啤酒生产污泥4份，测定其中总碳、有机质、全氮、全磷、全 钾和水分含量，加入适量水，其中2份调节含水率为70% 80%，另2份含水率为85% 95% ；
二、发酵分别放入不同的厌氧发酵罐中，排出罐内空气，开启温控装置，控制温度 分别为23 27°C和48 52V ;
三、发酵产气分析启动气体计量和收集装置，静态放置I 3天，产气后，开启搅 拌电机，转速为20r/min，电机开lh，停5h，每天监测物料pH值、产气量和产气成分，每3天 测定一次沼渣和沼液中总碳、有机质、全氮、全磷、全钾含量，直至产气不明显，发酵结束；
四、沼肥回收将发酵完毕的沼渣和沼液的1/5作为下一批发酵的接种物料，其余 部分稳定处理后，测定出料沼渣和沼液中PH值、有机碳、总碳、有机质、全氮、全磷、全钾、重 金属元素和氨基酸、维生素、蛋白质、糖类、核酸、酶类和有益微生物抗生素等含量，用于研 发有机无机复合肥、叶面肥和冲施肥。
实施例2:
一、原料组成将啤酒生产排放的废弃物脱水污泥和废酒糟按照重量比1: 2配成 混合物料4份,加入适量水,测定pH值为5. 7,测定其中总碳、有机质、全氮、全磷、全钾和水 分含量，分取混合物料2份调节含水率为75%，另2份含水率为90% ；
二、发酵将配好的原料加入不同的厌氧发酵罐中，通入氮气，排出罐内空气，确保 发酵罐在厌氧状态下运行，开启温控装置，分别控制温度分别为23 27°C和48 52°C ；
三、发酵产气分析发酵开始后，启动气体计量和收集装置，静态放置I 3天，产 气后，开启搅拌电机，转速为20r/min，电机开lh，停5h，每天监测物料pH值、产气量和产气 成分中CH4和CO2含量，每3天测定一次沼渣和沼液中总碳、有机质、全氮、全磷、全钾含量， 当产气速率显著下降至产气不明显时，发酵结束，发酵开始后，第6 12天开始产气，9 18天后，第一阶段产气结束，30 45天后，又重新开始慢慢产气，55 63天后产气结束，单 位酒糟产气量达到5. 2 5. 7ml/g，沼渣中营养成分达到5. 5% 6. 0% ;
四、沼肥分析利用将发酵完毕的沼肥留下沼渣和沼液的1/5作为下一批发酵的 接种物料，将剩下沼肥进一步稳定处理，检测PH值、有机碳、有机质、氮磷钾、重金属和其他 微量元素含量，稳定后，用于有机无机复合肥、叶面肥、冲施肥的原料。
实施例3
一、原料组成分取足量啤酒污泥、废酒糟与硅胶泥按照1:2:1配成混合物料 4份，加入适量水，测定pH值为5. 9，测定其中总碳、有机质、全氮、全磷、全钾和水分含量，分 取混合物料2份调节含水率为70%，另2份含水率为95% ；
二、发酵将配好的原料分别放入不同的发酵罐中，通入氮气，确保发酵罐在厌氧 状态下运行，排出罐内空气，开启温控装置，分别控制温度分别为23 27°C和48 52V。
三、发酵产气分析启动气体计量和收集装置。静态放置I 3天，产气后，开启 搅拌电机，转速为20r/min，电机开lh，停5h，每天监测物料pH值、产气量和产气成分中CH4 和CO2含量，每3天测定一次沼渣和沼液中pH值、总碳、有机质、全氮、全磷、全钾含量，直 至产气结束，发酵开始后，第5 15天开始产气，10 25天后，第一阶段产气结束，40 55天后，又重新开始慢慢产气，68 75天后产气结束，单位酒糟和硅胶泥产气量达4. 2 4. 8ml/g，沼渣中营养成分达到5. 4% 5. 8% ；
四、沼肥分析利用将发酵完毕的沼渣和沼液的1/5作为下一批发酵的接种物料， 将剩下沼肥进一步稳定处理，检测PH值、有机碳、有机质、氮磷钾、重金属和其他微量元素 含量，稳定后，用于有机无机复合肥、叶面肥、冲施肥的原料。
对比实施例1、2、3在干式和湿式发酵条件下高温和低温发酵的产气天数、产气量 和成分含量，对比表如下表一、表二，效果对比结果表明，室温下实施例2和实施例3的发酵 产物优于实施例1和高温条件下的实施方案。
表一、发酵温度(23-27°C )
权利要求
1.一种利用啤酒生产废弃物制取燃气和沼肥的方法，其特征在于步骤包括一、原料组成将啤酒生产排放的脱水污泥、废酒糟、硅胶泥的一种或几种按照重量比混合，测定物料PH值为5. 5 6. 8之间，将所选材料分成两组，调整其水分，使其中一组在85 95%，另一组在70 80%，进行干式和湿式发酵；二、发酵将配好的两组原料加入两组发酵罐中密闭，首先通入氮气，排出罐内空气，确保罐体在密封状态下进行厌氧发酵，发酵产生燃气从发酵罐顶部排出，在发酵过程中进行间歇搅拌，控制两组发酵罐的温度分别为23 27°C之间和48 52°C之间，进行低温和高温发酵；三、发酵产气分析发酵开始后，产气量逐渐上升，保持温度和搅拌条件，按时监测发酵物料PH值和产气成分中CH4和CO2含量，当产气速率显著下降至产气不明显时，发酵结束；四、沼肥回收将发酵完毕的沼肥留下一部分作为下一批发酵的接种物料，将剩下沼肥进一步稳定处理，检测PH值、有机碳、有机质、氮磷钾、重金属和其他微量元素含量，稳定后，用于有机无机复合肥、叶面肥、冲施肥的原料。
2.根据权利要求1所述的利用啤酒生产废弃物制取燃气和沼肥的方法，其特征在于所述步骤三中，当PH值急剧下降时，添加水和熟石灰进行调节。
3.根据权利要求1所述的利用啤酒生产废弃物制取燃气和沼肥的方法，其特征在于一、原料组成将啤酒生产排放的废弃物脱水污泥和废酒糟按照重量比1: 2配成混合物料，测定PH值为5. 7，测定其中总碳、有机质、全氮、全磷、全钾和水分含量，加入适量水，调整分别含水率为75%和90% ;二、发酵将配好的原料加入发酵罐中，通入氮气，确保发酵罐在厌氧状态下运行，保持温度范围在23 27°C之间；三、发酵产气分析发酵开始后，启动气体计量和收集装置，静态放置I 3天，产气后，开启搅拌电机，转速为20r/min，电机开lh，停5h，每天监测物料pH值、产气量和产气成分中CH4和CO2含量，每3天测定一次沼渣和沼液中总碳、有机质、全氮、全磷、全钾含量，当产气速率显著下降至产气不明显时，发酵结束；四、沼肥分析利用将发酵完毕的沼肥留下沼渣和沼液的1/5作为下一批发酵的接种物料，将剩下沼肥进一步稳定处理，检测PH值、有机碳、有机质、氮磷钾、重金属和其他微量元素含量，稳定后，用于有机无机复合肥、叶面肥、冲施肥的原料。
4.根据权利要求3所述的利用啤酒生产废弃物制取燃气和沼肥的方法，其发酵特征在于发酵开始后，第6 12天开始产气，9 18天后，第一阶段产气结束，30 45天后，又重新开始慢慢产气，55 63天后产气结束，单位酒糟产气量达到5. 2 5. 7ml/g,沼渣中营养成分达到5. 5 % 6. O %。
5.根据权利要求1所述的利用啤酒生产废弃物制取燃气和沼肥的方法，其特征在于一、原料组成将啤酒生产排放的废弃物脱水污泥、废酒糟和硅胶泥按照重量比1: 2 :1配成混合物料，测定PH值为5. 9，测定其中总碳、有机质、全氮、全磷、全钾和水分含量，分别调整含水率为70%和95% ;二、发酵将配好的原料加入发酵罐中，通入氮气,确保发酵罐在厌氧状态下运行，保持温度范围在23 27°C之间；三、发酵产气分析启动气体计量和收集装置，静态放置I 3天，产气后，开启搅拌电机，转速为20r/min，电机开lh，停5h，每天监测物料PH值、产气量和产气成分中CH4和CO2含量，每3天测定一次沼渣和沼液中总碳、有机质、全氮、全磷、全钾含量，直至产气结束；四、沼肥分析利用将发酵完毕的沼渣和沼液的1/5作为下一批发酵的接种物料，将剩下沼肥进一步稳定处理，检测pH值、有机碳、有机质、氮磷钾、重金属和其他微量元素含量，稳定后，用于有机无机复合肥、叶面肥、冲施肥的原料。
6.根据权利要求5所述的利用啤酒生产废弃物制取燃气和沼肥的方法，其发酵特征在于发酵开始后，第5 15天开始产气，10 25天后，第一阶段产气结束，40 55天后，又重新开始慢慢产气，68 75天后产气结束，单位酒糟和硅胶泥产气量达4. 2 4. 8ml/g,沼渣中营养成分达到5. 4% 5.8%。
全文摘要
本发明公开了一种啤酒生产废弃物制取燃气和沼肥的方法，其步骤包括一、原料组成将啤酒生产排放的脱水污泥、废酒糟、硅胶泥的一种或几种按照重量比混合，调整水分含量；二、发酵将配好的原料分别加入发酵罐中，通入氮气，确保发酵罐在厌氧状态下运行，分别保持温度范围在23-27℃和48-52℃之间，发酵过程中间歇式搅拌，并检测物料pH值、产气量、产气成分和有机质含量；三、发酵产物分析测定出料沼渣和沼液的各种元素含量，稳定处理后直接作为肥料施用或者用于研发有机无机复合肥、叶面肥和冲施肥等新型肥料。本发明方法操作简便、运行费用低、无二次污染、管理方便。
文档编号B09B3/00GK103008323SQ201210443699
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者辛言君, 崔德杰, 马东, 王冰, 金圣爱 申请人:青岛农业大学