一种以纤维乙醇副产品为主要原料生产沼气的方法

摘要

本发明属于生物能源新领域，涉及一种以纤维乙醇副产品为主要原料生产沼气的方法，本发明利用纤维乙醇生产副产品为主要原料，以淀粉乙醇糟液为辅料发酵生产沼气，本方法包括以下步骤：（1）对回收的纤维乙醇废液进行絮凝沉淀处理；（2）将（1）所得的废水和淀粉酒精废水按8~10∶1进行混合；（3）将（2）所得的水和稀释水按1∶2~3进行混合，调pH到4.5~6.5；（4）将（3）所得的水泵入EGSB进行发酵，温度35±2℃。本发明综合利用了纤维乙醇和淀粉乙醇废水，降低了纤维乙醇废水处理成本，又充分利用了淀粉废液的营养，对纤维乙醇发展有着重要的意义。

说明书

技术领域

本发明属于沼气生产技术领域，特别是一种以纤维乙醇副产品为主要原料，淀粉乙醇废液为辅料生产沼气的方法。

背景技术

利用秸秆生产乙醇，即纤维乙醇对于解决能源危机，减少二氧化碳排放量，解决农村秸秆污染，增加农民收入，实现可持续发展有着重要的意义。

在纤维乙醇生产过程中，需要对秸秆原料进行预处理。到目前为止出现的预处理方法主要有：酸法、碱法、理化法、以及生物法。通过大量实验和实践已经证明：蒸汽爆破预处理法和其它方法相比具有简单、高效、相对环保等优势，其缺点在于处理过程中损失大量的半纤维素。半纤维素在高温高压的作用下，分解为糠醛、乙酸，甲酸等低分子有机物。

在蒸汽爆破预处理过程中，大量半纤维素的降解物，以及少量纤维素和木质素降解物会伴随蒸汽从爆破原料中分离出来，经过冷凝回收塔回收，形成酸性、高COD的纤维乙醇生产副产品——纤维乙醇废液。如果直接排入河流，将对环境造成严重污染，如果进行回收，成本和技术难度都太大。如能将其充分利用，转化为沼气，不仅环保、又可生产更多可再生资源。

但是，经过回收的副产品废液、具有强酸性、高COD，高TSS，及低N、P和微量元素含量，如果直接进行厌氧处理，难度极大且成本较高。如果能够经过一定的工艺调整，并调整合适的处理参数，处理效果会显著提高。

淀粉在生产过程中，产生大量的高蛋白高营养的发酵蒸馏残液，经过离心分离后，黏稠部分经过干燥制成DDGS高蛋白饲料，而上清液则成为高蛋白，高浓度有机废水，如果直接进行厌氧处理，出水的N、P，微量元素等含量往往较高，造成浪费及水体富营养化。

如果将纤维乙醇生产废水和淀粉乙醇废水按一定比例混合后，进行厌氧处理，不仅使废水的各元素含量适中，并且沼气量还会明显增加，这对于降低两种废水单独处理成本来说，也有明显效果。

在生物能源领域，乙醇占主导地位，而沼气也占有重要位置。沼气的主要成份为甲烷，含量在55%~70%。甲烷热值35.9MJ/m³，沼气热值在20~25 MJ/m³之间，燃烧时产生大量的热，每立方沼气热值相当于3Kg标煤。因此，其作为新能源也是主要发展方向之一。

而到目前为止，没有任何专利及报道涉及此法生产沼气。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以纤维乙醇和淀粉乙醇生产废液混合液为原料生产沼气的方法，纤维乙醇废液为主要碳源，淀粉乙醇废液为主要氮源，该方法能够充分利用两种废液中的有效成分，降低两种废水处理成本。

本发明是通过以下技术方案实现的，其具体步骤如下：

（1）将纤维乙醇生产过程中秸秆原料爆破预处理工序产生的蒸汽回收冷凝水，经过80目网筛后，按一定量加入絮凝剂进行絮凝沉淀，除去杂质和部分COD，制得纤维乙醇冷凝废液；

（2）将步骤（1）所得的纤维乙醇冷凝废液和淀粉乙醇废液按8~10﹕1进行混合，用氧化钙调整pH值至4.0~6.0，制得混合废液；

（3）将酶车间生产废水、锅炉车间生产废水、经过深度处理过的纤维乙醇生产废水按1﹕1﹕2混合，制得混合废水，其COD低于3000mg/L；

（4）将步骤（2）所得混合废液与（3）所得的混合废水，按1﹕2~4进行混合，制成最终混合废液，其COD在10000~20000mg/L；

（5）将步骤（4）所得的最终混合废液，在调节池中用氧化钙调节pH 到4.5~6.5；

（6）将步骤（5）所得的废液通过蒸汽加热器，将温度加热到35℃±2℃，然后连续泵入EGSB反应器进行厌氧发酵。控制发酵温度35℃±1℃，回流比为2~5﹕1，水力停留时间（HRT）为40h~60h，将厌氧发酵产生的沼气用气体流量计进行计量，利用沼气柜进行收集。

本发明所述的纤维乙醇生产过程中秸秆原料爆破预处理工序产生的蒸汽回收冷凝水是：秸秆原料在进行预处理时产生的蒸汽回收冷凝水。

本发明所述的淀粉乙醇废液是：酒精发酵醪经过蒸馏后的残液，再经过离心后获得的上清液。

本发明所述的絮凝剂可以是聚合氯化铝或其它絮凝剂。

本发明所使用的设备是常规通用的生产设备，无需专用的设备。

本发明所使用的酶车间生产废水是用于冲洗和空消罐体时产生的废水。

本发明所使用的锅炉车间生产废水是制取软水时产生的废水。

本发明所使用的经过深度处理过的纤维乙醇生产废水是纤维乙醇废水经过厌氧、好氧处理后，再经过絮凝脱色后的废水。

本发明的优点：有效解决了纤维乙醇生产过程中产生的高浓度有机废液处理难题，并同时生产大量沼气，可有效冲减了纤维乙醇生产成本；还解决了淀粉乙醇生产中产生的高营养废水的处理难题，实现了两种废水中有效成分的充分利用。按每年一万吨纤维乙醇产量来算，可以同时生产600万方沼气，不仅有效解决利用秸秆生产纤维乙醇产生再污染的问题，还很大程度上解决了纤维乙醇生产自身的能源消耗。

本发明综合利用纤维乙醇和淀粉乙醇废水生产沼气，不仅减少了纤维乙醇废水处理成本，又充分利用了淀粉乙醇废水的营养，对纤维乙醇的发展有着重要的意义。

具体实施方式

实施例1：采用自制24L小型EGSB反应器，采取本方法，具体步骤如下：

（1）秸秆原料进行蒸汽爆破预处理产生的冷凝水，按0.1Kg/t的量加入聚合氯化铝进行絮凝沉淀，除去杂质和部分COD，得到纤维乙醇冷凝废液；

（2）将（1）所得的纤维乙醇冷凝废液和淀粉乙醇废液按10﹕1进行混合，调整pH至4.5~5.0，制得混合废液；

（3）将酶车间生产废水、锅炉车间生产废水、经过深度处理过的纤维乙醇生产废水按1﹕1﹕2混合，制得混合废水，步骤2的混合废液和混合废水按1﹕2进行混合；

（4）将（3）所得的水用水浴锅调节温度到35℃±1℃，用氧化钙调节pH 到5.0~5.5；

（5）将（4）的水泵入EGSB反应器底部，回流比为4﹕1，进行厌氧发酵，水力停留时间50~55h，EGSB反应器容积24L；

（6）将产生的沼气采用排水集气法收集沼气。

结果如下：15天总产气量为667L，平均日产气量为44.5L。

实施例2：采用自制24L小型EGSB反应器，采取本方法，具体步骤如下：

（1）秸秆原料进行蒸汽爆破预处理产生的冷凝水，按0.1Kg/t的量加入聚合氯化铝进行絮凝沉淀，除去杂质和部分COD，得到纤维乙醇冷凝废液；

（2）将（1）所得的得到纤维乙醇冷凝废液和淀粉乙醇废液按8﹕1进行混合，调整pH至4.5~5.0，制得混合废液；

（3）将酶车间生产废水、锅炉车间生产废水、经过深度处理过的纤维乙醇生产废水按1﹕1﹕2混合，制得混合废水，步骤2的混合废液和混合废水按1﹕3进行混合；

（4）将（3）所得的水用水浴锅调节温度到35℃±1℃，用氧化钙调节pH 到5.0~5.5；

（5）将（4）的水泵入EGSB反应器底部，回流比为3﹕1，进行厌氧发酵，水力停留时间45~50h，EGSB反应器容积24L；

（6）将产生的沼气采用排水集气法收集沼气。

结果如下：15天总产气量为531L，平均日产气量为35.4L。