CN103266134B - 酒精发酵碱蒸馏废水在沼气发酵生产中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了酒精发酵碱蒸馏废水在沼气发酵生产中的应用，是将香蕉杆进行粉碎并进行固液分离；液体输送至厌氧发酵系统进行沼气发酵，获得沼气和厌氧出水；向固体部分加入甜高粱酒精生产中得到的碱蒸馏废水，对其进行碱预处理；处理结束后，将物料输送至厌氧发酵系统进行沼气发酵，获得沼气和厌氧出水；工艺中获得的沼气经提纯后可以作为车用甲烷，厌氧出水经处理后可以作为香蕉园的灌溉用水，或者作为其它作为的液态肥使用。本发明以糖质原料酒精生产中获得的碱蒸馏废水为碱源对香蕉杆进行预处理，合理利用了碱蒸馏废水中的热量和残余碱，提高了香蕉杆的产甲烷能力，避免了香蕉杆自然堆放或直接还田时引发的严重的香蕉疫情，可获得显著的环境效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及酒精发酵碱蒸馏废水在沼气发酵生产中的应用，属于生物质能源领域。
背景技术
香蕉在我国广西、广东、福建、云南及海南等省进行种植，其产量在我国的水果中占第四位，在当地经济发展中占有重要地位。香蕉是芭蕉科芭蕉属单子叶草本植物，具有生长速度快和生物量高等特点。
在生产香蕉的同时，也生产大量的香蕉茎叶等副产品，其产量可达6～10吨/亩。长期以来，当香蕉收获后，剩余的香蕉茎叶等除极小部分用作肥料外，大部分弃于田头任其腐烂，或者直接粉碎还田。这些做法，要么会占据大量土地，要么会造成严重的香蕉病害，带来了严重的环境污染和疫情隐患。如何合理利用这些资源，消除环境污染和疫情隐患是当地亟需解决的问题之一。从世界范围看，利用农业废弃物来进行沼气生产已成为一个热门的研究领域。利用香蕉茎秆来进行沼气生产，不仅可以获得大量的清洁能源，同时还可以对香蕉茎秆中的病原微生物进行集中处理，避免香蕉疫病的发生，最终实现香蕉园的持续健康发展。
香蕉秸秆中含有大量的纤维类物质，由于植物纤维具有抗生物降解的特性。如果直接进行沼气发酵，这些纤维类物质很难被微生物降解并转化为沼气。为了提高纤维类物质的产气率，通常需要对其进行预处理。常见的预处理方法可以分为机械预处理、化学预处理和生物预处理，以及它们之间的组合。在这些方法中，碱处理由于不需要加热，且在常温下就可以实现，因而被广泛关注。由于利用香蕉杆生产沼气的利润较低，购买外源碱会增加沼气的生产成本，降低企业利润。因此，寻找新的碱源成为香蕉杆沼气能否产业化运行的关键所在。
发明内容
本发明提供了一种酒精发酵碱蒸馏废水在沼气发酵生产中的应用方法，特别是酒精发酵碱蒸馏废水在沼气发酵原料预处理中的应用。
所述沼气发酵原料为香蕉杆或菠萝皮。
酒精发酵碱蒸馏废水在沼气发酵生产中的应用方法，包括以下步骤：
（1）将香蕉杆进行粉碎并进行固液分离；
（2）将步骤（1）得到的液体输送至步骤（4）进行沼气发酵；
（3）按一定比例将糖质原料发酵生产酒精过程中获得的碱蒸馏废水与步骤（1）中获得的固体组分进行混合处理；
（4）将（3）得到的物料输送至沼气发酵系统，获得沼气和厌氧出水。
对原料进行粉碎并进行固液分离，液态组分进行厌氧沼气发酵，固态组分作为碱预处理的对象进行处理。
将碱蒸馏废水与固态组分混合后，物料中干物质和水的比例为1：6～1：10。
厌氧出水可用于香蕉园的灌溉，减少环境压力。
对固态组分进行预处理时，处理温度为30～60℃，处理时间为1～5天。
所述碱蒸馏废水为固态酒精发酵产生的蒸馏废水，pH约为9-10。
本发明具有如下优点：
（1）利用碱蒸馏废液中的剩余碱对香蕉杆进行处理，可以避免由于剩余碱过多而导致的碱蒸馏废液无法直接进行沼气发酵的情况；
（2）可以利用碱蒸馏废液中的剩余热，提高香蕉杆碱预处理过程中的温度，提高碱预处理的效率；
（3）利用碱蒸馏废液对香蕉杆进行处理，可以提高香蕉杆的产气率，进而提高香蕉杆生物燃气的生产效率和经济效益。
附图说明
图1为本发明工艺流程图
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本发明,但不以任何方式限制本发明。下面将结合附图中的实施例对本发明作进一步描述（注：以下实施例的百分数如无特殊说明均为重量百分数）：
实施例1
（1）取1吨新鲜香蕉杆，通过粉碎机对其进行粉碎，并通过固液分离获得267kg纤维组分和733kg液态组分；
（2）将（1）中获得的液态组分送入沼气发酵系统，获得2.3立方甲烷和710kg厌氧出水；
（3）碱蒸馏废水获得：以糖质原料为发酵底物，发酵结束后，按照发酵成熟料干重的10%加入NaOH，进行蒸馏，蒸馏温度为90～100℃，蒸馏时间为30min。蒸馏结束后，通过固液分离，获得酒糟和碱蒸馏废水；
（4）将（1）中获得的267kg纤维组分与糖质酒精发酵过程中得到的碱蒸馏废水400kg进行混合（料水比为1:6），在30℃条件下处理5天；
（5）将（4）中获得的物料送入沼气发酵系统，获得沼气23.3m3，厌氧出水350kg。
实施例2
（1）取1吨新鲜香蕉杆，通过粉碎机对其进行粉碎，并通过固液分离获得267kg纤维组分和733kg液态组分；
（2）将（1）中获得的液态组分送入沼气发酵系统，获得2.3立方甲烷和710kg厌氧出水；
（3）碱蒸馏废水获得：以糖质原料为发酵底物，发酵结束后，按照发酵成熟料干重的10%加入NaOH，进行蒸馏，蒸馏温度为90～100℃，蒸馏时间为30min。蒸馏结束后，通过固液分离，获得酒糟和碱蒸馏废水；
（4）将（1）中获得的267kg纤维组分与糖质酒精发酵过程中得到的碱蒸馏废水560kg进行混合（料水比为1:8），在45℃条件下处理3天；
（5）将（4）中获得的物料送入沼气发酵系统，获得沼气27m3，厌氧出水0.5m3。
实施例3
（1）取1吨新鲜香蕉杆，通过粉碎机对其进行粉碎，并通过固液分离获得267kg纤维组分和733kg液态组分；
（2）将（1）中获得的液态组分送入沼气发酵系统，获得2.3立方甲烷和710kg厌氧出水；
（3）碱蒸馏废水获得：以糖质原料为发酵底物，发酵结束后，按照发酵成熟料干重的10%加入NaOH，进行蒸馏，蒸馏温度为90～100℃，蒸馏时间为30min。蒸馏结束后，通过固液分离，获得酒糟和碱蒸馏废水；
（4）将（1）中获得的267kg纤维组分与糖质酒精发酵过程中得到的碱蒸馏废水720kg进行混合（料水比为1:10），在60℃条件下处理1天；
（5）将（4）中获得的物料送入沼气发酵系统，获得沼气30m3，厌氧出水0.7m3。
实施例4
（1）取1吨新鲜香蕉杆，通过粉碎机对其进行粉碎，并通过固液分离获得267kg纤维组分和733kg液态组分；
（2）将（1）中获得的液态组分送入沼气发酵系统，获得2.3立方甲烷和710kg厌氧出水；
（3）碱蒸馏废水获得：以糖质原料为发酵底物，发酵结束后，按照发酵成熟料干重的10%加入NaOH，进行蒸馏，蒸馏温度为90～100℃，蒸馏时间为30min。蒸馏结束后，通过固液分离，获得酒糟和碱蒸馏废水；
（4）将（1）中获得的267kg纤维组分与糖质酒精发酵过程中得到的碱蒸馏废水720kg进行混合（料水比为1:10），在60℃条件下处理3天；
（5）将（4）中获得的物料送入沼气发酵系统，获得沼气32m3，厌氧出水0.7m3。
Claims (2)
1.酒精发酵碱蒸馏废水在沼气发酵生产中的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将香蕉杆或菠萝皮进行粉碎并进行固液分离；
(2)将步骤(1)得到的液体输送至步骤(4)进行沼气发酵；
(3)按一定比例将糖质原料发酵生产酒精过程中获得的碱蒸馏废水与步骤(1)中获得的固体组分进行混合处理，处理温度为30～60℃，处理时间为1～5天，物料中干物质和水的比例为1：6～1：10；
(4)将(3)得到的物料输送至沼气发酵系统，获得沼气和厌氧出水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对原料进行粉碎并进行固液分离，液态组分进行厌氧沼气发酵，固态组分作为碱预处理的对象进行处理。
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