CN117356652A - 一种酿酒废弃物绿色低碳资源化与能源化耦合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种酿酒废弃物绿色低碳资源化与能源化耦合方法，属于资源化利用技术领域。包括以下步骤：（1）粗筛分；（2）热干化；（3）细筛分；（4）热解碳化；（5）能源转化；（6）尾气处理；（7）液相产物。本发明针对酿酒废弃物处理处置与资源化利用工艺中，着力解决如何避免超量的酿酒废弃物直接排放到环境中，对环境产生危害；如何消纳庞大的酿酒废弃物；如何变废为宝，对酿酒废弃物进行资源化利用等问题；采用热解碳化技术耦合绿色酿酒工艺，提出了一种酿酒废弃物绿色低碳资源化与能源化耦合技术。
Description
技术领域
本发明涉及资源化利用技术领域，具体涉及一种酿酒废弃物绿色低碳资源化与能源化耦合方法。
背景技术
酿酒废弃物，富含营养物质，包括：纤维、淀粉、蛋白、脂肪、氨基酸和各种维生素、微量元素、酶类等活性物质。同时，酿酒废弃物还有相关的菌种残留，微生物含量丰富。如果不及时处理，容易腐败变质，不仅造成资源浪费，而且还会污染环境。如何快速消纳庞大的酿酒废弃物，是酿酒废弃物资源化利用领域迫在眉睫的问题。
酿酒废弃物资源化利用常用方法包括：生产饲料，但营养价值与肥效较低；制调味品，但安全性尚存疑问；功能物质提取，但受限于成分复杂，成本较高；作为能源使用，但能效较低，存在二次污染的问题。
热解碳化技术是指生物质材料，在低氧或无氧环境下，经过一定时间的高温或低温下，形成高碳化合物。由于热解碳化技术可削减酿酒废弃物的体积，杀灭相关病原微生物，形成具有多孔性、高比表面积、含矿物元素、羟基或羧基官能团的高碳化合物。本发明充分利用热解碳化技术的优点，酿酒废弃物热解碳化制备的生物炭可用于土地利用，成为快速消纳庞大的酿酒废弃物行之有效的方法，现有技术中没有相关技术报道。
发明内容
本发明的目的在于提出一种酿酒废弃物绿色低碳资源化与能源化耦合方法，针对酿酒废弃物处理处置与资源化利用工艺中，着力解决如何避免超量的酿酒废弃物直接排放到环境中，对环境产生危害；如何消纳庞大的酿酒废弃物；如何变废为宝，对酿酒废弃物进行资源化利用等问题；采用热解碳化技术耦合绿色酿酒工艺，提出了一种酿酒废弃物绿色低碳资源化与能源化耦合技术。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种酿酒废弃物绿色低碳资源化与能源化耦合方法，包括以下步骤：
（1）粗筛分：对酿酒工艺产生的酿酒废弃物过6-7mm的筛筛分，筛下部分的酿酒废弃物进行热干化，筛上的部分的窖泥无机杂质，作为废弃物进行处理；
（2）热干化：采用热干化的方式对步骤（1）中筛下部分的酿酒废弃物进行干化，热干化后的酿酒废弃物含水率降至30%以下；
（3）细筛分：对步骤（2）热干化获得的酿酒废弃物，进行过4-5mm的筛，筛上的部分的酿酒废弃物，进行热解碳化处理，筛下部分的酿酒废弃物作为饲料添加剂，进行生态养殖；
（4）热解碳化：将细筛分后的酿酒废弃物，输送至热解装置进行热解，制备酿酒废弃物生物炭；
（5）能源转化：将热解碳化过程中产生的热解气，通过能量转化变成热水，将热能传递到热干化过程中，实现能源回收利用，同时剩余热能用于蒸汽发生；
（6）尾气处理：将酿酒废弃物热解过程中产生的臭气以及热解气能源化利用过程中产生的尾气，收集，处理，尾气排放符合国家相关排放标准；
（7）液相产物：将酿酒废弃物热解过程中产生的液相产物，通过管道收集，通过处理，制备高值附加品。
作为本发明的进一步改进，所述酿酒废弃物包含但不限于：高粱，小麦，稻米，红薯中的一种或几种酿酒残渣。
作为本发明的进一步改进，步骤（2）中干化过程中酿酒废弃物温度在60-100℃之间。
作为本发明的进一步改进，步骤（4）中所述热解的温度400-800℃，升温速率10-100℃/min，酿酒废弃物在装置中停留时间20-120min。
作为本发明的进一步改进，步骤（4）中通过连续热解装置产生气体，装置内实现低氧或无氧环境，或采用通入氮气、氩气、二氧化碳、水蒸气保护气体。
作为本发明的进一步改进，步骤（4）中所述生物作为碳基肥料、土壤改良材料、污水处理材料或污泥处理材料。
作为本发明的进一步改进，所述碳基肥料用于绿色种植，种植收获的作物，用作酿酒原料。
作为本发明的进一步改进，所述酿酒原料包含但不限于：高粱，小麦，稻米，红薯，当中的一种或几种。
作为本发明的进一步改进，步骤（6）中所述收集的方法为管道密闭收集或负压罩收集；所述处理的方法为通过催化氧化/催化还原、淋洗吸收、生物过滤、活性炭过滤中至少一种工艺进行脱硫脱硝处理。
作为本发明的进一步改进，步骤（7）中所述处理的方法为分离和/或纯化技术。
通过将酿酒工艺、热解碳化工艺、碳基肥料绿色种植技术进行联合，利用热解碳化工艺，将酿酒工艺端产生的酿酒废弃物转变为酿酒废弃物生物炭；酿酒废弃物生物炭作为绿色碳基肥料，用于绿色种植，提高土壤有机碳，提高作物产量；作物收割后，重新作为酿酒原料，投入到酿酒工艺。
“酿酒原料-酿酒废弃物-酿酒废弃物生物炭-酿酒粮食作物-酿酒原料”，整个循环过程中，酿酒废弃物由原来的庞大难以消纳的废弃物，转变为资源化循环利用的中间产物，实现了酿酒废弃物绿色低碳资源化与能源化。
本发明具有如下有益效果：
1、酿酒废弃物生物炭，具有比表面积大，孔隙结构发达，保留了植物维管组织特性等特点，碳含量高，同时含一定的钾、磷、镁的植物所需的矿物营养元素。酿酒废弃物生物炭用于绿色种植和土壤改良材料，可调节土壤酸碱性、改善土壤的物理结构，提高不同类型土壤的有机碳含量，提高氮的吸收能力，促进植物根系生长，提升作物产量。酒废弃物生物炭用于污水处理材料和污泥处理材料，起到骨架材料和电子传递介质和吸附等的作用。
2、酿酒废弃物生物炭，热解碳化过程产生的热解气，通过燃烧给热水加热的方式，将热能回用于热干化工艺过程，节约了能源使用，降低了能耗，更进一步的实现了酿酒废弃物的能源化。
3、通过热解碳化技术，使得整个工艺循环过程中“酿酒原料-酿酒废弃物-酿酒废弃物生物炭-酿酒粮食作物-酿酒原料”，酿酒废弃物由最初的废弃物，转变成中间产物，真正意义上实现了酿酒废弃物的资源化与能源化利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺技术流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
某酿酒厂，将酿酒产生的酿酒废弃物过7mm的筛，过筛后的酿酒废弃物通过传送带输送至热干化机，干化温度55-95℃，干化至含水率20%。过5mm的筛进行筛分，小于5mm的酿酒废弃物作为饲料添加剂，运输到某养殖场，喂养家禽，禽类出栏时间减少5天，禽类和蛋的蛋白质含量提升5‰以上。大于等于5mm的酿酒废弃物，输送至连续热解装置进行热解，热解温度600℃，制备酿酒废弃物生物炭。
产生的热解气以无焰燃烧的方式实现高效燃烧产热，热解气产热通过蒸汽发生或热水的方式，将热能回用于污泥低温干化环节；液相产物集中收集，进行分离提纯，制备高值附加品，饱和烃。
酿酒废弃物生物炭，用于绿色种植，总施用量为15t/ha，种植粮食作物高粱，高粱成熟后，亩产提高了5%，土壤有机质提升了1%，高粱收割处理后，运输到酿酒厂，作为酿酒原料，进行绿色酿酒。酿酒废弃物生物炭绿色种植的过程中，土壤有机质提升，改良了土壤。
实施例2
某酿酒厂，将酿酒产生的酿酒废弃物过7mm的筛，过筛后的酿酒废弃物通过传送带输送至热干化机，干化温度60-100℃，干化至含水率15%。过5mm的筛进行筛分，小于5mm的酿酒废弃物作为饲料添加剂，运输到某养殖场，喂养家禽，禽类出栏时间减少4天，患病率减少2%，禽类和蛋的蛋白质含量提升4‰以上。大于等于5mm的酿酒废弃物，输送至连续热解装置进行热解，热解温度650℃，制备酿酒废弃物生物炭。
产生的热解气以无焰燃烧的方式实现高效燃烧产热，热解气产热通过蒸汽发生或热水，将热能回用于污泥低温干化环节，节约能量；液相产物集中收集，进行分离提纯，制备高值附加品，脂肪醇以及硫醇。
酿酒废弃物生物炭，用于绿色种植，总施用量为20t/ha，种植粮食作物小麦，小麦成熟后，亩产提高了4%，土壤有机质提升了2%，小麦收割处理后，运输到酿酒厂，作为酿酒原料，进行绿色酿酒。同时，酿酒废弃物生物炭，可用于污水处理材料。例如：向10m3的污水水槽中，添加4.5kg的酿酒废弃物生物炭，四环素的初始浓度为40mg/L，经酿酒废弃物生物炭循环吸附处理后，四环素去除率达85%以上。
实施例3
某酿酒厂，将酿酒产生的酿酒废弃物过7mm的筛，过筛后的酿酒废弃物通过传送带输送至热干化机，干化温度50-80℃，干化至含水率18%。过5mm的筛进行筛分，小于5mm的酿酒废弃物运输到某养殖场，喂养家禽，禽类出栏时间减少2天，患病率减少2%，禽类和蛋的蛋白质含量提升6‰以上。大于等于5mm的酿酒废弃物，输送至连续热解装置进行热解，热解温度600℃，制备酿酒废弃物生物炭。
产生的热解气以无焰燃烧的方式实现高效燃烧产热，热解气产热通过蒸汽发生或热水，将热能回用于污泥低温干化环节，节约能源使用；液相产物集中收集，进行分离提纯，制备高值附加品，直链烯烃。
酿酒废弃物生物炭与农用化肥混合均匀，化肥添加质量比例为10%，进行播撒施用，施用量为10t/ha，种植粮食作物高粱，高粱成熟后，亩产提高了8%，土壤有机质提升了2%，高粱收割处理后，运输到酿酒厂，作为酿酒原料，进行绿色酿酒。同时，酿酒废弃物生物炭，可用于污泥处理材料，用作污泥脱水骨架材料，污泥比阻降低了40%，压滤机脱水效率提高了20%。
本发明利用酿酒废弃物，进行粗筛分，大于等于6-7mm的窖泥无机杂质，作为废弃物进行处理，小于6-7mm的酿酒废弃物进行热干化。热干化后进行细筛分，大于等于4-5mm的酿酒废弃物，进行热解碳化处理，小于4-5mm的酿酒废弃物作为饲料添加剂，进行生态养殖。热解碳化制备的酿酒废弃物生物炭，用于绿色种植产生酿酒原料，同时，也可用于土壤改良材料，污水处理材料，污泥处理材料。热解碳化产生的热解气，通过热水和蒸汽发生的方式，将热能回用于热干化环节，节约能源。热解碳化产生的液相产物，通过分离纯化技术，制备高值附加产品。本发明在整个酿酒工艺循环过程中，把酿酒废弃物由最初难以消纳的废弃物，转变为中间产物，实现了酿酒废弃物的资源化与能源化利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种酿酒废弃物绿色低碳资源化与能源化耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）粗筛分：对酿酒工艺产生的酿酒废弃物过6-7mm的筛筛分，筛下部分的酿酒废弃物进行热干化，筛上的部分的窖泥无机杂质，作为废弃物进行处理；
（2）热干化：采用热干化的方式对步骤（1）中筛下部分的酿酒废弃物进行干化，热干化后的酿酒废弃物含水率降至30%以下；
（3）细筛分：对步骤（2）热干化获得的酿酒废弃物，进行过4-5mm的筛，筛上的部分的酿酒废弃物，进行热解碳化处理，筛下部分的酿酒废弃物作为饲料添加剂，进行生态养殖；
（4）热解碳化：将细筛分后的酿酒废弃物，输送至热解装置进行热解，制备酿酒废弃物生物炭；
（5）能源转化：将热解碳化过程中产生的热解气，通过能量转化变成热水，将热能传递到热干化过程中，实现能源回收利用，同时剩余热能用于蒸汽发生；
（6）尾气处理：将酿酒废弃物热解过程中产生的臭气以及热解气能源化利用过程中产生的尾气，收集，处理，尾气排放符合国家相关排放标准；
（7）液相产物：将酿酒废弃物热解过程中产生的液相产物，通过管道收集，通过处理，制备高值附加品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酿酒废弃物选自高粱，小麦，稻米，红薯中的一种或几种酿酒残渣。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中干化过程中酿酒废弃物温度在60-100℃之间。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中所述热解的温度400-800℃，升温速率10-100℃/min，酿酒废弃物在装置中停留时间20-120min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中通过连续热解装置产生气体，装置内实现低氧或无氧环境，或采用通入氮气、氩气、二氧化碳、水蒸气保护气体。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中所述生物作为碳基肥料、土壤改良材料、污水处理材料或污泥处理材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述碳基肥料用于绿色种植，种植收获的作物，用作酿酒原料。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述酿酒原料选自高粱，小麦，稻米，红薯，当中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（6）中所述收集的方法为管道密闭收集或负压罩收集；所述处理的方法为通过催化氧化/催化还原、淋洗吸收、生物过滤、活性炭过滤中至少一种工艺进行脱硫脱硝处理。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（7）中所述处理的方法为分离和/或纯化技术。
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