[发明专利]一种通过加热预处理提高酿酒废糟甲烷发酵产沼气效率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种食品工业废弃物酿酒废糟的资源化利用方法，属于环保技术领域。

背景技术

酿酒废糟又称为酒糟或者丢糟，是白酒酿造过程中的主要废弃物。据统计，我国每年有约2500万吨酿酒废糟从白酒工厂排出。酿酒废糟的含水率达50～60％，残留着许多未被完全利用的淀粉、蛋白质、氨基酸和矿物元素等，其营养物质丰富，极易腐败变质，不易储存。传统的处理方法主要是将其烘干以后同煤炭一起燃烧产生蒸汽，但是由于酿酒废糟的高含水量，直接燃烧的方法能量产出较低，同时燃烧过程中易产生大量灰尘和有毒气体，容易造成二次污染。因此，有必要寻求一种对环境友好的方法处理酿酒废糟。

利用废弃生物质进行甲烷发酵产沼气既是一种有效处理有机废弃物的方式，同时还能获得可再生能源沼气，现已在世界范围内被广泛应用。在国务院印发的“十二五”国家战略性新兴发展规划中有关生物质能产业的发展目标中，到2015年生物燃气年利用量要达到300亿立方米，到2020年沼气产量将提高到500亿立方米。

付善飞等，“酒糟沼气化利用的基础研发”，化工学报2014年5月第65卷第5期公开了一种以酿酒废糟为原料，采用湿式甲烷发酵制备能源沼气的方法。采用湿式甲烷发酵(固体含量一般在10％以下)制备能源沼气需加大量水稀释，造成反应器体积太大，成本过高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种以酿酒废糟为原料进行干式甲烷发酵生产能源沼气的方法，其中，特别对酿酒废糟进行了加热预处理。

本发明通过加热预处理提高酿酒废糟甲烷发酵产沼气效率的方法，步骤如下：

(1)取酿酒废糟加水至固含量为18～21％，80～110℃预处理；

(2)加入厌氧产甲烷种子污泥，混合，厌氧发酵，发酵的同时收集沼气，即可。

步骤(1)中，所述酿酒废糟为新鲜酿酒废糟；和/或，所述酿酒废糟先进行粉碎，粉碎至粒径小于5mm；和/或，所述预处理的时间为10min；和/或，所述预处理的温度为80～110℃，进一步优选90℃。

步骤(2)中，所述厌氧产甲烷种子污泥采用如下方法制备：取以生活垃圾为原料的厌氧消化污泥，每3kg污泥中添加粉碎的废纸17.5g、狗粮8g、70ml水，厌氧培养，即可。

步骤(2)中所述种子污泥与步骤(1)中的酿酒废糟的重量比为：3kg:(56.5～113)g。

步骤(2)中，在发酵开始时通过充氮气的方式使得反应罐处于厌氧状态；和/或，所述发酵的温度为50～60℃，优选52～55℃，进一步优选52℃；和/或，所述发酵的时间为5～8天，优选6～7天，最优选为7天。

本发明还提供了一种酿酒废糟长期干式甲烷发酵生产能源沼气的方法，步骤如下：

1)按照前述方法发酵；

2)开启反应罐，取出部分污泥；

3)取酿酒废糟，加水至固含量为18～21％，80～110℃预处理，加入反应罐中，混合，厌氧发酵，发酵的同时收集沼气；

4)重复步骤2)和步骤3)，即可。

步骤3)中，加入的酿酒废糟与步骤2)中剩余种子污泥的重量比为(56.5～226)g：3kg。

步骤3)中，所述酿酒废糟为新鲜酿酒废糟；所述酿酒废糟先进行粉碎，粉碎至粒径小于5mm；和/或，所述预处理的时间为10min；和/或，所述预处理的温度为80～110℃，进一步优选90℃。

步骤3)中，在发酵开始时通过充氮气的方式使得反应罐处于厌氧状态；和/或，所述发酵的温度为50～60℃，优选52～55℃，进一步优选52℃；和/或，所述发酵的时间为5～8天，优选6～7天，最优选为7天。

本发明还提供了前述方法制备得到的产物，分别为沼气和发酵残留物(可用作厌氧产甲烷污泥)。

本发明方法可以有效将酿酒废糟转化为甲烷，产气效率高，实现了酿酒废糟的无害化、减量化和资源化利用，对酿酒废糟进行了加热预处理的方式与不进行预处理的方式小比，产沼气效率更高，而且采用的干式发酵方法，反应体积小，成本低廉，操作方便，发酵周期短，易于维护，应用前景良好。

采用干式发酵技术(固体含量≥15％)可以减小反应器体积以及较少的能量投入；同时，同中温发酵相比(35～37℃)，采用高温发酵(50～60℃)可使发酵微生物具有更高的活性，可达到更高的发酵效率；另外，采用高温发酵更能有效杀灭病原菌。

本发明一种酿酒废糟长期高温干式甲烷发酵方法的有益效果如下：