本發(fā)明涉及一種食品工業(yè)廢棄物釀酒廢糟的資源化利用方法，屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

釀酒廢糟又稱為酒糟或者丟糟，是白酒釀造過程中的主要廢棄物。據(jù)統(tǒng)計，我國每年有約2500萬噸釀酒廢糟從白酒工廠排出。釀酒廢糟的含水率達(dá)50～60％，殘留著許多未被完全利用的淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸和礦物元素等，其營養(yǎng)物質(zhì)豐富，極易腐敗變質(zhì)，不易儲存。傳統(tǒng)的處理方法主要是將其烘干以后同煤炭一起燃燒產(chǎn)生蒸汽，但是由于釀酒廢糟的高含水量，直接燃燒的方法能量產(chǎn)出較低，同時燃燒過程中易產(chǎn)生大量灰塵和有毒氣體，容易造成二次污染。因此，有必要尋求一種對環(huán)境友好的方法處理釀酒廢糟。

利用廢棄生物質(zhì)進(jìn)行甲烷發(fā)酵產(chǎn)沼氣既是一種有效處理有機(jī)廢棄物的方式，同時還能獲得可再生能源沼氣，現(xiàn)已在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用。在國務(wù)院印發(fā)的“十二五”國家戰(zhàn)略性新興發(fā)展規(guī)劃中有關(guān)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)中，到2015年生物燃?xì)饽昀昧恳_(dá)到300億立方米，到2020年沼氣產(chǎn)量將提高到500億立方米。

付善飛等，“酒糟沼氣化利用的基礎(chǔ)研發(fā)”，化工學(xué)報2014年5月第65卷第5期公開了一種以釀酒廢糟為原料，采用濕式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的方法。采用濕式甲烷發(fā)酵(固體含量一般在10％以下)生產(chǎn)能源沼氣需加大量水稀釋，造成反應(yīng)器體積太大，成本過高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種以釀酒廢糟為原料，干式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的方法。

本發(fā)明釀酒廢糟干式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的方法，步驟如下：

(1)取釀酒廢糟加入反應(yīng)罐中，加水至固含量為18-21％，加入?yún)捬醍a(chǎn)甲烷種子污泥，混合；

(2)厭氧發(fā)酵，發(fā)酵的同時收集沼氣，即可。

步驟(1)中，所述釀酒廢糟為新鮮釀酒廢糟；所述釀酒廢糟先進(jìn)行粉碎，粉碎至粒徑小于5mm。

步驟(1)中，所述厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥采用如下方法制備：取以生活垃圾為原料的厭氧消化污泥，每3kg污泥中添加粉碎的廢紙17.5g、狗糧8g、70ml水，厭氧培養(yǎng)，即可。

步驟(1)中所述種子污泥與釀酒廢糟的重量比為：3kg:(56.5～226)g；優(yōu)選為3kg:(56.5～113)g。

步驟(2)中，在發(fā)酵開始時通過充氮氣的方式使得反應(yīng)罐處于厭氧狀態(tài)；和/或，所述發(fā)酵的溫度為50～60℃，優(yōu)選52～55℃，進(jìn)一步優(yōu)選52℃；所述發(fā)酵的時間為5～8天，優(yōu)選6～7天，最優(yōu)選為7天。

本發(fā)明種釀酒廢糟長期干式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的方法，步驟如下：

1)按照權(quán)利要求1～6任意一項所述方法發(fā)酵；

2)開啟反應(yīng)罐，取出部分污泥，取釀酒廢糟，加水至固含量為18-21％，加入反應(yīng)罐中，混合，厭氧發(fā)酵，發(fā)酵的同時收集沼氣；

3)重復(fù)步驟2)，即可。

步驟2)中，加入的釀酒廢糟與剩余種子污泥的重量比為(56.5～226)g：3kg。

步驟2)中，所述釀酒廢糟為新鮮釀酒廢糟；和/或，所述釀酒廢糟先進(jìn)行粉碎，粉碎至粒徑小于5mm。

步驟2)中，在發(fā)酵開始時通過充氮氣的方式使得反應(yīng)罐處于厭氧狀態(tài)；和/或，所述發(fā)酵的溫度為50～60℃，優(yōu)選52～55℃，進(jìn)一步優(yōu)選52℃；和/或，所述發(fā)酵的時間為5～8天，優(yōu)選6～7天，最優(yōu)選為7天。

本發(fā)明還提供了前述方法生產(chǎn)得到的產(chǎn)物，分別為沼氣和發(fā)酵殘留物(可用作厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥)。

本發(fā)明方法可以有效將釀酒廢糟轉(zhuǎn)化為甲烷，產(chǎn)氣效率高，實現(xiàn)了釀酒廢糟的無害化、減量化和資源化利用，而且采用的干式發(fā)酵方法，反應(yīng)體積小，成本低廉，操作方便，發(fā)酵周期短，設(shè)備簡單，易于維護(hù)，應(yīng)用前景良好。

本發(fā)明采用干式發(fā)酵技術(shù)(固體含量≥15％)可以減小反應(yīng)器體積以及較少的能量投入；同時，同中溫發(fā)酵相比(35-37℃)，采用高溫發(fā)酵(50-60℃)可使發(fā)酵微生物具有更高的活性，可達(dá)到更高的發(fā)酵效率；另外，采用高溫發(fā)酵更能有效殺滅病原菌。

下面通過具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明，但是并不是對本發(fā)明的限制，根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更。

附圖說明

圖1本發(fā)明釀酒廢糟高溫干式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的裝置和方法示意圖

具體實施方式

本發(fā)明發(fā)酵裝置如圖1所示，發(fā)酵罐以及外部增溫裝置，發(fā)酵罐頂部有蓋，蓋子上有沼氣出氣口連接沼氣收集槽，進(jìn)料和出料時取下蓋子。

反應(yīng)原料：濃香型白酒制造過程中產(chǎn)生的新鮮釀酒廢糟，經(jīng)測定，新鮮釀酒廢糟的基本性質(zhì)如表1：

表1釀酒廢糟的基本性質(zhì)(dm：drymatter干重)

實施例1本發(fā)明釀酒廢糟干式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的方法

厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥可以取甲烷發(fā)酵工程反應(yīng)器內(nèi)的污泥作為厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥，也可以按照如下方法馴養(yǎng)和制備：取以生活垃圾為原料的厭氧消化工程反應(yīng)器內(nèi)污泥，進(jìn)行馴養(yǎng)，馴養(yǎng)培養(yǎng)基由廢紙、狗糧和水組成，其中廢紙為碳源，狗糧為氮源(廢紙?zhí)幚沓纱笮?mm×20mm的紙片，狗糧碾磨成粉末狀備用)，馴養(yǎng)方式為：3kg污泥中每周添加粉碎的廢紙17.5g、狗糧8g、70ml水，并取出多余的污泥(使反應(yīng)罐內(nèi)污泥量維持3kg)，培養(yǎng)1年，得到種子污泥，其固含量為18-20％。

將釀酒廢糟進(jìn)行粉碎，使物料粒徑不大于5mm。

取56.5克的新鮮釀酒廢糟，添加64毫升自來水(加水之后的總固體含量為18-21％)，投入含有3千克厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥的5升發(fā)酵罐中，充分混合，此時的有機(jī)負(fù)荷為1g-有機(jī)物/kg-污泥/天。用n2氣置換反應(yīng)罐上層空氣(氮氣直接通入敞口的反應(yīng)罐即可進(jìn)行置換)5分鐘(大規(guī)模生產(chǎn)時也可以不充氮氣)，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，置于52℃恒溫培養(yǎng)箱進(jìn)行高溫干式甲烷發(fā)酵，持續(xù)發(fā)酵7天(發(fā)酵過程中可以收集沼氣，發(fā)酵完成后可以得到發(fā)酵殘留物：污泥)。7天后從反應(yīng)罐中取出約100克發(fā)酵殘留物(維持反應(yīng)罐內(nèi)污泥量為3kg)，同時向發(fā)酵罐中添加56.5克新鮮的釀酒廢糟和64毫升自來水(加水之后的總固體含量為18-21％)，攪拌均勻，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，維持反應(yīng)器內(nèi)溫度52℃進(jìn)行發(fā)酵(發(fā)酵的時間為7天，發(fā)酵過程中可以收集沼氣，發(fā)酵完之后可以得到發(fā)酵殘留物：污泥)，此時的有機(jī)負(fù)荷為1g-有機(jī)物/kg-污泥/天。

通過對反應(yīng)裝置連續(xù)72周期(周)產(chǎn)氣量和發(fā)酵殘留物理化性質(zhì)的檢測，釀酒廢糟的產(chǎn)氣效率為270.7l/kg-有機(jī)物，其中甲烷含量在55～65％，能量回收率約為30.8％。對發(fā)酵殘留物的檢測結(jié)果表明，揮發(fā)性有機(jī)酸幾乎為0，總可溶性有機(jī)碳為2941mg/kg-污泥左右，nh4⁺為1745mg/kg-污泥左右。說明發(fā)酵過程無酸積累和氨抑制現(xiàn)象且產(chǎn)氣良好，發(fā)酵過程長期運行穩(wěn)定。

實施例2本發(fā)明釀酒廢糟干式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的方法

厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥可以取甲烷發(fā)酵工程反應(yīng)器內(nèi)的污泥作為厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥，也可以按照如下方法馴養(yǎng)和制備：取以生活垃圾為原料的厭氧消化工程反應(yīng)器內(nèi)污泥，進(jìn)行馴養(yǎng)，馴養(yǎng)培養(yǎng)基由廢紙、狗糧和水組成，其中廢紙為碳源，狗糧為氮源(廢紙?zhí)幚沓纱笮?mm×20mm的紙片，狗糧碾磨成粉末狀備用)，馴養(yǎng)方式為：3kg污泥中每周添加粉碎的廢紙17.5g、狗糧8g、70ml水，并取出多余的污泥(使反應(yīng)罐內(nèi)污泥量維持3kg)，培養(yǎng)1年，得到種子污泥，其固含量為18-20％。

將釀酒廢糟進(jìn)行粉碎，使物料粒徑不大于5mm后，取113克的新鮮釀酒廢糟，添加128毫升自來水(加水之后的總固體含量為18-21％)，投入含有3千克厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥的5升發(fā)酵罐中(此時的有機(jī)負(fù)荷為2g-有機(jī)物/kg-污泥/天)，攪拌均勻，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，維持反應(yīng)器內(nèi)溫度52℃進(jìn)行發(fā)酵，持續(xù)發(fā)酵7天后得到發(fā)酵產(chǎn)物(發(fā)酵過程中可以收集沼氣，發(fā)酵完成后可以得到發(fā)酵殘留物：污泥)。7天后從反應(yīng)罐中取出約200克發(fā)酵殘留物(維持反應(yīng)罐內(nèi)污泥量為3kg)，同時向發(fā)酵罐中添加113克新鮮的釀酒廢糟和128毫升自來水(加水之后的總固體含量為18-21％)，攪拌均勻，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，維持反應(yīng)器內(nèi)溫度52℃進(jìn)行發(fā)酵(發(fā)酵的時間為7天)，此時的有機(jī)負(fù)荷為2g-有機(jī)物/kg-污泥/天。

通過對反應(yīng)裝置連續(xù)60周期(周)產(chǎn)氣量和發(fā)酵殘留物理化性質(zhì)的檢測，釀酒廢糟的產(chǎn)氣效率為289.6l/kg-有機(jī)物,其中甲烷含量在55～65％。對發(fā)酵殘留物的檢測結(jié)果表明，揮發(fā)性有機(jī)酸幾乎為0，總可溶性有機(jī)碳為3100mg/kg-污泥左右，nh4⁺為1890mg/kg-污泥左右。說明發(fā)酵過程無酸積累和氨抑制現(xiàn)象且產(chǎn)氣良好，發(fā)酵過程長期運行穩(wěn)定。

實施例3本發(fā)明釀酒廢糟干式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的方法

厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥可以取甲烷發(fā)酵工程反應(yīng)器內(nèi)的污泥作為厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥，也可以按照如下方法馴養(yǎng)和制備：取以生活垃圾為原料的厭氧消化工程反應(yīng)器內(nèi)污泥，進(jìn)行馴養(yǎng)，馴養(yǎng)培養(yǎng)基由廢紙、狗糧和水組成，其中廢紙為碳源，狗糧為氮源(廢紙?zhí)幚沓纱笮?mm×20mm的紙片，狗糧碾磨成粉末狀備用)，馴養(yǎng)方式為：3kg污泥中每周添加粉碎的廢紙17.5g、狗糧8g、70ml水，并取出多余的污泥(使反應(yīng)罐內(nèi)污泥量維持3kg)，培養(yǎng)1年，得到種子污泥，其固含量為18-20％。

將釀酒廢糟進(jìn)行粉碎，使物料粒徑不大于5mm后，取18.8克的新鮮釀酒廢糟，添加21.2毫升自來水(加水之后的總固體含量為18-21％)，投入含有1千克厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥的2升發(fā)酵罐中，攪拌均勻，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，維持反應(yīng)器內(nèi)溫度55℃進(jìn)行發(fā)酵，持續(xù)發(fā)酵7天后得到發(fā)酵產(chǎn)物(發(fā)酵過程中可以收集沼氣，發(fā)酵完成后可以得到發(fā)酵殘留物：污泥)。

7天后從反應(yīng)罐中取出約20克發(fā)酵殘留物(維持反應(yīng)罐內(nèi)污泥量為1kg)，同時向發(fā)酵罐中添加18.8克新鮮的釀酒廢糟和21.2毫升自來水(加水之后的總固體含量為18-21％)，攪拌均勻，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，維持反應(yīng)器內(nèi)溫度55℃進(jìn)行發(fā)酵(發(fā)酵的時間為7天)，此時的有機(jī)負(fù)荷為1g-有機(jī)物/kg-污泥/天。

通過對反應(yīng)裝置連續(xù)30周期(周)產(chǎn)氣量和發(fā)酵殘留物的理化性質(zhì)的檢測，釀酒廢糟的產(chǎn)氣效率為283.71l/kg-有機(jī)物,其中甲烷含量在52～62％。對發(fā)酵殘留物的理化性質(zhì)檢測結(jié)果表明，整個發(fā)酵過程ph穩(wěn)定在8.2～8.4左右，揮發(fā)性有機(jī)酸為100mg/kg-污泥左右，總可溶性有機(jī)碳為2711mg/kg-污泥左右，nh4⁺為1774mg/kg-污泥左右。說明發(fā)酵過程無酸積累和氨抑制現(xiàn)象且產(chǎn)氣良好，發(fā)酵過程長期運行穩(wěn)定。

實施例4本發(fā)明釀酒廢糟干式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的方法

厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥可以取甲烷發(fā)酵工程反應(yīng)器內(nèi)的污泥作為厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥，也可以按照如下方法馴養(yǎng)和制備：取以生活垃圾為原料的厭氧消化工程反應(yīng)器內(nèi)污泥，進(jìn)行馴養(yǎng)，馴養(yǎng)培養(yǎng)基由廢紙、狗糧和水組成，其中廢紙為碳源，狗糧為氮源(廢紙?zhí)幚沓纱笮?mm×20mm的紙片，狗糧碾磨成粉末狀備用)，馴養(yǎng)方式為：3kg污泥中每周添加粉碎的廢紙17.5g、狗糧8g、70ml水，并取出多余的污泥(使反應(yīng)罐內(nèi)污泥量維持3kg)，培養(yǎng)1年，得到種子污泥，其固含量為18-20％。

將釀酒廢糟進(jìn)行粉碎，使物料粒徑不大于5mm后，取37.5克的新鮮釀酒廢糟，添加36.3毫升自來水(加水之后的總固體含量為18-21％)，投入含有1千克厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥的2升發(fā)酵罐中，攪拌均勻，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，維持反應(yīng)器內(nèi)溫度52℃進(jìn)行發(fā)酵，持續(xù)發(fā)酵6天后得到發(fā)酵產(chǎn)物(發(fā)酵過程中可以收集沼氣，發(fā)酵完成后可以得到發(fā)酵殘留物：污泥)。6天后從反應(yīng)罐中取出約60克發(fā)酵產(chǎn)物(維持反應(yīng)罐內(nèi)污泥量為1kg)，同時向發(fā)酵罐中添加37.5克新鮮的釀酒廢糟和36.3毫升自來水(加水之后的總固體含量約為18-21％)，攪拌均勻，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，維持反應(yīng)器內(nèi)溫度52℃進(jìn)行發(fā)酵(發(fā)酵的時間為6天)，發(fā)酵的同時收集沼氣，此時的有機(jī)負(fù)荷為2g-有機(jī)物/kg-污泥/天。

通過對反應(yīng)裝置連續(xù)50周期產(chǎn)氣量和發(fā)酵殘留物的理化性質(zhì)的檢測，釀酒廢糟的產(chǎn)氣效率為298.86l/kg-有機(jī)物,其中甲烷含量在53～62％。對發(fā)酵殘留物的理化性質(zhì)的檢測結(jié)果表明，揮發(fā)性有機(jī)酸為100mg/kg-污泥左右，總可溶性有機(jī)碳為3170mg/kg-污泥左右，nh4⁺為2019mg/kg-污泥左右。說明發(fā)酵過程無酸積累和氨抑制現(xiàn)象且產(chǎn)氣良好，發(fā)酵過程長期運行穩(wěn)定。

實施例5本發(fā)明釀酒廢糟干式甲烷發(fā)酵生產(chǎn)能源沼氣的方法(負(fù)荷升至為4g-有機(jī)物/kg-污泥/天)

按實施例2的方法，通過對反應(yīng)裝置連續(xù)60周期(周)維護(hù)后，將有機(jī)負(fù)荷提高到4g-有機(jī)物/kg-污泥/天，即取226克的新鮮釀酒廢糟，添加256毫升自來水(加水之后的總固體含量為18-21％)，投入含有3千克厭氧產(chǎn)甲烷種子污泥的5升發(fā)酵罐中(此時的有機(jī)負(fù)荷為4g-有機(jī)物/kg-污泥/天)，攪拌均勻，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，維持反應(yīng)器內(nèi)溫度52℃進(jìn)行發(fā)酵，持續(xù)發(fā)酵7天后得到發(fā)酵產(chǎn)物(發(fā)酵過程中可以收集沼氣，發(fā)酵完成后可以得到發(fā)酵殘留物：污泥)。7天后從反應(yīng)罐中取出約400克發(fā)酵殘留物(維持反應(yīng)罐內(nèi)污泥量為3kg)，同時向發(fā)酵罐中添加226克新鮮的釀酒廢糟和256毫升自來水(加水之后的總固體含量為18-21％)，攪拌均勻，然后合上蓋子(蓋子上有沼氣出口連接沼氣收集槽)，維持反應(yīng)器內(nèi)溫度52℃進(jìn)行發(fā)酵(發(fā)酵的時間為7天)。

繼續(xù)對反應(yīng)裝置連續(xù)50周期(周)維護(hù)，通過對產(chǎn)氣量和發(fā)酵殘留物的理化性質(zhì)的檢測，釀酒廢糟的產(chǎn)氣效率為292.1l/kg-有機(jī)物,其中甲烷含量在55～65％。對發(fā)酵殘留物的檢測結(jié)果表明，揮發(fā)性有機(jī)酸幾乎為0，總可溶性有機(jī)碳為3700mg/kg-污泥左右，nh4⁺為2320mg/kg-污泥左右。說明發(fā)酵過程無酸積累和氨抑制現(xiàn)象且產(chǎn)氣良好，發(fā)酵過程長期運行穩(wěn)定。

綜上，本發(fā)明方法可以有效將釀酒廢糟轉(zhuǎn)化為甲烷，產(chǎn)氣效率高，實現(xiàn)了釀酒廢糟的無害化、減量化和資源化利用，而且采用的干式發(fā)酵方法，反應(yīng)體積小，成本低廉，應(yīng)用前景良好。