本發(fā)明涉及資源與環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種纖維乙醇廢水生產(chǎn)沼氣方法。

背景技術(shù)：

能源問(wèn)題是可持續(xù)發(fā)展中的一個(gè)重要主題。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題日益突出。纖維乙醇的研發(fā)已成為當(dāng)前各國(guó)新資源戰(zhàn)略的重點(diǎn)，我國(guó)也在大力發(fā)展非糧乙醇。河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司目前已完成了萬(wàn)噸秸稈乙醇科技攻關(guān)，并已運(yùn)行3萬(wàn)噸秸稈乙醇項(xiàng)目。但在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)原料多級(jí)利用，提高經(jīng)濟(jì)效率，需要對(duì)后期的纖維乙醇廢水做深度開(kāi)發(fā)利用。河南天冠集團(tuán)對(duì)傳統(tǒng)乙醇生產(chǎn)廢物利用技術(shù)已成熟，但在工業(yè)化進(jìn)程中還需技術(shù)不斷創(chuàng)新。通過(guò)對(duì)纖維乙醇廢水沼氣利用中發(fā)酵液回流循環(huán)技術(shù)、纖維乙醇廢水固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)沼氣工藝等關(guān)鍵技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)秸稈原料生物乙醇-沼氣二級(jí)能源梯度生產(chǎn)，提高原料能源轉(zhuǎn)化率，為發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)支撐。我國(guó)高度重視燃料乙醇的發(fā)展，并且出臺(tái)了大量的鼓勵(lì)補(bǔ)貼政策。這些措施刺激了中國(guó)燃料乙醇工業(yè)化的發(fā)展[54]。中國(guó)科學(xué)院發(fā)布的《工業(yè)生物技術(shù)白皮書(shū)2015》顯示截止到2014年全國(guó)生物燃料乙醇年產(chǎn)量約216萬(wàn)噸，成為全球第三大生物燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)和應(yīng)用國(guó)，僅次于美國(guó)和巴西。纖維素燃料乙醇工業(yè)的迅速發(fā)展致使纖維乙醇廢水的排放量增大。通過(guò)對(duì)纖維乙醇廢水的理化分析，纖維素乙醇廢水是高濃度酸性有機(jī)廢水，其中cod、總氮(tn，totalnitrogen)、vfa等指標(biāo)的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家污水排放指標(biāo)是不能直接排放的。因此單純的通過(guò)對(duì)廢水進(jìn)行理化處理不僅處理效果不好并且投入成本過(guò)高。所以，通過(guò)對(duì)纖維乙醇廢水的再次發(fā)酵利用的方法處理廢水不僅可以大量消耗廢水中的有機(jī)質(zhì)含量，得到的沼氣能用于發(fā)電或直接取代天然氣供給用戶燃燒。纖維乙醇廢水(生產(chǎn)纖維乙醇蒸餾后得到的廢水)進(jìn)行了厭氧發(fā)酵參數(shù)的優(yōu)化預(yù)實(shí)驗(yàn)。將廢水采用板框壓濾法進(jìn)行固液分離，分別用分離得到的廢液、固廢和未分離的廢水為原料分別采用正交法進(jìn)行沼氣發(fā)酵，優(yōu)化得到最佳發(fā)酵條件。設(shè)計(jì)制造多功能厭氧發(fā)酵裝置用于中試發(fā)酵。目前,石油、煤炭、天然氣等化石燃料在價(jià)格不斷上漲的同時(shí),正面臨資源枯竭的危險(xiǎn)。而且化石能源在生產(chǎn)和使用的過(guò)程中所排放的二氧化碳和各類污染氣體，對(duì)環(huán)境造成了不同程度的污染。生物乙醇以其環(huán)保、可再生等優(yōu)點(diǎn)成為一種重要的替代能源。與使用糧食作為原料的第一代生物乙醇不同，第二代生物乙醇及纖維乙醇，是以秸稈、農(nóng)作物殼皮莖稈等纖維為原料。伴隨著纖維乙醇的生產(chǎn)，會(huì)有一部分有機(jī)廢水產(chǎn)生。廢水的codcr在40000-50000mg/l，ph在5～6之間，水溫在55～60℃之間。廢水直接排放不但會(huì)造成嚴(yán)重環(huán)境污染，而且會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于：提供一種纖維乙醇廢水生產(chǎn)沼氣方法，同時(shí)能通過(guò)對(duì)纖維乙醇廢水的再次發(fā)酵利用的方法處理廢水不僅可以大量消耗廢水中的有機(jī)質(zhì)含量，得到的沼氣能用于發(fā)電或直接取代天然氣供給用戶燃燒。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的纖維乙醇廢水生產(chǎn)沼氣方法，包括以下步驟：首先將纖維乙醇廠的纖維乙醇及廢水與養(yǎng)殖廠禽畜排出的糞便按不同比例混合后，導(dǎo)入到多功能厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程中，多功能厭氧發(fā)酵裝置所產(chǎn)生的沼氣將用于生活中的燃?xì)夂桶l(fā)電，多功能厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)的沼渣通過(guò)深加工為有機(jī)肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通過(guò)厭氧發(fā)酵后的沼液將被回收回流到多功能厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行下次發(fā)酵使用。

所述纖維乙醇廢水生產(chǎn)沼氣方法為：所用原料包括以下幾種：菌液、纖維乙醇廢水、牛糞、豬糞、雞糞。采用了雞糞、豬糞、牛糞三種常見(jiàn)牲畜糞便作為該發(fā)酵體系的補(bǔ)充氮源，所述牛糞、豬糞、雞糞的氮源設(shè)置為4%、6%、8%和10%四個(gè)梯度，裝罐率設(shè)置為90%，菌液設(shè)置20%，ph為7.5，ts設(shè)置為12%。

所述發(fā)酵產(chǎn)酸期用40%naoh溶液調(diào)節(jié)發(fā)酵液ph至7.5左右，總固體的量與氮源促使發(fā)酵原料中的碳氮比在(25～30):1之間。

所述進(jìn)行裝罐時(shí)，每個(gè)發(fā)酵罐的ph調(diào)至7.5。

所述多功能厭氧發(fā)酵裝置,包括罐體，所述罐體頂部上方設(shè)有電機(jī)，所述罐體頂面分別設(shè)有出氣口、回流氣出口和溫度傳感器，所述罐體頂面中部開(kāi)設(shè)有通孔，所述通孔內(nèi)套裝有攪拌轉(zhuǎn)軸，所述攪拌轉(zhuǎn)軸的頂端與所述罐體上方電機(jī)輸出轉(zhuǎn)軸固定連接，所述攪拌轉(zhuǎn)軸軸桿底部設(shè)有攪拌器，所述罐體一側(cè)側(cè)壁頂部設(shè)有進(jìn)料口，所述罐體另一側(cè)側(cè)壁上部分別設(shè)有回流液進(jìn)口、熱水出口，下部分別設(shè)有回流液出口、熱水入口，所述罐體底部分別設(shè)有回流氣入口、出料口，所述罐體外壁套裝有保溫板，所述罐體一側(cè)設(shè)有水浴鍋，所述罐體另一側(cè)側(cè)壁上部熱水出口與下部的熱水入口均通過(guò)管道與罐體一側(cè)設(shè)置的水浴鍋固定連接，所述罐體底部周邊設(shè)有支腿。

所述回流液進(jìn)口與回流液出口之間設(shè)有導(dǎo)管，所述導(dǎo)管中部設(shè)有污水自吸泵，所述熱水入口與水浴鍋之間設(shè)有通管，所述通管中部設(shè)有空調(diào)自吸泵。

所述空調(diào)自吸泵與所述罐體頂面的溫度傳感器之間設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明有益效果：將纖維乙醇廠的纖維乙醇及廢水與養(yǎng)殖廠禽畜排出的糞便按不同比例混合后，導(dǎo)入到多功能厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵后，多功能厭氧發(fā)酵裝置所產(chǎn)生的沼氣將用于生活中的燃?xì)夂桶l(fā)電，而多功能厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)的沼渣通過(guò)深加工為有機(jī)肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通過(guò)厭氧發(fā)酵的沼液將被回收回流到多功能厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行下次發(fā)酵使用。本發(fā)明通過(guò)對(duì)纖維乙醇廢水沼氣利用中發(fā)酵液回流循環(huán)技術(shù)、纖維乙醇廢水固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)沼氣的工藝等技術(shù)，提高原料能源轉(zhuǎn)化率，為發(fā)展綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)提供技術(shù)支撐。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種纖維乙醇廢水生產(chǎn)沼氣方法工藝路線圖；

圖2為本發(fā)明多功能厭氧發(fā)酵裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)描述。如圖1-2所示的：一種纖維乙醇廢水生產(chǎn)沼氣方法，包括以下步驟：首先將纖維乙醇廠的纖維乙醇及廢水與養(yǎng)殖廠禽畜排出的糞便按不同比例混合后，導(dǎo)入到多功能厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行發(fā)酵，在發(fā)酵過(guò)程中，多功能厭氧發(fā)酵裝置所產(chǎn)生的沼氣將用于生活中的燃?xì)夂桶l(fā)電，多功能厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)的沼渣通過(guò)深加工為有機(jī)肥料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，通過(guò)厭氧發(fā)酵后的沼液將被回收回流到多功能厭氧發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行下次發(fā)酵使用。

所述纖維乙醇廢水生產(chǎn)沼氣方法為：所用原料包括以下幾種：菌液、纖維乙醇廢水、牛糞、豬糞、雞糞。采用了雞糞、豬糞、牛糞三種常見(jiàn)牲畜糞便作為該發(fā)酵體系的補(bǔ)充氮源，所述牛糞、豬糞、雞糞的氮源設(shè)置為4%、6%、8%和10%四個(gè)梯度，裝罐率設(shè)置為90%，菌液設(shè)置20%，ph為7.5，ts設(shè)置為12%。

所述發(fā)酵產(chǎn)酸期用40%naoh溶液調(diào)節(jié)發(fā)酵液ph至7.5左右，總固體的量與氮源促使發(fā)酵原料中的碳氮比在(25～30):1之間。

所述進(jìn)行裝罐時(shí)，每個(gè)發(fā)酵罐的ph調(diào)至7.5。

所述多功能厭氧發(fā)酵裝置,包括罐體1，所述罐體1頂部上方設(shè)有電機(jī)2，所述罐體1頂面分別設(shè)有出氣口3、回流氣出口4和溫度傳感器5，所述罐體1頂面中部開(kāi)設(shè)有通孔，所述通孔內(nèi)套裝有攪拌轉(zhuǎn)軸6，所述攪拌轉(zhuǎn)軸6的頂端與所述罐體1上方電機(jī)3輸出轉(zhuǎn)軸固定連接，所述攪拌轉(zhuǎn)軸6軸桿底部設(shè)有攪拌器7，所述罐體1一側(cè)側(cè)壁頂部設(shè)有進(jìn)料口8，所述罐體1另一側(cè)側(cè)壁上部分別設(shè)有回流液進(jìn)口9、熱水出口10，下部分別設(shè)有回流液出口11、熱水入口12，所述罐體1底部分別設(shè)有回流氣入口13、出料口14，所述罐體1一側(cè)設(shè)有水浴鍋15，所述罐體1另一側(cè)側(cè)壁上部熱水出口10與下部的熱水入口12均通過(guò)管道與罐體1一側(cè)設(shè)置的水浴鍋15固定連接，所述罐體1外壁套裝有保溫板16，所述罐體1底部周邊設(shè)有支腿17。

所述回流液進(jìn)口9與回流液出口11之間設(shè)有導(dǎo)管，所述導(dǎo)管中部設(shè)有污水自吸泵18，所述熱水入口與水浴鍋之間設(shè)有通管，所述通管中部設(shè)有空調(diào)自吸泵19。

所述空調(diào)自吸泵19與所述罐體1頂面的溫度傳感器5之間設(shè)有溫控開(kāi)關(guān)20。

本發(fā)明使用時(shí):將發(fā)酵用的原料按比例配好，通過(guò)罐體1一側(cè)側(cè)壁頂部的進(jìn)料口8導(dǎo)入到罐體1內(nèi)，隨后水浴鍋內(nèi)的熱水將經(jīng)過(guò)空調(diào)自吸泵19將熱水從熱水入口12導(dǎo)入到罐體1內(nèi)，使罐體1內(nèi)保持發(fā)酵時(shí)所需的溫度，當(dāng)罐體內(nèi)溫度低于發(fā)酵所需溫度時(shí)，溫度傳感器5將罐體內(nèi)的溫度傳輸給溫控開(kāi)關(guān)20，再由溫控開(kāi)關(guān)20控制空調(diào)自吸泵19向罐體1內(nèi)加水，當(dāng)罐體1內(nèi)的水過(guò)多時(shí)，可通過(guò)罐體1一側(cè)上部的回流液出口11導(dǎo)入到水浴鍋15內(nèi)進(jìn)行再次加熱，在注水的同時(shí)啟動(dòng)罐體1上方的電機(jī)2電源，電機(jī)2帶動(dòng)攪拌轉(zhuǎn)軸6軸桿底部的攪拌器7將罐體1內(nèi)的發(fā)酵原料攪勻，隨后關(guān)閉電機(jī)2電源，發(fā)酵用的原料在罐體1內(nèi)靜置發(fā)酵，發(fā)酵時(shí)產(chǎn)生的氣體通過(guò)罐體1頂部的回流氣出口4排出，再由罐體1底部的回流氣入口13進(jìn)入到罐體1內(nèi)進(jìn)行再次發(fā)酵，而發(fā)酵中的液體通過(guò)污水自吸泵18將液體從回流液出口11吸出，再由回流液進(jìn)口9倒入到罐體1內(nèi)，當(dāng)發(fā)酵后的沼氣將通過(guò)罐體1頂部的出氣口3排出，經(jīng)過(guò)處理后用于生活和生產(chǎn)，而發(fā)酵后產(chǎn)生的料渣將通過(guò)罐體1底部的出料口14排出，經(jīng)過(guò)深加工處理后用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。