一种以糖蜜为底物生产生物燃气的方法技术

本发明专利技术公开了一种以糖蜜为底物生产生物燃气的方法，变废为宝，其发酵规模可以根据实际需要进行调整，产沼气效率高，发酵过程不容易酸化，且原料的收集以及运输也不存在固体半固体原料的问题；与利用糖蜜发酵乙醇的废水为底物的工艺相比，本发明专利技术采用的糖蜜底物不仅含大量可发酵性糖，还含有大量可发酵成分，高效利用糖蜜中的有机成分直接进行沼气发酵，因此沼气发酵的效率与效果更好，而且采用的工艺与设备比较简单，避免了木质纤维素原料的水解过程，本发明专利技术使沼气发酵技术在糖蜜来源丰富地区得到普及，大大加快我国乃至世界可再生能源的发展。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种生产生物燃气的方法，具体涉及一种以糖蜜为底物生产生物燃气的方法。
技术介绍
：生物燃气俗称沼气，是微生物群体在厌氧条件下协同发酵可降解有机废弃物的产物，传统能源供应的萎缩和增加可再生能源在能源消费中份额的需求使沼气的重要性越来越突出。糖蜜是一种粘稠、黑褐色、呈半流动的物体，是制糖工业的副产品，组成因制糖原料、加工条件的不同而有差异，其中主要含有大量可发酵糖（主要是蔗糖），因而糖蜜可望成为沼气发酵的理想底物。目前，国内外通用的沼气发酵方式大部分为固体或半固体进料，也就是固体半固体原料（农作物秸秆或者牲畜粪便等）直接堆埋在发酵罐或者反应器中，通过添加菌种以及其它配料(如氮源、磷源等)使之在发酵罐或者反应器中进行固体或者半固体的发酵。这种传统的沼气发酵方法的一个最大的缺点在于固体或者半固体发酵的周期较长、传质传热效率低下、沼气产率低、生产规模不能过大、发酵过程容易酸化导致沼气发酵失败等。因此，沼气发酵技术通常只能在农村或者小城镇中推广。与此同时，固体半固体原料的收集及运输成本也限制了沼气发酵技术的进一步推广。因此，若能得到一种理想的液体底物用于沼气发酵产生物燃气，则能大大推动生物燃气产业的发展。目前，专利号为200710066066和201110027065的专利公开了使用糖蜜发酵制备乙醇后的废液为原料产生物燃气（沼气）的方法，以糖蜜为起始原料首先进行了酒精发酵，其过程涉及对糖蜜的预处理，会造成糖蜜中大部分可发酵性糖被利用，大量可发酵成分(如可溶性胶体、蛋白等)不可避免地在酒精发酵过程中损失，而且先使用糖蜜进行酒精发酵再利用其发酵废水进行沼气发酵，由于糖蜜发酵乙醇的废水中含有大量有机酸等发酵副产物，会造成对沼气发酵的抑制，从而影响后续沼气发酵的效率与效果，不仅如此，上述文献公开的沼气发酵工艺比较复杂，其制备需要经过多个实验装置与步骤，不利于后续产业化生产。因此，若能开发一种以液体糖蜜为底物，工艺路线简单的技术路线进行沼气发酵，可望大大促进我国生物燃气产业的发展。目前国内外未见有文献报道直接利用糖蜜为原料进行沼气发酵。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种以糖蜜为底物生产生物燃气的方法，发酵周期短、产沼气效率高、生产规模可控制、发酵过程不容易酸化，且原料的收集以及运输也不存在固体半固体原料的问题。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种以糖蜜为底物生产生物燃气的方法，包括以下步骤：a、在糖蜜中加入碱性物质调节pH为5.5～10.0，过滤，得到预处理后原料清液；b、往步骤a中得到的预处理后原料清液中加水稀释，使预处理后原料清液的COD达到2000～25000mg/L，加入磷源营养物质使C/P质量比为100-300:1，加入氮源营养物质使C/N质量比为10-80:1，得到发酵原料；c、首先在厌氧发酵器中加入占反应器体积10%～80%的含有厌氧发酵菌株的物质，然后将发酵原料连续送到厌氧反应器进行连续发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为2～20h,发酵温度为15～50℃之间，生物燃气(沼气)从发酵反应器顶部排出。所述的糖蜜为制糖工业副产品，有效成分为可发酵性糖（可发酵性糖的质量分数大于等于24%,所述可发酵性糖主要包括蔗糖）、矿物质（矿物质的总质量分数为8%～10%，包括钙、钾、钠、铁、镁、铜等）和粗蛋白（质量分数为3.0-6.0%）。所述矿物质为发酵过程中提供无机盐,作为沼气发酵的辅助因子，所述粗蛋白为发酵过程提供氮源。所述的糖蜜包括但不限制于甘蔗糖蜜与甜菜糖蜜。所述的甘蔗糖蜜为制糖工业副产品，主要成分为可发酵性糖（其中蔗糖的质量分数24%～36%，其他糖（包括葡萄糖与果糖）的质量分数为12%～24%）、并含有粗蛋白（质量分数为3～6%）、矿物质（质量分数为8～10%，包括钙、钾、钠、铁、镁、铜等），一般是制糖厂的废弃物。所述甜菜糖蜜中可发酵性糖中蔗糖的质量分数超过47%，此外还含有质量分数为3%～4%的可溶性胶体、质量分数为3～6%的粗蛋白、质量分数为8～10%的矿物质，所述矿物质包括钙、钾、钠、铁、镁、铜等。所述的碱性物质包括但不限制于石灰、碳酸钙、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等中的一种或一种以上。步骤b中所述的磷源营养物质选自磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸氢钾和磷酸氢钠中的一种或一种以上。步骤b中所述的氮源营养物质选自玉米浆、玉米粉、麸皮、米糠、酵母膏、蛋白胨、鱼粉、豆饼粉、酵母粉、豆饼、尿素、硫酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或一种以上。步骤c中所述的含有厌氧发酵菌株的物质选自厌氧活性污泥或厌氧颗粒污泥等。步骤c中所述的厌氧发酵器选自厌氧发酵罐、厌氧生物滤池、上流式厌氧污泥床反应器、厌氧颗粒污泥膨胀床反应器或内循环厌氧反应器等。本专利技术的有益效果是：本专利技术以糖蜜用作沼气发酵的底物进行沼气发酵，变废为宝，其发酵规模可以根据实际需要进行调整，生产规模可控制，产沼气效率高，发酵过程不容易酸化，且原料的收集以及运输也不存在固体半固体原料的问题。与利用糖蜜发酵乙醇的废水为底物的工艺相比，本发明采用的糖蜜底物不仅含大量可发酵性糖，还含有大量可发酵成分，高效利用糖蜜中的有机成分直接进行沼气发酵，因此沼气发酵的效率与效果更好，而且采用的工艺与设备比较简单，避免了木质纤维素原料的水解过程，本专利技术使沼气发酵技术在糖蜜来源丰富地区得到普及，大大加快我国乃至世界可再生能源的发展。具体实施方式：以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例1：从制糖厂获得甘蔗糖蜜；再用石灰把糖蜜pH调至10.0，过滤，中和后得到糖蜜滤液。所得糖蜜滤液加水稀释至初始COD2000mg/L，加入磷酸二氢钾分别调节稀释后的糖蜜C/P质量比为200:1，加入酵母粉调节稀释后的糖蜜C/N质量比为10:1。把厌氧颗粒污泥装入厌氧发酵罐，装泥量为反应器体积的50%。利用泵把含磷源的糖蜜稀释液打入厌氧发酵罐中进行连续发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为6h，发酵温度为35℃，生物燃气(沼气)从发酵反应器顶部排出。产沼气效率为30%。实施例2：从制糖厂获得甜菜糖蜜；再用碳酸钙把糖蜜pH调至5.5，过滤，中和后得到糖蜜滤液。所得糖蜜滤液加水稀释至初始COD12000mg/L，加入磷酸二氢铵分别调节稀释后的糖蜜C/P质量比为100:1，加入尿素调节稀释后的糖蜜C/N质量比为80:1。把厌氧颗粒污本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以糖蜜为底物生产生物燃气的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、在糖蜜中加入碱性物质调节pH为5.5～10.0，过滤，得到预处理后原料清液；
b、往步骤a中得到的预处理后原料清液中加水稀释，使预处理后原料清液的COD达到
2000～25000mg/L，加入磷源营养物质使C/P质量比为100-300:1，加入氮源营养物质
使C/N质量比为10-80:1，得到发酵原料；
c、首先在厌氧发酵器中加入占反应器体积10%～80%的含有厌氧发酵菌株的物质，然后将
发酵原料连续送到厌氧反应器进行连续发酵，发酵原料在厌氧反应器中停留时间为2～
20h,发酵温度为15～50℃之间，生物燃气从发酵反应器顶部排出。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新德，黄超，熊莲，郭海军，林晓清，陈雪芳，张海荣，王波，杨会娟，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：