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利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料及生产方法.pdf

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文档编号：8886173

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1、(10)申请公布号 CN 102690844 A (43)申请公布日 2012.09.26 CN 102690844 A *CN102690844A* (21)申请号 201210187082.6 (22)申请日 2012.06.08 C12P 5/02(2006.01) C10L 3/08(2006.01) (71)申请人常华地址 743000 甘肃省定西市安定区民主路瑞丽佳苑 18-3-501 室 (72)发明人常华马宝成张春定 (74)专利代理机构甘肃省知识产权事务中心 62100 代理人马英 (54) 发明名称利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料及生产方法 (5。

2、7) 摘要一种利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料及生产方法，该生物质能燃料的组成：马铃薯淀粉渣和废水为： 50 70%，其中含固量 5% 95%，接种物为 50 30%，该生物质能燃料的生产方法：准确测量所用的马铃薯淀粉渣、接种物的固含量；将所述马铃薯淀粉渣、接种物按实际测得的含固量和配方要求或压滤或用马铃薯废水稀释后，两者混合泵入反应器进行厌氧发酵，该体系 pH值在6.57.5之间，温度3056，在接种物的作用下生产沼气；沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩为生物质能燃料，该燃料满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，。

3、可作为清洁能源安全使用，可用作车用 CNG 以替代汽油或家用代替液化石油气。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页说明书 6 页附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请权利要求书 1 页说明书 6 页附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种马铃薯淀粉渣、废水用于生产生物质能燃料的用途。 2. 如权利要求 1 所述的用马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料，其特征在于：所述生物质能燃料还包括接种物，所述马铃薯淀粉渣、废水及接种物各组分的重量配比：马铃薯淀粉渣和废水为： 50 70%，其中含固量 5% 95%，接种物为。

4、 50 30%。 3. 根据权利要求 1 所述的一种马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料的生产方法，其特征在于：具体步骤为：（1）准确测量所用的马铃薯淀粉渣、接种物的固含量；（2）接种物的配制：所述接种物为取自城市污水处理厂的活性污泥与取自饲养场的新鲜畜粪按固含量 1:1 混合，再以马铃薯淀粉渣鲜渣中沥出的废水调解浓度为 10 12% ；（3）将所述马铃薯淀粉渣、接种物按实际测得的含固量和配方要求或压滤或用马铃薯废水稀释的方法，各自调配成固体占 5% 20% 的浓度后，两者再以 1 7: 1 3 的重量比混合并用螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，在该发。

5、酵体系中以碳酸氢钠调解体系 PH 值在 6.5 7.5 之间，保持体系温度 30 56 ，在接种物即甲烷菌的作用下生产沼气；沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气容器。 4. 根据权利要求 3 所述的一种马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料的生产方法，其特征在于：所述马铃薯淀粉渣和接种物稀释后，两者的重量比为： 1:1。权利要求书 CN 102690844 A 2 1/6 页 3 利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料及生产方法技术领域 0001 本发明涉及一种生物质能燃料，具体地说是以马铃薯淀粉渣、废水为原料，经厌氧发酵产生沼气，然后将沼气。

6、脱硫、脱碳提纯，压缩生产为符合 GB18047-2000 车用压缩天然气标准的生物质能燃料，既可用于车用燃气替代汽油，也可用于家庭燃料替代液化石油气。背景技术 0002 马铃薯淀粉渣、废水是马铃薯淀粉生产过程中产生的废弃物，每生产 1 吨马铃薯淀粉，可生产淀粉渣、废水约 15 吨，而马铃薯淀粉加工企业没有有效处理和利用马铃薯淀粉渣、废水的措施而无序排放，既浪费了资源，又造成严重的环境污染，影响着马铃薯产业的可持续发展。 0003 马铃薯渣主要含有水、残余淀粉颗粒、薯皮细胞或细胞结合物，其化学成分包括淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、游离氨基酸。

7、、寡肽、多肽和灰分等，其主要成分与含量见表 1。 0004 表 1鲜薯渣中主要组成成分成分湿基 %(w/w)干基 %(w/w) 固形物含量13.0 灰分0.54 淀粉4.937 纤维素2.217 半纤维素1.814 果胶2.217 纤维 ( 无法识别 ) 0.97 蛋白质 / 氨基酸0.54 而自然界的许多微生物具有氧化、分解有机废弃物的能力。利用微生物的这种能力，处理可降解的有机废弃物，达到无害化和资源化，这是有机固体废弃物处理利用的一条重要途径。发明内容 0005 基于上述情况，本发明的目的在于提供一种以马铃薯淀粉渣、废水为主要原料经厌氧发酵生产沼气，然后将。

8、其脱硫、脱碳提纯、压缩为符合 GB18047-2000 车用压缩天然气标准的生物质能燃料的方法，解决污染难题，实现变废为宝。 0006 所采用的技术方案为：一种马铃薯淀粉渣、废水用于生产生物质能燃料的用途。 0007 利用马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料，所述生物质能燃料还包括接种物，所述马铃薯淀粉渣、废水及接种物各组分的重量配比：马铃薯淀粉渣和废水为： 50 70%，其中含固量 5% 95%，接种物为 50 30%。 0008 一种马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料的生产方法，具体步骤为：（1）准确测量所用的马铃薯淀粉渣、接种物的固含量。

9、；说明书 CN 102690844 A 3 2/6 页 4 （2）接种物的配制：所述接种物为取自城市污水处理厂的活性污泥与取自饲养场的新鲜畜粪按固含量 1:1 混合，再以马铃薯淀粉渣鲜渣中沥出的废水调解浓度为 10 12% ；（3）将所述马铃薯淀粉渣、接种物按实际测得的含固量和配方要求或压滤或用马铃薯废水稀释的方法，各自调配成固体占 5% 20% 的浓度后，两者再以 1 7: 1 3 的重量比混合并用螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，在该发酵体系中以碳酸氢钠调解体系 PH 值在 6.5 7.5 之间，保持体系温度 30 56 ，在接种物即甲烷菌的作用下生产沼气。

10、；沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气容器。 0009 因马铃薯淀粉渣属于高碳水化合物、低蛋白质的物质， C/N 比值范围在 40 60 之间，而沼气发酵的适宜 C/N 比值范围在 20 30:1 之间。又由于马铃薯渣和废水的原料本身接近酸性，且含有大量的淀粉 , 极易迅速酸化，容易导致反应初期 VFA( 挥发性脂肪酸 ) 积累过多而使 PH 值下降，影响体系产甲烷阶段的启动。因此，反应体系中马铃薯淀粉渣、废水占体系总量的 50 70%，发酵接种物的量为体系总量的 50 30% 时，可使反应体系保持相对稳定的 PH 环境，实现生产沼气。 0010 所述接。

11、种物为取自城市污水处理厂的活性污泥与取自饲养场的新鲜畜粪按固含量1:1混合，再以马铃薯淀粉渣鲜渣中沥出的废水调解浓度为1012%、以碳酸氢钠调解体系 PH 值在 6.5 7.5 之间，保持体系温度 35，直至稳定产气。维持体系 PH 值在 6.5 7.5 之间，逐渐陆续升温到 56，保持恒温。在此条件下培养出的接种物甲烷菌种群丰富，活性高，适宜于高温、高酸性条件下生存。 0011 本发明的验证试验试验装置由抽滤瓶、广口瓶和烧杯组成。其中发酵瓶为 500ml 抽滤瓶，集气瓶为 500ml 广口瓶，集水瓶为 500ml 烧杯。整个厌氧发酵装置放在水浴锅中保持 55 恒。

12、温，利用排水集气法计量沼气产量。实验期间每天至少手工摇动发酵瓶 1 次，以达到物料混合均匀的目的。（如图 1）原料物料特性的测定：将马铃薯渣（包括干马铃薯渣和鲜马铃薯渣）和废水分别进行物料特性分析，指标包括：含水量（%）、总固体（TS， %）、挥发性固体（VS， %）和 PH 值。测定结果见表 2。 0012 表 2 部分原料特性分析结果序号项目干马铃薯渣鲜马铃薯渣废水备注 1含水量 (%)18%83%96.5% 2总固体 (TS,%)82%17%3.5% 3挥发性固体 (VS,%)81.4%TS95 97%TS45%TS 4PH 值 6.05.。

13、0 表 3 实验方案设计一览表说明书 CN 102690844 A 4 3/6 页 5 表 4 有效产气量统计表生产的沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩为生物质能燃料，甲烷回收率 96%，硫化氢脱除率 99%，高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，可作为清洁能源安全使用，可用作车用 CNG 以替代汽油，亦可家用代替液化石油气。 0013 综上所述，本发明与现有家庭粗放式或工业化生产沼气相比较具有以下优点：以全新配比与原。

14、料培养出的高活性、高效甲烷菌群，活性成分全，解决了以马铃薯淀粉渣、废水为原料生产沼气时发酵条件难以控制，发酵体系极易酸化不易产气的难题，发酵体系性质稳定，缓冲时间短，产气早、产气周期相对缩短，反应相对完全，产气量大。而且，该接种物菌群，其活性的温度阈值相对较宽，在一定的高温范围内存活率高，因而升高发酵体系的温度亦可实现产气，从而加快了发酵速度，缩短了周期，解决了甲烷菌在 35以上不能存说明书 CN 102690844 A 5 4/6 页 6 活的难题，有利于工业化生产。附图说明 0014 图 1 为本发明的验证实验装置图；图中： 1。

15、发酵瓶 2 玻璃导管 3 阀门 4 阀门 5 阀门 6 水浴锅 7 盛水瓶 8 集气瓶 9 量筒图 2 为本发明的工艺流程图。具体实施方式 0015 本发明所用的原料马铃薯淀粉渣、废水为马铃薯淀粉企业生产过程中的排放物，不含石子、铁丝、网袋、塑料绳等马铃薯淀粉生产过程中易引入的杂物，经预处理符合沼气发酵要求。 0016 本发明接种物为取自城市污水处理厂的活性污泥与取自饲养场的新鲜牛粪按固含量1:1混合，再以马铃薯淀粉渣鲜渣中沥出的废水调解浓度为1012%、以碳酸氢钠调解体系 PH 值在 6.5 7.5 之间，保持体系温度 30，直至稳定产气。维持体系 PH 值在。

16、 6.5 7.5 之间，逐渐陆续升温到 56，保持恒温所得的沼渣、沼液。 0017 本发明原料与接种物的重量配比为：原料占总量的 50 70%、接种物占总量的 50 30%。 0018 本发明发酵体系中固体含量占总量的 5 20%。 0019 本发明发酵体系温度为 30 56。 0020 实施例 1，利用马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述马铃薯废水调配成固体含量为 5% 浓度，再将其按 1:1 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 30 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。

17、。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0021 实施例 2，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成 10% 浓度，再将其按 1:1 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 35 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以。

18、硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0022 实施例 3，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成 10% 浓度，再将其按 1:1 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 56，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，。

19、二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0023 实施例 4，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所说明书 CN 102690844 A 6 5/6 页 7 述废水调配成 10% 浓度，再将其按 7:3 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 45，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15m。

20、g/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0024 实施例 5，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成 10% 浓度，再将其按 7:3 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 56 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，。

21、满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0025 实施例 6，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成 15% 浓度，再将其按 7:3 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 35 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气。

22、标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0026 实施例 7，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成 20% 浓度，再将其按 7:3 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 35 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家。

23、庭生活用能源。 0027 实施例 8，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成 20% 浓度，再将其按 1:1 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 30 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0028 实施例 9，利用马铃薯。

24、淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成 20% 浓度，再将其按 1:1 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 56 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0029 实施例 10，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、。

25、接种物用所述废水调配成 20% 浓度，再将其按 7:1 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 35 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧说明书 CN 102690844 A 7 6/6 页 8 化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0030 实施例 11，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，。

26、先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成 20% 浓度，再将其按 1:3 混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 56 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计 ) 200mg/m，硫化氢 15mg/m，二氧化碳 3.0%，氧气 0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。 0031 上述马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料的方法步骤：（1）准确测量所用的马铃薯淀粉渣、接种物的固含量。

27、。 0032 （2）按加料要求用所述废水将上述原料在调配池中调解至要求浓度后，按配比用螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度 30 56 ，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量 31.4MJ/m，总硫 ( 以硫计)200mg/m，硫化氢15mg/m，二氧化碳3.0%，氧气0.5%，满足 GB18047-2000 车用压缩天然气标准，主要用作车用燃气 (CNG)，亦可用于家庭生活用能源。说明书 CN 102690844 A 8 1/2 页 9 图 1 说明书附图 CN 102690844 A 9 2/2 页 10 图 2 说明书附图 CN 102690844 A 10 。

摘要
申请专利号：	CN201210187082.6	申请日：	20120608
公开号：	CN102690844A	公开日：	20120926
当前法律状态：		有效性：	失效
法律详情：
IPC分类号：	C12P5/02,C10L3/08	主分类号：	C12P5/02,C10L3/08
申请人：	常华
发明人：	常华,马宝成,张春定
地址：	743000 甘肃省定西市安定区民主路瑞丽佳苑18-3-501室
优先权：	CN201210187082A
专利代理机构：	甘肃省知识产权事务中心	代理人：	马英
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内容摘要

一种利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料及生产方法，该生物质能燃料的组成：马铃薯淀粉渣和废水为：50～70%，其中含固量5%～95%，接种物为50～30%，该生物质能燃料的生产方法：准确测量所用的马铃薯淀粉渣、接种物的固含量；将所述马铃薯淀粉渣、接种物按实际测得的含固量和配方要求或压滤或用马铃薯废水稀释后，两者混合泵入反应器进行厌氧发酵，该体系pH值在6.5～7.5之间，温度30～56℃，在接种物的作用下生产沼气；沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩为生物质能燃料，该燃料满足《GB18047-2000车用压缩天然气》标准，可作为清洁能源安全使用，可用作车用CNG以替代汽油或家用代替液化石油气。

权利要求书

1.一种马铃薯淀粉渣、废水用于生产生物质能燃料的用途。 2.如权利要求1所述的用马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料，其特征在于：所述生物质能燃料还包括接种物，所述马铃薯淀粉渣、废水及接种物各组分的重量配比：马铃薯淀粉渣和废水为：50～70%，其中含固量5%～95%，接种物为50～30%。 3.根据权利要求1所述的一种马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料的生产方法，其特征在于：具体步骤为：（1）准确测量所用的马铃薯淀粉渣、接种物的固含量；（2）接种物的配制：所述接种物为取自城市污水处理厂的活性污泥与取自饲养场的新鲜畜粪按固含量1:1混合，再以马铃薯淀粉渣鲜渣中沥出的废水调解浓度为10～12%；（3）将所述马铃薯淀粉渣、接种物按实际测得的含固量和配方要求或压滤或用马铃薯废水稀释的方法，各自调配成固体占5%～20%的浓度后，两者再以1～7: 1～3的重量比混合并用螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，在该发酵体系中以碳酸氢钠调解体系PH值在6.5～7.5之间，保持体系温度30～56 ℃，在接种物即甲烷菌的作用下生产沼气；沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气容器。 4.根据权利要求3所述的一种马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料的生产方法，其特征在于：所述马铃薯淀粉渣和接种物稀释后，两者的重量比为：1:1。

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物质能燃料，具体地说是以马铃薯淀粉渣、废水为原料，经厌氧发酵产生沼气，然后将沼气脱硫、脱碳提纯，压缩生产为符合《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准的生物质能燃料，既可用于车用燃气替代汽油，也可用于家庭燃料替代液化石油气。

背景技术

马铃薯淀粉渣、废水是马铃薯淀粉生产过程中产生的废弃物，每生产1吨马铃薯淀粉，可生产淀粉渣、废水约15吨，而马铃薯淀粉加工企业没有有效处理和利用马铃薯淀粉渣、废水的措施而无序排放，既浪费了资源，又造成严重的环境污染，影响着马铃薯产业的可持续发展。

马铃薯渣主要含有水、残余淀粉颗粒、薯皮细胞或细胞结合物，其化学成分包括淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、游离氨基酸、寡肽、多肽和灰分等，其主要成分与含量见表1。

表1　鲜薯渣中主要组成成分

成分湿基%(w /w) 干基%(w /w) 固形物含量 13.0 —— 灰分 0.5 4 淀粉 4.9 37 纤维素 2.2 17 半纤维素 1.8 14 果胶 2.2 17 纤维 (无法识别) 0.9 7 蛋白质 /氨基酸 0.5 4

而自然界的许多微生物具有氧化、分解有机废弃物的能力。利用微生物的这种能力，处理可降解的有机废弃物，达到无害化和资源化，这是有机固体废弃物处理利用的一条重要途径。

发明内容

基于上述情况，本发明的目的在于提供一种以马铃薯淀粉渣、废水为主要原料经厌氧发酵生产沼气，然后将其脱硫、脱碳提纯、压缩为符合《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准的生物质能燃料的方法，解决污染难题，实现变废为宝。

所采用的技术方案为：

一种马铃薯淀粉渣、废水用于生产生物质能燃料的用途。

利用马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料，所述生物质能燃料还包括接种物，所述马铃薯淀粉渣、废水及接种物各组分的重量配比：马铃薯淀粉渣和废水为：50～70%，其中含固量5%～95%，接种物为50～30%。

一种马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料的生产方法，具体步骤为：

（1）准确测量所用的马铃薯淀粉渣、接种物的固含量；

（2）接种物的配制：所述接种物为取自城市污水处理厂的活性污泥与取自饲养场的新鲜畜粪按固含量1:1混合，再以马铃薯淀粉渣鲜渣中沥出的废水调解浓度为10～12%；

（3）将所述马铃薯淀粉渣、接种物按实际测得的含固量和配方要求或压滤或用马铃薯废水稀释的方法，各自调配成固体占5%～20%的浓度后，两者再以1～7: 1～3的重量比混合并用螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，在该发酵体系中以碳酸氢钠调解体系PH值在6.5～7.5之间，保持体系温度30～56 ℃，在接种物即甲烷菌的作用下生产沼气；沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气容器。

因马铃薯淀粉渣属于高碳水化合物、低蛋白质的物质，C/N比值范围在40～60之间，而沼气发酵的适宜C/N比值范围在20～30:1之间。又由于马铃薯渣和废水的原料本身接近酸性，且含有大量的淀粉,极易迅速酸化，容易导致反应初期VFA(挥发性脂肪酸)积累过多而使PH值下降，影响体系产甲烷阶段的启动。因此，反应体系中马铃薯淀粉渣、废水占体系总量的50～70%，发酵接种物的量为体系总量的50～30%时，可使反应体系保持相对稳定的PH环境，实现生产沼气。

所述接种物为取自城市污水处理厂的活性污泥与取自饲养场的新鲜畜粪按固含量1:1混合，再以马铃薯淀粉渣鲜渣中沥出的废水调解浓度为10～12%、以碳酸氢钠调解体系PH值在6.5～7.5之间，保持体系温度35℃，直至稳定产气。维持体系PH值在6.5～7.5之间，逐渐陆续升温到56℃，保持恒温。在此条件下培养出的接种物甲烷菌种群丰富，活性高，适宜于高温、高酸性条件下生存。

本发明的验证试验

试验装置由抽滤瓶、广口瓶和烧杯组成。其中发酵瓶为500ml抽滤瓶，集气瓶为500ml广口瓶，集水瓶为500ml烧杯。整个厌氧发酵装置放在水浴锅中保持 55℃ 恒温，利用排水集气法计量沼气产量。实验期间每天至少手工摇动发酵瓶1次，以达到物料混合均匀的目的。（如图1）

原料物料特性的测定：

将马铃薯渣（包括干马铃薯渣和鲜马铃薯渣）和废水分别进行物料特性分析，指标包括：含水量（%）、总固体（TS，%）、挥发性固体（VS，%）和PH值。测定结果见表2。

表2 部分原料特性分析结果

序号项目干马铃薯渣鲜马铃薯渣废水备注 1 含水量(%) 18% 83% 96.5% 2 总固体(TS,%) 82% 17% 3.5% 3 挥发性固体(VS,%) 81.4%TS 95－97%TS 45%TS 4 PH值 6.0 5.0

表3 实验方案设计一览表

表4 有效产气量统计表

生产的沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩为生物质能燃料，甲烷回收率≥96%，硫化氢脱除率≥99%，高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，可作为清洁能源安全使用，可用作车用CNG以替代汽油，亦可家用代替液化石油气。

综上所述，本发明与现有家庭粗放式或工业化生产沼气相比较具有以下优点：

以全新配比与原料培养出的高活性、高效甲烷菌群，活性成分全，解决了以马铃薯淀粉渣、废水为原料生产沼气时发酵条件难以控制，发酵体系极易酸化不易产气的难题，发酵体系性质稳定，缓冲时间短，产气早、产气周期相对缩短，反应相对完全，产气量大。而且，该接种物菌群，其活性的温度阈值相对较宽，在一定的高温范围内存活率高，因而升高发酵体系的温度亦可实现产气，从而加快了发酵速度，缩短了周期，解决了甲烷菌在35℃以上不能存活的难题，有利于工业化生产。

附图说明

图1为本发明的验证实验装置图；

图中：1 发酵瓶 2 玻璃导管 3 阀门 4 阀门 5 阀门

6 水浴锅 7 盛水瓶 8 集气瓶 9 量筒

图2为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

本发明所用的原料马铃薯淀粉渣、废水为马铃薯淀粉企业生产过程中的排放物，不含石子、铁丝、网袋、塑料绳等马铃薯淀粉生产过程中易引入的杂物，经预处理符合沼气发酵要求。

本发明接种物为取自城市污水处理厂的活性污泥与取自饲养场的新鲜牛粪按固含量1:1混合，再以马铃薯淀粉渣鲜渣中沥出的废水调解浓度为10～12%、以碳酸氢钠调解体系PH值在6.5～7.5之间，保持体系温度30℃，直至稳定产气。维持体系PH值在6.5～7.5之间，逐渐陆续升温到56℃，保持恒温所得的沼渣、沼液。

本发明原料与接种物的重量配比为：原料占总量的50～70%、接种物占总量的50～30%。

本发明发酵体系中固体含量占总量的5～20%。

本发明发酵体系温度为30～56℃。

实施例1，利用马铃薯淀粉渣、废水生产的生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述马铃薯废水调配成固体含量为5%浓度，再将其按1:1混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度30 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例2，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成10%浓度，再将其按1:1混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度35 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例3，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成10%浓度，再将其按1:1混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度56℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例4，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成10%浓度，再将其按7:3混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度45℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例5，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成10%浓度，再将其按7:3混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度56 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例6，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成15%浓度，再将其按7:3混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度35 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例7，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成20%浓度，再将其按7:3混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度35 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例8，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成20%浓度，再将其按1:1混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度30 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例9，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成20%浓度，再将其按1:1混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度56 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例10，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成20%浓度，再将其按7:1混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度35 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

实施例11，利用马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料，先将马铃薯渣、接种物用所述废水调配成20%浓度，再将其按1:3混合，然后由螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度56 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。

上述马铃薯淀粉渣、废水生产生物质能燃料的方法步骤：

（1）准确测量所用的马铃薯淀粉渣、接种物的固含量。

（2）按加料要求用所述废水将上述原料在调配池中调解至要求浓度后，按配比用螺杆泵泵入反应器进行厌氧发酵，保持发酵温度30～56 ℃，在产甲烷菌的作用下生产沼气。沼气经脱硫、脱碳提纯、压缩，贮存于储气柜。产品高位发热量＞31.4MJ/m3，总硫(以硫计)≤200mg/m3，硫化氢≤15mg/m3，二氧化碳≤3.0%，氧气≤0.5%，满足《GB18047-2000 车用压缩天然气》标准，主要用作车用燃气(CNG)，亦可用于家庭生活用能源。