杨秀华.纤维乙醇废水生产沼气的工艺设计[D]. 南阳：南阳师范学院硕士论文，2016.

摘  要

能源问题是可持续发展中的一个重要主题。随着经济的不断发展，能源短缺和环境污染问题日益突出。纤维乙醇的研发已成为当前各国新资源战略的重点，我国也在大力发展非粮乙醇。河南天冠企业集团有限公司目前已完成了万吨秸秆乙醇科技攻关，并已运行3万吨秸秆乙醇项目。但在生产中实现原料多级利用，提高经济效率，需要对后期的纤维乙醇废水做深度开发利用。河南天冠集团对传统乙醇生产废物利用技术已成熟，但在工业化进程中还需技术不断创新。本研究通过对纤维乙醇废水沼气利用中发酵液回流循环技术、纤维乙醇废水固态发酵产沼气工艺等关键技术的研究，实现秸秆原料生物乙醇-沼气二级能源梯度生产，提高原料能源转化率，为发展绿色循环经济提供技术支撑。

通过单因素梯度预实验优化了纤维乙醇废水沼气发酵的条件：菌液含量20%，TS 12%，氮源含量（氮源总固体占发酵体系总固体的百分数）12%牛粪或10%猪粪。

正交实验在预实验的基础上进行设计对预实验的结果进行验证改进，以废水固液分离的废液为原料的正交实验结果为菌液含量20%，装罐率90%，总固体12%，氮源为10%牛粪；以废水固液分离的固废为原料的正交实验结果显示，菌液含量30%，装罐率90%，总固体12%，氮源10%牛粪；以废水为原料的正交实验结果显示菌液20%，装罐率90%，总固体12%，氮源4%牛粪。

中试发酵是对工业生产的模拟，是将实验室成果转化为工业生产的中间环节。在正交实验中通过对三组实验结果的计算分析得出最佳产气条件为pH 7.5，20%菌液含量，90%装罐率，12% TS，4%氮源。在优化的发酵参数条件下，自制厌氧发酵装置，进行了机械+回流混合搅拌（G1）与机械搅拌（G2)进行发酵工艺比较。采用机械+回流混合搅拌工艺产气率高，容积产气率比机械搅拌工艺增加41.2%，物料利用率提高13%，COD去除率降低10.3%，6.8%，TN去除率提高9.1%。

关键词：纤维乙醇废水；正交实验；中试发酵；固液分离；废液；固废