醋糟为原料做沼气工程项目可行性报告.docx
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醋糟为原料做沼气工程项目可行性报告
目录
1国内醋糟来源分布、存量估计1
1.1醋的来源分布1
1.2醋糟的来源及存量估算1
2国内醋糟应用现状3
2.1处理途径3
2.1.1利用醋糟在酱油、醋生产中再利用3
2.1.2利用醋糟做动物饲料4
2.1.3利用醋糟做植物肥料4
2.1.4利用醋糟做生物质能源5
2.2存在问题6
3试验报告7
3.1试验计划7
3.1.1试验目的7
3.1.2试验药品7
3.1.3试验仪器7
3.1.4试验步骤7
3.2试验报告8
3.2.1试验时间8
3.2.2试验地点及条件8
3.2.3试验报告9
3.3试验分析11
3.3.1醋糟中和经济分析11
3.3.2醋糟产沼气可行性报告11
4醋糟产沼气分析13
4.1沼气发酵的原理13
4.2醋糟成分及产沼气分析14
4.2.1酒糟产气及实例14
4.2.2牛粪产气及实例15
4.3.3醋糟产气预测15
5典型规模工程投资估算及效益分析16
5.1典型沼气工程投资估算16
5.2醋糟做沼气工程效益分析18
6项目可行性分析20
1国内醋糟来源分布、存量估计
1.1醋的来源分布
醋源于中国，约在三千多年前，商周时代，中国人开始大量酿制醋。
特别是山西醋已有近三千年的历史。
醋产地分布较广，品种很多，除四大名醋（山西老陈醋、镇江香醋、浙江米醋和保宁醋）外，新疆、河北、贵州、东北等省区发展很快。
据了解，目前我国食醋年产量约250万吨，生产企业却多达6000家，品牌企业产量仅占30%左右，中小企业却占到了70%左右。
山西是醋的生产和消费大省，年产食醋30万吨左右，占全国总产量的十分之一，其次主要的产醋大省有江苏、四川等。
按照企业细分，生产醋的名牌企业主要有：
江苏恒顺醋业股份有限公司、山西水塔老陈醋股份有限公司、山西老陈醋集团有限公司、四川阆中保宁醋有限公司、阆州醋业有限公司等，其产量如表1.1：
表1.1名牌醋业和产醋量的关系
企业名称
醋年产量（万吨）
江苏恒顺醋业股份有限公司
20（扩能后）
山西水塔老陈醋股份有限公司
7
山西老陈醋集团有限公司
5
四川阆中保宁醋有限公司
6
阆州醋业有限公司
5～10（扩能后）
1.2醋糟的来源及存量估算
醋糟为米、麦、高粱等酿醋后所余的残渣，主要分为白糟和红糟，据山西水塔老陈醋股份有限公司负责人介绍，红糟是在醋生产过程中制作程序上加了一道熏制过程，其成分与白糟没有区别。
据山西水塔老陈醋股份有限公司人介绍：
每吨醋能产生约0.3吨醋糟（含固率30％），约90公斤的干物质。
全国每年要产生27万吨的醋糟干物质，按照上述全国产醋量和几大名牌醋业及产量的关系，从表1.2中可以看出醋糟的产量。
表1.2名牌醋业和产醋糟量关系表
企业名称
醋糟年产量（万吨）
全国
27
江苏恒顺醋业股份有限公司
1.8
山西水塔老陈醋股份有限公司
0.63
山西老陈醋集团有限公司
0.45
四川阆中保宁醋有限公司
0.54
阆州醋业有限公司
0.45
我国是产醋大国，而山西更是闻名全国的醋乡，据报导，每年仅山西省生产醋糟上百万吨。
随着人民生活的提高及膳食结构的改善，保健醋系列饮料也相继问世。
我国醋的产量逐年递增，醋糟也相应增多，如不及时开发利用，很可能成为我国一大环境污染源。
另一方面，能源紧缺一直是抑制我国经济发展的主要因素之一。
故开发醋糟为生物质能源势在必行，应引起有关方面高度重视。
2国内醋糟应用现状
醋糟是利用粮食原料生产食醋过程中排放的有机废弃物,长期以来都是作为垃圾填埋，如果不加处理，长期堆积在一起容易对环境产生如下影响：
1、醋糟长期堆积浪费了土地资源；
2、醋糟在堆积过程中会发霉、产生异味，对环境造成污染；
3、醋糟富含丰富的蛋白质、纤维素等，如果丢弃会造成资源浪费。
2.1处理途径
2.1.1利用醋糟在酱油、醋生产中再利用
1、醋糟在酱油生产中的应用
酱油生产以蛋白质原料为主料，以淀粉质原料为辅料。
我国北方酱油生产常采用豆粕为主料，麦麸为辅料，豆粕是酱油生产中氨基酸的主要来源，而麦麸可以提供一定量的还原糖，还原糖和氨基酸又是形成发酵酱油酱色的主要途径之一，所以主辅料要有科学合理的配比。
常采用的配比是7∶3；6∶4。
由于醋糟中含淀粉15%～30%，用醋糟代替部份麦麸生产酱油，其效果与全部是麦麸生产相比，代替率为20%～60%效果较明显，得率提高1%，原油氨基酸含量提高0.2%～0.4%。
当酱油生产的主辅原料都很细时，加一部份醋糟，得到良好的效果。
加醋糟量为原料量的5%～15%时效果最佳，得率提高0.5%～1%，原油氨基酸含量提高0.2%～0.5%，特别是改善了淋油效果。
吉林市江城酿造厂通过试验总结为：
用醋糟生产酱油完全可行，但需要注意：
①最好不用湿醋糟。
湿醋糟含水55%～65%左右，并含有一定量的醋酸如果直接使用，使用量太大会影响酱油制曲和发酵。
应在作用前将醋糟晾晒除去部分水份后，按着辅料进行正常生产。
②醋糟代替麦麸量不能超过60%，太大时酱油质量会略有下降，主要是酱色和固形物含量明显下降，而代替量太少时，其效果和成本降低不明显，所以最好控制在20%～60%。
利用醋糟生产酱油有以下优点：
料醅透气性好，制曲时利于通风换气，不易烧曲，不易结疙瘩，缩短了制曲时间，成曲质量明显提高，发酵过程升温快，料醅着色快，由于透气性好，粘度低、发酵彻底，所以淋油流畅，也易于控制，同时也降低了成本。
醋糟生产酱油的优点为：
利于制曲，促进发酵、改善淋油、提高得率、降低成本。
因此合理的采用醋糟生产酱油是值得提倡的。
2、醋糟在醋生产中的应用
醋生产中稻壳作为载体是必不可少的。
采用醋糟代替新稻壳生产食醋，经过多次试验证明效果很好。
首先用醋糟代替配料时的稻壳，经蒸料醅无异味，只是颜色较以前深，后工序生产正常。
产品质量正常，酸度略有提高。
又将此批醋糟二次代替稻壳生产，其产品酸度和澄清度有了明显提高。
我们又做了用醋槽代替拌稻壳生产，由于操作不易控制，只做了一批试验，其产品质量正常。
利用醋糟代替稻壳生产食醋减少环境污染，缓解原料难购问题，降低了生产成本，提高了产品质量。
若控制得当醋糟可以反复利用。
2.1.2利用醋糟做动物饲料
醋糟本身富含有丰富的蛋白质、有机质、氮、磷、钾、各种微量元素等，经过加工可做动物饲料，它属于非常规饲料，和醋糟成分相近的白酒糟、啤酒糟、果酒糟资源量和风干物的成分见表2.1：
表2.1几种糟类年产量和营养成分对比
糟渣资源
资源量
风干物
（万吨/年）
蛋白含量（%）
粗纤维含量（%）
白酒糟
2000
13～22
13～34
啤酒糟
900
果酒渣
60
酱糟和醋糟
43
10～31
13～28
经过文献分析，醋糟含有粗蛋白6%～10%，粗脂肪2%～5%，无氮浸出物20%～30%，粗灰分13%～17%，钙0.25%～45%，磷0.16%～0.37%，营养丰富。
新鲜的醋渣可以直接掺入其他饲料如全价饲料中喂养，举例说明：
种公猪加15%-20%，母猪加15%-35%，育肥猪加5%-10%，可以长年饲喂，并可以提高猪只的抗病能力，提高饲料的适口性。
实例：
江苏恒顺集团有限公司周边的养猪户有用鲜醋糟饲喂生猪的习惯。
在饲料中添加一定比例的醋糟，既能减低饲养成本，又能增强食欲，还能减少肠道疾病的发生。
如鲜醋糟粉碎后饲喂生猪，更能提高消化率。
但鲜醋糟由于水分含量高，容易腐烂变质，且运输半径受影响。
将鲜醋糟经晾晒、压滤、蒸汽烘干、粉碎、过筛后，制成20目以下的干醋糟粉，既便于长期保存，扩大了运输半径，又提高了消化率，更为生猪饲养开辟了新的饲料资源。
2.1.3利用醋糟做植物肥料
在现代农业中，有机肥料在发展安全农产品生产中占有极其重要的地位，它在培肥地力与改善作物品质，特别是改善风味食品和烟草、茶叶、果品等品质方面的作用，已得到充分肯定。
国外曾兴起“有机农业”、“有机食品”热，国内在制定绿色食品的肥料标准中规定，只准施用有机肥料和微生物肥料。
我国的商品性有机肥料长期以来一直供应不足。
而醋糟中含有丰富的养分，具有开发成肥料潜质。
与其它肥料相比，醋糟肥料具有如下优点和缺点，具体见表2.2：
表2.2醋糟肥料的特点比较
品种
优点
缺点
单
质
肥
料
1、单一肥料含量高。
2、肥效快速、短期效果明显。
3、水溶性好，利用率较高。
4、农民已习惯使用。
1、价格高，养份单一，不稳定容易随水土流失。
2、容易造成土壤板结，土壤肥力变差，损害土壤微生物生长环境，使用效果逐年下降。
3、病虫害连年增加。
4、容易造成环境恶化、河流、湖泊富营养化，危害人类生存环境。
5、生产成本高，耗能耗水，工业污染严重。
复
混
肥
1、 综合了单质化肥的优点。
2、 有利于作物吸收，提高了肥料的利用率。
能一定程度上改善植物缺素状况。
1、部分产品生产工艺简单，质量难以稳定和控制。
2、综合了单质化肥的缺点。
3、设备、工艺、技术简单，容易产生假冒产品，农民不易辨别。
普
通
有
机
肥
1、 使用成本低。
2、 肥效长。
3、 养份全面，能促进植物开花、结果。
4、 改善土壤结构，解决土壤板结问题。
5、 少量的含有微生物，能调节生态环境
能和其他化肥一起使用。
1、养份含量较底，肥效慢，有时稳定性差。
2、发酵不彻底，肥料成熟度低，容易造成烧苗。
3、重金属等有害物质含量较高。
4、容易传播土传病虫害。
5、肥料有异味，不利于利用。
醋
糟
有
机
肥
1、综合了普通有机肥料、有机无机肥料、复混肥料、单质化肥的优点。
2、成本低、肥效长、养份稳定释放。
3、营养成份全面，能促进植物生长、开花、结果。
4、含有大量的有益的微量元素，有机质，能改良土壤结构，解决土壤板结问题，恢复土壤自我生产能力。
5、肥料成熟度高，不会造成烧苗。
不含重金属，虫卵，病菌等有害物质，减少土壤里害虫卵和病原菌，减少连作障碍。
6、提高农作物的品质、口感、营养，能达到绿色、无公害种植标准。
7、解决了香醋生产糟渣、尾液排放问题，改善了环境。
8、氨基酸不但能被植物直接吸收利用还能固定养份使其缓慢释放，解决了河流、湖泊水质富营养问题。
9、原料来源稳定，适合工业化生产。
因为来源为恒顺醋业醋糟，为绿色食品生产基地，十一五期间产量将达到50万吨，成为全球最大的调味品加工基地。
1、肥效比化肥稍慢，在土壤还没有完全恢复自我生产能力前，还需要补充使用部分化学肥料。
2、有机、绿色无公害农业尚未完全推广，部分地区弄产品尚未做到优质高价，影响了农民
实例：
江苏恒顺集团有限公司下属镇江恒利肥业科技有限公司携手南京农业大学资源与环境学院，联合研发了利用醋糟生产有机肥料属于国内首创，具有国际领先水平，成功推出“人工草炭”，其营养成分见下：
1、粗蛋白大于15%；
2、有机质大于65%；
3、氮磷钾总含量大于4%；
4、富含各种有效微量元素。
2.1.4利用醋糟做生物质能源
近年来国家大力提倡再生能源综合利用，并先后出台一系列政策，鼓励开发生物质能源。
我国作为醋生产大国，每年醋糟生产量约为27万吨（干），由于种种原因没有很好的利用。
目前对醋糟作为生物质能源的利用主要是气化炉技术和产氢、产沼气技术。
1、气化炉实例：
山西太原榆次区从太原引进了户用生物质气化炉，在该区张庆乡怀仁村安装了20台气化炉，以该村酿醋产生的废料醋糟为原料进行气体生产，不仅解决了农民做饭能源问题，还消除了醋糟对环境的污染。
2、对于产氢、产沼气技术国内还没有大规模的应用。
2.2存在问题
1、利用醋糟作为酱油和醋的生产原料，对废料进行了有效的利用，但是利用率相对较低，且利用后的二次醋糟营养成分流失严重，没有再利用价值。
2、醋糟作为动物饲料由于酸性较大，不适合普遍推广，对怀孕动物和动物幼仔不宜使用。
3、醋糟作为有机肥料可改变土壤的盐碱化，但是对酸性地区的土地不宜使用，会使土地酸化。
4、利用醋糟生物制能属于新型技术，在产氢方面没有找到合适的产氢菌，对其产氢机理没有弄清楚，醋糟成分中粗纤维素的利用目前还是个空白；对于产甲烷由于醋糟中和成本较高，目前没有应用于大型工程，只是报道有农户使用小型醋糟产沼工程。
3醋糟产沼气试验
3.1试验计划
3.1.1试验目的
1、调节醋糟pH值达到中性（6.5~7.8），确定中和剂的选配方案，优化经济成本。
2、产沼气量的定性和定量分析。
（要明确试验条件，如时间等）
3.1.2试验药品
碳酸氢钠，碳酸钠，氢氧化钠
3.1.3试验仪器
天平一个，锥形瓶，橡皮管，橡皮塞，量筒，滴管，烧杯等若干。
3.1.4试验步骤
投加碱量使醋糟的pH值由3.8~4.0上升到厌氧环境：
6.5~7.8。
根据碳酸氢钠和碳酸钠价格确定三种方案：
A：
只投加碳酸氢钠
B：
只投加碳酸钠
C：
按照碳酸氢钠和碳酸钠1：
1的比例投加。
在试验1的基础上对醋糟产气进行定量定性分析：
首先对四种醋糟中的含固率为30%的湿黑醋糟进行试验，根据试验情况对余下干黑醋糟、湿白醋糟、干白醋糟等三种醋糟进行试验。
分别取5%、10%、15%、20%的醋糟60ml，投加10ml厌氧消化污泥，运行时间由产气速率而定。
具体试验如图3.1所示：
图3.1试验装置示意图
3.2试验报告
3.2.1试验时间
2008.7.2~2008.7.31
3.2.2试验地点及条件
李村河污水处理厂，常温下进行试验，试验装置见图3.2、3.3：
图3.2试验实图
（1）
图3.3试验实图
（2）
3.2.3试验报告
取两种湿醋糟各23.7g（含固率30%），加50ml水均匀混合，混合以后的醋糟质量比例为9.6%，pH值在3.5~4.5之间，然后分别加1mol/LNaHCO3、1mol/LNa2CO3、0.5mol/LNaHCO3和0.5mol/LNa2CO3的混合液，调节pH值至6.9~7.5。
其试验结果如表3.1：
表3.1湿醋糟中和试验结果
干重（g）
药品
体积（ml）
灰色湿醋糟
7.11
NaHCO3
3.0
7.11
Na2CO3
0.8
7.11
NaHCO3和Na2CO3
1.6
黑色湿醋糟
7.11
NaHCO3
3.4
7.11
Na2CO3
1.0
7.11
NaHCO3和Na2CO3
1.5
取两种干醋糟各6.7g（含固率100%），加50ml水均匀混合，混合以后的醋糟占有率为11.8%，pH值在3.5~4.5之间，然后分别加1mol/LNaHCO3、1mol/LNa2CO3、0.5mol/LNaHCO3和0.5mol/LNa2CO3的混合液，调节pH值至6.9~7.5。
其试验结果如表3.2：
表3.2干醋糟中和试验结果
干重（g）
药品
体积（ml）
干醋糟（蓝色袋装）
6.7
NaHCO3
2.6
6.7
Na2CO3
0.7
6.7
NaHCO3和Na2CO3
1.4
干醋糟（白色袋装）
6.7
NaHCO3
3.2
6.7
Na2CO3
0.8
6.7
NaHCO3和Na2CO3
1.5
2．醋糟产气试验：
（1）7月3日下午四点分别称取两种湿醋糟63.3g和两种干醋糟20g，加150ml去离子水和30ml厌氧消化污泥（厌氧消化污泥浓度为38.1g/L），装进密封装置看是否产生沼气。
经过一星期观察，观察到产气，
从即墨移风取牛粪样品回来做对比试验。
样品分为上样口取样及下样口取样，牛粪的质量占10%左右。
分别取这两种样品150ml，并各加入30ml厌氧消化污泥（厌氧消化污泥浓度为36.7g/L）装入密封装置，经观察，未见明显产气。
（2）7月10日取不同醋糟加入各自先前反应的沼液进行定量、定性分析，在室温下进行反应，其反应组合见表3.3：
表3.3不同醋糟和不同浓度沼液关系对照表
重量（g）
加去离子水（ml）
加沼液（ml）
沼液浓度（g/L）
黑醋糟
湿
67.7（含固30%）
100
80
29.89
干
20（含固100％）
100
80
25.28
白醋糟
湿
67.7（含固30%）
100
80
22.61
干
20（含固100％）
100
80
13.4
采用试验计划中的方式对反应装置产生的气体进行排水法收集，截至7月26日，产气量和时间的关系见表3.4：
表3.4产气量和时间关系
时间（h）
0
24
48
67
87
109
133
157
181
205
229
256
274
312
326
350
380
产气量（ml）
黑醋糟（湿）
0
27
54
62
80
108
140
160
188
220
273
313
347
363
375
397
425
黑醋糟（干）
0
16
26
32
38
49
49
52
54
58
58
58
58
58
58
58
58
白醋糟（湿）
0
9
36
54
70
90
94
106
110
119
119
119
119
119
119
119
119
白醋糟（干）
0
5
11
17
21
29
37
40
40
44
44
44
44
44
44
44
44
此外，做牛粪做对比试验：
牛粪含水率17％～20％取18％，1立方米的新鲜牛粪重1.3吨，沼气池中干物质含水率为5％～8％取8％～10％最后选定为9％。
230ml混合液含有20.7g鲜牛粪。
产气量和时间见表3.5：
表3.5牛粪产气和时间关系表
时间（h）
0
24
48
72
96
120
144
168
产气量
0
14
28
48
71
94
114
141
3.3试验分析
3.3.1醋糟中和经济分析
由试验报告得出中和四种醋糟所需药品的体积，根据目前小苏打和纯碱在市场的价格：
小苏打在2400元/吨左右，纯碱价格在2300元/吨左右，经过计算得出用两种不同碱性试剂、三种不同组合对四种醋糟中和的经济分析，见表3.6：
表3.6醋糟中和经济分析表
干重（g）
药品
体积（ml）
中和醋糟经济成本（元/吨）
灰色湿醋糟
7.11
NaHCO3
3.0
85.1
7.11
Na2CO3
0.8
27.4
7.11
NaHCO3和Na2CO3
1.6
50.1
黑色湿醋糟
7.11
NaHCO3
3.4
96.4
7.11
Na2CO3
1.0
34.3
7.11
NaHCO3和Na2CO3
1.5
45.0
干醋糟（蓝色袋装）
6.7
NaHCO3
2.6
78.2
6.7
Na2CO3
0.7
25.5
6.7
NaHCO3和Na2CO3
1.4
46.5
干醋糟（白色袋装）
6.7
NaHCO3
3.2
96.3
6.7
Na2CO3
0.8
29.1
6.7
NaHCO3和Na2CO3
1.5
49.9
如表分析：
用纯碱中和醋糟效益最优，其次是小苏打和纯碱按照1：
1的组合，用小苏打中和效益最差。
3.3.2醋糟产沼气可行性报告
（1）通过两次试验证明：
一定量的醋糟在常温下加入一定量的厌氧消化污泥能产生沼气。
第一次试验中湿醋糟占总混合液的质量比例为9.6%，干醋糟占总混合液的质量比例为11.8%；第二次试验中湿醋糟占总混合液的质量比例为8.2%，干醋糟占总混合液的质量比例为10%。
（2）经过205.4小时的反应，四种醋糟产气量和时间关系见图3.4：
图3.4不同醋糟的产气量和时间关系图
经过分析，黑醋糟（湿）产气效果最好，平均产气速率在1.29m3/t·d，而产气高峰期产气量为2.2m3/t·d，每吨的醋糟指干醋糟。
按照中温下醋糟产沼气速率是常温下的2倍计算。
预计产沼气是4.4m3/t·d。
预计干物质含量为10％的醋糟混合液体的产气率为：
0.44m3/t·d。
（3）试验总结
此次试验可能由于温度低、没有搅拌、集气装置不密封等缺点，对醋糟产沼气量的收集会有遗漏。
（4）醋糟产沼气计算
醋糟是酿醋的主要下脚料，而酒糟是酿造酒剩下的渣滓，两者成分区别不是很大。
一吨酒糟能产沼气25m3，其含水率在2～8％，例如我国河南省南阳酒精厂，利用淀粉质原料的酒糟发酵沼气，一吨酒糟可以发酵生产20m3的沼气，1m3沼气燃烧相当于0.8公斤煤燃烧的热值，产气时间定为20天，则酒糟的产气率为：
1m3/t·d。
根据牛粪试验，在前7天产气平均量及产气总量的关系有：
醋糟:
牛粪=1.2:
1
按照上述成分对比，取牛粪产气率为1m3/t·d，根据现有酒糟沼气工程实例、牛粪试验、醋糟试验预计：
干物质含量10％的醋糟，每吨每天可产0.44~1.2m3沼气。
3.3.3小结
1、用纯碱中和醋糟效益最优，其次是小苏打和纯碱按照1：
1的组合，用小苏打中和效益最差。
2、干物质含量10％的醋糟，每吨每天可产0.44~1.2m3沼气。
4醋糟产沼气分析
4.1沼气发酵的原理
沼气发酵的原理是利用厌氧细菌的分解作用，将有机物（碳水化合物、蛋白质和脂肪）经过厌氧消化作用转化为沼气和二氧化碳。
沼气法具有生物多功能性，既能够营造良好的生态环境、治理环境污染，有能够开发新能源，并提供优质无害的肥料，从而取得综合利用效益，概括起来沼气法在净化生态环境方面具有以下三个优点：
1、沼气净化技术使污水中的不溶性有机物变为溶解性有机物，实现无害化生产，从而达到净化环境的目的。
一般来说，畜禽粪便进入沼气池，经过较长时间的密闭发酵，可直接杀死病菌和寄生虫，减少生物污泥量。
2、沼气的用途广泛，除用作生活燃料外，还可供生产用能。
3、沼气综合开发能积极参与生态农业中物质和能量的转化，以实现生物能的多层次循环利用，并为系统能量的合理流动提供条件，保证生态农业系统能量的逐步积累，增强了生态系统的稳定性。
厌氧生物处理的优点：
1、厌氧生物处理可节省动力消耗
由于厌氧菌分解有机物过程是不必提供氧气的，而好氧菌降解有机物的过程则需要提供氧，理论上完全氧化1kgBOD5，必须提供1kg氧气，好氧生物处理通常利用空气进行充氧。
空气中的氧通过曝气设备把空气充入水中，首先是空气中的氧转移到水中，然后水中的氧在传递到好氧菌细胞内进行代谢，由于气液膜的阻力，氧的传递效率不是很高，一般的曝气设备，充1kg氧到水中约需消耗0.5～1.0度电，因此要完全氧化废水中1kgBOD5约需消耗0.5～1.0度电力。
2、厌氧生物处理可产生沼气
污泥消化和有机废水的厌氧发酵能产生大量沼气，而沼气的热值很高，可作为能源来利用。
有机物转化为沼气的计算方法：
按有机物厌氧消化转化为沼气的理论计算方法
以葡萄糖厌氧发酵产沼气为例，假定不考虑厌氧菌的细胞合成所
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