基于大規(guī)模厭氧消化和熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的甜葉菊廢渣綜合利用

上海齊耀動(dòng)力技術(shù)有限公司 劉宇 王星 李冰

0 引言

甜菊糖是從甜葉菊中精提的新型天然甜味劑，它具有高甜度、低熱能的特點(diǎn)，其甜度是蔗糖的200～350倍，熱值僅為蔗糖的1/300，被譽(yù)為“21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ墓δ苄蕴鹞秳保钦崽亲顑?yōu)異的替代品。

然而，甜葉菊葉含菊糖6%～12%，提取甜菊糖后將會(huì)有大量的植物性廢渣產(chǎn)生，是否對(duì)廢渣進(jìn)行有效的處理直接關(guān)系到甜菊糖企業(yè)是否能夠正常生產(chǎn)。采用大規(guī)模厭氧技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢渣厭氧處理，并產(chǎn)生沼氣，然后結(jié)合熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，利用厭氧產(chǎn)生的沼氣來發(fā)電，發(fā)電后的余熱用于厭氧反應(yīng)器的加熱和厭氧后廢渣的烘干，烘干后的廢渣可作為有機(jī)肥的基肥原料，這樣實(shí)現(xiàn)了廢渣的綜合利用。本文以江西贛縣日處理325噸廢渣項(xiàng)目為案例進(jìn)行介紹。

1 解決方案

1.1 原料厭氧產(chǎn)氣適應(yīng)性的分析

甜菊渣取自生產(chǎn)車間，其外觀略顯棕褐色，有輕微的植物芳香味，長(zhǎng)度0.5-1cm，直徑約2-3mm。原料的理化分析結(jié)果如表1所示。

為進(jìn)一步驗(yàn)證工藝設(shè)計(jì)參數(shù)，采用20L圓柱形PVC反應(yīng)器以及500ml血清瓶分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)采用靜置、人工搖晃攪拌的方式運(yùn)行。為保證厭氧菌對(duì)溫度的需求，采用外加熱的方式對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱，反應(yīng)器內(nèi)溫度約為35～40℃。血清瓶實(shí)驗(yàn)在38攝氏度恒溫室內(nèi)進(jìn)行。

表1 甜菊渣理化性質(zhì) （%）

通過以上實(shí)驗(yàn)，得出甜葉菊的容積產(chǎn)氣率、停留期、進(jìn)料濃度等有關(guān)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)，為整個(gè)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持。

1.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：

＊ 每天進(jìn)料：325t/d，TS=20%；

＊每天出料：沼渣97.66t/d，TS=40%；

＊每天排出污水：1169t/a；

＊產(chǎn)氣能力：604.67Nm3/h（一期工程）；

＊儲(chǔ)氣容積：2×2000m3（濕式氣柜）；

＊ 消化罐容積：4×2000m3；

＊發(fā)電裝機(jī)容量：1×1063kW。

方案原理如圖1所示。

根據(jù)方案要求，整個(gè)工藝需要配套儲(chǔ)渣大棚、調(diào)漿池、厭氧罐、沼液池、壓濾機(jī)烘干房以及發(fā)電車間等。整個(gè)處理場(chǎng)平面布置如圖2所示。

2 項(xiàng)目實(shí)施

在經(jīng)過充分的可行性論證后，該項(xiàng)目于2009年開工建設(shè)，經(jīng)過一年多的艱苦施工，于2010年9月完成全部土建工程和設(shè)備安裝工程。厭氧系統(tǒng)于10月中旬開始進(jìn)料調(diào)試，10月底就有沼氣產(chǎn)出，目前甲烷濃度已經(jīng)達(dá)到55%的穩(wěn)定水平。由于發(fā)電的接入系統(tǒng)還沒有完成，所以沒有進(jìn)行發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)試，鑒于我們?cè)谝酝渌託忭?xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，我們對(duì)此充滿信心。

3 展望

本項(xiàng)目的成功實(shí)施，既解決了上游企業(yè)產(chǎn)生的廢渣所帶來的環(huán)境污染，又為下游制肥企業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥肥源，成功打通了從廢物到能源和肥料的產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)了廢物的綜合利用。

同時(shí)，本項(xiàng)目以非糧植物為原料制取沼氣，結(jié)合熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電工藝技術(shù)，成功突破了目前大規(guī)模厭氧工程采用糞便為原料的局限，實(shí)現(xiàn)了采用植物性原料獲取能源的技術(shù)路線，對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)植物資源大國(guó)來說，具有廣闊的應(yīng)用前景。