基于大規模厭氧消化和熱電聯產技術的甜葉菊廢渣綜合利用

上海齊耀動力技術有限公司 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，其甜度是蔗糖的200～350倍，熱值僅為蔗糖的1/300，被譽為“21世紀最具發展潛力的功能性甜味劑”，是蔗糖最優異的替代品。

然而，甜葉菊葉含菊糖6%～12%，提取甜菊糖后將會有大量的植物性廢渣產生，是否對廢渣進行有效的處理直接關系到甜菊糖企業是否能夠正常生產。采用大規模厭氧技術，實現了對廢渣厭氧處理，并產生沼氣，然后結合熱電聯產技術，利用厭氧產生的沼氣來發電，發電后的余熱用于厭氧反應器的加熱和厭氧后廢渣的烘干，烘干后的廢渣可作為有機肥的基肥原料，這樣實現了廢渣的綜合利用。本文以江西贛縣日處理325噸廢渣項目為案例進行介紹。

1 解決方案

1.1 原料厭氧產氣適應性的分析

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

為進一步驗證工藝設計參數，采用20L圓柱形PVC反應器以及500ml血清瓶分別進行實驗，實驗采用靜置、人工搖晃攪拌的方式運行。為保證厭氧菌對溫度的需求，采用外加熱的方式對反應器進行加熱，反應器內溫度約為35～40℃。血清瓶實驗在38攝氏度恒溫室內進行。

表1 甜菊渣理化性質 （%）

通過以上實驗，得出甜葉菊的容積產氣率、停留期、進料濃度等有關工藝設計參數，為整個工藝系統設計提供數據支持。

1.2 系統方案設計

整個系統工藝設計數據如下：

＊ 每天進料：325t/d，TS=20%；

＊每天出料：沼渣97.66t/d，TS=40%；

＊每天排出污水：1169t/a；

＊產氣能力：604.67Nm3/h（一期工程）；

＊儲氣容積：2×2000m3（濕式氣柜）；

＊ 消化罐容積：4×2000m3；

＊發電裝機容量：1×1063kW。

方案原理如圖1所示。

根據方案要求，整個工藝需要配套儲渣大棚、調漿池、厭氧罐、沼液池、壓濾機烘干房以及發電車間等。整個處理場平面布置如圖2所示。

2 項目實施

在經過充分的可行性論證后，該項目于2009年開工建設，經過一年多的艱苦施工，于2010年9月完成全部土建工程和設備安裝工程。厭氧系統于10月中旬開始進料調試，10月底就有沼氣產出，目前甲烷濃度已經達到55%的穩定水平。由于發電的接入系統還沒有完成，所以沒有進行發電機的并網運行調試，鑒于我們在以往其他沼氣項目的經驗，我們對此充滿信心。

3 展望

本項目的成功實施，既解決了上游企業產生的廢渣所帶來的環境污染，又為下游制肥企業提供了優質的有機肥肥源，成功打通了從廢物到能源和肥料的產業鏈，實現了廢物的綜合利用。

同時，本項目以非糧植物為原料制取沼氣，結合熱電聯產發電工藝技術，成功突破了目前大規模厭氧工程采用糞便為原料的局限，實現了采用植物性原料獲取能源的技術路線，對于我國這樣一個植物資源大國來說，具有廣闊的應用前景。