一种甜叶菊渣厌氧消化产气工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，甜叶菊渣送入厌氧罐前先进行预处理，工序为：1）准备含水率为65～75%的甜叶菊渣；2）准备纯度不低于98%的烷基糖苷和碱性铵盐添加物；3）以每日处理的甜叶菊渣质量为计量基数，按甜叶菊渣、烷基糖苷、碱性铵盐、水按50：0.01～0.05：1：950的质量配比投加添加物，工序为：a)向调浆池内投加50份甜叶菊渣和950份水，并充分搅拌；b)向调浆池内投加碱性铵盐1份，并充分搅拌；c)调整调浆池内物料的pH值到6.8～7.2；d)向调浆池内投加0.01～0.05份烷基糖苷，并充分搅拌；e)将物料输送到厌氧罐内消化产气；本工艺可显著提高产气率和甲烷浓度。
【专利说明】一种甜叶菊渣厌氧消化产气工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有机废弃物的资源化回收利用技术，尤其是关于甜叶菊渣厌氧消化产气技术。
【背景技术】
[0002]甜叶菊(Stevia rebaudiana),另I」名甜菊、糖草，属菊科(Compositae),斯台维亚属，原产地在南美亚热带地区，1977年我国引进栽培获得成功，目前，中国已成为世界甜叶菊生产大国。甜叶菊的根、茎、叶中含有甜叶菊糖甙，其甜度是蔗糖的200~300倍，而能量仅为蔗糖的1/300，含有14种微量元素，32种营养成分，是一种高甜度低热能、味质好、且安全无毒的天然低热糖源，可替代糖精或部分替代蔗糖，应用于各种食品、饮料中。甜叶菊糖甙还有防糖尿病、肥胖症及小儿龋齿等疾病，是患者的理想甜味剂，所以甜叶菊是一种颇有前途的经济作物，已成为继蔗糖、甜菜糖之后的第三种天然糖源，被誉为最有发展前途的新糖源。甜叶菊这一新兴糖料作物，已引起世界各国广泛重视，甜叶菊的科学研究与开发利用范围和途径也迅速扩大。
[0003]我国是目前世界上最大的甜叶菊糖产品生产供应国，约占全球总产量的90%，但大量甜叶菊残渣未得到很好利用，不仅造成资源的极大浪费，还严重污染了环境。提取甜菊糖甙后的甜叶菊渣，以纤维类物质、脂类、碳水化合物为主，这类物质在厌氧环境下可通过微生物降解，转化为沼气，进而可以回收发电，进行综合利用。但由于其养分组成与厌氧微生物生存所需的养分组成有一定差别，因此在厌氧消化过程中，极易出现酸碱失衡的现象，导致产气率低下。目前，甜叶菊渣厌氧消化产气的成熟工艺还未见报道。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，解决目前甜叶菊渣厌氧消化产气率低，回收利用经济性差的技术问题，其具有工艺简单，产气率高，投资成本低,经济性好的特点。`
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来解决的:
[0006]一种甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，工艺流程包括将甜叶菊渣输送至厌氧罐内进行厌氧消化产气，甜叶菊渣送入厌氧罐前先进行预处理，并按比例投加添加物，调节PH值，工序如下:
[0007]I)准备甜叶菊渣，并调节其含水率到65~75% ；
[0008]2)准备添加物烷基糖苷和碱性铵盐，烷基糖苷的纯度不低于98% ；
[0009]3)以每日处理的甜叶菊渣质量为计量基数，按照甜叶菊渣、烷基糖苷、碱性铵盐、水按50:0.01~0.05:1:950的质量配比，投加添加物烷基糖苷和碱性铵盐，工艺步骤如下:
[0010]a)向调浆池内投加50份甜叶菊渣和950份水，并充分搅拌；
[0011 ] b)向调浆池内投加添加物碱性铵盐1份，并充分搅拌；[0012]c)将调浆池内物料的pH值调整到6.8~7.2 ;
[0013]d)向调浆池内投加0.01~0.05份添加物烷基糖苷，并充分搅拌；
[0014]e)将搅拌均匀后的物料输送到厌氧罐内消化产气。
[0015]上述的甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，调节调浆池内物料pH值的方法是添加酸性中合物柠檬酸或碱性中合物氢氧化钠。
[0016]上述的甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，所用的水为生产过程中回用的中水或污水。
[0017]上述的甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，所用的搅拌设备为立式机械式搅拌器，向厌氧罐输送物料的设备为螺杆泵。
[0018]本发明的有益效果如下:
[0019]本发明的甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，甜叶菊渣在添加物的协同作用下，厌氧罐中微生物所需的养分组成、厌氧消化体系的酸碱平衡状态均得到优化，厌氧微生物活性大大提高，甜叶菊的厌氧产气量出现明显上升、产气速率也大大加快。按本发明的工艺，进行试验测试，甜叶菊渣的沼气产量提升了 20~30%，显著提高了甜叶菊渣厌氧消化产气综合利用的经济性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0021]本发明提供一种兼备厌氧微环境调节和营养补强的混合物质，它对参与厌氧消化过程的微生物生长代谢有促进作用，这些物质成本低廉，能加快生物降解，提高沼气产率。本发明从微生物学原理的角度出发`，经过一系列研究和比较，研制出适合甜叶菊厌氧消化的复合促进剂，只要投加少量，既可以调节沼气池内的微生物生态环境和微生物区系，改善营养状态，提高厌氧消化过程的速度，大幅度提高产气率。
[0022]本发明的生物学机制如下:
[0023]烷基糖苷:由葡萄糖的半缩醛羟基和脂肪醇羟基，在酸的催化下失去一分子水而得到的混合产物，又名烷基多苷。其主要原料来自于椰子油和玉米，是一种对人体皮肤无刺激、很温和的植物源表面活性剂。其表面张力低、生物降解彻底，在微生物的作用下可充分降解为二氧化碳、水，使用过程对环境无任何污染。烷基糖苷的使用，降低了水的表面张力，使得脂溶性、水溶性较低的养分能与水更好的互溶，增加了脂溶性养分的生物降解率。
[0024]碱性铵盐:碱性铵盐的使用，同时为微生物提供了水溶性氮源，使得厌氧消化过程微生物的养分、微区环境大大改善，促进了微生物的生产，提高了微生物对甜叶菊的利用率，从而增加厌氧产气率。
[0025]下面是本发明的第一个实施例:
[0026]主要工艺流程包括，
[0027]I)选择含水量适中的甜叶菊渣，一般为65~75% ；
[0028]2)准备纯度不低于99%的市售烷基糖苷添加物；
[0029]3)准备市售碱性铵盐添加物；
[0030]4)以每日处理的甜叶菊渣质量为计量基数，按照甜叶菊渣、烷基糖苷、碱性铵盐、水按50:0.01:1:950的质量配比投加添加物，工艺步骤如下:
[0031]a)向调浆池内投加50份甜叶菊渣和水950份，充分搅拌，一般搅拌4~5分钟即可。
[0032]b)向调浆池内投加碱性铵盐1份，充分搅拌，一般搅拌4~5分钟即可。
[0033]c)将调浆池内物料pH值调整到7左右，当池内物料当池内pH低于6.8时，添加少量氢氧化钠，使PH上升；当池内pH超过7.2时，添加少量柠檬酸，调节pH降低。
[0034]d)向调浆池内投加0.01份烷基糖苷，充分搅拌，一般搅拌2~3分钟即可。
[0035]e)将搅拌均匀后的物料采用螺杆泵输送到厌氧罐内消化产气。
[0036]下面是本发明的第二个实施例:
[0037]主要工艺流程包括，
[0038]I)选择含水量适中的甜叶菊渣，一般为65~75% ；
[0039]2)准备纯度不低于99%的市售烷基糖苷添加物；
[0040]3)准备市售碱性铵盐添加物；
[0041]4)以每日处理的甜叶菊渣质量为计量基数，按照甜叶菊渣、烷基糖苷、碱性铵盐、水按50:0.05:1:950的质量配比投加添加物，工艺步骤如下:
[0042]a)向调浆池内投加50份甜叶菊渣和水950份，充分搅拌，一般搅拌4~5分钟即可；
[0043]b)向调浆池内投加碱性铵盐1份，充分搅拌，一般搅拌4~5分钟即可；
[0044]c)将调浆池内物料pH值调整到7左右，当池内物料当池内pH低于6.8时，添加少量氢氧化钠，使PH上升；当池内pH超过7.2时，添加少量柠檬酸，调节pH降低；
[0045]d)向调浆池内投加0.05份烷基糖苷，充分搅拌，一般搅拌2~3分钟即可；
[0046]e)将搅拌均匀后的物料采用螺杆泵输送到厌氧罐内消化产气。
[0047]上述的生产过程，采用的水可以是生产过程中的中水或污水，以降低水的消耗。
[0048]按本发明的工艺进行了对比试验:
[0049]试验一:采用甜叶菊渣加水直接消化产气，也就是未添加烷基糖苷、碱性铵盐时，30kg甜叶菊渣(含水率70%)，进入罐体发酵产气，产气过程历时9天，总产气量为69.7L，沼气中甲烷浓度为42%。
[0050]试验二:采用本发明的工艺，在物料中投加烷基糖苷和碱性铵盐后，30kg甜叶菊渣(含水率70%)，进入罐体发酵产气，产气过程历时12天，总产气量为86.2L、沼气中甲烷浓度为55%。
[0051]试验结果表明，采用本发明的工艺，与传统工艺相比，产气量提高了 23.6%，甲烷浓度提高了 13个百分点。
[0052]监测结果表明，投加了烷基糖苷、碱性铵盐的厌氧罐中，沼液的pH平均值在6.8左右，碱度在3600mg/L左右，沼液中挥发性脂肪酸类物质以丙酸、丁酸为主，分别含量为400mg/L、600mg/L。而传统工艺对照的沼液pH平均值仅为6.2%,碱度在1800mg/L左右。沼液中挥发性脂肪酸类物质以乙酸为主，分别为800mg/L，丙酸、丁酸的浓度分别为120mg/L、80mg/L。产气结束后，对罐体内剩余甜叶菊渣进行了成分分析，与传统工艺对照的甜叶菊渣相比，添加了烷基糖苷、碱性铵盐的实验组，甜叶菊渣中的无氮浸出物、粗蛋白、粗纤维均有明显下降，其中实验组的无氮浸出物、粗蛋白、粗脂肪的去除率比空白对照组的分别高出19.22、19.07%、43.23%。
[0053]本领域技术人员应该认识到，以上实施例仅用于说明本发明而非限制本发明所描述的技术方案，并不局限于以上的形式，还可以对本发明进行修改或等同的替换；一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其`改进，都将落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，工艺流程包括将甜叶菊渣输送至厌氧罐内进行厌氧消化产气，其特征在于:甜叶菊渣送入厌氧罐前先进行预处理，并按比例投加添加物，调节PH值，工序如下: 1)准备甜叶菊渣，并调节其含水率到65~75%； 2)准备添加物烷基糖苷和碱性铵盐，烷基糖苷的纯度不低于98%； 3)以每日处理的甜叶菊渣质量为计量基数，按照甜叶菊渣、烷基糖苷、碱性铵盐、水按50:0.01~0.05:1:950的质量配比，投加添加物烷基糖苷和碱性铵盐，工艺步骤如下: a)向调浆池内投加50份甜叶菊渣和950份水，并充分搅拌； b)向调浆池内投加添加物碱性铵盐1份,并充分搅拌； c)将调浆池内物料的pH值调整到6.8~7.2 ; d)向调浆池内投加0.01~0.05份添加物烷基糖苷，并充分搅拌； e)将搅拌均匀后的物料输送到厌氧罐内消化产气。
2.根据权利要求1所述的甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，其特征在于:调节调浆池内物料PH值的方法是添加酸性中合物柠檬酸或碱性中合物氢氧化钠。
3.根据权利要求1或2所述的甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，其特征在于:所用的水为生产过程中回用的中水或污水。
4.根据权利要求3所述的甜叶菊渣厌氧消化产气工艺，其特征在于:所用的搅拌设备为立式机械式搅拌器，向厌氧罐输送物料的设备为螺杆泵。
【文档编号】C12P5/02GK103710391SQ201310659570
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月9日 优先权日:2013年12月9日
【发明者】王星, 周俊, 卓丽君, 周启金, 彭小方 申请人:上海齐耀动力技术有限公司