生物质处理系统的制作方法_2

文档序号:8483807阅读:来源:国知局
提糖装置200与废水处理装置300可通过第三通道13、第四通道14相连通,其中:
[0055]废水处理装置300,可用于将在生物质提糖装置200中经过预处理工序后产生的产出液进行预置处理。
[0056]第三通道13,可用于将在生物质提糖装置200中经过预处理工序后产生的产出液输送到废水处理装置300。
[0057]第四通道14,可用于将经废水处理装置300进行处理后生成的再利用水重新输送至生物质提糖装置200,以便生物质提糖装置200利用所述再利用水继续参与提糖工艺。
[0058]该生物质处理系统充分考虑到了水的循环利用,不但可降低成本还可减少排放,可使整个系统更为环保节能。
[0059]此外,该生物质处理系统还可包括第五通道15,废水处理装置300与生物质直燃发电装置100可通过第五通道15相连通,该第五通道15可用于将经废水处理装置300处理后产生的生物气输送至生物质直燃发电装置100,以便生物质直燃发电装置100利用所述生物气燃烧发电,即可利用废水处理装置300产生的循环能源进行发电,降低发电成本。
[0060]在一种具体实现方式中,所述系统还可包括浓缩装置40及酶解装置50,且在生物质提糖装置200中还可包括预处理单元,所述预处理单元可具体包括:上料装置21、挤压装置22、蒸煮装置23、分离装置24及清洗装置25,且上料装置21、挤压装置22、蒸煮装置23、分离装置24、清洗装置25、酶解装置50依次连接,分离装置24及酶解装置50还分别连接于浓缩装置40,其中:
[0061]上料装置21,可用于将生物质输送至挤压装置22。
[0062]挤压装置22,可用于将由上料装置21输送来的生物质进行挤压处理。
[0063]蒸煮装置23,可用于对经挤压装置22挤压处理后的生物质利用所述蒸汽进行蒸煮处理;
[0064]分离装置24,可用于将经蒸煮装置23蒸煮处理后的生物质进行分离以得到预处理产出液和生物质浆料,且将预处理产出液输送至浓缩装置40。
[0065]清洗装置25,可用于对经分离装置24分离处理后的生物质浆料进行清洗。并将清洗后的生物质浆料输送至酶解装置50。
[0066]浓缩装置40,可用于将预处理产出液进行浓缩后通过第二通道12输送至生物质直燃发电装置100。
[0067]酶解装置50,可用于对清洗后的生物质浆料进行酶解,其中,酶解后的液体主要含葡萄糖,酶解后的生物质残渣主要为木质素,将酶解后的生物质残渣输送至浓缩装置40进行浓缩处理,以便浓缩装置40将浓缩后的生物质残渣通过第二通道12发送至生物质直燃发电装置100。
[0068]在另一种具体实现方式中,所述系统可包括浓缩装置40及酶解装置50,且生物质提糖装置200中包可括预处理单元,所述预处理单元可具体包括:上料装置21、挤压装置22、蒸煮装置23、分离装置24、提纯装置26,且上料装置21、挤压装置22、蒸煮装置23、分离装置24、提纯装置26依次连接,分离装置24、酶解装置50、浓缩装置40依次连接,其中:
[0069]上料装置21,可用于将生物质输送至挤压装置22。
[0070]挤压装置22,可用于将由上料装置21输送来的生物质进行挤压处理。
[0071]蒸煮装置23,可用于对经挤压装置22挤压处理后的生物质利用所述蒸汽进行蒸煮处理。
[0072]分离装置24,可用于将经蒸煮装置23蒸煮处理后的生物质进行分离以得到预处理产出液和生物质浆料,并分别输送至提纯装置26和酶解装置50。
[0073]提纯装置26,可用于对经分离装置24分离处理后的预处理产出液进行分离提纯以得到低聚木糖。
[0074]相应的,所述系统还包括:
[0075]酶解装置50,可用于对分离后的生物质浆料进行酶解,其中酶解后的液体主要含葡萄糖,酶解后的生物质残渣主要为木质素,将酶解后的生物质残渣输送至浓缩装置40进行浓缩处理。
[0076]浓缩装置40,用于将酶解后的生物质残渣进行浓缩后通过第二通道12输送至生物质直燃发电装置100进行直接燃烧发电。
[0077]下面参看图3及图4并通过具体实例来进一步说明该生物质处理系统的结构及处理过程。
[0078]例I (可称为基于稀碱的生物质提糖和生物质发电结合工艺)
[0079]可用切草机将风干的玉米秸杆切断为长约3cm-5cm,将切断的玉米秸杆由上料装置21输送到挤压装置22 (比如BIVIS挤压机)中进行动态挤压处理,在进料过程中,可加入6%的NaOH(氢氧化钠)溶液,挤压装置22的螺旋转速可为120rpm。
[0080]经挤压装置22处理后的玉米秸杆已经被粉丝细纤维化,然后进入蒸煮装置23 (比如卡米尔连续蒸煮器)进行蒸煮,蒸煮温度可为90度,玉米秸杆在蒸煮装置23中的驻留时间为40分钟,蒸煮蒸汽的来源可为生物质直燃发电装置100的发电车间产生的蒸汽。
[0081]蒸煮后的玉米秸杆在分离装置24中经冷喷放卸料等方式进行分离以得到预处理产出液和生物质浆料。
[0082]—方面,可在清洗装置25中将生物质浆料用自来水清洗至pH值为中性,并可根据NREL/TP-510-42618 中描述的方法(http://www.nrel.gov/b1mass/pdfs/42618.pdf)分析其化学成分,并采用高效液相色谱(HPLC,Model 1200,Agilent,USA)检测其碳水化合物的含量。此外,清洗后的废水可通过第三通道13输送至废水处理装置300进行处理,并将处理后的再利用水通过第四通道14输送至挤压装置12,以实现水循环利用。
[0083]结果显示,经过上述工序后的生物质浆料中含有下列成分(按质量分数计算):葡萄糖(57.4% ),木聚糖(26.6% ),木质素(7.1% )。这表明,经过挤压、蒸煮等工序后,玉米秸杆中的木质素已被有效地脱除。
[0084]其中,预处理产出液中含有大量木质素,可在浓缩装置40中经浓缩至固含量为55%后通过第二通道12输送至生物质直燃发电装置100中进行直燃发电。
[0085]另一方面,可在酶解装置50中,在pH值为4.8且温度为50 °C的条件下,使用18FPU/g底物的纤维素酶(Celluclast 1.5L)和5IU/g底物的β葡萄糖苷酶(Novozyme188),以2%的底物浓度将经过经分离后的生物质浆料进行酶解48小时。然后可采用高效液相色谱(HPLC,Modell200,Agilent,USA)分析其酶解产物,并计算葡萄糖的酶解效率、木糖的酶解效率及总糖得率,酶解后所得残渣可与预处理废液进行混合浓缩,并可通过第二通道12输送至生物质直燃发电装置100中进行直燃发电。
[0086]结果显示,初始物料的预处理回收率为60.5%,经上述处理过程后的生物质浆料的酶解产物中葡萄糖的酶解率为89.1%,木糖的酶解率为75.9%,初始物料的总糖得率为78.5%。这表明,玉米秸杆经上述处理后,能够容易地被酶降解,并且单糖的酶解率和总糖得率都很高。
[0087]例2
[0088]可用切草机将风干的麦草秸杆直接由上料装置21输送到挤压装置22(比如BIVIS挤压机)中进行动态挤压处理,进料过程中,可加入20%的Na2CO3 (碳酸钠)溶液,挤压装置22的螺旋转速可为240rpm。
[0089]经挤压装置22处理后的麦草秸杆已经被粉丝细纤维化,然后进入蒸煮装置23 (比如潘迪亚连续蒸煮器)进行蒸煮,蒸煮温度为可120度,麦草秸杆在蒸煮装置23中的驻留时间为60分钟,蒸煮蒸汽的来源可为生物质直燃发电装置100的发电车间产生的蒸汽。
[0090]蒸煮后的麦草秸杆在分离装置24中经冷喷放卸料等方式进行分离后以得到预处理废液和生物质浆料。
[0091]一方面,可在清洗装置25中将生物质浆料自来水清洗至pH值为中性。并可根据NREL/TP-510-42618 中描述的方法(http://www.nrel.gov/b1mass/pdfs/42618.pdf)分析其化学成分,并采用高效液相色谱(HPLC,Modell200, Agilent, USA)检测其碳水化合物的含量。此外,清洗后的废水可通过第三通道13输送至废水处理装置300进行处理,并将处理后的再利用水通过第四通道14输送至挤压装置12,以实现水循环利用。
[0092]结果显示,经过上述工序后的生物质浆料中含有下列成分(按质量分数计算):葡萄糖(51.3%),木聚糖(27.6%),木质素(10.8%)。这表明,经过挤压、蒸煮等工序后,麦草秸杆中的木质素已被有效地脱除。
[0093]其中,预处理产出液含有大量木质素,可在浓缩装置40中经浓缩至固含量为53%后通过第二通道12输送至生物质直燃发电装置100中进行直燃发电。
[0094]另一方面,可在酶解装置50中,在pH值为4.8且温度为50 °C的条件下,使用20FPU/g底物的纤维素酶(Celluclast 1.5L)和5IU/g底物的β葡萄糖苷酶(Novozyme188),以5%的底物浓度将经过分离后的生物质浆料进行酶解48h。然后可然后采用高效液相色谱(HPLC,Modell200,Agilent,USA)分析其酶解产物,并计算葡萄糖的酶解效率、木糖的酶解效率及总糖得率,酶解后所得残渣可与预处理产出液进行混合浓缩,并可通过第二通道12输送至
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