基于大规模厌氧消化和热电联产技术的甜叶菊废渣综合利用

上海齐耀动力技术有限公司 刘宇 王星 李冰

0 引言

甜菊糖是从甜叶菊中精提的新型天然甜味剂，它具有高甜度、低热能的特点，其甜度是蔗糖的200～350倍，热值仅为蔗糖的1/300，被誉为“21世纪最具发展潜力的功能性甜味剂”，是蔗糖最优异的替代品。

然而，甜叶菊叶含菊糖6%～12%，提取甜菊糖后将会有大量的植物性废渣产生，是否对废渣进行有效的处理直接关系到甜菊糖企业是否能够正常生产。采用大规模厌氧技术，实现了对废渣厌氧处理，并产生沼气，然后结合热电联产技术，利用厌氧产生的沼气来发电，发电后的余热用于厌氧反应器的加热和厌氧后废渣的烘干，烘干后的废渣可作为有机肥的基肥原料，这样实现了废渣的综合利用。本文以江西赣县日处理325吨废渣项目为案例进行介绍。

1 解决方案

1.1 原料厌氧产气适应性的分析

甜菊渣取自生产车间，其外观略显棕褐色，有轻微的植物芳香味，长度0.5-1cm，直径约2-3mm。原料的理化分析结果如表1所示。

为进一步验证工艺设计参数，采用20L圆柱形PVC反应器以及500ml血清瓶分别进行实验，实验采用静置、人工摇晃搅拌的方式运行。为保证厌氧菌对温度的需求，采用外加热的方式对反应器进行加热，反应器内温度约为35～40℃。血清瓶实验在38摄氏度恒温室内进行。

表1 甜菊渣理化性质 （%）

通过以上实验，得出甜叶菊的容积产气率、停留期、进料浓度等有关工艺设计参数，为整个工艺系统设计提供数据支持。

1.2 系统方案设计

整个系统工艺设计数据如下：

＊ 每天进料：325t/d，TS=20%；

＊每天出料：沼渣97.66t/d，TS=40%；

＊每天排出污水：1169t/a；

＊产气能力：604.67Nm3/h（一期工程）；

＊储气容积：2×2000m3（湿式气柜）；

＊ 消化罐容积：4×2000m3；

＊发电装机容量：1×1063kW。

方案原理如图1所示。

根据方案要求，整个工艺需要配套储渣大棚、调浆池、厌氧罐、沼液池、压滤机烘干房以及发电车间等。整个处理场平面布置如图2所示。

2 项目实施

在经过充分的可行性论证后，该项目于2009年开工建设，经过一年多的艰苦施工，于2010年9月完成全部土建工程和设备安装工程。厌氧系统于10月中旬开始进料调试，10月底就有沼气产出，目前甲烷浓度已经达到55%的稳定水平。由于发电的接入系统还没有完成，所以没有进行发电机的并网运行调试，鉴于我们在以往其他沼气项目的经验，我们对此充满信心。

3 展望

本项目的成功实施，既解决了上游企业产生的废渣所带来的环境污染，又为下游制肥企业提供了优质的有机肥肥源，成功打通了从废物到能源和肥料的产业链，实现了废物的综合利用。

同时，本项目以非粮植物为原料制取沼气，结合热电联产发电工艺技术，成功突破了目前大规模厌氧工程采用粪便为原料的局限，实现了采用植物性原料获取能源的技术路线，对于我国这样一个植物资源大国来说，具有广阔的应用前景。