一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法与流程

本发明涉及秸秆综合利用领域，具体涉及一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法。

背景技术：

1、现代社会随着农业机械化的大规模应用，农民生活水平的提高，农业废弃物已成为农业生产过程中衍生的大宗生产物资，放在田间地头或者就地焚烧，造成严重的污染。秸秆的综合利用属于农业生态系统中一种十分宝贵的生物质循环经济，可实现农业经济效益与生态效益的双重提升，秸秆综合利用前景广阔。我国是一个农业大国，农作物秸秆资源十分丰富，在过去很长一段时间中，农民往往会焚烧处理秸秆，但是秸秆焚烧处理会造成严重的污染和碳排放问题，随着农业现代化的推进，秸秆综合利用技术在农业、能源、环保等多个领域得到广泛的应用，对于环境保护及农业发展都有着深远的影响和重要的意义，尤其是当前甘蔗渣应用领域利用水平不高，部分甘蔗渣被直接还田堆肥或焚烧，高值化综合利用技术欠缺。因此，如何充分利用甘蔗渣资源制备多种类环保产品是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决充分利用甘蔗渣资源制备多种类环保产品的技术问题，本发明提供一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其技术方案如下：

2、一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其包括以下步骤：

3、（1）准备甘蔗渣；

4、（2）将甘蔗渣送入水解池进行水解；

5、（3）将水解后的物料泵送至厌氧发酵罐进行厌氧发酵；

6、（4）发酵完的物料泵送到固液分离机进行固液分离，产生甘蔗渣纤维、沼液及沼气；

7、（5）沼气通过脱硫、脱碳及脱水工艺进行净化提纯，成为生物燃气，生物燃气发电作为生产能源；

8、（6）甘蔗渣纤维经过去杂、预水洗、挤压脱水、制粗浆、粗浆洗涤、筛选除渣、中和漂洗及压榨脱水，变为蔗渣精制浆；

9、（7）蔗渣精制浆经过碎浆打浆、浆料调配、浆池搅拌、模具入池、真空吸浆、高温高压脱水定型、裁切修边、质检及杀菌，形成降解餐具成品，然后包装入库。

10、更进一步，所述步骤（1）甘蔗渣的含水率≤40%；甘蔗渣粒径≤5cm，其中粒径≤2cm者占比不低于80%。

11、更进一步，所述步骤（2）水解池内温度为37～39℃，曝气间歇时间为15min；固体含量ts为9%～11%。

12、更进一步，所述步骤（3）厌氧发酵罐内发酵温度为47～49℃，ph为7.5～8.5，固体含量ts为8%～10%。

13、更进一步，所述步骤（4）固液分离机将发酵罐内的混合料液通过螺旋挤压和筛网过滤的方式分离成蔗渣纤维和沼液；固液分离后的蔗渣纤维含水量60%，沼液有机质含量5%，沼液可以作为液态有机肥源。

14、更进一步，所述步骤（5）沼气脱硫采用氧化铁脱硫剂；沼气脱碳采用‌高压水洗法，沼气增压至0.8mpa，与增压后的循环水在吸收塔内逆流吸收，溶解二氧化碳的水在闪蒸罐内降压解析，经过脱碳后的生物天然气中二氧化碳的含量降到3%以下；沼气脱水采用分子筛脱水。

15、更进一步，所述步骤（5）闪蒸罐采出的二氧化碳通过二氧化碳压缩机增压后进入冷干机及分子筛装置脱除水分，得到含有大量二氧化碳、少量甲烷以及痕量的空气的气体，气体进入二氧化碳精馏塔，经过精馏获得高纯组分的二氧化碳液体，从塔底采出到二氧化碳产品罐中。

16、更进一步，所述步骤（5）生物燃气通过燃气发电机组进行发电。

17、更进一步，所述步骤（6）甘蔗渣纤维去杂是通过永磁除铁器去除金属杂物，通过圆筒筛分离石块、塑料绳、硬蔗节重杂质；预水洗是三级逆流预水洗，一级预水洗是用40～45℃温水搅拌漂洗8～10min，去除表层浮尘、游离糖分，二级预水洗是搓洗分离蔗髓，三级预水洗是用55～65℃热水逆向深度冲洗，固液比1:9，彻底溶出可溶性糖分；挤压脱水是用挤压机挤压脱水，出料干度18%～22%；制粗浆是通过蒸煮分解残余木质素，剥离完整长纤维，通过双盘热磨机分丝帚化，依靠机械力撕裂纤维，蒸煮温度110～120℃，保温90～110min；粗浆洗涤采用逆流洗涤，温水逐步置换浆料内部溶出木质素，洁净热水终洗，浆液浓度为10%～12%；筛选除渣是通过压力筛和离心除渣器剔除未蒸解硬块、细泥沙及剩余蔗髓，蔗髓含量＜5%；中和漂洗是用弱酸进行中和漂洗，将稀硫酸调节ph至6.8～7.2，进行三道清水漂洗，直至出水清澈无碱性；压榨脱水是螺旋压榨脱水至干度32%～35%；废水絮凝沉淀后清水回用，残渣制作生物有机肥。

18、更进一步，所述步骤（7）碎浆打浆是采用水力碎浆机及打浆机，蔗渣精制浆加水稀释，浆料浓度控制为0.3%～0.5%；浆料调配：90%甘蔗渣长纤维浆加10%阔叶木浆，并添加占浆料4%的食品级无氟腊基防水剂及占浆料1%的食品级无氟腊基防油剂；浆池搅拌采用持续低速搅拌；模具入池是将金属网模具下放至浆池液面以下；真空吸浆是用真空泵负压抽吸，纤维均匀吸附在模具网面，形成含水率为72%～78%的餐具湿坯；高温高压脱水定型是上下模具合模压力为35～45吨高压，通过导热油供热而加温至160～185℃，挤压和加热同步脱水，使湿坯含水率降至5%～8%，纤维固化定型；裁切修边是通过机械手或冲切模具精准裁边，规整外形；质检及杀菌是采用人工和目视抽检，检查是否有穿孔、缺料、变形、渗水及油污，合格品经过紫外线流水线杀菌；包装入库是无菌包装，装箱入库。

19、与现有技术相比，本发明主要具有以下有益技术效果：

20、1.本发明以甘蔗渣等农业废弃物为原料，利用纯生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具，产品是纯生物基全降解产品，实现资源充分利用和有效节能降碳，具有显著的经济效益和环保效益。

21、2.本发明还可将生物燃气通过燃气发电机组进行发电，为社会提供绿色电能。

22、3.本发明可将发酵形成的沼液及甘蔗渣纤维压榨脱水后的残渣作为有机肥源，为农业提供优质肥料。

23、4.本发明可将沼气脱出的二氧化碳通过精馏塔精馏取得高纯组分的二氧化碳液体，获得合格的二氧化碳产品。

24、5.本发明工艺可操作性行强，运行高效，具有良好的推广前景。

1.一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，所述步骤（1）甘蔗渣的含水率≤40%；甘蔗渣粒径≤5cm，其中粒径≤2cm者占比不低于80%。

3.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，所述步骤（2）水解池内温度为37～39℃，曝气间歇时间为15min；固体含量ts为9%～11%。

4.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，所述步骤（3）厌氧发酵罐内发酵温度为47～49℃，ph为7.5～8.5，固体含量ts为8%～10%。

5.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，所述步骤（4）固液分离机将发酵罐内的混合料液通过螺旋挤压和筛网过滤的方式分离成蔗渣纤维和沼液；固液分离后的蔗渣纤维含水量60%，沼液有机质含量5%，沼液可以作为液态有机肥源。

6.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，所述步骤（5）沼气脱硫采用氧化铁脱硫剂；沼气脱碳采用‌高压水洗法，沼气增压至0.8mpa，与增压后的循环水在吸收塔内逆流吸收，溶解二氧化碳的水在闪蒸罐内降压解析，经过脱碳后的生物天然气中二氧化碳的含量降到3%以下；沼气脱水采用分子筛脱水。

7.根据权利要求6所述的一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，所述步骤（5）闪蒸罐采出的二氧化碳通过二氧化碳压缩机增压后进入冷干机及分子筛装置脱除水分，得到含有大量二氧化碳、少量甲烷以及痕量的空气的气体，气体进入二氧化碳精馏塔，经过精馏获得高纯组分的二氧化碳液体，从塔底采出到二氧化碳产品罐中。

8.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，所述步骤（5）生物燃气通过燃气发电机组进行发电。

9.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，所述步骤（6）甘蔗渣纤维去杂是通过永磁除铁器去除金属杂物，通过圆筒筛分离石块、塑料绳、硬蔗节重杂质；预水洗是三级逆流预水洗，一级预水洗是用40～45℃温水搅拌漂洗8～10min，去除表层浮尘、游离糖分，二级预水洗是搓洗分离蔗髓，三级预水洗是用55～65℃热水逆向深度冲洗，固液比1:9，彻底溶出可溶性糖分；挤压脱水是用挤压机挤压脱水，出料干度18%～22%；制粗浆是通过蒸煮分解残余木质素，剥离完整长纤维，通过双盘热磨机分丝帚化，依靠机械力撕裂纤维，蒸煮温度110～120℃，保温90～110min；粗浆洗涤采用逆流洗涤，温水逐步置换浆料内部溶出木质素，洁净热水终洗，浆液浓度为10%～12%；筛选除渣是通过压力筛和离心除渣器剔除未蒸解硬块、细泥沙及剩余蔗髓，蔗髓含量＜5%；中和漂洗是用弱酸进行中和漂洗，将稀硫酸调节ph至6.8～7.2，进行三道清水漂洗，直至出水清澈无碱性；压榨脱水是螺旋压榨脱水至干度32%～35%；废水絮凝沉淀后清水回用，残渣制作生物有机肥。

10.根据权利要求1所述的一种甘蔗渣利用生物水解发酵工艺制备生物燃气及降解餐具的方法，其特征在于，所述步骤（7）碎浆打浆是采用水力碎浆机及打浆机，蔗渣精制浆加水稀释，浆料浓度控制为0.3%～0.5%；浆料调配：90%甘蔗渣长纤维浆加10%阔叶木浆，并添加占浆料4%的食品级无氟腊基防水剂及占浆料1%的食品级无氟腊基防油剂；浆池搅拌采用持续低速搅拌；模具入池是将金属网模具下放至浆池液面以下；真空吸浆是用真空泵负压抽吸，纤维均匀吸附在模具网面，形成含水率为72%～78%的餐具湿坯；高温高压脱水定型是上下模具合模压力为35～45吨高压，通过导热油供热而加温至160～185℃，挤压和加热同步脱水，使湿坯含水率降至5%～8%，纤维固化定型；裁切修边是通过机械手或冲切模具精准裁边，规整外形；质检及杀菌是采用人工和目视抽检，检查是否有穿孔、缺料、变形、渗水及油污，合格品经过紫外线流水线杀菌；包装入库是无菌包装，装箱入库。