的系统与方法_2

文档序号:8959295阅读:来源:国知局
入秸杆预处理反应器中,在35?40°C的温度条件下处理时间5?7小时;经过NaOH预处理的秸杆通过第一秸杆出口进入秸杆水洗设备,经过水洗后由第三秸杆入口进入秸杆糖化反应设备,柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液(即该缓冲液由柠檬酸和柠檬酸钠配制而成)和纤维素酶通过纤维素酶、缓冲溶液入口进入秸杆糖化反应设备中,水解糖化反应23?24小时,得到秸杆糖化液;秸杆糖化液由秸杆糖化液出口进入第一过滤器,在第一过滤器中滤去残渣后得到秸杆糖化滤液,秸杆糖化滤液通过秸杆糖化滤液入口输送至搅拌发酵设备;
[0012]步骤3:通过第二流量计和第三流量计控制沼液上清液和秸杆糖化滤液的进料体积比为1:2,假丝酵母菌由假丝酵母菌入口进入搅拌发酵设备,在发酵液中按IL发酵液接入30mL新鲜菌液的接种量接种假丝酵母菌,控制搅拌发酵设备中温度为35?38°C、pH为3.0?5.0,好氧发酵2.5?3.5天,得到悬浊发酵液;
[0013]步骤4:步骤3中发酵完成的悬浊发酵液通过第二输送栗由发酵液入口输送至悬池发酵液离心设备中,悬池发酵液在1900?2100r/min的转速下离心10?15min,悬池发酵液经过离心分离形成低氨氮沼液和酵母泥,低氨氮沼液通过低氨氮沼液出口进入沼液储液罐;在悬浊发酵液离心设备离心分离得到的酵母泥通过酵母泥出口进入酵母水解反应器;
[0014]步骤5:酵母泥在酵母水解反应器中先进行自溶,后进行水解,通过质量传感器控制进入酵母水解反应器中酵母泥的质量,再经木瓜蛋白酶、缓冲溶液及诱导剂入口向酵母水解反应器进水配制成浓度为180?220g/L的菌悬浊液,调节酵母水解反应器的温度为50?60°C、pH为5.0?6.0,再由木瓜蛋白酶、缓冲溶液及诱导剂入口加入质量分数为2?5%的氯化钠自溶15?17小时,自溶完成后,通过木瓜蛋白酶、缓冲溶液及诱导剂入口补充质量分数为0.7?1.0%的木瓜蛋白酶,水解22?24小时,得到酵母水解液,酵母水解液通过酵母水解液出口进入第二过滤器,在第二过滤器中酵母水解液滤去残渣得到上清液,上清液通过酵母水解滤液出口 14.2进入酵母水解液浓缩设备,在酵母水解液浓缩设备中对酵母水解滤液浓缩10?15倍得到浓度为0.5?lmol/L的复合氨基酸,复合氨基酸由复合氨基酸出口进入氨基酸盐反应器,与由KOH溶液入口进入的浓度为lmol/L的KOH等体积反应,生成浓度为0.5?lmol/L的复合氨基酸钾溶液,复合氨基酸钾溶液由复合氨基酸盐溶液出口进入C02吸收设备顶部的复合氨基酸盐溶液入口 ;
[0015]步骤6:富CO2气体通过富碳气体入口进入CO 2吸收设备的下部,复合氨基酸钾溶液在塔内进行0)2的吸收,富CO 2气体去除CO 2后得到提纯气体,提纯气体由提纯气出口进入提纯气储气罐,吸收了 CO2的复合氨基酸钾溶液转化成富液;
[0016]步骤7:从0)2吸收设备底部富液出口流出的富液,根据CO 2气体需要量通过三通阀来控制分配富液用于直接利用或摒弃与再生的比例,其中,用于直接利用或摒弃的富液通过第二接口进入沼液储液罐;用于再生的富液通过第三接口进入热交换器的低温富液入口,用于再生的富液在热交换器中加热升温至60?80°C后,由高温富液出口进入富液解吸设备顶部,并在富液解吸设备底部被加热器加热到100?115°C,使得0)2从富液中扩散出来,同时用空气辅佐吹扫再生,空气通过空气入口从富液解吸设备下部进入,空气携带从富液中扩散出来的CO2通过富碳气体出口从富液解吸设备的顶部排出,通过调节吹扫空气的温度、流量,使得从富液解吸设备顶部排出的气体中CO2体积分数达到800?lOOOppmv ;富液释放出CO2后再生成贫液,再生后的贫液通过高温贫液出口从富液解吸设备底部流出,由高温贫液入口进入热交换器完成热交换降温后,通过第四输送栗并入氨基酸盐反应器的复合氨基酸盐出口与CO2吸收设备的氨基酸盐入口之间的输送管道内。
[0017]上述技术方案中,所述步骤2中秸杆采用粉碎处理,粉碎后秸杆的粒径为0.5?Imm0
[0018]上述技术方案中,所述步骤2中秸杆糖化反应设备内设有温度传感器和pH传感器,所述秸杆糖化反应设备内进行水解糖化反应的温度为50?55°C、pH值为4?6。
[0019]上述技术方案中,所述步骤3中搅拌发酵设备内设有用于搅拌菌体和发酵液的搅拌装置,所述发酵设备还设有通气口。
[0020]上述技术方案中,所述步骤3得到的悬浊发酵液的氨氮浓度为30?100mg/L。
[0021 ] 上述技术方案中,所述步骤5中酵母水解反应器内设有温度传感器、pH传感器,所述酵母水解反应器底部设有加热装置,通过与温度传感器配合控制反应温度。
[0022]上述技术方案中,所述步骤5中酵母水解液浓缩设备的滤膜为卷式纳滤膜,所述酵母水解液浓缩设备中过滤采用错流过滤方式。
[0023]上述技术方案中,所述步骤7中0)2吸收设备和富液解吸设备采用填料塔或疏水性中空纤维膜接触器。
[0024]本发明的有益效果为:
[0025]1、本发明以有机质厌氧发酵所产生的低成本沼液及废弃农作物秸杆为底物,通过微生物发酵和水解作用,得到低成本的复合氨基酸,并以其为环境友好型CO2吸收剂,应用于沼气、生物质热解气等富CO2气体的CO 2吸收中,且大部分富液与沼液混合应用于农业生产,可有效规避传统化学吸收剂的高再生能耗问题,降低了工业中CO2分离成本;同时,也降低了挥发的吸收剂和降解产物的处理处置对人体健康与环境的潜在威胁。
[0026]2、本发明经过酵母发酵后的沼液不仅保留了原有营养物质、去除了大部分氨氮,更提高了沼液中氨基酸、蛋白质等营养物质含量,使沼液在应用及处理过程中更加方便,提高了其利用价值,降低了处理成本;沼液与富0)2氨基酸盐溶液混合后应用于农林生态,不仅能够改善土壤质量,增加农林植物的生物质产量,还可以将富液中的CO2转移到植物体内,达到进一步利用植物固定0)2的目的。
[0027]3、本发明以系统中产生的0)2气肥和富CO 2氨基酸盐与沼液混合溶液为CO 2载体,从气相和液相两方面为农林作物和植物生长提供生长所必须的C02,可有效提高农林作物和植物的产量,还可加强对0)2的固定,一举多得。
[0028]4、本发明增大了对秸杆的利用量,减少了由于焚烧秸杆而给环境带来的污染。
[0029]5、本发明中沼液沉淀、离心后的沼渣可以作为固体营养原料,促进农林作物和植物生长的同时降低肥料成本。
[0030]说明书附图
[0031]图1为本发明以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离0)2的系统的结构与流程示意图。
[0032]其中,I 一沼气工程发酵设备、1.1 一新鲜沼液出口、2—沼液沉淀设备、2.1—新鲜沼液入口、2.2—沼液出口、3—第一输送栗、4一沼液离心设备、4.1一沼液入口、4.2—上清液出口、5—搅拌发酵设备、5.1—上清液入口、5.2—假丝酵母菌入口、5.3—秸杆糖化滤液入口、5.4一发酵液出口、6—第一过滤器、6.1一稻杆糖化滤液出口、6.2一稻杆糖化液入口、7—秸杆糖化反应设备、7.1—秸杆糖化液出口、7.2—纤维素酶、缓冲溶液入口、7.3-第三稻杆入口、8—稻杆水洗设备、8.1一第二稻杆出口、8.2一第二稻杆入口、9一稻杆预处理反应器、9.1一第一秸杆出口、9.2—第一秸杆入口、9.3—NaOH溶液入口、10—第二输送栗、11 一悬浊发酵液离心设备、11.1一发酵液入口、11.2—酵母泥出料口、11.3—低氨氮沼液出液口、12—沼液储液罐、12.1一酵母泥出口、12.2—第一富液入口、12.3—第一富液出口、13—酵母水解反应器、13.1 —酵母泥入口、13.2—木瓜蛋白酶、缓冲溶液及诱导剂入口、13.3—酵母水解液出口、14一第二过滤器、14.1一酵母水解液入口、14.2—酵母水解滤液出口、15—酵母水解液浓缩设备、15.1—酵母水解滤液入口、15.2—复合氨基酸出口、16—氨基酸盐反应器、16.1一复合氨基酸入口、16.2—KOH溶液入口、16.3—复合氨基酸盐溶液出口、17 — CO2吸收设备、17.1—复合氨基酸盐溶液入口、17.2—富碳气体入口、17.3—提纯气出口、17.4 —富液出口、18—第三输送栗、19一三通阀、19.1一第一接口、19.2—第二接口、19.3—第三接口、20—热交换器、20.1—低温富液入口、20.2—高温富液出口、20.3—高温贫液入口、20.4一低温贫液出口、21—加热器、22—富液解吸设备、22.1一第二富液入口、22.2—空气入口、22.3—高温贫液出口、22.4—富碳气体出口、23—第四输送栗、24—提纯气储气罐、24.1—提纯气入口、25.1 —第一流量计、25.2—第二流量计、25.3—第三流量计、25.4一第四流量计、25.5—第五流量计、25.6—第六流量计、25.7—第七流量计、25.8—第八流量计、25.9—第九流量计、25.10—第十流量计、25.11—第^^一流量计、25.12—第十二流量计、26—温度传感器、27—质量传感器、28.1 —氨基酸浓度传感器、28.2—第一 CO2浓度传感器、28.3—第二 CO2浓度传感器。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0034]如图1所示的以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离CO2的系统,包括沼气工程发酵设备1、沼液沉淀设备2、沼液离心设备4、搅拌发酵设备5、第一过滤器6、秸杆糖化反应设备7、秸杆水洗设备8、秸杆预处理反应器9、悬浊发酵液离心设备11、沼液储液罐12、酵母水解反应器13、第二过滤器
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