量计(25.6)，悬浊发酵液离心设备(11)的酵母泥出口(11.2)与酵母水解反应器(13)的酵母泥入口(13.1)之间的管路内设有质量传感器(27)，酵母水解液浓缩设备(15)的复合氨基酸出口(15.2)与氨基酸盐反应器(16)的复合氨基酸入口(16.1)之间的管路内设有氨基酸浓度传感器(28.1)，氨基酸盐反应器(16)的KOH溶液入口(16.2)处设有第七流量计(25.7)，氨基酸盐反应器(16)的复合氨基酸盐溶液出口(16.3)与0)2吸收设备(17)的复合氨基酸盐溶液入口(17.1)之间的管路内设有第八流量计(25.8)，0)2吸收设备(17)的富碳气体入口(17.2)处设有第一 CO2浓度传感器(28.2)，0)2吸收设备(17)的富液出口(17.4)与三通阀(19)的第一接口(19.1)之间的管路内设有第九流量计(25.9)和第三输送栗(18)，三通阀(19)的第二接口(19.2)与沼液储液罐(12)的第一富液入口(12.2)之间的管路内设有第十流量计(25.10)，三通阀(19)的第三接口(19.3)与热交换器(20)的低温富液入口(20.1)之间设有第^^一流量计(25.11)，热交换器(20)的高温富液出口(20.2)与富液解吸设备(22)的第二富液入口(22.1)之间的管路内设有温度传感器(26)，富液解吸设备(22)的0)2气体出口(22.4)处设有第二 CO2浓度传感器(28.3)，富液解吸设备(22)的空气入口(22.2)处设有第十二流量计(25.12)。3.一种利用权利要求1或2所述的以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离CO2的系统制备氨基酸及分离CO2的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:沼气工程发酵设备(I)产生的新鲜沼液由新鲜沼液出口(1.1)进入沼液沉淀设备(2)，在沼液沉淀设备(2)中自然沉淀I?2天后由沼液出口(2.2)进入沼液离心设备(4)，在沼液离心设备(4)中沼液以1900?2100r/min的转速离心15?25min，脱除沼液中大粒径悬浮颗粒，使悬浮颗粒直径范围在4?5 μπι，离心得到的沼液上清液通过上清液出口(4.2)进入搅拌发酵设备(5); 步骤2:秸杆由第一秸杆入口(9.2)进入秸杆预处理反应器(9)中，进料时调节秸杆预处理反应器(9)中秸杆的浓度为40?60g/L，NaOH溶液通过NaOH溶液入口(9.3)进入秸杆预处理反应器(9)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(9.1)进入秸杆水洗设备(8)，经过水洗后由第三秸杆入口(7.3)进入秸杆糖化反应设备(7)，柠檬酸柠檬酸钠缓冲液和纤维素酶通过纤维素酶、缓冲溶液入口(7.2)进入秸杆糖化反应设备(7)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(7.1)进入第一过滤器￠)，在第一过滤器(6)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(5.3)输送至搅拌发酵设备(5); 步骤3:通过第二流量计(25.2)和第三流量计(25.3)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(5.2)进入搅拌发酵设备(5)，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(5)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； 步骤4:步骤3中发酵完成的悬浊发酵液通过第二输送栗(10)由发酵液入口(11.1)输送至悬池发酵液离心设备(11)中，悬池发酵液在1900?2100r/min的转速下离心10?15min，悬浊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(11.3)进入沼液储液罐(12);在悬浊发酵液离心设备(11)离心分离得到的酵母泥通过酵母泥出口(11.2)进入酵母水解反应器(13); 步骤5:酵母泥在酵母水解反应器(13)中先进行自溶，后进行水解，通过质量传感器(27)控制进入酵母水解反应器(13)中酵母泥的质量，再经木瓜蛋白酶、缓冲溶液及诱导剂入口(13.2)向酵母水解反应器(13)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(13)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(13.2)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(13.2)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(13.3)进入第二过滤器(14)，在第二过滤器(14)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(15)，在酵母水解液浓缩设备(15)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(15.2)进入氨基酸盐反应器(16)，与由KOH溶液入口(16.2)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(16.3)进入C02吸收设备(17)顶部的复合氨基酸盐溶液入口(17.1); 步骤6:富0)2气体通过富碳气体入口(17.2)进入CO 2吸收设备(17)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(17.3)进入提纯气储气罐(24)，吸收了 CO2的复合氨基酸钾溶液转化成富液； 步骤7:从0)2吸收设备(17)底部富液出口(17.4)流出的富液，根据CO2气体需要量通过三通阀(19)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(19.2)进入沼液储液罐(12);用于再生的富液通过第三接口(19.3)进入热交换器(20)的低温富液入口(20.1)，用于再生的富液在热交换器(20)中加热升温至60?80°C后，由高温富液出口(20.2)进入富液解吸设备(22)顶部，并在富液解吸设备(22)底部被加热器(21)加热到100?115°C，使得CO2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(22.2)从富液解吸设备(22)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(22.4)从富液解吸设备(22)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(22)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(22.3)从富液解吸设备(22)底部流出，由高温贫液入口(20.3)进入热交换器(20)完成热交换降温后，通过第四输送栗(23)并入氨基酸盐反应器(16)的复合氨基酸盐出口(16.3)与0)2吸收设备(17)的氨基酸盐入口(17.1)之间的输送管道内。4.根据权利要求3所述的以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离CO2的方法，其特征在于: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?1mm。5.根据权利要求3所述的以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离CO2的方法，其特征在于:所述步骤2中秸杆糖化反应设备(7)内设有温度传感器和pH传感器，所述秸杆糖化反应设备(7)内进行水解糖化反应的温度为50?55°C、pH值为4?6。6.根据权利要求3所述的以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离CO2的方法，其特征在于:所述步骤3中搅拌发酵设备(5)内设有用于搅拌菌体和发酵液的搅拌装置，所述发酵设备(5)还设有通气口。7.根据权利要求3所述的以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离CO2的方法，其特征在于:所述步骤3得到的悬浊发酵液的氨氮浓度为30?100mg/L。8.根据权利要求3所述的以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离CO2的方法，其特征在于:所述步骤5中酵母水解反应器(13)内设有温度传感器、pH传感器，所述酵母水解反应器(13)底部设有加热装置，通过与温度传感器配合控制反应温度。9.根据权利要求3所述的以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离CO2的方法，其特征在于:所述步骤5中酵母水解液浓缩设备(15)的滤膜为卷式纳滤膜，所述酵母水解液浓缩设备(15)中过滤采用错流过滤方式。10.根据权利要求3所述的以沼液和秸杆水解液制备氨基酸及分离CO2的方法，其特征在于:所述步骤7中0)2吸收设备(17)和富液解吸设备(22)采用填料塔或疏水性中空纤维膜接触器。
【专利摘要】本发明公开了以沼液和秸秆水解液制备氨基酸及分离CO2的系统与方法。该系统和方法中，利用秸秆水解液和沼液进行假丝酵母菌发酵，酵母水解后得到复合氨基酸，复合氨基酸再通过KOH中和后生成相对廉价的复合氨基酸盐，并将其应用于CO2吸收分离，将富CO2氨基酸盐溶液与发酵后沼液按一定比例混合应用于农业生产。本发明有效规避了传统化学吸收剂降解损失量大、再生能耗高等弊端，同时去除了沼液中大部分氨氮，提高沼液中营养成份含量，使沼液更容易处理和应用，达到在能源与环境两方面双赢的效果。
【IPC分类】C12M1/107, C12R1/72, C05D7/00, C12M1/02, C12M1/00, C12M1/12, C05G1/00, C05F7/00, C12P13/00, C12M1/40, C12M1/34
【公开号】CN105176811
【申请号】
【发明人】晏水平, 王文超, 贺清尧, 张衍林, 艾平, 王媛媛, 袁巧霞
【申请人】华中农业大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年7月31日