CN111394061B - 一种有机复合融雪液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合融雪剂制备技术领域，具体涉及一种有机复合融雪液的制备方法，包括如下步骤：(1)将米浆废水收集于沉淀池中进行沉淀，收集底层淀粉渣浆，将固体酒糟加水后与淀粉渣浆混合作为原料备用；(2)将原料投入生化池后，投入菌种，生化池的池面上覆盖薄膜密封后进行厌氧发酵；(3)将发酵后的液体过滤，调节液体pH至7～8，测试其冰点；在每100mL清液中加入3.8～4.8g醋酸钠、6.0～7.5mL的丙三醇、0.5～2.5g尿素、0.2～1.3g偏磷酸盐进行冰点调节，冰点控制在‑30～‑35℃，得到有机复合融雪液。本发明所制备的融雪液可作为城市道路、高速公路、机场、港口、桥梁等场所融雪化冰使用，并可降解为植物养分而进入自然循环。

Description

一种有机复合融雪液的制备方法
技术领域
本发明属于复合融雪剂制备技术领域，具体涉及一种有机复合融雪液的制备方法，所制备的融雪液可作为城市道路、高速公路、机场、港口、桥梁等场所融雪化冰使用，并可降解为植物养分而进入自然循环。
背景技术
道路积雪及结冰会造成交通困难，严重时危及到群众的生命安全。除人工除雪、机械除雪措施外，融雪剂除雪因效果好、操作方便也被作为城市道路、高速公路、机场、港口、桥梁等设施的除雪化冰措施。在较长时间内，氯盐融雪剂(其主要成分为氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等)，以融雪速率高、价格低廉而备受青睐。但氯盐融雪剂是一把双刃剑，在融雪后对道路及周边环境影响较大。氯盐融雪剂撒布后进入路面空隙中，通过盐涨作用对道路性能产生影响，导致路面抗水损能力下降，对钝化状态的钢筋产生活化、腐蚀作用，从而导致结构承载力下降甚至丧失，严重缩短了道路及桥梁的寿命；同时也会引起植物的“盐胁迫”及土壤的盐碱化问题，引发植物死亡，农作物减产。我国这方面的问题十分突出，北京市的大北窑桥、西直门桥、三元桥等城区立交桥腐蚀破坏非常严重，有些后期建成的预应力混凝土桥，在防渗能力方面进行了优化，但同样受到“盐害”的影响。
随着氯盐类融雪剂副作用的逐步显现，环保无氯融雪剂的研发及使用被大力提倡。其中的代表为以醋酸盐为主要成分的有机融雪剂，对路面基本没有腐蚀损害，可生物降解，但它的原料价格高，成本极高而导致应用推广受限制。
黄酒是用谷物作原料,用麦曲或小曲做糖化发酵剂制成的酿造酒,其工序包括：浸米、蒸饭、晾饭、落缸发酵、开耙、坛发酵、煎酒。浸米和蒸饭过程的淋米工序产生的副产物,是一种高浓度的有机米浆废水。据统计，一个年产10万吨的黄酒企业，至少产生10万吨米浆废水，其含有大量淀粉、蛋白质、糖类、氨基酸、以及VB、矿物质等微量元素等，如不经处理直接排放，将会给环境造成极大的负担。酒糟是黄酒发酵成熟后经压榨，把酒液与固形物分离，留下来的固体部分。一般绍兴酒酒糟中含挥发分为40～50％，酒精含量为10％左右，粗淀粉为20～30％，多数企业会把黄酒糟固态蒸馏提取白酒或第二次把酒糟经多道工艺后，经液态发酵或蒸馏提取白酒，再把残渣处理后作为动物饲料出售。但随着动物养殖饲料需求的改变，此类饲料产品销路越来越不佳。
黄酒酿造企业面临此类废液废渣的效益化处理难题，废水废渣处理需投入大量资金，企业无法负担，但如果处理不好不仅对环境造成严重污染，还会造成大量可利用资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机复合融雪液的制备方法。本发明创新的使用黄酒厂米浆废水、酒糟为原料，制备有机复合融雪液。产品使用效果良好，因不含氯离子，不会对路面基础设施造成危害，该产品流入自然后可生物降解，提升土壤的肥力，从而被植物吸收后参与自然循环。有机复合化冰液主要原料来自于酿酒企业的废液，因原料成本降低，可制得较廉价的以醋酸盐为主要成分的有机化复合融雪液，其使用效果良好，可作为环保融雪剂而被大力推广。
本发明的实现过程如下：
一种有机复合融雪液的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料收集过程
将酿酒后的米浆废水收集于沉淀池中进行沉淀，当上层清液与底层淀粉渣浆分层时，将上层清液收集，清液收集后又返用于浸米和淋米工序，清液循环使用3～4次，循环使用后的清液，进行曝气处理后再进行排放；收集酿酒结束后的固体酒糟，加入水混合形成酒糟浆，然后将酒糟浆加入沉淀池中，并与沉淀池中的淀粉渣浆混合，作为原料备用；
(2)生化处理过程
将步骤(1)得到的原料投入生化池后，投入菌种，搅拌均匀，生化池的池面上覆盖薄膜密封后进行厌氧发酵；
(3)复配过程
(3.1)将步骤(2)发酵后的液体过滤，用氢氧化钠调节液体pH至7～8，并用冰点测试仪测试其冰点；
(3.2)根据步骤(3.1)测的冰点，在每100mL清液中加入3.8～4.8g醋酸钠、6.0～7.5mL丙三醇、0.5～2.5g尿素、0.2～1.3g偏磷酸盐进行冰点调节，冰点控制在-30～-35℃，得到有机复合融雪液。
进一步，步骤(1)的沉淀时间为24～30h。
进一步，步骤(1)中好氧处理的过程为向清液中曝气，曝气时间≥30h。
进一步，步骤(1)中固体酒糟与加入的水体积比为(1.6～2)：1。
进一步，步骤(2)所述菌种为酵母菌和醋酸菌，酵母菌的投放浓度为0.8～1.5g/L，醋酸菌的投放浓度为0.5～1g/L。
进一步，步骤(2)中搅拌速率≤60r/min。
进一步，步骤(2)中厌氧发酵的时间为40～48h。
进一步，步骤(3.1)中，氢氧化钠选自质量浓度为25％～30％的氢氧化钠溶液。
进一步，步骤(3.2)中，偏磷酸盐选自六偏磷酸钠或偏磷酸钾。
本发明的积极效果：
本发明使用黄酒酿造过程中的米浆废液和酒糟制备的有机复合融雪液，一方面能够很好的解决公路冬季除雪融冰保畅通与环境保护以及避免危害基础设施之间的矛盾，另一方面能有效提高资源再利用，从而降低了原材料成本，达到易于推广的目的，真正做到了材料成本低，制备及使用过程绿色无污染，具备重要的社会价值。根据国内每年融雪剂使用情况统计，无氯融雪剂产品需求量巨大，市场前景良好，此产品具有非常好的经济效益。
附图说明
图1为本发明所述有机复合融雪液的制备方法的工艺流程示意图；
图2为本发明所述生化处理过程示意图；
图3为本发明中所使用的生化池的照片；
图4为本发明中所使用的冰点测试仪的照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
本实施例所述有机复合融雪液的制备方法，见图1，包括如下步骤：
(1)原料收集过程
将酿酒后的米浆废水收集于沉淀池中进行沉淀，沉淀时间为24h，当上层清液与底层淀粉渣浆明显分层时，将上层清液收集，清液收集后又返用于浸米和淋米工序，清液循环使用3～4次，此方法使水资源得到有效利用，逐步增加了沉淀池中淀粉渣浆的量，循环使用后的清液，可进行曝气处理30h后再进行排放；收集酿酒结束后的固体酒糟，加入水混合形成酒糟浆(其中固体酒糟与加入的水体积比为2：1)，然后将酒糟浆加入沉淀池中，并与沉淀池中的淀粉渣浆混合，作为原料备用；
(2)生化处理过程
将步骤(1)得到的原料一并投入生化池后，投入菌种，搅拌均匀，搅拌速率为60r/min，生化池的池面上覆盖薄膜密封后进行厌氧发酵，厌氧发酵的时间为48h；其中，所述菌种为酵母菌和醋酸菌，酵母菌的投放浓度为1g/L，醋酸菌的投放浓度为0.8g/L。
(3)复配过程
(3.1)将步骤(2)发酵后的液体过滤，用氢氧化钠调节液体pH至7～8，并用冰点测试仪测试其冰点，冰点常规为-20℃～-26℃之间；其中，氢氧化钠选自质量浓度为30％的氢氧化钠溶液。过滤后的滤渣用作植物肥。
(3.2)根据步骤(3.1)测的冰点，在每100mL清液中加入3.8g醋酸钠、7.5mL丙三醇、2.5g尿素、1.2g六偏磷酸钠进行冰点调节，控制冰点在-35℃，得到有机复合融雪液。
实施例2
本实施例所述有机复合融雪液的制备方法，包括如下步骤：
1)原料收集过程
将酿酒后的米浆废水收集于沉淀池中进行沉淀，沉淀时间为28h，当上层清液与底层淀粉渣浆明显分层时，将上层清液收集，清液收集后又返用于浸米和淋米工序，清液循环使用3～4次，此方法使水资源得到有效利用，逐步增加了沉淀池中淀粉渣浆的量，循环使用后的清液，可进行曝气处理40h后再进行排放；收集酿酒结束后的固体酒糟，加入水混合形成酒糟浆(其中固体酒糟与加入的水体积比为1.6：1)，然后将酒糟浆加入沉淀池中，并与沉淀池中的淀粉渣浆混合，作为原料备用；
(2)生化处理过程
将步骤(1)得到的原料一并投入生化池后，投入菌种，搅拌均匀，搅拌速率为40r/min，生化池的池面上覆盖薄膜密封后进行厌氧发酵，厌氧发酵的时间为40h；其中，所述菌种为酵母菌和醋酸菌，酵母菌的投放浓度为1.5g/L，醋酸菌的投放浓度为1g/L。
(3)复配过程
(3.1)将步骤(2)发酵后的液体过滤，用氢氧化钠调节液体pH至7～8，并用冰点测试仪测试其冰点，冰点为-22℃～-24℃之间；其中，氢氧化钠选自质量浓度为20％的氢氧化钠溶液。过滤后的滤渣用作植物肥。
(3.2)根据步骤(3.1)测的冰点，在每100mL清液中加入4.5g醋酸钠、6.6mL丙三醇、2.0g尿素、1.3g偏磷酸钾进行冰点调节，控制冰点在-30℃，得到有机复合融雪液。
实施例3
本实施例所述有机复合融雪液的制备方法，包括如下步骤：
1)原料收集过程
将酿酒后的米浆废水收集于沉淀池中进行沉淀，沉淀时间为30h，当上层清液与底层淀粉渣浆明显分层时，将上层清液收集，清液收集后又返用于浸米和淋米工序，清液循环使用3～4次，此方法使水资源得到有效利用，逐步增加了沉淀池中淀粉渣浆的量，循环使用后的清液，可进行曝气处理35h后再进行排放；收集酿酒结束后的固体酒糟，加入水混合形成酒糟浆(其中固体酒糟与加入的水体积比为1.8：1)，然后将酒糟浆加入沉淀池中，并与沉淀池中的淀粉渣浆混合，作为原料备用；
(2)生化处理过程
将步骤(1)得到的原料一并投入生化池后，投入菌种，搅拌均匀，搅拌速率为50r/min，生化池的池面上覆盖薄膜密封后进行厌氧发酵，厌氧发酵的时间为45h；其中，所述菌种为酵母菌和醋酸菌，酵母菌的投放浓度为0.8g/L，醋酸菌的投放浓度为0.5g/L。
(3)复配过程
(3.1)将步骤(2)发酵后的液体过滤，用氢氧化钠调节液体pH至7～8，并用冰点测试仪测试其冰点，冰点为-22℃～-26℃之间；其中，氢氧化钠选自质量浓度为28％的氢氧化钠溶液。过滤后的滤渣用作植物肥。
(3.2)根据步骤(3.1)测的冰点，在每100mL清液中加入4.8g醋酸钠、6.0mL丙三醇、0.5g尿素、0.2g偏磷酸钾进行冰点调节，控制冰点在-33℃，得到有机复合融雪液。
本发明方法的生化处理过程中厌氧发酵原理属于现有发酵原理见图2，在生化处理过程中，酒糟等渣浆中的有效成分被酵母菌分解成麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被分解成短肽和氨基酸，分解后的这些小分子能够通过细胞壁进入到细胞的体内进行下一步的分解、酸化为挥发性脂肪酸(VFA)、部分醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，醋酸菌再将上一步的产物进一步转化成乙酸、碳酸、氢气等。
性能测试
(1)有机复合融雪液性能试验
融雪化冰能力的测定参照GB/T 23851-2017标准中，融雪剂融雪化冰能力的测定方法，测得有机复合融雪液的相对融雪化冰能力大于100％。具体步骤如下：
A.试剂：
氯化钙标准溶液：质量分数29％
有复合融雪液
B.测定过程
分别移取25.00mL实施例1所制备的有机复合融雪液试验溶液和氯化钙试验溶液，于50mL烧杯中，置于-10℃±1℃的低温恒温箱中，12h后备用。从低温恒温箱中取出带有冰块的烧杯，擦干外壁上的水和冰，迅速称重，精确至0.1g。
将低温恒温箱中的复合融雪剂试验溶液取出，迅速倒入盛有冰块的烧杯，然后放回-10℃±1℃的低温恒温箱中。0.5h后取出该烧杯，立即倾倒其中液体，并迅速称量烧杯和剩余冰块质量。氯化钙溶液的操作步骤同有机复合融雪液试验溶液操作步骤。
相对融雪化冰能力以w1计，按下式进行计算：
w1＝[(m0-m1)/(m2-m3)]×100％
其中：m0——未加入融雪剂试验溶液的烧杯和冰块质量的数值/g；
m1——倒出融雪剂试验溶液和融化的冰后，烧杯和冰块质量的数值/g；
m2——未加入氯化钙溶液的烧杯和冰块质量的数值/g；
m3——倒出氯化钙溶液和融化的冰后，烧杯和冰块质量的数值/g。
经多组测试求平均值，实施例1所制备的有机复合融雪液的相对融雪化冰能力为215％。
(2)融雪剂金属腐蚀性评价
测定电化学阻抗法是融雪剂对处在不同环境下的金属实际产生的腐蚀情况进行有效评价的一种方法。材料实际测量得到的等效电阻值越大，对金属的腐蚀性也就越小。
本测试方法测得有机复合融雪液性能试验中所用试验溶液的电化学阻抗情况为：实施例1所制备的有机复合融雪液＞蒸馏水＞氯化钙溶液，其主要原因为有机复合融雪液中的醋酸钙、醋酸镁都是弱碱性的物质，对金属能够产生一定的保护作用，而氯化钙溶液的电化学阻抗值要远远小于蒸馏水，也就说明其对金属的腐蚀性比较强。这也是含氯盐成分的融雪剂在实际使用过程中对金属以及相关设施的性能影响比较大的原因。从而证明有机复合融雪液对金属的腐蚀性要远远小于氯化钙溶液。
本发明方法解决了浸米废液的后处理及应用问题，制备出的有机复合融雪液的相对融雪化冰能力可达到100％以上，不仅达到减排增效的目的，还具有很好的社会经济价值；采用本方法工艺处理浸米废液，可提高资源复用率，工艺流程简单，过程中所用材料环保，积极响应了绿色发展要求。
本发明方法中所用到设备情况如下：
生化池见图3，自建设备，材质为混凝土，置有抽水泵及溢流系统；冰点测试仪选用SH128自动防冻液冰点测定仪见图4，冷槽控温：+20℃～-70℃。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作出的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干简单推演或替换，都应该视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种有机复合融雪液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)原料收集过程
将酿酒后的米浆废水收集于沉淀池中进行沉淀，当上层清液与底层淀粉渣浆分层时，将上层清液收集，清液收集后又返用于浸米和淋米工序，清液循环使用3～4次，循环使用后的清液，进行曝气处理后再进行排放；收集酿酒结束后的固体酒糟，加入水混合形成酒糟浆，然后将酒糟浆加入沉淀池中，并与沉淀池中的淀粉渣浆混合，作为原料备用；
(2)生化处理过程
将步骤(1)得到的原料投入生化池后，投入菌种，搅拌均匀，生化池的池面上覆盖薄膜密封后进行厌氧发酵；
(3)复配过程
(3.1)将步骤(2)发酵后的液体过滤，用氢氧化钠调节液体pH至7～8，并用冰点测试仪测试其冰点；
(3.2)根据步骤(3.1)测的冰点，在每100mL清液中加入3.8～4.8g醋酸钠、6.0～7.5mL丙三醇、0.5～2.5g尿素、0.2～1.3g偏磷酸盐进行冰点调节，冰点控制在-30～-35℃，得到有机复合融雪液。
2.根据权利要求1所述有机复合融雪液的制备方法，其特征在于：步骤(1)的沉淀时间为24～30h。
3.根据权利要求1所述有机复合融雪液的制备方法，其特征在于：步骤(1)中好氧处理的过程为向清液中曝气，曝气时间≥30h。
4.根据权利要求1所述有机复合融雪液的制备方法，其特征在于：步骤(1)中固体酒糟与加入的水体积比为(1.6～2)：1。
5.根据权利要求1所述有机复合融雪液的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述菌种为酵母菌和醋酸菌，酵母菌的投放浓度为0.8～1.5g/L，醋酸菌的投放浓度为0.5～1g/L。
6.根据权利要求1所述有机复合融雪液的制备方法，其特征在于：步骤(2)中搅拌速率≤60r/min。
7.根据权利要求1所述有机复合融雪液的制备方法，其特征在于：步骤(2)中厌氧发酵的时间为40～48h。
8.根据权利要求1所述有机复合融雪液的制备方法，其特征在于：步骤(3.1)中，氢氧化钠选自质量浓度为25％～30％的氢氧化钠溶液。
9.根据权利要求1所述有机复合融雪液的制备方法，其特征在于：步骤(3.2)中，偏磷酸盐选自六偏磷酸钠或偏磷酸钾。
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