餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化領(lǐng)域，具體地涉及一種餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理的組合裝置。
[0002]本發(fā)明還涉及利用上述裝置進(jìn)行餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來(lái)，隨著生活水平的提高與第三產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)餐廚廢棄物產(chǎn)生量逐年遞增，全國(guó)七大城市生活垃圾中的餐廚廢棄物含量平均值達(dá)到50%左右，是生活垃圾的重要組成部分。部分地區(qū)餐廚廢棄物簡(jiǎn)易堆放，滋生蚊蠅，產(chǎn)生惡臭，造成環(huán)境污染，對(duì)人體健康產(chǎn)生極大風(fēng)險(xiǎn)，餐廚廢棄物的減量化和資源化利用已成為目前亟待解決的問題。由于餐廚廢棄物含水率高達(dá)75 %?95 %，易酸腐和礦化的特點(diǎn)，使其焚燒熱值較低，產(chǎn)生二噁英等有害氣體；填埋處理易產(chǎn)生大量的滲濾液，造成嚴(yán)重的二次污染和資源浪費(fèi)；飼料化技術(shù)存在產(chǎn)品同源性的安全問題，難以廣泛推廣；傳統(tǒng)的好氧堆肥周期長(zhǎng)，資源利用率較低，經(jīng)濟(jì)效益差。厭氧發(fā)酵是通過微生物作用，將餐廚廢棄物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃?xì)?，?shí)現(xiàn)廢棄物處理與能源化利用的目的。
[0004]由于餐廚廢棄物高油高有機(jī)質(zhì)抑制微生物活性，導(dǎo)致傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵和好氧制肥工藝易酸化崩潰，難以穩(wěn)定運(yùn)行，資源化效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理的裝置。
[0006]本發(fā)明的又一目的在于提供一種利用上述裝置對(duì)餐廚廢棄物能源與肥料進(jìn)行一體化處理的方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置，其包括:
[0008]蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐的罐體內(nèi)壁和外壁之間設(shè)有控溫導(dǎo)油管，控溫導(dǎo)油管內(nèi)填充有導(dǎo)熱油，控溫導(dǎo)油管與罐體內(nèi)壁相接觸，控溫導(dǎo)油管與罐體外壁之間填充有保溫材料，罐體頂蓋安裝有進(jìn)料口，罐體底部設(shè)有出料口；罐體內(nèi)安裝有螺旋排列的蒸汽盤管，蒸汽盤管內(nèi)側(cè)與尾端設(shè)有蒸汽噴口，蒸汽噴口的曲率半徑等同于蒸汽盤管的圓半徑，蒸汽噴口弧切線與蒸汽盤管的圓切線夾角為5?10°之間；罐體內(nèi)上部設(shè)有管式除油機(jī)，除油機(jī)的導(dǎo)油口設(shè)置有蠕動(dòng)泵，將刮除的油脂吸出轉(zhuǎn)移至廢油回收箱；罐體頂蓋的進(jìn)料口連接調(diào)配池的出料口，罐體底部的出料口連接厭氧發(fā)酵罐的進(jìn)料口 ；
[0009]蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐的控溫導(dǎo)油管出口連接三相換熱自保溫裝置的換熱盤管的導(dǎo)熱油入口，蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐的蒸汽出口連接蓄熱器；
[0010]蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐底部出料口與疊螺脫水機(jī)相連，疊螺脫水機(jī)的液態(tài)物料出口與厭氧發(fā)酵罐相連，疊螺脫水機(jī)的固相物料出口與好氧制肥裝置相連；厭氧發(fā)酵罐頂部出氣口與沼氣凈化系統(tǒng)相連；
[0011]三相換熱自保溫裝置的殼體內(nèi)設(shè)有導(dǎo)熱油盤管，導(dǎo)熱油盤管的下方設(shè)有電加熱盤管，三相換熱自保溫裝置的底部設(shè)有進(jìn)水閥，由導(dǎo)熱油盤管、電加熱盤管和進(jìn)水閥組成三相換熱區(qū)，三相換熱自保溫裝置的上方設(shè)有換熱后熱水出口；
[0012]三相換熱自保溫裝置的換熱后熱水出口分別各連接厭氧發(fā)酵罐的加熱盤管入水口和好氧制肥裝置加熱盤管入水口，三相換熱自保溫裝置的進(jìn)水閥分別各連接厭氧發(fā)酵罐的加熱盤管出水口和好氧制肥裝置加熱盤管出水口。
[0013]所述的餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置，其中，蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐的罐體為不銹鋼材質(zhì)，罐體頂蓋與罐體之間以法蘭密閉連接，罐體頂蓋安裝有壓力安全閥，罐體底部為圓錐形，罐體頂蓋的進(jìn)料口安裝有進(jìn)料閥門，罐體底部的出料口安裝有出料閥門，進(jìn)料閥門和出料閥門均配有輸料泵；進(jìn)料閥門和出料閥門均為電磁閥與手動(dòng)閥兩套并聯(lián)使用，電磁閥與電控設(shè)備相連。
[0014]所述的餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置，其中，蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐的控溫導(dǎo)油管呈螺旋狀纏繞在罐體內(nèi)壁與外壁之間，螺旋狀的控溫導(dǎo)油管之間填充有保溫材料。
[0015]所述的餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置，其中，三相換熱自保溫裝置的導(dǎo)熱油盤管的導(dǎo)熱油入口設(shè)在三相換熱自保溫裝置的上部，導(dǎo)熱油盤管的導(dǎo)熱油出口設(shè)在三相換熱自保溫裝置的下部，導(dǎo)熱油出口連接蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐的控溫導(dǎo)油管入口 ；電加熱盤管與導(dǎo)熱油盤管相互平行設(shè)置。
[0016]所述的餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置，其中，進(jìn)水閥為四通閥，進(jìn)水閥與三相換熱自保溫裝置之間設(shè)有止水閥門；位于電加熱盤管和進(jìn)水閥之間設(shè)有布水網(wǎng)盤，以實(shí)現(xiàn)三相換熱器的均勾布水。
[0017]所述的餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置，其中，厭氧發(fā)酵罐為圓柱形罐體，罐內(nèi)安裝有垂直變頻攪拌機(jī)控制攪拌速度；罐體內(nèi)壁安裝有加熱盤管，采用熱水循環(huán)控制，加熱盤管的管路出口配置有溫度變送器、進(jìn)水流量計(jì)；厭氧發(fā)酵罐頂部設(shè)有出氣口。
[0018]所述的餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置，其中，好氧制肥裝置為一全封閉倉(cāng)體，發(fā)酵倉(cāng)的內(nèi)壁設(shè)有加熱盤管，與三相換熱保溫裝置相連，由溫控度變送器控制發(fā)酵倉(cāng)溫度；以及發(fā)酵倉(cāng)內(nèi)設(shè)有噴淋裝置，噴淋孔與垂直面呈斜向下30°?60°。
[0019]所述的餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置，其中，疊螺脫水機(jī)的固相物料出口連通過調(diào)節(jié)池連接至好氧制肥裝置。
[0020]本發(fā)明提供的利用上述餐廚廢棄物能源與肥料一體化處理裝置對(duì)餐廚廢棄物進(jìn)行處理的方法:
[0021]I)餐廚廢棄物破碎進(jìn)入調(diào)配池，料液打入蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐進(jìn)行油脂回收，多余熱量進(jìn)入蓄熱器，通過三項(xiàng)換熱自保溫裝置進(jìn)行蓄放熱保溫；
[0022]2)蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐的液料經(jīng)疊螺脫水機(jī)進(jìn)行固液分離，分離出的液態(tài)物料進(jìn)入?yún)捬醢l(fā)酵罐，由厭氧發(fā)酵罐的加熱盤管的熱水循環(huán)控制發(fā)酵溫度，并依據(jù)揮發(fā)性脂肪酸總量變化，通過控制攪拌頻率以避免厭氧系統(tǒng)酸化崩潰；
[0023]3)經(jīng)厭氧發(fā)酵罐發(fā)酵后的沼渣送至好氧發(fā)酵裝置；
[0024]4)疊螺脫水機(jī)分離出的固相物料進(jìn)入好氧發(fā)酵裝置，與沼渣混合后進(jìn)行好氧制肥。
[0025]所述的方法，其中，餐廚廢棄物經(jīng)過破碎機(jī)破碎后，由自來(lái)水或沼液調(diào)配，并經(jīng)過格柵去除大塊雜質(zhì)。
[0026]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)如下:
[0027](I)本發(fā)明采用的蒸汽自旋濕熱預(yù)處理是在微壓較高溫度下改變餐廚廢棄物的固液、油水分離特性和理化性質(zhì)。經(jīng)過試驗(yàn)研宄，控制合理的溫度壓力范圍使餐廚廢棄物中有效的大分子有機(jī)質(zhì)和蛋白分解易于微生物利用的可溶性物質(zhì)進(jìn)入液相，使得預(yù)處理后的液相物料更適用于厭氧發(fā)酵工藝。濕熱預(yù)處理后的固相大分子物質(zhì)可作為腐殖質(zhì)合成前體與回流沼渣中的醌基物質(zhì)共同作用，更適用于制備高品質(zhì)腐殖質(zhì)類有機(jī)肥產(chǎn)品。通過此工藝耦合可實(shí)現(xiàn)餐廚廢棄物高值化利用，沼氣產(chǎn)率高，且不產(chǎn)生沼渣等二次污染。
[0028](2)本發(fā)明的蒸汽自旋蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐采用蒸汽盤管與蒸汽噴口的組合工藝導(dǎo)入高溫高壓蒸汽，在為餐廚廢棄物提供濕熱處理必須的熱量的同時(shí)，以高溫蒸汽噴出的動(dòng)力帶動(dòng)餐廚廢棄物攪拌，從而代替攪拌槳的作用，使熱量傳遞更加均勻，傳質(zhì)表面積較現(xiàn)有油浴反應(yīng)釜高出2?3倍；可實(shí)現(xiàn)年平均設(shè)備維修費(fèi)用減少50%，同時(shí)提高設(shè)備使用年限3年以上；在高溫高壓蒸汽噴入物料的同時(shí)，也省卻了由于常壓濕熱處理時(shí)常發(fā)生的物料失水過多，在物料進(jìn)行處理之前需要另行加入處理配水的步驟。
[0029]此外，蒸汽自旋蒸汽自旋濕熱預(yù)處理罐獨(dú)特的將濕熱預(yù)處理與除油過程有機(jī)結(jié)合，利用濕熱處理過程中油水分離和可浮油流動(dòng)性特性進(jìn)行油脂的回收利用，避免了物料再次冷卻沉淀，降低油水分離效率的難題。在除油的同時(shí)可以使用導(dǎo)熱油對(duì)設(shè)備罐體與設(shè)備內(nèi)部物料進(jìn)行余熱回收，充分利用系統(tǒng)內(nèi)部熱量。
[0030](3)獨(dú)特的三相保溫、控溫節(jié)能設(shè)計(jì)，充分利用濕熱預(yù)處理導(dǎo)熱油和蒸汽余熱、鍋爐水余熱，采用三相換熱保溫裝置對(duì)厭氧罐進(jìn)行溫控，同時(shí)溫控保證好氧制肥裝置的啟動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)餐廚廢棄物處理系統(tǒng)的最佳熱回收