餐廚廢棄物的綜合回收利用方法與系統的製作方法
2023-04-23 05:33:56 1
專利名稱：餐廚廢棄物的綜合回收利用方法與系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及環保技術領域，尤其是一種餐廚廢棄物的綜合回收利用方法與系統。
背景技術：
餐廚廢棄物內具有危害性與資源性雙屬性並存。一方面，餐廚廢棄物含油水率高，一般在80% 90%，易腐爛產生惡臭，不當處理(填埋或焚燒)會造成嚴重環境汙染；且來源複雜，存在病毒、致病菌、病原微生物，也會造成病原菌的傳播感染等，危害性較強。同時，餐廚廢棄物主要由餐餘剩飯剩菜和廚餘下腳料等組成，以澱粉、食物纖維、動植物油，脂肪等有機物質為主要成分，諸如肉類、魚類、水果、蔬菜、穀類、骨類、加工食品類等，特點是有機物含量高，富含氮、磷、鉀、鈣等各種微量元素以及動植物油脂，潛在的資源利用價值高。現有技術中，餐廚垃圾無害化、資源化方案包括生產乾燥蛋白飼料粉、生物發酵蛋白飼料粉、有機肥以及厭氧消化方式產沼氣發電等等。但是飼料化工藝對餐廚垃圾分類收集要求苛刻，收集、處置時效性要求嚴格，只能作為飼料添加劑利用，能耗高、運行費用高，同時生物鏈問題、同源性問題常常被人們擔心和憂慮。而厭氧消化產沼氣資源二次利用方式工藝技術複雜、投資高，運行管理難度大，終端沼渣仍需另行處理(或堆肥)需求，且國內尚無成熟處理工藝或成功業績，投資風險大。餐廚廢棄物內有機質含量豐富，現有技術中利用菌群將其進行發酵製成有機液體肥料，是一種比較成熟優秀的處理技術，該方法將有機廢棄物粉碎，並採用多功能高效複合菌群在好氧和厭氧環境中對其進行發酵，產出物為有機液體土壤改良劑，該有機肥料不含病原菌、不含有毒物質，不添加任何化學物質，並富含土壤中的各種微量元素，十八種胺基酸以及大量的活體菌落群；不僅促進農作物的生長，而且能恢復被化肥及農藥嚴重破壞的土壤活性，增加土壤菌落種群數，達到肥沃土地的目的，肥效高，氣味淡，完全可以全部取代化肥，是生產有機綠色蔬菜水果的理想液肥。餐廚廢棄物內油脂含量豐富，一些不法商販從中撈出「地溝油」加工成「食用油」重新流入市場，嚴重傷害消費者健康，也危及食品安全。目前也有很多研究餐廚廢棄物油水分離的技術，其多利用油水密度不同、自然分層的特性，採用撇油器對水面油層進行分離。這種技術不僅需要大型容器對餐廚廢棄物進行靜置分層，佔地大、時間長；而且分離效果不夠徹底，出油率較低，尤其是對於冬季氣候嚴寒的北方地區，油脂極易凝固凍結在固體表層，難以進行分離。在中國專利「201120365212.1一種餐廚垃圾油水分離裝置」、「201110115100.5餐廚垃圾油水分離處理方法」中採用了加熱油換熱、蒸汽加熱等方法，克服了嚴寒低溫因素的影響，但是其處理時間依舊很長，不能適應於大規模連續處理作業的需要，也影響了餐廚廢棄物產業化處理技術的推廣。上述技術各自關注單一組分的回收利用技術，現有技術中少有對各種組分進行綜合回收利用的處理方案。
發明內容
本申請人針對上述餐廚廢棄物處理中，偏重於單一組分的回收利用等缺點，提供一種工藝合理的餐廚廢棄物的綜合回收利用方法與系統，從而可以進行高效處理，綜合利用。本發明所採用的技術方案如下:
一種餐廚廢棄物的綜合回收利用方法，包括以下步驟:
第一步:對餐廚廢棄物進行第一次固液分離；
第二步:對固體廢棄物進行篩選；
第三步:將篩選後的固體廢棄物進行粉碎；
第四步:將粉碎後的固體渣粒與第一步中分離出的液體進行第一次渣液混合；
第五步:在含渣液體中混合高溫蒸汽進行加熱；
第六步:對高溫含渣液體進行第二次固液分離；
第七步:對第六步分離出來的液體進行油水分離，獲得油脂；
第八步:對第六步分離出來的固體渣粒與第七步分離出的水進行第二次渣液混合； 第九步:利用生物菌群對上一步混合渣液進行發酵，製備土壤改良劑或液體肥料。—種按照上述方法進行處理的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，由採集鬥、篩選裝置、粉碎混合裝置、油水固分離裝置與發酵反應罐依次串聯組成；所述採集鬥為雙層料鬥結構；所述篩選裝置設置有磁選器、除布塑迴轉帶與金屬探測器；所述粉碎混合裝置由粉碎機與渣液混合槽組成；所述油水固分離裝置由蒸汽混合段、固液分離段與油水分離段三部分組成；所述發酵反應罐分為厭氧反應區與好氧反應區兩段。作為上述技術方案的進一步改進:
雙層結構的採集鬥頂層由若干密布濾液孔的斜板組成，料鬥底部形成出渣口，在出渣口下方設置篩選裝置的輸送帶；底層料鬥斜板板面不設置孔，料鬥底部形成出液口，出液口通過輸液管連通至粉碎混合裝置的渣液混合槽。在採集鬥的頂層料鬥鬥口周邊，設置有熱水管，管壁上設置有若干開孔。所述除布塑迴轉帶的帶面左右兩側設置有鏈條，在上下輥軸的帶動下，與輸送帶的輸送方向相對運動，帶面外側平行布排有若干組耙齒，左右相鄰耙齒之間相距一定距離；在帶面的下降側，設置有布塑收集槽。所述帶面的提升側，設置有切割刀片，切割刀片位於耙齒的一側或兩側。所述蒸汽混合段設置有汽水混合器，汽水混合器的蒸汽入口通過蒸汽加入管路輸入高溫蒸汽，汽水混合器的吸入口連通至渣液混合槽，汽水混合器的噴射口連通在固液分離機的輸入端。汽水混合器的噴射口設置有一路安裝有單向閥的蒸汽回流旁路通入渣液混合槽。所述固液分離段採用的固液分離機為臥式螺旋卸料離心機，所述油水分離段採用的油水分離器為立式碟片式分離機。所述固液分離機的排液口排出至油水分離器，排渣口排出至渣液混合罐，所述油水分離器的出水口連通至渣液混合罐。本發明的有益效果如下:
本發明針對餐廚廢棄物含水量大的特點，在採集鬥進行第一次固液分離，分離出其中的固體進入篩選裝置與粉碎裝置，從而避免了過多的水分造成篩選、粉碎負載大、效率差等不利影響，從而獲得高效的篩選與粉碎效果。本發明對固體廢棄物進行粉碎與稀釋，通過汽水混合器在粉碎渣液中混合高溫蒸汽，可以快速提高渣液的溫度，降低溶解度，促使其中的油份析出，從而提高出油率。通過汽水混合器在管道上直接進行加熱，既保證了工作的連續性，使得整個處理可以流水線、連續化作業，而且噴射口輸出的混合液溫度高、壓力大，直接進入固液分離機進行液固分離，不需要額外的輸送設備，效率高，分離質量好。本發明在加熱後，採用固液分離機先進行第二次固液分離，然後對液體採用油水分離器進行油水分離，從而實現油水固的三相分離，充分利用了各個設備獨特的分離效果，保證了工藝的合理性與設備的運行負載，可以從餐廚廢棄物中提取約5% 10%的油脂，安全衛生可靠，具有顯著的經濟效益。本發明將採集鬥的濾液混合入渣液混合槽實現第一次固液混合，從而保證了輸入固液分離機的渣液具有合適的濃度與流動性，而不需要另行用自來水稀釋。本發明將油水分離器出水混合入渣液混合罐內實現第二次固液混合，並最終輸入至發酵反應罐內進行反應生成有機液體土壤改良劑，不僅充分利用其內含肥效，而且避免了廢水排放產生的汙染及增加的汙水處理設施與運行成本。本發明後道設置的有機餐廚垃圾的新型有機微生物菌落群處理工藝與高速好氧發酵工藝，工藝路線清晰、系統集成技術成熟、設備運行穩定、有效解決常規堆肥工藝的佔地面積大、二次汙染等問題，自動化程度高，產成品有機液體土壤改良劑穩定，不存在生物鏈、同源性隱患；運行費用低，是餐廚垃圾無害化、資源化的有效方案。本發明對採集鬥進行熱水衝洗，將部分蒸汽回流至渣液混合槽內進行預熱，均考慮了應對北方寒冷氣候的特殊性，從而使整套工藝更加完善，具有優良的環境適應性與可靠性。
圖1為本發明的主視圖。圖2為採集鬥的主視圖。圖3為圖2的俯視圖。圖4為篩選裝置主視圖。圖5為圖4的左視圖。圖中:1、採集鬥；2、篩選裝置；3、粉碎混合裝置；4、油水固分離裝置；5、發酵反應罐；11、垃圾收集車；12、斜板；13、出液口 ；14、輸液管；15、出渣口 ；16、濾液孔；17、熱水管；21、輸送帶；22、磁選器；23、除布塑迴轉帶；24、金屬探測器；25、耙齒；26、帶面；27、切割刀片；28、輥軸；29、布塑收集槽；31、粉碎機；32、汙泥泵；33、渣液混合槽；41、蒸汽加入管路；42、汽水混合器；43、出油管；44、排液口 ；45、固液分離機；46、排渣口 ；47、油水分離器；48、渣液混合罐；49、蒸汽回流旁路。
具體實施例方式下面結合附圖，說明本發明的具體實施方式
。如圖1所示，本發明所述的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統由採集鬥1、篩選裝置
2、粉碎混合裝置3、油水固分離裝置4與發酵反應罐5依次串聯組成。如圖2、圖3所示，採集鬥I為雙層料鬥結構，頂層由若干密布濾液孔16的斜板12焊接組成錐形料鬥，料鬥底部形成出渣口 15，出渣口 15處設置有不鏽鋼絲篩網，在出渣口 15下方設置篩選裝置2的輸送帶21 ;底層料鬥斜板板面不設置孔，料鬥底部形成出液口 13，出液口 13通過輸液管14連通至粉碎混合裝置3的渣液混合槽33。在頂層料鬥鬥口周邊，設置有熱水管17，管壁上設置有若干開孔。實際工作時，垃圾收集車11將從餐館飯店、居民區收集來的餐廚廢棄物傾倒在採集鬥I頂層料鬥的斜板12上，餐廚廢棄物內80 90%的液體通過斜板12上的濾液孔16流入底層料鬥，並從出液口 13匯集輸出；而固體物質則沿斜面滾落，通過出渣口 15掉落散布在輸送帶21的帶面上，酒瓶等較大的固體被篩網阻擋。在工作的間隙或者斜板12板面較髒的情況下，向熱水管17內通入熱水並通過管壁孔進行噴淋，可以有效地清潔板面，熱水也可以溶化板面上凝固的油脂對其進行有效地清潔；此外，如果後部渣液混合槽33內固體比例太大，過於濃稠，也可以通過噴淋熱水進行渣液混合槽33的液體補充調節。篩選裝置2的輸送帶21起始端設置在採集鬥I的出渣口 15下方，如圖4、圖5所示，輸送帶21上方，設置有磁選器22、除布塑迴轉帶23與金屬探測器24。磁選器22為跨設在輸送帶21上方的龍門結構，採用永磁或者電磁體，對餐廚廢棄物中較大的金屬物質，例如瓶蓋等進行磁吸。金屬探測器24同樣為跨設在輸送帶21上方的龍門結構，直接採用市售的金屬探測傳感器，並反饋信號給輸送帶21的輸送電機，如果探測到下方經過的輸送帶21上的餐廚廢棄物中存在金屬，例如未被磁選器22磁吸的較小的易拉罐開啟片或者電池等，則會發出警報，並停止輸送帶21的迴轉，進行人工對金屬物的清理，並重啟電機。在餐廚廢棄物之中，經常混雜有塑膠袋，如果進入後續工序，粉碎與發酵之後形成難以降解的殘渣汙染土壤；此外還會有些尼龍帶、布條等，這些柔性條帶難以被粉碎機的刀片切斷且容易纏繞在刀軸上，難以清除，嚴重時甚至損壞粉碎機，燒壞主軸電機。因此本發明在輸送帶21上方設置有除布塑迴轉帶23，結構類似於汙水處理技術中的格柵清汙機，帶面26的左右兩側設置有鏈條，在上下輥軸28的帶動下，與輸送帶21的輸送方向相對運動，帶面26外側平行布排有若干組耙齒25，左右相鄰耙齒25之間相距5 15cm。在帶面26的提升側，設置有一組切割刀片27，切割刀片27位於耙齒25的一側或兩側；在帶面26的下降側，設置有布塑收集槽29。實際工作時，從出渣口 15落下的餐廚廢棄物掉落散布在輸送帶21的帶面上並向前輸送，磁選器22先將混雜在其中的金屬部件磁吸去除，除布塑迴轉帶23上旋轉的耙齒25會勾住塑膠袋、布條或者尼龍帶等，並攜帶其上升迴轉；部分塑膠袋可能被綑紮住袋口，整袋被勾住提升；當經過切割刀片27時，塑膠袋被割破，其中內容物掉落下來在輸送帶21上繼續輸送，而塑膠袋保留在耙齒25上，迴轉後在重力作用或者清潔刷刷毛阻擋作用下掉落在布塑收集槽29內。粉碎混合裝置3由粉碎機31與渣液混合槽33組成，粉碎機31的料鬥設置在輸送帶21的輸出端，通過了篩選的餐廚廢棄物的固體落入料鬥，被粉碎機31高速旋轉的葉片打碎，形成粒徑約10 X IOmm的渣粒，落入粉碎機31下部的渣液混合槽33內；同時，從輸液管14直接輸入的液體，也進入渣液混合槽33內固態渣粒與液體進行混合，形成含水率約80% 90%的混合物，由汙泥泵32抽吸後向後段工藝進行輸送。本發明的油水固分離裝置4由蒸汽混合段、固液分離段與油水分離段三部分組成。如圖1所示，在汙泥泵32與固液分離機45之間的蒸汽混合段設置有汽水混合器42，汽水混合器42的蒸汽入口通過並聯設置的手動閥與電磁閥組成的蒸汽加入管路41輸入高溫蒸汽，汽水混合器42的吸入口通過汙泥泵32連通至渣液混合槽33，汽水混合器42的噴射口連通在固液分離機45的輸入端，並設置有一路安裝有單向閥的蒸汽回流旁路49通入渣液混合槽33。固液分離機45的排液口 44連接至油水分離器47的輸入口，排渣口 46下方設置渣液混合罐48。本發明採用的汽水混合器42為市售商品，核心部件為拉法爾噴管，從喉口噴入的水流與從斜孔噴入的蒸汽充分混合後流出，蒸汽和水在高速流動中混合，無噪音、無振動。本發明採用的固液分離機45為市售的臥式螺旋卸料離心機，其工作原理是利用固-液比重差，並依靠離心力場使之擴大幾千倍，固相在離心力的作用下被沉降，從而實現固液分離。實際工作時，汽水混合器42的蒸汽入口中通入工作壓力0.7Mpa 0.9 Mpa,溫度為150度以上的飽和蒸汽，蒸汽用量約為2T/h，與汙泥泵32從渣液混合槽33中抽吸的渣液混合併將其快速加熱至約80 90°C。混合液由中心進料管加入到固液分離機45的螺旋內筒中，經加速後通過加料口進入轉鼓；混合液中的液體向轉鼓大端流動，液體中的固體顆粒沉降到轉鼓壁上，形成沉渣，被螺旋推向轉鼓小端，經轉鼓錐筒段脫水後從至排渣口 46排出至渣液混合罐48內，液體則經螺旋通道由轉鼓大端的排液口 44排出至油水分離器47。根據控制程序的設定，固液分離機45工作滿載的工作間隙，打開蒸汽回流旁路49的單向閥，高溫的混合液直接打回渣液混合槽33內，如此既保證了汽水混合器42的持續工作，協調了各設備的連接步驟，而且在極寒氣候的情況下，也可以對渣液混合槽33內進行預熱，從而保證其流動性，防止油脂凝固後過於濃稠無法抽吸的情況。本發明的油水分離器47採用市售的立式碟片式分離機，轉鼓裝在立軸上端，通過傳動裝置由電動機驅動而高速旋轉；轉鼓內有一組互相套疊在一起的碟片，碟片與碟片之間留有很小的間隙；乳濁液由位於轉鼓中心的進料管加入轉鼓，當流過碟片之間的間隙時，液滴在離心機作用下沉降到碟片上形成液層，按密度不同分為重液(水)和輕液(油)，重液(水)沿碟片內表面向轉鼓壁流動，經過出水口排出至渣液混合罐48內；輕液向中心流動，經出油管43排出。渣液混合罐48將固液分離機45的排渣口 46輸出的固體渣粒與油水分離器47的出水重新混合，並通過管道輸入至發酵反應罐5，發酵反應罐5分為厭氧反應區與好氧反應區兩段，反應區頂部設置有攪拌電機，加菌罐通過管路與反應罐的好氧反應區相連通。經過現有技術所公開的將餐廚有機廢棄物利用菌群進行發酵的技術，可以將渣粒發酵製備獲得土壤改良劑或液體肥料。以上描述是對本發明的解釋，不是對發明的限定，本發明所限定的範圍參見權利要求，在不違背本發明精神的情況下，本發明可以作任何形式的修改。
權利要求
1.一種餐廚廢棄物的綜合回收利用方法，其特徵在於包括以下步驟: 第一步:對餐廚廢棄物進行第一次固液分離； 第二步:對固體廢棄物進行篩選； 第三步:將篩選後的固體廢棄物進行粉碎； 第四步:將粉碎後的固體渣粒與第一步中分離出的液體進行第一次渣液混合； 第五步:在含渣液體中混合高溫蒸汽進行加熱； 第六步:對高溫含渣液體進行第二次固液分離； 第七步:對第六步分離出來的液體進行油水分離，獲得油脂； 第八步:對第六步分離出來的固體渣粒與第七步分離出的水進行第二次渣液混合； 第九步:利用生物菌群對上一步混合渣液進行發酵，製備土壤改良劑或液體肥料。
2.一種按照權利要求1所述方法進行處理的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，其特徵在於:由採集鬥(I)、篩選裝置(2)、粉碎混合裝置(3)、油水固分離裝置(4)與發酵反應罐(5)依次串聯組成；所述採集鬥(I)為雙層料鬥結構；所述篩選裝置(2)設置有磁選器(22)、除布塑迴轉帶(23)與金屬探測器(24);所述粉碎混合裝置(3)由粉碎機(31)與渣液混合槽(33)組成；所述油水固分離裝置(4)由蒸汽混合段、固液分離段與油水分離段三部分組成；所述發酵反應罐(5)分為厭氧反應區與好氧反應區兩段。
3.按照權利要求2所述的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，其特徵在於:雙層結構的採集鬥(I)頂層由若干密布濾液孔(16)的斜板(12)組成，料鬥底部形成出渣口( 15)，在出渣口(15)下方設置篩選裝置(2)的輸送帶(21);底層料鬥斜板板面不設置孔，料鬥底部形成出液口( 13 )，出液口( 13 )通過輸液管(14 )連通至粉碎混合裝置(3 )的渣液混合槽(33 )。
4.按照權利要求3所述的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，其特徵在於:在採集鬥(I)的頂層料鬥鬥口周邊，設置有熱水管(17)，管壁上設置有若干開孔。
5.按照權利要求2所述的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，其特徵在於:所述除布塑迴轉帶(23)的帶面(26)左右兩側設置有鏈條，在上下輥軸(28)的帶動下，與輸送帶(21)的輸送方向相對運動，帶面(26 )外側平行布排有若干組耙齒(25 )，左右相鄰耙齒(25 )之間相距一定距離；在帶面(26)的下降側，設置有布塑收集槽(29)。
6.按照權利要求5所述的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，其特徵在於:所述帶面(26)的提升側，設置有切割刀片(27)，切割刀片(27)位於耙齒(25)的一側或兩側。
7.按照權利要求2所述的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，其特徵在於:所述蒸汽混合段設置有汽水混合器(42)，高溫蒸汽通過蒸汽加入管路(41)連接在汽水混合器(42)的蒸汽入口，汽水混合器(42 )的吸入口連通至渣液混合槽(33 )，汽水混合器(42 )的噴射口連通在固液分離機(45)的輸入端。
8.按照權利要求7所述的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，其特徵在於:汽水混合器(42 )的噴射口設置有一路安裝有單向閥的蒸汽回流旁路(49 )通入渣液混合槽(33 )。
9.按照權利要求2所述的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，其特徵在於:所述固液分離段採用的固液分離機(45)為臥式螺旋卸料離心機，所述油水分離段採用的油水分離器(47)為立式碟片式分離機。
10.按照權利要求9所 述的餐廚廢棄物的綜合回收利用系統，其特徵在於:所述固液分離機(45)的排液口(44)排出至油水分離器(47)，排渣口(46)排出至渣液混合罐(48)，所述油水分離器(47) 的出水口連通至渣液混合罐(48)。
全文摘要
本發明公開了一種餐廚廢棄物的綜合回收利用方法與系統，由採集鬥、篩選裝置、粉碎混合裝置、油水固分離裝置與發酵反應罐依次串聯組成；所述採集鬥為雙層料鬥結構；所述篩選裝置設置有磁選器、除布塑迴轉帶與金屬探測器；所述粉碎混合裝置由粉碎機與渣液混合槽組成；所述油水固分離裝置由蒸汽混合段、固液分離段與油水分離段三部分組成；所述發酵反應罐分為厭氧反應區與好氧反應區兩段。本發明通過對餐廚廢棄物進行多次固液分離與混合，然後對渣液進行蒸汽加熱混合與油水固三相分離，可以從中提取約5%～10%的油脂，安全衛生可靠；最後利用有機微生物菌落群處理工藝製備土壤改良劑，充分回收利用餐廚廢棄物內含的資源，具有顯著的經濟效益。
文檔編號B09B5/00GK103121031SQ20131002453
公開日2013年5月29日 申請日期2013年1月23日 優先權日2013年1月23日
發明者徐卓慧, 趙臻梁, 王峰 申請人:無錫賽雅環保科技有限公司