CN102660586B - 餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，按照如下步骤完成：(1)将收集运来的餐厨垃圾经粗格栅分离出大块杂物；(2)将物料通过固液分离分离出液相和固形物，所述液相经油水分离，油相作为初级产品销售或用于制备生物柴油，水相与固形物混合；(3)将上述水相和固形物的混合物送入剪切器中，在剪切器中将物料剪切为半浆状物，其中肉、骨、金属、陶玻和果核等较难分离的杂物将不被剪切；(4)将步骤(3)中的浆料经细格栅分离出肉、骨、金属、陶玻和果核等，分离后的浆料经打浆用于生物发酵制备乙醇或沼气；既能去除较粗杂物和油脂，同时能去除较细的肉类金属、陶玻、肉、骨等，使能源化处理技术和装备高效简捷、经济实用。

Description

餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法

技术领域

本发明属于一种餐厨垃圾的预处理方法，特别涉及一种将餐厨垃圾用于制备生物质燃料如沼气、乙醇等的预处理方法。

背景技术

餐厨垃圾又称潲水，主要来源于宾馆、饭店、企事业单位食堂、家庭、餐饮业，其数量大、混杂物多，主要成分有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类，同时混杂少许餐盒、筷子、餐具碎片、塑料瓶(袋)、肉、骨等杂物。由于它含水率高，有机物含量高，盐分含量高，导致其不适于焚烧处理，填埋又易腐败发臭、产生大量渗滤液，高含盐量又使其堆肥的应用受到限制。目前有一些餐厨垃圾甲烷发酵、乳酸发酵、乙醇发酵、生物制氢等资源化技术的报道，部分技术也在逐步开始工业化生产和商业性应用，尤其值得关注的是甲烷(沼气)发酵和乙醇发酵技术的应用。根据餐厨垃圾的组分和特性，通过生物技术的处理制备清洁的生物质能源(沼气、燃料乙醇、生物柴油等)理论上可行，经济上合理，工艺技术上易于突破和实现商业化，既清洁环保地处理了较难处理的餐厨垃圾，又高附加值地实现资源化再生利用。因而，餐厨垃圾的能源化处理方法和技术主要集中在利用餐厨垃圾制备燃料乙醇、沼气、生物柴油方面。

由于餐厨垃圾的成分极为复杂，现有的预处理工艺和分选设备如CN200810226945.X公布了一种适用于餐厨垃圾乙醇发酵的预处理设备，该设备由油水分离装置，料液储罐、均质装置组成，但该设备对较粗杂物和油脂可进行去除和回收利用，对其中较细的硬质杂物(金属、陶玻、肉、骨等)无法去除。然后将这些物料直接放入打浆机中进行打浆，浆料用于生物发酵。这就导致其中的肉骨类杂物、陶玻、金属等除对下一步的打浆设备的安全运行有风险外，还可导致后处理工艺中的油脂、氨氮偏高，对后续发酵工艺的微生物生长也会产生影响，因此寻找一种既能去除较粗杂物和油脂，同时能去除较细的肉类金属、陶玻、肉、骨等，从而避免它们对下一步打浆以及发酵的影响的预处理方法是目前研究餐厨垃圾制备生物质燃料的业内人士急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种既能去除较粗杂物和油脂，同时能去除较细的肉类金属、陶玻、肉、骨等的餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法。

本发明目的是这样实现的：一种餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，按照如下步骤完成：

(1)将收集运来的餐厨垃圾经粗格栅分离出大块杂物；

(2)将过筛后的物料通过固液分离，分离出液相和固形物，所述液相经油水分离，油相作为初级产品销售或用于制备生物柴油，水相与固形物混合；

(3)将上述水相和固形物的混合物送入剪切器中，在剪切器中将物料剪切为半浆状物，其中肉、骨、金属、陶玻和果核等较难分离的杂物将不被剪切；

(4)将步骤(3)中的浆料经细格栅分离出肉、骨、金属、陶玻和果核等较难分离的杂物，分离后的浆料经打浆后用于生物发酵制备乙醇或沼气；

所述剪切器包括罐体(1)、弧形刀片(2)、左刀轴(3a)、右刀轴(3b)、变频电机(4)、变频电机齿轮(5)、左齿轮(6)、右齿轮(7)、输出齿轮(8)，所述左齿轮(6)为同轴双齿轮，所述罐体(1)的顶部设有进料口(1a)，所述罐体(1)的底部设有放料口(1b)，所述变频电机(4)安装在罐体(1)的顶端，所述变频电机(4)的电机输出轴(4a)上套装变频电机齿轮(5)，所述变频电机齿轮(5)分别与左齿轮(6)的上齿轮和右齿轮(7)啮合，所述左齿轮(6)的下齿轮与输出齿轮(8)啮合，所述输出齿轮(8)上套装有左输出轴(8a)，所述左输出轴(8a)与左刀轴(3a)连接，所述右齿轮(7)上也套装右输出轴(7a)，该右输出轴(7a)与右刀轴(3b)连接，所述左、右刀轴(3a、3b)的另一端伸入罐体(1)内，并在其伸入端分别装有3-6个弧形刀片(2)，所述弧形刀片(2)的两端均连接在刀轴上，每一个刀轴上的弧形刀片(2)组成灯笼形。

采用上述技术方案，本发明首先将大块杂物和油脂进行分离，将油脂回收用于制备生物柴油等，然后运用本发明的剪切器采用弧形刀片组成笼式结构，两个笼式结构的刀片对旋，刀片采用弧形刀片，且由3-6个刀片组成灯笼形状，变频电机控制剪切的速度和剪切时间，将物料中的饭、面条、蔬菜等物料剪切成半浆状，而物料中稍硬的或不易剪碎的肉、骨、陶玻、金属等杂物则不会被剪碎，这样，再通过较细的格栅便能将肉、骨、金属、陶玻和果核等分离，半浆状物进入打浆机中进行打浆，用于生物发酵，避免肉、骨、金属、陶玻和果核对打浆设备造成损害以及影响生物发酵。

在上述技术方案中：所述左、右刀轴(3a、3b)上各有四个弧形刀片(2)。

在上述技术方案中，为了使得剪切器运行安全，可靠，所述罐体(1)的顶部还设有排气口(1c)、搅拌口(1e)、进水口(1f)和备用口(1g)，其中搅拌口(1e)位于罐体(1)顶端的中央，排气口(1c)、进料口(1a)、进水口(1f)和备用口(1g)分布于搅拌口(1e)的四周。

在上述技术方案中：为了方便安装剪切器，所述罐体(1)的外壁的中部设有将罐体(1)悬挂安装的悬挂部件(1d)。

在上述技术方案中：为了能尽量出去粗杂物，所述粗格栅为圆孔格栅或正方形或菱形格栅，其尺寸大小为φ30mm-φ120mm或30mm*30mm～120mm*120mm。

在上述技术方案中：为了使除去粗杂物的效果更好，所述粗格栅的格栅尺寸为φ60mm-φ80mm或60mm*60mm-80mm*80mm。

在上述技术方案中：为了能去除肉、骨等细杂物，所述细格栅的格栅尺寸为φ6mm-φ12mm或6mm*6mm～12mm*12mm。

在上述技术方案中，为了能更好的去除肉骨等细杂物，所述细格栅的格栅尺寸为φ8mm-φ10mm或8mm*8mm～10mm*10.mm。

在上述技术方案中，为了使得剪切分离效果更好，所述剪切器的剪切速度为200rpm-1500rpm，剪切时间为2-40mins。

在上述技术方案中，为了使得剪切分离效果更好，所述剪切器的剪切速度为600rpm-800rpm，剪切时间为15-20mins。

有益效果：本发明工艺简单、成本低，既能去除较粗杂物和油脂，同时能去除较细的肉类金属、陶玻、肉、骨等，避免它们对下一步的打浆设备造成损害，影响生物发酵。

说明书附图

图1为本发明专利的剪切器的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1的剪切器的各个孔口的分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明：

如图1-3所示，所述剪切器包括罐体1、弧形刀片2、左刀轴3a、右刀轴3b、变频电机4、变频电机齿轮5、左齿轮6、右齿轮7、输出齿轮8，所述左齿轮6为同轴双齿轮，所述罐体1的顶部设有进料口1a，所述罐体1的底部设有放料口1b，所述变频电机4安装在罐体1的顶端，所述变频电机4的电机输出轴4a上设有变频电机齿轮5，所述变频电机齿轮5分别与左齿轮6的上齿轮和右齿轮7啮合，所述左齿轮6内套装输入轴，所述左齿轮6的下齿轮与输出齿轮8啮合，所述输出齿轮8上套装有左输出轴8a，所述左输出轴8a与左刀轴3a连接，所述右齿轮7上也套装右输出轴7a，该右输出轴7a与右刀轴3b连接，所述左、右刀轴3a、3b的另一端伸入罐体1内，并在其伸入端分别装有四个弧形刀片2，所述弧形刀片2的两端均连接在刀轴上，每一个刀轴上的四个弧形刀片2组成灯笼形。其中左刀轴3a通过左齿轮6和输出齿轮8使得其旋转的方向与右刀轴3b的旋转方向相反，所述罐体1的顶部还设有排气口1c、搅拌口1e、进水口1f和备用口1g，所述罐体1的顶部还设有排气口1c、搅拌口1e、进水口1f和备用口1g，其中搅拌口1e位于罐体1顶端的中央，排气口1c、进料口1a、进水口1f和备用口1g分布于搅拌口1e的四周。所述出料口1b位于罐体1的底部的中部，所述罐体1的外壁的中部设有将罐体1悬挂安装的悬挂部件1d，该悬挂部件1d可以将剪切器悬挂起来。

实施例1

收运至处理厂的餐厨垃圾倾倒在60mm*60mm或φ60mm的粗格栅上，此处粗格栅有较大孔径和面积，确保垃圾摊开，且只拦截粗杂物，如铁器、塑料袋(盒、瓶)，大骨棒、纸板等，将粗杂物通过人工挑选出来(或将格栅设计成斜置格栅、格栅底部接皮带输送机，粗杂物通过输送机送入后处理工序此为现有技术，在此不做赘述)。过筛后的垃圾进入真空吸滤槽，开启真空吸滤，滤液进入油水分离罐，用热水冲洗固形物，冲洗滤液合并进入油水分离罐。固形物通过螺旋送料器送至剪切器内。液相在油水分离罐内搅拌加热至60-80℃，静置3-5分钟后，放出水相至剪切器内，上层油相送至油水分离机进一步离心分离，水相至剪切器内，油相回收再利用，开启剪切器，调转速600rmp，剪切破碎20mins后，其中面、饭蔬菜等物料被剪切为半浆状，肉、骨、果核、陶玻、金属等较细较难分离的杂物不能被剪切，将浆料放入格栅大小为6mm*6mm或φ6mm的筛分装置里，较细较难分离的杂物(肉、骨、果核、陶玻、金属等)被细格栅拦截，再人工拣出或落入皮带输送机上送至后序处理工序，初浆料送打浆匀质罐打浆匀质后制备燃料乙醇或沼气。

实施例2

开启80mm*80mm或φ80mm粗格栅分离机，将收运至处理厂的餐厨垃圾倾倒在格栅分离池内，被拦截的粗杂物，如铁器、塑料袋(盒、瓶)，大骨棒、纸板等，随格栅传动带出，落入皮带输送机送入后续处理工序，过筛后的垃圾进入自动卸料离心机，离心液进入油水罐，用热水冲洗固形物，冲洗滤液合并进入油水分离罐。固形物通过螺旋送料器送至剪切器内。液相在油水罐内搅拌加热至60-80℃，送至油水分离机高速离心分离，水相至剪切器内，油相回收再利用，开启剪切器，调转速800rmp，剪切破碎15mins后，其中面、饭蔬菜等物料被剪切为半浆状，肉、骨、果核、陶玻、金属等较细较难分离的杂物不能被剪切，将浆料放入格栅大小为8mm*8mm或φ8mm的筛分装置里，较细杂物(肉、骨、果核、陶玻、金属等)被细格栅拦截，再人工拣出或落入皮带输送机上送至后序处理工序，初浆料送打浆匀质罐打浆匀质后制备燃料乙醇或沼气。

本发明不局限于两个具体实施方式，其中粗格栅可以是圆孔格栅或正方形或菱形格栅，其尺寸大小为φ30mm-φ120mm或30mm*30mm～120mm*120mm均能实现本发明，粗格栅可以是静态或动态格栅，静态格栅是将粗格栅固定在集料池上部，动态格栅是将格栅斜置于集料池顶部与底部之间，通过变频电机带动格栅上下运动，当然也可采用滚筒格栅机来实现。此为现有技术，在此不做赘述。固液分离的方法可以是真空吸滤、离心分离，还可以是压滤等常规方法。油水分离可以是重力式分离、离心式分离，还可以采用电分离、吸附分离、气浮分离、凝结式分离等常规油水分离方法。优选的方法是通过重力式分离得到粗油脂，再经离心式分离进得到油脂初级产品。所述细格栅大小为φ6mm-φ12mm或6mm*6mm～12mm*12mm也均能实现本发明，优选的细格栅尺寸为φ8mm-φ10mm或8mm*8mm～10mm*10.mm。另外所述剪切器的每个刀轴上的弧形刀片2也可以是三叶、五叶或者六叶，太多的话可能就会将骨、肉等杂物打碎，不利于它们的分离。

Claims (10)

1.一种餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，按照如下步骤完成：

(1)将收集运来的餐厨垃圾经粗格栅分离出大块杂物；

(2)将过筛后的物料通过固液分离，分离出液相和固形物，所述液相经油水分离，油相作为初级产品销售或用于制备生物柴油，水相与固形物混合；

(3)将上述水相和固形物的混合物送入剪切器中，在剪切器中将物料剪切为半浆状物，其中肉、骨、金属、陶玻和果核较难分离的杂物将不被剪切；

(4)将步骤(3)中的半浆状物经细格栅分离出肉、骨、金属、陶玻和果核较难分离的杂物，分离后的浆料经打浆后用于生物发酵制备乙醇或沼气；

所述剪切器包括罐体(1)、弧形刀片(2)、左刀轴(3a)、右刀轴(3b)、变频电机(4)、变频电机齿轮(5)、左齿轮(6)、右齿轮(7)、输出齿轮(8)，所述左齿轮(6)为同轴双齿轮，所述罐体(1)的顶部设有进料口(1a)，所述罐体(1)的底部设有放料口(1b)，所述变频电机(4)安装在罐体(1)的顶端，所述变频电机(4)的电机输出轴(4a)上套装变频电机齿轮(5)，所述变频电机齿轮(5)分别与左齿轮(6)的上齿轮和右齿轮(7)啮合，所述左齿轮(6)的下齿轮与输出齿轮(8)啮合，所述输出齿轮(8)上套装有左输出轴(8a)，所述左输出轴(8a)与左刀轴(3a)连接，所述右齿轮(7)上也套装右输出轴(7a)，该右输出轴(7a)与右刀轴(3b)连接，所述左、右刀轴(3a、3b)的另一端伸入罐体(1)内，并在其伸入端分别装有3-6个弧形刀片(2)，所述弧形刀片(2)的两端均连接在刀轴上，每一个刀轴上的弧形刀片(2)组成灯笼形。

2.根据权利要求1所述餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，其特征在于：所述左、右刀轴(3a、3b)上各有四个弧形刀片(2)。

3.根据权利要求1所述餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，其特征在于：所述罐体(1)的顶部还设有排气口(1c)、搅拌口(1e)、进水口(1f)和备用口(1g)，其中搅拌口(1e)位于罐体(1)顶端的中央，排气口(1c)、进料口(1a)、进水口(1f)和备用口(1g)分布于搅拌口(1e)的四周。

4.根据权利要求1所述餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，其特征在于：所述罐体(1)的外壁的中部设有将罐体(1)悬挂安装的悬挂部件(1d)。

5.根据权利要求1餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，其特征在于：所述粗格栅为圆孔格栅或正方形或菱形格栅，其尺寸大小为φ30mm-φ120mm或30mm*30mm～120mm*120mm。

6.根据权利要求5所述餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，其特征在于：所述粗格栅的格栅尺寸为φ60mm-φ80mm或60mm*60mm-80mm*80mm。

7.根据权利要求1所述餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，其特征在于：所述细格栅的格栅尺寸为φ6mm-φ12mm或6mm*6mm～12mm*12mm。

8.根据权利要求7所述餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，其特征在于：所述细格栅的格栅尺寸为φ8mm-φ10mm或8mm*8mm～10mm*10.mm。

9.根据权利要求1所述餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，其特征在于：

所述剪切器的剪切速度为200rpm-1500rpm，剪切时间为2-40mins。

10.根据权利要求9所述餐厨垃圾制备生物质燃料的预处理方法，其特征在于：

所述剪切器的剪切速度为600rpm-800rpm，剪切时间为15-20mins。

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