CN103128092A

CN103128092A - 一种厨余垃圾的油脂提取方法及装置

Info

Publication number: CN103128092A
Application number: CN2011103778069A
Authority: CN
Inventors: 谢非; 周巍; 陈科宇
Original assignee: SICHUAN DEEPBLUE ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES Co Ltd
Current assignee: SICHUAN DEEPBLUE ENVIRONMENTAL TECHNOLOGIES Co Ltd
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: CN103128092B

Abstract

本发明提供了一种厨余垃圾的油脂提取方法及装置，提取方法是将厨余垃圾先输送至预热罐内预热；然后泵入水热反应容器，加热至反应温度；反应完成后形成可浮油；进入闪蒸罐降温降压；最后对闪蒸后的厨余浆料进行油水分离；取得油脂。本发明采用高温高压处理厨余垃圾，不仅能彻底杀灭其中的病原菌，而且由于形成便于回收的可浮油，其油脂回收率最高可达90％以上。

Description

一种厨余垃圾的油脂提取方法及装置

技术领域

本发明涉及固体废物处理技术领域，特别涉及一种厨余垃圾等含油废物的油脂回收方法及其装置。

背景技术

厨余垃圾是家庭、宾馆、饭店等饮食单位抛弃的剩余饭菜的统称。目前世界各国绝大部分城市垃圾中约30％为厨余垃圾，主要包括米和面粉类食物残余、蔬菜、植物油、动物油、肉骨、鱼刺等。其化学组份主要为淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等。厨余垃圾有如下特点：一是粗蛋白和粗纤维等有机物含量较高(各占厨余垃圾干燥物的16.73％和2.52％)，开发利用价值较大，但易腐并产生恶臭：二是含水率高(水的质量分数大于80％)，不便收集运输，热值低，处理不当容易产生渗沥液等二次污染物；三是油类(粗脂肪占厨余垃圾干燥物的28.82％)和盐类物质(NaCl含量高达1.24％)含量较其它生活垃圾高，对资源化产品品质影响较大，需要妥善处理。

长期以来，我国餐厨垃圾传统处理方式是不经任何处理直接作为禽畜饲料，但由于这些垃圾中往往含有不洁成分和致病菌，容易使得禽畜患病，从而导致疾病在食物链内传播。另外，受利益的驱动，餐厨垃圾经过粗提炼制成的“潲水油”，极易产生致癌物质——黄曲霉素，如果被不法商贩掺入食用油，重新流回人们的餐桌，对人民身体健康将造成极大危害。还有些地方，餐厨垃圾乱倒在阴沟甚至于路边，由于其极易腐烂变质，严重影响了市容环境卫生。

餐厨垃圾中的高油脂含量使其在处置过程中，存在诸多隐患。例如，油脂发酵极易产生致癌物质——黄曲霉素，危害人类健康；在垃圾生物处理工艺中，因油脂会包裹支撑介质，而干扰微生物生命活动，影响处理效果；因油脂粘附管道、器壁，而容易造成管路堵塞。因而，在餐厨垃圾处理中通常需要脱除油脂。餐厨垃圾中的废油脂又是理想的生物油燃料和日用化工原料，可以回收再利用。

因此，有效的分离、提取厨余垃圾的油脂是保障其后续处理处置及资源化利用的关键工序，具有极其重要的现实意义。

发明内容

本发明针对目前厨余垃圾处理技术中存在的问题，提供了一种能够有效分离、提取厨余垃圾中的油脂成分的方法及其装置，以解决厨余垃圾的回收再利用问题。

本发明的技术方案如下：

一种厨余垃圾的油脂提取方法，包括如下步骤：

1)将厨余垃圾先输送至预热罐内预热；

2)将上述预热物料泵入水热反应容器，加热至反应温度；反应完成后形成可浮油；

3)上述反应后的厨余垃圾进入闪蒸罐降温降压；

4)对闪蒸后的厨余浆料进行油水分离；取得油脂。

优选地，步骤1)中所述的厨余垃圾预热的时间持续30～100分钟，预热温度为60～100℃，相对压力为0～0.2MPa。

优选地，步骤2)中所述加热是采用向水热反应容器中通入饱和蒸汽，加热至140～170℃，维持10～80分钟，水热反应容器内的相对压力为0.4～1.0MPa。

优选地，步骤3)中所述闪蒸罐内的温度为80-130℃，停留时间为10～60分钟，闪蒸罐内的相对压力为0～0.3MPa。

进一步地，步骤2)中所述闪蒸罐产生的闪蒸蒸汽排至所述预热罐。

本发明同时提供一种厨余垃圾的油脂提取装置，按照上述提取方法操作，具体包括预热罐、水热反应容器、闪蒸罐和油水分离器，所述预热罐的物料出口与所述水热反应容器的进料入口相连，所述水热反应容器的物料出口与所述闪蒸罐的物料入口相连，所述闪蒸罐的物料出口与所述油水分离器连接；其中，所述水热反应容器设有蒸汽入口。

进一步地，所述闪蒸罐的蒸汽出口与所述预热罐相连，以使闪蒸罐内产生的蒸汽直接排至预热罐。

在本发明的技术方案中，提出了一种成本低、处理效果好的回收油脂的方法及使用该方法的提取设备。本发明提供的处理方法和装置，具有以下优点：

1、油脂回收率高：在高温高压下，厨余垃圾发生一系列物理化学反应，水分进入固相内部，脂质由固相内部浸出进入液相，形成便于回收的可浮油，其油脂回收率最高可达90％以上。

2、工艺回收利用闪蒸蒸汽，减少了原料汽的使用，节约系统能源消耗。

3、工艺全过程采用可编程控制器(PLC)控制，自动化程度高，工作效率高、劳动强度低。

4、无害化：采用高温高压处理厨余垃圾，能彻底杀灭其中的病原菌。

5、操作环境：本系统为全封闭式，无恶臭污染。

6、资源化：所回收的油脂是理想的生物油燃料和日用化工原料。

7、适用范围广：可普遍应用于国内厨余垃圾处理厂。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

厨余垃圾中油脂主要以可浮油、分散油、乳化油、溶解油、含油固体物质5种形式存在。其中，可浮油滴径较大，静置后能较快上浮，便于机械分离；分散油以滴径大于1μm的微小油珠悬浮分散在水相中；乳化油粒径大小为0.5～15μm；溶解油以分子状态分散于水中，与水形成均相体系分离较难；含油固体中的油脂多以固态与垃圾固相结合，无法直接去除。本发明提出的一种低耗、高效的厨余垃圾油脂分离的方法，其原理是：利用蒸汽与厨余垃圾直接混合产生的大量潜热，水分进入固相内部，脂质由固相内部浸出进入液相，形成可浮油，提高了油脂的回收效率。通过闪蒸的方式，依次传热，使蒸汽的利用效率达到最高，降低的处理的能耗。

在本部分结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。

图1显示了利用上述方法提取油脂的提取装置的设备组成结构示意图，在该提取装置中，其中的处理设备均采用现有技术进行生产和安装，包括系统中所需要的动力装置、管道、阀门等必要的连接件以及必要的仪表设备，工艺的控制过程也采用现有技术中的可编程控制器PLC控制，为此在图中没有详细描绘，也不再具体说明。

以下通过对图1所示水热闪蒸设备的工作过程对本发明的技术方案进行进一步说明。

本发明的主要设备包括：预热罐1，水热罐2，闪蒸罐3，油水分离器4，油脂储罐5，预热罐1的物料出口与水热罐2的进料入口相连，所述水热罐2的物料出口与所述闪蒸罐3的物料入口相连，所述闪蒸罐3的物料出口与所述油水分离器4连接；其中，所述水热罐2设有原料蒸汽入口；预热罐1的进料入口与膏体泵6连接，以便于将厨余垃圾送入预热罐1；预热罐1与水热罐2之间设有水热供料泵7，以用于将预热物料引入水热罐2；预热罐1还设有与闪蒸罐蒸汽出口相通的闪蒸蒸汽进气口，以充分利用闪蒸罐内所产生的闪蒸汽。

再参阅图2，本发明的工艺过程为：将含水率80％～90％的厨余垃圾通过膏体泵6输送至预热罐1，与闪蒸蒸汽混合预热；再通过水热供料泵7，将预热物料引入水热罐2，通过原料蒸汽加热至反应温度，在高温高压下发生一系列物理化学反应，水分进入固相内部，脂质由固相内部浸出进入液相，形成便于回收的可浮油；反应后的厨余垃圾进入闪蒸罐3以降温降压，同时产生的闪蒸蒸汽排至预热罐1，回收能源；闪蒸后的厨余浆料自流至油水分离器4，进行油水分离；所得的油脂储存至油脂储罐5。

本技术中需要确定以下几个关键参数：预热罐、水热罐及闪蒸罐的操作温度、停留时间及操作压力，这些参数都直接影响最终的处理效果。本技术中，根据后续处理处置方法的不同，各参数选取范围如下：

名称	温度/℃	压力/MPaG(表压)	停留时间/min
				预热罐	60～100	0～0.2	30～100
水热罐	140～170	0.4～1.0	10～80
				闪蒸罐	80～130	0～0.3	10～60

以下为具体的实施例：

实施例1、某含水率88.1％、总含油量为123.4mL/kg的厨余垃圾通过膏体泵输送至预热罐，与闪蒸蒸汽混合预热至60℃，0MPaG，停留时间30min；通过水热供料泵，将预热物料泵入水热罐，通过原料蒸汽加热至140℃，0.4MPaG，反应时间10min；反应后的厨余垃圾进入闪蒸罐以降温降压，闪蒸罐温度为80℃，压力为0MPaG，停留时间10min；闪蒸后的厨余浆料自流至油水分离器，进行油水分离；所得的油脂储存至油脂储罐。

反应结果，厨余浆料的可浮油含量为38.1mL/kg，油脂回收率为30.9％。

实施例2、保持水热罐反应时间持续30min，其它反应条件同实施例1。反应结果，厨余浆料的可浮油含量为44.3mL/kg，油脂回收率为35.9％。

实施例3、保持水热罐反应时间持续50min，其它反应条件同实施例1。反应结果，厨余浆料的可浮油含量为45.9mL/kg，油脂回收率为37.2％。

实施例4、保持水热罐反应时间持续80min，其它反应条件同实施例1。反应结果，厨余浆料的可浮油含量为46.8mL/kg，油脂回收率为37.9％；

实施例5、某含水率88.1％、总含油量为123.4mL/kg的厨余垃圾通过膏体泵输送至预热罐，与闪蒸蒸汽混合预热至80℃，0.1MPaG，停留时间60min；通过水热供料泵，将预热物料泵入水热罐，通过原料蒸汽加热至155℃，0.7MPaG，反应时间10min；反应后的厨余垃圾进入闪蒸罐以降温降压，闪蒸罐温度为100℃，压力为0.15MPaG，停留时间30min；闪蒸后的厨余浆料自流至油水分离器，进行油水分离；所得的油脂储存至油脂储罐。

反应结果，厨余浆料的可浮油含量为40.2mL/kg，油脂回收率为32.6％；

实施例6、保持水热罐反应时间持续30min，其它反应条件同实施例5。反应结果，厨余浆料的可浮油含量为为71.1mL/kg，油脂回收率为57.6％。

实施例7、保持水热罐反应时间持续50min，其它反应条件同实施例5。反应结果，厨余浆料的可浮油含量为为89.6mL/kg，油脂回收率为72.5％。

实施例8、保持水热罐反应时间持续80min，其它反应条件同实施例5。反应结果，厨余浆料的可浮油含量为为115.4mL/kg，油脂回收率为93.5％。

实施例9、某含水率88.1％、总含油量为123.4mL/kg的厨余垃圾通过膏体泵输送至预热罐，与闪蒸蒸汽混合预热至100℃，0.2MPaG，停留时间100min；通过水热供料泵，将预热物料泵入水热罐，通过原料蒸汽加热至155℃，0.7MPaG，反应时间10min；反应后的厨余垃圾进入闪蒸罐以降温降压，闪蒸罐温度为130℃，压力为0.3MPaG，停留时间60min；闪蒸后的厨余浆料自流至油水分离器，进行油水分离；所得的油脂储存至油脂储罐。

反应结果，厨余浆料的可浮油含量为46.3mL/kg，油脂回收率为37.5％。

实施例10、保持水热罐反应温度170℃，持续30分钟，其它反应条件同实施例9。反应结果，厨余浆料的可浮油含量为86.2mL/kg，油脂回收率为69.9％。

实施例11、保持水热罐反应温度170℃，持续50分钟，其它反应条件同实施例9。反应结果，厨余浆料的可浮油含量为100.2mL/kg，油脂回收率为81.2％。

实施例12、保持水热罐反应温度170℃，持续80分钟，其它反应条件同实施例9。反应结果，厨余浆料的可浮油含量为83.4mL/kg，油脂回收率为67.6％。

值得注意的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限定本发明的专利保护范围，本发明还可以对上述方法中的具体操作步骤以及各种设备的构造进行材料和结构的改进，或者是采用技术等同物进行替换。故凡运用本发明的说明书及图示内容所作的等效结构变化，或直接或间接运用于其他相关技术领域均同理皆包含于本发明所涵盖的范围内。

Claims

1.一种厨余垃圾的油脂提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)输送厨余垃圾至预热罐内预热；

3)上述反应后的厨余垃圾进入闪蒸罐降温降压；

4)对闪蒸后的厨余浆料进行油水分离；取得油脂。

2.根据权利要求1所述提取方法，其特征在于，步骤1)中所述的厨余垃圾预热的时间持续30～100分钟，预热温度为60～100℃。

3.根据权利要求2所述提取方法，其特征在于，步骤1)中所述预热罐的相对压力为0～0.2MPa。

4.按照权利要求1所述的提取方法，其特征在于：步骤2)中所述加热是采用向水热反应容器中通入饱和蒸汽，加热至140～170℃，维持10～80分钟。

5.按照权利要求4所述的提取方法，其特征在于：步骤2)中所述水热反应容器内的相对压力为0.4～1.0MPa。

6.按照权利要求1所述的提取方法，其特征在于：步骤3)中所述闪蒸罐内的温度为80-130℃，停留时间为10～60分钟。

7.按照权利要求6所述的提取方法，其特征在于：步骤3)中所述闪蒸罐内的相对压力为0～0.3MPa。

8.按照权利要求1所述的提取方法，其特征在于：步骤2)中所述闪蒸罐产生的闪蒸蒸汽排至所述预热罐。

9.一种厨余垃圾的油脂提取装置，其特征在于，包括预热罐、水热反应容器、闪蒸罐和油水分离器，所述预热罐的物料出口与所述水热反应容器的进料入口相连，所述水热反应容器的物料出口与所述闪蒸罐的物料入口相连，所述闪蒸罐的物料出口与所述油水分离器连接；其中，所述水热反应容器设有原料蒸汽入口。

10.按照权利要求9所述的提取装置，其特征在于：所述闪蒸罐的蒸汽出口与所述预热罐相连，以使闪蒸罐内产生的蒸汽直接排至预热罐。