CN103272830A - 一种餐厨垃圾无害化处理工艺 - Google Patents

Abstract

一种餐厨垃圾无害化处理工艺，属于生物质能源技术领域。工艺流程简述为：收运→预处理→厌氧发酵→沼气、沼液、沼渣分离→产物利用；即将收运来的餐厨垃圾通过预处理手段进行分选，通过加热、固液分离、油水分离、脱水、破碎、制浆单元，将餐厨垃圾分为油脂、塑料、金属、玻璃、泥沙和厌氧发酵原料六类物质；其中油脂进入生物柴油制作单元；塑料、金属、玻璃可实现回收再生利用；沙土石块进行填埋；对厌氧发酵原料通过厌氧发酵系统进行生物降解，成为沼气、沼液、沼渣，经分离后通过下一步工艺，分别制取天然气、螺旋藻培养液和颗粒有机肥。

Description

一种餐厨垃圾无害化处理工艺

所属技术领域

本发明涉及一种餐厨垃圾无害化处理工艺，尤其涉及一种城市集中源产生的餐厨垃圾“减量化”、“资源化”、“无害化”处理技术，属于生物质能源技术领域。

背景技术：

餐厨垃圾是城市集中源产生的剩菜、剩饭以及相关的杂物混合在一起形成的混和物。主要成分是油脂、蛋白质、糖类等有机质，有机质含量可达总固体量的92％。特点是含水率高，易腐烂发臭，严重污染环境和感观。因其有机质含量高常被不法分子收购制作“地沟油”，饲养“垃圾猪”，对食品安全造成极大的危害。目前，餐厨垃圾的处理方法主要有：餐厨垃圾热解技术、饲料化技术和堆肥技术。这些技术普遍存在能耗高、过程控制难度大、二次污染严重、资源浪费等问题。

餐厨垃圾中可生化降解的生物质原料较多，以此进行厌氧消化，会产生新能源沼气和优质有机肥；油脂经过分离、预处理后可以制作生物柴油，整个过程中无二次污染物质排放，真正实现了餐厨垃圾的“减量化”、“资源化”、“无害化”。

发明内容：

为了克服目前餐厨垃圾处理存在的二次污染、资源浪费、能耗高、过程控制难度大等问题，本发明提供一种餐厨垃圾无害化处理工艺。该工艺不仅可以解决目前餐厨垃圾处理技术存在的问题，而且从源头上阻断了“垃圾猪”、“地沟油”流向餐桌，尤其适合中等以上城市餐厨垃圾处理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述餐厨垃圾无害化处理工艺主要包括餐厨垃圾收运、餐厨垃圾预处理、厌氧发酵、产物利用四个系统。

其处理工艺流程简述为：收运→预处理(包括加热→固液分离→油水分离→脱水→破碎→制浆)→厌氧发酵(包括原料调节→厌氧发酵)→沼气、沼液、沼渣分离→产物利用(包括分别制作生产生物柴油、天然气、颗粒有机肥等)。

餐厨垃圾收运系统：完善的收运体系建立是餐厨垃圾处理的第一步，目前大多数的餐厨垃圾用于提炼油脂和饲养家畜，其中的利润空间较大，所以建立完善的收运管理体系，保证城市集中源产生的餐厨垃圾全部进入处理线较为关键，本发明采用政府职能部门与处理机构合作，监管与收集相结合，完成餐厨垃圾的收运。餐厨垃圾运输必须选择专门的餐厨垃圾运输车，防止臭味气体散逸污染运输路线周围的环境。

餐厨垃圾预处理系统：收集来的餐厨垃圾进入预处理系统，通过加热、固液分离、油水分离、脱水、破碎、制浆单元，将餐厨垃圾分为油脂、塑料、金属、玻璃、泥沙和厌氧发酵原料六种。其中油脂进入生物柴油制作单元；塑料、金属、玻璃外卖实现回收价值；泥沙运输至填埋场填埋，可减小填埋体积；厌氧发酵原料送至厌氧发酵系统进行厌氧消化。

厌氧发酵系统：厌氧发酵系统包括调节罐、厌氧罐、沼液浓缩与后熟池、沼气储气罐、物料运输单元。厌氧发酵料进入厌氧发酵系统中的调节罐，调节温度、固含率、碳氮比后进入厌氧罐，产生沼气、沼液、沼渣三部分物质。

产物利用系统：本工艺主要产物是分离出的油脂、沼气、沼渣、沼液，其中油脂采用酯交换技术生产生物柴油；沼气通过PSA(变压吸附)和CNG(天然气加压)单元制作成天然气供给汽车和用户作为燃气使用；沼渣利用脱水设备脱水后进入搅拌、造粒、烘干单元生产颗粒有机肥；沼液通过陈化、后熟、浓缩制作螺旋藻培养液和液态有机肥。

本发明的有益效果

遏制餐厨垃圾进入不健康的养殖业和制假售假活动，从源头上阻止了有害物质进入人类的食物链，为保障食品卫生安全和市民的身体健康奠定了基础；处理过程产生的清洁能源沼气和生物柴油可以缓解石化能源短缺的危机；产生的沼液熟化后用作配制螺旋藻培养液和制作液态肥；用产生的沼渣生产颗粒有机肥可以用作土壤改良剂，增加土壤肥力；生产过程的其它产物如：金属、玻璃等产品可以重新再生利用。总之，本发明具有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是餐厨垃圾处理工艺流程示意图。

图2是生物柴油制作工艺流程方框示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

取餐厨垃圾300吨进行无害化处理，处理工艺主要包括收运系统、预处理系统、厌氧发酵系统、产物利用四个系统。其工艺流程见图1所示。

1、收运系统

由专用垃圾运输车将收集到的300吨餐厨垃圾运至餐厨垃圾处理线。餐厨垃圾运输车按装载量8吨∶5吨∶3吨＝5∶8∶3的比例购置。

2、预处理系统的装置及工艺流程如下：

所述预处理系统之固液分离式集料箱的有效容积12m³，箱底布置蒸汽加热管，升温半小时使物料温度从10℃升高到80℃。集料箱可以实现将原生餐厨垃圾中体积占95％的固体与液体分离。集料箱内部设置水力循环装置、筛板、初级除油装置，其上端安装高温水喷头，用于喷淋固体垃圾，清洗经固液分离后的固体垃圾上面的油脂，使固体垃圾中带走的油脂不大于油脂含量的5％。

然后，通过固体垃圾处理装置，对预处理后的固体垃圾进行处理，固体垃圾处理装置及处理工艺包括：

a)人工分选皮带：宽度1米、长度9米，利用人工来拣选大件塑料、玻璃和非磁性金属等。皮带两侧设置空调送风系统，上送下回，保证工作人员工作环境的空气清洁。

b)脱水螺旋装置：螺旋直径300mm，出料端设置挤压段，脱水螺旋装置出料的固含率为20％，进一步减小了固体中的液态物质。

c)磁选、沉沙、除砂装置：磁选机3500高斯，选出金属0.04吨。沉沙除砂装置用于去除固体物料中的砂石和碎玻璃，去除率85％。

d)制浆机：将处理后产生的固体物料与经油水分离后产生的水重新混合，调节其固含率至8％，送入制浆机，粉碎至粒度5mm以下，然后分离出未被粉碎的塑料片和纤维物质。

将经过预处理系统之固液分离工艺处理后产生的油水混合液再进行油水分离，其分离处理工艺如下所述：将分离出的油水混合液体，加温至50-60℃后，进入油水分离线，再经过初级隔油、二级隔油、气浮除油、离心除油、80℃出油一系列工艺过程，分离出液体中的油脂(地沟油)9吨，油脂去除率达98％，油相中含水小于0.5％。

3、厌氧发酵系统的装置及工艺流程如下：

①制浆后的浆料进入调节罐，调节物料的固含率到8％；升温至35℃；调节碳氮比为30∶1。

②在调节罐停留1天后进入厌氧发酵罐进行厌氧发酵，发酵温度35±2℃，停留时间25天。

③对厌氧发酵过程产生的沼气、沼液、沼渣进行分离后，分别进入产物利用系统。

4、产物利用系统的装置及工艺流程如下：

①沼气净化利用：发酵后产生的沼气进入沼气净化系统，通过脱硫、PSA去除沼气中SH₂和CO₂，将沼气中的甲烷提纯至96％以上。提纯后的沼气进入到CNG(天然气加压)系统加压装罐，为天然气燃料动力车贮气、加气。

②沼液进入沼液后熟储存池，停留60天后制作螺旋藻培养液或作为液态肥浇灌园林植物。

③沼渣制肥：沼渣通过挤压脱水后固含率为30％，脱水后的沼渣经搅拌、造粒、烘干制成成品颗粒有机肥。

④生物柴油制作流程(见图2)：

a)前处理：

地沟油前处理包括：离心分离、脱水、脱酸等工艺，去除地沟油中水和残渣，预处理后制得地沟油8.3吨。采用络合法将饱和脂肪酸转变为不饱和脂肪酸。

b)确定甲醇和催化剂的使用量：依据上一步处理产生的脂肪酸量确定甲醇和催化剂的使用量。

c)酯交换反应：升温至65℃左右脂肪酸与甲醇在催化剂的作用下进行酯交换反应，生成粗脂肪酸甲酯(粗生物柴油)。

d)后处理：后处理包括沉淀、清洗、甲醇蒸发、脱色等工艺。通过沉淀和清洗使粗脂肪酸甲酯中的甘油分离出去；蒸发，去除粗脂肪酸甲酯中的甲醇；脱色，采用蒸馏或活性白土将脂肪酸甲酯脱色，最终制成精脂肪酸甲酯即生物柴油。

原地沟油经过生物柴油制作流程后可以生产生物柴油7吨，价值6万元左右。

Claims (9)

1.一种餐厨垃圾无害化处理工艺，其特征在于工艺流程简述为：收运→预处理→厌氧发酵→沼气、沼液、沼渣分离→产物利用；即将收运来的餐厨垃圾通过预处理手段进行分选，通过加热、固液分离、油水分离、脱水、破碎、制浆工艺单元，将餐厨垃圾分为油脂、塑料、金属、玻璃、泥沙和厌氧发酵原料六类物质；其中油脂进入生物柴油制作单元；塑料、金属、玻璃可实现回收再生利用；沙土石块进行填埋；对厌氧发酵原料送至厌氧发酵系统进行生物降解，制取天然气和有机肥。 

2.依据权利要求1所述的一种餐厨垃圾无害化处理工艺，其特征是：收运系统的运输车装载量按8吨∶5吨∶3吨的购置比例为：5∶8∶3。 

3.依据权利要求1所述的一种餐厨垃圾无害化处理工艺，其特征是：预处理工艺简述为：用固液分离式集料箱使物料升温到80℃，将餐厨垃圾中的固体与液体分离，进一步将分离出的固体垃圾上面的油脂清除，再通过脱水螺旋装置把固体垃圾中的液态物挤净，再用磁选、沉沙、除砂装置，将固体物料中的金属、砂石和碎玻璃去除；然后将固体物料与经油水分离后的水混合，调节固含率至8％，送入制浆机，粉碎至粒度5mm以下，再分离出未被粉碎的塑料片和纤维物质；将经固液分离后产出的油水混合液体，加温至50-60℃，再经过初级、二级隔油，气浮、离心除油，80℃出油工艺，分离出液体中的油脂。 

4.依据权利要求1所述的一种餐厨垃圾无害化处理工艺，其特征是：厌氧发酵工艺流程简述为原料调节→厌氧发酵→沼气、沼液、沼渣分离，即制浆后的浆料进入调节罐，调节物料的固含率到8％，升温至30-40℃；调节碳氮质量比为30∶1；在调节罐停留1天后进入厌氧发酵罐，发酵温度35±2℃，停留时间25天；厌氧过程产生的沼气、沼液、沼渣进行分离后，分别进入产物利用系统。 

5.依据权利要求1所述的一种餐厨垃圾无害化处理工艺，其特征是：产物利用工艺包括：利用沼气净化制作生产天然气工艺；利用沼液配制螺旋藻培养液和制作液态肥；利用沼渣制作生产颗粒有机肥工艺；利用油脂生产制作生物柴油工艺。 

6.根据权利要求1或5所述的一种餐厨垃圾无害化处理工艺，其特征在于将发酵后产生的沼气进入沼气净化系统，通过脱硫、PSA去除沼气中SH₂和CO₂，将沼气中的甲烷提纯至96％以上，然后进入到CNG即天然气加压系统加压装罐，作为新能源提供市场销售、使用。 

7.根据权利要求1或5所述的一种餐厨垃圾无害化处理工艺，其特征在于将发酵后产生的沼液进入沼液后熟储存池，停留60天后配制螺旋藻培养液和制作液态肥。 

8.根据权利要求1或5所述的一种餐厨垃圾无害化处理工艺，其特征在于沼渣通过挤压脱水后固含率为30％，脱水后的沼渣经搅拌、造粒、烘干制成成品颗粒有机肥。 

9.根据权利要求1或5所述的一种餐厨垃圾无害化处理工艺，其特征在于利用油脂即地沟油生产制作生物柴油，其工艺为：首先进行预处理：用高速离心分离设备、真空脱水设备、脱酸手段去除油脂即地沟油中的水和残渣，再采用络合法将油脂即地沟油中的饱和脂肪酸转变为不饱和脂肪酸；然后在酸性催化剂存在的情况下、在65±2℃温度下进行酯交换反应，再经沉淀分层，分别生成甘油和粗脂肪酸甲酯；粗脂肪酸甲酯通过清洗、蒸馏、脱色工艺过程生成精脂肪酸甲酯即生物柴油。 

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