CN104923552A - 一种亚临界处理餐厨垃圾的方法 - Google Patents
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Abstract
一种亚临界处理餐厨垃圾的方法，其特征在于其由以下步骤组成：餐厨垃圾破碎→亚临界处理→固液分离→碟片分离机除去油脂→消化处理，本发明充分利用水热反应的特性，将餐厨垃圾置于水的亚临界状态，即温度在160-374℃，压力在0.8-22MP，发生水热反应，使餐厨垃圾中的有机质充分液化，提高了餐厨垃圾的利用率，具有工艺流程短，能耗低，可很好的提出餐厨垃圾中的油和脂，分离好的液体在后续工艺可精确调整厌氧消化。
Description
一、技术领域
本发明属于环境保护、固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种亚临界处理餐厨垃圾的方法
二、背景技术
餐厨垃圾是指餐饮单位和家庭在日常营业以及生活过程中所产生的食品垃圾，是城镇有机垃圾的主要组成部分之一。其成分复杂，包括食用油、蔬菜、果皮、果核、米面、肉食等食物，此外还含有少量的骨头、塑料袋、塑料瓶、勺、叉、编织袋、瓶盖、牙签、筷子、废餐具及餐纸等异物质。餐厨垃圾以淀粉、食物纤维类、蛋白质、脂类等有机物质为主要成分，同时也含有无机盐类，具有高油脂、高盐分、高水分、高有机质含量以及易腐发臭、易酸化、易生物降解等特点。目前，除这部分餐厨、厨余垃圾外，还有大量的人类粪便、污水处理厂产生的污泥、屠宰废弃物、动物尸体等大量有机垃圾也因其成分复杂、异物质含量较多等原因未无害化处理、资源化利用。而这部分垃圾不仅污染了水圈、大气圈、自然生态环境，其散发的恶臭气体易传播病菌，对人们的日常生活和身体健康带来危害。
鉴于上述垃圾物料本身成分特点和每天收集到的垃圾中的无机物是变量的，很难将每天的垃圾中有机物料和无机物做定量分析，也很难将其高效分离处理。例如，本公司在青海西宁已运行的餐厨垃圾无害化处理资源化利用工厂每天收集到的餐厨垃圾成分差异非常大，同一天同一吨位的车辆收集到的垃圾中的无机物都无法确定其种类和含量，第一车与后续的第二车、第三车乃至第十车等等收到的垃圾成分都不同。
厌氧消化已经逐渐成为餐厨垃圾处理技术的重要发展方向，但餐厨垃圾中含有大量的油脂类物质，油脂会包裹支撑介质，干扰微生物生命活动，对餐厨垃圾厌氧消化工艺带来不可忽视的负面影响，因此，在将餐厨垃圾中有机物与无机物分离，将固、液、油脂高效分开处理是非常重要的。
餐厨垃圾中含有大量的油脂类物质，它们会在厌氧系统内部不断累积，影响产甲烷菌的活性和系统的稳定性，对餐厨垃圾厌氧消化工艺带来不可忽视的负面影响。另外，油脂发酵极易产生致癌物质一一黄曲霉素，危害人类健康;在餐厨垃圾生物处理工艺中，油脂会包裹支撑介质，干扰微生物生命活动，影响处理效果;油脂粘附器壁容易造成管路堵塞，等等。因此，在餐厨垃圾处理中通常需要脱除油脂，并且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。餐厨垃圾中的油脂主要以可浮油和固相内部油脂两种形式存在。可浮油滴径较大，静置后能较快上浮，以连续相油膜的形式漂浮于水面;固相内部油脂多以固态与垃圾固相结合，很难自然分离，一般需通过高温加热才能分离。通过餐厨垃圾成分分析，餐厨垃圾中的脂肪含量远远高于可浮油含量。国内餐厨垃圾提油主流工艺存在重油轻脂的问题，其主要针对餐厨垃圾中可浮油的提取，即将餐厨垃圾充分沥水，对该部分水进行加热，然后进行油水分离。该工艺只将餐厨垃圾中植物油即可浮油去除，未除去餐厨垃圾中大量的动物脂肪，提油的经济效益有限。
三、发明内容
本发明针对目前技术存在的问题，提出了一种亚临界处理餐厨垃圾的方法，本发明拟采取的技术方案为：一种亚临界处理餐厨垃圾的方法，其特征在于其由以下步骤组成：步骤1：餐厨垃圾由原料斗（1）用螺旋输料机(2)输送至破碎设备（3）内，其中螺旋输料机(2)的螺旋筒上开有直径0.5-3cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的10-70%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），破碎的餐厨垃圾颗粒直径不大于30cm；步骤2：将破碎好的固体餐厨垃圾再用螺旋输料机A(4)输送至亚临界液化灌（5）内，其中螺旋输料机(2)的螺旋筒上开有直径0.5-3cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的10-70%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），固体餐厨垃圾在亚临界液化灌（5）内的水解液化条件为通入表压为0.8-2MP,温度161-200℃的水蒸气，时间30-150min；亚临界液化灌（5）内将固体餐厨垃圾水解液化好后泄压，释放的热量经脱气换热器（6），加热集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体；步骤3：将液化好的餐厨垃圾通过机械格栅（15）除去不溶物颗粒固废，液体收集至储液罐（14）通过泵A（13）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，同时将集液灌（17）中的液体通过泵B（16）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，液体收集至储液罐A（12）中，其中集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体温度保持在70-90℃；步骤4：将储液罐A（12）中的液体通过泵C（11）输送至碟片分离机（8）中进行油脂和液体的分离，除去油脂，液体收集至储液罐B（10）中通过泵D（9）打入后续消化工艺。
本发明通过两道螺旋输料系统，将餐厨垃圾中的液体挤出，该液体中含水、油、脂及其他有机物，该液体与后续工艺的液化液体一道经碟片分离机（8）分离，除去油、脂即可进入后续消化工艺，碟片分离机（8）可除去99.9%的油、脂，除去油、脂的液体对后续消化工艺中甲烷菌的活性和系统的稳定性非常有利。固体餐厨垃圾经破碎输送至亚临界液化灌（5）内，固体餐厨垃圾在亚临界液化灌（5）内的处理条件为通入绝对压力0.8-2MP,温度161-200℃的水蒸气，时间10-120min。研究表明水的介电常数越低，油脂更容易溶出，与常温的水比，180℃的亚临界水介电常数更低，油脂溶出性能增高。有机物在200℃以下的水热反应中，总有机碳（TOC）不会减少，靠近200℃时，与反应前相比DOC的量有所增加，当温度更高时，因生成很小分子的挥发有机物，从而造成有机物气化损失，当温度为180℃，水的分解能力很强。当温度高于180℃时，亚临界水的离子活度积变化不是很大，在170～200℃内，只需少许能量即可获得很好的效果，可将餐厨垃圾中的蛋白质、淀粉等大部分有机质分解，只有部分纤维素不能被分解。本发明充分利用水热反应的特性，将餐厨垃圾置于水的亚临界状态，即温度在160-374℃，压力在0.8-22 MP，发生水热反应，使餐厨垃圾中的有机质充分液化，提高了餐厨垃圾的利用率，利用机械格栅（15），除去水热反应不溶物颗粒固废，再利用固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，最后利用碟片分离机（8）中进行油脂和液体的分离，除去油、脂，根据分离液体中的含碳量，可精确调整后续厌氧消化工艺。本发明中，亚临界液化灌（5）内释放的热量经脱气换热器（6），可加热集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体，使其保持温度在70-90℃，以便过滤和分离。本发明具有工艺流程短，餐厨垃圾中的有机质分解充分，能耗低，可很好的提出餐厨垃圾中的油和脂，提高餐厨垃圾的利用率，分离好的液体在后续工艺可精确调整厌氧消化。
四、附图说明
图1为本发明工艺流程图
图2为本发明水的状态图
图3为本发明水离子活度积曲线图
图4为本发明水的介电常数
图5有机物水热处理效果图
图中：1、原料斗 2、螺旋输料机 3、破碎设备（3） 4、螺旋输料机A 5、亚临界液化灌 6、脱气换热器 7、固液分离器 8、碟片分离机 9、泵D 10、储液罐B 11、泵C 12、储液罐A 13、泵A 14、储液罐 15、机械格栅 16、泵B 17、集液灌
五、具体实施方式
实施例1： 一种亚临界处理餐厨垃圾的方法，其由以下步骤组成：步骤1：餐厨垃圾由原料斗（1）用螺旋输料机(2)输送至破碎设备（3）内，其中螺旋输料机(2)的螺旋筒上开有直径0.5cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的70%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），破碎的餐厨垃圾颗粒直径不大于30cm；步骤2：将破碎好的固体餐厨垃圾再用螺旋输料机A(4)输送至亚临界液化灌（5）内，其中螺旋输料机A(4)的螺旋筒上开有直径3cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的10%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），固体餐厨垃圾在亚临界液化灌（5）内的水解液化条件为通入表压为0.8MP,温度161℃的水蒸气，时间150min；亚临界液化灌（5）内将固体餐厨垃圾水解液化好后泄压，释放的热量经脱气换热器（6），加热集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体；步骤3：将液化好的餐厨垃圾通过机械格栅（15）除去不溶物颗粒固废，液体收集至储液罐（14）通过泵A（13）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，同时将集液灌（17）中的液体通过泵B（16）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，液体收集至储液罐A（12）中，其中集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体温度保持在70℃；步骤4：将储液罐A（12）中的液体通过泵C（11）输送至碟片分离机（8）中进行油脂和液体的分离，除去油脂，液体收集至储液罐B（10）中通过泵D（9）打入后续消化工艺。
实施例2：一种亚临界处理餐厨垃圾的方法，其由以下步骤组成：步骤1：餐厨垃圾由原料斗（1）用螺旋输料机(2)输送至破碎设备（3）内，其中螺旋输料机(2)的螺旋筒上开有直径3cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的10%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），破碎的餐厨垃圾颗粒直径不大于30cm；
步骤2：将破碎好的固体餐厨垃圾再用螺旋输料机A(4)输送至亚临界液化灌（5）内，其中螺旋输料机(2)的螺旋筒上开有直径0.5cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的70%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），固体餐厨垃圾在亚临界液化灌（5）内的水解液化条件为通入表压为2MP,温度200℃的水蒸气，时间10min；亚临界液化灌（5）内将固体餐厨垃圾水解液化好后泄压，释放的热量经脱气换热器（6），加热集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体；步骤3：将液化好的餐厨垃圾通过机械格栅（15）除去不溶物颗粒固废，液体收集至储液罐（14）通过泵A（13）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，同时将集液灌（17）中的液体通过泵B（16）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，液体收集至储液罐A（12）中，其中集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体温度保持在90℃；步骤4：将储液罐A（12）中的液体通过泵C（11）输送至碟片分离机（8）中进行油脂和液体的分离，除去油脂，液体收集至储液罐B（10）中通过泵D（9）打入后续消化工艺。
实施例3：一种亚临界处理餐厨垃圾的方法，其由以下步骤组成：步骤1：餐厨垃圾由原料斗（1）用螺旋输料机(2)输送至破碎设备（3）内，其中螺旋输料机(2)的螺旋筒上开有直径1cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的40%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），破碎的餐厨垃圾颗粒直径不大于30cm；步骤2：将破碎好的固体餐厨垃圾再用螺旋输料机A(4)输送至亚临界液化灌（5）内，其中螺旋输料机(2)的螺旋筒上开有直径1cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的40%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），固体餐厨垃圾在亚临界液化灌（5）内的处理条件为通入表压1.5MP,温度180℃的水蒸气，时间50min；亚临界液化灌（5）内将固体餐厨垃圾水解液化好后泄压，释放的热量经脱气换热器（6），加热集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体；步骤3：将液化好的餐厨垃圾通过机械格栅（15）除去不溶物颗粒固废，液体收集至储液罐（14）通过泵A（13）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，同时将集液灌（17）中的液体通过泵B（16）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，液体收集至储液罐A（12）中，其中储液罐（14）和储液罐A（12）中的液体温度保持在80℃；步骤4：将储液罐A（12）中的液体通过泵C（11）输送至碟片分离机（8）中进行油脂和液体的分离，除去油脂，液体收集至储液罐B（10）中通过泵D（9）打入后续消化工艺。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种亚临界处理餐厨垃圾的方法，其特征在于其由以下步骤组成：
步骤1：餐厨垃圾由原料斗（1）用螺旋输料机(2)输送至破碎设备（3）内，其中螺旋输料机(2)的螺旋筒上开有直径0.5-3cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的10-70%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），破碎的餐厨垃圾颗粒直径不大于30cm；
步骤2：将破碎好的固体餐厨垃圾再用螺旋输料机A(4)输送至亚临界液化灌（5）内，其中螺旋输料机A(4)的螺旋筒上开有直径0.5-3cm的小孔，开孔面积为螺旋筒表面积的10-70%，餐厨垃圾中的液体在输送过程中通过螺旋筒的小孔收集至集液灌（17），固体餐厨垃圾在亚临界液化灌（5）内的水解液化条件为通入表压为0.8-2MP,温度161-200℃的水蒸气，时间30-150min；亚临界液化灌（5）内将固体餐厨垃圾水解液化好后泄压，释放的热量经脱气换热器（6），加热集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体；
步骤3：将液化好的餐厨垃圾通过机械格栅（15）除去不溶物颗粒固废，液体收集至储液罐（14）通过泵A（13）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，同时将集液灌（17）中的液体通过泵B（16）输送至固液分离器（7）进一步固液分离除去固废，液体收集至储液罐A（12）中，其中集液灌（17）、储液罐（14）、储液罐A（12）和储液罐B（10）中的液体温度保持在70-90℃；
步骤4：将储液罐A（12）中的液体通过泵C（11）输送至碟片分离机（8）中进行油脂和液体的分离，除去油脂，液体收集至储液罐B（10）中通过泵D（9）打入后续消化工艺。
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