CN108580516B - 一种餐厨垃圾机械预处理系统及其预处理工艺 - Google Patents
一种餐厨垃圾机械预处理系统及其预处理工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种餐厨垃圾机械预处理系统及其预处理工艺，所述机械预处理系统包括：暂存料仓、双无轴螺旋输送机、立轴锤式研磨机、除杂机、均质缓存箱和除砂隔油一体机，以成分复杂的餐厨垃圾为原料，产出高纯度有机浆液，满足干式或湿式厌氧发酵或黑水虻饲养等后处理进料要求，分选出的残渣满足焚烧、气化等各类热处理工艺技术进料热值要求，实现了餐厨垃圾的分质与提纯，突破了现有的餐厨垃圾机械预处理工艺链长、有机质分离效率低、杂质含量高、能耗高的技术瓶颈，为城市分类餐厨垃圾处理工程提供了一种更优化、更适合、更可靠的机械预处理工艺技术。
Description
技术领域
本发明涉及餐厨垃圾湿式厌氧产沼工程预(前)处理、餐厨垃圾饲养黑水虻提取生物蛋白工程预(前)处理技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾机械预处理系统及其预处理工艺。
背景技术
餐厨垃圾是垃圾分类制度中最主要的一种分类垃圾，包括家庭、学校、食堂及餐饮行业等产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余(泔脚)，其成分复杂，主要是油、水、果皮、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物，具有显著的危害和资源的二重性。餐厨垃圾不能直接作为资源进行利用，必须经过适当预处理技术去除垃圾收集过程中混入的各类杂质，去除杂质后的纯净有机餐厨浆液才能被资源化利用，最终实现可观的经济效益、社会效益和环境效益。在各类预处理技术中，机械预处理是成本最低效果最好的一种工艺技术，是支撑垃圾分类制度可持续发展的重要技术保障。
近十年来我国相关企业与科研人员对餐厨垃圾处理工艺技术及设备做了大量引进吸收和摸索改进工作，相关餐厨处理工程案例在大中城市相继出现，但暴露的技术问题很多，主要集中在机械预处理部分。例如，“先筛分后精选”的预处理工艺，即先利用滚筒筛或螺旋筛将物料中大于40mm或60mm的物料筛分出去，仅对筛下物进行精细处理，该处理技术筛上物的有机质损失率高，资源化率低，且含水率高，不易于二次处理；“全量破碎全量分离”的预处理工艺，即物料全量进入带分选功能的锤式或链式破碎机，然后对破碎物进一步多级除杂并水解除渣等处理。该处理技术有机质利用率高，但工艺链条长，系统能耗高，核心设备破碎机附带分选功能限制了单条生产线的处理能力。
由此可见，现有的餐厨垃圾机械预处理系统及工艺，仍存在有很多不便与缺陷，亟待加以进一步改进，如何能创设一种有机质分损失率高、浆液含杂率低、处理量高、投资低、能耗低的餐厨垃圾机械预处理系统及工艺，成为当前业界急需改进的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种餐厨垃圾机械预处理系统及其预处理工艺，用以解决现有的餐厨垃圾机械预处理工艺链条较长、有机质分离效率低、杂质含量高、能耗高的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：所述机械预处理系统包括：暂存料仓、双无轴螺旋输送机、立轴锤式研磨机、除杂机、均质缓存箱和除砂隔油一体机；
所述暂存料仓上方设置有进料口，所述暂存料仓的进料口处设置有通过小气缸驱动的可翻转格栅；
所述双无轴螺旋输送机包括两组并列设置的无轴螺旋输送机，所述无轴螺旋输送机包括输送机管道以及设置在输送机管道内通过电机驱动的螺旋叶片，所述输送机管道的输入端设置在暂存料仓内，所述输送机管道的输入端开设有无轴螺旋输送机的进料口，所述无轴螺旋输送机的进料口正对上方的可翻转格栅，所述输送机管道的输出端倾斜向上延伸出暂存料仓；
所述立轴锤式研磨机包括研磨破碎腔，所述研磨破碎腔上方设置有立轴锤式研磨机的进料斗，所述输送机管道的输出端对接立轴锤式研磨机的进料斗，所述研磨破碎腔内竖向设置有通过电机驱动旋转的立轴，所述立轴上从上到下水平设置有多层研磨锤头组，每层研磨锤头组包括多个围绕立轴均匀设置的研磨锤头，所述研磨破碎腔的内壁上从上到下水平伸出有多组研磨板，所述研磨板与研磨锤头平行交替设置且两者之间存有研磨间隙，所述研磨破碎腔底部设置有立轴锤式研磨机的出料口；
所述除杂机包括杂质分离主体，所述杂质分离主体通过隔板依次隔离为进料室、杂质分离室和杂质收集室，所述除杂机的进料口设置在进料室上方，所述立轴锤式研磨机的出料口通过管道连接除杂机的进料口，所述杂质分离主体内贯穿有通过电机驱动的转动轴，所述转动轴分为两段，所述转动轴一段旋转安装螺旋叶片，所述螺旋叶片由进料室延伸至杂质分离室内，所述转动轴另一段安装多个扇形叶片，所述扇形叶片由杂质分离室延伸至杂质收集室，所述进料室内设有一个半圆筒形的第一筛桶，所述杂质分离室内设有一个圆筒形的第二筛桶，所述进料室和杂质分离室下方均设有湿料出口，所述杂质收集室下方设有干料出口；
所述均质缓存箱分为相邻的排砂室和搅拌室，所述均质缓存箱的进料口设置在排砂室上方，所述除杂机的湿料出口通过管道连通均质缓存箱的进料口，所述排砂室与搅拌室之间通过缓存箱溢流板隔开，所述缓存箱溢流板上端与均质缓存箱的顶部之间存有溢流间距，所述排砂室上方安装有多个空气泵，所述空气泵通过管道通排砂室底部，所述排砂室底部通过排砂管道连接外部排砂泵，所述搅拌室上方安装有多个搅拌机，所述搅拌机的搅拌轴伸入至搅拌室内，所述搅拌室外部设置有多个清液排出泵，所述清液排出泵的输入端通过管道连通至搅拌室内；
所述除砂隔油一体机分为依次相邻的电加热气浮区、除油及沉淀区、出水区和浆液缓冲区，所述电加热气浮区上方设置有内进水微滤机，所述清液排出泵的输出端通过管道连接内进水微滤机的进水管，所述内进水微滤机内设置有滤筒，所述内进水微滤机的排水管连通电加热气浮区，所述电加热气浮区与除油及沉淀区之间通过第一溢流板隔开，所述第一溢流板上端与除砂隔油一体机的顶部之间存有溢流间距，所述除油及沉淀区与出水区之间通过挡板隔开，所述挡板下端与除砂隔油一体机的底部之间存有液体通道，所述出水区与浆液缓冲区之间通过第二溢流板隔开，所述第二溢流板上端与除砂隔油一体机的顶部之间存有溢流间距，所述电加热气浮区内设置有微孔曝气装置，所述除油及沉淀区内设置有刮油装置，所述浆液缓冲区下部通过排水管连通至外部。
优选的，所述暂存料仓的进料口上方盖设有可翻转盖板，所述可翻转盖板通过大气缸驱动翻转。
优选的，所述输送机管道内设置有沥水网，所述沥水网位于螺旋叶片的下侧，所述输送机管道输入端处的下侧壁开设有沥水出口，所述沥水出口连通均质缓存箱的进料口。
优选的，所述立轴锤式研磨机的立轴上从上到下设置有4层研磨锤头组，每层研磨锤头组包括6个研磨锤头。
优选的，所述杂质分离室上方设有自动清洗机构，所述自动清洗机构包括进水管和喷水管，所述进水管一端外接高压水泵，所述进水管另一端伸入杂质分离室内连通喷水管中部，所述喷水管水平设置在杂质分离室内，所述喷水管底壁设有两排喷水口，所述喷水口的喷水方向朝向喷水管两侧。
优选的，所述除杂机的两端分别设置有第一轴承保护室和第二轴承保护室，所述第一轴承保护室和第二轴承保护室内均设有转动轴清洁机构。
优选的，所述转动轴清洁机构包括尼龙刮片、两个固定片和两个弹簧，所述尼龙刮片一端通过两个弹簧连接至杂质分离主体的外壁，所述尼龙刮片另一端与转动轴的外侧面形成垂直接触，所述尼龙刮片通过夹在两个固定片中间进行固定，两个固定片的靠近弹簧的端部固定在杂质分离主体的外壁上。
优选的，所述刮油装置包括通过链条传动连接的主动轴和从动轴，所述主动轴通过电机驱动转动，所述主动轴和从动轴上均安装有刮板，所述从动轴一侧设置有溢流堰，所述溢流堰外侧设置有排油管。
优选的，所述电加热气浮区和除油及沉淀区上均安装有多个电加热装置，所述除油及沉淀区和出水区底部设置有多个导沙凸起，所述除砂隔油一体机的位于相邻两导沙凸起之间的区域通过排气管道连通外部空气泵，所述除砂隔油一体机的位于相邻两导沙凸起之间的区域通过排泥管道连接外部排砂泵。
本发明还提出了一种餐厨垃圾机械预处理系统的预处理工艺，所述预处理工艺包括：
将收集的餐厨垃圾倒入暂存料仓的进料口，小于可翻转格栅网格尺寸的垃圾物料落入下方无轴螺旋输送机的进料口，大于可翻转格栅网格尺寸的垃圾物料被拦截，被拦截的垃圾物料中尺寸大于或等于400mm的大尺寸杂物经人工分拣外运处置，然后驱动可翻转格栅翻转，其余被拦截的垃圾物料被翻转落入无轴螺旋输送机的进料口；
进入双无轴螺旋输送机的垃圾物料被螺旋输送至立轴锤式研磨机的进料斗，垃圾物料在被螺旋输送过程中经输送机管道内沥水网沥水处理，垃圾物料中的游离液体被沥出后流向沥水出口并被通至均质缓存箱内；
进入立轴锤式研磨机的垃圾物料与高速旋转的立轴和研磨锤头接触后在离心作用下向外侧运动，并在研磨锤头和研磨板的冲压、碰撞和剪切力的多重作用下，垃圾物料中宜生化有机质组分的组织被研磨破坏，尺寸显著减小，形成浆状，而垃圾物料中柔性物料的尺寸变化不大，直至垃圾物料的尺寸被缩减至适合通过研磨锤头和研磨板之间的研磨间隙，垃圾物料经过逐层研磨后在重力作用下从上到下落入立轴锤式研磨机的出料口进行卸料后被输送至除杂机内；
由除杂机的进料口进入的垃圾物料首先在转动轴上高速旋转的螺旋叶片带动下由进料室向杂质分离室方向推进，垃圾物料中大部分的有机垃圾浆液由第一筛桶和第二筛桶筛出后由湿料出口排出被输送至均质缓存箱，垃圾物料中的结构性杂质被离心至第一筛桶和第二筛桶处并在螺旋叶片的碾压下被摊开后往排出方向推进，垃圾物料中残余的少部分有机垃圾浆液以及结构性杂质被继续向前推进，进入扇形叶片区域后，残余的少部分有机垃圾浆液继续在杂质分离室内通过第二筛桶筛出，结构性杂质被扇形叶片碾压摊开，同时高速旋转的扇形叶片产生的风力作用将难以分离的轻杂质吹出，使轻杂质与有机垃圾浆液分离，最后结构性杂质在杂质收集室内汇集排出后运送至填埋厂或焚烧厂处理；
由除杂机湿料出口分离出的有机垃圾浆液由均质缓存箱的进料口进入排砂室内，在排砂室内静置分层，上层有机垃圾清液积累一定高度后由溢流板上端溢流进入搅拌室内，启动搅拌机搅拌使搅拌室内的有机垃圾清液混匀，然后通过清液排出泵输送至除砂隔油一体机，排砂室内下层沉淀的泥沙定期进行停机排砂处理，排砂处理时打开空气泵往泥沙层通空气使沉淀的泥沙泛起，然后再由排砂泵将泥水混合物抽出；
由均质缓存箱处理的有机垃圾浆液首先被输送至内进水微滤机内进一步滤除浆液中的重砂和小尺寸杂质，然后再通入电加热气浮区内，经气浮和电加热作用，浆液中的油脂逐渐往上层聚集，浆液积累一定高度后由第一溢流板上端溢流至除油及沉淀区，在除油及沉淀区内油脂浮在浆液表面，泥沙沉淀在底层并被底部起伏的导沙凸起阻挡，启动刮油装置，不断转动的刮板将浮在浆液表面的油脂朝排出方向推进，油脂积聚越过溢流堰后由排油管排出并泵送至缓冲罐内回收利用，除油后的清液由挡板下端流入出水区，底部沉积的泥沙定期进行停机排砂处理，清液在出水区积累一定高度后由第二溢流板上端溢流至浆液缓冲区内缓冲处理，最后由浆液缓冲区底部的排水管排出后泵送至厌氧产沼系统或黑水虻蛋白提取系统再利用。
本发明具有如下优点：
本发明提出的一种餐厨垃圾机械预处理系统，采用立轴锤式研磨、除杂机分离的预处理工艺，原理先进，垃圾接收适应性强，设备集成度高，连续稳定运行，以成分复杂的餐厨垃圾为原料，产出高纯度有机浆液，满足干式或湿式厌氧发酵或黑水虻饲养等后处理进料要求，分选出的残渣满足焚烧、气化等各类热处理工艺技术进料热值要求，实现了餐厨垃圾的分质与提纯，分质效果好，浆液纯度高，残渣热值高，系统有机质损失率小于3％，单线处理能力高，最高15吨/小时，高于现有其它工艺2倍，能耗和维护成本低，总装机功率低于现有其它工艺35％以上，吨维护成本2元，占地面积小，不需要传统的大容积沉淀池(罐)等占地结构，连续性作业，无需序批式等待，处理工艺过程全过程密闭螺旋输送，臭气控制效果好，突破了现有的餐厨垃圾机械预处理工艺链长、有机质分离效率低、杂质含量高、能耗高的技术瓶颈，为城市分类餐厨垃圾处理工程提供了一种更优化、更适合、更可靠的机械预处理工艺技术。
附图说明
图1为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统的工艺流程图。
图2为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统暂存料仓与双无轴螺旋输送机的结构示意图。
图3为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统暂存料仓与双无轴螺旋输送机的侧视示意图。
图4为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统暂存料仓与双无轴螺旋输送机的俯视示意图。
图5为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统暂存料仓的可翻转格栅的结构示意图。
图6为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统暂存料仓的可翻转格栅的翻转状态示意图。
图7为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统立轴锤式研磨机的局部剖面结构示意图。
图8为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统立轴锤式研磨机的侧视示意图。
图9为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统除杂机的结构示意图。
图10为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统除杂机的侧视示意图。
图11为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统除杂机的局部剖面结构示意图。
图12为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统除杂机的自动清洗机构的结构示意图。
图13为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统除杂机的自动清洗机构的侧视示意图。
图14为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统除杂机的转动轴清洁机构的结构示意图。
图15为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统均质缓存箱的结构示意图。
图16为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统均质缓存箱的俯视示意图。
图17为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统除砂隔油一体机的结构示意图。
图18为本发明的一种餐厨垃圾机械预处理系统除砂隔油一体机的俯视示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提出的一种餐厨垃圾机械预处理系统包括：暂存料仓1、双无轴螺旋输送机2、立轴锤式研磨机3、除杂机4、均质缓存箱5和除砂隔油一体机6。
如图2、图3和图4所示，暂存料仓1上方设置有进料口11，暂存料仓1的进料口11上方盖设有可翻转盖板12，可翻转盖板12处于常开状态，可翻转盖板12通过大气缸13驱动翻转。暂存料仓1的进料口11处设置有通过小气缸15驱动的可翻转格栅14，如图4所示，可翻转格栅14的网格尺寸为300×300mm，可翻转格栅14的翻转状态如图5所示。
如图2、图3和图4所示，双无轴螺旋输送机2包括两组并列设置的无轴螺旋输送机，无轴螺旋输送机包括输送机管道以及设置在输送机管道内通过电机25驱动的螺旋叶片，输送机管道的输入端21设置在暂存料仓1内，输送机管道的输入端21开设有无轴螺旋输送机的进料口，无轴螺旋输送机的进料口正对上方的可翻转格栅14，输送机管道的输出端22倾斜向上延伸出暂存料仓1，输送机管道内设置有沥水网23，沥水网23位于螺旋叶片的下侧，输送机管道输入端处的下侧壁开设有沥水出口24，沥水出口通过管道连通均质缓存箱5的进料口51。
在本实施例中，暂存料仓1采用下沉式料斗，便于垃圾车直接卸车，暂存料仓1的有效储存容积为20m3，具有储存物料、粗分、破袋、沥水、防架桥等功能，双无轴螺旋输送机2在输送过程中对包装袋有撕扯作用，为避免缠绕和堵塞，螺旋叶片采用不锈钢材质，下衬高分子耐磨衬板，提高螺旋叶片使用寿命。
如图7和图8所示，立轴锤式研磨机3包括研磨破碎腔32，研磨破碎腔32上方设置有立轴锤式研磨机3的进料斗31，输送机管道的输出端对接立轴锤式研磨机3的进料斗31，研磨破碎腔32内竖向设置有通过电机37驱动旋转的立轴33，立轴33上从上到下水平设置有多层研磨锤头组，每层研磨锤头组包括多个围绕立轴33均匀设置的研磨锤头34，在本实施例中，立轴锤式研磨机3的立轴33上从上到下设置有4层研磨锤头组，每层研磨锤头组包括6个研磨锤头34，研磨破碎腔32的内壁上从上到下水平伸出有多组研磨板35，研磨板35与研磨锤头34平行交替设置且两者之间存有研磨间隙，研磨破碎腔32底部设置有立轴锤式研磨机3的出料口36。本实施例中的研磨锤头34与立轴33有自清扫装置，研磨锤头34采用可拆卸结构；立轴锤式研磨机3的破碎粒径，一般浆状物≤20mm，塑料织物≥200mm，破碎粒径可通过变频调速或拆卸研磨锤头34进行调整。
如图9、图10和图11所示，除杂机4包括杂质分离主体，杂质分离主体安装在机架46上，杂质分离主体通过隔板依次隔离为进料室42、杂质分离室43和杂质收集室44。除杂机4的进料口421设置在进料室上方，立轴锤式研磨机3的出料口通过管道连接除杂机4的进料口421，杂质分离主体内贯穿有通过电机47驱动的转动轴48，转动轴48分为两段，转动轴48一段旋转安装螺旋叶片481，螺旋叶片481由进料室42延伸至杂质分离室43内，转动轴48另一段安装多个扇形叶片482，扇形叶片482由杂质分离室43延伸至杂质收集室44。进料室42内设有一个半圆筒形的第一筛桶422，杂质分离室43内设有一个圆筒形的第二筛桶423。扇形叶片482的数量为两个或四个，多个扇形叶片482围绕转动轴48呈环形阵列安装在转动轴48上，螺旋叶片481边缘与第一筛桶422和第二筛桶423之间的距离均为2-5mm，扇形叶片482的边缘与第二筛桶423之间的距离为2-5m。第一筛桶422和第二筛桶423上均布满筛孔，筛孔的孔径为6-40mm，第一筛桶422和第二筛桶423均可设置为多个，多个筛桶层层嵌套，筛桶孔径由内向外逐渐减小，由此可实现有机垃圾浆液的多级筛分，达到更高的杂质去除效果。进料室42和杂质分离室43下方均设有湿料出口432，杂质收集室44下方设有干料出口441。
如图9、图12和图13所示，杂质分离室43上方设有自动清洗机构431，自动清洗机构431包括进水管4311和喷水管4312，进水管4311一端外接高压水泵，进水管4311另一端伸入杂质分离室43内连通喷水管4312中部，喷水管4312水平设置在杂质分离室43内，喷水管4312底壁设有两排喷水口4313，喷水口4313的喷水方向朝向喷水管两侧以使水喷淋至第二筛桶423的两侧桶壁上，自动清洗机构431能够在机器运行或停机时自动清洗第二筛桶423，保证第二筛桶423长时间运行而不堵塞，减少人工的清理。
如图9和图14所示，除杂机4的两端分别设置有第一轴承保护室41和第二轴承保护室45，第一轴承保护室41和第二轴承保护室45内均设有转动轴清洁机构49，转动轴清洁机构包括尼龙刮片491、两个固定片492和两个弹簧493，尼龙刮片一端通过两个弹簧连接至杂质分离主体的外壁，尼龙刮片另一端与转动轴48的外侧面形成垂直接触，尼龙刮片通过夹在两个固定片492中间进行固定，两个固定片492的靠近弹簧的端部固定在杂质分离主体的外壁上，转动轴48高速旋转时，尼龙刮片可将转动轴48上粘附的杂质刮下来，防止杂质随转动轴48的转动进入两端的轴承内使得轴承被损坏。
有机垃圾厌氧产沼工程对进入厌氧罐的有机垃圾浆液的纯度有极高的要求，粒径在6-300mm范围内的轻杂质(如塑料片，小块木竹)和重杂质(如砂石、玻璃、金属颗粒)等结构性杂质对厌氧工况的稳定极为不利，特别是轻质浮渣，在厌氧罐内易分层漂浮在液面上，严重影响沼气的产生与收集，因此必须经过预处理去除，本实施例中的除杂机4通过转动轴48上螺旋叶片481和扇形叶片482的连续作用实现对有机垃圾浆液的两级分离，可有效去除高含固率(18％-40％)的有机垃圾浆液中的小粒径塑料条、织物、木竹、玻璃、金属、砂石、纤维壳、硬质果蔬外皮等结构性杂质，去除率高达95％-99％，由除杂机4分离出的结构性杂质含水率最低至35％，大部分为塑料和木竹类易燃组分，可通过输送机转运至车厢内，此部分干组分通过筛选、粉碎、金属和有色金属的分离等步骤可以非常容易地加工为高质量的RDF，去除杂质后的垃圾浆液作为高纯度有机浆液，可用于干式厌氧、湿式厌氧或黑水虻饲养等后处理工艺，最终实现餐厨垃圾的资源化循环。
均质缓存箱5最主要的功能是为后续进一步除砂隔油做缓冲准备，主要工艺包含沉砂排砂、搅拌混匀、冬季加热等辅助功能，其有效储存容积为15m3。如图15和图16所示，均质缓存箱5分为相邻的排砂室52和搅拌室53，均质缓存箱5的进料口51设置在排砂室52上方，除杂机4的湿料出口432通过管道连通均质缓存箱5的进料口51，排砂室52与搅拌室53之间通过缓存箱溢流板54隔开，缓存箱溢流板54上端与均质缓存箱5的顶部之间存有溢流间距，排砂室52上方安装有多个空气泵55，空气泵通过管道通排砂室52底部，排砂室52底部通过排砂管道连接外部排砂泵56，搅拌室53上方安装有多个搅拌机57，搅拌机57的搅拌轴伸入至搅拌室53内，搅拌室53外部设置有多个清液排出泵58，清液排出泵58的输入端通过管道连通至搅拌室53内。
除砂隔油一体机6最主要的功能是最低成本实现机械隔油，保护后续厌氧工艺的稳定运行，主要工艺包括除砂除杂、气浮隔油、自动刮油、气浮搅拌混匀、冬季加热等功能。如图17和图18所示，除砂隔油一体机6分为依次相邻的电加热气浮区61、除油及沉淀区62、出水区63和浆液缓冲区64。电加热气浮区61上方设置有内进水微滤机65，清液排出泵58的输出端通过管道连接内进水微滤机65的进水管651，内进水微滤机65通过电机653驱动，内进水微滤机65内设置有滤筒652，滤筒652采用多孔板制造，滤筒652孔径为6mm，内带导流槽，自动排渣，上部带清洗装置，内进水微滤机65的排水管连通电加热气浮区61。
如图17和图18所示，电加热气浮区61与除油及沉淀区之间通过第一溢流板66隔开，第一溢流板66上端与除砂隔油一体机6的顶部之间存有溢流间距，除油及沉淀区62与出水区63之间通过挡板67隔开，挡板67下端与除砂隔油一体机6的底部之间存有液体通道，出水区63与浆液缓冲区64之间通过第二溢流板68隔开，第二溢流板68上端与除砂隔油一体机6的顶部之间存有溢流间距。电加热气浮区61内设置有微孔曝气装置611，除油及沉淀区62内设置有刮油装置621，浆液缓冲区64下部通过排水管641连通至外部。
如图17和图18所示，刮油装置621包括通过链条传动连接的主动轴6211和从动轴6212，主动轴6211通过电机6213驱动转动，主动轴6211和从动轴6212上均安装有刮板，从动轴6212一侧设置有溢流堰622，溢流堰622外侧设置有排油管623。电加热气浮区61和除油及沉淀区62上均安装有多个电加热装置612，除油及沉淀区62和出水区63底部设置有多个导沙凸起626，沉淀下来的泥沙沿着导沙凸起626的两倾斜侧边滑落到除砂隔油一体机6的底部，除砂隔油一体机6的位于相邻两导沙凸起626之间的区域通过排气管道624连通外部空气泵，除砂隔油一体机6的位于相邻两导沙凸起626之间的区域通过排泥管道625连接外部排砂泵。
在本实施例中的除砂隔油一体机6参照40m3/h处理能力气浮池设计，总有效容积为25m3，装机总功率为11.2KW、380V/220V，设备主体采用304不锈钢设计，微孔曝气装置611的曝气强度为6m3/m2·h，出气面积2.5m2，出气量15m3/h，配套风机：0.55KW、380V，风机兼用于排泥时的空气搅拌。
本实施例中的一种餐厨垃圾机械预处理系统的具体预处理工艺流程为：将收集的餐厨垃圾倒入暂存料仓1的进料口11，小于可翻转格栅14网格尺寸的垃圾物料落入下方无轴螺旋输送机的进料口，大于可翻转格栅14网格尺寸的垃圾物料被拦截，被拦截的垃圾物料中尺寸大于或等于400mm的大尺寸杂物经人工分拣外运处置，然后驱动可翻转格栅14翻转，其余被拦截的垃圾物料被翻转落入无轴螺旋输送机的进料口；
进入双无轴螺旋输送机2的垃圾物料被螺旋输送至立轴锤式研磨机3的进料斗31，垃圾物料在被螺旋输送过程中经输送机管道内沥水网23沥水处理，垃圾物料中的游离液体被沥出后流向沥水出口24并被通至均质缓存箱5内；
进入立轴锤式研磨机3的垃圾物料与高速旋转(一般不低于400转/分钟)的立轴33和研磨锤头34接触后在离心作用下向外侧运动，并在研磨锤头34和研磨板35的冲压、碰撞和剪切力的多重作用下，垃圾物料中宜生化有机质组分的组织被研磨破坏，尺寸显著减小，形成浆状，而垃圾物料中柔性物料的尺寸变化不大，直至垃圾物料的尺寸被缩减至适合通过研磨锤头34和研磨板35之间的研磨间隙，垃圾物料经过逐层研磨后在重力作用下从上到下落入立轴锤式研磨机3的出料口36进行卸料后被输送至除杂机4内；
由除杂机4的进料口421进入的垃圾物料首先在转动轴48上高速旋转的螺旋叶片481带动下由进料室42向杂质分离室43方向推进，垃圾物料中大部分的有机垃圾浆液由第一筛桶422和第二筛桶423筛出后由湿料出口432排出被输送至均质缓存箱5，垃圾物料中的粒径在6-300mm范围内的轻杂质(如塑料片，小块木竹)和重杂质(如砂石、玻璃、金属颗粒)等结构性杂质被离心至第一筛桶422和第二筛桶423处并在螺旋叶片481的碾压下被摊开后往排出方向推进，垃圾物料中残余的少部分有机垃圾浆液以及结构性杂质被继续向前推进，进入扇形叶片482区域后，残余的少部分有机垃圾浆液继续在杂质分离室43内通过第二筛桶423筛出，结构性杂质被扇形叶片482碾压摊开同时高速旋转的扇形叶片482产生的风力作用将难以分离的轻杂质吹出使轻杂质与有机垃圾浆液分离，最后结构性杂质在杂质收集室44内汇集排出后运送至填埋厂或焚烧厂处理；
由除杂机4的湿料出口432分离出的有机垃圾浆液由均质缓存箱5的进料口51进入排砂室52内，在排砂室52内静置分层，上层有机垃圾清液积累一定高度后由缓存箱溢流板54上端溢流进入搅拌室53内，启动搅拌机57搅拌使搅拌室53内的有机垃圾清液混匀，然后通过清液排出泵58输送至除砂隔油一体机6，排砂室52内下层沉淀的泥沙定期进行停机排砂处理，排砂处理时打开空气泵55往泥沙层通空气使沉淀的泥沙泛起，然后再由排砂泵56将泥水混合物抽出；
由均质缓存箱5处理的有机垃圾浆液首先被输送至内进水微滤机65内进一步滤除浆液中的重砂和小尺寸杂质，然后再通入电加热气浮区61内，经气浮和电加热作用，浆液中的油脂逐渐往上层聚集，浆液积累一定高度后由第一溢流板66上端溢流至除油及沉淀区62，在除油及沉淀区62内油脂浮在浆液表面，泥沙沉淀在底层并被底部起伏的导沙凸起626阻挡，启动刮油装置621，不断转动的刮板将浮在浆液表面的油脂朝排出方向推进，油脂积聚越过溢流堰622后由排油管623排出并泵送至缓冲罐内，定期外运有资质处理企业回收利用，除油后的清液由挡板67下端流入出水区63，底部沉积的泥沙定期进行停机排砂处理，清液在出水区63积累一定高度后由第二溢流板68上端溢流至浆液缓冲区64内缓冲处理，最后由浆液缓冲区64底部的排水管641排出后泵送至厌氧产沼系统或黑水虻蛋白提取系统再利用。
本发明提出的一种餐厨垃圾机械预处理系统及其预处理工艺，用最短的工艺链及设备组合实现了餐厨垃圾全量破碎分离分选，单线处理能力是现有技术的2倍以上，同规模装机功率低于现有技术35％以上，工艺可95％去除流动性差的带有粘性的高固体浆液中的结构性杂质，包括小粒径塑料条、织物、木竹、玻璃、金属、砂石、纤维壳、硬质果蔬外皮等，经过本发明处理后的餐厨垃圾有机浆液纯度高，为资源化利用工程提供了物料保障。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种餐厨垃圾机械预处理系统，其特征在于，所述机械预处理系统包括：暂存料仓(1)、双无轴螺旋输送机(2)、立轴锤式研磨机(3)、除杂机(4)、均质缓存箱(5)和除砂隔油一体机(6)；
所述暂存料仓(1)上方设置有进料口(11)，所述暂存料仓(1)的进料口(11)处设置有通过小气缸(15)驱动的可翻转格栅(14)；
所述双无轴螺旋输送机(2)包括两组并列设置的无轴螺旋输送机，所述无轴螺旋输送机包括输送机管道以及设置在输送机管道内通过电机(25)驱动的螺旋叶片，所述输送机管道的输入端(21)设置在暂存料仓(1)内，所述输送机管道的输入端(21)开设有无轴螺旋输送机的进料口，所述无轴螺旋输送机的进料口正对上方的可翻转格栅(14)，所述输送机管道的输出端(22)倾斜向上延伸出暂存料仓(1)；
所述立轴锤式研磨机(3)包括研磨破碎腔(32)，所述研磨破碎腔(32)上方设置有立轴锤式研磨机(3)的进料斗(31)，所述输送机管道的输出端(22)对接立轴锤式研磨机(3)的进料斗(31)，所述研磨破碎腔(32)内竖向设置有通过电机(37)驱动旋转的立轴(33)，所述立轴(33)上从上到下水平设置有多层研磨锤头组，每层研磨锤头组包括多个围绕立轴(33)均匀设置的研磨锤头(34)，所述研磨破碎腔(32)的内壁上从上到下水平伸出有多组研磨板(35)，所述研磨板(35)与研磨锤头(34)平行交替设置且两者之间存有研磨间隙，所述研磨破碎腔(32)底部设置有立轴锤式研磨机(3)的出料口(36)；
所述除杂机(4)包括杂质分离主体，所述杂质分离主体通过隔板依次隔离为进料室(42)、杂质分离室(43)和杂质收集室(44)，所述除杂机(4)的进料口(421)设置在进料室(42)上方，所述立轴锤式研磨机(3)的出料口通过管道连接除杂机(4)的进料口(421)，所述杂质分离主体内贯穿有通过电机(47)驱动的转动轴(48)，所述转动轴(48)分为两段，所述转动轴(48)一段旋转安装螺旋叶片(481)，所述螺旋叶片(481)由进料室(42)延伸至杂质分离室(43)内，所述转动轴(48)另一段安装多个扇形叶片(482)，所述扇形叶片(482)由杂质分离室(43)延伸至杂质收集室(44)，所述进料室(42)内设有一个半圆筒形的第一筛桶(422)，所述杂质分离室(43)内设有一个圆筒形的第二筛桶(423)，所述进料室(42)和杂质分离室(43)下方均设有湿料出口(432)，所述杂质收集室(44)下方设有干料出口(441)；
所述均质缓存箱(5)分为相邻的排砂室(52)和搅拌室(53)，所述均质缓存箱(5)的进料口(51)设置在排砂室(52)上方，所述除杂机(4)的湿料出口(432)通过管道连通均质缓存箱(5)的进料口(51)，所述排砂室(52)与搅拌室(53)之间通过缓存箱溢流板(54)隔开，所述缓存箱溢流板(54)上端与均质缓存箱(5)的顶部之间存有溢流间距，所述排砂室(52)上方安装有多个空气泵(55)，所述空气泵(55)通过管道连通至排砂室(52)底部，所述排砂室(52)底部通过排砂管道连接外部排砂泵(56)，所述搅拌室(53)上方安装有多个搅拌机(57)，所述搅拌机(57)的搅拌轴伸入至搅拌室(53)内，所述搅拌室(53)外部设置有多个清液排出泵(58)，所述清液排出泵(58)的输入端通过管道连通至搅拌室(53)内；
所述除砂隔油一体机(6)分为依次相邻的电加热气浮区(61)、除油及沉淀区(62)、出水区(63)和浆液缓冲区(64)，所述电加热气浮区(61)上方设置有内进水微滤机(65)，所述清液排出泵(58)的输出端通过管道连接内进水微滤机(65)的进水管(651)，所述内进水微滤机(65)内设置有滤筒(652)，所述内进水微滤机(65)的排水管连通电加热气浮区(61)，所述电加热气浮区(61)与除油及沉淀区(62)之间通过第一溢流板(66)隔开，所述第一溢流板(66)上端与除砂隔油一体机(6)的顶部之间存有溢流间距，所述除油及沉淀区(62)与出水区(63)之间通过挡板(67)隔开，所述挡板(67)下端与除砂隔油一体机(6)的底部之间存有液体通道，所述出水区(63)与浆液缓冲区(64)之间通过第二溢流板(68)隔开，所述第二溢流板(68)上端与除砂隔油一体机(6)的顶部之间存有溢流间距，所述电加热气浮区(61)内设置有微孔曝气装置(611)，所述除油及沉淀区(62)内设置有刮油装置(621)，所述浆液缓冲区(64)下部通过排水管(641)连通至外部。
2.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾机械预处理系统，其特征在于，所述暂存料仓(1)的进料口(11)上方盖设有可翻转盖板(12)，所述可翻转盖板(12)通过大气缸(13)驱动翻转。
3.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾机械预处理系统，其特征在于，所述输送机管道内设置有沥水网(23)，所述沥水网(23)位于螺旋叶片的下侧，所述输送机管道的输入端(21)处的下侧壁开设有沥水出口(24)，所述沥水出口(24)连通均质缓存箱(5)的进料口(51)。
4.根据权利要求3所述的一种餐厨垃圾机械预处理系统，其特征在于，所述立轴锤式研磨机(3)的立轴(33)上从上到下设置有4层研磨锤头组，每层研磨锤头组包括6个研磨锤头(34)。
5.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾机械预处理系统，其特征在于，所述杂质分离室(43)上方设有自动清洗机构(431)，所述自动清洗机构(431)包括进水管(4311)和喷水管(4312)，所述进水管(4311)一端外接高压水泵，所述进水管(4311)另一端伸入杂质分离室(43)内连通喷水管(4312)中部，所述喷水管(4312)水平设置在杂质分离室(43)内，所述喷水管(4312)底壁设有两排喷水口(4313)，所述喷水口(4313)的喷水方向朝向喷水管(4312)两侧。
6.根据权利要求1所述的一种餐厨垃圾机械预处理系统，其特征在于，所述除杂机(4)的两端分别设置有第一轴承保护室(41)和第二轴承保护室(45)，所述第一轴承保护室(41)和第二轴承保护室(45)内均设有转动轴清洁机构(49)。
7.根据权利要求6所述的一种餐厨垃圾机械预处理系统，其特征在于，所述转动轴清洁机构(49)包括尼龙刮片(491)、两个固定片(492)和两个弹簧(493)，所述尼龙刮片(491)一端通过两个弹簧(493)连接至杂质分离主体的外壁，所述尼龙刮片(491)另一端与转动轴(48)的外侧面形成垂直接触，所述尼龙刮片(491)通过夹在两个固定片(492)中间进行固定，两个固定片(492)的靠近弹簧(493)的端部固定在杂质分离主体的外壁上。
8.根据权利要求4所述的一种餐厨垃圾机械预处理系统，其特征在于，所述刮油装置(621)包括通过链条传动连接的主动轴(6211)和从动轴(6212)，所述主动轴(6211)通过电机(6213)驱动转动，所述主动轴(6211)和从动轴(6212)上均安装有刮板，所述从动轴(6212)一侧设置有溢流堰(622)，所述溢流堰(622)外侧设置有排油管(623)。
9.根据权利要求8所述的一种餐厨垃圾机械预处理系统，其特征在于，所述电加热气浮区(61)和除油及沉淀区(62)上均安装有多个电加热装置(612)，所述除油及沉淀区(62)和出水区(63)底部设置有多个导沙凸起(626)，所述除砂隔油一体机(6)的位于相邻两个导沙凸起(626)之间的区域通过排气管道(624)连通外部空气泵，所述除砂隔油一体机(6)的位于相邻两个导沙凸起(626)之间的区域通过排泥管道(625)连接外部排砂泵。
10.根据权利要求9所述的一种餐厨垃圾机械预处理系统的预处理工艺，其特征在于，所述预处理工艺包括：
将收集的餐厨垃圾倒入暂存料仓(1)的进料口(11)，小于可翻转格栅(14)网格尺寸的垃圾物料落入下方无轴螺旋输送机的进料口，大于可翻转格栅(14)网格尺寸的垃圾物料被拦截，被拦截的垃圾物料中尺寸大于或等于400mm的大尺寸杂物经人工分拣外运处置，然后驱动可翻转格栅(14)翻转，未被拣走的垃圾物料被翻转落入无轴螺旋输送机的进料口；
进入双无轴螺旋输送机(2)的垃圾物料被螺旋输送至立轴锤式研磨机(3)的进料斗(31)，垃圾物料在被螺旋输送过程中经输送机管道内沥水网(23)沥水处理，垃圾物料中的游离液体被沥出后流向沥水出口并被通至均质缓存箱(5)内；
进入立轴锤式研磨机(3)的垃圾物料与高速旋转的立轴(33)和研磨锤头(34)接触后在离心作用下向外侧运动，并在研磨锤头(34)和研磨板(35)的冲压、碰撞和剪切力的多重作用下，垃圾物料中宜生化有机质组分的组织被研磨破坏，尺寸显著减小，形成浆状，而垃圾物料中柔性物料的尺寸变化不大，直至垃圾物料的尺寸被缩减至适合通过研磨锤头(34)和研磨板(35)之间的研磨间隙，垃圾物料经过逐层研磨后在重力作用下从上到下落入立轴锤式研磨机(3)的出料口(36)进行卸料后被输送至除杂机(4)内；
由除杂机(4)的进料口(421)进入的垃圾物料首先在高速旋转的螺旋叶片(481)带动下，由进料室(42)向杂质分离室(43)方向推进，垃圾物料中大部分的有机垃圾浆液由第一筛桶(422)和第二筛桶(423)筛出后，由湿料出口(432)排出并输送至均质缓存箱(5)，垃圾物料中的结构性杂质被离心至第一筛桶(422)和第二筛桶(423)处并在螺旋叶片(481)的碾压下被摊开后往排出方向推进，垃圾物料中残余的少部分有机垃圾浆液以及结构性杂质被继续向前推进，进入扇形叶片(482)区域后，残余的少部分有机垃圾浆液继续在杂质分离室(43)内通过第二筛桶(423)筛出，结构性杂质被扇形叶片(482)碾压摊开，同时高速旋转的扇形叶片(482)产生的风力作用将难以分离的轻杂质吹出，使轻杂质与有机垃圾浆液分离，最后结构性杂质在杂质收集室(44)内汇集排出后运送至填埋厂或焚烧厂处理；
由除杂机(4)湿料出口(432)分离出的有机垃圾浆液由均质缓存箱(5)的进料口进入排砂室(52)内，在排砂室(52)内静置分层，上层有机垃圾清液积累一定高度后由缓存箱溢流板(54)上端溢流进入搅拌室(53)内，启动搅拌机(57)搅拌使搅拌室(53)内的有机垃圾清液混匀，然后通过清液排出泵(58)输送至除砂隔油一体机(6)，排砂室(52)内下层沉淀的泥沙定期进行停机排砂处理，排砂处理时打开空气泵往泥沙层通空气使沉淀的泥沙泛起，然后再由排砂泵将泥水混合物抽出；
由均质缓存箱(5)处理的有机垃圾浆液首先被输送至内进水微滤机(65)内进一步滤除浆液中的重砂和小尺寸杂质，然后再通入电加热气浮区(61)内，经气浮和电加热作用，浆液中的油脂逐渐往上层聚集，浆液积累一定高度后由第一溢流板(66)上端溢流至除油及沉淀区(62)，在除油及沉淀区(62)内油脂浮在浆液表面，泥沙沉淀在底层并被底部起伏的导沙凸起(626)阻挡，启动刮油装置(621)，不断转动的刮板将浮在浆液表面的油脂朝排出方向推进，油脂积聚越过溢流堰(622)后由排油管(623)排出并泵送至缓冲罐内回收利用，除油后的清液由挡板(67)下端流入出水区(63)，底部沉积的泥沙定期进行停机排砂处理，清液在出水区积累一定高度后由第二溢流板(68)上端溢流至浆液缓冲区(64)内缓冲处理，最后由浆液缓冲区(64)底部的排水管(641)排出后泵送至厌氧产沼系统或黑水虻蛋白提取系统再利用。
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