CN109440965A - 利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法及生产线 - Google Patents
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Abstract
一种利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法及生产线，属于环保与建筑材料领域，解决了餐厨废弃物的资源再生利用问题。将城市的餐厨废弃物经分选、分离和水解酸化后，送入厌氧发酵罐内发酵。发酵产生的沼气经净化后作为煅烧陶粒的燃料，或提纯净化为天然气作为燃料销售。厌氧发酵后的沼液与沼渣经固液分离后，沼渣与建筑弃土或河道淤泥混合造粒，送入陶粒煅烧装置煅烧轻质陶粒。轻质陶粒与水泥、石膏等制作轻质装配式墙板。固液分离出的沼液可返回生产流程调配浆料，或者净化除臭后制作轻质装配式墙板。实现了城市餐厨垃圾处理的的能源化与建材化，保证了环境、社会和经济效益的协调统一，适用于大中小城市餐厨垃圾废弃物的处理与综合利用。
Description
技术领域
本发明属于环保与建筑材料领域，主要是涉及利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法及生产线。
背景技术
在城市里每天都产生大量的餐厨垃圾及有机废弃物，由于管理不善没有得到有效的处理，被不法分子和私人作坊违规操作赚取利益。有的餐厨垃圾被运到个体养猪场，作为猪的饲料，由于没有经过有效的处理，致使喂养的猪得有各种疾病，被称为垃圾猪。还有的餐厨垃圾被送到私人作坊，非法生产地沟油，并通过非法手段销售到餐桌上，危害人们的身体健康。还有的将餐厨垃圾随便乱扔乱倒，由于餐厨垃圾里面含有大量的有机物质且极易腐败变质，不进行有效的处理和利用，对环境造成污染。所以，城市餐厨垃圾的无害化处理和资源化利用成为城市管理和环保工作的一个难题。
2016年国家住建部发布的装配式建筑实施方案指出，到2020年实现建筑装配率达到30%的指标。墙体是现代建筑除框架结构之外权重最高的建筑构件，装配式墙体材料的产业化程度会直接影响这一目标的实现。另一方面，用于建筑的墙板或砌块在保证墙体质量的同时，也有轻量化的需求。实现墙板的轻量化的同时，也可大大减少生产、运输、施工和建筑物整体的成本。将餐厨废弃物的综合利用与建筑材料的生产有机结合，将对我国的可持续发展做出贡献。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法及生产线，将餐厨垃圾经筛选、除油、粉碎制浆预处理后，通过厌氧发酵的方法实现有机物的分解与转化，产生沼气和沼渣；沼渣经脱水分离后，与淤泥混合煅烧为轻质陶粒，作为轻质装配式墙板的骨料；沼液经净化、除臭处理后作为生产装配式墙板的生产用水；沼气经净化后用作煅烧陶粒的燃料，并将多余沼气通过提纯净化后生产CNG，作为车载燃气或输送到燃气管网作为家庭燃料使用。
本发明是通过以下技术方案实现的，其生产方法包括预处理、厌氧发酵、沼气净化、固液分离、沼液净化、煅烧陶粒和墙板生产，其特征是：
所述的预处理是将餐厨垃圾倒入原料收集仓，沥水后经双轴输送机送入粗分机，粗分机将大粒径重异物分离出系统；以有机质为主的均质物料进入精分制浆机，精分制浆机将中小粒径重异物分离出系统，同时将物料破碎为浆状物料为主的浆料物料；再进入除砂系统去除浆料中的小的重物质与塑料、细碎纤维等轻物质；浆料经加热后进入三相分离机，经分离出的油相物经二次提油后产生的粗油脂输送至油脂回收系统，水相和渣相由输送泵输送至厌氧发酵系统的浆液池中进行均料，经水解酸化后为厌氧发酵系统提供满足厌氧工艺的合适物料。
进入厌氧发酵罐经厌氧发酵后的餐厨垃圾，产生的沼气经净化后，输入到沼气储柜内，一部分沼气用于煅烧轻骨料陶粒使用，另一部分沼气经提纯净化为CNG天然气后用于车载燃气或输送到燃气管网作为家庭燃料。
厌氧发酵产生的沼液与沼渣的混合物，通过提升泵输送到固液分离机进行固液分离；从固液分离机分离出来的沼渣，与建筑弃土或河道淤泥进行混合搅拌均匀后造粒，输入到陶粒煅烧装置内进行高温煅烧，形成轻质陶粒；再由轻质陶粒作骨料，填充到装配式墙板模具内，在骨料的缝隙中加入由水泥、石膏、添加剂与沼液组成的结合剂，形成轻质装配式墙板。
从固液分离机分离出来的沼液，一部分作为调配固体浆料的水，输送到水解酸化罐与固体浆料混合；另一部分经净化和除臭后，输送到墙板制作装置，与水泥、石膏和添加剂一起，作为墙板结合剂的原料。
所述的沼气储柜内的沼气，输送到陶粒煅烧装置，作为燃料煅烧轻质陶粒；陶粒煅烧装置上的余热回收装置，通过介质输送管道，将一部分热量送到厌氧发酵罐，作为厌氧发酵的热源，另一部分热量送到墙板养护装置，作为装配式墙板养护的热源。
所述的厌氧发酵罐的发酵工艺是湿式中温发酵，餐厨浆料TS浓度是6～12%，发酵温度是33～37℃，平均发酵时间是20～30天；所述煅烧陶粒配料的比例是，沼渣25%～35%，建筑弃土或河道淤泥65%～75%；煅烧轻质陶粒剩余的沼气，提纯净化为CNG天然气，作为车载燃气或输送到燃气管网作为家庭燃料使用。
所述的装配式墙板制作原料的成分，包括污泥轻骨料陶粒65～75%、水泥12.5～17.5%、石膏12.5～17.5%，水的重量占水泥加石膏重量的55～78%和添加剂。
实现以上生产方法的生产线，包括预处理装置、水解酸化罐、厌氧发酵罐、沼气净化装置、固液分离装置、沼液净化装置、陶粒煅烧装置、墙板制作装置和沼气提纯装置，其特征是：
预处理装置的原料收集仓下口是双轴输送机，双轴输送机与粗分机相连接，粗分机与精分制浆机通过螺旋输送机相连接，精分制浆机由输送泵与除砂系统相连接，除砂系统由输送泵与三相分离机相连接，三相分离机油相部分通过输送泵与油脂回收系统连接，三相分离机的水相和渣相部分通过输送泵和螺旋输送机与混料槽连接，混料槽通过输送泵与水解酸化罐相连接。
水解酸化罐的出料口通过输送泵与厌氧发酵罐的进料口连接，厌氧发酵罐的出料口与暂存池相连，暂存池与固液分离机连接；固液分离机的沼渣出口通过皮带输送机与混料造粒装置连接，与混料造粒装置连接的还有输送建筑弃土或河道淤泥的皮带输送机；混料造粒装置的出料口通过皮带输送机与陶粒煅烧装置的进料口连接；陶粒煅烧装置的出料口通过皮带输送机与墙板制作装置的加料斗连接。
厌氧发酵罐的沼气出口通过管路与沼气净化装置连接，沼气净化装置的出气口通过管路与双膜储气柜连接，双膜储气柜与陶粒煅烧装置和沼气提纯净化装置链接。
陶粒煅烧装置上的余热回收装置通过管路与厌氧发酵罐和墙板养护装置连接；固液分离机的沼液出口通过管路与沼液储罐连接，沼液储罐的一个出口与水解酸化罐连接，另一个出口通过管路经沼液净化装置与墙板制作装置连接。
所述的固液分离机是板框式压滤机或螺旋固液分离机；所述的陶粒煅烧装置是陶粒煅烧炉窑，在窑体上设置有余热回收装置，余热回收装置的导热介质是水；所述的沼气净化装置是生物、化学脱硫装置和脱水装置的组合；沼气提纯净化装置采用膜净化工艺。所述的墙板制作装置包括陶粒加料斗、装配式墙板模具、结合剂混合添加装置和墙板出模装置。
本发明的有益效果是，将城市餐厨垃圾及废弃物输入预处理系统进行预处理，产出的液体物料进行油水分离，油脂进行粗加工，水进入生产循环。产出的固体餐厨浆料经水解酸化后，通过提升泵泵入厌氧发酵罐进行厌氧发酵。餐厨垃圾中难以利用的有机物质在厌氧发酵过程中产生的沼气，经过生物/化学脱硫及脱水后储存于独立储气柜中，作为陶粒煅烧窑的加热气源或提纯净化后对外销售。厌氧发酵产生的沼渣、沼液进行固液分离，分离后的沼渣煅烧为陶粒，作为轻质装配式墙板的骨料；分离后的沼液除部分回流使用外，其余的沼液经净化后用于轻质装配式墙板的生产用水。剩余沼气经提纯净化后用于车载燃气或输送到燃气管网作为家庭燃料。陶粒煅烧炉窑的余热用于保持厌氧发酵罐的发酵温度和轻质装配式墙板的养护。应用轻质陶粒生产墙板，在实现墙板的轻量化的同时，也可大大减少生产、运输、施工和建筑物整体的成本。轻质装配式墙板的重量为580kg∕立方米，降低10-15%的建筑物整体成本。产品的经济附加值高，没有对环境造成污染。在对餐厨垃圾进行无害化处理的同时，生产出了轻质装配式墙板，实现了城市餐厨垃圾处理的的能源化与建材化。保证了环境、社会和经济效益的协调统一，适用于大中小城市餐厨垃圾废弃物的处理与综合利用。
本发明在于提高资源利用效率，保护和改善环境，实现可持续发展。利用“城市矿产”资源能够形成“资源－产品－废弃物－再生资源”的循环经济发展模式，切实转变传统的“资源—产品—废弃物”的线性增长方式，是循环经济“减量化、再利用、资源化”原则的集中体现。有利于国家“城市矿产”和“再生生物能源”战略的推行和产业化实施。
附图说明
图1是本发明的生产方法的示意框图；
框图中虚线表示水、油运行路线，粗实线表示物料运行路线，细实线表示余热介质运行路线，点画线表示沼气运行路线，箭头表示运行方向；
图2是本发明的生产线的流程示意图；
图中0是餐厨垃圾、1是双轴输送机、2是餐厨粗分机、3是精分制浆机、4是除砂系统、5是加热隔油槽、6是三相分离机、7是二级提油系统、8是混料槽、9是水解酸化罐、10是厌氧发酵罐、11是沼气脱水装置、12是沼气脱硫装置、13是双膜储气柜、14是火炬、15是沼气提纯净化装置、16是天然气、17是建筑弃土与河道淤泥、18是混料造粒装置、19是沼液暂存池、20是固液分离机、21是陶粒煅烧装置、22是沼液净化装置、23是余热回收装置、24是墙板制作装置、25是墙板养护装置、26是大粒径重异物、27是中小粒径重异物、28是小的重物质与塑料等轻物质、29是粗油脂、30是水泥储罐、31是石膏储罐、32是添加剂、33是墙板。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的实施例：
其生产方法包括预处理、厌氧发酵、沼气净化、固液分离、沼液净化、煅烧陶粒和墙板生产。所述的预处理是将餐厨垃圾倒入原料收集仓，沥水后经双轴输送机送入粗分机，粗分机将大粒径重异物分离出系统；以有机质为主的均质物料进入精分制浆机，精分制浆机将中小粒径重异物分离出系统，同时将物料破碎为浆状物料为主的浆料物料；再进入除砂系统去除浆料中的小的重物质与塑料、细碎纤维等轻物质；浆料经加热后进入三相分离机，经分离出的油相物经二次提油后产生的粗油脂输送至油脂回收系统，水相和渣相由输送泵输送至厌氧发酵系统的浆液池中进行均料，经水解酸化后为厌氧发酵系统提供满足厌氧工艺的合适物料。
进入厌氧发酵罐经厌氧发酵后的餐厨垃圾，产生的沼气经净化后，输入到沼气储柜内，一部分沼气用于煅烧轻骨料陶粒使用，另一部分沼气经提纯净化为CNG天然气后用于车载燃气或输送到燃气管网作为家庭燃料。
厌氧发酵产生的沼液与沼渣的混合物，通过提升泵输送到固液分离机进行固液分离；从固液分离机分离出来的沼渣，与建筑弃土或河道淤泥进行混合搅拌均匀后造粒，输入到陶粒煅烧装置内进行高温煅烧，形成轻质陶粒；再由轻质陶粒作骨料，填充到装配式墙板模具内，在骨料的缝隙中加入由水泥、石膏、添加剂与沼液组成的结合剂，形成轻质装配式墙板。
从固液分离机分离出来的沼液，一部分作为调配固体浆料的水，输送到水解酸化罐与固体浆料混合；另一部分经净化和除臭后，输送到墙板制作装置，与水泥、石膏和添加剂一起，作为墙板结合剂的原料。
所述的沼气储柜内的沼气，输送到陶粒煅烧装置，作为燃料煅烧轻质陶粒；陶粒煅烧装置上的余热回收装置，通过介质输送管道，将一部分热量送到厌氧发酵罐，作为厌氧发酵的热源，另一部分热量送到墙板养护装置，作为装配式墙板养护的热源。
所述的厌氧发酵罐的发酵工艺是湿式中温发酵，餐厨浆料TS浓度是8%，发酵温度是35℃，平均发酵时间是27天；所述煅烧陶粒配料的比例是，沼渣30%，建筑弃土或河道淤泥70%；煅烧轻质陶粒剩余的沼气，提纯净化为CNG天然气，作为车载燃气或输送到燃气管网作为家庭燃料使用。
所述的装配式墙板制作原料的成分，包括污泥轻骨料陶粒70%、水泥15%、石膏15%，水的重量占水泥加石膏重量的65%和添加剂。
实现以上生产方法的生产线，包括预处理装置、水解酸化罐、厌氧发酵罐、沼气净化装置、固液分离装置、沼液净化装置、陶粒煅烧装置、墙板制作装置和沼气提纯装置。预处理装置的原料收集仓下口是双轴输送机1，双轴输送机1与粗分机2相连接，粗分机2与精分制浆机3通过螺旋输送机相连接，精分制浆机3由输送泵与除砂系统4相连接，除砂系统4由输送泵与三相分离机6相连接，三相分离机6油相部分通过输送泵与油脂回收系统连接，三相分离机6的水相和渣相部分通过输送泵和螺旋输送机与混料槽8连接，混料槽8通过输送泵与水解酸化罐9相连接。
水解酸化罐9的出料口通过输送泵与厌氧发酵罐10的进料口连接，厌氧发酵罐10的出料口与暂存池19相连，暂存池19与固液分离机20连接；固液分离机20的沼渣出口通过皮带输送机与混料造粒装置18连接，与混料造粒装置18连接的还有输送建筑弃土或河道淤泥17的皮带输送机；混料造粒装置18的出料口通过皮带输送机与陶粒煅烧装置21的进料口连接；陶粒煅烧装置21的出料口通过皮带输送机与墙板制作装置24的加料斗连接。
厌氧发酵罐10的沼气出口通过管路与沼气净化装置连接，沼气净化装置的出气口通过管路与双膜储气柜13连接，双膜储气柜13与陶粒煅烧装置21和沼气提纯净化装置15链接。
陶粒煅烧装置21上的余热回收装置23通过管路与厌氧发酵罐10和墙板养护装置25连接；固液分离机20的沼液出口通过管路与沼液储罐连接，沼液储罐的一个出口与水解酸化罐9连接，另一个出口通过管路经沼液净化装置22与墙板制作装置24连接。
所述的固液分离机20是螺旋固液分离机；所述的陶粒煅烧装置21是陶粒煅烧炉窑，在窑体上设置有余热回收装置23，余热回收装置23的导热介质是水；所述的沼气净化装置是生物、化学脱硫装置12和脱水装置11的组合；沼气提纯净化装置15采用膜净化工艺。所述的墙板制作装置24包括陶粒加料斗、装配式墙板模具、结合剂混合添加装置和墙板出模装置。
Claims (9)
1.一种利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法，包括预处理、厌氧发酵、沼气净化、固液分离、沼液净化、煅烧陶粒和墙板生产，其特征是：
所述的预处理是将餐厨垃圾倒入原料收集仓，沥水后经双轴输送机送入粗分机，粗分机将大粒径重异物分离出系统；以有机质为主的均质物料进入精分制浆机，精分制浆机将中小粒径重异物分离出系统，同时将物料破碎为浆状物料为主的浆料物料；再进入除砂系统去除浆料中的小的重物质与塑料、细碎纤维等轻物质；浆料经加热后进入三相分离机，经分离出的油相物经二次提油后产生的粗油脂输送至油脂回收系统，水相和渣相由输送泵输送至厌氧发酵系统的浆液池中进行均料，经水解酸化后为厌氧发酵系统提供满足厌氧工艺的合适物料；
进入厌氧发酵罐经厌氧发酵后的餐厨垃圾，产生的沼气经净化后，输入到沼气储柜内，一部分沼气用于煅烧轻骨料陶粒使用，另一部分沼气经提纯净化为CNG天然气后用于车载燃气或输送到燃气管网作为家庭燃料；
厌氧发酵产生的沼液与沼渣的混合物，通过提升泵输送到固液分离机进行固液分离；从固液分离机分离出来的沼渣，与建筑弃土或河道淤泥进行混合搅拌均匀后造粒，输入到陶粒煅烧装置内进行高温煅烧，形成轻质陶粒；再由轻质陶粒作骨料，填充到装配式墙板模具内，在骨料的缝隙中加入由水泥、石膏、添加剂与沼液组成的结合剂，形成轻质装配式墙板。
2.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法，其特征是：从固液分离机分离出来的沼液，一部分作为调配固体浆料的水，输送到水解酸化罐与固体浆料混合；另一部分经净化和除臭后，输送到墙板制作装置，与水泥、石膏和添加剂一起，作为墙板结合剂的原料。
3.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法，其特征是：所述的沼气储柜内的沼气，输送到陶粒煅烧装置，作为燃料煅烧轻质陶粒；陶粒煅烧装置上的余热回收装置，通过介质输送管道，将一部分热量送到厌氧发酵罐，作为厌氧发酵的热源，另一部分热量送到墙板养护装置，作为装配式墙板养护的热源。
4.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法，其特征是：所述的厌氧发酵罐的发酵工艺是湿式中温发酵，餐厨浆料TS浓度是6～12%，发酵温度是33～37℃，平均发酵时间是20～30天；所述煅烧陶粒配料的比例是，沼渣25%～35%，建筑弃土或河道淤泥65%～75%；煅烧轻质陶粒剩余的沼气，提纯净化为CNG天然气，作为车载燃气或输送到燃气管网作为家庭燃料使用。
5.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法，其特征是：所述的装配式墙板制作原料的成分，包括污泥轻骨料陶粒65～75%、水泥12.5～17.5%、石膏12.5～17.5%，水的重量占水泥加石膏重量的55～78%和添加剂。
6.根据权利要求1所述的利用餐厨废弃物生产天然气和装配式墙板的方法的生产线，包括预处理装置、水解酸化罐、厌氧发酵罐、沼气净化装置、固液分离装置、沼液净化装置、陶粒煅烧装置、墙板制作装置和沼气提纯装置，其特征是：
预处理装置的原料收集仓下口是双轴输送机（1），双轴输送机（1）与粗分机（2）相连接，粗分机（2）与精分制浆机（3）通过螺旋输送机相连接，精分制浆机（3）由输送泵与除砂系统（4）相连接，除砂系统（4）由输送泵与三相分离机（6）相连接，三相分离机（6）油相部分通过输送泵与油脂回收系统连接，三相分离机（6）的水相和渣相部分通过输送泵和螺旋输送机与混料槽（8）连接，混料槽（8）通过输送泵与水解酸化罐（9）相连接；
水解酸化罐（9）的出料口通过输送泵与厌氧发酵罐（10）的进料口连接，厌氧发酵罐（10）的出料口与暂存池（19）相连，暂存池（19）与固液分离机（20）连接；固液分离机（20）的沼渣出口通过皮带输送机与混料造粒装置（18）连接，与混料造粒装置（18）连接的还有输送建筑弃土或河道淤泥（17）的皮带输送机；混料造粒装置（18）的出料口通过皮带输送机与陶粒煅烧装置（21）的进料口连接；陶粒煅烧装置（21）的出料口通过皮带输送机与墙板制作装置（24）的加料斗连接；
厌氧发酵罐（10）的沼气出口通过管路与沼气净化装置连接，沼气净化装置的出气口通过管路与双膜储气柜（13）连接，双膜储气柜（13）与陶粒煅烧装置（21）和沼气提纯净化装置（15）链接。
7.根据权利要求6所述的生产线，其特征是：陶粒煅烧装置（21）上的余热回收装置（23）通过管路与厌氧发酵罐（10）和墙板养护装置（25）连接；固液分离机（20）的沼液出口通过管路与沼液储罐连接，沼液储罐的一个出口与水解酸化罐（9）连接，另一个出口通过管路经沼液净化装置（22）与墙板制作装置（24）连接。
8.根据权利要求6所述的生产线，其特征是：所述的固液分离机（20）是板框式压滤机或螺旋固液分离机；所述的陶粒煅烧装置（21）是陶粒煅烧炉窑，在窑体上设置有余热回收装置（23），余热回收装置（23）的导热介质是水；所述的沼气净化装置是生物、化学脱硫装置（12）和脱水装置（11）的组合；沼气提纯净化装置（15）采用膜净化工艺。
9.根据权利要求6所述的生产线，其特征是：所述的墙板制作装置（24）包括陶粒加料斗、装配式墙板模具、结合剂混合添加装置和墙板出模装置。
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