CN110038880A - 一种餐厨垃圾的处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种餐厨垃圾的处理系统及方法，涉及环保技术领域。该系统包括依次连接的多功能分离装置、制浆机、湿热反应器、换热器、三相离心机和厌氧消化池；多功能分离装置包括倾斜的外壳，较低一端具有进料口，较高一端具有固相出口；内部设置轴向的第一导向螺旋，通过轴承连接至外壳，外周套设有筛筒，筛筒两端连接至轴承，第一导向螺旋和筛筒同步转动；进料口和固相出口均与筛筒连通；外壳具有蒸汽进口。本发明中餐厨垃圾经预热并热洗、两次分选、制浆后得粒径均一、浓度高的有机浆料，再经湿热反应后换热除油；除油后浆料再次冷却后进行厌氧消化，回收生物质能，实现餐厨垃圾的减量化、无害化和资源化，且节约能耗，具有广阔的应用前景。

Description

一种餐厨垃圾的处理系统及方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体而言，涉及一种餐厨垃圾的处理系统及方法。

背景技术

餐厨垃圾也称泔脚废弃物，是餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物和家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾的总称，具有高有机物含量、高含水率、易腐烂等特点，其性状和气味都会对环境卫生造成恶劣影响，且容易滋长病原微生物、霉菌毒素等有害物质。同时，营养丰富的餐厨垃圾是宝贵的可再生资源，在实现减量化、稳定化和无害化的前提下对餐厨垃圾中的有机质实现资源化的就地利用，是研究者们的研究的重点和难点。

在我国，由于目前餐厨垃圾分类体系尚不完善，餐厨垃圾中混入了大量的其他垃圾，导致餐厨垃圾的成分变得更加复杂，加大了处理难度。因此，开发有效地处理设备和处理途径，是餐厨垃圾处理中亟需解决的问题。

发明内容

本发明的第一发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种餐厨垃圾的处理系统，该处理系统首先将餐厨垃圾中的无机残渣和有机浆料进行分离，获得粒径均一、纯度高的有机浆料，再对其依次进行湿热强化预处理、除油、厌氧消化处理，以回收粗油脂和沼气，实现了餐厨垃圾减量化、无害化和资源化的目的。

本发明的第二发明目的在于，提供一种餐厨垃圾的处理方法，该方法基于上述系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种餐厨垃圾的处理系统，其包括依次连接的多功能分离装置、制浆机、湿热反应器、换热器、三相离心机和厌氧消化池；所述多功能分离装置包括倾斜设置的外壳，所述外壳较低的一端设置有进料口，较高的一端设置有固相出口；外壳内部设置有沿轴向的第一导向螺旋，所述第一导向螺旋通过轴承连接至所述外壳的两端；所述第一导向螺旋外周套设有筛筒，所述筛筒两端分别连接至轴承，所述第一导向螺旋和所述筛筒由同一个电机驱动转动；所述进料口和所述固相出口分别与所述筛筒连通；所述外壳还设置有蒸汽进口。

由于采用了上述技术方案，餐厨垃圾在多功能分离装置中经导向螺旋由较低的一端向较高的一端输送，同时经蒸汽预热，将固态或半固态的油脂液化。输送过程中，液态及小粒径物料在重力和离心力的双重作用下，经筛筒筛出，进入外壳，大颗粒物料由于筛筒的阻挡，由固相出口输出，实现无机物与有机物的初步分离；该过程中，由于筛筒与导向螺旋同步转动，使得筛筒的滤孔不易堵塞，分离效果好；更重要的是，该过程不对物料进行破碎，极大程度地避免了玻璃瓶、金属刀叉、陶瓷餐具等硬质无机杂质被破碎成小粒径物料进入后续处理设备中，降低了对后续处理设备及输送管路的磨损，从而大大降低运行维护成本。

本发明的一种餐厨垃圾的处理系统，所述外壳内部的顶壁和/或侧壁设置有均匀排布的热水喷淋口，所述喷淋口连接有进水管，所述进水管连接至所述换热器。

由于采用了上述技术方案，物料在提升过程中经热洗，有效促进油脂和小尺寸物料与大颗粒物料的分离，减小大颗粒物料中油脂含量，便于后续处理。热水来源于换热器，促进能源的循环利用。

本发明的一种餐厨垃圾的处理系统，所述蒸汽进口连接至所述湿热反应器；所述外壳较低的一端设置有液相出口，所述液相出口连接至所述制浆机。

由于采用了上述技术方案，预热所用蒸汽来自湿热反应器，促进能源的循环利用。

本发明的一种餐厨垃圾的处理系统，所述外壳的倾斜角度为15-45°，所述筛筒的滤径为10-15cm。

本发明的一种餐厨垃圾的处理系统，所述制浆机包括竖直设置的具有内部腔体的壳体，所述壳体内部设置有竖直的转动轴，转动轴上设置有沿轴向的第二导向螺旋；所述第二导向螺旋和壳体的内壁之间设置有滤筒；制浆机分别设置有物料进口、滤渣出口和浆料出口；所述物料进口设置于壳体底部，贯穿滤筒；滤渣出口设置于壳体顶部，浆料出口设置有壳体底部，滤筒外侧，向壳体外部延伸。

由于采用了上述技术方案，物料在制浆机中由下往上提升，提升过程中，小粒径物料随液态物料在重力和离心力的双重作用下由滤筒滤出，由浆料出口输出；大颗粒物料由于滤筒的阻挡下向上输送，经滤渣出口输出，从而实现无机物与有机物的二次分选。

本发明的一种餐厨垃圾的处理系统，所述转动轴的直径由下往上逐渐增大；所述第二导向螺旋的螺距由下往上逐渐减小。

由于采用了上述技术方案，物料在向上提升过程中可实现分选、压榨脱水，一方面促进固液分离，另一方面，对物料进行挤压分选、制浆。

本发明的一种餐厨垃圾的处理系统，所述滤筒的滤径为5-10mm。

本发明的一种餐厨垃圾的处理系统，所述分别设置有冷源进料口、冷源出口、热源进口和热源出口，所述冷源进口连接至自来水管，冷源出口连接至多功能分离装置的进水管，所述热源进口连接至湿热反应器，热源出口连接至三相离心机。

由于采用了上述技术方案，湿热反应的物料将热量传递给自来水，物料得到了初步冷却，升温的自来水进入多功能分离装置对餐厨垃圾进行热洗，节约能源。

一种餐厨垃圾的处理方法，其包括如下步骤：

（1）将餐厨垃圾由进料口加入外壳内部的筛筒中，启动电机驱动第一导向螺旋和筛筒转动，第一导向螺旋转动过程中将餐厨垃圾由较低的一端向较高的一端输送，输送过程中，通入蒸汽进行预热融化凝结的油脂，并通入热水进行热洗，洗去油脂；大颗粒固体废渣经预热、热洗后由固相出口输出，液体及小粒径物料由筛筒滤孔筛出进入外壳，由液相出口输出；

（2）物料由液相出口输入制浆机，物料在制浆中由下往上提升，提升过程中，大颗粒物料经压榨脱水后由滤渣出口输出；液相和小粒径物料经滤筒滤出，形成有机浆料，由浆料出口进入湿热反应器；

（3）向湿热反应器中通入饱和蒸汽作为热源，有机浆料在湿热反应器中进行湿热反应；

（4）湿热反应后的物料作为热源介质进入换热器降温，冷源介质采用自来水；

（5）初步冷却后的物料泵入三相离心机进行除油，回收的粗油脂作为化工原料或制生物柴油；

（6）脱油后浆料进一步冷却至38-40℃，送至厌氧消化池进行厌氧消化，回收生物质能（沼气），实现资源化。

本发明的餐厨垃圾的处理方法，步骤（1）中，预热用的蒸汽为湿热反应后的泄放的二次蒸汽；热洗用的热水来自换热器换热升温的冷源介质。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种餐厨垃圾的处理系统及方法，其中餐厨垃圾依次经蒸汽预热、热水热洗、分选、制浆后得到粒径均一、浓度高的有机浆料，再对其依次进行湿热强化预处理、除油工序，回收的粗油脂作为化工原料或制生物柴油；除油后物料经冷却后送至厌氧消化池进行厌氧消化，回收生物质能（沼气），实现了餐厨垃圾减量化、无害化和资源化的要求，且能耗低，具有广阔的应用前景。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明实施例1中提供的餐厨垃圾的处理系统的示意图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

本实施例提供一种餐厨垃圾的处理系统，其包括依次连接的多功能分离装置1、制浆机2、湿热反应器3、换热器4、三相离心机5和厌氧消化池6。

其中，多功能分离装置1包括外壳11，外壳11倾斜设置，内部空心设置，优选地，倾斜角度为15-45°。外壳11较低的一端的顶部设有进料口12，底部设置有液相出口13，较高的一端固相出口14。外壳11内部设置有第一导向螺旋15以确保物料的运输方向，第一导向螺旋15可以是有轴的螺旋也可以是无轴螺旋，优选为无轴螺旋。第一导向螺旋15沿外壳11的轴向设置，并且通过轴承连接至外壳11的两端，由电机驱动转动。

第一导向螺旋15外周套设有筛筒16，筛筒16两端分别连接至轴承，由驱动第一导向螺旋15的电机驱动，和第一导向螺旋15同步转动，可通过控制，使二者转速相同或不同。筛筒16的滤径优选为10-15cm。筛筒16分别与进料口12和固相出口14连通。

外壳11上还设置有蒸汽进口17和热水喷淋口18。优选地，蒸汽进口17连接至湿热反应器3以利用湿热反应后泄放的乏汽对餐厨垃圾进行预热。热水喷淋口18均匀排布在外壳11内部的顶壁和/或侧壁，热水喷淋口18连接至进水管以喷淋热水，对餐厨垃圾进行热洗。优选地，热水喷淋口18的进水管连接至换热器4以节约能耗。

物料由进料口进入筛筒，由第一导向螺旋进行输送，输送过程中，对物料进行预热和热洗，随后液体物料和小粒径物料由筛筒逃逸到外壳，由液相出口输出，大颗粒物料由固相出口输出，实现无机物与有机物的初步分离。

制浆机2为立式制浆机，包括竖直设置的壳体21，壳体21具有空心的内部腔体。壳体21上设置物料进口22、滤渣出口23和浆料出口24，物料进口22和浆料出口24设置于壳体21的底部，物料进口22连接至液相出口13，浆料出口连接至湿热反应器3，滤渣出口23设置于壳体21的顶部。内部腔体设置有竖直的转动轴25，转动轴25有电机驱动转动，其上设置有竖直的第二导向螺旋26。优选地，转动轴25变径设置，其直径由下往上逐渐增大；第二导向螺旋26变距设置，其螺距由下往上逐渐减小。

第二导向螺旋26与壳体21之间设置有滤筒27，优选地，其滤径为5-10mm。滤筒27底部连接至转动轴25，顶部与滤渣出口23连通。物料进口22贯穿滤筒27，浆料出口设置于滤筒外侧，向壳体21外部延伸。物料经物料进口进入滤筒，由第二导向螺旋由下往上提升，提升过程中，液体和小粒径物料从滤筒滤出，由浆料出口输出；大颗粒物料由于滤筒的阻挡下向上输送，经滤渣出口输出，从而实现无机物与有机物的二次分选。

湿热反应器3可根据需要选择现有技术中的湿热反应器，设置有输入口和输出口，输入口连接至浆料出口24，输出口连接至换热器。湿热反应器还设置有蒸汽进口和蒸汽出口，由蒸汽进口向湿热反应器中通入热源蒸汽，蒸汽出口连接至多功能分离装置的蒸汽进口17。另外，湿热反应器3还具有安全阀泄压口和清洗水口。

换热器4可根据需要选择现有技术中的换热器，换热器分别设置有冷源进口和冷源出口、热源进口和热源出口。其中，冷源进口连接至自来水管，冷源出口连接至喷淋口18的进水管。热源进口连接至是热反应器3的输出口，热源出口连接至三相离心机5。三相离心机5和厌氧消化池6均可以根据需要参照现有技术进行设计，本文不在赘述。

实施例2

本实施例提供一种餐厨垃圾的处理方法，该方法基于实施例1中的餐厨垃圾的处理系统，其包括如下步骤：

步骤一：收集餐厨垃圾，将其由进料口加入外壳内部的筛筒中，启动电机驱动第一导向螺旋和筛筒转动，第一导向螺旋转动过程中将餐厨垃圾由较低的一端向较高的一端输送，输送过程中，通入蒸汽进行预热融化凝结的油脂，并通入热水进行热洗，洗去油脂；大颗粒固体废渣经预热、热洗后由固相出口输出，液体及小粒径物料由筛筒滤孔筛出，进入外壳，由液相出口输出，实现无机物与有机物的初步分离。

步骤二：物料由液相出口输入制浆机，在制浆中由下往上提升，提升过程中，在变径转动轴和变距螺旋与滤筒共同作用下，大颗粒滤渣经压榨脱水后由滤渣出口输出；液相和小粒径物料经滤筒滤出，形成粒径均一、浓度高的有机浆料，由浆料出口进入湿热反应器，完成无机物与有机物的二次分选。

步骤三：向湿热反应器中通入饱和蒸汽作为热源，有机浆料在湿热反应器中进行湿热反应。

步骤四：湿热反应后的物料作为热源介质进入换热器降温，冷源介质采用自来水。

步骤五：初步冷却后的物料泵入三相离心机进行除油，回收的粗油脂作为化工原料或制生物柴油。

步骤六：除油后浆料进一步冷却至38-40℃，送至厌氧消化池进行厌氧消化，回收生物质能（沼气），实现资源化。

实施例3

本实施例提供一种餐厨垃圾的处理方法，该方法基于实施例1中的餐厨垃圾的处理系统，其包括如下步骤：

步骤一：收集餐厨垃圾，将其由进料口加入外壳内部的筛筒中，启动电机驱动第一导向螺旋和筛筒转动，第一导向螺旋转动过程中将餐厨垃圾由较低的一端向较高的一端输送，输送过程中，通入蒸汽进行预热融化凝结的油脂，并通入热水对其进行热洗，洗去油脂；其中，预热用的蒸汽为湿热反应后的泄放的二次蒸汽；热洗用的热水为经换热器换热升温的冷源介质。大颗粒固体废渣经预热、热洗后由固相出口输出，液体及小粒径物料由筛筒滤孔筛出进入外壳，由液相出口输出，实现无机物与有机物的初步分离。

步骤二：物料由液相出口输入制浆机，在制浆中由下往上提升，提升过程中，在变径转动轴和变距螺旋与滤筒共同作用下，大颗粒滤渣经压榨脱水后由滤渣出口输出；液相和小粒径物料经滤筒滤出，形成粒径均一、浓度高的有机浆料，由浆料出口进入湿热反应器，从而实现无机物与有机物的二次分选。

步骤三：向湿热反应器中通入饱和蒸汽作为热源，有机浆料在湿热反应器中进行湿热反应。

步骤四：湿热反应后的物料作为热源介质进入换热器降温，冷源介质采用自来水。

步骤五：初步冷却后的物料泵入三相离心机进行除油，回收的粗油脂作为化工原料或制生物柴油；

步骤六：除油后浆料再进一步冷却至38-40℃，送至厌氧消化池进行厌氧消化，回收生物质能（沼气），实现资源化。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种餐厨垃圾的处理系统，其特征在于，其包括依次连接的多功能分离装置、制浆机、湿热反应器、换热器、三相离心机和厌氧消化池；所述多功能分离装置包括倾斜设置的外壳， 所述外壳较低的一端设置有进料口，较高的一端设置有固相出口；外壳内部设置有沿轴向的第一导向螺旋，所述第一导向螺旋通过轴承连接至所述外壳的两端；所述第一导向螺旋外周套设有筛筒，所述筛筒两端分别连接至轴承，所示第一导向螺旋和所述筛筒由同一个电机驱动转动；所述进料口和所述固相出口分别与所述筛筒连通；所述外壳还设置有蒸汽进口。

2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾的处理系统，其特征在于，所述外壳内部的顶壁和/或侧壁设置有均匀排布的热水喷淋口，所述喷淋口连接有进水管，所述进水管连接至所述换热器。

3.根据权利要求2所述的餐厨垃圾的处理系统，其特征在于，所述蒸汽进口连接至所述湿热反应器；所述外壳较低的一端设置有液相出口，所述液相出口连接至所述制浆机。

4.根据权利要求3所述的餐厨垃圾的处理系统，其特征在于，所述外壳的倾斜角度为15-45°，所述筛筒的滤径为10-15cm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的餐厨垃圾的处理系统，其特征在于，所述制浆机包括竖直设置的具有内部腔体的壳体，所述壳体内部设置有竖直的转动轴，转动轴上设置有沿轴向的第二导向螺旋；所述第二导向螺旋和壳体的内壁之间设置有滤筒；制浆机分别设置有物料进口、滤渣出口和浆料出口；所述物料进口设置于壳体底部，贯穿滤筒；滤渣出口设置于壳体顶部，浆料出口设置有壳体底部，滤筒外侧，向壳体外部延伸。

6.根据权利要求5所述的餐厨垃圾的处理系统，其特征在于，所述转动轴的直径由下往上逐渐增大；所述第二导向螺旋的螺距由下往上逐渐减小。

7.根据权利要求6所述的餐厨垃圾的处理系统，其特征在于，所述滤筒的滤径为5-10mm。

8.根据权利要求7所述的餐厨垃圾的处理系统，其特征在于，所述分别设置有冷源进料口、冷源出口、热源进口和热源出口，所述冷源进口连接至自来水管，冷源出口连接至多功能分离装置的进水管，所述热源进口连接至湿热反应器，热源出口连接至三相离心机。

9.一种餐厨垃圾的处理方法，其特征在于，其包括如下步骤：

（1）将餐厨垃圾由进料口加入外壳内部的筛筒中，启动电机驱动第一导向螺旋和筛筒转动，第一导向螺旋转动过程中将餐厨垃圾由较低的一端向较高的一端输送，输送过程中，通入蒸汽进行预热融化凝结的油脂，并通入热水进行热洗，洗去油脂；大颗粒固体废渣经预热、热洗后由固相出口输出，液体及小粒径物料由筛筒滤孔筛出进入外壳，由液相出口输出；

（2）物料由液相出口输入制浆机，物料在制浆中由下往上提升，提升过程中，大颗粒物料经压榨脱水后由滤渣出口输出；液相和小粒径物料经滤筒滤出，形成有机浆料，由浆料出口进入湿热反应器；

（3）向湿热反应器中通入饱和蒸汽作为热源，有机浆料在湿热反应器中进行湿热反应；

（4）湿热反应后的物料作为热源介质进入换热器降温，冷源介质采用自来水；

（5）初步冷却后的物料泵入三相离心机进行除油，回收的粗油脂作为化工原料或制生物柴油；

（6）脱油后浆料进一步冷却至38-40℃，送至厌氧消化池进行厌氧消化，回收生物质能（沼气），实现资源化。

10.根据权利要求9所述的餐厨垃圾的处理方法，其特征在于：步骤（1）中，预热用的蒸汽为湿热反应后的泄放的二次蒸汽；热洗用的热水来自换热器换热升温的冷源介质。