CN111112284A - 一种可综合处理易腐垃圾的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可综合处理易腐垃圾的装置及方法，包括预处理单元、水热碳化耦合蒸汽发生器、厌氧发酵单元和废水处理单元，所述预处理单元包括固液分离装置和油水分离装置，所述固液分离装置一端与水热碳化耦合蒸汽发生器相连接，另一端与油水分离装置相连接；所述油水分离装置一端连接储油罐，另一端连接厌氧发酵单元；所述水热碳化耦合蒸汽发生器内还设有燃气装置与搅拌/蒸汽发生装置，燃气装置与厌氧发酵单元相连接，搅拌/蒸汽发生装置与废水处理单元相连接；所述厌氧发酵单元与废水处理单元相连接。本发明得到的产物有油与盐含量较低的生物炭，得到的生物炭可作为高品质能源、土壤改良剂,且整个工艺路线废水零排放。

Description

一种可综合处理易腐垃圾的装置及方法
技术领域
本发明属于湿垃圾处理技术领域，特别涉及一种可综合处理易腐垃圾的装置及方法。
背景技术
当生活垃圾混合收集时，生活垃圾中易腐组分占50%以上。易腐垃圾中含水率高、有机物含量高、油脂含量高，在自然环境中易腐败变质，滋生有害的细菌和微生物，对环境构成了巨大威胁。目前，易腐垃圾的处置技术缺乏，普遍存在耗时长，处置不彻底等不足。常见的处理方法有卫生填埋法和焚烧法，对于卫生填埋法来说，其缺点是占地大，耗时长，存在恶臭及堆体不稳定等问题。对于焚烧法来说，缺点是易腐垃圾含水量高，热值低，难以自持燃烧，能耗高，经济效益差。因此，急需开发能快速综合处置易腐垃圾的技术。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种能高效快速处理易腐垃圾，同时可实现资源化多联产利用的可综合处理易腐垃圾的装置及方法。
为此，本发明的第一个技术方案是：一种可综合处理易腐垃圾的装置，其特征在于：包括预处理单元、水热碳化耦合蒸汽发生器、厌氧发酵单元和废水处理单元，所述预处理单元包括固液分离装置和油水分离装置，所述固液分离装置一端与水热碳化耦合蒸汽发生器相连接，另一端与油水分离装置相连接；所述油水分离装置一端连接储油罐，另一端连接厌氧发酵单元；所述水热碳化耦合蒸汽发生器内还设有燃气装置与搅拌/蒸汽发生装置，燃气装置与厌氧发酵单元相连接，搅拌/蒸汽发生装置与废水处理单元相连接；所述水热碳化耦合蒸汽发生器顶部还与油水分离装置相连接，底部还连接一物料收集装置；所述厌氧发酵单元与废水处理单元相连接。
进一步地，所述预处理单元还包括金属磁选分离装置，金属磁选分离装置与固液分离装置相连接。
进一步地，所述水热碳化耦合蒸汽发生器顶部设有进料管道，与固液分离装置相连接，顶部还设有一输气管道，与油水分离装置相连接，底部设有一出料管道，与物料收集装置相连接。
进一步地，所述水热碳化耦合蒸汽发生器内的反应温度为250℃-300℃，反应压力为2.5MPa-3.0MPa。
进一步地，还包括一换热器，与水热碳化耦合蒸汽发生器和油水分离装置相连接，利用水热碳化耦合蒸汽发生器产生的高温蒸汽对油水分离装置内的液相混合物加热，促进油水分离，油水分离装置内温度为80℃。
进一步地，所述搅拌/蒸汽发生装置包括电机与空心桨叶，空心桨叶安装在电机的转轴上；所述空心桨叶内部设有中空的水流管道，与废水处理单元相连通。
进一步地，还包括二次脱水装置，二次脱水装置位于水热碳化耦合蒸汽发生器与物料收集装置之间，二次脱水装置通过输水管道与油水分离装置相连接。
进一步地，还包括辅助燃气供给罐，与水热碳化耦合蒸汽发生器相连接。
本发明的第二个技术方案是：一种可综合处理易腐垃圾的方法，使用上述装置，包括以下步骤：
1）将收集好的易腐垃圾进行破袋，通过预处理单元进行金属磁选分离、固液分离与油水分离，固液分离装置中的固体通过输料管道放入水热碳化耦合蒸汽发生器，液体通过输水管道输送至油水分离装置，油通过输油管道输送至储油罐；
2）通过厌氧发酵单元产生的燃气与辅助燃气一起输入水热碳化耦合蒸汽发生器，使固体垃圾发生水热反应，搅拌/蒸汽发生装置搅拌物料，同时废水处理单元输送至空心桨叶中的水得到加热而产生蒸汽，蒸汽通过输气管道输送至换热器与油水混合液进行换热；
3）水热反应后的固体渣料输送至二次脱水装置进行二次脱水，二次脱水后的固体渣料输送至物料收集装置以供回收利用，产生的水通过输水管道输入油水分离装置；
4）厌氧发酵后的水输送至水处理厂进行处理净化，得到可利用的厂用水。
所述水热碳化耦合蒸汽发生器产生的高温蒸汽作为热量来源促进油水分离器内的油水分离；油水分离器通过对液相混合物进行加热，使油漂浮于液面之上达到分离油水混合物的效果。
本发明所述处理易腐垃圾的装置不需要对进料进行细破碎，只需破袋，且无需分拣塑料；装置所需的热量来自于自身的厌氧发酵装置产生的可燃气，节约能源；水热反应与产生蒸汽在水热碳化耦合蒸汽发生器进行，做到水热反应及蒸汽产生一体化；本发明得到的产物有油与盐含量较低的生物炭，得到的生物炭可作为高品质能源、土壤改良剂,也可作为还原剂、肥料缓释载体，且整个工艺路线废水零排放。
附图说明
以下结合附图和本发明的实施方式来作进一步详细说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明水热碳化耦合蒸汽发生器的装置图。
图中标记为：进料口1、进水口2、出料口3、排气口4、燃烧室5、空心桨叶6、可燃气A、辅助燃气B。
具体实施方式
参见附图。本实施例包括预处理单元、厌氧发酵装置、水热碳化耦合蒸汽发生器和废水处理装置，其中：
预处理单元包括金属磁选分离装置、固液分离装置和油水分离装置。金属磁选分离装置与固液分离装置相连接，固液分离装置一端通过输料管道与水热碳化耦合蒸汽发生器相连接，将分离出来的固体输送至水热碳化耦合蒸汽发生器进行反应，另一端通过输水管道与油水分离装置相连接，将有机质含量丰富的液体通过油水分离后，输送至厌氧发酵池进行厌氧发酵产生可燃气；油水分离装置底部一端与固液分离装置相连接，另一端与储油罐相连接，油水分离出来的油收集到储油罐内，水输送到厌氧发酵装置内进行发酵，产生可燃气。
厌氧发酵装置底部一侧与废水处理装置相连接，顶部另一侧通过一输气管道与水热碳化耦合蒸汽发生器相连接，将厌氧发酵产生的可燃气输送至水热碳化耦合蒸汽发生器内支持水热反应。
水热碳化耦合蒸汽发生器从顶部伸入进料口1，通过进料管道与固液分离装置相连接，内部设置燃气装置与搅拌/蒸汽发生装置，燃气装置将从厌氧发酵装置输送过来的可燃气点燃，保证水热反应的进行；搅拌/蒸汽发生装置包括转轴、电动机与空心桨叶6，搅拌物料的同时，将废水处理设备输送过来的水加热为蒸汽输送至换热器，换热器可以将水热碳化耦合蒸汽发生器产生的高温蒸汽与油水分离装置内的油水混合液进行换热，使得油水分离装置内温度为80℃，对油水分离装置内的液相混合物进行加热，使油漂浮于液面之上达到分离油水混合物的效果；废水处理装置无法提供足够的水时，由备用供水罐从进水口2处输送水至空心桨叶6中。燃气装置与厌氧发酵装置的顶部相连接，进行固液分离与油水分离之后的水在厌氧发酵装置中产生可燃气A，输送至燃气装置的燃烧室5内。当无法产生足够燃气时，由辅助燃气罐提供辅助燃气B输送至燃气装置。所述水热碳化耦合蒸汽发生器底部还连接一物料收集装置，以对水热碳化反应后的固体进行收集处理及后续应用。
二次脱水装置设置在水热碳化耦合蒸汽发生器的出料口3处，一端与物料收集装置相连接，另一端通过输水管道与油水分离装置相连接；废水处理装置通过一输水管道与水热碳化耦合蒸汽发生器中的搅拌/蒸汽发生装置相连接；水热碳化耦合蒸汽发生器上还设有排气口4，将换热后的蒸汽排向外界。
利用上述装置处理易腐垃圾时：
步骤1：将收集好的易腐垃圾进行破袋，通过预处理单元进行金属磁选分离、固液分离与油水分离，固液分离装置分离出的固体通过输料管道进入水热碳化耦合蒸汽发生器，液体通过输水管道输送至油水分离装置；油水分离装置分离出的油通过输油管道输送至储油罐，分离出的有机质含量丰富的液体输送至厌氧发酵池进行厌氧发酵，产生可燃气A；
步骤2：通过厌氧发酵装置产生的可燃气A输送至水热碳化耦合蒸汽发生器内支持水热反应；当厌氧发酵装置无法产生足够燃气时，由辅助燃气罐提供辅助燃气B，使固体垃圾发生水热反应，搅拌/蒸汽发生装置搅拌物料，同时废水处理装置输送至空心桨叶中的水得到加热而产生蒸汽，蒸汽通过输气管道输送至换热器与油水混合液进行换热；
步骤3：水热反应后的固体渣料输送至二次脱水装置进行二次脱水，二次脱水后的固体渣料输送至物料收集装置以供回收利用，产生的水通过输水管道输入油水分离装置；
步骤4：厌氧发酵后的水输送至水处理厂进行处理净化，得到可利用的厂用水。

Claims (9)

1.一种可综合处理易腐垃圾的装置，其特征在于：包括预处理单元、水热碳化耦合蒸汽发生器、厌氧发酵单元和废水处理单元，所述预处理单元包括固液分离装置和油水分离装置，所述固液分离装置一端与水热碳化耦合蒸汽发生器相连接，另一端与油水分离装置相连接；所述油水分离装置一端连接储油罐，另一端连接厌氧发酵单元；所述水热碳化耦合蒸汽发生器内还设有燃气装置与搅拌/蒸汽发生装置，燃气装置与厌氧发酵单元相连接，搅拌/蒸汽发生装置与废水处理单元相连接；所述水热碳化耦合蒸汽发生器顶部还与油水分离装置相连接，底部还连接一物料收集装置；所述厌氧发酵单元与废水处理单元相连接。
2.如权利要求1所述的一种可综合处理易腐垃圾的装置，其特征在于：所述预处理单元还包括金属磁选分离装置，金属磁选分离装置与固液分离装置相连接。
3.如权利要求1所述的一种可综合处理易腐垃圾的装置，其特征在于：所述水热碳化耦合蒸汽发生器顶部设有进料管道，与固液分离装置相连接，顶部还设有一输气管道，与油水分离装置相连接，底部设有一出料管道，与物料收集装置相连接。
4.如权利要求1所述的一种可综合处理易腐垃圾的装置，其特征在于：所述水热碳化耦合蒸汽发生器内的反应温度为250℃-300℃，反应压力为2.5MPa-3.0MPa。
5.如权利要求1所述的一种可综合处理易腐垃圾的装置，其特征在于：还包括一换热器，与水热碳化耦合蒸汽发生器和油水分离装置相连接，利用水热碳化耦合蒸汽发生器产生的高温蒸汽对油水分离装置内的液相混合物加热，促进油水分离，油水分离装置内温度为80℃。
6.如权利要求1所述的一种可综合处理易腐垃圾的装置，其特征在于：所述搅拌/蒸汽发生装置包括电机与空心桨叶，空心桨叶安装在电机的转轴上；所述空心桨叶内部设有中空的水流管道，与废水处理单元相连通。
7.如权利要求1所述的一种可综合处理易腐垃圾的装置，其特征在于：还包括二次脱水装置，二次脱水装置位于水热碳化耦合蒸汽发生器与物料收集装置之间，二次脱水装置通过输水管道与油水分离装置相连接。
8.如权利要求1所述的一种可综合处理易腐垃圾的装置，其特征在于：还包括辅助燃气供给罐，与水热碳化耦合蒸汽发生器相连接。
9.一种可综合处理易腐垃圾的方法，其特征在于：使用权利要求1~8任一项所述的装置，包括以下步骤：
1）将收集好的易腐垃圾进行破袋，通过预处理单元进行金属磁选分离、固液分离与油水分离，固液分离装置中的固体通过输料管道放入水热碳化耦合蒸汽发生器，液体通过输水管道输送至油水分离装置，油通过输油管道输送至储油罐；
2）通过厌氧发酵单元产生的燃气与辅助燃气一起输入水热碳化耦合蒸汽发生器，使固体垃圾发生水热反应，搅拌/蒸汽发生装置搅拌物料，同时废水处理单元输送至空心桨叶中的水得到加热而产生蒸汽，蒸汽通过输气管道输送至换热器与油水混合液进行换热；
3）水热反应后的固体渣料输送至二次脱水装置进行二次脱水，二次脱水后的固体渣料输送至物料收集装置以供回收利用，产生的水通过输水管道输入油水分离装置；
4）厌氧发酵后的水输送至水处理厂进行处理净化，得到可利用的厂用水。
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