CN112121489A

CN112121489A - 一种分布式餐厨垃圾处理装置

Info

Publication number: CN112121489A
Application number: CN202010862750.5A
Authority: CN
Inventors: 付晓燕; 曹义鸣; 余明远
Original assignee: Zhejiang Moshang Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Moshang Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-25
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2020-12-25

Abstract

本发明涉及一种分布式餐厨垃圾处理装置。分布式餐厨垃圾处理装置由固液分离模块和油水分离模块组成，固液分离模块由多级金属滤网构成，油水分离模块由超亲水疏油分离材料和超亲油疏水分离材料组成，超亲水疏油分离材料的水接触角为10°以下，超亲油疏水分离材料的水接触角为130°以上。本发明可以实现小规模餐厨垃圾的就地处理，高效完成固液分离和油水分离过程，直接产生可排放清水，同时减少油脂中的含水量，抑制油脂变质，便于储运和油脂回收处理，为后续餐厨垃圾的集中式深度处理创造良好的条件。

Description

一种分布式餐厨垃圾处理装置

技术领域

本发明涉及垃圾处理领域，具体涉及一种分布式餐厨垃圾处理装置。

背景技术

餐厨垃圾是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾，包括丢弃不用的菜叶、剩菜、剩饭、果皮、蛋壳、茶渣、骨头等，其主要来源为家庭厨房、餐厅、饭店、食堂、市场及其他与食品加工有关的行业。餐厨垃圾含水率高达 74%，有机物含量高达 95%，餐厨垃圾本身的性质决定了其具有较大的回收利用价值。居民餐厨垃圾采用无害化处理后，可减少环境污染，达到资源最大化利用。

随着国民经济的发展以及人民生活水平的提高，餐饮及相关行业迅速发展，伴随而来的餐厨垃圾也高速增长，根据《2017—2022 年中国餐厨垃圾处理行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》中显示，2015—2017 年，全国餐厨垃圾产生量分别为 9 475、9731、9 972万t，其中主要城镇餐厨垃圾日均产生量达25万 t，人均日产量为 0.18 kg。从数据显示可知，餐厨垃圾每年递增速度明显，若其得不到及时处理，既影响居民生活环境，又对自然生态环境造成影响。

依据餐厨垃圾处理设备的规模和处理效果，餐厨垃圾设备分为大型餐厨垃圾处理设备和小型餐厨垃圾处理设备。

小型餐厨垃圾处理设备体积较小，具有便携性和简易性。但是，餐厨垃圾处理效果有限，与大型生产线处理相比，其作业形式比较单一，无法进行针对性的餐厨垃圾处理作业。小型餐厨垃圾处理设备具有明显的简易性，但是设备体积依然具有一定的规模，相比空调、电视等电器，其体积依然偏大。该设备占地面积与集成化程度不成正比，无法保证作业效果可靠。大型餐厨垃圾处理生产线采用集中处理方式，导致其本身作业具有一定的规模性。当餐厨垃圾处理量较少时，其往往无法在保证成本的前提下进行集中作业，不利于生产线本身的运行与发展。大型生产线处理设备占地面积较大，设备运维成本较高，所以其在运行初期需要庞大的资金支持。在运行过程中，其维修保养需要付出相应的成本。我国区域性饮食差异较大，所以餐厨垃圾处理方式具有明显的差异，对餐厨垃圾处理设备提出较高的要求。

传统的小型化餐厨垃圾处理装置多涉及餐厨垃圾的固液分离和粉碎，餐厨垃圾含水率高达 74%，有机物含量高达 95%，含油量高，产生的含油污水难以处理。现有的油水分离设备处理效果差，产水含油量高，无法满足排放标准。同时浓缩的油脂中还含有大量的水，不仅会导致油脂变质，且不利于运输到集中的大型垃圾处理设备。

发明内容

本发明涉及一种新型的小型化餐厨垃圾现场处理装置，设备采用超浸润性油水分离材料处理餐厨垃圾中的油水混合物。与传统的孔径筛分分离分离材料不同，超浸润分离材料利用多孔材料对油水的浸润性差异进行分离，可实现油水的高效分离，同时可以有效抑制材料表面污染的发生。本发明的餐厨垃圾处理设备不仅可以实现固液分离，还可以对餐厨垃圾中的油水混合物进行深度处理，得到可排放的清水和浓缩的油脂。油脂的浓缩性好，不易变质，便于定期回收到集中的大型垃圾处理设备处理。

本发明采用的技术方案为：

一种分布式餐厨垃圾处理装置，分布式餐厨垃圾处理装置由固液分离模块和油水分离模块组成，固液分离模块由多级金属滤网构成，可实现餐厨垃圾的固液分离过程，油水分离模块由超亲水疏油分离材料和超亲油疏水分离材料组成，超亲水疏油分离材料的水接触角为10°以下，优选为5°，超亲油疏水分离材料的水接触角为130°以上，优选为135°，可实现餐厨污水的油水分离过程。

多级金属滤网由不同孔径的金属滤网组成。通过不同孔径的金属滤网对餐厨垃圾进行逐级固液分离。多级金属滤网为3-5级。

优选地，多级金属滤网为四级金属滤网，分离孔径范围分别为50-100μm，10-50μm，1-10μm和0.2-1μm；前一级的滤过液作为下一级金属滤网的过滤原料。

餐厨垃圾经预处理后，利用输送泵加压进入固液分离模块。过滤结束后用水清洗金属滤网之间的固体垃圾，挤压金属网，进一步排出垃圾中的水分。待过滤阻力升高后，打开金属滤网清理固体垃圾。

金属滤网的边缘密封处预埋设管路以便在过滤间隙进行清洗和反冲洗，管路的外侧与多通道阀门连接，通过调节阀门的方向来控制清洗的顺序。优选地，清洗顺序为从最后一层到第一层进行反向的清洗和反冲洗，逐级清洗出污堵的油滴和污染物。

超亲水疏油分离材料为将分离材料用接枝改性单体端羧基聚乙二醇、端羧基聚乙二醇单甲醚、端胺基聚乙二醇、端胺基聚乙二醇单甲醚、壳聚糖、聚乙烯亚胺和/或聚丙烯酸进行表面接枝改性后制得；超亲油疏水分离材料为将分离材料用接枝改性单体苯胺和/或苯甲酸进行表面接枝改性后制得。

超浸润分离材料包括多孔材料，多孔材料表面和孔道内部涂覆有高分子改性剂，高分子改性剂通过自由基聚合合成，高分子改性剂为多元嵌段共聚物，包括粘附性基团、交联基团、接枝反应基团和辅助性基团。粘附性基团包括4-乙烯基苯酚、交联基团为含有羟基或可通过水解产生羟基的烯烃类单体、接枝反应基团为带有活性胺基或羧基的烯烃类单体、辅助性基团为调节高分子改性剂溶解性的基团。交联基团包括丙烯酸羟乙酯和/或醋酸乙烯酯，接枝反应基团包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯胺和/或丙烯酰胺，辅助性基团包括苯乙烯和/或甲基丙酸甲酯。

粘附性基团加入量占所有单体含量的1-40wt%，交联基团加入量占所有单体含量的20-50wt%，接枝反应基团加入量占所有单体含量的10-40wt%，辅助性基团加入量占所有单体含量的10-30wt%。合成高分子改性剂所用的溶剂为水或有机溶剂，单体占溶剂含量的2-20wt%，合成高分子改性剂所用的催化剂占溶剂含量的0.001-1wt%。在20-100℃温度下，反应0.1-50h。所得的高分子改性剂溶液可以直接作为涂覆液使用，也可以经过去离子水洗涤后、真空干燥得到高分子改性剂，备用，在涂覆时再配制为高分子改性剂溶液。

合成高分子改性剂所用的有机溶剂为醇、酯或醚。醇为甲醇、乙醇、丙醇和/或丁醇，酯为乙酸乙酯、甲酸甲酯和/或醋酸丁酯，醚为甲基乙烯基醚等。合成高分子改性剂所用的催化剂包括过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。

接枝改性采用的催化剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、N,N-二环己基碳二亚胺，和/或N,N-二异丙基碳二亚胺。接枝改性单体的浓度为0.01-50%（重量比），催化剂的浓度为0.001-10%（重量比），接枝反应时间为0.5-100h，反应温度为10-120℃。

多孔材料的孔径为0.001μm-100μm，优选为0.01-10μm，厚度为0.1-50mm。多孔材料包括金属网、无纺布等。

高分子改性剂涂覆干燥后的分离材料采用交联剂溶液进行交联，利用化学交联提高高分子改性剂的水力稳定性。涂覆用的高分子改性剂溶液中高分子浓度为0.001-15wt%。涂覆时间为0.01-100h，涂覆的分离材料在空气中自然干燥或烘箱中加热干燥（温度10-200℃）。交联剂溶液为多元异腈酸酯或多元醛的溶液，浓度为0.01-50%（重量比），交联温度为10-200℃，交联反应时间为1-48h。采用交联剂溶液进行交联后，对分离材料进行表面接枝改性，制备超浸润分离材料。通过化学接枝不同功能性基团制备超浸润分离材料，调控分离材料表面的亲油性或亲水性。利用超浸润分离材料对油水的浸润性差异进行分离。

本发明由于采用逐级过滤方式，固液分离模块兼具良好的分离效果和较高的过滤通量，设备具有清洗和反冲洗功能，使固液分离模块的寿命大幅度延长。采用超浸润分离材料，机构紧凑，集成度高，便于自动化操作和规模化放大。

本发明利用超亲水疏油分离材料和超亲油疏水分离材料对含油污水进行分离，超亲水疏油分离材料用于截留含油污水中的油滴，得到可排放的清水，超亲油疏水分离材料用于透过油脂，除去油脂中的水分，降低油脂中的含水量。利用本发明研究的设备，可以实现小规模餐厨垃圾的就地处理，高效完成固液分离和油水分离过程，直接产生可排放清水，同时减少油脂中的含水量，抑制油脂变质，便于储运和油脂回收处理，为后续餐厨垃圾的集中式深度处理创造良好的条件。本发明结构简单，设备体积小，自动化程度高。

附图说明

图1固液分离模块示意图

图2 油水分离模块示意图

图3 餐厨垃圾处理装置工作流程示意图

具体实施方式

图1中：1固液分离模块外壳，2 第一级金属滤网，3第二级金属滤网，4第三级金属滤网， 5 第四级金属滤网，6 清洗管路，7 多通道阀门，8 封头， 9 隔珊，10 进料口；

图2中，12浮油，13含油污水，14超亲油疏水分离材料，15超亲水疏油分离材料，16，浓缩油脂，17可排放清水；

图3中，18餐厨垃圾，19泵，20固液分离模块，21固体餐厨垃圾，22，油水混合物，23，油水分离模块，24，浓缩油脂，25，可排放清水

实施例1

以餐厅餐厨垃圾为例，利用输送泵将餐厨垃圾输送进垃圾处理设备，设备分为四个金属滤网层。第一级滤网分离孔径为2cm，第二级滤网分离孔径为5mm，第三级滤网分离孔径为1mm，第四级滤网分离孔径为0.1mm。过滤压力为0.3MPa，过滤20min以后通入自来水或清水对滤网间对设备进行冲洗5min。通过挤压金属网进一步脱除水分。

固液分离后产生对油水混合物进入油水分离模块，油水分离模块由经过表面改性的聚酯无纺布（厚度5mm，孔径范围为5-10μm），无纺布经过两种表面处理方式：无纺布经过表面超亲水处理，做为超亲水疏油分离材料，水接触角为5°，用于含油污水处理。无纺布经过表面超亲油处理，做为超亲油疏水分离材料，水接触角为135°，用于表面浮油脱水处理。

处理垃圾为某餐厅餐厨垃圾，处理前餐厨垃圾的含水率为80%，含油污水中油含量为1%。经过处理后固形物的含水率小于5%，排放清水中对含油量小于10ppm，表层浮油经处理后油脂中的水含量小于500ppm。

实施例2

以食堂餐厨垃圾为例，利用输送泵将餐厨垃圾输送进垃圾处理设备，设备分为四个金属滤网层。第一级滤网分离孔径为5cm，第二级滤网分离孔径为1cm，第三级滤网分离孔径为1mm，第四级滤网分离孔径为0.1mm。过滤压力为0.3MPa，过滤20min以后通入自来水或清水对滤网间对设备进行冲洗5min。通过挤压金属网进一步脱除水分。

固液分离后产生对油水混合物进入油水分离模块，油水分离模块由经过表面改性的聚丙烯分离材料（厚度0.4mm，孔径范围为1-4μm），聚丙烯分离材料经过两种表面处理方式：聚丙烯分离材料经过表面超亲水处理，做为超亲水疏油分离材料，水接触角为5°，用于含油污水处理。聚丙烯分离分离材料经过表面超亲油处理，做为超亲油疏水分离材料，水接触角为130°，用于表面浮油脱水处理。

处理垃圾为某餐厅餐厨垃圾，处理前餐厨垃圾的含水率为82%，含油污水中油含量为0.8%。经过处理后固形物的含水率小于5%，排放清水中对含油量小于5ppm，表层浮油经处理后油脂中的水含量小于200ppm。

Claims

1.一种分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：分布式餐厨垃圾处理装置由固液分离模块和油水分离模块组成，固液分离模块由多级金属滤网构成，油水分离模块由超亲水疏油分离材料和超亲油疏水分离材料组成，超亲水疏油分离材料的水接触角为10°以下，超亲油疏水分离材料的水接触角为130°以上。

2.根据权利要求1所述的分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：多级金属滤网为四级金属滤网，分离孔径范围分别为50-100μm，10-50μm，1-10μm和0.2-1μm；前一级的滤过液作为下一级金属滤网的过滤原料。

3.根据权利要求1所述的分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：餐厨垃圾经预处理后，利用输送泵加压进入固液分离模块。

4.根据权利要求1所述的分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：金属滤网的边缘密封处预埋设管路以便在过滤间隙进行清洗和反冲洗，管路的外侧与多通道阀门连接，通过调节阀门的方向来控制清洗的顺序。

5.根据权利要求1所述的分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：超亲水疏油分离材料为将分离分离材料用接枝改性单体端羧基聚乙二醇、端羧基聚乙二醇单甲醚、端胺基聚乙二醇、端胺基聚乙二醇单甲醚、壳聚糖、聚乙烯亚胺和/或聚丙烯酸进行表面接枝改性后制得；超亲油疏水分离材料为将多孔材料用接枝改性单体苯胺和/或苯甲酸进行表面接枝改性后制得。

6.根据权利要求5所述的分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：分离材料包括多孔材料，多孔材料表面和孔道内部涂覆有高分子改性剂，高分子改性剂通过自由基聚合合成，高分子改性剂为多元嵌段共聚物，包括粘附性基团、交联基团、接枝反应基团和辅助性基团。

7.根据权利要求5所述的分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：接枝改性采用的催化剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、N,N-二环己基碳二亚胺，和/或N,N-二异丙基碳二亚胺。

8.根据权利要求6所述的分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：多孔材料的孔径为0.001μm-100μm，厚度为0.1-50mm。

9.根据权利要求6所述的分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：高分子改性剂涂覆干燥后的分离材料采用交联剂溶液进行交联，利用化学交联提高高分子改性剂的水力稳定性。

10.根据权利要求9所述的分布式餐厨垃圾处理装置，其特征在于：交联剂溶液为多元异腈酸酯或多元醛的溶液。