CN112517597A - 一种厨余垃圾发酵前处理工艺及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种厨余垃圾发酵前处理工艺及系统，其包括以下步骤：S1收集：对厨余垃圾进行收集；S2冲洗：对收集到的厨余垃圾用清水进行冲洗；S3过滤：对冲洗后的厨余垃圾进行过滤，使厨余垃圾中的固体与冲洗液分离；S4脱水：对过滤后厨余垃圾中的固体进行挤压脱水；S5干燥：对脱水后的厨余垃圾进行加热；S6粉碎：对干燥后的厨余垃圾进行破碎，以备后续发酵。本申请具有对发酵前的厨余垃圾进行处理，以提高厨余垃圾的发酵效果的效果。
Description
技术领域
本申请涉及垃圾处理的领域，尤其是涉及一种厨余垃圾发酵前处理工艺及系统。
背景技术
厨余垃圾狭义上指家庭或餐厅生活饮食中所用的来源生料以及成品或残留物，广义的厨余垃圾还包括用过的餐具、食品的包装材料等。目前在中国的生活垃圾组成中，厨余垃圾约占60%，因此，如何有效利用厨余垃圾已经成为环保领域，特别是垃圾处理领域的一个重要课题。
现有的可参考公开号为CN107162678A的中国发明专利，其公开了一种厨余垃圾发酵工艺，包括以下步骤：（1）收集厨余垃圾；（2）处理厨余垃圾，先把厨余垃圾过滤筛选，在进行脱水，形成发酵垃圾原料，接着把发酵垃圾原料进行加压粉碎；（3）将加压粉碎后的发酵垃圾原料，接种发酵微生物，形成待发酵原物；（4）将步骤（3）中获得的发酵原物在常温的条件下，供氧发酵，得到初级发酵产物；（5）将初级发酵物通过翻堆供氧，再用覆盖薄膜进行保温；（6）取出得到的发酵产物在常温的条件下进行后熟处理，得到含水量低于30%的可作为营养土配制的营养材料，从而解决了厨房垃圾对环境造成污染的问题，并对厨余垃圾进行有效利用。
针对上述的相关技术，发明人认为现有的厨余垃圾发酵工艺存在以下缺陷：对收集到的厨余垃圾直接进行过滤、脱水和粉碎后进行发酵，由于厨余垃圾中会含有大量的油脂、盐分、水分，部分腐烂的厨余垃圾中还会含有病菌，若厨余垃圾不经处理而直接进行发酵会严重影响发酵效果。
发明内容
为了对发酵前的厨余垃圾进行处理，以改善厨余垃圾的发酵效果，本申请提供一种厨余垃圾发酵前处理工艺及系统。
第一方面，本申请提供一种厨余垃圾发酵前处理工艺，采用如下的技术方案。
一种厨余垃圾发酵前处理工艺，包括以下步骤：
S1收集：对厨余垃圾进行收集；
S2冲洗：对收集到的厨余垃圾用清水进行冲洗；
S3过滤：对冲洗后的厨余垃圾进行过滤，使厨余垃圾中的固体与冲洗液分离；
S4脱水：对过滤后厨余垃圾中的固体进行挤压脱水；
S5干燥：对脱水后的厨余垃圾进行加热；
S6粉碎：对干燥后的厨余垃圾进行破碎，以备后续发酵。
通过采用上述技术方案，发酵前，首先用清水对收集到的厨余垃圾进行清洗，使厨余垃圾中大部分油脂和盐分都能被冲下，并汇集在冲洗液内，此时对冲洗后的厨余垃圾进行过滤，使冲洗液与厨余垃圾中富含有机物的固体分离，再对过滤后厨余垃圾中的固体进行挤压，使其脱去大部分水分，然后对脱水后的厨余垃圾进行加热，使厨余垃圾中的绝大部分水分蒸发，并使加热过程消灭厨余垃圾中的大部分病菌，同时减轻了厨余垃圾中散发臭气的情况，从而实现对发酵前厨余垃圾的处理过程，有效减少了厨余垃圾中含有的油脂、盐分、水分和病菌，极大地改善了后续过程的发酵效果。
优选的，所述步骤S4脱水之前对过滤后厨余垃圾中的固体进行磁选。
通过采用上述技术方案，在脱水前对厨余垃圾中的进行磁选处理，能够除去厨余垃圾中夹带的金属杂质，避免金属杂质掺杂在处于垃圾中，从而防止金属杂质对厨余垃圾的后续发酵过程产生影响。
优选的，所述步骤S5干燥前对脱水后的厨余垃圾进行热水解。
通过采用上述技术方案，干燥前对厨余垃圾进行热水解，使厨余垃圾经高压蒸汽的预处理，溶解厨余垃圾中的大分子有机物，破碎细胞物质，降低厨余垃圾中物质的粘度，使厨余垃圾经热水解反应分解为简单有机化合物，缩短厨余垃圾后续发酵时间，有效改善后续发酵效果。
优选的，所述步骤S6粉碎后将厨余垃圾的pH值调节为8-9。
通过采用上述技术方案，将厨余垃圾的pH值调节为8-9，使厨余垃圾保持微碱性环境，从而促进微生物繁殖和活动，有效控制代谢方向，提高厨余垃圾后续发酵速率，极大地改善了厨余垃圾后续过程的发酵效果。
优选的，所述步骤S6粉碎后在厨余垃圾中加入铵盐或硝酸盐。
通过采用上述技术方案，在厨余垃圾中加入铵盐或硝酸盐，能够有效提高厨余垃圾中氮元素含量，从而降低厨余垃圾中的碳氮比值，进一步促进微生物繁殖和活动，改善了厨余垃圾后续过程的发酵效果。
优选的，所述步骤S4脱水之前对过滤后厨余垃圾中的固体进行破碎。
通过采用上述技术方案，在脱水前对厨余垃圾进行破碎，使厨余垃圾的尺寸减小，便于后续进行脱水，提高了脱水效果。
优选的，所述步骤S5干燥中通入温度为400-500℃的空气进行加热，加热时间为30-45分钟，干燥后含水率为5%-8%。
通过采用上述技术方案，干燥时对厨余垃圾通入温度为400-500℃的空气进行加热，厨余垃圾不断吸收热量，从而除去厨余垃圾中的绝大部分水分，并杀死厨余垃圾中的病菌，并且在加热时间持续30-45分钟的情况下，改变细胞的壁膜结构，有利于在后续发酵过程中细胞内外发生物质交换，从而有效提高了后续发酵过程的反应速率，缩短发酵时间，改善厨余垃圾后续发酵效果。
第二方面，本申请提供一种厨余垃圾发酵前处理系统，采用如下的技术方案：
一种厨余垃圾发酵前处理系统，包括依次设置的收集箱、冲洗箱、破碎机、压滤机、干燥罐、粉碎机、调节箱和储存箱，冲洗箱上设置有冲洗装置，冲洗装置包括输水管以及安装在输水管下方的若干个喷头，冲洗箱内设置有过滤装置，过滤装置包括沿厨余垃圾输送方向设置的传送带、用于输送传送带传动的两个传动辊以及用于驱动其中一个传动辊转动的传动驱动件，传送带位于喷头下方，传送带上均匀开设有若干个过滤孔，传动辊与冲洗箱转动连接，传动驱动件固定设置在冲洗箱上。
通过采用上述技术方案，处理时，将收集好的厨余垃圾倒入收集箱内，然后输送至冲洗箱内的传送带上，传动驱动件驱动传动辊在冲洗箱内转动，并使传送带对厨余垃圾进行输送，此时输水管内的水经喷头喷射在厨余垃圾上，对厨余垃圾进行冲洗，使厨余垃圾中的大部分油脂和盐分都被冲下，传送带上的过滤孔对厨余垃圾起到过滤作用，使冲洗液经过滤孔流入冲洗箱内，冲洗后的厨余垃圾经破碎机进行破碎，然后输送至压滤机处进行挤压脱水，再将脱水后的厨余垃圾输送至干燥箱进行干燥，使厨余垃圾中的绝大部分水分蒸发，并消灭厨余垃圾中的病菌，然后对干燥后的厨余垃圾进行粉碎，此时将粉碎后的厨余垃圾输送至调节箱内对厨余垃圾的pH值进行调节，并在调节箱内加入铵盐或硝酸盐，最后将调节好的厨余垃圾输送至储存箱进行储存，以备后续发酵，从而实现对厨余垃圾发酵前的处理过程，改善厨余垃圾的后续发酵效果。
优选的，所述喷头位于传送带上方靠近收集箱的一侧，且喷头沿着传送带的传送方向分布。
通过采用上述技术方案，当传送带对厨余垃圾进行输送时，喷头喷下的水在靠近收集箱的一侧对厨余垃圾不断进行冲洗，当厨余垃圾输送至远离收集箱的一侧时，此时厨余垃圾在传送带上进行自然晾置，使厨余垃圾中的大量冲洗液经传送带上的过滤孔流下，除去厨余垃圾冲洗过程中的大部分水分，便于后续脱水。
优选的，所述调节箱上设置有搅拌装置，搅拌装置包括搅拌驱动件、搅拌杆和搅拌叶片，搅拌驱动件固定设置在调节箱上，并与搅拌杆连接，搅拌杆位于调节箱内，并与调节箱转动连接，搅拌叶片设置有多个，并与搅拌杆固定连接。
通过采用上述技术方案，在调节箱内设置搅拌装置，能够在调节pH值之后以及在加入铵盐或硝酸盐之后对厨余垃圾进行搅拌，使厨余垃圾整体的pH值和碳氮比更加均匀，为后续发酵过程提供最佳的条件，进一步改善了厨余垃圾的后续发酵效果。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
通过在发酵前对厨余垃圾进行处理，用清水对厨余垃圾进行冲洗，使厨余垃圾中大部分油脂和盐分都能被冲下，然后对经脱水后的厨余垃圾进行加热，使厨余垃圾中的绝大部分水分蒸发，并使加热过程消灭厨余垃圾中的大部分病菌，极大地改善了后续过程的发酵效果；
通过干燥前对厨余垃圾进行热水解，使厨余垃圾中的大分子有机物，解为简单有机化合物，缩短厨余垃圾后续发酵时间，有效改善后续发酵效果；
通过将厨余垃圾的pH值调节为8-9，使厨余垃圾保持微碱性环境，从而促进微生物繁殖和活动，提高厨余垃圾后续发酵速率，极大地改善了厨余垃圾后续过程的发酵效果；
通过在厨余垃圾中加入铵盐或硝酸盐，能够降低厨余垃圾中的碳氮比值，进一步促进微生物繁殖和活动，改善了厨余垃圾后续过程的发酵效果。
附图说明
图1是本申请的工艺处理流程图。
附图标记说明：1、收集箱；2、冲洗箱；3、冲洗装置；31、输水管；32、喷头；4、过滤装置；41、传送带；411、过滤孔；42、传动辊；43、传动电机；5、破碎机；6、磁选机；7、压滤机；8、热水解装置；9、干燥罐；10、粉碎机；11、调节箱；12、搅拌装置；121、搅拌杆；122、搅拌叶片；123、搅拌电机；13、储存箱。
具体实施方式
以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种厨余垃圾发酵前处理工艺。
参照图1，一种厨余垃圾发酵前处理工艺，包括以下步骤。
S1收集：
对生活中产生的厨余垃圾进行集中收集，并将收集后的厨余垃圾放置在收集箱1内，作为发酵的原料。
S2冲洗：
将收集到的厨余垃圾输送至冲洗箱2内，将厨余垃圾放置在冲洗箱2内的传送带41上，随着传送带41的输送过程，冲洗箱2顶部的输水管31中的水会不断经过喷头32喷下，并落在厨余垃圾上，对厨余垃圾进行反复冲洗，将厨余垃圾中的大部分油脂和盐分冲下并混入冲洗液中，从而除去厨余垃圾中的大部分油脂和盐分。
S3过滤：
冲洗完毕后，厨余垃圾中的大部分油脂和盐分会随着冲洗液经过传送带41上的过滤孔411流下，并落在冲洗箱2内，而随着传送带41的输送过程，当厨余垃圾输送至传送带41远离收集箱1的一侧后，厨余垃圾在传送带41上进行自然晾置，使厨余垃圾中的大量冲洗液均落在冲洗箱2内。
S4脱水：
当厨余垃圾晾置完毕后，将厨余垃圾输送至破碎机5内进行破碎，使厨余垃圾破碎为尺寸较小的小块；然后将破碎后的厨余垃圾倒入磁选机6中进行磁选，除去厨余垃圾中夹带的金属杂质；磁选后将厨余垃圾输送至压滤机7处，使压滤机7对厨余垃圾进行挤压脱水，从而除去厨余垃圾中的大部分水分。
S5干燥：
将脱水后的厨余垃圾输送至热水解装置8，对厨余垃圾进行热水解处理，从而将厨余垃圾中的大分子有机物分解为简单有机化合物，破碎细胞物质，缩短厨余垃圾后续发酵时间；热水解反应结束后，将厨余垃圾输送至干燥罐9内进行干燥，在干燥罐9内通入温度为400-500℃的空气进行加热，加热时间为30-45分钟，使得厨余垃圾干燥后含水率降低为5%-8%，从而除去厨余垃圾中的绝大部分水分，并杀死厨余垃圾中的病菌，并且改变细胞的壁膜结构，有利于在后续发酵过程中细胞内外发生物质交换，有效提高了后续发酵过程的反应速率，从而改善了厨余垃圾后续发酵效果。
S6粉碎：
厨余垃圾干燥完毕后，将厨余垃圾输送至粉碎机10内进行粉碎，进一步减小厨余垃圾的尺寸；然后将粉碎后的厨余垃圾输送至调节箱11内，在厨余垃圾中加入石灰等碱性物质，将厨余垃圾的pH值调节为8-9，使厨余垃圾保持微碱性环境，促进微生物繁殖和活动，提高厨余垃圾后续发酵速率；并在厨余垃圾中加入铵盐或硝酸盐，提高厨余垃圾中氮元素含量，降低厨余垃圾中的碳氮比值，进一步促进微生物繁殖和活动；然后使搅拌电机123驱动搅拌杆121在调节箱11内转动，并使搅拌叶片122对厨余垃圾进行搅拌，使厨余垃圾整体的pH值和碳氮比更加均匀，为后续发酵过程提供最佳的条件；最后将搅拌好的厨余垃圾输送至储存箱13内进行储存以备后续发酵，从而实现对厨余垃圾发酵前的处理过程，有效改善了厨余垃圾后续过程的发酵效果。
本申请实施例还公开一种厨余垃圾发酵前处理系统。
参照图1，一种厨余垃圾发酵前处理系统包括依次设置的收集箱1、冲洗箱2、破碎机5、磁选机6、压滤机7、热水解装置8、干燥罐9、粉碎机10、调节箱11和储存箱13。发酵前，先将厨余垃圾收集在收集箱1内，然后在冲洗箱2内进行冲洗，冲洗完毕后经过破碎机5进行破碎，使厨余垃圾破碎成尺寸较小的颗粒，再经过磁选机6对厨余垃圾进行磁选，除去厨余垃圾中的金属杂质，然后使压滤机7对厨余垃圾进行挤压脱水，除去厨余垃圾中的大部分水分，再使热水解装置8对厨余垃圾进行热水解，使厨余垃圾中的大分子有机物分解为小分子有机物，并将分解后的厨余垃圾输送至干燥罐9进行干燥，除去厨余垃圾中的水分，并消除厨余垃圾中的病菌，然后使粉碎机10对干燥后的厨余垃圾进行粉碎，再在调节箱11内对厨余垃圾的pH值进行调节，使厨余垃圾处于微碱性环境，并在厨余垃圾中加入铵盐或硝酸盐，降低厨余垃圾的碳氮比，改善厨余垃圾后续发酵效果，最后将厨余垃圾输送至储存箱13进行储存，以备后续发酵。
参照图1，冲洗箱2内设置有过滤装置4，过滤装置4包括传送带41、传动辊42和传动驱动件，传动驱动件为传动电机43，传动电机43固定设置在冲洗箱2上，传动辊42水平设置有两个，且两个传动辊42位于同一水平面上，其中一个传动辊42位于冲洗箱2靠近收集箱1的一侧，另一个位于冲洗箱2靠近破碎机5的一侧，且均与冲洗箱2转动连接，传动电机43的输出轴与其中一个传动辊42同轴固定连接；传送带41设置在两个传动辊42之间，并与传动辊42配合使用，传送带41上均匀开设有若干个过滤孔411。冲洗箱2上方设置有冲洗装置3，冲洗装置3包括输水管31和喷头32，喷头32安装在输水管31的底端，喷头32沿着传送带41的输送方向设置有若干个，且喷头32位于传送带41上方靠近收集箱1的一侧。
冲洗时，将厨余垃圾放置在传送带41上，传动电机43驱动传动辊42在冲洗箱2内转动，并使传送带41对厨余垃圾进行连续传送，此时输水管31内的清水从不同的喷头32喷下，并对传送带41上的厨余垃圾进行反复冲洗，将厨余垃圾中的大部分油脂和盐分冲下，冲洗液经传送带41上的过滤孔411流下，对冲洗后的厨余垃圾进行过滤，冲洗完毕后，厨余垃圾在传送带41上被输送至远离收集箱1的一侧，并在传送带41上进行自然晾置，便于后续脱水。
参照图1，调节箱11上设置有搅拌装置12，搅拌装置12包括搅拌驱动件、搅拌杆121和搅拌叶片122，搅拌驱动件为搅拌电机123，搅拌电机123固定设置在调节箱11上，搅拌电机123的输出轴与搅拌杆121的一端同轴固定连接；搅拌杆121水平设置在调节箱11内，并与调节箱11转动连接；搅拌叶片122固定设置在搅拌杆121上搅拌叶片122沿着搅拌杆121的周向设置有多个，且搅拌叶片122沿着搅拌杆121的轴线方向也设置有多个。
当厨余垃圾输送至调节箱11内，在厨余垃圾中加入石灰等碱性物质，将厨余垃圾pH值调节为8-9，并在厨余垃圾中加入铵盐或硝酸盐，降低厨余垃圾的碳氮比，此时搅拌电机123驱动搅拌杆121在调节箱11内转动，使搅拌叶片122对调节箱11内的厨余垃圾进行搅拌，使厨余垃圾混合均匀，从而为后续发酵过程提供最佳条件。
本申请实施例一种厨余垃圾发酵前处理工艺的实施原理为：厨余垃圾发酵前，先将厨余垃圾收集在收集箱1内，然后在冲洗箱2内使冲洗装置3对传送带41上的厨余垃圾进行冲洗，将厨余垃圾中的大部分油脂和盐分冲下；然后传送带41上的过滤孔411对冲洗后的厨余垃圾进行过滤，再经过破碎机5进行破碎，使厨余垃圾破碎成尺寸较小的颗粒；再使磁选机6对厨余垃圾进行磁选，除去厨余垃圾中的金属杂质；然后使压滤机7对厨余垃圾进行挤压脱水，除去厨余垃圾中的大部分水分；再使热水解装置8对厨余垃圾进行热水解，使厨余垃圾中的大分子有机物分解为小分子有机物，并将分解后的厨余垃圾输送至干燥罐9进行干燥，除去厨余垃圾中的水分，并消除厨余垃圾中的病菌；然后使粉碎机10对干燥后的厨余垃圾进行粉碎，再在调节箱11内对厨余垃圾的pH值进行调节，使厨余垃圾处于微碱性环境，并在厨余垃圾中加入铵盐或硝酸盐，降低厨余垃圾的碳氮比；最后将厨余垃圾输送至储存箱13进行储存以备后续发酵，从而实现对厨余垃圾发酵前的处理过程，有效改善了厨余垃圾的后续发酵效果。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种厨余垃圾发酵前处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1收集：对厨余垃圾进行收集；
S2冲洗：对收集到的厨余垃圾用清水进行冲洗；
S3过滤：对冲洗后的厨余垃圾进行过滤，使厨余垃圾中的固体与冲洗液分离；
S4脱水：对过滤后厨余垃圾中的固体进行挤压脱水；
S5干燥：对脱水后的厨余垃圾进行加热；
S6粉碎：对干燥后的厨余垃圾进行破碎，以备后续发酵。
2.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾发酵前处理工艺，其特征在于，所述步骤S4脱水之前对过滤后厨余垃圾中的固体进行磁选。
3.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾发酵前处理工艺，其特征在于：所述S5干燥前对脱水后的厨余垃圾进行热水解。
4.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾发酵前处理工艺，其特征在于，所述步骤S6粉碎后将厨余垃圾的pH值调节为8-9。
5.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾发酵前处理工艺，其特征在于，所述步骤S6粉碎后在厨余垃圾中加入铵盐或硝酸盐。
6.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾发酵前处理工艺，其特征在于，所述步骤S4脱水之前对过滤后厨余垃圾中的固体进行破碎。
7.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾发酵前处理工艺，其特征在于，所述步骤S5干燥中通入温度为400-500℃的空气进行加热，加热时间为30-45分钟，干燥后含水率为5-8%。
8.一种厨余垃圾发酵前处理系统，其特征在于，包括依次设置的收集箱(1)、冲洗箱(2)、破碎机(5)、压滤机(7)、干燥罐(9)、粉碎机(10)、调节箱(11)和储存箱(13)，冲洗箱(2)上设置有冲洗装置(3)，冲洗装置(3)包括输水管(31)以及安装在输水管(31)下方的若干个喷头(32)，冲洗箱(2)内设置有过滤装置(4)，过滤装置(4)包括沿厨余垃圾输送方向设置的传送带(41)、用于输送传送带(41)传动的两个传动辊(42)以及用于驱动其中一个传动辊(42)转动的传动驱动件，传送带(41)位于喷头(32)下方，传送带(41)上均匀开设有若干个过滤孔(411)，传动辊(42)与冲洗箱(2)转动连接，传动驱动件固定设置在冲洗箱(2)上。
9.根据权利要求8所述的一种厨余垃圾发酵前处理系统，其特征在于，所述喷头(32)位于传送带(41)上方靠近收集箱(1)的一侧，且喷头(32)沿着传送带(41)的传送方向分布。
10.根据权利要求8所述的一种厨余垃圾发酵前处理系统，其特征在于，所述调节箱(11)上设置有搅拌装置(12)，搅拌装置(12)包括搅拌驱动件、搅拌杆(121)和搅拌叶片(122)，搅拌驱动件固定设置在调节箱(11)上，并与搅拌杆(121)连接，搅拌杆(121)位于调节箱(11)内，并与调节箱(11)转动连接，搅拌叶片(122)设置有多个，并与搅拌杆(121)固定连接。
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