CN112723643B - 一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统，包括分离箱，包括内包括固液分离腔及其下方的蒸馏腔，其中：固液分离腔内竖向设置有旋流器，旋流器上端设有溢流口，侧壁与发酵液进料口连通，下端与旋流器底管上端连通，旋流器底管由套设的内管和外管组成，外管下端与固液分离腔侧壁的排渣口连通，内管下端与蒸馏腔进口连通；蒸馏腔上侧设有酒精排出口，下侧设有排水口，酒精排出口。与现有技术相比，本发明公开的餐厨垃圾发酵液四相分离系统结构简单、成本较低、易于操作，能快速高效的实现对含有酒精、油、水以及蛋白固渣的餐厨垃圾发酵液进行四相分离。

Description

一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统

技术领域

本发明涉及餐厨垃圾处理技术领域，具体涉及一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统。

背景技术

餐厨垃圾是指居民日常生活、饮食服务及单位供餐等活动中产生的垃圾，由于其中含有大量的有机物质，极易腐烂变质、发霉发臭、污染环境，因此需及时对餐厨垃圾进行处理。然而，如今餐厨垃圾处理的目的早已不仅仅是消除餐厨垃圾，减少污染，更重要的是实现餐厨垃圾的资源化回收再利用，变废为宝。现阶段的餐厨垃圾处理技术包括厌氧发酵、好氧堆肥、高温消毒及焚烧发电等方式，可将餐厨垃圾转化为有机肥、废弃油脂、饲料以及固渣燃料等，以上技术虽在一定程度上实现的餐厨垃圾的回收利用，但餐厨垃圾中大量的有机物质未被有效利用，餐厨垃圾处理后高附加值产品的转化率较低。

鉴于以上问题，研究人员研发了一种新型噬污酵母，可在同一个体系内同时进行产酶、淀粉酶解、多糖酶解、蛋白酶解、酒精发酵等系列活动，将餐厨垃圾转化为非粮乙醇、工业毛油、酒糟饲用蛋白添加剂等多种高附加价值的核心原料产品，真正实现了餐厨垃圾的无害化、资源化、减量化处理。然而，目前该技术在进行餐厨垃圾发酵液的分离工序采用的方法是：首先采用卧式分离机进行固液分离，分离出的固渣为固体蛋白，液体则进入蝶式离心机进行油水分离，分离出毛油及发酵清液，发酵清液经过加热后再注入蒸馏塔蒸馏出酒精，进而完成整个分离过程。整个过程复杂冗长，需要的设备多、占地面积大，造成生产成本过高，并且由于设备过于精密导致故障率也高，极大影响生产效率。

因此如何设计一种成本低廉、结构简单的设备来快速高效的实现对含有酒精、油、水以及蛋白固渣的餐厨垃圾发酵液进行分离成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明需要解决的问题是：快速高效的实现对含有酒精、油、水以及蛋白固渣的餐厨垃圾发酵液进行分离。

为解决现有技术中的问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统，包括分离箱，包括内包括固液分离腔及其下方的蒸馏腔，其中：固液分离腔内竖向设置有旋流器，旋流器上端设有溢流口，侧壁与发酵液进料口连通，下端与旋流器底管上端连通，旋流器底管由套设的内管和外管组成，外管下端与固液分离腔侧壁的排渣口连通，内管下端与蒸馏腔进口连通；蒸馏腔上侧设有酒精排出口，下侧设有排水口，酒精排出口。

优选地，外管下端与倾斜向上设置的管状滤网的下端相连通，管状滤网上端与排渣口连通，管状滤网内安装有伸出排渣口的绞龙，内管下端和滤网的下方设有用于将发酵清液导入蒸馏腔的发酵清液收集盘。

优选地，发酵清液收集盘上方设置有发酵清液过滤层。

优选地，固液分离腔与蒸馏腔之间设置有水浴腔，水浴腔下侧设有热水进口，侧壁上侧设有热水出口，水浴腔内设有弯曲的水浴管，水浴管上端作为水浴腔进口与固液分离腔下端连通，下端作为水浴腔出口与蒸馏腔上端连通。

优选地，蒸馏腔内设置有多层分离塔板，每层分离塔板包括多个平行间隔设置的塔板单元，每个塔板单元包括摆动轴及设置在摆动轴两侧可绕摆动轴摆动的摆动叶片，每个塔板单元之间存在间隙。

优选地，蒸馏腔上端设有喷淋器，发酵清液通过喷淋器进入蒸馏腔。

优选地，蒸馏腔下侧设有进气口，进气口与气罐连通。

优选地，排水口分别与排污口及蒸馏腔进口连通。

优选地，酒精排出口与冷凝器进口连通，冷凝器一出口通过真空阀与真空泵连通，另一出口用于排出酒精。

综上所述，本发明公开了一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统，包括分离箱，包括内包括固液分离腔及其下方的蒸馏腔，其中：固液分离腔内竖向设置有旋流器，旋流器上端设有溢流口，侧壁与发酵液进料口连通，下端与旋流器底管上端连通，旋流器底管由套设的内管和外管组成，外管下端与固液分离腔侧壁的排渣口连通，内管下端与蒸馏腔进口连通；蒸馏腔上侧设有酒精排出口，下侧设有排水口，酒精排出口。与现有技术相比，本发明公开的餐厨垃圾发酵液四相分离系统结构简单、成本较低、易于操作，能快速高效的实现对含有酒精、油、水以及蛋白固渣的餐厨垃圾发酵液进行四相分离。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明公开的一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明公开的一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统中多层分离塔板的结构示意图；

图3为本发明公开的多层分离塔板中摆动叶片与摆动轴的连接结构示意图。

附图标记说明：固液分离腔1、蒸馏腔2、旋流器3、溢流口4、发酵液进料口5、内管6、外管7、酒精排出口8、排水口9、管状滤网10、绞龙11、发酵清液收集盘12、发酵清液过滤层13、水浴腔14、热水进口15、热水出口16、水浴管17、多层分离塔板18、塔板单元19、摆动轴20、摆动叶片21、喷淋器22、气罐23、充气阀24、排污口25、排水泵26、三通接头27、排污阀28、回水阀29、冷凝器30、真空阀31、真空泵32、真空表33、液位计34。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统，包括分离箱，包括内包括固液分离腔1及其下方的蒸馏腔2，其中：固液分离腔1内竖向设置有旋流器3，旋流器3上端设有溢流口4，侧壁与发酵液进料口5连通，下端与旋流器3底管上端连通，旋流器3底管由套设的内管6和外管7组成，外管7下端与固液分离腔1侧壁的排渣口连通，内管6下端与蒸馏腔2进口连通；蒸馏腔2上侧设有酒精排出口8，下侧设有排水口9，酒精排出口8。

本发明中，待处理的餐厨垃圾发酵液首先从发酵液进料口5（可在旋流器3侧壁设置两个中心对称的进料口）注入，发酵液进料口5与旋流器3的壁面相切，发酵液注入旋流器3的旋流腔后会在腔体内形成高速旋转的涡流，再经圆锥段加速离心运动，此时，发酵液中的轻相（油）在径向力的作用下聚集在旋流腔轴心区域，同时向上运动，最终从溢流口4排出；发酵液中的重相（固渣与发酵清液）由于受到更大的离心力，进而从发酵液中分离出来聚集在旋流器3壁面附近，再向下旋流进入旋流器3下端的固液分离管，旋流器3底管分为外管7与内管6，固渣与发酵清液在流向底管的过程中，固渣紧贴壁面，流向外管7，底管中心区域的发酵清液则流向内管6，并最终流向蒸馏腔2。发酵清液在蒸馏腔2中经蒸馏作用，酒精化作酒精蒸气从酒精排出口8排出，剩下的液体从排水口9排出。本发明与现有技术相比，结构简单、成本较低、易于操作，能快速高效的实现对含有酒精、油、水以及蛋白固渣的餐厨垃圾发酵液进行四相分离。

具体实施时，外管7下端与倾斜向上设置的管状滤网10的下端相连通，管状滤网10上端与排渣口连通，管状滤网10内安装有伸出排渣口的绞龙11，内管6下端和滤网的下方设有用于将发酵清液导入蒸馏腔2的发酵清液收集盘12。

在固渣与发酵清液流向底管的过程中，除了固渣紧贴壁面流向外管7外，还会有部分发酵清液混杂在固渣中一同流向外管7，因此，在外管7下端与排渣口之间，可以通过带绞龙11（绞龙11可通过电机或其他装置驱动）的管状滤网10连通。发酵清液与固渣的混合物在管状滤网10内随绞龙11运动，发酵清液受重力作用下落到发酵清液收集盘12中并最终流向蒸馏腔2，固渣则从排渣口排出。这样，可以减少固渣内的发酵清液含量，进一步优化分离效果。

具体实施时，发酵清液收集盘12上方设置有发酵清液过滤层13。

为了减少发酵清液中的残渣，还可以设置发酵清液过滤层13，发酵清液过滤层13可由滤网构成，在发酵清液进入蒸馏腔2之前，再次对发酵清液进行过滤。

具体实施时，固液分离腔1与蒸馏腔2之间设置有水浴腔14，水浴腔14下侧设有热水进口15，侧壁上侧设有热水出口16，水浴腔14内设有弯曲的水浴管17，水浴管17上端作为水浴腔14进口与固液分离腔1下端连通，下端作为水浴腔14出口与蒸馏腔2上端连通。

本发明中，还可在蒸馏腔2与固液分离腔1之间设置水浴腔14，使发酵清液加热后流入蒸馏腔2，缩短发酵清液的蒸馏时间，提高分离效率。为了提高加热效果，水浴管17在水浴腔14内可S型或螺旋形弯曲设置，延长发酵清液流经水浴腔14的时间，保证发酵清液充分受热。此时，发酵清液收集盘12可设置在水浴腔14上端面，将发酵清液导向水浴管17进口端；发酵清液过滤层13则设置在发酵清液收集盘12上侧。

如图2及图3所示，具体实施时，蒸馏腔2内设置有多层分离塔板18，每层分离塔板包括多个平行间隔设置的塔板单元19，每个塔板单元19包括摆动轴20及设置在摆动轴20两侧可绕摆动轴20摆动的摆动叶片21，每个塔板单元19之间存在间隙。

为了增强酒精的蒸馏效果，缩短蒸馏时间，本发明中还设置了多层分离塔板18，发酵清液进入蒸馏腔2后，落在分离塔板上，极大的增加的酒精蒸发的表面积，此外，各个摆动叶片21因受到外力作用开始上下摆动，不断的击打液滴，使液滴产生翻滚、搅拌以及破碎，酒精蒸发表面积不断得到更新，进而进一步提高发酵清液在蒸馏腔2内的蒸馏效率。如图3所示，两摆动叶片21连接处为一中空的安装套，使两摆动叶片21和安装套成为一个整体，安装套套设在摆动轴20上，安装套及摆动轴20上设有相匹配的限位卡齿，使摆动叶片21可在水平方向正或负预设角度范围（取值范围可以在5°至45°中选取）内摆动。

具体实施时，蒸馏腔2上端设有喷淋器22，发酵清液通过喷淋器22进入蒸馏腔2。

为了使发酵清液更加均匀地落到分离塔板上，本发明中还设置了喷淋器22。

具体实施时，蒸馏腔2下侧设有进气口，进气口与气罐23连通。

进气口可与气罐23（可采用氮气罐23）相连，其间设置充气阀24。打开充气阀24，将气体注入蒸馏腔2内，在气体的鼓吹作用下，可使得清液中的酒精蒸汽充分释放，从而使脱气效果更佳。

具体实施时，排水口9分别与排污口25及蒸馏腔2进口连通。

本发明中，为了使发酵清液中的酒精充分蒸发，可在排水口9处设置一排水泵26并连向三通接头27，三通接头27的两个出口分别经过排污阀28和回水阀29通向排污口25及蒸馏腔2进口。这样，可实现发酵清液的多次过滤、水浴以及蒸馏，发酵清液经过较长路径和多次真空蒸馏，清液中微量的残余酒精能够得到进一步蒸馏分离，从而提高酒精蒸馏的效果。设置有水浴腔14及发酵清液过滤层13时，排水口9分别与排污口25及发酵清液过滤层13上侧的循环口连通。

具体实施时，酒精排出口8与冷凝器30进口连通，冷凝器30一出口通过真空阀31与真空泵32连通，另一出口用于排出酒精。

这样，蒸馏后的酒精蒸汽能够以气体的形式被真空泵32抽走，经冷凝器30冷凝为酒精，冷凝器30底部的出口可连有酒精阀，用于将冷凝的酒精排出收集，冷凝器30与真空泵32之间可设置一逆止阀，防止气体回流，破坏腔内真空负压环境。

本发明中，蒸馏腔2顶部可设置一真空表33，便于工作人员了解腔内压力并实时调控。蒸馏腔2侧面还可设置液位计34，便于工作人员实时掌握腔内酒糟污水液面，及时将多余污水排出。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种餐厨垃圾发酵液四相分离系统，其特征在于，包括分离箱，分离箱内包括固液分离腔及其下方的蒸馏腔，其中：固液分离腔内竖向设置有旋流器，旋流器上端设有溢流口，侧壁与发酵液进料口连通，下端与旋流器底管上端连通，旋流器底管由套设的内管和外管组成，外管下端与固液分离腔侧壁的排渣口连通，内管下端与蒸馏腔进口连通；蒸馏腔上侧设有酒精排出口，下侧设有排水口，酒精排出口；外管下端与倾斜向上设置的管状滤网的下端相连通，管状滤网上端与排渣口连通，管状滤网内安装有伸出排渣口的绞龙，内管下端和滤网的下方设有用于将发酵清液导入蒸馏腔的发酵清液收集盘；

固液分离腔与蒸馏腔之间设置有水浴腔，水浴腔下侧设有热水进口，侧壁上侧设有热水出口，水浴腔内设有弯曲的水浴管，水浴管上端作为水浴腔进口与固液分离腔下端连通，下端作为水浴腔出口与蒸馏腔上端连通；水浴管在水浴腔内S型或螺旋形弯曲设置；发酵清液收集盘设置在水浴腔上端面，将发酵清液导向水浴管进口端；发酵清液过滤层则设置在发酵清液收集盘上侧。

2.如权利要求1所述的餐厨垃圾发酵液四相分离系统，其特征在于，发酵清液收集盘上方设置有发酵清液过滤层。

3.如权利要求1或2所述的餐厨垃圾发酵液四相分离系统，其特征在于，蒸馏腔内设置有多层分离塔板，每层分离塔板包括多个平行间隔设置的塔板单元，每个塔板单元包括摆动轴及设置在摆动轴两侧可绕摆动轴摆动的摆动叶片，每个塔板单元之间存在间隙。

4.如权利要求3所述的餐厨垃圾发酵液四相分离系统，其特征在于，蒸馏腔上端设有喷淋器，发酵清液通过喷淋器进入蒸馏腔。

5.如权利要求1或2所述的餐厨垃圾发酵液四相分离系统，其特征在于，蒸馏腔下侧设有进气口，进气口与气罐连通。

6.如权利要求1或2所述的餐厨垃圾发酵液四相分离系统，其特征在于，排水口分别与排污口及蒸馏腔进口连通。

7.如权利要求1或2所述的餐厨垃圾发酵液四相分离系统，其特征在于，酒精排出口与冷凝器进口连通，冷凝器一出口通过真空阀与真空泵连通，另一出口用于排出酒精。

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