CN112876020A - 一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统及方法。该系统包括：储存装置、垃圾调质装置、厌氧发酵装置、净化脱硫装置、内燃发电装置、太阳能集热装置、分段式干燥装置；该系统可将社区内人们日产生活产生的湿垃圾转换为社区用电的电能以及社区内绿化所需的有机肥，在耦合太阳能利用技术的情况下实现了湿垃圾的原位消纳以及湿垃圾能源的充分利用，实现湿垃圾资源的最优化处理。同时，本系统进行了内部热量的合理性利用，实现了在不引入外部热源的情况下快速干燥沼渣得到有机肥，而沼渣干燥后的余热则重新引入厌氧发酵装置中，使厌氧发酵维持在比较恒定的温度，使系统内的热量得到最大化应用。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理技术领域，具体涉及一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统及方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2018年全国生活垃圾清运总量22801.8万吨，根据垃圾分类统计，生活垃圾中约有60％为湿垃圾。湿垃圾主要为厨余垃圾，包括食材废料、剩菜剩饭、过期食品、瓜果皮壳等有机废弃物，具有高水分、高盐分、高有机质含量、组分时空差异明显和危害性与资源性并存的特点，由于湿垃圾的组成主要为有机质，其包含有较大的能源潜质。目前，湿垃圾的清运面临清运困难、易渗漏、异味严重、容易滋生细菌等问题。常用的湿垃圾处理技术如焚烧、卫生填埋、生态饲料、厌氧消化、好氧堆肥和蚯蚓堆肥等，通常存在着资源化利用效率低、经济效益不够理想的缺陷。
发明内容
为了解决湿垃圾清运不便以及垃圾资源利用不足的问题，本发明提一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统及方法，采用调质、厌氧发酵等工艺将湿垃圾减量资源化，同时利用发酵产生的沼气供应内燃机发电，发酵沼渣利用太阳能和内燃机尾气进行烘干，制备有机肥，可实现湿垃圾的原位消纳以及湿垃圾能源的充分利用。
为了实现述目的，本发明第一方面提供一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统，包括：储存装置、垃圾调质装置、厌氧发酵装置、净化脱硫装置、内燃发电装置、太阳能集热装置、分段式干燥装置。
湿垃圾由储存装置进入垃圾调质装置，进行含湿量、成分调节，调质后的湿垃圾进入厌氧发酵装置，在微生物的作用下实现快速分解，产生的沼气经净化脱硫装置脱硫后进入内燃发电装置进行燃烧发电，同时经发酵后的沼渣进入分段干燥装置，利用内燃机尾气和太阳能集热器供应的热量进行烘干成型，制备生物质有机肥，分段式干燥装置产生的余热回收进入厌氧发酵装置调节发酵温度。
本发明第二方面提供一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统及方法，具体步骤包括：
(1)将湿垃圾由储存装置引入垃圾调质装置，进行含湿量、成分调节，调质后的湿垃圾进入厌氧发酵装置，在微生物的作用下实现快速分解；
(2)将步骤(1)中厌氧发酵产生的沼气经净化脱硫装置脱硫后进入内燃发电装置进行燃烧发电，将产生的电能引入社区用电系统；
(3)经厌氧发酵后得到的沼渣进入分段干燥装置，利用内燃机尾气和太阳能集热器供应的热量进行烘干成型，制备生物质有机肥，用于社区的绿化。
本发明的一个或多个具体实施方式至少具有以下有益效果：
(1)本发明所提供的基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统，可将社区内人们日产生活产生的湿垃圾转换为社区用电的电能以及社区内绿化所需的有机肥，在耦合太阳能利用技术的情况下实现了湿垃圾的原位消纳以及湿垃圾能源的充分利用，使湿垃圾资源得到了最优化处理。
(2)本系统进行了内部热量的合理性利用，将厌氧发酵的余热通过太阳能升温后用于沼渣干燥，同时内燃机发电的余热也用于沼渣干燥，实现了在不引入外部热源的情况下快速干燥沼渣得到有机肥，而沼渣干燥后的余热则重新引入厌氧发酵装置中，使厌氧发酵维持在比较恒定的温度，使系统内的热量得到最大化应用。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明所提供的基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在湿垃圾资源化利用效率低、经济效益不够理想的缺陷，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统，包括：储存装置、垃圾调质装置、厌氧发酵装置、净化脱硫装置、内燃发电装置、太阳能集热装置、分段式干燥装置。
湿垃圾由储存装置进入垃圾调质装置，进行含湿量、成分调节，调质后的湿垃圾进入厌氧发酵装置，在微生物的作用下实现快速分解，产生的沼气经净化脱硫装置脱硫后进入内燃发电装置进行燃烧发电，同时经发酵后的沼渣进入分段干燥装置，利用内燃机尾气和太阳能集热器供应的热量进行烘干成型，制备生物质有机肥，分段式干燥装置产生的余热回收进入厌氧发酵装置调节发酵温度。
该系统是基于社区中湿垃圾的资源化处理问题所提供的一种可实施性策略，能够将社区内人们日产生活产生的湿垃圾转换为社区用电的电能以及社区内绿化所需的有机肥，在耦合太阳能利用技术的情况下实现了湿垃圾的原位消纳以及湿垃圾能源的充分利用，使湿垃圾得到了最优化处理，同时为社区的建设提供了便利。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述垃圾调质装置是由搅拌器、粉碎机、水分调节器以及采样孔组成的罐体结构，设备主体密封，防止异味扩散，建造材质为水泥、不锈钢内衬防腐或者玻璃钢，优选玻璃钢材质。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述厌氧发酵装置为罐体结构，上部设置有沼气收集系统、加料系统，底部设有沼渣清运和废液导出系统，内部设有温度控制系统，加装防腐型换热器，便于发酵温度的控制，换热器材质为不锈钢或聚四氟乙烯，优选为聚四氟乙烯。
在本发明的一个或多个实施方式中，沼渣清运系统配备固液分离器，为离心式或板框式，优选板框式；废液导出系统外加装集成式污水治理装置，经检测达标后并入污水处理厂。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述净化脱硫装置为生物床脱硫装置或湿法碱液脱硫装置，优选为生物床脱硫装置。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述内燃发电系统为往复活塞式内燃机或者斯特林发动机，优选为斯特林发动机。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述分段式干燥装置为滚筒式干燥或者带式干燥，分为初步干燥装置和尾部干燥装置两部分，初步干燥装置与太阳能集热器相连，利用太阳能集热器收集的热量干燥，尾部干燥系统与内燃机相连，利用内燃机尾气热量进行干燥，干燥后产品经调节组分后制成有机肥，供社区绿化用。
其中，本系统进行了内部热量的合理性利用，将厌氧发酵的余热通过太阳能升温后用于沼渣干燥，同时内燃机发电的余热也用于沼渣干燥，实现了在不引入外部热源的情况下快速干燥沼渣得到有机肥，而沼渣干燥后的余热则重新引入厌氧发酵装置中，使厌氧发酵维持在比较恒定的温度，使系统内的热量得到最大化应用。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述太阳能集热器为板式集热器、真空管集热器或槽式集热器；太阳能集热器两端分别连接厌氧发酵装置和分段式干燥装置，将厌氧发酵后的低温介质通过太阳能加热升温后用于分段式干燥装置。
在本发明的一个或多个实施方式中，所述太阳能集热器为承压容器或常压容器，当为承压容器时，压力范围在0.01-6Mpa，内流动去离子水或软化水，为常压容器时，容器内部与环境联通，内流动高温导热油。其主要目的一是可以干燥发酵沼渣，另一方面可以对沼渣中的有害生物进行杀灭，其温度范围为10-200℃，具体的高温介质运行温度段120-200℃，中温介质运行温度段60-120℃，低温介质运行温度段10-60℃。
本发明第二方面提供一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统及方法，具体步骤包括：
(1)将湿垃圾由储存装置引入垃圾调质装置，进行含湿量、成分调节，调质后的湿垃圾进入厌氧发酵装置，在微生物的作用下实现快速分解；
(2)将步骤(1)中厌氧发酵产生的沼气经净化脱硫装置脱硫后进入内燃发电装置进行燃烧发电，将产生的电能引入社区用电系统；
(3)经厌氧发酵后得到的沼渣进入分段干燥装置，利用内燃机尾气和太阳能集热器供应的热量进行烘干成型，制备生物质有机肥，用于社区的绿化。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统，包括：储存装置、垃圾调质装置、厌氧发酵装置、生物床脱硫装置、斯特林发动机、太阳能板式集热装置、滚筒式分段式干燥装置。所述垃圾调质装置是由搅拌器、粉碎机、水分调节器以及采样孔组成的罐体结构，设备主体密封，建造材质为玻璃钢；所述厌氧发酵装置为罐体结构，上部设置有沼气收集系统、加料系统，底部设有沼渣清运和废液导出系统，内部设有温度控制系统，加装防腐型换热器，换热器材质为聚四氟乙烯；其中，沼渣清运系统配备板框式固液分离器，废液导出系统外加装集成式污水治理装置；滚筒式分段式干燥装置的初步干燥装置与太阳能板式集热器相连，尾部干燥系统与斯特林发动机相连；
实施例2
采用实施例1中所述的系统进行的基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应方法：
首先，将湿垃圾由储存装置引入垃圾调质装置，进行含湿量、成分调节，调质后的湿垃圾进入厌氧发酵装置，在微生物的作用下实现快速分解；
其次，将厌氧发酵产生的沼气经生物床脱硫装置脱硫后进入斯特林发动机进行燃烧发电，将产生的电能引入社区用电系统；
最后，经厌氧发酵后得到的沼渣送入滚筒式分段式干燥装置，利用斯特林发动机尾气和太阳能板式集热器供应的热量进行烘干成型，制备生物质有机肥，用于社区的绿化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应系统，其特征在于：包括：储存装置、垃圾调质装置、厌氧发酵装置、净化脱硫装置、内燃发电装置、太阳能集热装置、分段式干燥装置；
湿垃圾由储存装置进入垃圾调质装置，进行含湿量、成分调节，调质后的湿垃圾进入厌氧发酵装置，在微生物的作用下实现快速分解，产生的沼气经净化脱硫装置脱硫后进入内燃发电装置进行燃烧发电，同时经发酵后的沼渣进入分段干燥装置，利用内燃机尾气和太阳能集热器供应的热量进行烘干成型，制备生物质有机肥，分段式干燥装置产生的余热回收进入厌氧发酵装置调节发酵温度。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述垃圾调质装置是由搅拌器、粉碎机、水分调节器以及采样孔组成的罐体结构，设备主体密封，建造材质为水泥、不锈钢内衬防腐或者玻璃钢，优选玻璃钢材质。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述厌氧发酵装置为罐体结构，上部设置有沼气收集系统、加料系统，底部设有沼渣清运和废液导出系统，内部设有温度控制系统，加装防腐型换热器，换热器材质为不锈钢或聚四氟乙烯，优选为聚四氟乙烯。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：沼渣清运系统配备固液分离器，为离心式或板框式，优选板框式；废液导出系统外加装集成式污水治理装置，经检测达标后并入污水处理厂。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述净化脱硫装置为生物床脱硫装置或湿法碱液脱硫装置，优选为生物床脱硫装置。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述内燃发电装置为往复活塞式内燃机或者斯特林发动机，优选为斯特林发动机。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述分段式干燥装置为滚筒式干燥或者带式干燥，分为初步干燥装置和尾部干燥装置两部分，初步干燥装置与太阳能集热器相连，利用太阳能集热器收集的热量干燥，尾部干燥系统与内燃机相连，利用内燃机尾气热量进行干燥。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述太阳能集热器为板式集热器、真空管集热器或槽式集热器；太阳能集热器两端分别连接厌氧发酵装置和分段式干燥装置，将厌氧发酵后的低温介质通过太阳能加热升温后用于分段式干燥装置。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述太阳能集热器为承压容器或常压容器，当为承压容器时，压力范围在0.01-6Mpa，内流动去离子水或软化水，为常压容器时，容器内部与环境联通，内流动高温导热油；
所述太阳能集热器内介质的温度范围为10-200℃；
优选的，高温介质运行温度段120-200℃，中温介质运行温度段60-120℃，低温介质运行温度段10-60℃。
10.一种基于湿垃圾资源化利用的社区级能源供应方法，其特征在于：具体步骤包括：
(1)将湿垃圾由储存装置引入垃圾调质装置，进行含湿量、成分调节，调质后的湿垃圾进入厌氧发酵装置，在微生物的作用下实现快速分解；
(2)将步骤(1)中厌氧发酵产生的沼气经净化脱硫装置脱硫后进入内燃发电装置进行燃烧发电，将产生的电能引入社区用电系统；
(3)经厌氧发酵后得到的沼渣进入分段干燥装置，利用内燃发电装置尾气和太阳能集热器供应的热量进行烘干成型，制备生物质有机肥，用于社区的绿化。
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