CN114917619A - 一种利用有机废物制备生物柴油的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用有机废物制备生物柴油的装置及方法，属于环境保护领域，特别对垃圾渗滤液、生活污水或污泥中的有机物、膜处理的浓水等的萃取提纯制备生物质柴油。按工序顺序依次设置有初级萃取罐、研磨融合机以及萃取装置，所述研磨融合机包括与所述初级萃取罐连接的进料斗，所述进料斗底部设置有进料筒，所述进料筒下方设置有研磨室；所述进料斗中设置有旋压刮料器，在所述旋压刮料器转动时将物料挤压进所述进料筒中，所述进料筒侧壁设置有萃取液进料管，物料在所述进料筒中与萃取液混合后进入所述研磨室中研磨混合。物料在研磨融合机下被细化，同时与萃取液接触充分，从而油脂更容易萃取完全。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护领域，尤其涉及一种利用有机废物制备生物柴油的装置及方法。
背景技术
垃圾渗滤液、生活污泥、城市污泥中都含有大量的有机物质，将其中油脂提取出来可以用于制备生物柴油，既能减少垃圾对环境的污染，也能废物利用产生一定的经济价值。
但是这些油脂存在于有机物中较难提取出来，同时由于这些垃圾粘稠度比较高，油脂大量被包裹于内部，使得油脂提取困难程度更大。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种利用有机废物制备生物柴油的装置，可以充分提取油脂。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种利用有机废物制备生物柴油的装置，按工序顺序依次设置有初级萃取罐、研磨融合机以及萃取装置，所述研磨融合机包括与所述初级萃取罐连接的进料斗，所述进料斗底部设置有进料筒，所述进料筒下方设置有研磨室；所述进料斗中设置有旋压刮料器，在所述旋压刮料器转动时将物料挤压进所述进料筒中，所述进料筒侧壁设置有萃取液进料管，物料在所述进料筒中与萃取液混合后进入所述研磨室中研磨混合。
本发明优选地技术方案在于，所述研磨室中设置有研磨盘，所述研磨盘上端设置有斜面研磨部，所述斜面研磨部上设置有斜面研磨齿；所述研磨盘中心设置有驱动转轴，所述研磨室侧壁设置有与所述斜面研磨齿配合的斜面齿，所述进料筒底端与所述斜面研磨部顶部相连接。
本发明优选地技术方案在于，所述斜面研磨部下方设置有圆柱精磨部，所述圆柱精磨部侧壁设置有螺旋研磨齿，所述研磨室内侧壁设置有与所述螺旋研磨齿旋向相反的精磨纹；所述螺旋研磨齿顶部进料端与所述斜面研磨齿外侧边缘的出料端相连接。
本发明优选地技术方案在于，所述研磨室位于所述研磨盘下方设置有暂存仓，所述暂存仓底部设置有排料管，所述排料管上上设置有排料阀。
本发明优选地技术方案在于，所述旋压刮料器包括若干连接杆，每个所述连接杆上均设置有旋压叶片，所述旋压叶片呈螺旋状，所述旋压叶片从所述驱动转轴的根部绕所述驱动转轴外侧壁螺旋延伸至所述连接杆，以使所述旋压叶片旋转时将外围物料刮入挤压至所述进料筒中。
本发明优选地技术方案在于，所述初级萃取罐中设置有搅拌器，所述初级萃取罐顶部设置有萃取液添加管以及物料投入口，所述初级萃取罐上端外侧壁设置有排液管，所述排液管出料端与所述萃取装置进料端相连接；所述初级萃取罐底端设置有初级出料管，所述初级出料管的出料端与所述研磨融合机的进料斗相连接。
一种利用有机废物制备生物柴油的方法，包括以下步骤：步骤S00：将垃圾渗滤液、生活污泥、城市污泥若干种原料投入初级萃取罐中搅拌混合，同时添加萃取液一起混合均匀；
步骤S10：将含有萃取液的物料混合物排入研磨融合机中将物料研磨碎，在研磨的同时添加萃取液充分混合；
步骤S20：将研磨后的混合物放入萃取装置中的静置池中静置一段时间，然后取萃取液和步骤S00中初步萃取的液体一起加入分离装置中，将萃取液和油分离出来；步骤S30：将静置池中底层的沉淀物加入离心设备中离心处理，再次获得部分萃取混合液，萃取混合液加入分离装置中处理，而固体废物排出。
本发明优选地技术方案在于，步骤S31：在固体废物中加入催化酶进一步分解油脂，然后再次萃取分离油脂，得到的剩余固态废物中蛋白质含量增加用于制备有机肥。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种利用有机废物制备生物柴油的装置，按工序顺序依次设置有初级萃取罐、研磨融合机以及萃取装置，所述研磨融合机包括与所述初级萃取罐连接的进料斗，所述进料斗底部设置有进料筒，所述进料筒下方设置有研磨室；所述进料斗中设置有旋压刮料器，在所述旋压刮料器转动时将物料挤压进所述进料筒中，所述进料筒侧壁设置有萃取液进料管，物料在所述进料筒中与萃取液混合后进入所述研磨室中研磨混合。物料在研磨融合机下被细化，同时与萃取液接触充分，从而油脂更容易萃取完全。
附图说明
图1是本发明具体实施方式中提供的利用有机废物制备生物柴油的装置整体示意图；
图2是本发明具体实施方式中提供的研磨融合机整体示意图；
图3是本发明具体实施方式中提供的研磨融合机内部结构示意图；
图4是本发明具体实施方式中提供的研磨盘示意图；
图中：
1、初级萃取罐；2、研磨融合机；3、萃取装置；4、研磨盘；5、驱动转轴；6、旋压刮料器；21、进料斗；23、进料筒；24、研磨室；25、萃取液进料管；26、暂存仓；41、圆柱精磨部；42、斜面研磨部；411、螺旋研磨齿；421、斜面研磨齿；412、精磨纹；422、斜面齿；61、旋压叶片；62、连接杆。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
污泥资源化回收利用途径：污泥组分复杂，富含了大量有机物和氮磷等资源。污泥资源化利用着眼于两个方向即物质回收和能源利用。污泥可以通过产甲烷、产氢、产热等方式回收能源；也可以通过提取蛋白质、聚羟基脂肪酸(PHA)、磷(P)回收、作为污水脱氮除磷的碳源、提取金属、制生物碳土等回收物质。以下对污泥资源化回收——物质回收中的部分方法作阐述。剩余污泥含有大量有机物，最高可达污泥干重的70％，而蛋白质是剩余污泥中含量最高的有机物，约占有机物的40％～60％，相关研究[7]表明剩余污泥有机物中含有61％的蛋白质、11％的碳水化合物、不到1％的脂质和27％以上的未知成分。同时，蛋白质也是微生物菌体内含量最高的有机物，占细菌干重的50％～60％。污泥中蛋白质含量丰富，回收利用潜力巨大。目前，从剩余污泥中提取回收蛋白质的方法有物理法、化学法、生物法以及上述方法的联合方法。污泥中提取的蛋白质可作为动物饲料、农作物肥料等，相关研究较多。有研究利用剩余污泥中回收的蛋白质作为动物饲料，污泥经碱处理后超声处理、酸沉干燥回收后的蛋白质营养成分与商品蛋白饲料相当，证明了利用从剩余污泥中回收粗蛋白作为动物饲料是可行的[8]。有研究以脱水污泥蛋白质为原料，开发了氨基酸螯合微量元素肥料生产工艺[9]。有研究从造纸厂二沉池废水中回收蛋白质作为木材黏合剂[10]。有研究利用剩余污泥水解产物作缓蚀剂，其表面吸附能有效抑制钢在酸性介质中的腐蚀反应[11]。传统塑料难降解、易引发环境问题，已有490万至1270万吨塑料进入海洋，预计到2025年将增加一个数量级[12]。近年来，生物降解塑料的研究引起了广泛关注。生物降解塑料是在自然界或特定条件下，可被微生物降解的一类塑料。与传统塑料相比，生物降解塑料易降解且不易引发环境问题。生物降解塑料按照生产原料的来源不同可分为：聚乳酸(PLA)、聚羟基丁酸酯(PHB)、PHA等[13]。目前，PLA和PHA已经用于工业生产，但生产原料较高的成本使其价格仍高于传统塑料。挥发性脂肪酸(VFA)广泛应用于PHA的生产[14]。作为厌氧消化过程的中间产物，尤其是产酸相产生的VFA可作为PHA生产原料。以污泥为原料厌氧消化产VFA作为PHA的原料，可实现污泥资源化的同时，减少PHA的生产成本。污泥厌氧发酵制VFA已被广泛研究，在pH值为11、温度60℃和发酵时间7天的条件下，利用污泥厌氧发酵，最大PHA产率为56.5％[15]。研究表明，污泥发酵产生的VFAs是生产PHA的适宜碳源。作为一种不可再生资源，磷是生物体生命活动必需的元素。然而，自然水体磷浓度的超标和磷资源的匮乏是一基本矛盾[16]，从磷去除理念到磷回收理念的转变是必然趋势。污水污泥中富集了原水95％的总磷(TP)，从污泥中回收磷已经被广泛研究。从污泥中回收磷，首先需要对污泥进行预处理，使污泥中的磷充分释放。目前，预处理方式可分为生物法和化学法。生物法如厌氧消化法[17]和好氧消化法、其中好氧消化法常与其他方法联用[18]。污泥释磷的化学方法有水热处理、酸热处理、碱热处理、氧化预处理、超声波预处理等。污泥中磷回收的方法有吸附解吸法、化学沉淀法、鸟粪石结晶法等。其中鸟粪石结晶法由于其操作简单，且可同步实现氮的部分回收而被广泛研究和应用。近年来，围绕“减量化、稳定化、无害化、资源化”的基本原则，我国污泥处理处置技术取得了一定的进展，热水解预处理、与餐厨等有机质协同的高级厌氧消化技术等污泥稳定化技术实现了良好的应用和推广，我国污泥处理处置方面的政策和标准也在逐渐完善。但面对社会发展对生物质能源以及环境质量提出的更高要求，我国污泥处理处置需要以无害化为目标，以资源化为手段，大力开发高效回收、利用污泥中能源与资源(生物质清洁能源及氮磷等)的技术，并在实现污泥中能源资源高效回收的同时，实现污泥中污染物的稳定化或高效去除，提高污泥处理产物后续利用的安全性，解决污泥的最终出路问题。面临气候变化，能源资源短缺，环境容量缺乏等问题，“资源循环”是未来新技术创新的重点，巨大的市场需求和科技投入，相信会有一批适合中国国情的“污水污泥资源化利用新技术”进入市场。
如图1-4所示，本实施例提供一种利用有机废物制备生物柴油的装置，特别对垃圾渗滤液、生活污水或污泥中的有机物、膜处理的浓水等的萃取提纯制备生物质柴油。按工序顺序依次设置有初级萃取罐1、研磨融合机2以及萃取装置3，所述研磨融合机2包括与所述初级萃取罐1连接的进料斗21，所述进料斗21底部设置有进料筒23，所述进料筒23下方设置有研磨室24；所述进料斗21中设置有旋压刮料器6，在所述旋压刮料器6转动时将物料挤压进所述进料筒23中，所述进料筒23侧壁设置有萃取液进料管25，物料在所述进料筒23中与萃取液混合后进入所述研磨室24中研磨混合。物料先通过初级萃取罐1可以对物料中漂浮的油脂初步提取，同时添加的萃取液可以稀释污泥，使得粘稠度降低，有利于后续进入研磨融合机2中充分分解。物料进入进料斗21中在旋压刮料器6的作用下被挤压进入进料筒23中，同时通过萃取液进料管25添加萃取液与物料混合，在研磨室24中将物料研磨分解，同时与萃取液接触混合使得将污泥中的油脂充分提取出来。由于旋压刮料器6给污泥提供一个向下的压力，使得萃取液进料管25采用压力注入时也不会往上溢出，反而在萃取液压力下将污泥和萃取液混合压入研磨室24中研磨，在研磨中完成萃取，使得污泥在粉碎的同时与萃取液混合提取油脂，萃取更加充分完全。
为了方便进料与初步研磨，所述研磨室24中设置有研磨盘4，所述研磨盘4上端设置有斜面研磨部42，所述斜面研磨部42上设置有斜面研磨齿421；所述研磨盘4中心设置有驱动转轴5，所述研磨室24侧壁设置有与所述斜面研磨齿421配合的斜面齿422，所述进料筒23底端与所述斜面研磨部42顶部相连接。污泥和萃取液混合物输送至研磨盘4顶部后，在斜面研磨部42的旋转作用下利用其离心力将物料沿着斜面往边缘移动，同时物料压力也可挤压物料下移。在斜面研磨齿421的作用下初步研磨粉碎，同时斜面研磨齿421之间的间隙有助于萃取液的流动，使得粉碎与萃取可以同步进行。
为了使得研磨更加充分，所述斜面研磨部42下方设置有圆柱精磨部41，所述圆柱精磨部41侧壁设置有螺旋研磨齿411，所述研磨室24内侧壁设置有与所述螺旋研磨齿411旋向相反的精磨纹412；所述螺旋研磨齿411顶部进料端与所述斜面研磨齿421外侧边缘的出料端相连接。在竖直方向有重力的作用，同时研磨盘4离心力使得物料被甩出螺旋研磨齿411的间隙中，使得物料与侧壁旋向相反的精磨纹412作用下研磨粉碎，研磨更加精细。同时螺旋研磨齿411呈螺旋状设置，使得离心力作用力萃取液可以随着螺旋研磨齿411之间的间隙螺旋下降，延长与污泥接触时间，从而提高萃取效率。研磨齿内部还可以设置加热装置，使得边研磨边加热有助于污泥进一步释放油脂。
优选的，所述研磨室24位于所述研磨盘4下方设置有暂存仓26，所述暂存仓26底部设置有排料管，所述排料管上上设置有排料阀。萃取液与物料混合物在暂存仓26中堆积混合，污泥在重力作用下沉底，而在上表面形成萃取液层，当物料掉落至暂存仓26中时，必然需要经过上方的萃取液层进行全面萃取，使得整体萃取更加充分完全。
为了提供进料压力，所述旋压刮料器6包括若干连接杆62，每个所述连接杆62上均设置有旋压叶片61，所述旋压叶片61呈螺旋状，所述旋压叶片61从所述驱动转轴5的根部绕所述驱动转轴5外侧壁螺旋延伸至所述连接杆62，以使所述旋压叶片61旋转时将外围物料刮入挤压至所述进料筒23中。旋压叶片61持续旋转，将四周物料都刮至中间的进料筒23中，在物料的挤压下形成向下压力，压力一方面可以推送物料不断进料，从而使得物料在研磨室24中可以不断下降，另一方面可以避免萃取液往上溢流，而是在压力的挤压下注入研磨室24中。
为了完成物料的初步处理，所述初级萃取罐1中设置有搅拌器，所述初级萃取罐1顶部设置有萃取液添加管以及物料投入口，所述初级萃取罐1上端外侧壁设置有排液管，所述排液管出料端与所述萃取装置3进料端相连接；所述初级萃取罐1底端设置有初级出料管，所述初级出料管的出料端与所述研磨融合机2的进料斗21相连接。为了适用不同类型的污泥，可以在前置工序中再加入除铁装置等，将一些会影响装置正常运行的杂质去除。在初级萃取罐1中搅拌器的作用下将大量油脂事先去除，同时也可以稀释污泥，减小其进入研磨室24的阻力。且污泥中事先分布大量萃取液也可使得研磨同时萃取更完全，避免进料筒23侧壁添加萃取液不均匀。
一种利用有机废物制备生物柴油的方法，包括以下步骤：步骤S00：将垃圾渗滤液、生活污泥、城市污泥若干种原料投入初级萃取罐1中搅拌混合，同时添加萃取液一起混合均匀；原料投入前可事先进行除铁处理，使得不会有铁杂质影响研磨。在初级萃取罐1中搅拌器的作用下将大量油脂事先去除，同时也可以稀释污泥，减小其进入研磨室24的阻力。
步骤S10：将含有萃取液的物料混合物排入研磨融合机2中将物料研磨碎，在研磨的同时添加萃取液充分混合；研磨的同时完全萃取，此时污泥等原料与萃取液作用面积最大，最为分散，从而可以与萃取液充分作用，提高萃取效果。
步骤S20：将研磨后的混合物放入萃取装置3中的静置池中静置一段时间，然后取萃取液和步骤S00中初步萃取的液体一起加入分离装置中，将萃取液和油分离出来；静止后再分离可以减少后续离心成本。步骤S30：将静置池中底层的沉淀物加入离心设备中离心处理，再次获得部分萃取混合液，萃取混合液加入分离装置中处理，而固体废物排出。萃取液经过分离装置将油脂分离出来，然后将油脂在氢气作用下裂解生产有机柴油等燃料。萃取液可以循环使用。
进一步的，步骤S31：在固体废物中加入催化酶进一步分解油脂，然后再次萃取分离油脂，得到的剩余固态废物中蛋白质含量增加用于制备有机肥。通过添加催化酶可以增加固体废物中蛋白质含量，使得用于有机肥具有很高价值，将固体废物使用殆尽。针对不同的原料，可适应性选择在发酵前进行除硫等无害化处理，减少废物中的有害物质。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种利用有机废物制备生物柴油的装置，其特征在于：
按工序顺序依次设置有初级萃取罐(1)、研磨融合机(2)以及萃取装置(3)，所述研磨融合机(2)包括与所述初级萃取罐(1)连接的进料斗(21)，所述进料斗(21)底部设置有进料筒(23)，所述进料筒(23)下方设置有研磨室(24)；
所述进料斗(21)中设置有旋压刮料器(6)，在所述旋压刮料器(6)转动时将物料挤压进所述进料筒(23)中，所述进料筒(23)侧壁设置有萃取液进料管(25)，物料在所述进料筒(23)中与萃取液混合后进入所述研磨室(24)中研磨混合。
2.根据权利要求1所述的利用有机废物制备生物柴油的装置，其特征在于：
所述研磨室(24)中设置有研磨盘(4)，所述研磨盘(4)上端设置有斜面研磨部(42)，所述斜面研磨部(42)上设置有斜面研磨齿(421)；所述研磨盘(4)中心设置有驱动转轴(5)，所述研磨室(24)侧壁设置有与所述斜面研磨齿(421)配合的斜面齿(422)，所述进料筒(23)底端与所述斜面研磨部(42)顶部相连接。
3.根据权利要求2所述的利用有机废物制备生物柴油的装置，其特征在于：
所述斜面研磨部(42)下方设置有圆柱精磨部(41)，所述圆柱精磨部(41)侧壁设置有螺旋研磨齿(411)，所述研磨室(24)内侧壁设置有与所述螺旋研磨齿(411)旋向相反的精磨纹(412)；
所述螺旋研磨齿(411)顶部进料端与所述斜面研磨齿(421)外侧边缘的出料端相连接。
4.根据权利要求3所述的利用有机废物制备生物柴油的装置，其特征在于：
所述研磨室(24)位于所述研磨盘(4)下方设置有暂存仓(26)，所述暂存仓(26)底部设置有排料管，所述排料管上上设置有排料阀。
5.根据权利要求2所述的利用有机废物制备生物柴油的装置，其特征在于：
所述旋压刮料器(6)包括若干连接杆(62)，每个所述连接杆(62)上均设置有旋压叶片(61)，所述旋压叶片(61)呈螺旋状，所述旋压叶片(61)从所述驱动转轴(5)的根部绕所述驱动转轴(5)外侧壁螺旋延伸至所述连接杆(62)，以使所述旋压叶片(61)旋转时将外围物料刮入挤压至所述进料筒(23)中。
6.根据权利要求1所述的利用有机废物制备生物柴油的装置，其特征在于：
所述初级萃取罐(1)中设置有搅拌器，所述初级萃取罐(1)顶部设置有萃取液添加管以及物料投入口，所述初级萃取罐(1)上端外侧壁设置有排液管，所述排液管出料端与所述萃取装置(3)进料端相连接；所述初级萃取罐(1)底端设置有初级出料管，所述初级出料管的出料端与所述研磨融合机(2)的进料斗(21)相连接。
7.一种包括权利要求1所述装置的利用有机废物制备生物柴油的方法，其特征在于：
包括以下步骤：步骤S00：将垃圾渗滤液、生活污泥、城市污泥若干种原料投入初级萃取罐(1)中搅拌混合，同时添加萃取液一起混合均匀；
步骤S10：将含有萃取液的物料混合物排入研磨融合机(2)中将物料研磨碎，在研磨的同时添加萃取液充分混合；
步骤S20：将研磨后的混合物放入萃取装置(3)中的静置池中静置一段时间，然后取萃取液和步骤S00中初步萃取的液体一起加入分离装置中，将萃取液和油分离出来；
步骤S30：将静置池中底层的沉淀物加入离心设备中离心处理，再次获得部分萃取混合液，萃取混合液加入分离装置中处理，而固体废物排出。
8.根据权利要求7所述的利用有机废物制备生物柴油的方法，其特征在于：
步骤S31：在固体废物中加入催化酶进一步分解油脂，然后再次萃取分离油脂，得到的剩余固态废物中蛋白质含量增加用于制备有机肥。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202210589654.7A CN114917619B (zh) | 2022-05-26 | 一种利用有机废物制备生物柴油的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210589654.7A CN114917619B (zh) | 2022-05-26 | 一种利用有机废物制备生物柴油的装置及方法 |
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|---|---|
| CN114917619A true CN114917619A (zh) | 2022-08-19 |
| CN114917619B CN114917619B (zh) | 2024-05-28 |
Family
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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