CN115215475A - 一种高效餐厨垃圾油水分离系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高效餐厨垃圾油水分离系统及方法，该系统包括：餐厨垃圾液固分离机：包括分离机筒体、以及从上到下依次设置在分离机筒体内部的可转动的切削刀组和旋转螺带，所述分离机筒体的上部设有进料口，所述分离机筒体内还设有滤芯，且所述滤芯和所述分离机筒体之间留有间隙并形成滤液空腔，在所述分离机筒体的底部还设有干渣排放槽，所述分离机筒体的底部一侧壁上还设有滤液排出口；以及按滤液处理方向依次连接所述滤液排出口的中间罐和过滤器：所述中间罐内设有连接外部供气设备的气浮组件。本发明的系统结构简单，功能集成化高，可根据需求实现智能化控制和操作，从而实现了餐厨垃圾的油水高效分离，为餐厨垃圾资源化处理铺平道路。
Description
技术领域
本发明属于生活垃圾处理技术领域，涉及一种高效餐厨垃圾油水分离系统及方法。
背景技术
目前传统餐厨垃圾处理方法有填埋法、焚烧法、发酵法以及堆肥法等。这其中填埋法和焚烧法方便快捷，但是安全隐患和成本都比较高，而发酵和堆肥两种生物方法则可将餐厨垃圾变废为宝，使餐厨垃圾极具价值。但是目前国内还是国外在使用生物法处理餐厨案例时都会遇到一个绕不过的难点，就是餐厨垃圾中含有油脂不利于生物法的进行，为提高生物法的工作效率和垃圾转化率，需要将餐厨垃圾中的油脂进行有效分离。但目前国内餐厨垃圾中油水分离技术很少遇见，尤其方便快捷还容易清洗的餐厨垃圾油水分离系统方面还处于空白阶段。
中国专利202011438575.3“一种厨余垃圾处理方法”提供的方法包括以下步骤：S1、将厨余垃圾进行过滤除杂，剔除厨余垃圾中的石块、电池、探头等物质；S2、将厨余垃圾置于破碎装置中，将垃圾进行破碎，使得厨余垃圾直径不大于5cm，然后向破碎装置中添加水分吸收剂，将厨余垃圾的整体水分控制在25-30％，得到处理后的厨余垃圾；S3、按照重量配好菌种。该发明将厨余垃圾与发酵菌种进行混合发酵，能够制成肥料，减少对环境的破坏，同时能够节约资源。但该方法中由于需要添加吸水药剂，在后续工艺进行中容易带来环境的二次污染。
中国专利202110030890.0提供了一种厨余垃圾处理机及其处理方法，其通过对厨余垃圾离心、粉碎、烘干及油水分离等步骤将其制成方便运输、处理及再利用的物质，通过离心撒料板的设置和中部宽两端窄的离心腔，可以使离心更加高效，通过多个粉碎刀将其粉碎成小颗粒，在将其烘干，运用烘干的热量保证油水分离的环境温度较高，防止油脂凝固方便排出，通过油水密度不同，上下分流实现油水分离，该发明可将厨余垃圾分离成干燥的颗粒状固体、油脂及剩余汁水，封闭运输，烘干后的颗粒固体可以进行后续处理制成肥料，但该设备及方法中油水分离只是采用加热方法进行油水分离，对于油包水或者水包油的乳状液体破乳效果并不明显，依靠重力分层的方法进行油水分离，也容易造成边界的油或者水的分离效果较差，而且该方法使用加热法破乳，能耗也会比较高等。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种高效餐厨垃圾油水分离系统及方法，实现了餐厨垃圾的油水高效分离，为餐厨垃圾资源化处理铺平道路。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明的技术方案之一提供了一种高效餐厨垃圾油水分离系统，包括：
餐厨垃圾液固分离机：包括分离机筒体、以及从上到下依次设置在分离机筒体内部的可转动的切削刀组和旋转螺带，所述分离机筒体的上部设有进料口，所述分离机筒体内还设有围绕所述旋转螺带布置的一圈滤芯，且所述滤芯和所述分离机筒体之间留有间隙并形成滤液空腔，在所述分离机筒体的底部还设有干渣排放槽，所述分离机筒体的底部一侧壁上还设有连通所述滤液空腔的滤液排出口；
以及按滤液处理方向依次连接所述滤液排出口的中间罐和过滤器：所述中间罐内设有连接外部供气设备的气浮组件。
进一步的，所述的分离机筒体的下方还设有旋转电机，该旋转电机的旋转轴还伸入所述分离机筒体内并依次连接所述旋转螺带和切削刀组。
更进一步的，所述的切削刀组由若干安装在旋转轴上并上下交错设置的长刀和短刀组成，其中，长刀的末端距离分离机筒体内壁5～50mm，短刀比长刀长度要短5～50mm。
进一步的，所述的旋转螺带离滤芯的距离为5～20mm，且旋转螺带为单螺带形式，并优选通过支撑杆安装，其正常旋转时，用于推动物料向下运动，该旋转螺带的带宽大于20cm，且旋转螺带的最底部离分离机筒体内部底端面的距离小于10mm，以起到刮底的作用。
进一步的，所述的滤芯呈圆筒状，且滤芯的过滤精度为20-100μm。滤芯可采用不锈钢金属楔形网滤芯或者金属烧结滤芯，其中金属楔形网滤芯再生效果较好，其围成的圆筒的直径范围可为200～2000mm。
进一步的，所述的中间罐的顶部设有进液口和放空口，在中间罐的下部侧壁设有出液口，所述的进液口与所述滤液排出口之间通过输送管路连接，所述的出液口则通过管路连接所述过滤器。
进一步的，气浮组件用于实现中间罐底部的曝气，其可以采用微孔曝气、射流曝气、旋流曝气的一种，在本发明中以微孔曝气形式优先，曝气量和曝气时间应与油水总量相匹配。
进一步的，所述的餐厨垃圾液固分离机采用架体悬空设置。
进一步的，在干渣排放槽的下方还设有干渣收集槽。
进一步的，所述过滤器为聚结式过滤器。
本发明的技术方案之二提供了一种高效餐厨垃圾油水分离方法，其基于如上所述的高效餐厨垃圾油水分离系统，该方法包括以下步骤：
(1)将餐厨垃圾从进料口送入到分离机筒体中，经过切削刀组的高速粉碎后，变成小的块状颗粒通过重力进入到旋转螺带部分，被粉碎的餐厨垃圾经过旋转螺带挤压后，内部的油水通过滤芯进入滤液空腔中，一段时间后，开启干渣排放槽，通过旋转螺带的刮底操作，使得餐厨垃圾干渣从干渣排放槽排出；
(2)滤液空腔中的滤液通过滤液排出口后经过进入到中间罐中，同时开启外部供气设备，正压气体通过气浮组件送入到中间罐的油水混合液体中进行破乳和废水氧化过程，处理后的气体从中间罐顶部排空。
(3)反应后的油水混合物从中间罐排出进入到过滤器中，进行油水分离，所得油和水分别从过滤器的排水口和排油口排出。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)餐厨垃圾经过刀组破碎以及螺带高速旋转及挤压，使得餐厨垃圾被破碎后直接进行离心和挤压操作，进而将餐厨垃圾中的液体最大限度的达到固液分离的目的，同时由于底部排料结构的设计，干渣在螺带和导杆的作用下可以顺利无残留的卸除。
(2)含油液体经过固液分离后还要经过气浮处理进行破乳以及小分子有机物氧化作用后，混合液体经过聚结式过滤器后，被深度油水分离。该过程无需添加化学药剂及加热装置，而且效果稳定可靠，经过脱液后的干渣可以直接去微生物发酵，而油水分离后的物质则流向工艺下游进行处理。
附图说明
图1为本发明的分离系统的工艺流程示意图；
图中标记说明：
1-架体，2-干渣收集槽，3-干渣排放阀，4-分离机筒体，5-滤芯，6-旋转螺带，7-切削刀组，8-进料口，9-旋转电机，10-滤液排出口，11-空压机，12-进液口，13-第一输送泵，14-气浮组件，15-放空口，16-中间罐，17-出液口，18-第二输送泵，19-油水进口，20-过滤器，21-排水口，22-排油口，23-餐厨垃圾液固分离机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
为实现餐厨垃圾的高效油水分离及其资源化应用等，本发明提供了一种高效餐厨垃圾油水分离系统，可参见图1所示，包括：
餐厨垃圾液固分离机23：包括分离机筒体4、以及从上到下依次设置在分离机筒体4内部的可转动的切削刀组7和旋转螺带6，所述分离机筒体4的上部设有进料口8，所述分离机筒体4内还设有围绕所述旋转螺带6布置的一圈滤芯5，且所述滤芯5和所述分离机筒体4之间留有间隙并形成滤液空腔，在所述分离机筒体4的底部还设有干渣排放槽，所述分离机筒体4的底部一侧壁上还设有连通所述滤液空腔的滤液排出口10；
以及按滤液处理方向依次连接所述滤液排出口10的中间罐16和过滤器20：所述中间罐16内设有连接外部供气设备的气浮组件14。
在一些具体的实施方式中，所述的分离机筒体4的下方还设有旋转电机9，该旋转电机9的旋转轴还伸入所述分离机筒体4内并依次连接所述旋转螺带6和切削刀组7。
更进一步的，所述的切削刀组7由若干安装在旋转轴上并上下交错设置的长刀和短刀组成，其中，长刀的末端距离分离机筒体4内壁5～50mm，短刀比长刀长度要短，长刀末端比短刀末端长5～50mm。
在一些具体的实施方式中，所述的旋转螺带6离滤芯5的距离为5～20mm，且旋转螺带6为单螺带形式，并优选通过支撑杆安装，其正常旋转时，用于推动物料向下运动，该旋转螺带6的带宽大于20cm，且旋转螺带6的最底部离分离机筒体4内部底端面的距离小于10mm，以起到刮底的作用。
在一些具体的实施方式中，所述的滤芯5呈圆筒状，且滤芯5的过滤精度为20-100μm。滤芯5可采用不锈钢金属楔形网滤芯或者金属烧结滤芯，其中金属楔形网滤芯再生效果较好，其围成的圆筒的直径范围可为200～2000mm。
在一些具体的实施方式中，所述的中间罐16的顶部设有进液口12和放空口15，在中间罐16的下部侧壁设有出液口17，所述的进液口12与所述滤液排出口10之间通过输送管路连接，所述的出液口17则通过管路连接所述过滤器20。
在一些具体的实施方式中，气浮组件14用于实现中间罐16底部的曝气，其可以采用微孔曝气、射流曝气、旋流曝气的一种，在本发明中以微孔曝气形式优先，曝气量和曝气时间应与油水总量相匹配。
在一些具体的实施方式中，所述的餐厨垃圾液固分离机23采用架体1悬空设置。
在一些具体的实施方式中，在干渣排放槽的下方还设有干渣收集槽2。
在一些具体的实施方式中，所述过滤器20为聚结式过滤器。
另外，本发明还提供了一种高效餐厨垃圾油水分离方法，其基于如上所述的高效餐厨垃圾油水分离系统，该方法包括以下步骤：
(1)将餐厨垃圾从进料口8送入到分离机筒体4中，经过切削刀组7的高速粉碎后，变成小的块状颗粒通过重力进入到旋转螺带6部分，被粉碎的餐厨垃圾经过旋转螺带6挤压后，内部的油水通过滤芯5进入滤液空腔中，一段时间后，开启干渣排放槽，通过旋转螺带6的刮底操作，使得餐厨垃圾干渣从干渣排放槽排出；
(2)滤液空腔中的滤液通过滤液排出口10后经过进入到中间罐16中，同时开启外部供气设备，正压气体通过气浮组件14送入到中间罐16的油水混合液体中进行破乳和废水氧化过程，处理后的气体从中间罐16顶部排空。
(3)反应后的油水混合物从中间罐16排出进入到过滤器20中，进行油水分离，所得油和水分别从过滤器20的排水口21和排油口22排出。
以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
实施例1：
为实现餐厨垃圾的高效油水分离及其资源化应用等，本实施例提供了一种高效餐厨垃圾油水分离系统，请参见图1所示，包括：
餐厨垃圾液固分离机23：包括分离机筒体4、以及从上到下依次设置在分离机筒体4内部的可转动的切削刀组7和旋转螺带6，所述分离机筒体4的上部设有进料口8，所述分离机筒体4内还设有围绕所述旋转螺带6布置的一圈滤芯5，且所述滤芯5和所述分离机筒体4之间留有间隙并形成滤液空腔，在所述分离机筒体4的底部还设有干渣排放槽，所述分离机筒体4的底部一侧壁上还设有连通所述滤液空腔的滤液排出口10；
以及按滤液处理方向依次连接所述滤液排出口10的中间罐16和过滤器20：所述中间罐16内设有连接外部供气设备的气浮组件14。
所述的分离机筒体4的下方还设有旋转电机9，该旋转电机9的旋转轴还伸入所述分离机筒体4内并依次连接所述旋转螺带6和切削刀组7。
所述的切削刀组7由若干安装在旋转轴上并上下交错设置的长刀和短刀组成，其中，长刀的末端距离分离机筒体4内壁5～50mm，短刀比长刀长度要短，长刀末端比短刀末端长5～50mm。
所述的旋转螺带6离滤芯5的距离为5～20mm，且旋转螺带6为单螺带形式，并优选通过支撑杆安装，其正常旋转时，用于推动物料向下运动，该旋转螺带6的带宽大于20cm，且旋转螺带6的最底部离分离机筒体4内部底端面的距离小于10mm，以起到刮底的作用。
所述的滤芯5呈圆筒状，滤芯5可采用不锈钢金属楔形网滤芯或者金属烧结滤芯，其中金属楔形网滤芯再生效果较好，其围成的圆筒的直径范围可为200～2000mm。
所述的中间罐16的顶部设有进液口12和放空口15，在中间罐16的下部侧壁设有出液口17，所述的进液口12与所述滤液排出口10之间通过输送管路连接，所述的出液口17则通过管路连接所述过滤器20。
气浮组件14用于实现中间罐16底部的曝气，其可以采用微孔曝气、射流曝气、旋流曝气的一种，在本实施例中以微孔曝气形式优先，曝气量和曝气时间应与油水总量相匹配。
所述的餐厨垃圾液固分离机23采用架体1悬空设置。在干渣排放槽的下方还设有干渣收集槽2。所述过滤器20为聚结式过滤器。
本实施例中，分离机筒体4的直径为600mm，高度为1200mm，滤芯5的精度为50μm，旋转螺带6的宽度为35mm，旋转螺带6的最底部支撑杆距离分离机筒体4最底部的距离为8mm，切削刀组7的长刀距离分离机筒体4的内壁距离10mm，短刀末端距离分离机筒体4的内壁距离为25mm，气浮装置为微孔曝气，气量大小为30m3/h，聚结式过滤器内部的滤芯为304不锈钢滤芯。
本实施例中，所述旋转电机的旋转速率为80rad/min。
本实施例中，所述过滤器20为聚结式过滤器，其内部的滤芯为不锈钢滤芯，该过滤器20具有自清洗功能。
另外，本实施例还提供了一种高效餐厨垃圾油水分离方法，其基于如上所述的高效餐厨垃圾油水分离系统，该方法包括以下步骤：
(1)开启旋转电机9，将餐厨垃圾从进料口8送入到分离机筒体4中，经过切削刀组7的高速粉碎后，变成小的块状颗粒通过重力进入到旋转螺带6部分，被粉碎的餐厨垃圾经过旋转螺带6挤压后，内部的油水通过滤芯5进入滤液空腔中，2min后，开启DN80规格的干渣排放槽，通过旋转螺带6的刮底操作，使得餐厨垃圾干渣从干渣排放槽排出至干渣收集槽2中，约30s后关闭干渣排放阀3。在排渣过程中，餐厨垃圾可仍然维持进料中。
(2)滤液空腔中的滤液通过滤液排出口10后经过第一输送泵13和进液口12进入到中间罐16中，同时开启外部供气设备(即空压机11)，控制气浮压力为0.35Mpa，正压气体通过气浮组件14送入到中间罐16的油水混合液体中进行破乳和废水氧化过程，气浮反应进行30min后，反应中排出的气体从中间罐16顶部的放空口15排空。
(3)反应后的油水混合物从中间罐16的出液口17经过第二输送泵18和油水进口19排出进入到过滤器20中，经过破乳后的油水混合物被聚结滤芯5分离后，所得油和水分别从过滤器20的排水口21和排油口22排出。
经过测试分析，干渣的含水量约为22％，适合直接发酵，分离后的水中CODcr大小为58，接近城市污水管网直排大小，也间接证明该污水含油率较低。
实施例2
使用上述系统进行餐厨垃圾油水分离操作，不同于实施例1之处在于：
旋转电机9旋转速率调整为150rad/min，滤芯5的精度为100μm，旋转螺带6的宽度为55mm，长刀距离分离机筒体4内壁的距离10mm，短刀末端距离分离机筒体4内壁的距离20mm，气浮组件14为微孔曝气，气量大小为40m3/h，聚结式过滤器内部的滤芯为304不锈钢滤芯。
实施过程中包括以下步骤：
(1)进料及过滤
开启旋转电机9，将餐厨垃圾从进料口8进入到餐厨垃圾液固分离机23中，物料经过切削刀组7的高速粉碎后，变成小的块状颗粒通过重力进入到旋转螺带6部分，被粉碎的餐厨垃圾经过旋转螺带6挤压后，内部的油水通过滤芯5后，排出餐厨垃圾液固分离机23，2min后，开启DN80规格的干渣排放阀3，干渣通过旋转螺带6及所属支撑螺杆的刮底操作，从底部的干渣排放阀3排入到干渣收集槽2中，约50s后关闭干渣排放阀3。在排渣过程中，餐厨垃圾仍然在进料中。
(2)气浮
滤液通过滤液排出口10后经过第一输送泵13和进液口12进入到中间罐16中，同时开启空压机11，气浮压力为0.5Mpa，带压气体通过气浮组件14后进入到油水混合液体中，进行破乳和废水氧化过程，气浮反应进行40min后，反应中排出的的气体经过放空口15后排空。
(3)油水分离
反应后的油水混合物从中间罐16的出液口17经过第二输送泵18和油水进口19后进入到聚结式过滤器中，经过破乳后的油水混合物被聚结滤芯5分离后，油和水分别从排水口21和排油口22排出。
经过测试分析，干渣的含水量约为28％，适合直接发酵，分离后的水中CODcr大小为88，尽管气浮时间延长，气浮气量加大，但是由于滤芯5精度变大，可能造成一部分固体残渣进入到中间罐16中，进而造成了CODcr值比实施例1偏大。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，包括：
餐厨垃圾液固分离机：包括分离机筒体、以及从上到下依次设置在分离机筒体内部的可转动的切削刀组和旋转螺带，所述分离机筒体的上部设有进料口，所述分离机筒体内还设有围绕所述旋转螺带布置的一圈滤芯，且所述滤芯和所述分离机筒体之间留有间隙并形成滤液空腔，在所述分离机筒体的底部还设有干渣排放槽，所述分离机筒体的底部一侧壁上还设有连通所述滤液空腔的滤液排出口；
以及按滤液处理方向依次连接所述滤液排出口的中间罐和过滤器：所述中间罐内设有连接外部供气设备的气浮组件。
2.根据权利要求1所述的一种高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，所述的分离机筒体的下方还设有旋转电机，该旋转电机的旋转轴还伸入所述分离机筒体内并依次连接所述旋转螺带和切削刀组。
3.根据权利要求2所述的一种高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，所述的切削刀组由若干安装在旋转轴上并上下交错设置的长刀和短刀组成，其中，长刀的末端距离分离机筒体的内壁5～50mm，短刀比长刀长度要短5～50mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，所述的旋转螺带离滤芯的距离为5～20mm，且旋转螺带为单螺带形式，其正常旋转时，用于推动物料向下运动，该旋转螺带的带宽大于20cm，且旋转螺带的最底部离分离机筒体内部底端面的距离小于10mm。
5.根据权利要求1所述的一种高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，所述的滤芯呈圆筒状，且滤芯的过滤精度为20-100μm。
6.根据权利要求1所述的一种高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，所述的中间罐的顶部设有进液口和放空口，在中间罐的下部侧壁设有出液口，所述的进液口与所述滤液排出口之间通过输送管路连接，所述的出液口则通过管路连接所述过滤器。
7.根据权利要求1所述的一种高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，所述的餐厨垃圾液固分离机采用架体悬空设置。
8.根据权利要求1所述的一种高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，在干渣排放槽的下方还设有干渣收集槽。
9.根据权利要求1所述的一种高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，所述过滤器为聚结式过滤器。
10.一种高效餐厨垃圾油水分离方法，其基于如权利要求1-9任一所述的高效餐厨垃圾油水分离系统，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)将餐厨垃圾从进料口送入到分离机筒体中，经过切削刀组的高速粉碎后，变成小的块状颗粒通过重力进入到旋转螺带部分，被粉碎的餐厨垃圾经过旋转螺带挤压后，内部的油水通过滤芯进入滤液空腔中，一段时间后，开启干渣排放槽，通过旋转螺带的刮底操作，使得餐厨垃圾干渣从干渣排放槽排出；
(2)滤液空腔中的滤液通过滤液排出口后经过进入到中间罐中，同时开启外部供气设备，正压气体通过气浮组件送入到中间罐的油水混合液体中进行破乳和废水氧化过程，处理后的气体从中间罐顶部排空；
(3)反应后的油水混合物从中间罐排出进入到过滤器中，进行油水分离，所得油和水分别从过滤器的排水口和排油口排出。
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