CN117582788A - 一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，具体涉及厨余垃圾处理领域。所述系统包括补氧装置、加热装置、生化处理装置、排风装置、除臭装置、净化消杀除尘装置和冷冻干燥装置；其中，生化处理装置前连接有加热装置；后连接有排风装置；加热装置前分别连接补氧装置和冷冻干燥装置；排风装置后分别连接除臭装置和净化消杀除尘装置。本发明利用冷冻干燥系统余热实现回收尾气到再生尾气的冷冻干燥和预热，实现了能源的循环利用，既减少空气加热器蒸汽的消耗又减少了冷冻干燥系统冷媒降温时的电耗。

Description

一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统

技术领域

本发明涉及厨余垃圾处理领域，具体涉及一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统。

背景技术

随着社会经济的发展，城市厨余垃圾产生量呈现持续上涨趋势。城市厨余垃圾的资源化利用率也仅为8％～15％，造成了严重的资源浪费和环境污染。

在厨余垃圾处理行业，应用生化处理机采用高温好氧发酵技术处理厨余垃圾的工艺过程中，为满足发酵需求，在发酵过程中需要对生化处理机中的物料进行加热补氧。加热补氧的目的是：1、给物料提供好氧发酵、干燥、冷却过程中所需要的温度和氧气；2、作为好氧发酵、干燥、冷却过程中物料干燥挥发水蒸气的载体，补入的气体起到载湿作用，湿润的气体由生化机的排风机排出生化机进入除臭系统做进一步的处理。

生化处理机在使用中发现，目前已有的“生化处理机尾气处理系统”存在如下问题：

1、厨余垃圾的含水率高，发酵初期物料的含水率约为85％左右，要想厨余垃圾能够充分的资源化利用，需将物料高温发酵、干燥处理，使其含水率降至12％以下。在此期间物料会产生大量带异味、高温的水蒸气，将由补入的空气作为载体，将这些水蒸气带入除臭系统。由于水蒸气产生量大，对除臭系统的处理负荷要求高，所以需要建设与之相匹配的除臭设施，这直接导致占地面积大，投资成本高。

2、处理的臭气量大，除臭设备能耗高，药剂消耗量大，处理成本高。如未达到除臭效果，会导致异味外溢、扩散，会产生环境污染和环保投诉问题。

目前，在生化处理机的“生化处理机尾气处理系统”设计上，只有利用排气风机通过管道将臭气输送到除臭系统，经过翅片式换热器降温、碱洗涤、高效除雾、光催化、等离子杀菌杀毒、生物除臭、引高排放。在此过程中，并没有将臭气中的热能进行再次利用，造成资源的浪费，而且在发酵过程中产生大量的尾气，这对除臭系统的要求很高。为了消解生化处理机产生的尾气，需要建设与之相匹配的除臭系统设施，这些设施占地面积大，投资成本高，处理成本昂贵。

发明内容

为此，本发明提供一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，以解决现有“生化处理机尾气处理系统”存在的上述问题，本发明既能减少了臭气的产生量，又能充分利用臭气的热能。

本发明提供了一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，达到利用厨余垃圾在发酵、干燥、冷却过程中产生的尾气经进一步处理后实现资源化利用的目的。

本发明要解决的主要技术问题有：

1、解决厨余垃圾生化发酵处理时尾气量大，处理难度大，易造成异味外溢污染环境的问题；

2、除臭设备占地面积大，设备设施的投资成本高的问题；

3、提高尾气的利用率的问题；

4、降低尾气处理成本的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明提供的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，包括补氧装置、加热装置、生化处理装置、排风装置、除臭装置、净化消杀除尘装置和冷冻干燥装置；

其中，生化处理装置前连接有加热装置，用于获得热风；后连接有排风装置，用于尾气的后续处理；

加热装置前分别连接补氧装置和冷冻干燥装置；前者用于补充新风，后者进行冷冻干燥后得到再生尾气；

排风装置后分别连接除臭装置和净化消杀除尘装置；前者用于尾气系统处理达标排放或重新回到补氧装置作为新风进入系统重新反应；后者用于净化消杀除尘，除尘后的气体进入冷冻干燥装置，经冷冻干燥后的再生尾气进入加热装置加热后进入生化处理装置使用。

进一步的，所述生化处理装置中设置有生化处理机，用于处理厨余垃圾。

进一步的，所述排风装置中设有排气风机，用于抽走生化处理机处理厨余垃圾产生的尾气。

进一步的，所述除臭装置设有排气调节阀和除臭设备，排气调节阀安装在排气风机后面，在除臭设备和尾气回收利用管道的交叉点上，起到调节控制尾气流向及流量的作用。

进一步的，所述净化消杀除尘装置设置有净化消杀设备，用于尾气的离子灭菌除臭。

进一步的，所述冷冻干燥装置中设置有尾气冷凝器、压缩机、空气预热器、冷媒冷凝器、冷媒储罐、膨胀阀，用于冷凝尾气中的水分，除去尾气并回收冷凝水。

进一步的，所述补氧装置中设置有空气过滤器和进气风机，前者用于过滤新风，经过滤后的新风由进气风机吸入加热装置中。

进一步的，所述加热装置前端设置有氧含量检测传感器和进风调节阀，二者联动用于调节新风的吸入量；加热装置内部设置有空气预热器，用于再生尾气和新风的预热。

本发明具有如下优点：

本发明利用厨余垃圾在发酵、干燥、冷却过程中产生的尾气经进一步处理后实现资源化利用，考虑减少厨余垃圾生化发酵处理时的尾气产生量大、处理难度大，易造成异味外溢污染环境、设备占地面积大、设备设施的投资成本高的问题。针对以上问题，充分利用生化处理机尾气处理系统实现资源化利用，降低运营成本的处理过程。

本发明利用冷冻干燥系统余热实现回收尾气到再生尾气的冷冻干燥和预热，实现了能源的循环利用，既减少空气加热器蒸汽的消耗又减少了冷冻干燥系统冷媒降温时的电耗。

本发明回收后的尾气经不断循环，既降低了除臭的系统的运行负荷，又减少了尾气热量流失，保证生化处理机在环保、经济、高效的运行环境中运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1为本发明1提供的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统模块图；

图2为本发明2提供的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统装置图；

图中：A-生化处理装置；B-排风装置；C-除臭装置；D-净化消杀除尘装置；E-冷冻干燥装置；F-加热装置；G-补氧装置；1-生化处理机、2-排气风机、3-除臭设备、4-排气调节阀、5-压力传感器、6-净化消杀设备、7-水洗除尘器、8-尾气冷凝器、9-冷凝水回收设备、10-空气过滤器、11-进风调节阀、12-进气风机、13-压缩机、14-氧含量检测传感器、15-膨胀阀、16-空气预热器、17-冷媒储罐、18-冷媒冷凝器、19-空气加热器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明具体涉及依据《垃圾生化处理机》(CJ/T227-2006)标准设计、制造的垃圾生化处理机(以下简称生化处理机)，及应用生化处理机处理厨余垃圾的技术要求。

实施例1

本实施例的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，装置如图1所示；

由生化处理装置A、排风装置B、除臭装置C、净化消杀除尘装置D、冷冻干燥装置E、加热装置F及补氧装置G组成。

生化处理装置A处理厨余垃圾时需补充热风，热风由再生尾气和补氧装置G补充的新风组成，热风的作用一是给好氧发酵补充氧气，满足发酵需求；二是提供高温气体，补充干燥所需的热量；三是载湿，带走生化发酵和干燥过程中产生的水汽，生产出低含水率的产品。

生化处理装置A产生的尾气由排风装置B收集根据压力检测情况控制排气调节阀4将尾气部分或者全部送入净化消杀除尘装置D，未能进入净化消杀除尘装置D的尾气则进入除臭装置C，经翅片式换热器降温、碱洗涤、高效除雾、生物滤床、光催化、活性炭除臭后引高排放。

进入净化消杀除尘装置D的尾气为高温高湿臭气，首先进行离子灭菌除臭，除臭离子发生器产生的强氧化除臭离子与生化处理尾气混合；然后进入水洗除尘设备进行除尘，高温高湿的环境便于强氧化除臭离子与臭气反应，去除掉尾气中的臭气和灰尘。

经净化消杀除尘后的尾气中仍含有大量的水分，无法回到生化处理机1继续使用，需进行脱水处理后才可以。尾气进入冷冻式干燥装置的热交换器，尾气被降温除湿，尾气中的水分变为冷凝水，由冷凝水回收设备9收集后做进一步的处理。尾气在冷冻干燥过程中，冷冻干燥装置E的冷媒被加热，经压缩后可用来做加热装置F的预热热源使用，对再生尾气和新风进行预热，冷媒经初降温后再进入冷凝器做进一步的降温，然后由经储存、膨胀后再进入热交换器对净化消杀除尘后的尾气进行冷冻干燥脱水。如此循环，完成冷冻干燥装置E冷媒吸能和释能的过程。

经冷冻干燥后的再生尾气与补氧装置G的新风混合后进入加热装置F，补氧装置G新风的补充量由安装在加热装置F前的氧含量检测传感器14控制，与生化处理装置A的控制装置相关联，根据生化处理装置A所处不同的运行阶段对氧气的需求量来控制新风的补充量。生化处理装置A发酵段对氧气的需求量较大，新风的补给量也相对较大，当生化处理机1进入干燥段时，新风的补给量将会大大降低。

加热装置F由冷冻干燥装置E的冷凝器作为再生尾气和新风的预热设备，对再生尾气和新风进行预热，然后由空气加热器19作进一步的加热，将热风加热到生化处理装置A需求的温度，然后送入生化处理装置A内。

生化处理装置A运行时产生的尾气被回收循环利用，既减少了除臭装置C的处理量又回收利用了尾气中的热量，这将大大降低生化处理装置A处理厨余垃圾的能耗。

实施例2

本实施例提供如实施例1所述的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用装置；如图2所示，

所述生化处理装置A中设置有生化处理机1，用于处理厨余垃圾。

所述排风装置B中设有排气风机2，用于抽走生化处理机1处理厨余垃圾产生的尾气。

所述除臭装置C设有排气调节阀4和除臭设备3，排气调节阀4安装在排气风机2后面，在除臭设备3和尾气回收利用管道的交叉点上，起到调节控制尾气流向的作用。

所述净化消杀除尘装置D设置有净化消杀设备6，用于尾气的离子灭菌除臭。

所述冷冻干燥E装置中设置有尾气冷凝器8、压缩机13、空气预热器16、冷媒冷凝器18、冷媒储罐17、膨胀阀15，用于冷凝尾气中的水分，除去尾气并回收冷凝水。

所述补氧装置G中设置有空气过滤器10和进气风机12，前者用于过滤新风，经过滤后的新风由进气风机12吸入加热装置中。

加热装置F设前端置有氧含量检测传感器14和进风调节阀11，二者联用用于调节新风的吸入量；加热装置F内部设置有空气预热器16，用于再生尾气和新风的预热。

生化处理机1运行处理厨余垃圾时，产生的尾气由排气风机2抽出排走。排气调节阀4安装在排气风机2后面，在除臭设备3和尾气回收利用管道的交叉点上，起到调节控制尾气流向的作用。压力传感器5安装在排气调节阀4后尾气回收利用管道上，排气调节阀4根据压力传感器5的检测值控制阀门的开度，从而调节尾气的流向及流量。当压力传感器5检测的压力值小于设定值时，尾气全部流向尾气回收管道；当压力传感器5检测的压力值高于设定值时，尾气部分将流向除臭系统3，流向尾气回收利用部分的尾气将减少，尾气回收利用管道的压力值将降低至设定范围内。

回收利用的尾气经排气调节阀4后进入净化消杀设备6后进行离子灭菌除臭，尾气与净化消杀设备6的除臭离子发生器产生的强氧化除臭离子混合后被净化。然后尾气再进入水洗除尘器7进行水洗降尘作业，尾气中的灰尘将被去除，尾气中的臭气继续与强氧化除臭离子反应被去除。

经净化消杀除尘后的尾气仍含有大量的水分，需进行脱水处理。尾气进入冷冻式干燥装置的尾气冷凝器8，尾气被降温除湿，尾气中的水分变为冷凝水，由冷凝水回收设备9收集后做进一步的处理。经净化消杀除尘和冷冻干燥后的尾气变为再生尾气，可回到生化处理机1继续使用。

脱水后的再生尾气与经空气过滤器10处理的新风由进气风机12吸入混合，然后经加热系统送入生化处理机1内。进气风机12后的管道上安装氧含量检测传感器14，新风的补充量由氧含量检测传感器14控制进风调节阀11实现。当氧含量检测传感器14检测到再生尾气中的氧含量不足时则控制进风调节阀11打开补充新风，以提高再生尾气的氧含量至设定值。若再生尾气的氧含量高于设定值则进风调节阀11关闭，生化处理机1运行时无需补充新风。新风的补充与尾气的除臭联动，当系统内补入新风时，再生尾气的需求量将减少，那么压力传感器5的压力将升高，排气调节阀4将控制尾气尽可能多的进入除臭系统，完成生化处理系统的氧含量的升高调节。

再生尾气与新风混合后由进气风机12送入空气预热器16进行预热，再生尾气被初步加热，然后再进入空气加热器19被加热到设定的温度。再生尾气被加热的温度一般是100-120℃。

为了对回收的尾气脱水和对再生尾气预热，系统配置了冷冻干燥系统，对回收尾气进行快速冷冻降温，尾气中的水分冷凝后变成冷凝水被收集处理。冷冻干燥系统由尾气冷凝器8、压缩机13、空气预热器16、冷媒冷凝器18、冷媒储罐17、膨胀阀15组成。冷冻干燥系统的冷媒在尾气冷凝器8中对回收的尾气进行降温脱水，冷媒的温度升高汽化，然后由压缩机13压缩液化，通过空气预热器16对冷媒进行预降温，然后经冷媒冷凝器18进一步降温至需要的温度，最后进入冷媒储罐17储存备用。高压的冷媒经膨胀阀15释放，冷媒在尾气冷凝器内汽化后吸收大量的热量，尾气被降温冷凝。如此循环，尾气中的水分被冷凝收集，尾气变为干燥的再生尾气可继续作为生化处理机的载湿气体，满足生化处理机的发酵、干燥和冷却的需求。

回收后的再生尾气通过管道进入生化处理机1内，为物料提供好氧发酵、干燥、冷却过程中所需要的温度和氧气，同时作为好氧发酵、干燥、冷却过程中蒸发出来的水蒸气的载湿气体，带走湿气，帮助物料干燥。

回收后的尾气如此循环，既降低了除臭的系统的运行负荷，又减少了尾气热量散失，保证生化处理机在环保、经济、高效的运行环境中运行。

实施例3

分别利用实施例2的系统和现有的除臭系统处理以建设规模总处理能力为400吨/天的垃圾处理厂为例：

一、已有除臭系统

尾气处理量约为150000立方/日。

1、电消耗费用：按0.89元/度计算

除臭系统电消耗量约为9600度/日，电消耗费用约为9600*0.89＝8544元/日；

2、水消耗费用：按5元/吨计算

除臭系统水消耗量约为250吨/日，水消耗费用约为250*5＝1250元/日；

3、水处理药剂消耗费用：按1800元/日计算；

合计水处理成本费用约为8544+1250+1800＝11594元。

二、采用本发明的生化处理机尾气回收利用系统

尾气处理量约为150000立方/日*20％＝3000立方/日(尾气量的80％被回收利用)。

1、电消耗费用：按0.89元/度计算

除臭系统电消耗量约为9600度/日*20％＝1920度/日，电消耗费用约为9600*0.89*20％＝1708.8元/日；

2、水消耗费用：按5元/吨计算

除臭系统水消耗量约为250吨/日*20％＝50吨/日，水消耗费用约为250*5*20％＝250元/日；

3、水处理药剂消耗费用：按1800*20％＝360元/日；

合计水处理成本费用约为1708.8+250+360＝2318.8元。

三、本发明带来的有益效果

按照场站每年运行300天计算

节约电费8544元/天-1708.8元/天＝6835.2元/天；

每年可节约6835.2元/天*300天/年＝2050560元/年；

节约水费1250元/天-250元/天＝1000元/天；

每年可节约1000元/天*300天/年＝300000元/年；

节约水处理费用1800元/天-360元/天＝1440元/天；

每年可节约1440元/天*300天/年＝432000元/年；

合计平均每年可节约费用(2050560元+300000元+432000元)/10000＝278.256万元。

采用本发明“一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统”后，不计算因减少生化处理机尾气产生量，而节约的人工费用和设备维护费用，仅计算因减少了“尾气处理量”每年可产生约278万元的经济效益。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，其特征在于，包括补氧装置、加热装置、生化处理装置、排风装置、除臭装置、净化消杀除尘装置和冷冻干燥装置；

其中，生化处理装置前连接有加热装置，用于获得热风；后连接有排风装置，用于尾气的后续处理；

加热装置前分别连接补氧装置和冷冻干燥装置；前者用于补充新风，后者进行冷冻干燥后得到再生尾气；

排风装置后分别连接除臭装置和净化消杀除尘装置；前者用于尾气系统处理达标排放或重新回到补氧装置作为新风进入系统重新反应；后者用于净化消杀除尘，除尘后的气体进入冷冻干燥装置，经冷冻干燥后的再生尾气进入加热装置加热后进入生化处理装置使用。

2.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，其特征在于，所述生化处理装置中设置有生化处理机，用于处理厨余垃圾。

3.根据权利要求2所述的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，其特征在于，所述排风装置中设有排气风机，用于抽走生化处理机处理厨余垃圾产生的尾气。

4.根据权利要求3所述的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，其特征在于，所述除臭装置设有排气调节阀和除臭设备，排气调节阀安装在排气风机后面，在除臭设备和尾气回收利用管道的交叉点上，起到调节控制尾气流向及流量的作用。

5.根据权利要求4所述的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，其特征在于，所述净化消杀除尘装置设置有净化消杀设备，用于尾气的离子灭菌除臭。

6.根据权利要求5所述的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，其特征在于，所述冷冻干燥装置中设置有尾气冷凝器、压缩机、空气预热器、冷媒冷凝器、冷媒储罐、膨胀阀，用于冷凝尾气中的水分，除去尾气并回收冷凝水。

7.根据权利要求6所述的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，其特征在于，所述补氧装置中设置有空气过滤器和进气风机，前者用于过滤新风，经过滤后的新风由进气风机吸入加热装置中。

8.根据权利要求7所述的一种厨余垃圾生化处理机尾气回收利用系统，其特征在于，所述加热装置前端设置有氧含量检测传感器和进风调节阀，二者联动用于调节新风的吸入量；加热装置内部设置有空气预热器，用于再生尾气和新风的预热。