CN201062244Y - 应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其中，所述生物源废弃物处理装置包括减压调整装置，所述生物源废弃物分离装置包括液固分离器、固体收容槽以及液体收容槽，所述液固分离器的入口通过管道与所述减压调整装置连接，经过液固分离的液体通过液体出口输出到所述液体收容槽，经过液固分离的固体通过固体出口输出到所述固体收容槽。本实用新型操作方便，能耗低，操作条件温和简便，分离效果好，分离后可得到高附加值的产品，使得所述生物源废弃物可以充分循环利用，顺应了保护环境、循环利用、节约资源、变废为宝的生产理念。

Description

应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置

技术领域

本实用新型涉及一种废弃物的分离装置，具体涉及一种将生物源废弃物置于密封容器中进行处理以产生高附加值产品的生物源废弃物处理装置中的分离装置。

背景技术

众所周知，废弃物的处理以及回收利用具有重要的社会意义和经济意义。长期以来人们致力于研究废弃物的处理和回收利用方法，希望能够达到废弃物循环使用、节约资源、保护环境的目的。

现有技术中，废物处理和回收利用的方法有填埋处理、焚烧处理、化学处理、亚临界水处理等多种方式。

填埋处理无法实现资源的充分再利用，并且对于那些难以降解的物质，填埋处理对环境并不友好。

焚烧处理废弃物时，在焚烧过程中产生大量有害气体，造成大气污染，同时还存在安全隐患。并且对于含水率高的废弃物，如污泥、纸浆、生活垃圾等，焚烧前要先通过脱水设备进行脱水处理，而目前的脱水设备尚不足以使脱水后废弃物的含水率降低到能够直接焚烧的程度，所以还需要加入化学燃料助燃，因此处理成本高、处理时间长。

化学处理废弃物时，通常首先使用酸、碱等化学试剂进行分解，使废弃物细微化，然后进行后续处理，最终得到符合要求的物质。例如，以生物源废弃物为原料制造液体燃料(乙醇等)的时候，为了顺利地转移到下个工业流程，在前期处理时利用稀硫酸等化学试剂。这种方法，不但工艺时间长、工艺复杂、投入能源多，而且产量少，并且由于在前期处理时加入了酸、碱等化学试剂，因此也不是一种环境友好的方法。

总之，无论是使用填埋处理方式还是焚烧处理方式，都不能产生高附加值的产品。而采用化学处理方法获取高附加值的产品也存在很大困难，因此上述三种处理方式不符合节约资源、循环使用、保护环境的新理念。

亚临界水处理废弃物是近年来新兴的废弃物处理方式(200380102845.1)。所谓的亚临界水是指处于临界点(临界温度374.4℃、临界压力22.1MPa)以下并且处于临界点附近的状态的水。基于亚临界水对物质的分解作用，使废弃物低分子化。吉田弘之综述了通过亚临界水在处理农业、林业、畜产业领域废弃物中应用的可能性。虽然该方法对鱼骨、鱼鳞、污泥、废木材等生物源废弃物可以进行极为有效的处理，但是该处理方法所需要温度和压力(374.4℃、22.1MPa)都很高，因此对于设备的要求苛刻，而且能耗很大。

为了解决上述各种废弃物处理时存在的缺陷，业界还提出了一种新型的低分子化处理装置，应用该装置可以很好地解决上述各种处理方式所存的缺陷，其结构示意图如图1中虚框中的结构所示，包括：容纳各种废弃物以进行水热反应的反应容器1、搅拌反应容器中废弃物的搅拌装置2、向反应容器中输入中压水蒸气的水蒸气输入装置3和减压调整阀4。应用该装置对生物源废弃物进行处理的过程如下：

首先，将生物源废弃物通过反应容器1进料口加入反应容器1内；

然后，关闭进料口，向反应容器1中输入水蒸汽，保持反应容器1内的温度和压力为给定值，然后开启电动机，将生物源废弃物搅拌一定时间并混合均匀；

接着，开启减压调整阀4，将反应容器1的压力骤降至常压；

最后，通过分离装置将压力骤降得到的反应产物进行分离，得到所需要的最终产物。

对于上述装置，所应用的分离装置是得出最终产物的一个关键装置。

而目前，在现有技术中，用于分离固固、固液或液液的装置有很多种，如静置分离法，其装置原理图如图2所示，过滤分离法，其装置原理图如图3所示，离心分离法，其装置原理图如图4所示，膜处理方法，其装置原理图如图5A所示，图5B、5C为图5A中使用的膜的处理原理图。但是，这些分离法及其装置都不能直接满足上述生物源废弃物处理装置的要求，这是因为，第一，在上述生物源废弃物处理装置进行低分子处理后，低分子化混合物是以很高的速度通过减压调整阀4冲出，冲击力大；第二，所述的低分子化混合物需要严密的密封、保温，以防刚刚低分子化的物质被氧化，防止一些微生物混入而降低最终产物的生物特性。

因此，有必要发明一种用于上述生物源废弃物处理装置的分离装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中对废弃物处理方法的不足，提出了一种应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，用于分离经过处理的生物源废弃物的低分子化混合物，得到具有高附加值的产品，使得所述生物源废弃物可以充分循环利用，并且节能、高效、简便。

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了一种应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，所述分离装置对经过处理后的低分子化混合物进行分离，其包括液固分离器、固体收容槽以及液体收容槽，其中，所述液固分离器的入口通过管道与所述生物源废弃物处理装置的减压调整装置连接，经过液固分离的液体通过液体出口输出到所述液体收容槽，经过液固分离的固体通过固体出口输出到所述固体收容槽。

进一步地，在所述减压调整装置和液固分离器之间还包括第一热交换器，用于保持进行液固分离时所述低分子化混合物的温度与发生低分子化时的温度相当。

再进一步地，在所述液固分离器和所述液体收容槽之间还包括第二热交换器，用于冷凝从所述液固分离器输出的液体。

其中，上述第一热交换器和第二热交换器为管壳式热交换器、沉浸式热交换器、盘管热交换器或蛇管热交换器。

另外，所述液固分离器位于高出所述减压调整装置5～15米的位置。

作为本实用新型的一个具体实施方式，所述的液固分离器包括一密闭的壳体和阻碍板，在所述壳体的下部设有入口和液体出口、固体出口，并且，在所述壳体内，包括分别与所述入口和固体出口连接的管道，所述阻碍板的两端与入口和固体出口处的管道相连接，并且，所述阻碍板边缘与壳体之间的间隙为5-50mm。

作为本实用新型的另一个具体实施方式，第一热交换器和第二热交换器包括：密闭壳体和位于壳体内的盘管，在所述壳体的一侧上部设有出水口，在另一侧的下部设有进水口，所述盘管包括多段连续连接的呈几字形的管道，其一端与壳体上部的进液口相连，另一端与壳体下部的出液口相连。

固体收容槽以及液体收容槽实质上是一密闭的箱体，通过管道与液固分离器直接相连接，或与第二热交换器相连接。为了防止酸化反应或其他的反应、细菌的粘附，向该箱体内通过气压略高于大气压的非活性气体，如氮气、氩气等惰性气体，以保持制造物、形成物的纯度。

本实用新型中所述的生物源废弃物包括农业、林业、工业、畜牧业、渔业以及人们日常生活产生的各种废弃物。所述来自农业的生物源废弃物例如土壤、稻谷壳、稻草、农作物秸秆、大蒜、红薯、向日葵等；所述来自林业的生物源废弃物例如竹类、杉树类、银杏树等；所述来自工业的生物源废弃物例如砂糖制造残渣、豆腐渣、酒糟等；所述来自畜牧业的生物源废弃物包括畜产污泥、鸡粪、猪粪、牛粪、鸟羽毛等；所述来自渔业的生物源废弃物包括水产废弃物例如蟹壳、贝壳、鱼皮、虾壳和扇贝的肠腺、碎海带、海藻、海草等；所述来自日常生活的生物源废弃物例如生活垃圾、下水道、湖泊和河川的污泥、废纸、食物残渣、医疗废弃物等。

通过本实用新型所述分离装置，对经过低分子化处理各种生物源废弃物的有效组分进行分离，操作方便，能耗低，分离效果好，处理后可得到高附加值的产品，如有些可以作为燃料、肥料、饲料等直接使用，有些也可作为医药、化妆品、调味料、营养保健品等的原料，使得所述生物源废弃物可以充分循环利用，顺应了保护环境、循环利用、节约资源、变废为宝的生产理念。

下面结合具体实施例和附图对本实用新型的技术方案进行详细地说明。

附图说明

图1为包含本实用新型的一具体实施例的所述生物源废弃物处理的结构示意图；

图2为静置分离法的装置原理示意图；

图3为过滤分离法的装置原理示意图；

图4为离心分离法的装置原理示意图；

图5A-图5C为膜处理方法的装置原理示意图；

图6为本发明中被用作液固分离器的离心脱水机原理示意图；

图7为本实用新型一具体实施例中的液固分离器的结构原理示意图；

图8为本实用新型一具体实施例中的热交换器的结构原理示意图。

具体实施方式

为了处理生物源废弃物，以产生具有高附加值的产品，使得所述生物源废弃物可以充分循环利用，采用生物源废弃物处理装置对所述生物源废弃物进行处理、分离，处理装置的一个具体实施例如图1所示，其中，包含本实用新型所述的分离装置。本实施例所涉及到的生物源废弃物处理装置包括：容纳各种废弃物以进行水热反应的反应容器1、搅拌反应容器中废弃物的搅拌装置2、向反应容器中输入中压水蒸气的水蒸气输入装置3、减压调整阀4、本实用新型中的一个具体实施例一分离装置5，其用于分离和容纳反应容器中压力骤降后的液固成分，另外还包括二级分离装置6。

分离装置5包括液固分离器51、固体收容槽52以及液体收容槽53。所述液固分离器51通过管道与反应容器1连接，为了保持反应产物的温度，该管道采用保温材料制成，当然也可以在普通管道的外部包覆一层一定厚度的保温材料。所述液固分离器51可以为现有技术中常用的液固分离器，例如常规使用的离心脱水机，如图6所示，从转筒底部流出的为液体，从上面出口中出来的为固体，在本实用新型中，该液固分离器不需要使用外力而是借助于爆破后反应产物的巨大动能来带动其高速转动，从而实现液固分离，因此节约能源。

另外，所述的液固分离器51也可以如图7所示的结构，包括密闭的壳体511和阻碍板512，在所述壳体511的下部设有入口、液体出口和固体出口，并且，在所述壳体511内，包括分别与所述入口和固体出口连接的管道513、514，所述阻碍板512的两端与入口和固体出口处的管道口相连接。

从反应容器1经减压调整阀4出来的反应产物(所述的反应产物既包括固体，又包括液体)经管道从入口进入壳体511中，由于压力的作用，从入口的管道513冲出，冲向壳体511的顶部。为了承受1.6-2.0MPa的压力和5m³的力量，所述壳体511的顶部由加厚的钢板构成。反应产物冲到壳体的顶部后，由于重力及撞击的原因，反应产物向下降落，或向四周飞溅，当落到阻碍板上时，又被向上弹起或向四周飞溅，如此反复，则固体颗粒进入管道514，液体落到壳体底部，沿液体出口流出。其中，阻碍板的边缘距壳体边缘5-50mm。该距离、入口、液体出口、固定出口的口径的大小视反应容器的体积及液固分离器51距反应容器的高度而定。

所述液固分离器51位于高出反应容器5～15米的位置，进行液固分离后，利用重力使分离后的液体和固体收纳到所述固体收容槽52和液体收容槽53中。液固分离器51的高度设置应当适宜。在此高度下，待分离的物质既可以获得很好的液固分离，又不会因为反应产物的巨大动能而使液固分离器51损坏。一般而言，爆破时间与液固分离器51的高度设置紧密相关，即：爆破时间越短，爆破后反应产物冲出管道的速度越大，液固分离器51需设置为更高的高度；相反，爆破时间越长，爆破后反应产物冲出管道的速度越低，此时，液固分离器51可设置为较低高度。高度过高，待分离的物质不能到达液固分离器51，或液固分离的效果不好，高度过低，高速冲出的反应产物会将液固分离器51损坏，一般来说，5～15米足够满足上述的要求了。

另外，由于从反应容器1经减压调整阀4出来的反应产物或多或少会有热量损失，所以在所述液固分离装置5之前还可以设置第一热交换器54，以保持进行液固分离时的温度与反应容器的温度相当。在所述液体收容槽53之前也可以设置第二热交换器55，设置第二热交换器的目的在于使液体组分快速冷凝液化，获得更好的分离效果。所使用的热交换器可以使用常规的热交换器，例如为管壳式热交换器、沉浸式热交换器、盘管热交换器、盘管热交换器或蛇管热交换器。

所述第一热交换器54和第二热交换器55的结构可以相同，也可以不同，以第一热交换器54为例，如图8所示的结构，包括：密闭壳体541和位于壳体内的盘管542，在所述壳体541的一侧上部设有出水口543，在另一侧的下部设有进水口544，所述盘管542包括多段呈几字形的管道，其一端与壳体上部的进液口545相连，另一端与壳体下部的出液口546相连。

热水从进水口544进入壳体541，从出水口543流出，从反应容器1经减压调整阀4出来的反应产物从进液口545进入盘管542，经过几段几字形的管道，与壳体541内的热水充分接触进行热交换，经过热交换的反应产物从出液口546流出，经管道进入液固分离装置5，这样，可以保证从反应容器1经减压调整阀4出来的反应产物在进入所述液固分离装置5之前的温度不变，或达到所要求的任何温度。

对于第二热交换器55来说，从进水口进入壳体的水是冷却水，用于冷却液体组分，使液体组分快速冷凝液化，获得更好的分离效果。

经过液固分离后得到的低分子化固体组分及液体组分还可以进行二次分离，二级分离装置6包括离心分离装置、静置分离装置、加压分离装置、压力分离装置、膜处理装置等常用的分离装置，或以上各种分离装置的组合装置。

由于压力骤降所生成的物质以很高的速度冲出所述反应产物排出管道和减压调整阀后，冲向位于其垂直上方的液固分离器，分离得到的固体物质通过固体排出管道收纳至位于其下方的固体收容槽中；经过固液分离装置处理，冷凝得到的液体物质通过液体排出管道收纳至位于其下方的液体收容槽中。

另外，对于那些经过液固分离还不能直接利用的产物，还可以进行二次低分子化处理和二次液固分离、或仅进行二次液固分离，以得到最终的提取物，即制品。

根据本实用新型所述的分离装置，可以将生物源废弃物处理后得到的组分进行有效地分离，利用处理时爆破产生的巨大能量作为液固分离器的能源，并且，对于液固分离后得到的液体成分和固体成分，利用其自身的重力，使其分别收纳到所述液体收容槽和固体收容槽中。不但分离过程简单，节约能源，而且操作简便，分离效果好。

利用本实用新型所述的分离装置，对生物源废弃物处理后得到的组分进行有效地分离，最终可得到高附加值的产品，如有些可以作为燃料、肥料、饲料等直接使用，有些也可作为医药、化妆品、调味料、营养保健品等的原料，使得所述生物源废弃物可以充分循环利用，顺应了保护环境、循环利用、节约资源、变废为宝的生产理念。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，所述生物源废弃物分离装置包括液固分离器、固体收容槽以及液体收容槽，其中，所述液固分离器的入口通过管道与所述生物源废弃物处理装置中的减压调整装置连接，经过液固分离的液体通过液体出口输出到所述液体收容槽，经过液固分离的固体通过固体出口输出到所述固体收容槽。

2.如权利要求1所述的应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，在所述液固分离器和所述减压调整装置之间还包括第一热交换器，用于保持进行液固分离时所述低分子化的混合物的温度与发生低分子化时的温度相当。

3.如权利要求2所述的应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，所述第一热交换器为管壳式热交换器、沉浸式热交换器、盘管热交换器或蛇管热交换器。

4.如权利要求1、2或3所述的应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，在所述液固分离器和所述液体收容槽之间还包括第二热交换器，用于冷凝从所述液固分离器输出的液体。

5.如权利要求4所述的应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，所述第二热交换器为管壳式热交换器、沉浸式热交换器、盘管热交换器或蛇管热交换器。

6.如权利要求1所述的应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，所述液固分离器位于高出所述减压调整装置5～15米的位置。

7.如权利要求1所述的应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，所述的液固分离器包括一密闭的壳体和阻碍板，在所述壳体的下部设有入口和液体出口、固体出口，并且，在所述壳体内，包括分别与所述入口和固体出口连接的管道，所述阻碍板的两端与入口和固体出口处的管道相连接，所述阻碍板边缘与壳体之间的间隙为5-50mm。

8.如权利要求5所述的应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，所述第一、二热交换器包括：密闭壳体和位于壳体内的盘管，在所述壳体的一侧上部设有出水口，在另一侧的下部设有进水口，所述盘管包括多段连续连接的呈几字形的管道，其一端与壳体上部的进液口相连，另一端与壳体下部的出液口相连。

9.如权利要求1所述的应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，用于连接所述液固分离器的入口和所述生物源废弃物处理装置中的减压调整装置的管道由保温材料制成或外部包覆一层保温材料。

10.如权利要求1所述的应用于生物源废弃物处理装置中的分离装置，其特征在于，还包括二级分离装置，所述二级分离装置与所述液体收容槽或/和所述固体收容槽连接，包括离心分离装置、静置分离装置、加压分离装置、压力分离装置或膜处理装置，或以上任意几种分离装置的组合装置。

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