CN203096073U - 一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置。该装置的主体为水热-分离-发酵耦合反应器，包含罐体、视镜、支架、U形夹套、压力表、用于固液分离的筛网、搅拌机、用于测试罐体内部反应温度的温度电极、用于测试罐体内部物料pH值的pH电极和用于测试罐体内部物料溶解氧的溶氧电极；视镜、压力表、温度电极、pH电极和溶氧电极设置于罐体上，支架设置于罐体的底部，U形夹套设置于罐体外部，筛网位于罐体的内部底部；搅拌机包含电机、搅拌轴和扇叶，电机和搅拌轴连接，扇叶设置在搅拌轴上；电机设置在罐体的外部顶部，搅拌轴和扇叶悬空设置在罐体的内部。该装置耦合餐厨垃圾水热处理、三相分离、发酵设备，极大减少能源的消耗。

Description

一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置

技术领域

本实用新型属于固体废物处理工艺技术领域，特别涉及一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置。

背景技术

餐厨垃圾是一种重要的生物质能源。将餐厨垃圾进行水热处理可使餐厨油脂量增加，从而增加生物柴油、硬脂酸和油酸等产品的产量。此外，水热处理对餐厨垃圾固体物起到高温灭菌的作用，适合后续的发酵处理。现有涉及餐厨垃圾水热处理及微生物发酵的工艺基本上都是在不同设备中完成，如将餐厨垃圾在水热罐中完成水热处理后，被输送到三相分离器中进行油、水、渣的分离；分离出的渣送入发酵罐中进行微生物发酵。上述工艺涉及较多设备，工程造价较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置，包括水热-分离-发酵耦合反应器；

所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置还包括用于控制水热-分离-发酵耦合反应器运行的计算机，用于控制水热-分离-发酵耦合反应器运行的计算机与水热-分离-发酵耦合反应器连接；

所述的水热-分离-发酵耦合反应器包含罐体、视镜、支架、U形夹套、压力表、用于固液分离的筛网、搅拌机、用于测试罐体内部反应温度的温度电极、用于测试罐体内部物料pH值的pH电极和用于测试罐体内部物料溶解氧的溶氧电极；

根据处理量设计不同大小的罐体，适合小城镇或大城市的餐厨垃圾处理；

在所述的罐体的顶部设置菌种投加口、进料口和卸压口；在所述的罐体中部设置出油口；在所述的罐体的底部设置出水口和出料口；

优选地，在所述的罐体上设置人孔；

所述的视镜和所述的压力表设置于所述的罐体上，其中，所述的视镜优选为设置在靠近所述的出油口处；用于观察在所述的罐体中的油脂是否可以通过出油口进行排放或是用于观察所述的罐体中的反应情况；

所述的支架设置于罐体的底部，用于支撑罐体；

所述的U形夹套设置于罐体外部，在所述的U形夹套的顶部两侧分别设置热媒入口和冷媒入口，在所述的U形夹套的底部设置热媒出口和冷媒出口；热媒出口和冷媒出口可为同一出口；

所述的热媒优选为导热油；

所述的冷媒优选为水；

所述的U形夹套优选设置于罐体外部的中下部，U形夹套的高度优选为罐体高度的2/3；

所述的用于固液分离的筛网位于所述的罐体的内部底部，位于出水口的上方；最好以一定角度设置筛网，可使水分透过筛网流至反应器下部，而餐厨垃圾固体截留在筛网上面；

所述的用于固液分离的筛网优选为倒立中空圆台形状，其中，用于固液分离的筛网的底部圆周与出料口同样大或略小于出料口，紧邻出料口且位于出料口上方；用于固液分离的筛网的顶部圆周设计为能在罐体内旋转，且能最大量截住餐厨垃圾的固体物；

所述的搅拌机包含电机、搅拌轴和扇叶，电机和搅拌轴连接，扇叶设置在搅拌轴上；电机设置在所述的罐体外部，位于所述的罐体的顶部；搅拌轴和扇叶悬空设置在所述的罐体内；

所述的用于测试罐体内部反应温度的温度电极设置于所述的罐体上的任意位置，优选设置于罐体的内部顶部；

所述的用于测试罐体内部物料pH值的pH电极设置于所述的罐体上的任意可以测试到罐体内部物料pH值的位置，优选设置于所述罐体内部的中下部；

所述的用于测试罐体内部物料溶解氧的溶氧电极设置于所述的罐体上的任意可以测试到罐体内部物料溶氧的位置，优选设置于所述罐体内部的中下部；

优选地，所述的水热-分离-发酵耦合反应器还包含旋转电机，旋转电机与所述的用于固液分离的筛网连接，作用为驱动筛网转动，以离心方式加速固液分离；

所述的水热-分离-发酵耦合反应器还包括油水界面传感器；

所述的油水界面传感器设置于所述罐体的内部，位于相当于或略低于所述的出油口同一水平面的位置；当餐厨垃圾经过水热反应后，油相位于水相的上方，当水相液面到达一定高度时，通过PLC（可编程控制器）控制水泵停止工作，并开启上部出油口，实现油分的溢流；

所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置还包括抽水泵和储液罐；抽水泵设置在储液罐和所述的罐体的出水口之间；当所述的水热-分离-发酵耦合反应器中的水位到达所述的油水界面传感器的位置，抽水泵的作用是确保所述的水热-分离-发酵耦合反应器中的水顺利抽出，送至储液罐中；当所述的水热-分离-发酵耦合反应器中的水位未到达所述的油水界面传感器的位置，抽水泵的作用是将储液罐中的水抽至所述的水热-分离-发酵耦合反应器中，以使液面到达出油口高度，同时冲洗筛网防止堵塞。

餐厨垃圾在所述的水热-分离-发酵耦合反应器中经过90～200℃水热处理15～120min后，原位进行油、水、渣三相分离；固体留在水热-分离-发酵耦合反应器中进行乙醇发酵、乳酸发酵。乙醇发酵和乳酸发酵可单独进行，也可两步联合进行。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：本实用新型通过关键技术的创新和集成，耦合餐厨垃圾水热处理、三相分离、发酵设备，极大减少了能源的消耗。通过该实用新型，将餐厨垃圾水热处理后，使油、水、渣分层，易于将废油深加工为生物柴油，有机物由微生物发酵制成燃料乙醇、乳酸，发酵残渣用来生产衍生燃料或肥料。在我国低碳经济大背景下，将餐厨垃圾作为资源化利用的原材料，建立符合国家产业政策扶持的分布式能源化低碳利用模式，能有效促进我国循环经济的发展。

附图说明

图1是实施例1提供的水热-分离-发酵耦合反应器的示意图，其中：1-罐体、2-进料口、3-压力表、4-电机、5-温度电极、6-菌种投加口、7-缷压口、8-冷媒入口、9-油水界面传感器、10-pH电极、11-溶氧电极、12-旋转电机、13-出水口、14-出料口、15-支架、16-冷热媒出口、17-筛网、18-U形夹套、19-出油口、20-导油板、21-热媒入口、22-视镜、23-搅拌轴、24-扇叶。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1

一种水热-分离-发酵耦合反应器，如图1所示，包括罐体1、支架15、U形夹套18、油水界面传感器9、温度电极5、pH电极10、溶氧电极11、用于固液分离的筛网17、旋转电机12和搅拌机。其中，搅拌机包含电机4、搅拌轴23和扇叶24，电机4和搅拌轴23连接，扇叶24设置在搅拌轴23上；电机4设置在罐体1外部的顶部；搅拌轴23和扇叶24悬空设置在罐体1的内部。在罐体1的顶部设置菌种投加口6、进料口2、卸压口7和压力表3，在罐体1的中部设置出油口19和视镜22；在罐体1的底部设置出水口13和出料口14。支架15设置于罐体1的底部，用于支撑罐体。U形夹套18设置于罐体1外部的中下部（将罐体从上至下分为3部分，中下部指的是排除罐体的1/3靠近顶部部分外的其余部分），U形夹套18的高度为罐体高度的2/3；在U形夹套18的顶部两侧分别设置热媒入口21和冷媒入口8，在U形夹套18的底部设置冷热媒出口16，即冷媒、热媒均从此口出。温度电极5设置于罐体1的顶部。pH电极10和溶氧电极11均设置于罐体1的中下部，油水界面传感器9位于与出油口19同一水平面的位置，为了更好地出油，在出油口19的水平面位置设置导油板20。用于固液分离的筛网17为倒立中空圆台形状，其中，用于固液分离的筛网17的底部圆周与出料口14同样大，紧邻出料口且位于出料口14上方；用于固液分离的筛网17的顶部圆周略小于罐体1的圆周。旋转电机12与用于固液分离的筛网17连接，用于驱动筛网转动，以离心方式加速固液分离。水分透过筛网流至反应器下部，再通过出水口13流出。

实施例2

使用实施例1所提供的水热-分离-发酵耦合反应器处理餐厨垃圾。

（1）水热处理：分选后的餐厨垃圾从进料口送至水热-分离-发酵耦合反应器内，将热媒通过热媒入口21进入U形夹套18中，控制温度为140℃处理20分钟。之后将热媒通过冷热媒出口16导出，通过冷媒入口8导入冷媒，使罐体温度下降。

（2）三相分离：将水热结束后的水热-分离-发酵耦合反应器卸至常压。当水热-分离-发酵耦合反应器中的水位超过油水界面传感器9的位置时，打开出水口13，通过抽水泵将水抽至储液罐，当水相下降到油水界面传感器9位置时，通过PLC（可编程控制器）控制水泵停止工作，并开启上部出油口19，实现油分的溢流。当水位未到达油水界面传感器9的位置，通过抽水泵将水或储液罐中贮存的三相分离的废水（上次工作贮存的）抽至水热-分离-发酵耦合反应器中，以使液面到达出油口19高度，保证油脂顺利地从出油口19溢出，同时冲洗筛网17防止堵塞。然后，废水由底部出水口13流至储液罐，开启旋转电机12，加速固液分离。

（3）深度处理：

①三相分离得到的固体留在水热-分离-发酵耦合反应器中，从菌种投加口6接入乙醇发酵菌种，启动搅拌机将餐厨垃圾、菌种充分混匀，通过热媒和冷媒调节温度至28℃进行乙醇发酵，发酵结束后，缪液经电动筛网离心分离，从底部出水口13流至乙醇缪液贮罐，蒸馏后制得乙醇。接着，由电磁阀转换管道，从底部出水口13回流部分三相分离出的废水，从菌种投加口6接入乳酸发酵菌种，启动搅拌机将酒糟与回流废水、乳酸发酵菌种在耦合反应器中继续进行乳酸发酵，发酵缪液经电动筛网离心分离后，从底部出水口13流出。打开底部出料口14排出二次发酵后的降解物。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置，其特征在于：包括水热-分离-发酵耦合反应器；

所述的水热-分离-发酵耦合反应器包含罐体、视镜、支架、U形夹套、压力表、用于固液分离的筛网、搅拌机、用于测试罐体内部反应温度的温度电极、用于测试罐体内部物料pH值的pH电极和用于测试罐体内部物料溶解氧的溶氧电极；视镜、压力表、用于测试罐体内部反应温度的温度电极、用于测试罐体内部物料pH值的pH电极和用于测试罐体内部物料溶解氧的溶氧电极设置于罐体上，支架设置于罐体的底部，U形夹套设置于罐体外部，用于固液分离的筛网位于罐体的内部底部；搅拌机包含电机、搅拌轴和扇叶，电机和搅拌轴连接，扇叶设置在搅拌轴上；电机设置在罐体的外部顶部，搅拌轴和扇叶悬空设置在罐体的内部。

2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置，其特征在于：所述的罐体的顶部设置菌种投加口、进料口和卸压口，中部设置出油口，底部设置出水口和出料口；

所述的视镜设置在所述的出油口的附近；

所述的U形夹套的高度为罐体高度的2/3；

所述的U形夹套的顶部两侧分别设置热媒入口和冷媒入口，底部分别设置热媒出口和冷媒出口或是设置冷热媒出口。

3.根据权利要求2所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置，其特征在于：所述的罐体上设置人孔。

4.根据权利要求2所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置，其特征在于：所述的用于固液分离的筛网为倒立中空圆台形状，其底部圆周与所述的罐体的出料口同样大或略小于出料口，紧邻出料口且位于所述的罐体的出料口上方。

5.根据权利要求4所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置，其特征在于：还包含旋转电机；旋转电机与所述的用于固液分离的筛网连接。

6.根据权利要求5所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置，其特征在于：还包含油水界面传感器；油水界面传感器位于相当于或略低于所述的出油口同一水平面的位置。

7.根据权利要求1～6任一项所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置，其特征在于：还包括用于控制水热-分离-发酵耦合反应器运行的计算机，用于控制水热-分离-发酵耦合反应器运行的计算机与水热-分离-发酵耦合反应器连接。

8.根据权利要求7所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的一体化装置，其特征在于：还包括抽水泵和储液罐；抽水泵设置在储液罐和所述的罐体的出水口之间。