CN214683468U - 节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统 - Google Patents

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李爱民
张雷
姬国钊
高原
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Abstract

本实用新型提供了节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统，属于生活垃圾处理技术领域。节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化工艺包括破袋除塑单元、磁选单元、破碎制浆单元、换热器单元、水热单元、厌氧消化单元、机械脱水单元、储液池单元、生物热耦合干化单元、筛分单元、腐熟单元和热解单元。本实用新型将厨余垃圾全量资源化处理，主要产品均可以二次利用，不产生二次污染和危险副产物；利用厨余垃圾中的塑料组分高效热解对整个工艺系统供能，即解决了餐厨垃圾中塑料残渣的处理问题，又提高了整个系统的生物的能源效率，实现了餐厨垃圾的全量化处理与资源化，具有极高的环境和经济效益。

Description

节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统
技术领域
本实用新型属于生活垃圾处理技术领域，具体为一种节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统。
背景技术
随着垃圾分类在我国逐步推进，与此相适应的垃圾处理体系亟需建立。与餐饮垃圾相比，厨余垃圾成分更为复杂，分类很难彻底，造成杂质和干扰物含量高的特点对厨余垃圾的处理会造成非常不利的影响。目前，厨余垃圾的处理方式主要有焚烧、填埋、粉碎直排、制作肥料等诸多方法，厨余垃圾由于含水率巨大，直接焚烧效果不好，对焚烧炉要求高，需要预处理；直接填埋需要占用大量土地资源，而且自然腐败会污染环境；粉碎直排需要额外购买额外设备，增加额外费用，难以大量推广，同时会增加污水处理厂处理难度；制作肥料是需要菌群对处于进行发酵，但是厨余垃圾的高盐会对菌群产生抑制作用，处理时间过长，进行需处理又会额外增加费用，因此对厨余垃圾处理技术的需求尤为迫切。
CN201510280743.3提供了一种餐厨垃圾及城镇粪便综合处理系统及其方法，该系统包括，餐厨垃圾预处理系统、粪便垃圾预处理系统、节能器、均质调节系统、厌氧发酵系统、污水处理系统，餐厨垃圾预处理系统与粪便垃圾预处理系统分离出的液体进入节能器、均质调节系统后，进行厌氧发酵产生沼气，沼气进入锅炉系统产生的热量用于综合处理系统。该实用新型并没有对收集后的塑料和布条进行二次处理，造成副产物的二次污染。不可降解塑料是处理厨余垃圾中的一大难点，二次利用率低，其存在不利于后续水解、消化等反应，而单独提取出来有需要二次处理，增加处理成本。而本实用新型将其处理单元与系统结合起来，其热解可以为整个系统提供能量。另外水中的有机质含量有限，其厌氧发酵产生的沼气并不能为系统持续提供所需的能量。
实用新型内容
本实用新型提供了一种节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化工艺系统，本实用新型将厨余垃圾全量资源化处理，主要产品均可以二次利用，不产生二次污染和危险副产物；利用厨余垃圾中的塑料组分高效热解对整个工艺系统供能，即解决了餐厨垃圾中塑料残渣的处理问题，又提高了整个系统的生物的能源效率，实现了餐厨垃圾的全量化处理与资源化，具有极高的环境和经济效益。
本实用新型的技术方案：
节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统，所述的节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统包括破袋除塑单元、磁选单元、破碎制浆单元、换热器单元、水热单元、厌氧消化单元、机械脱水单元、储液池单元、生物热耦合干化单元、筛分单元、腐熟单元和热解单元；
所述的破袋除塑单元的塑料袋出口与热解单元相连，破袋除塑单元的厨余垃圾出口依次与磁选单元、破碎制浆单元相连；磁选单元用于分离厨余垃圾中的金属；破碎制浆单元用于分离玻璃，并破碎调制厨余垃圾浆液；破碎制浆单元的常温浆液出口与换热器单元的低温物料入口相连，水热单元的水热产物出口与换热器单元的高温物料入口相连；常温浆液进入换热器单元与水热后的高温浆液进行换热后进入水热单元进行水热反应；换热器单元还与厌氧消化单元相连，水热后的高温液体进入换热器单元换热后进入厌氧消化单元进行高温发酵；所述的厌氧消化单元依次与机械脱水单元、生物热耦合干化单元、筛分单元、热解单元相连；厌氧消化后的消化浆液通过机械脱水单元进行初步脱水，经过生物热耦合干化单元进行深度脱水，深度脱水后的干化产物经筛分单元筛分出重质腐殖质和轻质筛上物，轻质筛上物进入热解单元进行热解；所述的筛分单元还与腐熟单元相连，重质腐殖质经腐熟单元腐熟得到腐殖质；所述的热解单元的热能出口分别连接生物热耦合干化单元、厌氧消化单元和水热单元；所述的机械脱水单元还与储液池单元相连，储液池单元还与破碎制浆单元相连，机械脱水单元脱出的水进入到储液池进行储存，之后用于破碎制浆单元的制浆。
进一步地，换热器单元采用套管式换热器，外管外壁采用多孔结构，内壁采用薄层结构，在降低散热损失的同时，提高换热系数。
进一步地，水热单元采用的是薄壁型水热反应器，水热反应温度不超过180℃。
进一步地，热解单元采用的是基于辐射选择性吸收式内热式热解反应器，在反应温度在500～600℃。
进一步地，生物热耦合干化单元利用传统干燥能耗10％的能量，生物干化时间4天左右。
节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化方法，具体过程如下：
厨余垃圾进入破袋除塑单元进行处理，分离出的塑料袋送入热解单元；除塑后的厨余垃圾进入磁选单元将金属分离出来，金属出售回收利用；除去金属的厨余垃圾送入破碎制浆单元，筛分出的玻璃出售回收利用；调节好含水率的常温浆液进入换热器单元与水热后的高温浆液进行换热后进入水热单元进行水热反应；水热后的高温浆液进入换热器单元换热后进入厌氧消化单元进行高温发酵，产生的沼气经过脱出CO2、S、NH3后产生洁净甲烷进行售卖；消化浆液通过机械脱水单元将含水率降低至65％-75％，脱出的水进入到储液池进行储存，一部分用于破碎制浆单元的常温浆液含水率调节，一部分制成液体肥进行出售；经机械脱水单元脱水后的压榨渣进入生物热耦合干化单元进行深度脱水，将含水率降低至30％以下，干化产物进入筛分单元进行筛分，筛分后的重质腐殖质进入腐熟单元后腐熟；轻质筛上物进入热解单元与塑料袋一起进行高效热解，热解产生的少量炭灰与腐熟后的肥料混合，为肥料增加碳剂提高肥力，对外出售；热解产生的大量热能为水热单元、厌氧消化单元和生物热耦合干化单元提供能量。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型中，本实用新型将厨余垃圾全量资源化处理，主要产品均可以二次利用，不产生二次污染和危险副产物；
(2)本实用新型中，利用厨余垃圾中的塑料组分高效热解对整个工艺系统供能，即解决了餐厨垃圾中塑料残渣的处理问题，又提高了整个系统的生物的能源效率，实现了餐厨垃圾的全量化处理与资源化，具有极高的环境和经济效益。
附图说明
图1为本实用新型的节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化工艺系统的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。
参照图1，节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化工艺系统，节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化工艺包括破袋除塑单元、磁选单元、破碎制浆单元、换热器单元、水热单元、厌氧消化单元、机械脱水单元、储液池单元、生物热耦合干化单元、筛分单元、腐熟单元和热解单元；
厨余垃圾进入破袋除塑单元进行处理，分离出的塑料袋送入热解单元；除塑后的厨余垃圾进入磁选单元将金属分离出来，金属出售回收利用；除去金属的厨余垃圾送入破碎制浆单元，筛分出的玻璃出售回收利用；调节好含水率的常温浆液进入换热器单元与水热后的高温浆液进行换热后进入水热单元进行水热反应；水热后的高温浆液进入换热器单元换热后进入厌氧消化单元进行高温发酵，产生的沼气经过脱出CO2、S、NH3后产生洁净甲烷进行售卖；消化浆液通过机械脱水单元将含水率降低至70％，脱出的水进入到储液池进行储存，一部分用于破碎制浆单元的常温浆液含水率调节，一部分制成液体肥进行出售；脱水后的压榨渣进入生物热耦合干化单元进行深度脱水，可将含水率降低至30％以下，干化产物进入筛分单元进行筛分，筛分后的重质腐殖质进入腐熟单元后腐熟；轻质筛上物进入热解单元与塑料袋一起进行高效热解，产生的少量碳灰与腐熟后的肥料混合，为肥料增加碳剂提高肥力，对外出售；热解产生的大量热能为水热单元、厌氧消化单元和生物热耦合干化单元提供能量。
所述的节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化工艺系统，换热单元采用特殊设计的套管式换热器，为外管外壁采用多孔结构，内壁采用薄层结构，在降低散热损失的同时，提高换热系数；
所述的节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化工艺系统，水热单元采用的是薄壁型水解反应器，水解反应温度不超过180℃；
节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化工艺系统，热解单元采用的是基于辐射选择性吸收式内热式热解反应器，在反应温度在500～600℃。
节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化工艺系统，生物干化单元采用的是生物热耦合反应器，利用传统干燥能耗10％的能量，生物干化时间4天左右。
本实用新型的生物热耦合干化单元引用了专利号为201610629633.8中国专利申请一种生活垃圾热风耦合生物干化的处理方法。一种生活垃圾热风耦合生物干化的处理方法，步骤如下：
(1)阶段式升温驯化
将生活垃圾破碎至粒径为5-10cm作为驯化的物料，利用生活垃圾中的原生微生物或好氧脱水污泥中的微生物进行驯化；生活垃圾初始含水率调节至60-65％，通入低速热风，保证物料好氧环境；通过热风耦合作用设定驯化温度，初始驯化温度设为35℃，停留36-48h后，驯化温度再设定至40℃，停留18-24h后，驯化温度进一步设定至45℃，停留10-12h后，最终将驯化温度设定为50℃，驯化10-12h，驯化后的物料微生物活性较高，氧气消耗速率为30mg/(g VS·h)以上，可用于生物干化接种，实现嗜高温菌种的驯化富集；阶段式升温驯化过程中，物料每天翻堆2次，避免物料局部厌氧酸化，促进微生物均匀分布；物料停留3-4天，驯化结束，将驯化后的物料输入干化反应器中用于接种，干化反应器及时排空并加入新鲜物料，重复上述驯化过程，保证整个驯化接种过程的连续运行；
(2)热风耦合接种干化
将生活垃圾破碎至粒径为5-10cm后，与驯化后的物料按照质量比3:1混合，混合物料装填完成，进行间歇通风，通过热风耦合的辅助作用使混合物料温度维持在50℃以上，同时在微生物发酵产热和调节变频风机通风散热的作用下，控制混合物料温度在50-60℃内连续运行，每天翻堆2次，促进混合物料中生活垃圾的快速干化；4天内处理生活垃圾含水率低于25％时，干化反应器内干化后的生活垃圾及时排空，驯化物料加入后继续混入破碎后原生生活垃圾，实现过程连续运行。

Claims (5)

1.节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统，其特征在于，所述的节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统包括破袋除塑单元、磁选单元、破碎制浆单元、换热器单元、水热单元、厌氧消化单元、机械脱水单元、储液池单元、生物热耦合干化单元、筛分单元、腐熟单元和热解单元；
所述的破袋除塑单元的塑料袋出口与热解单元相连，破袋除塑单元的厨余垃圾出口依次与磁选单元、破碎制浆单元相连；磁选单元用于分离厨余垃圾中的金属；破碎制浆单元用于分离玻璃，并破碎调制厨余垃圾浆液；破碎制浆单元的常温浆液出口与换热器单元的低温物料入口相连，水热单元的水热产物出口与换热器单元的高温物料入口相连；常温浆液进入换热器单元与水热后的高温浆液进行换热后进入水热单元进行水热反应；换热器单元还与厌氧消化单元相连，水热后的高温液体进入换热器单元换热后进入厌氧消化单元进行高温发酵；所述的厌氧消化单元依次与机械脱水单元、生物热耦合干化单元、筛分单元、热解单元相连；厌氧消化后的消化浆液通过机械脱水单元进行初步脱水，经过生物热耦合干化单元进行深度脱水，深度脱水后的干化产物经筛分单元筛分出重质腐殖质和轻质筛上物，轻质筛上物进入热解单元进行热解；所述的筛分单元还与腐熟单元相连，重质腐殖质经腐熟单元腐熟得到腐殖质；所述的热解单元的热能出口分别连接生物热耦合干化单元、厌氧消化单元和水热单元；所述的机械脱水单元还与储液池单元相连，储液池单元还与破碎制浆单元相连，机械脱水单元脱出的水进入到储液池进行储存，之后用于破碎制浆单元的制浆。
2.根据权利要求1所述的节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统，其特征在于，换热器单元采用套管式换热器，外管外壁采用多孔结构，内壁采用薄层结构，在降低散热损失的同时，提高换热系数。
3.根据权利要求1所述的节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统，其特征在于，水热单元采用的是薄壁型水热反应器，水热反应温度不超过180℃。
4.根据权利要求1所述的节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统，其特征在于，热解单元采用的是基于辐射选择性吸收式内热式热解反应器，在反应温度在500～600℃。
5.根据权利要求1所述的节能型餐厨垃圾全量化处理与资源化系统，其特征在于，生物热耦合干化单元利用传统干燥能耗10％的能量，生物干化时间为4天。
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