CN215466989U

CN215466989U - 一种水热炭化厨余垃圾处理系统

Info

Publication number: CN215466989U
Application number: CN202121652227.6U
Authority: CN
Inventors: 徐国华; 徐昊; 刘志鹏; 陈康; 凌宁; 任丽轩
Original assignee: Nanjing Agricultural University
Current assignee: Nanjing Agricultural University
Priority date: 2021-07-20
Filing date: 2021-07-20
Publication date: 2022-01-11
Anticipated expiration: 2031-07-20

Abstract

本实用新型公开了一种水热炭化厨余垃圾处理系统，其包括与原料桶连接的固液分离器，固液分离器内设有油水分离器，油水分离器上有油液出口和污水出口，固液分离器上位于油水分离器上方设有固体垃圾出口，固体垃圾出口通过管道连接有破碎机，污水出口上连接有反渗透装置，反渗透装置的液体出口通过管道连接到破碎机的进口，破碎机的出口上连接有反应釜，反应釜包括釜体，釜体内设有搅拌器，釜体外设有驱动搅拌器旋转的电机，反应釜的出口通过管道连接有压滤机，压滤机的固体出口和液体出口处分别连接有固体存储桶和液体存储桶。本实用新型既解决了厨余垃圾中油、盐对产品性质的不利影响，又实现了厨余垃圾的完全资源化利用。

Description

一种水热炭化厨余垃圾处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种水热炭化厨余垃圾处理系统，属于厨余垃圾资源化利用领域技术领域。

背景技术

人口增长、气候变化、土地利用改变和环境污染等问题给人类生存带来了巨大压力，构建良性循环、具有内在联系和相互依存关系的食物-能源-水（Food-Energy-Water,FEW）系统已被公认为是缓解环境压力的潜在途径。

厨余垃圾产生量巨大，据统计，中国厨余垃圾产生量超过7000万吨/年，大中型城市厨余垃圾的产生量均超过500吨/天。厨余垃圾既是一种废物，同时也是一种资源。一方面，我国餐厨垃圾富含脂肪、蛋白、纤维素等有机物质，并且含有氮、磷、钾、钙以及各种微量元素，有毒有害化学物质（如重金属、抗生素等）含量很少。另一方面，厨余垃圾含有大量浮油、盐含量高、极易腐烂变质、易携带病原菌，如果处理不当会造成环境的危害。目前厨余垃圾的处理一般是采取制作饲料、填埋等处理，都具有相应的缺陷。因此亟需高效环保处理厨余垃圾的工艺。

水热炭化（Hydrothermal Carbonization，HTC）是一种新型物质转化过程，其可在相对较低的温度（<350℃）和能量输入条件下，在短时间内将高含水量的原料转化为水炭和炭液。此技术目前已受到国际社会的广泛关注，其为废弃物中的处理和循环利用提供了新的解决方案，可以在保证积极环境效应的同时促进食物-能源-水的可持续性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种水热炭化厨余垃圾处理系统，用于消除厨余垃圾中含有的油、盐对产品性质的影响，以得到性质稳定的产品，并且控制能耗最低，实现厨余垃圾的资源化利用。

本实用新型采用如下技术方案：一种水热炭化厨余垃圾处理系统，其包括与原料桶连接的固液分离器，固液分离器内设有油水分离器，油水分离器上有油液出口和污水出口，固液分离器上位于油水分离器上方设有固体垃圾出口，固体垃圾出口通过管道连接有破碎机，污水出口上连接有反渗透装置，反渗透装置的液体出口通过管道连接到破碎机的进口，破碎机的出口上连接有反应釜，反应釜包括釜体，釜体内设有搅拌器，釜体外设有驱动搅拌器旋转的电机，反应釜的出口通过管道连接有压滤机，压滤机的固体出口和液体出口处分别连接有固体存储桶和液体存储桶。

所述反应釜釜体外设有冷却盘管，所述反应釜外设有与冷却盘管连接的冷却水箱。

所述反应釜有两个，破碎机连接到第一个反应釜的进口，液体存储桶通过管道连接到第二个反应釜的进口，两个反应釜的出口均连接到压滤机。

所述冷却水箱的出口与第一个反应釜上的冷却盘管进口连接，第一个反应釜上的冷却盘管出口与第二个反应釜上的冷却盘管进口连接，第二个反应釜上的冷却盘管出口与冷却水箱的进口连接。

所述液体存储桶包括通过管道串接在一起的一级液体存储桶和二级液体存储桶，压滤机的液体出口连接到一级液体存储桶。

所述破碎机和反应釜之间的管道上、反应釜和压滤机之间的管道上均设有截止阀和提升泵。

所述油液出口上连接有油液存储桶。

本实用新型的有益效果是：厨余垃圾经固液分离后得到固态垃圾、油和污水，其中固态垃圾作为反应釜中水热炭化反应的主要原料，油可作为生产生物柴油的原料回收，污水通过反渗透装置去除盐基离子后作为原料水通入反应釜中参与水热炭化反应。本实用新型既解决了厨余垃圾中油、盐对产品性质的不利影响，又实现了厨余垃圾的完全资源化利用。

利用反应釜进行水热炭化反应反应时间快、能耗低、产品的附加值高，且整个过程无二次污染产生，反应釜中使用炭液进行循环反应增加了水热炭产品的产量。本实用新型可以实现将厨余垃圾质量减量90%，体积减量60%。具有较好的环境效益和经济效益。

优选的，在冷却盘管通入冷却水，冷却水通入到冷却水箱中对反应釜进行冷却，冷却盘管中的冷却水通过冷却水箱进行收集。

优选的，两个反应釜的冷却盘管通过冷却水箱相互连通，在反应釜错峰生产时，吸热后的冷却水可以为运行的反应釜提供热源，从而冷却水的热能能够回收利用，减少能耗。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的水热炭化厨余垃圾处理系统的系统流程图。

图中：1-原料桶，2-固液分离器，3-反渗透装置，4-破碎机，5-截止阀，6-提升泵，7-反应釜，8-电机，9-搅拌器，10-压滤机，11-固体储存桶，12-一级液体储存桶，13-冷却盘管，14-冷却水箱，15-油液存储桶，16-二级液体储存桶。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型一种实施例的水热炭化厨余垃圾处理系统，其包括与原料桶1连接的固液分离器2，固液分离器2内设有油水分离器，油水分离器2上有油液出口和污水出口，所述油液出口上连接有油液存储桶15，固液分离器2上位于油水分离器上方设有固体垃圾出口，固体垃圾出口通过管道连接有破碎机4，污水出口上连接有反渗透装置3，反渗透装置3的液体出口通过管道连接到破碎机4的进口，破碎机4的出口上连接有反应釜7，反应釜7包括釜体，釜体内设有搅拌器9，釜体外设有驱动搅拌器9旋转的电机8，所述反应釜7釜体外设有冷却盘管13，所述反应釜7外设有与冷却盘管13连接的冷却水箱14。反应釜7的出口通过管道连接有压滤机10，压滤机10的固体出口和液体出口处分别连接有固体存储桶11和液体存储桶。所述液体存储桶包括通过管道串接在一起的一级液体存储桶12和二级液体存储桶16，压滤机10的液体出口连接到一级液体存储桶12。所述破碎机4和反应釜7之间的管道上、反应釜7和压滤机10之间的管道上均设有截止阀5和提升泵6。

本实施例中，所述反应釜7有两个，破碎机4连接到第一个反应釜的进口，液体存储桶通过管道连接到第二个反应釜的进口，两个反应釜的出口均连接到压滤机10。所述冷却水箱14的出口与第一个反应釜上的冷却盘管13进口连接，第一个反应釜上的冷却盘管13出口与第二个反应釜上的冷却盘管进口连接，第二个反应釜上的冷却盘管出口与冷却水箱14的进口连接。

本实施例的水热炭化厨余垃圾处理系统运行过程如下：

1、将收集来的厨余垃圾进行固液分离，可分离出固体、油脂和污水，采用重力法进行厨余垃圾的固液分离，根据密度差实现泔水中的油水分离，分离出的油脂收集到油液存储桶可作为生产生物柴油的原料回收；分离出的污水通过反渗透装置去除盐基离子后作为水热炭化的原料水参与反应。

2、将分离出的厨余垃圾固体按固液比1:1.5~1:2加入经过反渗透处理后的水，水不够时加入清水补充，将分离出的固体和反渗透处理后的水加入破碎机进行破碎，粉碎成直径为0.5-2 mm的浆状物。破碎机为研磨粉碎机，转速2880 r/min，粉碎后的物料最大粒径不超过2 mm。

3、使用提升泵将粉碎后的料液加进反应釜内，加入炭液进行水热化反应，反应物料为反应釜容积的1/3~2/3，设置反应釜工作温度为180 ℃，停留时间为60 min，升温时间为2~3 h，反应釜内压强为1.0~1.8 MPa；反应过程开启搅拌器，搅拌器转速为200~300 r/min。

本实施例设置两个反应釜，打开第一个反应釜的出料口，使用提升泵吸出物料进入压滤机，进行产品的固液分离，得到固态产品水炭和液态产品炭液，固态产品和液态产品分别通入固体存储桶和液体存储桶中。将一级液体存储桶中的炭液加入第二个反应釜中循环参与反应，设置反应釜工作温度为180 ℃，停留时间为60 min，反应过程开启搅拌器。反应结束后关闭电源，为保证操作安全，待反应釜卸压后才能打开出料。两个反应釜内液相如此循环；通入的冷却水通过冷却水箱进行收集，用于另一个反应釜的升温，减少了能耗；

压滤机是使用压滤法进行产品的固液分离，水炭含水率小于30 %，一级液体储存桶中液体循环使用3次可达到最大浓度。

反应釜内的反应结束后关闭电源，在冷却盘管通入冷却水，冷却水通入到冷却水箱中对反应釜进行冷却，冷却盘管中的冷却水通过冷却水箱进行收集，可以用于另一个反应釜的升温，从而减少能耗。

本实用新型可以实现将厨余垃圾质量减量90%，体积减量60%。以50 L的反应釜为例，一次反应最终分别可得到2 kg的水炭和20 L的炭液。整个过程没有二次污染物排放，不会对环境造成危害。整个反应能耗较低，处理成本约为150元/吨厨余垃圾。

需要说明的是，在上述实施例是本实用新型一种优选的实施例，在本实用新型其它的实施例中，反应釜的数量可以是一个，也可是两个以上的任意数量。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种水热炭化厨余垃圾处理系统，其特征在于：其包括与原料桶连接的固液分离器，固液分离器内设有油水分离器，油水分离器上有油液出口和污水出口，固液分离器上位于油水分离器上方设有固体垃圾出口，固体垃圾出口通过管道连接有破碎机，污水出口上连接有反渗透装置，反渗透装置的液体出口通过管道连接到破碎机的进口，破碎机的出口上连接有反应釜，反应釜包括釜体，釜体内设有搅拌器，釜体外设有驱动搅拌器旋转的电机，反应釜的出口通过管道连接有压滤机，压滤机的固体出口和液体出口处分别连接有固体存储桶和液体存储桶。

2.根据权利要求1所述的水热炭化厨余垃圾处理系统，其特征在于：所述反应釜釜体外设有冷却盘管，所述反应釜外设有与冷却盘管连接的冷却水箱。

3.根据权利要求2所述的水热炭化厨余垃圾处理系统，其特征在于：所述反应釜有两个，破碎机连接到第一个反应釜的进口，液体存储桶通过管道连接到第二个反应釜的进口，两个反应釜的出口均连接到压滤机。

4.根据权利要求3所述的水热炭化厨余垃圾处理系统，其特征在于：所述冷却水箱的出口与第一个反应釜上的冷却盘管进口连接，第一个反应釜上的冷却盘管出口与第二个反应釜上的冷却盘管进口连接，第二个反应釜上的冷却盘管出口与冷却水箱的进口连接。

5.根据权利要求1所述的水热炭化厨余垃圾处理系统，其特征在于：所述液体存储桶包括通过管道串接在一起的一级液体存储桶和二级液体存储桶，压滤机的液体出口连接到一级液体存储桶。

6.根据权利要求1所述的水热炭化厨余垃圾处理系统，其特征在于：所述破碎机和反应釜之间的管道上、反应釜和压滤机之间的管道上均设有截止阀和提升泵。

7.根据权利要求1所述的水热炭化厨余垃圾处理系统，其特征在于：所述油液出口上连接有油液存储桶。