CN217964069U - 一种降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，包括：餐厨废油分离提取系统，用于对餐厨垃圾进行固液分离，并将分离出的液体分离成生物质油和废水；厌氧发酵系统，用于对废水进行厌氧发酵产生沼气和沼液；沼气发电系统，利用沼气进行发电，将产生的电能用于处理系统的配电单元，并将发电产生的热能用于厌氧发酵系统和二氧化碳固定化系统；二氧化碳固定化系统，用于捕集沼气发电系统尾气中的二氧化碳和提取沼液中的氨氮，并将捕集的二氧化碳和提取的氨氮反应合成碳酸氢氨；沼液处理系统，用于对提取氨氮后的沼液进行深度处理，以达到排放标准。本实用新型有效减少二氧化碳排放的同时，实现污水中氨氮的资源化利用。

Description

一种降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统。

背景技术

碳排放一般指温室气体排放。温室气体排放会造成温室效应，使全球气温上升。

垃圾处理是一个碳排放的过程，垃圾填埋、垃圾焚烧是垃圾处理的主要方式。传统的垃圾填埋方式具有占地面积大、污染水体、散发臭气等诸多弊端。垃圾焚烧发电过程中，垃圾中大量的碳被转化为二氧化碳排放入大气。

目前餐厨余垃圾主要通过高温焚烧和厌氧发酵两种处理方式都会产生大量碳排放，对气候环境有影响。

例如，公开号为CN111998358A的中国专利文献公开了一种餐厨垃圾富氢能源燃烧系统，该系统包括低碳锅炉(1)、餐厨垃圾处理机(2)、浆料喷射器(3)、富氢发生装置(4)，所述餐厨垃圾处理机(2)依次包括压缩整理段(21)、破碎脱水段(22)、磨浆段(23)，所述磨浆段(23)处理后的生物质餐厨垃圾浆通过浆料泵(6)经浆料管路(60)泵送到浆料喷射器(3)，并通过所述浆料喷射器(3)喷入到所述低碳锅炉(1)的燃烧室内作为生物质燃料燃烧，所述富氢发生装置(4)将氢送入所述低碳锅炉(1)的燃烧室内用于助燃。

事实上，垃圾是放错地方的资源，如果能将厨余垃圾作为有机废物资源加以利用，不仅能够解决厨余垃圾处置难题，还能实现其资源化转化。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，该处理系统具有处理效率高、能耗低和碳排放少等优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，包括：

餐厨废油分离提取系统，用于对餐厨垃圾进行固液分离，并将分离出的液体分离成生物质油和废水；

厌氧发酵系统，与餐厨废油分离提取系统连接，用于对所述的废水进行厌氧发酵产生沼气和沼液；

沼气发电系统，与厌氧发酵系统连接，利用沼气进行发电，将产生的电能用于所述处理系统的配电单元，并将发电产生的热能用于厌氧发酵系统和二氧化碳固定化系统；

二氧化碳固定化系统，分别与沼气发电系统和厌氧发酵系统连接，用于捕集沼气发电系统尾气中的二氧化碳和提取沼液中的氨氮，并将捕集的二氧化碳和提取的氨氮反应合成碳酸氢氨；

沼液处理系统，与二氧化碳固定化系统连接，用于对提取氨氮后的沼液进行深度处理，以达到排放标准。

本实用新型通过餐厨废油分离提取系统回收餐厨垃圾中的生物质油，对生物质油资源化处理减少碳排放；通过厌氧发酵系统对分离废油后的废水进行厌氧发酵，产生沼气和沼液，沼气进入沼气发电系统进行发电；沼气发电产生的二氧化碳通过二氧化碳固定化系统收集资源化，沼气发电的尾气余热用于厌氧发酵和沼液中氨氮的提取，提取的氨氮和二氧化碳反应合成碳酸氢氨，将二氧化碳固定化的同时减少沼液中氨氮的浓度，进而降低沼液的处理难度；沼液经沼液处理系统进行深度处理达标后排放。

本实用新型的处理系统能有效减少餐厨垃圾处理时二氧化碳排放的同时，实现污水中氨氮的资源化利用，此外还降低了污水处理系统的脱氮负荷，并且无二次污染。

所述的餐厨废油分离提取系统包括由除渣区、隔油区、油水分离区组成的箱体；除渣区用于有机物料挤出液体、无机物料渣液分离，料液收集进入隔油区；隔油区用于将料液上层浮油去除后，将料液泵入油水分离区；油水分离区通过药剂破乳、气浮去除料液中的乳化液和悬浮油。

所述的除渣区的箱体上设有餐厨垃圾进口；隔油区的箱体上设有通气孔、排污口和排油口，隔油区内设置有控油装置；油水分离区的箱体上设有进出水管，油水分离区内设有固液分离装置和排水泵，油水分离区内设有液位检测装置和液位控制器，所述的液位控制器分别与液位检测装置以及排水泵电连接并且根据液位检测装置检测的液位信号来控制排水泵的开启和关闭。

所述的厌氧发酵系统为UASB厌氧反应器和/或内循环厌氧反应器(IC， InternalCirculation)。

进一步优选的，所述的厌氧发酵系统包括厌氧发酵罐；所述的厌氧发酵罐内设有三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥水下降管；所述的厌氧发酵罐外部设有保温层，保温层与罐体中有循环水加热管，循环水与罐体内部的温度探头智能联动。

所述的沼气发电系统包括沼气脱硫装置、氧气源沼气电机组、余热收集装置；沼气脱硫装置对厌氧发酵系统产生的沼气进行脱硫，之后送入氧气源沼气发电机组进行燃烧发电，余热收集装置收集沼气燃烧尾气的余热用于厌氧发酵系统和二氧化碳固定化系统。

所述的二氧化碳固定化系统包括二氧化碳捕集装置、沼液蒸氨装置和碳酸氢铵生产装置；二氧化碳捕集装置收集沼气燃烧尾气中的二氧化碳，沼液蒸氨装置提取沼液中的氨氮，二氧化碳和氨氮进入碳酸氢铵生产装置中进行反应生成碳酸氢铵。

所述的二氧化碳捕集装置包括气液换热器、气液分离器、干燥器、压缩机。沼气和氧气的燃烧尾气经过气液换热器后经过气液分离器将冷却水分离，并经过干燥器干燥后被压缩机压入钢瓶，以用于碳酸氢氨的合成。

优选的，所述的沼液蒸氨装置内设有智能恒温加热装置和智能pH调控装置。

为了节省能源，优选的，所述的沼液蒸氨装置的产水与进水通过换热器进行换热。

所述的沼液处理系统包括依次连接的水质调节装置、二级A/O装置、 MBR装置和电催化氧化装置。

蒸氨后的沼液进入沼液处理系统，大部分有机物和氮被固定化为生物活性污泥，剩余的难生化有机物和低浓度的氨氮通过电催化工艺处理。电催化氧化通过电化学原理，在特定的催化剂作用下将有机物、氨氮转化为水、二氧化碳、氮气等无机物，所利用的能量为沼气所发电能，且不产生污泥等二次污染。

所述的电催化氧化装置中，采用的电极材料包括但不仅限于铁板电极、铝板电极、钛电极、石墨电极、石墨毡电极、钛镀二氧化铅电极、钛镀稀土元素电极或金刚石电极。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

为了降低餐厨垃圾处理过程中碳源加入引起的碳排放，本实用新型的处理系统通过二氧化碳固定化系统对沼液进行蒸氨，同时捕集沼气发电尾气中的二氧化碳，将蒸氨获得的氨氮与捕集的二氧化碳用于合成碳酸氢铵，在有效减少二氧化碳排放的同时，实现污水中氨氮的资源化利用，此外降低了后续污水处理系统的脱氮负荷，为了确保污水稳定达标，沼液处理系统采用电催化氧化技术，利用沼气发电的电能深度降解水中难生化污染物，同时电催化还能同步去除氨氮，无二次污染。

附图说明

图1为本实用新型的处理系统的结构及处理流程示意图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果，下面结合优选实施例及其附图对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，包括餐厨废油分离提取系统、厌氧发酵系统、沼气发电系统、二氧化碳固定化系统、沼液处理系统；

所述的餐厨废油分离提取系统用于对餐厨垃圾进行固液分离，并将分离出的液体分离成生物质油和废水；

所述的厌氧发酵系统与餐厨废油分离提取系统连接，用于对所述的废水进行厌氧发酵产生沼气和沼液；

所述的沼气发电系统与厌氧发酵系统连接，利用沼气进行发电，将产生的电能用于所述处理系统的配电单元，并将发电产生的热能用于厌氧发酵系统和二氧化碳固定化系统；

所述的二氧化碳固定化系统分别与沼气发电系统和厌氧发酵系统连接，用于捕集沼气发电系统尾气中的二氧化碳和提取沼液中的氨氮，并将捕集的二氧化碳和提取的氨氮反应合成碳酸氢氨；

所述的沼液处理系统与二氧化碳固定化系统连接，用于对提取氨氮后的沼液进行深度处理，以达到排放标准。

本实用新型将餐厨废油分离资源化后，餐厨垃圾用于产生生物沼气发电；有效利用沼气发电的余热进行餐厨沼液中氨氮的资源化提取。采用先进的二氧化碳补集装置减少沼气发电的碳排放，所收集的二氧化碳直接用于碳酸氢铵的合成。将垃圾渗滤液中的氨氮转化为碳酸氢氨，降低了垃圾渗滤液的氨氮、总氮处理难度。基于以上良好的氨氮预处理，垃圾渗滤液采用两级A/O+电催化氧化处理工艺，产水各项指标可达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB16889-2008)表二标准。本实用新型针对餐厨垃圾的特点，将餐厨垃圾发电、渗滤液处理单元有机结合，在现有餐厨垃圾处理产业中的处理工艺和装置上进行了合理的改造，具有处理效率高、能耗低和碳排放少等优点。

餐厨废油分离系统包括除渣区、隔油区、油水分离区组成的箱体，除渣区的箱体上设有餐厨垃圾进口，隔油区的箱体上设有通气孔、排污口和排油口；隔油区内设置有控油装置，油水分离区的箱体上设有进出水管，油水分离区内设有固液分离装置和排水泵，油水分离区内设有用于检测液位高度的液位检测装置和分别与液位检测装置以及排水泵电连接并且用于根据液位检测装置检测的液位信号来控制排水泵的开启和关闭的液位控制器。

厌氧发酵系统为UASB厌氧反应器(上流式厌氧污泥床)或IC(InternalCirculation)高效厌氧反应器中的一种或两种组合工艺。内部设有三相分离器、沼气提升管、气液分离器器、泥水下降管等结构。所述的厌氧发酵罐外部有保温层，保温层与罐体中有循环水加热管，循环水与罐体内部温度探头智能联动。

沼气发电系统包括沼气脱硫系统、氧气源沼气电机组、余热收集系统。厌氧产生的沼气经过脱硫系统后，用于沼气发电机组发电，沼气燃烧的尾气经过余热换热系统，循环热水用于中温厌氧系统的和蒸氨工艺。

蒸氨工艺与碳酸氢氨生产工艺组合，蒸氨工艺的进水通过循环热水系统加热后进入蒸氨反应器，反应器内设有智能恒温加热装置和智能pH调控装置。蒸氨系统产水与进水通过换热器(板式换热器或列管式换热器) 进行换热以节省能源。

蒸氨工艺产生的氨蒸汽经过压缩机压缩后进入碳酸氢氨合成反应器，所述的碳酸氢铵合成所用的二氧化碳来自沼发电机组的沼气燃烧尾气提取物。

二氧化碳捕集系统包括气液换热器、气液分离器、干燥器、压缩机。沼气和氧气的燃烧尾气经过气液换热器后经过气液分离器将冷却水分离，并经过干燥器干燥后被压缩机压入钢瓶，以用于碳酸氢氨的合成。

沼液处理系统采用A/O+A/O+MBR+电催化工艺。

具体如图1所示，本实用新型的处理系统包括格栅、隔油、厌氧发酵、沼液脱水、蒸氨、二氧化碳固定化系统、碳酸氢氨合成系统、污水处理生化系统、生物膜反应器(MBR)、电催化污水达标处理系统。为了降低污水处理碳源加入引起的碳排放，污水处理增加了蒸氨工艺，同时沼气发电系统增加了二氧化碳补集装系统，将蒸氨工艺的氨蒸汽与二氧化碳用于合成碳酸铵，有效减少二氧化碳排放的同时，实现污水中氨氮的资源化，此外降低了污水处理系统的脱氮负荷，为了确保污水稳定达标，深度处理采用电催化氧化工艺，利用沼气发电的电能深度降解水中难生化污染物，同时电催化还能同步去除氨氮，无二次污染。

本实用新型的运行工艺如下：

①餐厨垃圾废水经过格栅去除颗粒状的污染物后进入隔油系统，提取生物质油，生物质油资源化委外处理；

②除油后的废水进入厌氧发酵系统，微生物厌氧分解有机物产生沼气，沼气经过脱硫后用于沼气发电，电能用于整个系统终电器功能，发电产生的预热用于废水的蒸氨；

③厌氧沼液中的氨氮浓度高达2～3kg/t，通过投加氢氧化钙/氢氧化钠提升废水pH，利用电能和沼气发电的余热进行蒸氨；

④沼气燃烧产生的二氧化碳通过二氧化碳捕集系统，得到纯度较高的二氧化碳压缩气体，压缩气体与蒸氨蒸汽反应生成碳酸氢氨溶液，碳酸氢氨蒸发结晶后得到碳酸氢氨用于农用化肥；

⑤废水经过蒸氨处理后进入生化系统，利用微生物的新陈代谢作用去除剩余氨氮、有机物、硝态氮。利用膜生物反应器提升污泥浓度，提升反应效率，提升产水水质。

A/O工艺条件为A池的溶解氧浓度为0mg/L～0.5mg/L，O池溶解氧浓度为1.0mg/L～5.0mg/L，污泥浓度为2000mg/L～8000mg/L，回流比为 1/(4～10)；A/O工艺的进水要求为：COD：2000～10000mg/L；NH3-N： 0～600mg/L；TN：0～2000mg/L；TDS:500～15000mg/L；TP：0～200mg/L。

⑥为保障系统稳定达标，生化出水采用电催化氧化工艺作为深度处理系统，确保COD、氨氮、总氮达标排放。

电催化工艺采用的电极材料包括但不仅限于铁板电极、铝板电极、钛电极、石墨电极、石墨毡电极、钛镀二氧化铅电极、钛镀稀土元素电极、金刚石电极等。电催化工艺的电源包括但不仅限于恒压直流电源，变频电源等。

电催化工艺的停留时间为2～40min，极板电流密度为30～120A/m²，电源功率5～500kw。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施举例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，包括：

餐厨废油分离提取系统，用于对餐厨垃圾进行固液分离，并将分离出的液体分离成生物质油和废水；

厌氧发酵系统，与餐厨废油分离提取系统连接，用于对所述的废水进行厌氧发酵产生沼气和沼液；

沼气发电系统，与厌氧发酵系统连接，利用沼气进行发电，将产生的电能用于所述处理系统的配电单元，并将发电产生的热能用于厌氧发酵系统和二氧化碳固定化系统；

二氧化碳固定化系统，分别与沼气发电系统和厌氧发酵系统连接，用于捕集沼气发电系统尾气中的二氧化碳和提取沼液中的氨氮，并将捕集的二氧化碳和提取的氨氮反应合成碳酸氢氨；

沼液处理系统，与二氧化碳固定化系统连接，用于对提取氨氮后的沼液进行深度处理，以达到排放标准。

2.根据权利要求1所述的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，所述的餐厨废油分离提取系统包括由除渣区、隔油区、油水分离区组成的箱体；除渣区用于有机物料挤出液体、无机物料渣液分离，料液收集进入隔油区；隔油区用于将料液上层浮油去除后，将料液泵入油水分离区；油水分离区通过药剂破乳、气浮去除料液中的乳化液和悬浮油。

3.根据权利要求1所述的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，所述的厌氧发酵系统为UASB厌氧反应器和/或内循环厌氧反应器。

4.根据权利要求1所述的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，所述的厌氧发酵系统包括厌氧发酵罐；所述的厌氧发酵罐内设有三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥水下降管；所述的厌氧发酵罐外部设有保温层，保温层与罐体中有循环水加热管，循环水与罐体内部的温度探头智能联动。

5.根据权利要求1所述的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，所述的沼气发电系统包括沼气脱硫装置、氧气源沼气电机组、余热收集装置；沼气脱硫装置对厌氧发酵系统产生的沼气进行脱硫，之后送入氧气源沼气发电机组进行燃烧发电，余热收集装置收集沼气燃烧尾气的余热用于厌氧发酵系统和二氧化碳固定化系统。

6.根据权利要求1所述的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，所述的二氧化碳固定化系统包括二氧化碳捕集装置、沼液蒸氨装置和碳酸氢铵生产装置；二氧化碳捕集装置收集沼气燃烧尾气中的二氧化碳，沼液蒸氨装置提取沼液中的氨氮，二氧化碳和氨氮进入碳酸氢铵生产装置中进行反应生成碳酸氢铵。

7.根据权利要求6所述的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，所述的二氧化碳捕集装置包括气液换热器、气液分离器、干燥器、压缩机。

8.根据权利要求6所述的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，所述的沼液蒸氨装置内设有智能恒温加热装置和智能pH调控装置。

9.根据权利要求6所述的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，所述的沼液蒸氨装置的产水与进水通过换热器进行换热。

10.根据权利要求1所述的降低餐厨垃圾处理碳排放的处理系统，其特征在于，所述的沼液处理系统包括依次连接的水质调节装置、二级A/O装置、MBR装置和电催化氧化装置。

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