專利名稱：一種餐廚垃圾濕熱處理后再進(jìn)行厭氧消化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種餐廚垃圾濕熱處理后再進(jìn)行厭氧消化的方法，屬于固體廢棄物無(wú)害化、資源化處理、處置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，城市生活垃圾的排放量愈來(lái)愈大，其中餐廚垃圾的比例日漸上升，占到了城市生活垃圾的37% 62%。保守估計(jì)，我國(guó)城市餐廚垃圾的年產(chǎn)生量不低于6000萬(wàn)噸。
餐廚垃圾來(lái)源于人的食物，因此決定了餐廚垃圾與一般居民生活垃圾及工業(yè)生產(chǎn)垃圾相比具有較大差異，有其自身的特征
(1)化學(xué)組成復(fù)雜，主要包括水、無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)酸和各種大分子有機(jī)化合物。
(2)富含有機(jī)質(zhì)，微生物容易生長(zhǎng)繁殖，使餐廚垃圾腐敗變質(zhì)，污染環(huán)境。
(3)含水率高達(dá)80%以上，給餐廚垃圾的收集、運(yùn)輸和處理帶來(lái)一定難度，且餐廚垃圾滲濾液通過(guò)地表徑流和滲透作用，污染地表水和地下水。
(4)餐廚垃圾富含有機(jī)質(zhì)，主要來(lái)源于人的生活消費(fèi)，有毒有害的化學(xué)物質(zhì)(如重金屬離子等)含量少。與其它種類垃圾相比，其處理方法相對(duì)簡(jiǎn)單，可利用價(jià)值更大。
餐廚垃圾的以上特征決定了其危害性與資源性并存的雙重屬性。采用正確的工藝和設(shè)備對(duì)餐廚垃圾進(jìn)行合理、恰當(dāng)?shù)奶幚?，既可以徹底解決環(huán)境污染問(wèn)題，又可以將其作為資源回收利用變廢為寶，具有經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境三贏效益。
目前，國(guó)內(nèi)外餐廚垃圾處理技術(shù)主要包括粉碎直排、厭氧發(fā)酵制沼發(fā)電法、發(fā)酵制肥法、高蛋白飼料轉(zhuǎn)化法。這些技術(shù)在國(guó)外均有應(yīng)用，并取得了一定的效果。
相對(duì)其它處理方式，厭氧消化方式無(wú)害化程度較高，完全克服了同源性的影響，且具有高的有機(jī)負(fù)荷承擔(dān)能力，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
(1)厭氧消化后產(chǎn)生的沼氣是清潔能源。
(2)固體物質(zhì)被消化以后可以得到高質(zhì)量的有機(jī)肥料或土壤改良劑。
(3)在有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成甲烷的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了垃圾的減量化。
(4)厭氧消化產(chǎn)生的沼氣可以利用進(jìn)行發(fā)電，減少了溫室氣體的排放量。
(5)餐廚垃圾含水率高，采用厭氧消化處理幾乎不用調(diào)節(jié)其含水率，節(jié)省了新水消耗量.ο
目前餐廚垃圾厭氧消化處理工藝中存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是餐廚垃圾油脂含量高，導(dǎo)致物料迅速酸化，影響厭氧消化性能；二是餐廚垃圾較高的含鹽量使得厭氧消化后得到的消化液由于鹽分太高而不能用于土壤肥料，降低了資源的有效利用率。
如果在餐廚垃圾厭氧消化工藝前增加高溫濕熱處理工藝，有效脫除油脂，避免油脂過(guò)高導(dǎo)致的酸化，還能夠有效脫出鹽分，能大大提高厭氧消化的性能和資源的有效利用率。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種餐廚垃圾濕熱處理后再進(jìn)行厭氧消化的方法，通過(guò)預(yù)處理、高溫濕熱處理、脫油處理和濕式厭氧消化等工藝，最大限度的回收餐廚垃圾中的油脂，大大提高了厭氧消化性能，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾的無(wú)害化和資源化。
一種餐廚垃圾濕熱處理后再進(jìn)行厭氧消化的方法，它包括餐廚垃圾的預(yù)處理、高溫濕熱處理、脫油、厭氧消化和沼渣脫水處理等步驟，包括如下步驟
(1)預(yù)處理步驟，將餐廚垃圾用密閉的垃圾桶運(yùn)送至垃圾處理點(diǎn)，秤重后送入預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行包括破碎工序、分選和沉降分離制漿步驟；
(2)高溫濕熱處理步驟，將預(yù)處理后的餐廚垃圾泵入濕熱反應(yīng)釜中，進(jìn)行高溫濕熱
(3)脫油處理步驟，將高溫濕熱處理后的物料經(jīng)過(guò)脫油處理；分離得到的油脂作為燃料油原料，物料進(jìn)入?yún)捬跸幚聿襟E；
(4)厭氧消化步驟，經(jīng)過(guò)脫油處理后的物料輸送至厭氧消化反應(yīng)器中進(jìn)行中溫濕式厭氧消化；產(chǎn)生的生物氣送往生物氣處理系統(tǒng)，產(chǎn)生的消化液送往沼渣脫水處理系統(tǒng)；
(5)沼渣脫水處理步驟，厭氧消化步驟產(chǎn)生的消化液經(jīng)過(guò)固液分離之后形成沼液和沼渣；沼液可作為液體肥，沼渣可作為土壤調(diào)節(jié)劑。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)厭氧消化前對(duì)物料滅菌；(2)能夠有效脫出餐廚垃圾中的油脂，防止物料酸化現(xiàn)象的產(chǎn)生，保障了后續(xù)的厭氧消化穩(wěn)定性，提高油脂回收率；C3)能夠有效脫出餐廚垃圾中的鹽分，使得沼渣中的含鹽量下降，可作為優(yōu)質(zhì)土壤調(diào)節(jié)劑。


圖1為本發(fā)明餐廚垃圾濕熱處理后進(jìn)行厭氧消化的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解， 構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，其中
實(shí)施例1
參照附圖，本發(fā)明餐廚垃圾濕熱處理后進(jìn)行厭氧消化方法詳細(xì)的步驟如下
1、預(yù)處理步驟，將餐廚垃圾用專業(yè)密閉的垃圾桶運(yùn)送至垃圾處理點(diǎn)，秤重后送入預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行包括破碎工序、分選和沉降分離制漿步驟。破碎工序在將物料破碎到50mm 以下滿足后續(xù)工藝的同時(shí)，還能夠去除金屬、石塊、玻璃等比重較大的雜質(zhì)。分選工序中，通過(guò)篩分除去塑料袋等比重較輕的雜質(zhì)，避免后續(xù)攪拌纏繞。沉降分離制漿工序含有攪拌機(jī)和破碎泵，循環(huán)完成物料的制漿，使得物料粒徑達(dá)到IOmm以下。
2、高溫濕熱處理步驟，將預(yù)處理后的餐廚垃圾泵入濕熱反應(yīng)釜中，進(jìn)行105_135°C 高溫濕熱蒸煮。
3、脫油處理步驟，將高溫濕熱處理后的物料經(jīng)過(guò)脫油處理；分離得到的油脂作為燃料油原料，物料進(jìn)入?yún)捬跸幚聿襟E。
4、厭氧消化步驟，經(jīng)過(guò)脫油處理后的物料輸送至厭氧消化反應(yīng)器中進(jìn)行中溫濕式厭氧消化；產(chǎn)生的生物氣送往生物氣處理系統(tǒng)，產(chǎn)生的消化液送往沼渣脫水處理系統(tǒng)。
5、沼渣脫水處理步驟，厭氧消化產(chǎn)生步驟的消化液經(jīng)過(guò)固液分離之后形成沼液和沼渣；沼液可作為液體肥，沼渣可作為土壤調(diào)節(jié)劑。
所述預(yù)處理步驟中有濾水步驟，便于破碎，水分收集后進(jìn)入制漿工序，提高分離制漿效果，最后進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)。
所述高溫濕熱處理步驟是向預(yù)處理步驟得到的物料中通入150°C飽和蒸汽， 加熱增壓到0. 3-0. 4MPa。同時(shí)，開(kāi)動(dòng)攪拌器攪拌，釜內(nèi)維持105-135°C狀態(tài)下濕熱蒸煮 30_60mino
所述高溫濕熱處理步驟有傳動(dòng)、蒸汽加熱、濕熱處理和冷卻步驟，濕熱反應(yīng)釜為立式，處理過(guò)程中熱蒸汽直接接觸物料，使物料在罐內(nèi)保持濕度為85% -87%，在罐體中部裝有濕度計(jì)，隨時(shí)掌握罐內(nèi)物料的濕度情況；控制溫度、壓力的數(shù)值為105-135°C， 0. 3-0. 4MPa。
所述厭氧消化步驟是將脫油處理步驟得到的物料送入?yún)捬跸?，通過(guò)熱交換器保證中溫發(fā)酵的溫度(30-40°C )，物料在消化槽中停留時(shí)間為20-30天，在適應(yīng)的條件下進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)沼氣。
實(shí)施例2 —種餐廚垃圾高溫濕熱處理后進(jìn)行厭氧消化的方法，包括如下步驟進(jìn)行
1、卸料
餐廚垃圾運(yùn)至廠區(qū)卸料車間，收集來(lái)的餐廚垃圾卸料到物料槽進(jìn)行密閉盛放，底部設(shè)有螺旋輸送機(jī)，輸送過(guò)程中餐廚垃圾中所含水分通過(guò)螺旋輸送的擠壓，濾掉一部分，收集在污水槽中。
物料輸送在皮帶輸送機(jī)上，在皮帶輸送設(shè)備上進(jìn)行初步人工篩分，去除餐廚物料中比重較大的金屬、石塊、玻璃等，而后輸送到雙軸破碎機(jī)進(jìn)行破碎。
2、預(yù)處理
包括破碎工序、分選和沉降分離制漿步驟。為保證不形成臭氣無(wú)組織排放和污水遺灑，整個(gè)預(yù)處理過(guò)程在封閉狀態(tài)下完成，而且系統(tǒng)帶自動(dòng)清洗功能，臭氣收集集中處理。
破碎工序中采用雙軸破碎機(jī)對(duì)物料破碎，此破碎機(jī)有兩個(gè)功能(1)破碎餐廚廢棄物到50mm以下滿足后續(xù)工藝需要；(2)分離比重大且不能破碎的雜質(zhì)通過(guò)自身控制系統(tǒng)，遇到不能破碎的大比重物質(zhì)時(shí)，破碎主軸自動(dòng)反轉(zhuǎn)，通過(guò)專門通道分離除去。
餐廚廢棄物通過(guò)雙軸破碎機(jī)后由物料輸送裝置輸送到破碎篩分機(jī)進(jìn)行比重較小的塑料袋等雜質(zhì)分離。進(jìn)入分選機(jī)中的漿液被甩至分離器內(nèi)壁，沿著分離器內(nèi)壁下降進(jìn)入后端的沉降分離制漿步驟，比重小的雜質(zhì)通過(guò)側(cè)面的出料孔出料、收集，送至垃圾處理廠填埋。
沉降分離制漿工序含有攪拌機(jī)和破碎泵，循環(huán)完成物料的制漿，使得物料粒徑達(dá)到IOmm以下。
3、高溫濕熱處理
濕熱反應(yīng)釜由傳動(dòng)系統(tǒng)、外夾套、內(nèi)筒體、蒸汽加熱、濕熱處理、冷卻系統(tǒng)等幾部分組成。濕熱反應(yīng)釜為立式，高溫濕熱處理過(guò)程中熱蒸汽直接接觸物料，使物料在罐內(nèi)保持理想的濕度，在罐體中部裝有濕度計(jì)，可隨時(shí)掌握罐內(nèi)發(fā)酵物料的濕度情況。反應(yīng)釜設(shè)置有溫度和壓力檢測(cè)系統(tǒng)，可以在線觀察溫度、壓力變化。
預(yù)處理后的物料通過(guò)軟管泵從濕熱反應(yīng)釜上部廢料入口處進(jìn)入，進(jìn)料完畢后，關(guān)閉進(jìn)料閥，開(kāi)啟蒸汽閥，150°C飽和蒸汽通入濕熱反應(yīng)釜。加熱增壓同時(shí)，攪拌器攪拌，釜內(nèi)維持120°C狀態(tài)下濕熱反應(yīng)1小時(shí)。水蒸汽投入完畢后，進(jìn)汽閥關(guān)閉，之后進(jìn)入排氣泄壓階段，反應(yīng)釜上部的蒸汽泄壓閥開(kāi)啟，釜內(nèi)恢復(fù)常壓后進(jìn)行卸料。
4、脫油處理
系統(tǒng)進(jìn)料在經(jīng)過(guò)破碎、分選和沉淀制漿后，進(jìn)入油水分離設(shè)備去除90%的油分，剩余物料進(jìn)入調(diào)節(jié)槽。收集的廢油脂作為燃料油原料。
5、厭氧消化
厭氧消化反應(yīng)器內(nèi)表面進(jìn)行防腐蝕涂裝，防腐性能強(qiáng)。反應(yīng)器有先進(jìn)的攪拌系統(tǒng)， 物料從反應(yīng)器底部進(jìn)料，通過(guò)高效攪拌，實(shí)現(xiàn)物料的完全混合。反應(yīng)器罐外部有絕緣保溫層隔熱。為補(bǔ)償熱損失和反應(yīng)器中料液的加熱，在反應(yīng)器外部安裝有熱交換器，用以保持處理溫度在35°C左右。發(fā)酵液通過(guò)設(shè)置在反應(yīng)器側(cè)面出口被泵抽至消化液儲(chǔ)存槽中，進(jìn)行固液分離。
整個(gè)發(fā)酵過(guò)程通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)酵罐的進(jìn)料、出料、pH值、溫度等參數(shù)進(jìn)行在線檢測(cè)和監(jiān)控。
6、沼渣脫水處理，厭氧消化產(chǎn)生的消化液經(jīng)過(guò)固液分離之后形成沼液和沼渣；沼液可作為液體肥，沼渣可作為土壤調(diào)節(jié)劑。
顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒(méi)有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種餐廚垃圾濕熱處理后再進(jìn)行厭氧消化的方法，它包括餐廚垃圾的預(yù)處理、高溫濕熱處理、脫油處理、厭氧消化和沼渣脫水處理等工序，其特征在于包括如下步驟(1)預(yù)處理，將餐廚垃圾用密閉的垃圾桶運(yùn)送至垃圾處理點(diǎn)，秤重后送入預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行包括破碎工序、分選和沉降分離制漿步驟；(2)高溫濕熱處理，將預(yù)處理后的餐廚垃圾泵入濕熱反應(yīng)釜中，進(jìn)行高溫濕熱蒸煮；(3)脫油處理，將高溫濕熱處理后的物料經(jīng)過(guò)脫油處理；分離得到的油脂作為燃料油原料，物料進(jìn)入?yún)捬跸幚聿襟E；(4)厭氧消化，經(jīng)過(guò)脫油處理后的物料輸送至厭氧消化反應(yīng)器中進(jìn)行中溫濕式厭氧消化；產(chǎn)生的生物氣送往生物氣處理系統(tǒng)，產(chǎn)生的消化液送往沼渣脫水處理系統(tǒng)；(5)沼渣脫水處理，厭氧消化產(chǎn)生的消化液經(jīng)過(guò)固液分離之后形成沼液和沼渣；沼液可作為液體肥，沼渣可作為土壤調(diào)節(jié)劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的破碎工序，在將物料破碎到50mm以下滿足后續(xù)工藝的同時(shí)，還能夠去除金屬、石塊、玻璃等比重較大的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的分選作用在于篩分除去塑料袋等比重較輕的雜質(zhì)，避免后續(xù)工序攪拌纏繞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中的沉降分離制漿的方法是通過(guò)攪拌機(jī)和破碎泵使得物料粒徑達(dá)到IOmm以下，循環(huán)完成物料的制漿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟( 高溫濕熱處理的方法是進(jìn)料完畢后，向濕熱反應(yīng)釜中通入150°C飽和蒸汽，加熱增壓的同時(shí)開(kāi)動(dòng)攪拌器攪拌，濕熱反應(yīng)釜內(nèi)維持105-135°C的高溫狀態(tài)下濕熱蒸煮30-60min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中的厭氧消化是以反應(yīng)器通過(guò)熱交換器保證中溫發(fā)酵的溫度(30-40°C )，物料在消化槽中停留時(shí)間為20-30天，進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)沼氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟( 高溫濕熱處理有傳動(dòng)、蒸汽加熱、濕熱處理和冷卻步驟，濕熱反應(yīng)釜為立式，處理過(guò)程中熱蒸汽直接接觸物料，使物料在罐內(nèi)保持濕度為85% -87%，在罐體中部裝有濕度計(jì)，隨時(shí)掌握罐內(nèi)物料的濕度情況； 控制溫度、壓力的數(shù)值為105-i;35°C，0· 3-0. 4MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，預(yù)處理后的物料通過(guò)軟管泵從濕熱反應(yīng)釜上部廢料入口處進(jìn)入，進(jìn)料完畢后，關(guān)閉進(jìn)料閥，開(kāi)啟蒸汽閥，150°C飽和蒸汽通入濕熱反應(yīng)釜；加熱增壓同時(shí)，攪拌器攪拌，釜內(nèi)維持120°C狀態(tài)下濕熱反應(yīng)1小時(shí)；水蒸汽投入完畢后，進(jìn)汽閥關(guān)閉，之后進(jìn)入排氣泄壓階段，反應(yīng)釜上部的蒸汽泄壓閥開(kāi)啟，釜內(nèi)恢復(fù)常壓后進(jìn)行卸料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于脫油處理系統(tǒng)進(jìn)料在經(jīng)過(guò)破碎、分選和沉淀制漿后，進(jìn)入油水分離設(shè)備去除90%的油分，剩余物料進(jìn)入調(diào)節(jié)槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的方法，其特征在于有厭氧消化步驟厭氧消化反應(yīng)器內(nèi)表面進(jìn)行防腐蝕涂裝；反應(yīng)器中物料從反應(yīng)器底部進(jìn)料，通過(guò)高效攪拌，實(shí)現(xiàn)物料的完全混合；反應(yīng)器罐外部有絕緣保溫層隔熱；為補(bǔ)償熱損失和反應(yīng)器中料液的加熱，在反應(yīng)器外部安裝有熱交換器，用以保持處理溫度在35°C左右；發(fā)酵液通過(guò)設(shè)置在反應(yīng)器側(cè)面出口被泵抽至消化液儲(chǔ)存槽中，進(jìn)行固液分離。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種餐廚垃圾濕熱處理后再進(jìn)行厭氧消化的方法，屬于固體廢棄物無(wú)害化、資源化處理、處置技術(shù)領(lǐng)域。包括餐廚垃圾的預(yù)處理、高溫濕熱處理、脫油、厭氧消化和沼渣脫水處理等步驟，本發(fā)明的方法有以下優(yōu)點(diǎn)(1)厭氧消化前對(duì)物料滅菌；(2)能夠有效脫出餐廚垃圾中的油脂，防止油脂酸化現(xiàn)象的產(chǎn)生，使后續(xù)的厭氧消化過(guò)程更加穩(wěn)定，提高油脂回收率；(3)能夠有效脫出餐廚垃圾中的鹽分，使得沼渣中的含鹽量下降，可作為優(yōu)質(zhì)土壤調(diào)節(jié)劑。
文檔編號(hào)B09B3/00GK102489496SQ20111038708
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者張繼琳, 徐兆晶, 李來(lái)慶, 王敬賢, 程龍, 許靖平 申請(qǐng)人:北京機(jī)電院高技術(shù)股份有限公司