全機(jī)械驅(qū)動混雜餐廚垃圾干式預(yù)處理裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及有機(jī)廢棄物處理和清潔能源開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種全機(jī)械驅(qū)動混雜餐廚垃圾干式預(yù)處理裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]餐廚垃圾的存在給目前城市生活垃圾的主要處理手段(填埋和焚燒)帶來很大的壓力。例如，較高的有機(jī)質(zhì)含量導(dǎo)致在填埋過程中產(chǎn)生大量會污染地下水和土壤圈的滲濾液以及無序排放的溫室氣體甲烷；較高的水分含量導(dǎo)致焚燒處理時需要添加大量額外的輔助燃料。餐廚垃圾的特點為:水分含量高，水分含量多70% ;有機(jī)質(zhì)含量高，干物質(zhì)中有機(jī)質(zhì)含量多90%;油脂含量高，干物質(zhì)中油脂含量約30%。針對以上特點，對餐廚垃圾進(jìn)行資源化和能源化綜合利用已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢。針對高水分含量和高有機(jī)質(zhì)含量，可以選擇沼氣發(fā)酵處理方式，在處理垃圾的同時能獲得以甲烷為主的清潔可再生能源，當(dāng)對沼渣進(jìn)行適當(dāng)加工后，還能獲得有機(jī)肥料或飼料。針對高油脂含量，可以將餐廚垃圾中的油脂進(jìn)行分離回收，用于生產(chǎn)生物柴油或用作油脂化工原料。
[0003]我國餐廚垃圾中除了各種形狀和尺寸的廚房下腳料和餐后剩菜剩飯以外，還混雜有諸如塑料袋、捆扎條、外賣飯盒、瓶子、一次性筷子等雜物，要實現(xiàn)其資源化和能源化綜合利用，必須突破以高效除雜和破碎為關(guān)鍵環(huán)節(jié)的預(yù)處理技術(shù)與裝備瓶頸?，F(xiàn)有技術(shù)概括為:
[0004]1、先除雜后破碎，將除雜放在工序前段，對后續(xù)預(yù)處理提供保障，其除雜方式主要采用人工除雜、機(jī)械除雜和水力除雜。人工除雜有成本高、占地大、效率低、效果差、受主觀因素影響、工作環(huán)境難以保障等弊端，不符合現(xiàn)代化生產(chǎn)要求；在機(jī)械除雜和水力除雜方面，專利CN102974450B( —種處理餐廚垃圾的轉(zhuǎn)鼓分離系統(tǒng))利用部分浸沒在濾液內(nèi)的轉(zhuǎn)鼓分離器對餐廚垃圾中的雜物和易腐物質(zhì)進(jìn)行分離，其問題在于將餐廚垃圾置于水中，利用水相的密度和流動性進(jìn)行雜物的分離，不但會產(chǎn)生污水等二次污染問題，而且難以有效控制雜物的分離效果；其轉(zhuǎn)鼓分離器內(nèi)部設(shè)置棘爪結(jié)構(gòu)，描述是用以破袋，但以該專利單純的滾筒結(jié)構(gòu)是無法將大量鉤掛的塑料等軟物送出的，從而導(dǎo)致裝置無法長期連續(xù)運(yùn)行。專利CN102327890A(餐廚垃圾分選系統(tǒng))，通過一洗油槽將油水和渣料分離，再由一破袋輸送機(jī)將由塑料袋包裹的垃圾散開，經(jīng)滾筒篩分機(jī)篩分為細(xì)料和粗料后，細(xì)料和粗料分別通過打漿機(jī)和破碎機(jī)打成漿狀物后落入平流池中，由平流池將漿料分成輕型和重型。該方法同樣會產(chǎn)生污水等二次污染問題，且在破碎步驟前并未有效分離塑料袋和軟性物，從而極易在破碎設(shè)備內(nèi)部鉤掛纏繞，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。
[0005]2、先破碎后除雜，其除雜方式主要采用篩選配合水力分選。由于我國餐廚垃圾成分復(fù)雜，實際操作中難以有效避免塑料袋和軟性物對破袋刀和破碎裝置的鉤掛和纏繞問題，且容易造成刀具磨損；破碎后仍為組分復(fù)雜的混合物，篩選根本無法有效分離，若結(jié)合水力分選則不可避免的產(chǎn)生污水等二次污染問題，且步驟繁瑣、難以控制雜物分離效果。如專利 CN102688882B、CN102688879B、CN103611614A、CN103418605A、CN103586109A、CN202779149 U 等。
[0006]目前餐廚垃圾在以除雜、破碎為核心的預(yù)處理技術(shù)方面，大部分應(yīng)用濕式水力分選作為主導(dǎo)或輔助工藝，不但步驟繁瑣、不易控制處理效果，而且產(chǎn)生污水等二次污染；現(xiàn)有處理系統(tǒng)各步驟之間連貫性差，連接、輸送、傳遞等過程容易出現(xiàn)堵塞、架橋、卡機(jī)、殘留等問題，影響處理效率和系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性；現(xiàn)有破碎裝置大部分是剛性刀具直接裝配在驅(qū)動軸上，餐廚垃圾中的塑料袋和軟性物極易鉤掛和纏繞在刀具和軸上，阻礙裝置正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種全機(jī)械驅(qū)動混雜餐廚垃圾干式預(yù)處理裝置及其方法，實現(xiàn)全機(jī)械化雜物分離、破碎、攪拌和固液分離等全套系統(tǒng)干式處理運(yùn)行，由混雜餐廚垃圾中自動化高效提取生物質(zhì)能源(主要為生物柴油和生物燃?xì)?制備所需原料。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的:
[0009]—種全機(jī)械驅(qū)動混雜餐廚垃圾干式預(yù)處理裝置，該裝置包括有機(jī)質(zhì)和雜物分離單元、有機(jī)質(zhì)破碎單元、固液分離單元和生物質(zhì)能源原料(油脂和易腐有機(jī)廢棄物)提取單元:
[0010]所述有機(jī)質(zhì)和雜物分離單元，包括筒體、頂蓋、進(jìn)料器、滾筒篩、輸送帶，還包括筒體外設(shè)置的滾筒篩驅(qū)動裝置、輸送帶驅(qū)動裝置和雜物收集箱；所述筒體是有機(jī)質(zhì)和雜物分離單元的外殼，頂蓋將筒體頂部封閉，筒體與頂蓋共同形成有機(jī)質(zhì)和雜物分離單元運(yùn)行空間；所述滾筒篩是有機(jī)質(zhì)和雜物分離單元的主要功能部件，位于有機(jī)質(zhì)和雜物分離單元運(yùn)行空間內(nèi)部，滾筒篩兩端開口，沿水平方向設(shè)置，滾筒篩開口的兩端分別為進(jìn)料端和排雜端，進(jìn)料端與設(shè)在筒體外部的進(jìn)料器連接，排雜端設(shè)置一輸送帶；所述輸送帶水平安裝在滾筒篩排雜端的中部，平行于滾筒篩中軸線，輸送帶一端伸入滾筒篩內(nèi)部，另一端設(shè)于滾筒篩外部并延伸到筒體外，輸送帶驅(qū)動裝置驅(qū)動輸送帶將由有機(jī)質(zhì)和雜物分離單元分離出的雜物(主要是餐廚垃圾中的塑料袋、軟性雜物和瓶罐盒類等)送至筒體外設(shè)置的雜物收集箱；所述雜物收集箱設(shè)在輸送帶延伸至筒體外部的一端的下方，用來接收輸送帶運(yùn)來的雜物(主要是餐廚垃圾中的塑料袋、軟性雜物和瓶罐盒類等)。所述滾筒篩驅(qū)動裝置，其作用是為滾筒篩提供動力，使?jié)L筒篩繞中軸做圓周運(yùn)動；所述輸送帶驅(qū)動裝置，其作用是為輸送帶提供運(yùn)行動力，并通過改變輸送帶驅(qū)動裝置的電機(jī)運(yùn)行方向，改變輸送帶的運(yùn)行方向，輔助有機(jī)質(zhì)和雜物分離單元實現(xiàn)處理和排雜兩階段的運(yùn)行效果。
[0011]所述有機(jī)質(zhì)破碎單元，位于筒體內(nèi)滾筒篩的下方，其主要功能部件為破碎攪拌器；所述破碎攪拌器由水平安裝在筒體內(nèi)的圓筒、擋板、安裝在圓筒表面的破碎刀以及破碎攪拌器驅(qū)動裝置組成；所述圓筒與擋板共同作用，對內(nèi)部的餐廚有機(jī)質(zhì)形成擠壓，減小了待破碎有機(jī)質(zhì)的厚度，提高破碎效率和效果；圓筒兩端通過驅(qū)動軸連接破碎攪拌器驅(qū)動裝置，從而獲得驅(qū)動力來執(zhí)行有機(jī)質(zhì)破碎操作；所述破碎刀由破碎刀固定端和破碎刀自由端組成，破碎刀固定端固定在圓筒表面，減小了破碎刀的長度，提高了其剛度和有效利用率；破碎刀自由端非固定，破碎刀固定端和破碎刀自由端通過銷軸轉(zhuǎn)動連接，破碎刀自由端長度在5?20cm，在破碎攪拌器驅(qū)動裝置帶動圓筒做圓周運(yùn)動過程中，破碎刀不但能夠由破碎刀固定端帶動破碎刀自由端做切割運(yùn)動，而且破碎刀自由端還能夠以銷軸為中心擺動，最大擺動幅度為前后90°，對硬度較大的物質(zhì)進(jìn)行敲打破碎，有效破碎成分復(fù)雜的餐廚有機(jī)質(zhì)，避免破碎攪拌器卡死的問題發(fā)生，保障破碎裝置的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性；
[0012]所述固液分離單元，由活塞外殼、活塞、活塞桿、活塞驅(qū)動裝置、閘門、導(dǎo)軌、閘門驅(qū)動裝置組成；所述活塞外殼為固液分離單元提供封閉的運(yùn)行空間；所述活塞處于活塞外殼內(nèi)部，由驅(qū)動端密封頭、驅(qū)動端封板、推料端密封頭和推料端封板共同形成其密封的兩端，中間主體部分為長筒體，活塞的推料端與活塞外殼、閘門共同圍合形成破碎物料收集處理腔，破碎物料收集處理腔分為卸料段和擠壓固液分離段兩個功能區(qū)段，卸料段與筒體底部連接，承接有機(jī)質(zhì)破碎單元，擠壓固液分離段的活塞外殼壁上分布有直徑在0.2?2mm的濾孔；活塞驅(qū)動端通過活塞桿連接活塞驅(qū)動裝置，由活塞驅(qū)動裝置驅(qū)動活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，實現(xiàn)“封閉有機(jī)質(zhì)破碎單元底部、卸料、擠壓和排渣”四重作用:所述活塞是一個長筒體，可以在活塞外殼內(nèi)往復(fù)活動，有機(jī)質(zhì)破碎單元運(yùn)行時，為了保證破碎和攪拌充分，將活塞定位于有機(jī)質(zhì)破碎單元的正下方，此時卸料段12a的空間由活塞13占據(jù)，封閉破碎單元下方出口，實現(xiàn)封閉有機(jī)質(zhì)破碎單元底部的作用；當(dāng)破碎完成后，將活塞向遠(yuǎn)離閘門方向移動，讓出卸料段12a的空間，直至完全打開有機(jī)質(zhì)破碎單元底部出口，破碎后的有機(jī)質(zhì)由于重力作用卸入破碎物料收集處理腔的卸料段，實現(xiàn)卸料作用；卸料完成后，活塞向前運(yùn)動，推動有機(jī)質(zhì)向前朝閘門方向移動，進(jìn)入破碎物料收集處理腔的擠壓固液分離段，擠壓固液分離段的活塞外殼壁