一种撬装集成式垃圾热水解处理装置及方法
技术领域
本发明涉及餐厨垃圾处理技术领域,具体为一种撬装集成式垃圾热水解处理装置及方法。
背景技术
餐饮垃圾指的是产生自饭店、食堂等餐饮业的残羹剩饭,具有产生量大、数量相对集中、分布广的特点。由于餐厨垃圾组分复杂,一方面含水率高且容易造成环境污染,不适用于直接填埋及焚烧;另一方面油脂渗入渗滤液系统,会影响相关处理膜系统的运行。
目前针对餐饮垃圾的处理方式是散点回收+集中处理,即从各个餐饮业服务点将每日产生的桶装餐饮垃圾集中到餐饮垃圾运输车中收集,再运送至餐饮垃圾处理站集中处理。目前我国主流的处理方法为包括生物转化及厌氧消化处理。
生物转化是指将餐厨垃圾三相分离后的固体有机物转化成腐殖化堆体,并获得具有经济价值的特定生物。该方法处理周期较长,对土地占用较大,且易造成环境污染。厌氧消化处理是指在无氧或缺氧条件下,通过多种厌氧微生物菌群协同作用,将餐厨垃圾中的有机物经多次分解,最终产出甲烷和二氧化碳等。产生的沼气可用于供热、发电、提纯天然气,产生的沼渣沼液等可用于生物有机肥料。该方法处理周期较短,但是需要大量配套设备(如沼气储罐、沼液储池、废水处理装置)。
随着我国城市人口不断增长和人民生活水平的提高,城镇地区的餐饮垃圾产量逐年增长,随之餐饮垃圾处理负荷也连年增长。然而,在寸土寸金的城市地区,建设大型餐饮垃圾处理装置需占用大量土地,而且由于有臭气产生,项目所在地居民往往十分反感、集体抗议,造成餐饮垃圾处理厂选址困难。如果将装置建到城郊地区,则会导致餐饮垃圾运输距离过长,运输环节成本增长。在碳达峰、碳中和背景下,采用大量运输车辆在城市各处收集餐饮垃圾并输送到市郊处理显然是违背节能减碳宗旨的。
总体来讲,当前针对餐饮垃圾的处理,技术难题包括以下几点:
1.选址难:整套处理装置中的核心反应过程是在储罐中进行的,在处理量大且反应时间长,因此需要占用大量土地。且这种生活垃圾的集中处理点由于设置在靠近居民的居住区,项目工程的施工建造需要环保、卫生、城管等多个职能部门的批准,因此场地受限,开工难度大,在城市地区难以选址;
2.处理量受限:此类集中式大规模处理装置普遍是在前期进行整套处理装置的设计与施工后,处理规模与最大处理量便唯一确定了,无法扩大或减小处理量。随着我国城镇人口比例增加,已经建成的固定规模处理装置无法满足餐饮垃圾处理量增加的需求。
3.运输距离长:对于城市餐饮垃圾处理,如果将集中处理装置建在城郊地区,则造成大量运输车辆用高值能源(电、汽油)运送低值产品(餐饮垃圾),造成资源严重浪费,不利于碳中和目标的实现。而对于乡村地区,由于每个村镇的餐饮垃圾日产量有限,且各个村镇人口密度低,餐饮垃圾点源更加分散,无论在哪里建设集中处理装置,均会出现大量运输的情景。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种撬装集成式垃圾热水解处理装置及方法,以解决现有技术中对垃圾无法集中快速处理的技术问题。
本发明是通过以下技术方案来实现:
一种撬装集成式垃圾热水解处理装置,包括第一撬装单元和第二撬装单元,所述第一撬装单元包括第一框架、预处理单元、导热油加热单元和第一热水解单元;所述第二撬装单元包括第二框架、第二热水解单元、臭气处理单元、肥料调配单元、回收油存放区和控制系统;预处理单元、导热油加热单元和第一热水解单元均装配在第一框架内的底板上;第二热水解单元、臭气处理单元、肥料调配单元和控制系统均装配在第二框架内的底板上;预处理单元的输出端连接至第一热水解单元;第一热水解单元的输出端连接至第二热水解单元的输入端,第二热水解单元的输出端连接至肥料调配单元;导热油加热单元和臭气处理单元分别连接至预处理单元、第一热水解单元和第二热水解单元;控制系统的控制端分别连接至预处理单元、导热油加热单元、第一热水解单元、第二热水解单元、臭气处理单元和肥料调配单元的控制端,所述第一热水解单元和第二热水解单元的输出油均放置在回收油存放区内。
优选的,预处理单元包括卸料斗、撕碎机、螺旋输送机、破碎制浆机和浆液输送泵;所述撕碎机位于卸料斗的下方出口处,所述螺旋输送机的一端位于撕碎机的输出端,另一端放置在破碎制浆机的输入端,所述破碎制浆机的输出端通过浆液输送泵连接至第一热水解单元;所述卸料斗的换热端口与导热油加热单元连接,所述卸料斗的臭气排放端连接至臭气处理单元。
优选的,第一热水解单元包括浆化罐输送泵、浆化罐、研磨泵、缓存罐和一号油罐;缓存罐的输入端连接至预处理单元的输出端,缓存罐的输出端通过研磨泵连接至浆化罐的输入端,浆化罐的输出端通过浆化罐输送泵连接至第二热水解单元,所述缓存罐设有分油口,所述分油口连接至一号油罐,所述一号油罐中的回收油放置在回收油存放区内;浆化罐和缓存罐的换热端口与导热油加热单元连接,浆化罐和缓存罐的臭气排放端连接至臭气处理单元。
优选的,第二热水解单元包括水解产物输送泵、水解罐、二号油罐、分油器和输送泵,所述水解罐的输入端连接至第一热水解单元的输出端,水解罐的输出端通过水解产物输送泵连接至分油器的输入端,分油器的输出端通过输送泵连接至肥料调配单元,分油器设有分油端,所述分油端连接至二号油罐,所述二号油罐中的回收油放置在回收油存放区内,水解罐的换热端口与导热油加热单元连接,水解罐的臭气排放端连接至臭气处理单元。
优选的,肥料调配单元包括肥料存放区、肥料调配罐和原料存放区;所述肥料调配罐的输入端连接至第二热水解单元的输出端,肥料调配罐的顶部设有肥料调配罐输入口,所述肥料调配罐输入口位于原料存放区处,且在原料存放区内放置定量加药机;肥料调配罐底部的输出端连接至肥料存放区。
优选的,导热油加热单元包括导热油泵、加热器和导热油罐,所述加热器装配在导热油罐,导热油罐的输出端通过导热油泵分别连接至预处理单元、第一热水解单元和第二热水解单元的换热端。
优选的,臭气处理单元包括碱洗塔、引风机和活性炭吸附箱,所述活性炭吸附箱和碱洗塔的输入端分别通过引风机连接至预处理单元、第一热水解单元和第二热水解单元。
优选的,控制系统包括控制器,所述控制器的输入端连接至信号输入模块,控制器的输出端连接至信号输出端,所述信号输入端连接至信号采集模块,所述信号采集模块设置在预处理单元、导热油加热单元、第一热水解单元、第二热水解单元、臭气处理单元和肥料调配单元内,信号输出端连接至驱动模块,所述驱动模块分别连接至预处理单元、导热油加热单元、第一热水解单元、第二热水解单元、臭气处理单元和肥料调配单元的驱动端。
优选的,第一撬装单元和第二撬装单元通过管路及电路连接。
一种撬装集成式垃圾热水解处理方法,基于上述所述的一种撬装集成式垃圾热水解处理装置,包括如下步骤:
步骤1,垃圾首先进入预处理单元,将垃圾中的金属、玻璃瓶、抹布等无机物进行破碎分离,并将垃圾中纤维素、淀粉、脂肪有机物制成浆料;
步骤2,垃圾经过预处理单元的制浆后依次进入第一热水解单元和第二热水解单元,先进行初步缓存除砂,后进行初步分油,然后再进行高温热水解,将垃圾中的纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质有机物热水解成单糖、氨基酸小分子化合物;反应过程中采用导热油加热单元对预处理单元、第一热水解单元和第二热水解单元进行高效换热,并通过臭气处理单元将预处理单元、第一热水解单元和第二热水解单元产生的臭气进行处理;
步骤3,将第一热水解单元和第二热水解单元后的产物进行初步的油水分离,油相产物回收,水相产物进行调配产生肥料,并进行灌装储存。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明提供了一种撬装集成式垃圾热水解处理装置,通过第一撬装单元和第二撬装单元集成组合为一个垃圾热水解处理装置,第一撬装单元和第二撬装单元集分别可放置在两辆运输车上运输至目的地进行垃圾处理,可以有效地将目的地的垃圾进行快速处理,无需将垃圾运输至垃圾场进行处理,节省了运输成本,在垃圾热水解过程中,通过第一撬装单元内的预处理单元将垃圾中纤维素、淀粉、脂肪有机物制成浆料依次第一热水解单元和第二热水解单元进行油水分离,并对油相产物回收,水相产物进行调配产生肥料,提高了垃圾处理效率。
进一步的,预处理单元可有效的将垃圾中纤维素、淀粉、脂肪有机物制成浆料,便于浆料流入第一热水解单元和第二热水解单元进行油水分离。
进一步的,第一热水解单元和第二热水解单元有效的将浆料进行油水分离,其中对油相进行回收,水相产物进行调配产生肥料,提高了对垃圾集中处理的效率。
进一步的,肥料调配单元便于对水相产物进行肥料调配,提高了对垃圾处理后的肥料利用率。
进一步的,导热油加热单元分别对预处理单元、第一热水解单元和第二热水解单元,提高了换热效率。
进一步的,臭气处理单元整个运行过程为全密封运行,各个罐体产生的臭气全部经臭气处理后排放,避免了处理过程中造成空气污染。
本发明还提供了一种撬装集成式垃圾热水解处理装置,以水热液化技术为核心,通过对系统中各设备结构优化以及对系统空间紧凑布置,采用模块化安装理念,水热液化是在高温(180~280℃)、高压(5~20MPa),以水作为反应介质(或者其他有机溶剂或其他具有催化作用的水溶液)的条件下,将具有大分子结构的生物质热裂解为小分子液体燃料的过程。采用水热液化方法处理餐饮垃圾,具有反应速度快、原料适应性广、节约能源及无害化程度彻底等优势,是一种无害化彻底,资源化利用程度最大化的优良工艺。
附图说明
图1为本发明中撬装集成式垃圾热水解处理装置的结构示意图;
图2为本发明中第一撬装单元的一侧结构示意图;
图3为本发明中第一撬装单元的另一侧结构示意图;
图4为本发明中第一撬装单元的俯视图;
图5为本发明中第二撬装单元的一侧结构示意图;
图6为本发明中第二撬装单元的另一侧结构示意图;
图7为本发明中第二撬装单元的俯视图;
图8为本发明中撬装集成式垃圾热水解处理装置的运输示意图。
图中:1-卸料斗;2-撕碎机;3-螺旋输送机;4-破碎制浆机;5-浆液输送泵;6-导热油模块;61导热油泵;62加热器;63导热油罐;7-浆化罐输送泵;8-浆化罐;9-研磨泵;10-缓存罐;11-一号油罐;12-水解产物输送泵;13-水解罐;14-二号油罐;15-分油器;16-输送泵;17-肥料存放区;18-回收油存放区;19-储物柜;20-引风机;21-活性炭吸附箱;22-碱洗塔;23-肥料调配罐;24-定量加药机;25-原料存放区;26-控制箱;27-预处理单元;28-导热油加热单元;29-第一热水解单元;30-第二热水解单元;31-臭气处理单元;32-肥料调配单元;33-控制系统;34-第一框架;35-第二框架;231-肥料调配罐输入口。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
本发明的目的在于提供一种撬装集成式垃圾热水解处理装置及方法,以解决现有技术中对垃圾无法集中快速处理的技术问题。
具体的,根据图1所示,该撬装集成式垃圾热水解处理装置,包括第一撬装单元和第二撬装单元,所述第一撬装单元包括第一框架34、预处理单元27、导热油加热单元28和第一热水解单元29,如图2、图3和图4所示;所述第二撬装单元包括第二框架35、第二热水解单元30、臭气处理单元31、肥料调配单元32、回收油存放区28和控制系统35,如图5、图6和图7所示;预处理单元27、导热油加热单元28和第一热水解单元29均装配在第一框架34内的底板上;第二热水解单元30、臭气处理单元31、肥料调配单元32和控制系统35均装配在第二框架35内的底板上;预处理单元27的输出端连接至第一热水解单元29;第一热水解单元29的输出端连接至第二热水解单元30的输入端,第二热水解单元30的输出端连接至肥料调配单元32;导热油加热单元28和臭气处理单元31分别连接至预处理单元27、第一热水解单元29和第二热水解单元30;控制系统35的控制端分别连接至预处理单元27、导热油加热单元28、第一热水解单元29、第二热水解单元30、臭气处理单元31和肥料调配单元32的控制端,所述第一热水解单元29和第二热水解单元30的输出油均放置在回收油存放区18内。
具体的,根据图2和图3所示,预处理单元27包括卸料斗1、撕碎机2、螺旋输送机3、破碎制浆机4和浆液输送泵5;所述撕碎机2位于卸料斗1的下方出口处,所述螺旋输送机3的一端位于撕碎机2的输出端,另一端放置在破碎制浆机4的输入端,所述破碎制浆机4的输出端通过浆液输送泵5连接至第一热水解单元29;所述卸料斗1的换热端口与导热油加热单元28连接,所述卸料斗1的臭气排放端连接至臭气处理单元31。
具体的,根据图2、图3和图4所示;第一热水解单元29包括浆化罐输送泵7、浆化罐8、研磨泵9、缓存罐10和一号油罐11;缓存罐10的输入端连接至预处理单元27的输出端,缓存罐10的输出端通过研磨泵9连接至浆化罐8的输入端,浆化罐8的输出端通过化罐输送泵7连接至第二热水解单元29,所述缓存罐10设有分油口,所述分油口连接至一号油罐11,缓存罐10初步进行油水分离,将分出的回收油靠重力自流进入一号油罐11中,因此缓存罐10的底部高度高于一号油罐11的物料入口。所述一号油罐11中的回收油放置在回收油存放区18内;浆化罐8和缓存罐10的换热端口与导热油加热单元28连接,浆化罐8和缓存罐10的臭气排放端连接至臭气处理单元31。
具体的,根据图5所示,第二热水解单元30包括水解产物输送泵12、水解罐13、二号油罐14、分油器15和输送泵16,所述水解罐13的输入端连接至第一热水解单元29的输出端,水解罐13的输出端通过水解产物输送泵12连接至分油器15的输入端,分油器15的输出端通过输送泵16连接至肥料调配单元32,分油器15设有分油端,所述分油端连接至二号油罐14,分油器15将水解产物中的油水进行分离,将分出的回收油靠重力自流进入二号油罐11中,因此分油器15的底部高度高于二号油罐14的物料入口。所述二号油罐14中的回收油放置在回收油存放区18内,水解罐13的换热端口与导热油加热单元28连接,水解罐13的臭气排放端连接至臭气处理单元31。
具体的,根据5、图6和图7所示,肥料调配单元32包括肥料存放区17、肥料调配罐23和原料存放区25;所述肥料调配罐23的输入端连接至第二热水解单元30的输出端,肥料调配罐23的顶部设有肥料调配罐输入口231,所述肥料调配罐输入口231位于原料存放区25处,且在原料存放区25内放置定量加药机24;肥料调配罐23底部的输出端连接至肥料存放区17。
具体的,根据图4所示,导热油加热单元28包括导热油泵61、加热器62和导热油罐63,所述加热器62装配在导热油罐63,导热油罐63的输出端通过导热油泵61分别连接至预处理单元27、第一热水解单元29和第二热水解单元30的换热端。
具体的,根据图6所示,臭气处理单元31包括碱洗塔22、引风机20和活性炭吸附箱21,所述活性炭吸附箱21和碱洗塔22的输入端分别通过引风机20连接至预处理单元27、第一热水解单元29和第二热水解单元30。其中,臭气在风机的吸引下,将卸料斗1、缓存罐10、浆化罐7和水解罐13产生的臭气经过吸进活性炭吸附箱21和碱洗塔22进行处理。
具体的,控制系统33包括控制器,所述控制器的输入端连接至信号输入模块,控制器的输出端连接至信号输出端,所述信号输入端连接至信号采集模块,所述信号采集模块设置在预处理单元27、导热油加热单元28、第一热水解单元29、第二热水解单元30、臭气处理单元31和肥料调配单元32内,信号输出端连接至驱动模块,所述驱动模块分别连接至预处理单元27、导热油加热单元28、第一热水解单元29、第二热水解单元30、臭气处理单元31和肥料调配单元32的驱动端。
具体的,第一撬装单元和第二撬装单元直接通过管路及电路连接,且通过拆分管路及电路得到两个独立个体。
本发明中在第二撬装单元内还设有储物柜19,用于储存物品。
一种撬装集成式垃圾热水解处理方法,基于上述所述的一种撬装集成式垃圾热水解处理装置,包括如下步骤:
步骤1,垃圾首先进入预处理单元27,将垃圾中的金属、玻璃瓶、抹布等无机物进行破碎分离,并将垃圾中纤维素、淀粉、脂肪有机物制成浆料;
步骤2,垃圾经过预处理单元27的制浆后依次进入第一热水解单元29和第二热水解单元30,先进行初步缓存除砂,后进行初步分油,然后再进行高温热水解,将垃圾中的纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质有机物热水解成单糖、氨基酸小分子化合物;反应过程中采用导热油加热单元28对预处理单元27、第一热水解单元29和第二热水解单元30进行高效换热,并通过臭气处理单元31将预处理单元27、第一热水解单元29和第二热水解单元30产生的臭气进行处理;
步骤3,将第一热水解单元29和第二热水解单元30后的产物进行初步的油水分离,油相产物回收,水相产物进行调配产生肥料,并进行灌装储存。
实施例
本实施例提供了一种撬装集成式垃圾热水解处理装置,由A地运往B地开展垃圾处理工作,由图8所示,具体过程如下:
1)当前状态下,餐饮垃圾热水解处理撬装装置正在A地开展餐厨垃圾处理。处理完成后计划转赴B地开展工作。
2)系统停机,将第一撬装单元和第二撬装单元之间的连接管道拆掉,动力电线、配套给水管路等全部拆掉。
3)将第一撬装单元和第二撬装单元分别吊装到两辆厢式卡车上,送往B地。
4)到达B地后,将第一撬装单元和第二撬装单元分别从厢式卡车上吊装下来,二者首尾相连布置。
5)安装第一撬装单元和第二撬装单元之间的连接管道拆掉,动力电线、配套给水管路等全部重新安装。
6)转场完成,餐饮垃圾热水解处理撬装装置可在B地继续进行工作。
综上所述,本发明提供了一种撬装集成式垃圾热水解处理装置可以在加工厂整机生产,到达现场后只需简单的将一号撬和二号撬连到一起即可正常使用。极大地缩短了工期。而且,系统内各个装置可以大规模单规格的从上游厂家订货,一方面可以压低进货价格,另一方面有助于标准化装置的形成,避免了因设备选型错误导致的系统无法运行。
该装置可灵活移动,非常适合我国当前的城市地区餐饮垃圾处理:城市地区餐饮业分布零散,在寸土寸金的市区已经难以找到大规模土地建设餐饮垃圾集中处理装置。本装置安装在两个满足公路运输条件的撬上,可以在城市地区的各个区之间灵活流转。未来将在市区内设置多个餐饮垃圾回收储存站(完全密封,无异味产生),当储存站A的餐饮垃圾存储量达到一定数量时,将本发明的餐饮垃圾热水解处理撬装装置运到存储站A,只需一片空地和简单的水电条件,即可实现存储站A的餐饮垃圾处理。处理完成后将装置运送到另一个存储站继续工作。通过上述方法,不仅占地空间小,而且免去了建设集中处理装置所需的繁杂手续,有效提高效率,降低成本。
同样地,本装置适合农村地区的餐饮垃圾处理。由于每个村镇的餐饮垃圾日产量有限,且各个村镇人口密度低,餐饮垃圾点源更加分散,无论在哪里建设集中处理装置,均会出现长距离运输的情景。因此,可以在每个村镇设置餐饮垃圾回收储存站(完全密封,无异味产生),通过运输处理装置的方法实现各地餐饮垃圾轮流处理。而且,本装置生产的肥料适用于农村地区的农作物,可以直接将装置布置在田间地头,经过处理产生的肥料可直接施加,有效减少了肥料运输的成本,让利于农民。
该装置自带臭气处理装置,整个运行过程为全密封运行,各个罐体产生的臭气全部经臭气处理后排放,避免了处理过程中造成空气污染。不会引起附近居民的排斥与方案。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。