CN104668277B - 基于家庭厨余垃圾的有机浆液厌氧资源回收***及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于家庭厨余垃圾的有机浆液厌氧资源回收***及方法，该***包括：接收家庭厨余的接收斗、两个带有风力分选机构的弹跳装置、螺旋压榨机以及厌氧消化反应器，本发明通过破袋、一次和二次弹性筛选、二次和二次风力筛选后分离出塑料废品、重物质以及中间物料，最后通过螺旋压榨机对中间物料进行挤压，得到厨余浆液输送至厌氧消化反应器采用半干法进行厌氧消化，残余的厨余干渣送至焚烧厂进行焚烧处置。本发明能够有效分离厨余垃圾中的金属类杂质和其他易堵物，显著提高了处理效率并节约了能源。

Description

基于家庭厨余垃圾的有机浆液厌氧资源回收***及方法

技术领域

本发明涉及的是一种环境保护领域的技术，针对现有生活垃圾分类水平低，形成家庭厨余杂质含量高、塑料含量高、水分含量高、热值低的特性，提出一种家庭厨余垃圾制备有机浆液厌氧资源化方法，为现有低水平分类家庭厨余垃圾处置提供出路。

背景技术

随着我国城镇化进程推进和城市规模的扩大，我国城市生活垃圾的年平均增长率高达8％～10％，一些城市的增长率甚至高达15％～20％。据国家***数据显示，2012年我国生活垃圾清运量已达1.71亿吨，生活垃圾的大量产生给城市发展和社会环境造成极大负荷，推行生活垃圾分类收集是实现源头减量化的根本途径。

国内现有城市中有许多城市开展了分类收集探索，例如北京，广州，厦门等，上海市在生活垃圾分类收集方面也开展了积极尝试，2011年已设置1000个生活垃圾分类收集小区，2012年增设1000个小区。同时，上海市政府针对生活垃圾分类制定并颁布了许多管理制度，例如《上海市餐厨垃圾资源化利用设施规划》、《关于推进本市生活垃圾分类促进源头减量的实施意见》、《上海市城市生活垃圾收运处置管理办法》、《上海市生活垃圾分类设施设备配置导则(试行)》、《上海市人民政府印发关于进一步加强本市生活垃圾管理若干意见的通知》。

然而，鉴于我国现有国情，生活垃圾分类水平较低，分类后的家庭厨余垃圾的有机成分仍然较低(VS/TS＝65～75％)，袋装化程度高，呈现“三高一低”特性(塑料含量高，水分含量高，杂质含量高，焚烧热值低)，此类家庭厨余不适合直接采用填埋、焚烧或堆肥处理处置技术。①直接填埋：含水率很高，填埋作业困难，有机物含量高，产生大量高浓度、难降解渗滤液，带来严重的二次污染问题；②直接焚烧：高含水率导致家庭湿垃圾热值低(一般为100～500大卡/公斤)无法直接焚烧，需要添加辅助燃料，显著增加焚烧成本，同时高塑料含量易导致焚烧烟气二噁英问题；③直接堆肥：含水率过高，堆肥过程需要添加大量调节剂，杂质含量高，堆肥产品品质没有保障，需要解决大量堆肥产品出路问题。

结合国内外工程实际，将家庭厨余垃圾中有机成分进行厌氧发酵产沼气资源化是一种有效的处理处置方案。但是由于我国家庭厨余垃圾成分复杂，直接进行厌氧消化存在问题，可能导致厌氧发酵失败。所以，需将家庭厨余中有机成分与杂质成分分离，分离后有机成分厌氧发酵产生沼气利用，其他分离组分按照特性进行资源化利用。

针对家庭厨余垃圾预处理，开展众多尝试，中国专利文献号CN103567029A，公开日2014‐02‐12，公开一种破袋筛分机和包括该破袋筛分机的餐厨垃圾处理***，利用弹跳杆和弹跳杆上的棘齿条，通过弹跳和撕扯实现破袋和筛分。中国专利文献号CN103418605A，公开日2013‐12‐04，公开一种卧式厨余垃圾破碎除杂成套化装置。包括进料破袋区、锤式破碎区、重物质分离区和生物质分离区；进料破袋区的出料口与锤式破碎区的进料口连通，内筒筛的内仓为锤式破碎区，外筒筛与内筒筛之间的仓体为重物质分离区，锤式破碎区与重物质分离区为同轴圆环式布置，筛筒内部为生物质分离区，锤式破碎区与生物质分离区为同轴布置，锤式破碎区、重物质分离区和生物质分离区均安装在壳体内，塑料出料口布置在外部壳体并位于生物质分离区的外侧。

中国专利文献号CN102357515A，公开日2012‐02‐22，公开一种厨余垃圾粉碎压榨处理机。厨余垃圾粉碎压榨处理机包括粉碎部分和压榨脱水部分，结构为对辊式粉碎装置，通过挤压和对辊上的齿轮进行破碎脱水。中国专利文献号CN103085307A，公开日2013‐05‐08，公开一种厨余垃圾挤干压榨机，通过螺旋挤压，实现厨余浆液分离的方法。

上述方法对厨余垃圾处理提出了不同方向，但是存在下述缺陷：

1)厨余垃圾的组成复杂，包含金属杂质、塑料袋等等各种材料，与餐厨垃圾有很大不同；如采用常规的破碎的方法，无论是锤式或者高速旋转切割模式，都有可能对设备造成损坏；

2)采用压榨挤压方式是一种较好的有机质分离方法，但是挤压压榨设备对物料粒径有要求，家庭厨余中含有较多塑料，且含有大块物质，容易堵塞压榨设备，可能造成设备电流过载。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于家庭厨余垃圾的有机浆液厌氧资源回收***及方法，有效分离厨余垃圾中的金属类杂质和其他易堵物，显著提高了处理效率并节约了能源。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种基于家庭厨余垃圾的有机浆液厌氧资源回收***，包括：接收家庭厨余的接收斗、两个带有风力分选机构的弹跳装置、螺旋压榨机以及厌氧消化反应器，其中：接收斗的输出端与第一弹跳装置相连，第一弹跳装置的顶部输出端上设有风力分选机构，对一次弹跳筛选出的较轻物料进行一次风力筛选并将得到的塑料废品输出至收集箱，第一风力分选机构的剩余物料输出至第二弹跳装置相连，第一弹跳装置的中部输出端与螺旋压榨机相连，第一弹跳装置的底部输出端与第二弹跳装置相连，第二弹跳装置的顶部输出端上设有风力分选机构，对二次弹跳筛选出的较轻物料进行二次风力筛选并将所得与一次风力筛选后的塑料废品汇总，第二风力分选机构的剩余物料输送回接收斗，第二弹跳装置的中部输出端与螺旋压榨机相连，第二弹跳装置的底部输出最终重物质排出，螺旋压榨机将最终压榨得到的厨余浆液输送至厌氧消化反应器、出渣作为厨余干渣排出。

本发明涉及上述***的资源回收方法，包括以下步骤：

第一步、家庭厨余接收后，进入第一弹跳装置进行破袋和一次弹跳筛选，一次弹跳筛选后得到的轻物质进入第一风力分选机构，通过风压将塑料产品分离出塑料废品和残余轻物质，实现一次风力筛选；一次风力筛选所得残余物质和一次弹跳筛选后得到的重物质进入第二弹跳装置，一次弹跳筛选后得到的中间物料输送至螺旋压榨机。

所述的残余轻物质包括但不限于一次分选轻物料中无法用风力吹出的部分，比如还未破袋的塑料袋，比如粘附了大量有机物料的塑料袋。

第二步、第二弹跳装置对第一步得到的残余物质和重物质进行二次弹跳筛选，二次弹跳筛选后得到的轻物质输送至第二风力分选机构进行二次风力筛选以进一步分离出塑料废品，二次弹跳筛选后得到的重物质输送至生活垃圾填埋场填埋处置，二次弹跳筛选后得到的中间物料输送至螺旋压榨机。

上述一次和二次风力筛选后得到的塑料废品经清洗后用于资源化利用。

所述的风力分选机构采用低压离心分机，针对一次或二次弹跳筛选后得到的轻物质该风力分选机构的出口压力设置大于40kpa，风量大于200m³/min。

第三步、将一次弹跳筛选和二次弹跳筛选后得到的中间物料通过螺旋压榨机进行挤压，得到厨余浆液输送至厌氧消化反应器采用半干法进行厌氧消化，残余的厨余干渣送至焚烧厂进行焚烧处置。

所述的厨余浆液TS为20％左右，VS/TS为90％左右，厨余浆液可不经稀释直接进入厌氧反应器反应。

技术效果

与现有技术相比，本发明的技术效果包括：

1)针对国内现有的低水平分类收集的家庭厨余，形成一套工程可行的预处理设施，实现有机浆液和家庭厨余的有效分离，有机浆液比例占家庭厨余重量的50％左右；

2)通过半干法厌氧消化反应器，实现有机浆液厌氧发酵产沼气，实现有机物质资源化利用；

3)通过不同设备组合，形成一套可工程规模化生产的家庭厨余处置设施，实现塑料分选资源化，通过分离有机浆液，提高厨余干渣热值(含水率50％左右，热值1200kcal/kg)，有利于厨余干渣的焚烧处置。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为本发明***示意图；

图3为螺旋压榨机示意图；

图4为单个螺旋压榨机示意图；

图5为弹跳机示意图；

图中：料斗1、破碎机2、弹跳装置3a、3b、风机4a、4b、螺旋压榨机5a、5b、收集箱6、人工分选台7、厌氧消化反应器8、搅拌轴9、坡道10、顶端11、底端12、筛板13。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图2～图5所示，本实施例包括：接收家庭厨余的接收斗1、两个带有风机的弹跳装置3a、3b、螺旋压榨机5以及厌氧消化反应器8，其中：接收斗1的输出端与第一弹跳装置3a相连，第一弹跳装置3a的顶部输出端上设有风机4，对一次弹跳筛选出的较轻物料进行一次风力筛选并将得到的塑料废品输出至收集箱6，第一风机4a的剩余物料输出至第二弹跳装置3b相连，第一弹跳装置3a的中部输出端与螺旋压榨机5相连，第一弹跳装置3a的底部输出端与第二弹跳装置3b相连，第二弹跳装置3b的顶部输出端上设有风机4，对二次弹跳删选出的较轻物料进行二次风力筛选并将所得与一次风力筛选后的塑料废品汇总，第二风机4b的剩余物料输送回接收斗1，第二弹跳装置3b的中部输出端与螺旋压榨机5相连，第二弹跳装置3b的底部输出最终重物质排出，螺旋压榨机5将最终压榨得到的厨余浆液输送至厌氧消化反应器8、出渣作为厨余干渣排出。

所述的接收斗1设有破碎机2，当收到家庭厨余中的一般物料时则直接通过螺旋输送机输送至一级弹跳装置3，当收到家庭厨余中的大型物料(如大型木块，家具等)经过破碎机2破碎后再输出至第一弹跳装置3a。

如图3所示，所述的螺旋压榨机为两台5a、5b并联结构。

如图4所示，本实施例中每个螺旋压榨机内设有七个搅拌轴9，这些搅拌轴9分为四列；第七搅拌轴的输出端与厌氧消化反应器8相连，上述两台螺旋压榨机5a、5b优选为镜像对称设置。

如图5所示，所述的第一和第二弹跳装置3a、3b内置角度可调的弹跳倾斜坡道10，该坡道10的上部顶端11为轻物质出口，坡道的底端12为重物质出口，坡道10中设有筛板13进行筛选得到中间物料。

所述的筛板上设有直径8cm的筛孔。

本实施例为中试25吨/天处理水平，具体包括以下步骤：

1、采用8小时工作制，设置接收料斗，物料由专用的厨余运输车运输至处置基地，运输车将物料倾倒在接收料斗中，接收料斗设置一个可移动顶盖，卸料时顶盖打开，不卸料时关闭，减少臭气挥发。

2、采用无轴螺旋输送机输送物料(轴径50cm)，将厨余垃圾以3.125t/h的速度输送至弹跳分选机进料口，一级弹跳分选机经过分选后，得到中间物料(一次)15t，得到重物质(一次)5t，得到轻物质(一次)5t，控制分压40kpa，风量200m3/min，得到塑料产品1.75t，得到风选后的产物3.25t。

3、一级弹跳分选后的重物质5t和风选后的产物3.25t分别有由管道落入下一层的二级弹跳分选机(两个弹跳分选机风别位于一层和二层，层高5m)，得到中间物料(二次)3.75t，得到重物质(最终)3.5t，得到轻物质1t，控制分压40kpa，风量200m³/min，得到塑料产品0.85t，少量风选无法分出的轻物质返回接收料斗(0.15t)。

4、中间物料(一次)15t和中间物料(二次)3.75t分别通过管道和螺旋输送机输送至螺旋压榨机的进口，通过螺旋压榨，得到厨余浆液12.5t和厨余干渣6.5t。厨余干渣的含固率高，且热值高，可以作为新型的高效生物燃料RDF。

厨余浆液12.5t通过渣浆泵输送至浆液储罐，浆液储罐的容积为40m3，将浆液储罐的物料按照24h均匀输送至干式厌氧消化反应器内，控制进料速度0.52t/h左右，保证厌氧消化反应器内的物料均匀稳定。

表1家庭厨余处理工艺物料平衡表

25t家庭厨余，最终形成12.5t浆液(去厌氧消化)，6.25t厨余干渣(焚烧处置)，2.5t重物质(填埋处置，或者回收金属)，3.75t轻物质(塑料清洗后资源化)

表2厨余浆液半干法厌氧消化参数

pH维持在7.4左右，反应器呈中性偏弱碱性，无酸化现象。反应器ORP维持在‐459mv，表明反应器处于良好的厌氧状态。有机负荷达到13.44kgVS/m³，单位容积产气量为11.22L/L，单位有机质产气率达到0.835L/gVS，产气效率高于菌种浓度有关系，菌种浓度达到23.4g/L。

Claims (8)

1.一种基于家庭厨余垃圾的有机浆液厌氧资源回收***，其特征在于，包括：接收家庭厨余的接收斗、两个带有风力分选机构的弹跳装置、螺旋压榨机以及厌氧消化反应器，其中：接收斗的输出端与第一弹跳装置相连，第一弹跳装置的顶部输出端上设有第一风力分选机构，对一次弹跳筛选出的较轻物料进行一次风力筛选并将得到的塑料废品输出至收集箱，第一风力分选机构的剩余物料输出至第二弹跳装置，第一弹跳装置的中部输出端与螺旋压榨机相连，第一弹跳装置的底部输出端与第二弹跳装置相连，第二弹跳装置的顶部输出端上设有第二风力分选机构，对二次弹跳筛选出的较轻物料进行二次风力筛选并将所得与一次风力筛选后的塑料废品汇总，第二风力分选机构的剩余物料输送回接收斗，第二弹跳装置的中部输出端与螺旋压榨机相连，第二弹跳装置的底部输出端将最终重物质排出，螺旋压榨机将最终压榨得到的厨余浆液输送至厌氧消化反应器、出渣作为厨余干渣排出。

2.根据权利要求1所述的有机浆液厌氧资源回收***，其特征是，所述的接收斗设有破碎机，当接收斗收到家庭厨余后选择性地直接通过螺旋输送机输送至第一弹跳装置或经过破碎机破碎后再输出至第一弹跳装置。

3.根据权利要求1所述的有机浆液厌氧资源回收***，其特征是，所述的螺旋压榨机为两台并联结构，两台螺旋压榨机为镜像对称设置。

4.根据权利要求3所述的有机浆液厌氧资源回收***，其特征是，每个螺旋压榨机内设有七个搅拌轴，这些搅拌轴分为四列；第七搅拌轴的输出端与厌氧消化反应器相连。

5.根据权利要求1所述的有机浆液厌氧资源回收***，其特征是，所述的第一和第二弹跳装置内置角度可调的弹跳倾斜坡道，该坡道的上部顶端为轻物质出口，坡道的底端为重物质出口，坡道中设有筛板进行筛选得到中间物料。

6.根据权利要求5所述的有机浆液厌氧资源回收***，其特征是，所述的筛板上设有直径8cm的筛孔。

7.一种根据上述任一权利要求所述的有机浆液厌氧资源回收***的资源回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、家庭厨余接收后，进入第一弹跳装置进行破袋和一次弹跳筛选，一次弹跳筛选后得到的轻物质进入第一风力分选机构，通过风压将塑料产品分离出塑料废品和残余轻物质，实现一次风力筛选；一次风力筛选所得残余物质和一次弹跳筛选后得到的重物质进入第二弹跳装置，一次弹跳筛选后得到的中间物料输送至螺旋压榨机；

第二步、第二弹跳装置对第一步得到的残余物质和重物质进行二次弹跳筛选，二次弹跳筛选后得到的轻物质输送至第二风力分选机构进行二次风力筛选以进一步分离出塑料废品，二次弹跳筛选后得到的重物质输送至生活垃圾填埋场填埋处置，二次弹跳筛选后得到的中间物料输送至螺旋压榨机；

第三步、将一次弹跳筛选和二次弹跳筛选后得到的中间物料通过螺旋压榨机进行挤压，得到厨余浆液输送至厌氧消化反应器采用半干法进行厌氧消化，残余的厨余干渣送至焚烧厂进行焚烧处置。

8.根据权利要求7所述的资源回收方法，其特征是，所述的风力分选机构采用低压离心风机，针对一次或二次弹跳筛选后得到的轻物质，该风力分选机构的出口压力设置大于40kpa，风量大于200m³/min。