[发明专利]水热处理及固液分离一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有生物质的固体废物特别是餐厨垃圾的处理设备。

背景技术

餐厨垃圾是指餐饮单位和家庭在日常营业以及生活过程中所产生的食品垃圾，是城镇有机垃圾的主要组成部分之一，其成分复杂，包括食用油、蔬菜、果皮、虾皮、骨头等等，此外还包括少量混入的餐具、碎瓷片、泥砂等无机物。餐厨垃圾以淀粉、食物纤维类、蛋白质、脂类等有机物为主要成分，同时也包含有无机盐类，具有高油脂、高盐分、高水分、高有机质含量以及易腐发臭、易酸化、易生物降解等特点。

餐厨垃圾厌氧消化是其无害化、减量化、资源化处理的有效途径之一，不仅可以使有机物降解去除，同时能产生可回收利用的沼气，因此成为餐厨垃圾处理的主流工艺之一。而在餐厨垃圾厌氧消化前，需将餐厨中的无机物（如铁勺、碎瓷片、泥砂等）、浮渣（如塑料袋、毛巾条、轻质纤维等）去除，以免泥砂沉积、浮渣结盖，影响消化系统的稳定运行，同时，由于餐厨垃圾中含有大量的以细胞为基本单位的块状有机质，如肉块、植物根茎叶等，直接进行厌氧消化所需要的反应时间很长，一般需要20~30个昼夜，原因是以细胞和胶体状态存在的有机质的水解过程十分缓慢，这造成厌氧消化反应器造价和占地面积都较大。另外，直接厌氧消化的有机质转化率不够高，最终的剩余污泥依然脱水困难。

在一定温度和压力下（不低于水的饱和蒸汽压）对餐厨垃圾进行水热处理，能够破坏生物质的细胞结构和胶体形态，从而显著提高污泥的脱水性能，改善厌氧消化处理的表现。

目前，国内餐厨垃圾固液分离、搅拌和水热装置，水热装置指将生物质浸泡在水里并加热到一定温度而促使蛋白质和碳水化合物发生水解并转移到液相的装置，一般均为独立设备，工艺链较长，设备、管道较多，维护复杂，能耗较高，投资较大。餐厨垃圾固液分离装置多为对物料进行破碎后进行压榨处理，在高压下，塑料袋和根茎类食物残渣极易堵塞筛孔，造成设备维护频繁，操作不便。而且，目前的处理方式选择在水热前进行固液分离，较大块有机质直接伴随塑料袋等无机质被去除，导致后续厌氧处理生物质含量降低，无法保证厌氧处理效率及沼气的回收利用。

如果先对餐厨垃圾等生物质废物进行水热处理再固液分离，就可以把其中的生物质成分转移到液相中，从而在后续的水解过程中获得稳定化的固体残渣和易于生化处理的高浓度有机溶液，并提高厌氧处理的沼气产量。

发明内容

为提高对餐厨垃圾等生物质的利用率，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于生物质预处理的水热处理及固液分离一体化装置，集水热、搅拌、固液分离三种功能于一体，处理后的物料满足后续厌氧消化系统使用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：水热处理及固液分离一体化装置，包括可密闭的罐体，罐体配设有加热装置，罐体上设置有进料装置、排气阀，罐体内安装有相对于罐体可转动的内筒，内筒具有透水性而兼作固液分离部件，罐体上相应分别设置有液体出料装置、固体残渣出料装置。该装置的简要工过程是：进料→密闭水热处理→固液分离→出料。加热装置用于加热被处理的物料，物料进入到内筒后，被加热一段时间并发生水解，在此过程中内筒可以转动以达到对物料的翻滚搅拌和促进均匀加热，促进水解的顺利进行，内筒具有透水性，水解过程中产生的液体在重力作用下汇集在罐体底部，可通过液体出料装置排出，固体残渣被拦截在内筒内，液体出料完成并沥干后，内筒内的剩余残渣通过固体残渣出料装置排出。

所述内筒可绕其转动轴线双向转动，所述固体残渣出料装置为固定在罐体上并伸入内筒上部的固体残渣出料管，所述进料装置为通入内筒内部且其卸料高度低于固体残渣出料管的进料高度的进料管，内筒的筒壁内侧连接有可借助内筒的旋转将处理残渣导向固体残渣出料管的导料装置。所述导料装置的具体结构可参考螺旋输送原理设计。以上结构利用内筒的旋转实现物料的提升，简便地解决了内筒转动与进出料部件布置的干涉问题。导料装置配合内筒的双向转动切换，进一步增强了物料搅拌功能。

所述固体残渣出料管的进料端设置有固体残渣收集槽，固体残渣收集槽扩大了收集口面积，方便导料，同时尽可能地降低了固体残渣出料装置对内筒内反应空间的占用。