CN221109344U - 一种餐厨垃圾厌氧消化系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于固废处理处置技术领域，具体涉及一种基于沼渣制备生物炭并半闭合循环利用的餐厨垃圾厌氧消化系统；包括原料预处理装置、除油装置、厌氧消化装置、沼渣处理装置；所述原料预处理装置通过管路与除油装置连接，所述除油装置通过管路与厌氧消化装置连接，所述厌氧消化装置通过管路与沼渣处理装置连接；所述沼渣处理装置包括，依次连接的沼渣脱水装置、沼渣干化装置、沼渣热解装置；所述沼渣热解装置的出料端与厌氧消化装置的进料端连接。将餐厨垃圾进行油脂提取后厌氧消化，脱水沼渣输送至沼渣热解系统进行热解制备成沼渣生物炭，将生物炭随进料投加进入厌氧消化系统，提高了沼气产量，实现了整个系统的碳减排，提高经济效益。

Description

一种餐厨垃圾厌氧消化系统

技术领域

本发明属于固废处理处置技术领域，具体涉及一种基于沼渣制备生物炭并半闭合循环利用的沼气量提升与碳减排的餐厨垃圾厌氧消化系统。

背景技术

厌氧消化技术建立在微生物基础上，针对餐厨垃圾这类具有高油脂、高有机质以及易生物降解的特性的污染物，能够在降解污染物的同时从有机物中回收资源，实现了无害化和资源化，已成为当前餐厨垃圾处理的主流技术之一。传统的厌氧消化工程中产生的沼渣通常是外运与污泥一同焚烧处理，但焚烧过程中会产生大量如挥发性重金属以及二噁英等有毒气体造成烟气污染。

厌氧消化过程所产生的残余物沼渣，由于其较高的有机质含量、丰富的营养元素，已成为一种极具潜力的资源化产物，可用于还田、堆肥以及热解制炭等。

在热解工艺中，沼渣在高温条件下转化为生物炭等一系列再生资源，有效减少碳排放。生物炭能从多种途径促进餐厨垃圾厌氧消化过程，包括提高厌氧消化体系稳定性、促进甲烷产量等。

因此，需要对传统厌氧消化系统进行改进，利用沼渣热解制备生物炭回用于厌氧消化体系，以实现沼气产量增加并使整个过程的碳排放量减少。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种厌氧消化与沼渣热解制备生物炭相结合的厌氧消化系统，并将制得的生物炭回用于厌氧消化环节的餐厨垃圾厌氧消化系统。降低系统的碳排放，提升经济价值。

技术方案：为实现上述目的，本申请采用的技术方案为：

一种餐厨垃圾厌氧消化系统，包括原料预处理装置、除油装置、厌氧消化装置、沼渣处理装置；所述原料预处理装置通过管路与除油装置连接，所述除油装置通过管路与厌氧消化装置连接，所述厌氧消化装置通过管路与沼渣处理装置连接；所述沼渣处理装置包括，依次连接的沼渣脱水装置、沼渣干化装置、沼渣热解装置；所述沼渣热解装置的出料端与厌氧消化装置的进料端连接。

在一种可能的实现方式中，所述沼渣脱水装置，采用卧式离心机对沼液进行脱水处理。

在一种可能的实现方式中，所述沼渣干化装置，采用造粒干化设备对脱水沼渣进行进一步干化。

在一种可能的实现方式中，所述沼渣热解装置，采用高温连续式无氧炭化炉将脱水沼渣制备成沼渣生物炭。

进一步地，所述原料预处理装置包括依次连接的物料接收装置和分选制浆装置。

在一种可能的实现方式中，所述物料接收装置包括卸料装置和物料输送机，将收集来的餐厨垃圾在卸料装置进行卸料，卸料装置采用两级闸门防止异味。

在一种可能的实现方式中，所述物料输送机，采用两级螺旋输送机对餐厨垃圾进行运输。

在一种可能的实现方式中，所述分选制浆装置，采用自动分选破碎制浆一体机对餐厨垃圾进行分选制浆。将餐厨垃圾经分选去除大部分无机物质后制浆得到浆料。

在一种可能的实现方式中，所述除油装置包括通过管路依次连接的油脂提取装置和均质调节罐；所述分选制浆装置的出料端通过管路连接所述油脂提取装置的进料端。

在一种可能的实现方式中，所述油脂提取装置，采用卧式离心机和立式碟片式离心机进行两级油脂提取。对浆料中油脂进行提炼回收。

在一种可能的实现方式中，所述均质调节罐用于缓冲进水水质波动，用于调节厌氧消化系统的进水负荷，进料含水率等。

在一种可能的实现方式中，所述厌氧消化装置包括通过管路依次连接的厌氧消化罐和消化液缓存罐；所述均质调节罐的出料端连接所述厌氧消化罐的进料端。

在一种可能的实现方式中，所述厌氧消化罐，采用CSTR型立式发酵罐；具有加热功能。

在一种可能的实现方式中，所述餐厨垃圾厌氧消化系统，还包括与所述沼渣处理装置的滤液排出端相连接的污水处理装置。

进一步地，所述污水处理装置，采用好氧-厌氧氨氧化-A/O-A/O-MBR工艺流程，其中的核心单元为厌氧氨氧化工艺。

在一种可能的实现方式中，餐厨垃圾厌氧消化系统，还包括与所述厌氧消化罐的排气端连接的沼气利用装置。

进一步地，所述沼气利用装置包括依次连接的沼气净化装置、沼气储存装置、沼气燃烧装置。

在一种可能的实现方式中，所述沼气净化装置，采用沼气脱硫塔对沼气进行脱硫处理，工艺流程为酸洗-碱洗-生物处理-等离子催化。

在一种可能的实现方式中，所述沼气储存装置，采用双膜储气柜储存沼气。

在一种可能的实现方式中，所述沼气燃烧装置，采用内燃式沼气火炬装置；多余的沼气输送至沼气火炬装置燃烧后排放。

在一种可能的实现方式中，所述沼气储存装置连接热电厂。

本申请通过将沼渣热解产生的生物炭部分投加到厌氧消化罐中，生物炭的加入强化了餐厨垃圾厌氧消化体系，提升厌氧消化系统的沼气产出量。

在一种可能的实现方式中，餐厨垃圾厌氧消化体系中生物炭投加量为每日进料质量的0.5％(以重量计)，投加方式为随着进料连续投加。

在一种可能的实现方式中，热解温度为550℃，热解时间为90分钟，升温速率为10℃/min。

在一种可能的实现方式中，餐厨垃圾厌氧消化产生的沼渣全部热解制备成生物炭，实现了整个系统的碳减排。

在一种可能的实现方式中，实现了沼渣生物炭的半闭合循环利用；通过将部分生物炭循环利用至厌氧消化反应器，剩余的部分生物炭对外出售。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型的提供一种基于沼渣制备生物炭并半闭合循环利用，同时有效提升沼气产量的餐厨垃圾厌氧消化系统。厌氧消化过程产生的沼气进行燃烧发电，脱水后的沼渣进行热解制备沼渣生物炭，将碳固定在生物炭中，再将生物炭随进料投加进入厌氧消化系统，提高了沼气产量，实现了整个系统的碳减排。将餐厨垃圾进行油脂提取，得到的粗油和多余的生物炭可对外出售，同时实现了碳减排和提升经济效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型的餐厨垃圾厌氧消化系统整体流程图。

在附图中：

1、原料预处理装置；11、物料接收装置；12、分选制浆装置；

2、除油装置；21、均质调节罐；22、油脂提取装置；

3、厌氧消化装置；31、厌氧消化罐；32、消化液缓存罐；

4、沼渣处理装置；41、沼渣脱水装置；42、沼渣干化装置；43、沼渣热解装置；

5、沼气利用装置；51、沼气净化装置；52、沼气储存装置；53、沼气燃烧装置；

6、污水处理装置。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，本实施例提供的基于沼渣制备生物炭并半闭合循环利用的沼气量提升于碳减排的餐厨垃圾厌氧消化系统，包括原料预处理装置1、除油装置2、厌氧消化装置3、沼渣处理装置4。原料预处理装置1通过管路与除油装置2连接，除油装置2通过管路与厌氧消化装置3连接，厌氧消化装置3通过管路与沼渣处理装置4连接；沼渣处理装置4包括依次连接的沼渣脱水装置41、沼渣干化装置42、沼渣热解装置43；沼渣热解装置43的出料端与厌氧消化装置3的进料端连接。

原料预处理装置1包括依次连接的物料接收装置11、分选制浆装置12。

除油装置2包括通过管路依次连接的油脂提取装置22和均质调节罐21；分选制浆装置12的出料端通过管路连接油脂提取装置22的进料端。

厌氧消化装置3包括通过管路依次连接的厌氧消化罐31和消化液缓存罐32；均质调节罐21的出料端连接厌氧消化罐31的进料端。

餐厨垃圾厌氧消化系统还包括与沼渣处理装置4的滤液排出端相连接的污水处理装置6。

餐厨垃圾厌氧消化系统还包括与厌氧消化罐31的排气端连接的沼气利用装置5。沼气利用装置5包括依次连接的沼气净化装置51、沼气储存装置52、沼气燃烧装置53。沼气储存装置52连接热电厂。

在一种实施方式中，

将餐厨垃圾收运至物料接收系统进行卸料，物料接收装置11采用两级闸门防止异味。随后物料通过两级螺旋输送机输送至分选制浆装置12。采用自动分选破碎制浆一体机对餐厨垃圾进行分选制浆。将其中的大物质筛选分离后从出渣口排出进行外运处理，将剩余物打碎成小颗粒后制成餐厨垃圾浆液，输送至后续处理系统。餐厨垃圾浆液输送至油脂提取装置22后，通过卧室离心机和立式碟片式离心机进行两级油脂提取，一级提油温度设置为55～60℃，二级提油温度设置为80～90℃,提取的粗油可对外出售。

油脂提取后将餐厨垃圾浆液通过管道输送至厌氧消化罐31中进行厌氧消化，厌氧消化温度设置为中温37±2℃，有机负荷设置为2～3gVS/L·d，进料方式采用溢流式，搅拌方式为三级悬挂搅拌，搅拌功率＜100kW。

厌氧消化罐31采用CSTR型立式发酵罐，发酵罐为6700m3□×2台，停留时间35d，中温发酵，可加热。

厌氧消化产生的沼气通过沼气脱硫塔后输送至双膜沼气柜进行存储，然后输送至热电厂进行燃烧发电，多余的沼气输送至沼气火炬系统燃烧后排放。

从厌氧消化罐31中溢流出的沼液进入卧式离心机进行脱水处理，将含水率降至85％左右。

离心产生的废水依次通过调节池、混凝气浮池、高负荷曝气罐、辅流式沉淀池、厌氧氨氧化反应器和两级AO-MBR反应器进行处理后出水接入污水处理厂。

脱水沼渣运送至沼渣造粒干化系统设备，将含水率从85％干化至30％。干化后的沼渣运送至高温连续式无氧炭化炉进行热解制炭，在无氧条件下，以10℃/min的升温速率，在550℃条件下停留90分钟制得沼渣生物炭，生物炭得率控制在40～60％，碳元素通过热解封存固定在生物炭中，相较于沼渣焚烧工艺减少了约68％的碳排放量。

厌氧消化罐每天进料400t，将制得的沼渣生物炭以5g/Kg的投加浓度每天随着餐厨垃圾进料浆液投加至厌氧消化罐中，使得沼气产量提升15％～25％，提高了用于发电的沼气量，减少约23％的碳排量。

每日出料沼渣通过干化热解后可得到其总固体含量一半的沼渣生物炭，将50％的生物炭投加进入厌氧消化罐内，剩余50％生物炭可对外出售，同时实现了碳减排和对外盈利。

综上所述，本申请将厌氧消化系统产生的沼渣通过脱水、干化后，用于制备热解沼渣生物炭，实现碳固定。而且，将部分此沼渣生物炭投加至前端的厌氧消化反应器中，以提高沼气产量；部分沼渣生物炭作为骨架构建体用于沼渣脱水阶段，仅有少量的剩余沼渣生物炭外排。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种餐厨垃圾厌氧消化系统，其特征在于，包括原料预处理装置(1)、除油装置(2)、厌氧消化装置(3)、沼渣处理装置(4)；

所述原料预处理装置(1)通过管路与除油装置(2)连接，所述除油装置(2)通过管路与厌氧消化装置(3)连接，所述厌氧消化装置(3)通过管路与沼渣处理装置(4)连接；

所述沼渣处理装置(4)包括，依次连接的沼渣脱水装置(41)、沼渣干化装置(42)、沼渣热解装置(43)；

所述沼渣热解装置(43)的出料端与厌氧消化装置(3)的进料端连接。

2.根据权利要求1所述的餐厨垃圾厌氧消化系统，其特征在于，所述原料预处理装置(1)包括依次连接的物料接收装置(11)、分选制浆装置(12)。

3.根据权利要求2所述的餐厨垃圾厌氧消化系统，其特征在于，所述除油装置(2)包括通过管路依次连接的油脂提取装置(22)和均质调节罐(21)；

所述分选制浆装置(12)的出料端通过管路连接所述油脂提取装置(22)的进料端。

4.根据权利要求3所述的餐厨垃圾厌氧消化系统，其特征在于，所述厌氧消化装置(3)包括通过管路依次连接的厌氧消化罐(31)和消化液缓存罐(32)；所述均质调节罐(21)的出料端连接所述厌氧消化罐(31)的进料端。

5.根据权利要求1所述的餐厨垃圾厌氧消化系统，其特征在于，还包括与所述沼渣处理装置(4)的滤液排出端相连接的污水处理装置(6)。

6.根据权利要求4所述的餐厨垃圾厌氧消化系统，其特征在于，还包括与所述厌氧消化罐(31)的排气端连接的沼气利用装置(5)。

7.根据权利要求6所述的餐厨垃圾厌氧消化系统，其特征在于，所述沼气利用装置(5)包括依次连接的沼气净化装置(51)、沼气储存装置(52)、沼气燃烧装置(53)。

8.根据权利要求7所述的餐厨垃圾厌氧消化系统，其特征在于，所述沼气储存装置(52)连接热电厂。