專利名稱：一種餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于固體廢物處理工藝技術領域，特別涉及一種餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置。
背景技術：
餐廚垃圾是一種重要的生物質能源。將餐廚垃圾進行水熱處理可使餐廚油脂量增力口，從而增加生物柴油、硬脂酸和油酸等產品的產量。此外，水熱處理對餐廚垃圾固體物起到高溫滅菌的作用，適合后續(xù)的發(fā)酵處理。現(xiàn)有涉及餐廚垃圾水熱處理及微生物發(fā)酵的工藝基本上都是在不同設備中完成，如將餐廚垃圾在水熱罐中完成水熱處理后，被輸送到三相分離器中進行油、水、渣的分離；分離出的渣送入發(fā)酵罐中進行微生物發(fā)酵。上述工藝涉及較多設備，工程造價較高。

實用新型內容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足之處，提供一種可實現(xiàn)連續(xù)進料的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置。本實用新型的目的通過下述技術方案實現(xiàn)一種餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，包括水熱分離反應器、用于將餐廚垃圾的固相從水熱反應器輸送到發(fā)酵罐的螺旋輸送機和發(fā)酵罐；用于將餐廚垃圾的固相從水熱反應器輸送到發(fā)酵罐的螺旋輸送機設置在水熱反應器和發(fā)酵罐之間；所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置還包括用于控制水熱分離反應器和發(fā)酵罐運行的計算機，用于控制水熱分離反應器運行的計算機與水熱分離反應器及發(fā)酵罐連接；所述的水熱 分離反應器包含罐體、視鏡、支架、U形夾套、用于測試罐體內部反應溫度的溫度電極、用于固液分離的篩網和旋轉電機；根據(jù)處理量設計不同大小的罐體，適合小城鎮(zhèn)或大城市的餐廚垃圾處理；在所述的罐體的頂部設置進料口和卸壓口 ；在所述的罐體的中部設置出油口 ；在所述的罐體的底部設置出水口和出料口；優(yōu)選地，在所述的罐體上設置壓力表；更優(yōu)選地，在所述的罐體上設置人孔；所述的視鏡設置于所述的罐體上，優(yōu)選為設置在靠近所述的出油口處；用于觀察在所述的罐體中的油脂是否可以通過出油口進行排放或是用于觀察所述的罐體中的反應情況；所述的支架設置于罐體的底部，用于支撐罐體；所述的U形夾套設置于罐體外部，在所述的U形夾套的頂部兩側分別設置熱媒入口和冷媒入口，在所述的U形夾套的底部設置熱媒出口和冷媒出口 ；熱媒出口和冷媒出口可為同一出口 ；所述的熱媒優(yōu)選為導熱油；[0014]所述的冷媒優(yōu)選為水；所述的U形夾套優(yōu)選設置于罐體外部的中下部，U形夾套的高度優(yōu)選為罐體高度的 2/3 ；所述的用于測試罐體內部反應溫度的溫度電極設置于所述的罐體上的任意位置，優(yōu)選設置于罐體的內部頂部；所述的用于固液分離的篩網位于所述的罐體的內部底部，位于出水口的上方；最好以一定角度設置篩網，可使水分透過篩網流至反應器下部，而餐廚垃圾固體截留在篩網上面；所述的用于固液分離的篩網優(yōu)選為倒立中空圓臺形狀，其中，用于固液分離的篩網的底部圓周與出料口同樣大或略小于出料口，緊鄰出料口且位于出料口上方；用于固液分離的篩網的頂部圓周設計為能在罐體內旋轉，且能最大量截住餐廚垃圾的固體物；所述的旋轉電機與所述的用于固液分離的篩網連接，作用為驅動篩網轉動，以離心方式加速固液分離；所述的水熱分離反應器還包括油水界面?zhèn)鞲衅鳎凰龅挠退缑鎮(zhèn)鞲衅髟O置于所述罐體的內部，位于或略低于所述的出油口同一水平面的位置；當餐廚垃圾經過水熱反應后，油相位于水相的上方，當水相液面到達一定高度時，通過PLC (可編程控制器)控制水泵停止工作，并開啟上部出油口，實現(xiàn)油分的溢流；所述的發(fā)酵罐包含依次連接的乙醇發(fā)酵倉和乳酸發(fā)酵倉；優(yōu)選地，該發(fā)酵罐為臥式，包含夾套II、螺旋式攪拌軸和依次連接的乙醇發(fā)酵倉和乳酸發(fā)酵倉；夾套II位于發(fā)酵罐的外部，其上設置冷媒入·口、熱媒入口和冷媒出口、熱媒出口，熱媒出口和冷媒出口可為同一出口 ；螺旋式攪拌軸位于發(fā)酵罐內部,連通乙醇發(fā)酵倉和乳酸發(fā)酵倉；餐廚垃圾通過乙醇發(fā)酵倉進行乙醇發(fā)酵，乙醇發(fā)酵結束后，乙醇發(fā)酵倉旋轉離心，將發(fā)酵繆液甩至外筒，經液體出口排放，酒糟由螺旋式攪拌軸送至乳酸發(fā)酵倉中繼續(xù)進行乳酸發(fā)酵；為了更好地節(jié)能，可將水熱分離反應器上的U形夾套上的冷媒出口與夾套II上的冷媒入口連接，將水熱分離反應器上的U形夾套上的熱媒出口與夾套II上的熱媒入口連接；其中，在每個發(fā)酵倉內都設置有pH電極、溶氧電極；在每個發(fā)酵倉的頂部設置有菌種投加口 ；在每個發(fā)酵倉的底部設置有液體出口 ；在所述的乙醇發(fā)酵倉設置物料進口，在所述的乳酸發(fā)酵倉設置物料出口 ；所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置還包括抽水泵和儲液罐；抽水泵設置在儲液罐和所述的罐體的出水口之間；當所述的水熱分離反應器中的水位到達所述的油水界面?zhèn)鞲衅鞯奈恢茫樗玫淖饔檬谴_保所述的水熱分離反應器中的水順利抽出，送至儲液罐中；當所述的水熱分離反應器中的水位未到達所述的油水界面?zhèn)鞲衅鞯奈恢茫樗玫淖饔檬菍σ汗拗械乃橹了龅乃疅岱蛛x反應器中，以使液面到達出油口高度，同時沖洗篩網防止堵塞。本實用新型相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果本實用新型通過關鍵技術的創(chuàng)新和集成，耦合餐廚垃圾水熱處理、三相分離、發(fā)酵設備，極大減少了能源的消耗；同時可以連續(xù)進料，提高餐廚垃圾處理效率。通過該實用新型，將餐廚垃圾水熱處理后，使油、水、渣分層，易于三相分離，分離后的廢油可深加工為生物柴油，有機物由微生物發(fā)酵制成燃料乙醇和/或乳酸，發(fā)酵殘渣用來生產衍生燃料或肥料。在我國低碳經濟大背景下，將餐廚垃圾作為資源化利用的原材料，建立符合國家產業(yè)政策扶持的分布式能源化低碳利用模式，能有效促進我國循環(huán)經濟的發(fā)展。

圖I是實施例I提供的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置的示意圖，其中1_罐體、2-卸壓口、3-溫度電極、4-壓力表、5-進料口、6-出油口、7-油水界面?zhèn)鞲衅鳌?-熱媒入口、9-旋轉電機、10-出水口、11-出料口、12-螺旋攪拌軸、13-支架、14-液體出口、15-冷熱媒出口、16-液體出口、17-出料口、18-熱媒入口、19-冷媒入口、20-乳酸發(fā)酵倉、21-夾套11、
22-菌種投加口、23-乙醇發(fā)酵倉、24-菌種投加口、25-pH電極、26-溶氧電極、27-冷熱媒出口、28-U形夾套、29-冷媒入口、30-視鏡、31-篩網。
具體實施方式
下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。實施例I一種餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，如圖I所示，包括水熱分離反應器、用于將餐廚垃圾的固相從水熱反應器輸送到發(fā)酵罐的螺旋輸送機和發(fā)酵罐。水熱分離反應器包括罐體I、油水界面?zhèn)鞲衅?、支架13、U形夾套28、用于固液分離的篩網31和旋轉電機9。其中，在罐體I的頂部設置進料口 5、卸壓口 2、壓力表4和溫度電極3，在罐體的中部設置出油口 6和視鏡30 ;在罐體的底部設置出水口 10和出料口 11。支架13設置于罐體I的底部，用于支撐罐體。U形夾套28設置于罐體I外部的中下部(將罐體從上至下分為3部分，中下部指的是排除罐體的1/3靠近頂部部分外的其余部分)，U形夾套28的高度為罐體I高度·的2/3 ;在U形夾套28的頂部兩側分別設置熱媒入口 8和冷媒入口 29，在U形夾套的底部設置冷熱媒出口 27，即冷媒、熱媒均從此口出。油水界面?zhèn)鞲衅?均設置于罐體的內部，油水界面?zhèn)鞲衅?略低于出油口 6。用于固液分離的篩網31為倒立中空圓臺形狀，其中，用于固液分離的篩網31的底部圓周與出料口 11同樣大，緊鄰出料口且位于出料口 11的上方；用于固液分離的篩網31的頂部圓周略小于罐體I的圓周。旋轉電機9與用于固液分離的篩網31連接，用于驅動篩網31轉動，以離心方式加速固液分離。水分透過篩網31流至水熱反應器下部，再通過出水口 10流出。螺旋輸送機將餐廚垃圾的固相從水熱反應器輸送到發(fā)酵罐，其螺旋攪拌軸設置在封閉或半封閉中的管道中。螺旋輸送機中的螺旋攪拌軸與發(fā)酵倉中的螺旋攪拌軸為一體化的螺旋攪拌軸。該螺旋攪拌軸12設置在水熱反應器的出料口 11和發(fā)酵罐的乳酸發(fā)酵倉的出料口 17之間，連通發(fā)酵罐的乙醇發(fā)酵倉23和乳酸發(fā)酵倉20。發(fā)酵罐為臥式，包含夾套1121和依次連接的乙醇發(fā)酵倉23和乳酸發(fā)酵倉20 ;夾套1121位于發(fā)酵罐的外部，其上設置熱媒入口 18、冷媒入口 19和冷熱媒出口 15 ;在乙醇發(fā)酵倉23設置物料進口，在乳酸發(fā)酵倉20設置出料口 17。在每個發(fā)酵倉內都設置有pH電極25、溶氧電極26 ;在乙醇發(fā)酵倉23的頂部設置菌種投加口 24，底部設置液體出口 14 ;在乳酸發(fā)酵倉20的頂部設置菌種投加口 22，底部設置液體出口 16。經過水熱反應器處理的餐廚垃圾通過螺旋攪拌軸12，從水熱反應器的出料口 11進入乙醇發(fā)酵倉23，進行乙醇發(fā)酵；乙醇發(fā)酵結束后，乙醇發(fā)酵倉23旋轉離心，將發(fā)酵繆液甩至外筒，經液體出口 14排放，酒糟由螺旋攪拌軸12送至乳酸發(fā)酵倉20中繼續(xù)進行乳酸發(fā)酵。根據(jù)溫度需要，分別從夾套1121與U形夾套28中的冷媒入口或熱媒入口通入冷媒或熱媒。為了節(jié)能，夾套1121的冷媒入口 19和熱媒入口 18除連接冷媒和熱媒外，還與U形夾套28的冷熱媒出口 27連接，根據(jù)溫度需要經PLC (可編程控制器)由電磁閥控制冷熱媒流量。實施例2使用實施例I所提供的裝置處理餐廚垃圾。( I)水熱處理分選后的餐廚垃圾從進料口送至水熱分離反應器，將熱媒通過熱媒入口 8進入U形夾套28中，控制溫度為130°C，處理40分鐘。之后將熱媒通過冷熱媒出口27導出，通過冷媒入口 29導入冷媒，使罐體溫度下降。(2)三相分離將水熱結束后的水熱分離反應器卸至常壓。當水熱分離反應器中的水位超過油水界面?zhèn)鞲衅?時，打開出水口 10，通過抽水泵將水抽至儲液罐，當水位下降到油水界面?zhèn)鞲衅?時，通過PLC (可編程控制器)控制水泵停止工作，并開啟上部出油口 6，實現(xiàn)油分的溢流。當水位未到達油水界面?zhèn)鞲衅?的位置，通過抽水泵將水或儲液罐中貯存的三相分離的廢水(上次工作貯存的)抽至水熱分離反應器中，以使液面到達出油口 6的高度，保證油脂順利地從出油口 6溢出，同時沖洗篩網31防止堵塞。然后，廢水由底部出水口 10流至儲液罐，開啟旋轉電機9，加速固液分離。(4)深度處理①三相分離得到的固體從底部出料口 11落入螺旋輸送機(螺旋攪拌軸12)，并被送至臥式發(fā)酵罐的乙醇發(fā)酵倉23中，從菌種投加口 24接入乙醇發(fā)酵菌種，通過熱媒和冷媒調節(jié)溫度至30°C進行乙醇發(fā) 酵，發(fā)酵繆液經乙醇發(fā)酵倉23離心分離后，從液體出口 14流至乙醇繆液貯罐，蒸餾后制得乙醇。接著，酒糟通過螺旋攪拌軸12輸送至乳酸發(fā)酵倉20中，此時，從液體出口 16回流部分三相分離的廢水，并從菌種投加口 22接入乳酸發(fā)酵菌種進行乳酸發(fā)酵，發(fā)酵繆液經乳酸發(fā)酵倉20離心分離后，從底部的液體出口 16流出。二次發(fā)酵后的降解物由螺旋攪拌軸12通過出料口 17排出。上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，其特征在于包括水熱分離反應器、用于將餐廚垃圾的固相從水熱反應器輸送到發(fā)酵罐的螺旋輸送機和發(fā)酵罐；用于將餐廚垃圾的固相從水熱反應器輸送到發(fā)酵罐的螺旋輸送機設置在水熱反應器和發(fā)酵罐之間；發(fā)酵罐包含依次連接的乙醇發(fā)酵倉和乳酸發(fā)酵倉。
2.根據(jù)權利要求I所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，其特征在于還包括用于控制所述的水熱分離反應器和所述的發(fā)酵罐運行的計算機，用于控制水熱分離反應器運行的計算機與所述的水熱分離反應器及所述的發(fā)酵罐連接。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，其特征在于所述的水熱分離反應器包含罐體、視鏡、支架、U形夾套、用于測試罐體內部反應溫度的溫度電極、用于固液分離的篩網和旋轉電機；視鏡和用于測試罐體內部反應溫度的溫度電極設置于罐體上，支架設置于罐體的底部，U形夾套設置于罐體外部，用于固液分離的篩網位于罐體的內部底部，旋轉電機與用于固液分離的篩網連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，其特征在于 所述的罐體的頂部設置進料口和卸壓口 ；所述的罐體的中部設置出油口 ；所述的罐體的底部設置出水口和出料口； 所述的視鏡設置在所述的出油口的附近； 所述的U形夾套的高度為罐體高度的2/3 ； 所述的U形夾套的頂部兩側分別設置熱媒入口和冷媒入口，底部分別設置熱媒出口和冷媒出口或是設置冷熱媒出口 ； 所述的用于固 液分離的篩網為倒立中空圓臺形狀，其底部圓周與所述的罐體的出料口同樣大或略小于出料口，緊鄰出料口且位于所述的罐體的出料口上方。
5.根據(jù)權利要求4所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，其特征在于所述的水熱分離反應器還包括油水界面?zhèn)鞲衅鳎湮挥诨蚵缘陀谒龉摅w的出油口同一水平面的位置。
6.根據(jù)權利要求5所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，其特征在于所述的罐體上還設置壓力表和/或人孔。
7.根據(jù)權利要求I或2所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，其特征在于所述的發(fā)酵罐為臥式，包含夾套II、螺旋式攪拌軸和依次連接的乙醇發(fā)酵倉和乳酸發(fā)酵倉；夾套II位于發(fā)酵罐的外部，其上設置冷媒入口、熱媒入口和冷媒出口、熱媒出口 ；螺旋式攪拌軸位于發(fā)酵罐內部，連通乙醇發(fā)酵倉和乳酸發(fā)酵倉。
8.根據(jù)權利要求7所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，其特征在于 所述的乙醇發(fā)酵倉設置有物料進口，其頂部設置有菌種投加口，其底部設置有液體出口，其內部設置有pH電極和溶氧電極； 所述的乳酸發(fā)酵倉設置有物料出口，其頂部設置有菌種投加口，其底部設置有液體出口，其內部設置有pH電極和溶氧電極。
9.根據(jù)權利要求I或2所述的餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置，其特征在于還包括抽水泵和儲液罐；抽水泵設置在儲液罐和所述的罐體的出水口之間。
專利摘要本實用新型公開了一種餐廚垃圾聯(lián)產乙醇和乳酸的裝置。該裝置包括水熱分離反應器、用于將餐廚垃圾的固相從水熱反應器輸送到發(fā)酵罐的螺旋輸送機和發(fā)酵罐；用于將餐廚垃圾的固相從水熱反應器輸送到發(fā)酵罐的螺旋輸送機設置在水熱反應器和發(fā)酵罐之間；發(fā)酵罐包含依次連接的乙醇發(fā)酵倉和乳酸發(fā)酵倉。該實用新型耦合餐廚垃圾水熱處理、三相分離、發(fā)酵設備，極大減少了能源的消耗；同時能夠實現(xiàn)連續(xù)進料，提高餐廚垃圾處理效率。通過該實用新型，將餐廚垃圾水熱處理后，使油、水、渣分層，易于三相分離，分離后的廢油可深加工為生物柴油，有機物由微生物發(fā)酵制成燃料乙醇和/或乳酸，發(fā)酵殘渣用來生產衍生燃料或肥料。
文檔編號C12M1/00GK203096062SQ2013200319
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權日2013年1月21日
發(fā)明者王春銘 申請人:華南農業(yè)大學