專利名稱：一種餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于固體廢物處理工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置。
背景技術(shù)：
餐廚垃圾是一種重要的生物質(zhì)能源。將餐廚垃圾進(jìn)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(chǎn)品的產(chǎn)量。此外，水熱處理對(duì)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?，F(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(shè)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(jìn)行油、水、渣的分離；分離出的渣送入發(fā)酵罐中進(jìn)行微生物發(fā)酵。上述工藝涉及較多設(shè)備，工程造價(jià)較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置。本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置，包括水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器；所述的餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置還包括用于控制水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)，用于控制水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)與水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器連接；所述的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器包含罐體、視鏡、支架、U形夾套、壓力表、用于固液分離的篩網(wǎng)、攪拌機(jī)、用于測(cè)試罐體內(nèi)部反應(yīng)溫度的溫度電極、用于測(cè)試罐體內(nèi)部物料PH值的pH電極和用于測(cè)試罐體內(nèi)部 物料溶解氧的溶氧電極；根據(jù)處理量設(shè)計(jì)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(shè)置菌種投加口、進(jìn)料口和卸壓口 ；在所述的罐體中部設(shè)置出油口 ；在所述的罐體的底部設(shè)置出水口和出料口 ；優(yōu)選地，在所述的罐體上設(shè)置人孔；所述的視鏡和所述的壓力表設(shè)置于所述的罐體上，其中，所述的視鏡優(yōu)選為設(shè)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(jìn)行排放或是用于觀察所述的罐體中的反應(yīng)情況；所述的支架設(shè)置于罐體的底部，用于支撐罐體；所述的U形夾套設(shè)置于罐體外部，在所述的U形夾套的頂部?jī)蓚?cè)分別設(shè)置熱媒入口和冷媒入口，在所述的U形夾套的底部設(shè)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(dǎo)熱油；所述的冷媒優(yōu)選為水；[0015]所述的U形夾套優(yōu)選設(shè)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 ；所述的用于固液分離的篩網(wǎng)位于所述的罐體的內(nèi)部底部，位于出水口的上方；最好以一定角度設(shè)置篩網(wǎng)，可使水分透過篩網(wǎng)流至反應(yīng)器下部，而餐廚垃圾固體截留在篩網(wǎng)上面；所述的用于固液分離的篩網(wǎng)優(yōu)選為倒立中空?qǐng)A臺(tái)形狀，其中，用于固液分離的篩網(wǎng)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(wǎng)的頂部圓周設(shè)計(jì)為能在罐體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，且能最大量截住餐廚垃圾的固體物；所述的攪拌機(jī)包含電機(jī)、攪拌軸和扇葉，電機(jī)和攪拌軸連接，扇葉設(shè)置在攪拌軸上；電機(jī)設(shè)置在所述的罐體外部，位于所述的罐體的頂部；攪拌軸和扇葉懸空設(shè)置在所述的罐體內(nèi)；
所述的用于測(cè)試罐體內(nèi)部反應(yīng)溫度的溫度電極設(shè)置于所述的罐體上的任意位置，優(yōu)選設(shè)置于罐體的內(nèi)部頂部；所述的用于測(cè)試罐體內(nèi)部物料pH值的pH電極設(shè)置于所述的罐體上的任意可以測(cè)試到罐體內(nèi)部物料pH值的位置，優(yōu)選設(shè)置于所述罐體內(nèi)部的中下部；所述的用于測(cè)試罐體內(nèi)部物料溶解氧的溶氧電極設(shè)置于所述的罐體上的任意可以測(cè)試到罐體內(nèi)部物料溶氧的位置，優(yōu)選設(shè)置于所述罐體內(nèi)部的中下部；優(yōu)選地，所述的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器還包含旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)與所述的用于固液分離的篩網(wǎng)連接，作用為驅(qū)動(dòng)篩網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以離心方式加速固液分離；所述的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器還包括油水界面?zhèn)鞲衅鳎凰龅挠退缑鎮(zhèn)鞲衅髟O(shè)置于所述罐體的內(nèi)部，位于相當(dāng)于或略低于所述的出油口同一水平面的位置；當(dāng)餐廚垃圾經(jīng)過水熱反應(yīng)后，油相位于水相的上方，當(dāng)水相液面到達(dá)一定高度時(shí)，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(shí)現(xiàn)油分的溢流；所述的餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置還包括抽水泵和儲(chǔ)液罐；抽水泵設(shè)置在儲(chǔ)液罐和所述的罐體的出水口之間；當(dāng)所述的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器中的水位到達(dá)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-發(fā)酵耦合反應(yīng)器中的水順利抽出，送至儲(chǔ)液罐中；當(dāng)所述的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器中的水位未到達(dá)所述的油水界面?zhèn)鞲衅鞯奈恢?，抽水泵的作用是將?chǔ)液罐中的水抽至所述的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器中，以使液面到達(dá)出油口高度，同時(shí)沖洗篩網(wǎng)防止堵塞。餐廚垃圾在所述的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器中經(jīng)過90 200°C水熱處理15 120min后，原位進(jìn)行油、水、渣三相分離；固體留在水熱_分離_發(fā)酵耦合反應(yīng)器中進(jìn)行乙醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵。乙醇發(fā)酵和乳酸發(fā)酵可單獨(dú)進(jìn)行，也可兩步聯(lián)合進(jìn)行。本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果本實(shí)用新型通過關(guān)鍵技術(shù)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(shè)備，極大減少了能源的消耗。通過該實(shí)用新型，將餐廚垃圾水熱處理后，使油、水、渣分層，易于將廢油深加工為生物柴油，有機(jī)物由微生物發(fā)酵制成燃料乙醇、乳酸，發(fā)酵殘?jiān)脕砩a(chǎn)衍生燃料或肥料。在我國低碳經(jīng)濟(jì)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(chǎn)業(yè)政策扶持的分布式能源化低碳利用模式，能有效促進(jìn)我國循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
圖I是實(shí)施例I提供的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器的示意圖，其中1_罐體、2-進(jìn)料口、3-壓力表、4-電機(jī)、5-溫度電極、6-菌種投加口、7-卸壓口、8_冷媒入口、9_油水界面?zhèn)鞲衅鳌?Ο-pH電極、11-溶氧電極、12-旋轉(zhuǎn)電機(jī)、13-出水口、14-出料口、15-支架、16-冷熱媒出口、17-篩網(wǎng)、18-U形夾套、19-出油口、20-導(dǎo)油板、21-熱媒入口、22-視鏡、
23-攪拌軸、24-扇葉。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例I 一種水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器，如圖I所示，包括罐體I、支架15、U形夾套18、油水界面?zhèn)鞲衅?、溫度電極5、pH電極10、溶氧電極11、用于固液分離的篩網(wǎng)17、旋轉(zhuǎn)電機(jī)12和攪拌機(jī)。其中，攪拌機(jī)包含電機(jī)4、攪拌軸23和扇葉24，電機(jī)4和攪拌軸23連接，扇葉24設(shè)置在攪拌軸23上；電機(jī)4設(shè)置在罐體I外部的頂部；攪拌軸23和扇葉24懸空設(shè)置在罐體I的內(nèi)部。在罐體I的頂部設(shè)置菌種投加口 6、進(jìn)料口 2、卸壓口 7和壓力表3，在罐體I的中部設(shè)置出油口 19和視鏡22 ;在罐體I的底部設(shè)置出水口 13和出料口 14。支架15設(shè)置于罐體I的底部，用于支撐罐體。U形夾套18設(shè)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18的高度為罐體高度的2/3 ;在U形夾套18的頂部?jī)蓚?cè)分別設(shè)置熱媒入口 21和冷媒入口 8，在U形夾套18的底部設(shè)置冷熱媒出口 16，即冷媒、熱媒均從此口出。溫度電極5設(shè)置于罐體I的頂部。PH電極10和溶氧電極 11均設(shè)置于罐體I的中下部，油水界面?zhèn)鞲衅?位于與出油口 19同一水平面的位置，為了更好地出油，在出油口 19的水平面位置設(shè)置導(dǎo)油板20。用于固液分離的篩網(wǎng)17為倒立中空?qǐng)A臺(tái)形狀，其中，用于固液分離的篩網(wǎng)17的底部圓周與出料口 14同樣大，緊鄰出料口且位于出料口 14上方；用于固液分離的篩網(wǎng)17的頂部圓周略小于罐體I的圓周。旋轉(zhuǎn)電機(jī)12與用于固液分離的篩網(wǎng)17連接，用于驅(qū)動(dòng)篩網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以離心方式加速固液分離。水分透過篩網(wǎng)流至反應(yīng)器下部，再通過出水口 13流出。實(shí)施例2使用實(shí)施例I所提供的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器處理餐廚垃圾。(I)水熱處理分選后的餐廚垃圾從進(jìn)料口送至水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器內(nèi)，將熱媒通過熱媒入口 21進(jìn)入U(xiǎn)形夾套18中，控制溫度為140°C處理20分鐘。之后將熱媒通過冷熱媒出口 16導(dǎo)出，通過冷媒入口 8導(dǎo)入冷媒，使罐體溫度下降。(2)三相分離將水熱結(jié)束后的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器卸至常壓。當(dāng)水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器中的水位超過油水界面?zhèn)鞲衅?的位置時(shí)，打開出水口 13，通過抽水泵將水抽至儲(chǔ)液罐，當(dāng)水相下降到油水界面?zhèn)鞲衅?位置時(shí)，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 19，實(shí)現(xiàn)油分的溢流。當(dāng)水位未到達(dá)油水界面?zhèn)鞲衅?的位置，通過抽水泵將水或儲(chǔ)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-發(fā)酵耦合反應(yīng)器中，以使液面到達(dá)出油口 19高度，保證油脂順利地從出油口19溢出，同時(shí)沖洗篩網(wǎng)17防止堵塞。然后，廢水由底部出水口 13流至儲(chǔ)液罐，開啟旋轉(zhuǎn)電機(jī)12，加速固液分離。(3)深度處理①三相分離得到的固體留在水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器中，從菌種投加口 6接入乙醇發(fā)酵菌種，啟動(dòng)攪拌機(jī)將餐廚垃圾、菌種充分混勻，通過熱媒和冷媒調(diào)節(jié)溫度至28°C進(jìn)行乙醇發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后，繆液經(jīng)電動(dòng)篩網(wǎng)離心分離，從底部出水口 13流至乙醇繆液貯罐，蒸餾后制得乙醇。接著，由電磁閥轉(zhuǎn)換管道，從底部出水口 13回流部分三相分離出的廢水，從菌種投加口 6接入乳酸發(fā)酵菌種，啟動(dòng)攪拌機(jī)將酒糟與回流廢水、乳酸發(fā)酵菌種在耦合反應(yīng)器中繼續(xù)進(jìn)行乳酸發(fā)酵，發(fā)酵繆液經(jīng)電動(dòng)篩網(wǎng)離心分離后，從底部出水口 13流出。打開底部出料口 14排出二次發(fā)酵后的降解物。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置，其特征在于包括水熱-分離-發(fā)酵率禹合反應(yīng)器； 所述的水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器包含罐體、視鏡、支架、U形夾套、壓力表、用于固液分離的篩網(wǎng)、攪拌機(jī)、用于測(cè)試罐體內(nèi)部反應(yīng)溫度的溫度電極、用于測(cè)試罐體內(nèi)部物料pH值的PH電極和用于測(cè)試罐體內(nèi)部物料溶解氧的溶氧電極；視鏡、壓力表、用于測(cè)試罐體內(nèi)部反應(yīng)溫度的溫度電極、用于測(cè)試罐體內(nèi)部物料pH值的pH電極和用于測(cè)試罐體內(nèi)部物料溶解氧的溶氧電極設(shè)置于罐體上，支架設(shè)置于罐體的底部，U形夾套設(shè)置于罐體外部，用于固液分離的篩網(wǎng)位于罐體的內(nèi)部底部；攪拌機(jī)包含電機(jī)、攪拌軸和扇葉，電機(jī)和攪拌軸連接，扇葉設(shè)置在攪拌軸上；電機(jī)設(shè)置在罐體的外部頂部，攪拌軸和扇葉懸空設(shè)置在罐體的內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置，其特征在于所述的罐體的頂部設(shè)置菌種投加口、進(jìn)料口和卸壓口，中部設(shè)置出油口，底部設(shè)置出水口和出料Π ； 所述的視鏡設(shè)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?jī)蓚?cè)分別設(shè)置熱媒入口和冷媒入口，底部分別設(shè)置熱媒出口和冷媒出口或是設(shè)置冷熱媒出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置，其特征在于所述的罐體上設(shè)置人孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置，其特征在于所述的用于固液分離的篩網(wǎng)為倒立中空?qǐng)A臺(tái)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(quán)利要求4所述的餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置，其特征在于還包含旋轉(zhuǎn)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)電機(jī)與所述的用于固液分離的篩網(wǎng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置，其特征在于還包含< 油水界面?zhèn)鞲衅?；油水界面?zhèn)鞲衅魑挥谙喈?dāng)于或略低于所述的出油口同一水平面的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置，其特征在于還包括用于控制水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)，用于控制水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)與水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置，其特征在于還包括抽水泵和儲(chǔ)液罐；抽水泵設(shè)置在儲(chǔ)液罐和所述的罐體的出水口之間。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種餐廚垃圾聯(lián)產(chǎn)乙醇和乳酸的一體化裝置。該裝置的主體為水熱-分離-發(fā)酵耦合反應(yīng)器，包含罐體、視鏡、支架、U形夾套、壓力表、用于固液分離的篩網(wǎng)、攪拌機(jī)、用于測(cè)試罐體內(nèi)部反應(yīng)溫度的溫度電極、用于測(cè)試罐體內(nèi)部物料pH值的pH電極和用于測(cè)試罐體內(nèi)部物料溶解氧的溶氧電極；視鏡、壓力表、溫度電極、pH電極和溶氧電極設(shè)置于罐體上，支架設(shè)置于罐體的底部，U形夾套設(shè)置于罐體外部，篩網(wǎng)位于罐體的內(nèi)部底部；攪拌機(jī)包含電機(jī)、攪拌軸和扇葉，電機(jī)和攪拌軸連接，扇葉設(shè)置在攪拌軸上；電機(jī)設(shè)置在罐體的外部頂部，攪拌軸和扇葉懸空設(shè)置在罐體的內(nèi)部。該裝置耦合餐廚垃圾水熱處理、三相分離、發(fā)酵設(shè)備，極大減少能源的消耗。
文檔編號(hào)C12M1/34GK203096073SQ2013200319
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者王春銘, 梁嘉升, 李昕河, 葉智毅 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)