专利名称：一种餐饮垃圾分离装置的制作方法
技术领域：
本发明提供了一种餐饮垃圾分离装置，属于环保装置技术领域，特别是涉及一种可以将餐饮垃圾中的固体、水和油分离开的装置。
背景技术：
餐饮垃圾是居民在生活消费过程中形成的一种生活废物，其来源主要是饭店、食堂、街头小吃等场所，所含的各种有机物质在夏天极易腐蚀；餐饮垃圾中剩菜汤、馊水等含量很大，容易在垃圾的收集、运输过程中造成污染；同时餐饮垃圾又是垃圾填埋场所渗滤液的主要来源，也是大气污染和苍蝇孳生的重要原因；由餐饮垃圾喂养的猪和提炼的泔水油流向市场已经严重危害了市民的健康。餐饮垃圾废水废水直接排放到城市生活污水管网中，导致油脂黏附在管壁上，易管道堵塞，难以疏通；油脂废水在后续的污水处理时，会造成 氧化池内充氧困难，微生物活性受到抵制，造成处理负荷降低，出水水质变差。目前，我国正在大力推广使用餐饮垃圾制备生物柴油，一方面可以解决我国的能源问题，另一方面，也会防止地沟油再次流回餐桌，危害人民群众的身体健康。目前，国内外已经开始生物柴油的工业化生产，大多采用均相催化酯交换法，即液体催化剂，使脂肪酸甘油酯与甲醇发生酯交换反应生成脂肪酸甲酯(生物柴油)和甘油，但是都存在很多缺点，若采用液体碱作为催化剂，原料油和甲醇必须严格脱水，否则易形成乳状物(曹宏远，曹维良，张敬畅.固体酸Zr(SO4)2. 4H20催化制备生物柴油[J].北京化工大学学报，2005，32(6)，61-63)。因此，需要采用一种可以较好对餐饮垃圾中各组分进行分离开，以便进行相应后续处理的装置。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种餐饮垃圾分离装置，可以将餐饮垃圾中的固体、水和油分离开。具体的技术方案是一种餐饮垃圾分离装置，包括进料泵、固液分离单元、油水初步分离单元、废油分离单元、废水分离单元，其特征在于进料泵连接于固液分离单元，在固液分离单元中包括有一个固液分离装置，固液分离装置的渗透侧为料液槽，料液槽通过一个进料管连接于油水初步分离单元；油水初步单元中包括有一个分离器，上述的分离器由上板和下板组成，下板上开孔，下板下部为空腔，分离器出口位置高于进料管，分离器出口连接于废油分离单元，空腔出口连接于废水分离单元；废油分离单元中包括有一个疏水性油水分离膜元件、气泡发生器，上述疏水性油水分离膜元件上连接有一个真空泵；废水分离单元中包括有一个亲水性油水分离膜元件、气泡发生器，上述亲水性油水分离膜元件上连接有一个真空泵；上述的废油分离单元和废水分离单元分别通过一个带有输送泵的管道连接于料液槽上，可以使料液返回料液槽。
进料泵可以采用固液混合输送泵，作用是把餐饮垃圾输送至固液分离单元并提供压力，餐饮垃圾在进入到固液分离单元后，其中的固体被分离装置所截留，而液体则进入渗透侧的料液槽，随后通过一个进料管进入到油水初步分离单元中的分离器中，分离器包括有上板和下板，由于油的比重大于水，随着液体不断地进入，油会沿着上板运动，再通过分离器出口进入到废油分离单元中；而水的比重大于油，会通过开孔的下板进入到空腔中，再通过空腔出口进入到废水分离单元中；在废油分离单元中的疏水性油水分离膜元件，通过真空泵提供的压力差，可以将废油中少量的水截留而让油透过；在废水分离单元中包括有一个亲水性油水分离膜元件，通过真空泵提供的压力差，可以将废水中的少量油截留而让水通过。在废油分离单元和废水分离单元中各有一个气泡发生器，可以向分离膜元件表面提供气泡，起到去除蓄积在油水分离膜表面处的污染物、固体颗粒等，防止油水分离膜的阻塞。另外，由于废油分离单元和废水分离单元上各通过一个带有输送泵的管路将废油和废水再次返回至料液槽，可以起到如下的技术效果(I)让废水和废油在装置中循环流动，防止废油分离单元和废水分离单元中料液浓度增高、减轻浓差极化和膜污染。(2)让夹带有气泡的废水或废油重新返回到料液槽；专利文件CN1199871C指出水中通入气体使水 中形成大量的微小气泡，并籍助微小气泡表面张力特征，使油滴自动附着在气泡上从而增大分离对象的密度差，使油、水利于分离。所以，让夹带有气泡的废水或废油再次与料液槽中的废液混合，可以进一步增强在油水初步分离单元中的油水分离效果，减轻后续步骤的负担。疏水性油水分离膜对于油中少量水杂质的去除效果较好，常用的疏水性油水分离膜包括聚乙烯、聚偏氟乙烯和聚四氟乙烯等聚烯烃类聚合物膜。使用疏水性油水分离膜对含有少量水分的废油时，它可以让油透过分离膜，而把水截留下。而对于亲水性油水分离膜，它可以使油能快速离开膜表面，防止膜污染，保持水通量，作为含油污水除油作业的主要膜材，常用的亲水膜材料有聚醚砜、纤维素酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚脂肪酰胺等，还包括无机陶瓷膜，使用亲水性油水分离膜对含有少量油的废水时，它可以让水透过分离膜，而把油截留下(王枢、褚良银、陈文梅等.油水分离膜的研究新进展[J].油田化学，2003，20 (4) :387-390 ;李海波，胡筱敏，罗苛茜，含油废水的膜处理技术[J].过滤与分离，2000，10(4) :10-15 ;李宪勇.聚四氟乙烯膜脱除轻质油中水分的研究[D].北京北京化工大学，2009 ;Bhave R R, Fleming H L. Removal of oily contaminationin wastewater with microporus alumina membranes[J]. AIChE, 1988, 84(261):19-27 ；金江，陈悦，吴桢.陶瓷膜处理餐饮废水的膜化学清洗再生[J].南京化工大学学报，2000，22 (I) :68-69;俞晓丽，仲兆祥，邢卫红，无机陶瓷膜在植物油废水处理中的实验研究[J],化学工程，2010，38(1) : 84-88 ；Tirmizi N, Raghuraman B, WiencekJ, demulsification of water/oil/solid emulsions by hollow-fiber membranes[J], AlChE, 1996，42(5):1263-1276 ;Um M, Yoon S, Lee C. Flux enhacement with gas injectionin crossflow ultrafiltration of oily watewater[J]. Water Research, 2001, 35(17):4095-4101)。作为本发明的一个改进，在疏水性油水分离膜元件和亲水性油水分离膜元件上各安装有一个振动装置，可以让膜元件在分离的过程中产生振动，进一步的消除膜污染，提高分离效率。作为本发明的一个改进，在料液槽、空腔、废油分离单元和废水分离单元中各安装有一个加热装置，可以防止温度过低导致的废油凝结。作为本发明的一个改进，在分离器的出口和空腔的出口上各设置有一个阀门，可以调节废油和废水的流出量。可以带来以下的技术效果(I)在装置开始运行前，将阀门关闭，让废液浸满分离器和空腔，可以使废液充分分层；(2)在装置运行期间，通过调节阀门的开闭大小，可以改变分离器出口和空腔出口处的流量，以适应不同的废液。比如，处理含油量高的废液时，分离器的出口处的阀门需要开启大一些，让更多废油通过分离器出口，以防止分层的废油进入到空腔中；当处理含油量低的废液时，空腔出口处的阀门需要开启大一些，以防止废水留在分离器中，并进入到废油分离单元中。综上所述，本发明提供的餐饮垃圾分离装置具有如下的优点
(I)通过本发明提供的餐饮垃圾分离装置，可以将餐饮垃圾中的固体分离出，送入焚烧、填埋等后续处理工序。(2)通过油水初步分离单元中的分离器，可以使废液中的油和水根据密度的不同，达到初步分离的效果。(3)通过废油分离单元中的疏水性油水分离膜和废水分离单元中的亲水性油水分离膜可以将初步分离得到的废油和废水进一步的分离，得到回收油和回收水。由于膜分离技术具有分离精度高的优点，得到的回收油和回收水的纯度较高。回收油可以用于制备生物柴油，制备过程中不再需要再次进行脱水工序或者减轻脱水工序的负担；回收水可以送至污水处理厂或者作为中水回用。(4)通过废油分离单元和废水分离单元中的气泡发生器，可以防止分离膜表面的污染形成，保持膜的过滤通量。(5)通过废油分离单元和废水分离单元上的管路，将废油和废水重新引回料液槽，可以让废水和废油在装置中循环流动，防止废油分离单元和废水分离单元中料液浓度增高、减轻浓差极化和膜污染。让夹带有气泡的废水或废油重新返回到料液槽，再次与料液槽中出来的废液混合，可以进一步增强在油水初步分离单元中的油水分离效果，减轻后续步骤的负担。
图I是本发明提供的餐饮垃圾分离装置的示意图。图2是本发明提供的一个改进的餐饮垃圾分离装置的示意图。图3是实施例I中的疏水性油水分离膜的回收油的通量-时间曲线。图4是实施例I中的亲水性油水分离膜的回收水的通量-时间曲线。图5是实施例2中的疏水性油水分离膜的回收油的通量-时间曲线。图6是实施例2中的亲水性油水分离膜的回收水的通量-时间曲线。I是进料泵；2是固液分离单元；3是固液分离装置；4是料液槽；5是进料管；6是油水初步分离单元是分离器；8是上板；9是下板；10是分离器出口 ；11是空腔出口 ；12是废油分离单元；13是废水分离单元；14是疏水性油水分离膜元件；15是亲水性油水分离膜元件；16是真空泵；17是真空泵；18是振动装置；19是振动装置；20是气泡发生嚣；21是气泡发生器；22是管道；23是管道；24是加热装置；25是加热装置；26是加热装置；27是加热装置；28是阀门；29是阀门；30是输送泵；31是输送泵；32是空腔。
具体实施例方式实施例I如图I所示，本发 明提供的一种餐饮垃圾分离装置，包括进料泵I、固液分离单元2、油水初步分离单元6、废油分离单元12、废水分离单元13，其特征在于进料泵I连接于固液分离单元2。在固液分离单元2中包括有一个固液分离装置3，固液分离装置3的渗透侧为料液槽4，料液槽4通过一个进料管5连接于油水初步分离单元6 ;油水初步单元6中包括有一个分离器7，上述的分离器7由上板8和下板9组成，下板9上开孔，下板9下为空腔32，分离器出口 10连接于废油分离单元12，空腔出口 11连接于废水分离单元13 ;废油分离单元12中包括有一个疏水性油水分离膜元件14、气泡发生器20，上述疏水性油水分离膜元件14上连接有一个真空泵16 ;废水分离单元13中包括有一个亲水性油水分离膜元件15、气泡发生器21，上述亲水性油水分离膜元件15上连接有一个真空泵17 ;上述的废油分离单元12和废水分离单元13分别通过一个带有输送泵30、31的管道22、23连接在料液槽4上，可以使废油分离单元12和废水分离单元13中的料液返回料液槽。本实施例中，进料泵I采用固液混合输送泵，固液分离装置3采用不锈钢网(100目)，疏水性油水分离膜元件14采用聚四氟乙烯膜(膜丝长度lm，膜丝数量约10000根，膜平均孔径约为Ιμπι);亲水性油水分离膜元件15采用氧化锆陶瓷膜(膜管长度lm，管式膜，外膜为氧化锆层，膜管外径约2cm，共20根)。以下结合操作步骤对本实施例中的餐饮垃圾分离装置作进一步的说明首先，通过进料泵I将餐饮垃圾输送至固液分离单元2中，设置进料泵提供的压力为O. IMPa，在压力的驱动下，餐饮垃圾被固液分离单元2中的固液分离装置分离为固体和废液，废液进入到渗透侧后流入料液槽4，并通过进料管5进入到油水初步分离单元6。在油水初步分离单元6中，废液会沿着分离器7运动，平稳运行后，废油由于比重较小，会沿着分离器7的上板8运动进入到废油分离单元12中，而废水由于比重较大，会逐渐通过下板9上的开孔进入到空腔32中，随后进入到废水分离单元13中。真空泵16和真空泵17分别提供O. 5MPa的真空度，使废油透过疏水性油水分离膜后得到回收油，使废水透过亲水性油水分离膜后得到回收水；气泡发生器20和21分别产生气泡，消除聚集在分离膜表面的污染并减轻浓差极化现象；随后一部分废油夹带着气泡沿着管道22回到料液槽4，一部分废水夹带着气泡沿着管道23回到料液槽4，重新与废液混合，气泡表面张力特征使油滴自动附着在气泡上从而增大分离对象的密度差，进一步强化了油和水的分离。装置运行后，疏水性油水分离膜的膜通量数据如图3所示；疏水性油水分离膜的膜通量数据如图4所示；回收油中的含水量(卡尔费休滴定法)为510mg · Γ1 ;回收水的COD (化学需氧量，Hach DR1010C0D 测定仪)为 2IOOmg · Γ1 ；实施例2如图2所示，本发明提供的一种餐饮垃圾分离装置，包括进料泵I、固液分离单元2、油水初步分离单元6、废油分离单元12、废水分离单元13，其特征在于进料泵I连接于固液分离单元2。在固液分离单元2中包括有一个固液分离装置3，固液分离装置3的渗透侧为料液槽4，料液槽4通过一个进料管5连接于油水初步分离单元6 ;油水初步单元6中包括有一个分离器7，上述的分离器7由上板8和下板9组成，下板9上开孔，下板9下为空腔32，分离器出口 10连接于废油分离单元12，空腔出口 11连接于废水分离单元13 ;废油分离单元12中包括有一个疏水性油水分离膜元件14、气泡发生器20，上述疏水性油水分离膜元件14上连接有一个真空泵16 ;废水分离单元13中包括有一个亲水性油水分离膜元件15、气泡发生器21，上述亲水性油水分离膜元件15上连接有一个真空泵17 ;上述的废油分离单元12和废水分离单元13分别通过一个带有输送泵30、31的管道22、23连接在料液槽4上，可以使废油分离单元12和废水分离单元13中的料液返回料液槽4。在疏水性油水分离膜元件14和亲水性油水分离膜元件15上各安装有一个振动装置18、19，在料液槽4、空腔32、废油分离单元12和废水分离单元13中各安装有一个加热装置24、25、26、27，在分离器出口 10和空腔出口 11上各设置有一个阀门28、29。本实施例中，进料泵I采用固液混合输送泵，固液分离装置3采用不锈钢网(200目)，疏水性油水分离膜元件14采用聚丙烯疏水膜(膜丝长度lm，膜丝数量约10000根，膜 平均孔径约为0.2 μ m);亲水性油水分离膜元件15采用聚砜超滤膜(膜丝长度lm，膜丝数量约10000根，截留分子量约为IOOkDa)。以下结合操作步骤对本实施例中的餐饮垃圾分离装置作进一步的说明首先，通过进料泵I将餐饮垃圾输送至固液分离单元2中，设置进料泵提供的压力为O. 15MPa，在压力的驱动下，餐饮垃圾被固液分离单元2中的固液分离装置3分离为固体和废液，废液进入到渗透侧后流入料液槽4，并通过进料管5进入到油水初步分离单元6。在油水初步分离单元6中，废液会沿着分离器7运动，废油由于比重较小，会沿着分离器7的上板8运动进入到废油分离单元12中，而废水由于比重较大，会逐渐通过下板9上的开孔进入到空腔32中，随后进入到废水分离单元13中。真空泵16和真空泵17分别提供O. 5MPa的真空度，使废油透过疏水性油水分离膜后得到回收油，使废水透过亲水性油水分离膜后得到回收水；开启振动装置18和19，使分离膜表面的污染物、颗粒等脱落，消除膜污染；气泡发生器20和21分别产生气泡，消除聚集在分离膜表面的污染并减轻浓差极化现象；随后一部分废油夹带着气泡沿着管道22回到料液槽4，一部分废水夹带着气泡沿着管道23回到料液槽4，重新与废液混合，气泡表面张力特征使油滴自动附着在气泡上从而增大分离对象的密度差，进一步强化了油和水的分离。观察分离器出口 10和空腔出口 11，当分离器出口10流出的废油中夹带有水时，适当关小阀门28和29，并减小进料泵I的输出压力，使油水更充分地分层。开启加热装置24、25、26、27，使料液的温度上升至35 °C。装置运行后，疏水性油水分离膜的膜通量数据如图3所示；疏水性油水分离膜的膜通量数据如图4所示；回收油中的含水量(卡尔费休滴定法)为560mg · L—1 ;回收水的COD (化学需氧量，Hach DR1010C0D 测定仪)为 1400mg · L'
权利要求
1.ー种餐饮垃圾分离装置，包括进料泵(I)、固液分离单元(2)、油水初歩分离单元(6)、废油分离单元(12)、废水分离单元(13)，其特征在于进料泵(I)连接于固液分离单元(2)，在固液分离单元(2)中包括有ー个固液分离装置(3)，固液分离装置(3)的滲透侧为料液槽(4)，料液槽(4)通过ー个进料管(5)连接于油水初歩分离单元￠);油水初步单元(6)中包括有一个分离器(7)，所述的分离器(7)由上板(8)和下板(9)组成，下板(9)上开孔，下板(9)下为空腔(32)，分离器出口(10)连接于废油分离单元(12)，空腔出口(11)连接于废水分离单元(13);废油分离单元(12)中包括有ー个疏水性油水分离膜元件(14)、气泡发生器(20)，所述疏水性油水分离膜元件(14)上连接有ー个真空泵(16);废水分离单元(13)中包括有ー个亲水性油水分离膜元件(15)、气泡发生器(21)，所述亲水性油水分离膜元件(15)上连接有ー个真空泵(17);所述的废油分离单元(12)和废水分离单元(13)分别通过一个带有输送泵(30、31)的管道(22、23)连接在料液槽(4)上，可以使废油分离单元(12)和废水分离单元(13)中的料液返回料液槽(4)。
2.根据权利要求I所述的餐饮垃圾分离装置，其特征在于在所述的疏水性油水分离膜元件(14)和亲水性油水分离膜元件(15)上各安装有一个振动装置(18、19)。
3.根据权利要求I所述的餐饮垃圾分离装置，其特征在于在所述的在料液槽(4)、空腔(32)、废油分离单元(12)和废水分离单元(13)中各安装有一个加热装置(24、25、26、27)。
4.根据权利要求I所述的餐饮垃圾分离装置，其特征在于在所述的分离器出ロ(10)和空腔出口 (11)上各设置有一个阀门(28,29) o
5.根据权利要求I所述的餐饮垃圾分离装置，其特征在于所述的疏水性油水分离膜元件(14)是聚丙烯膜或聚四氟こ烯膜。
6.根据权利要求I所述的餐饮垃圾分离装置，其特征在于所述的亲水性油水分离膜元件(15)是聚砜膜或氧化锆膜。
全文摘要
本发明提供了一种餐饮垃圾分离装置，属于环保装置技术领域。结构是进料泵连接于固液分离单元，在固液分离单元中包括有一个固液分离装置，固液分离装置的渗透侧为料液槽，料液槽通过一个进料管连接于油水初步分离单元；油水初步单元中包括有一个分离器，分离器由上板和下板组成，下板上开孔，分离器出口连接于废油分离单元，空腔出口连接于废水分离单元；废油分离单元中包括有一个疏水性油水分离膜元件；废水分离单元中包括有一个亲水性油水分离膜元件；上述的废油分离单元和废水分离单元分别通过一个带有输送泵的管道连接于料液槽上，可以使料液返回料液槽。本分离装置可以使餐饮垃圾中的固体、油、水得到充分的分离，保护环境。
文档编号C02F9/02GK102849863SQ201210315148
公开日2013年1月2日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者计慷 申请人:苏州市德莱尔建材科技有限公司