专利名称：一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于固体废物处理工艺技术领域，特别涉及一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置。
背景技术：
餐厨垃圾是一种重要的生物质能源。将餐厨垃圾进行水热处理可使餐厨油脂量增力口，从而增加生物柴油、硬脂酸和油酸等产品的产量。此外，水热处理对餐厨垃圾固体物起到高温灭菌的作用，适合后续的发酵处理。现有涉及餐厨垃圾水热处理及微生物发酵的工艺基本上都是在不同设备中完成，如将餐厨垃圾在水热罐中完成水热处理后，被输送到三相分离器中进行油、水、渣的分离；分离出的渣送入发酵罐中进行微生物发酵。上述工艺涉及较多设备，工程造价较高。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可实现连续进料的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置。本实用新型的目的通过下述技术方案实现一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，包括水热分离反应器、用于将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机和发酵罐；用于将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机设置在水热反应器和发酵罐之间；所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置还包括用于控制水热分离反应器和发酵罐运行的计算机，用于控制水热分离反应器运行的计算机与水热分离反应器及发酵罐连接；所述的水热 分离反应器包含罐体、视镜、支架、U形夹套、用于测试罐体内部反应温度的温度电极、用于固液分离的筛网和旋转电机；根据处理量设计不同大小的罐体，适合小城镇或大城市的餐厨垃圾处理；在所述的罐体的顶部设置进料口和卸压口 ；在所述的罐体的中部设置出油口 ；在所述的罐体的底部设置出水口和出料口；优选地，在所述的罐体上设置压力表；更优选地，在所述的罐体上设置人孔；所述的视镜设置于所述的罐体上，优选为设置在靠近所述的出油口处；用于观察在所述的罐体中的油脂是否可以通过出油口进行排放或是用于观察所述的罐体中的反应情况；所述的支架设置于罐体的底部，用于支撑罐体；所述的U形夹套设置于罐体外部，在所述的U形夹套的顶部两侧分别设置热媒入口和冷媒入口，在所述的U形夹套的底部设置热媒出口和冷媒出口 ；热媒出口和冷媒出口可为同一出口 ；所述的热媒优选为导热油；[0014]所述的冷媒优选为水；所述的U形夹套优选设置于罐体外部的中下部，U形夹套的高度优选为罐体高度的 2/3 ；所述的用于测试罐体内部反应温度的温度电极设置于所述的罐体上的任意位置，优选设置于罐体的内部顶部；所述的用于固液分离的筛网位于所述的罐体的内部底部，位于出水口的上方；最好以一定角度设置筛网，可使水分透过筛网流至反应器下部，而餐厨垃圾固体截留在筛网上面；所述的用于固液分离的筛网优选为倒立中空圆台形状，其中，用于固液分离的筛网的底部圆周与出料口同样大或略小于出料口，紧邻出料口且位于出料口上方；用于固液分离的筛网的顶部圆周设计为能在罐体内旋转，且能最大量截住餐厨垃圾的固体物；所述的旋转电机与所述的用于固液分离的筛网连接，作用为驱动筛网转动，以离心方式加速固液分离；所述的水热分离反应器还包括油水界面传感器；所述的油水界面传感器设置于所述罐体的内部，位于或略低于所述的出油口同一水平面的位置；当餐厨垃圾经过水热反应后，油相位于水相的上方，当水相液面到达一定高度时，通过PLC (可编程控制器)控制水泵停止工作，并开启上部出油口，实现油分的溢流；所述的发酵罐包含依次连接的乙醇发酵仓和乳酸发酵仓；优选地，该发酵罐为卧式，包含夹套II、螺旋式搅拌轴和依次连接的乙醇发酵仓和乳酸发酵仓；夹套II位于发酵罐的外部，其上设置冷媒入·口、热媒入口和冷媒出口、热媒出口，热媒出口和冷媒出口可为同一出口 ；螺旋式搅拌轴位于发酵罐内部,连通乙醇发酵仓和乳酸发酵仓；餐厨垃圾通过乙醇发酵仓进行乙醇发酵，乙醇发酵结束后，乙醇发酵仓旋转离心，将发酵缪液甩至外筒，经液体出口排放，酒糟由螺旋式搅拌轴送至乳酸发酵仓中继续进行乳酸发酵；为了更好地节能，可将水热分离反应器上的U形夹套上的冷媒出口与夹套II上的冷媒入口连接，将水热分离反应器上的U形夹套上的热媒出口与夹套II上的热媒入口连接；其中，在每个发酵仓内都设置有pH电极、溶氧电极；在每个发酵仓的顶部设置有菌种投加口 ；在每个发酵仓的底部设置有液体出口 ；在所述的乙醇发酵仓设置物料进口，在所述的乳酸发酵仓设置物料出口 ；所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置还包括抽水泵和储液罐；抽水泵设置在储液罐和所述的罐体的出水口之间；当所述的水热分离反应器中的水位到达所述的油水界面传感器的位置，抽水泵的作用是确保所述的水热分离反应器中的水顺利抽出，送至储液罐中；当所述的水热分离反应器中的水位未到达所述的油水界面传感器的位置，抽水泵的作用是将储液罐中的水抽至所述的水热分离反应器中，以使液面到达出油口高度，同时冲洗筛网防止堵塞。本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果本实用新型通过关键技术的创新和集成，耦合餐厨垃圾水热处理、三相分离、发酵设备，极大减少了能源的消耗；同时可以连续进料，提高餐厨垃圾处理效率。通过该实用新型，将餐厨垃圾水热处理后，使油、水、渣分层，易于三相分离，分离后的废油可深加工为生物柴油，有机物由微生物发酵制成燃料乙醇和/或乳酸，发酵残渣用来生产衍生燃料或肥料。在我国低碳经济大背景下，将餐厨垃圾作为资源化利用的原材料，建立符合国家产业政策扶持的分布式能源化低碳利用模式，能有效促进我国循环经济的发展。
图I是实施例I提供的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置的示意图，其中1_罐体、2-卸压口、3-温度电极、4-压力表、5-进料口、6-出油口、7-油水界面传感器、8-热媒入口、9-旋转电机、10-出水口、11-出料口、12-螺旋搅拌轴、13-支架、14-液体出口、15-冷热媒出口、16-液体出口、17-出料口、18-热媒入口、19-冷媒入口、20-乳酸发酵仓、21-夹套11、
22-菌种投加口、23-乙醇发酵仓、24-菌种投加口、25-pH电极、26-溶氧电极、27-冷热媒出口、28-U形夹套、29-冷媒入口、30-视镜、31-筛网。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例I一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，如图I所示，包括水热分离反应器、用于将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机和发酵罐。水热分离反应器包括罐体I、油水界面传感器7、支架13、U形夹套28、用于固液分离的筛网31和旋转电机9。其中，在罐体I的顶部设置进料口 5、卸压口 2、压力表4和温度电极3，在罐体的中部设置出油口 6和视镜30 ;在罐体的底部设置出水口 10和出料口 11。支架13设置于罐体I的底部，用于支撑罐体。U形夹套28设置于罐体I外部的中下部(将罐体从上至下分为3部分，中下部指的是排除罐体的1/3靠近顶部部分外的其余部分)，U形夹套28的高度为罐体I高度·的2/3 ;在U形夹套28的顶部两侧分别设置热媒入口 8和冷媒入口 29，在U形夹套的底部设置冷热媒出口 27，即冷媒、热媒均从此口出。油水界面传感器7均设置于罐体的内部，油水界面传感器7略低于出油口 6。用于固液分离的筛网31为倒立中空圆台形状，其中，用于固液分离的筛网31的底部圆周与出料口 11同样大，紧邻出料口且位于出料口 11的上方；用于固液分离的筛网31的顶部圆周略小于罐体I的圆周。旋转电机9与用于固液分离的筛网31连接，用于驱动筛网31转动，以离心方式加速固液分离。水分透过筛网31流至水热反应器下部，再通过出水口 10流出。螺旋输送机将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐，其螺旋搅拌轴设置在封闭或半封闭中的管道中。螺旋输送机中的螺旋搅拌轴与发酵仓中的螺旋搅拌轴为一体化的螺旋搅拌轴。该螺旋搅拌轴12设置在水热反应器的出料口 11和发酵罐的乳酸发酵仓的出料口 17之间，连通发酵罐的乙醇发酵仓23和乳酸发酵仓20。发酵罐为卧式，包含夹套1121和依次连接的乙醇发酵仓23和乳酸发酵仓20 ;夹套1121位于发酵罐的外部，其上设置热媒入口 18、冷媒入口 19和冷热媒出口 15 ;在乙醇发酵仓23设置物料进口，在乳酸发酵仓20设置出料口 17。在每个发酵仓内都设置有pH电极25、溶氧电极26 ;在乙醇发酵仓23的顶部设置菌种投加口 24，底部设置液体出口 14 ;在乳酸发酵仓20的顶部设置菌种投加口 22，底部设置液体出口 16。经过水热反应器处理的餐厨垃圾通过螺旋搅拌轴12，从水热反应器的出料口 11进入乙醇发酵仓23，进行乙醇发酵；乙醇发酵结束后，乙醇发酵仓23旋转离心，将发酵缪液甩至外筒，经液体出口 14排放，酒糟由螺旋搅拌轴12送至乳酸发酵仓20中继续进行乳酸发酵。根据温度需要，分别从夹套1121与U形夹套28中的冷媒入口或热媒入口通入冷媒或热媒。为了节能，夹套1121的冷媒入口 19和热媒入口 18除连接冷媒和热媒外，还与U形夹套28的冷热媒出口 27连接，根据温度需要经PLC (可编程控制器)由电磁阀控制冷热媒流量。实施例2使用实施例I所提供的装置处理餐厨垃圾。( I)水热处理分选后的餐厨垃圾从进料口送至水热分离反应器，将热媒通过热媒入口 8进入U形夹套28中，控制温度为130°C，处理40分钟。之后将热媒通过冷热媒出口27导出，通过冷媒入口 29导入冷媒，使罐体温度下降。(2)三相分离将水热结束后的水热分离反应器卸至常压。当水热分离反应器中的水位超过油水界面传感器7时，打开出水口 10，通过抽水泵将水抽至储液罐，当水位下降到油水界面传感器7时，通过PLC (可编程控制器)控制水泵停止工作，并开启上部出油口 6，实现油分的溢流。当水位未到达油水界面传感器7的位置，通过抽水泵将水或储液罐中贮存的三相分离的废水(上次工作贮存的)抽至水热分离反应器中，以使液面到达出油口 6的高度，保证油脂顺利地从出油口 6溢出，同时冲洗筛网31防止堵塞。然后，废水由底部出水口 10流至储液罐，开启旋转电机9，加速固液分离。(4)深度处理①三相分离得到的固体从底部出料口 11落入螺旋输送机(螺旋搅拌轴12)，并被送至卧式发酵罐的乙醇发酵仓23中，从菌种投加口 24接入乙醇发酵菌种，通过热媒和冷媒调节温度至30°C进行乙醇发 酵，发酵缪液经乙醇发酵仓23离心分离后，从液体出口 14流至乙醇缪液贮罐，蒸馏后制得乙醇。接着，酒糟通过螺旋搅拌轴12输送至乳酸发酵仓20中，此时，从液体出口 16回流部分三相分离的废水，并从菌种投加口 22接入乳酸发酵菌种进行乳酸发酵，发酵缪液经乳酸发酵仓20离心分离后，从底部的液体出口 16流出。二次发酵后的降解物由螺旋搅拌轴12通过出料口 17排出。上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，其特征在于包括水热分离反应器、用于将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机和发酵罐；用于将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机设置在水热反应器和发酵罐之间；发酵罐包含依次连接的乙醇发酵仓和乳酸发酵仓。
2.根据权利要求I所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，其特征在于还包括用于控制所述的水热分离反应器和所述的发酵罐运行的计算机，用于控制水热分离反应器运行的计算机与所述的水热分离反应器及所述的发酵罐连接。
3.根据权利要求I或2所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，其特征在于所述的水热分离反应器包含罐体、视镜、支架、U形夹套、用于测试罐体内部反应温度的温度电极、用于固液分离的筛网和旋转电机；视镜和用于测试罐体内部反应温度的温度电极设置于罐体上，支架设置于罐体的底部，U形夹套设置于罐体外部，用于固液分离的筛网位于罐体的内部底部，旋转电机与用于固液分离的筛网连接。
4.根据权利要求3所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，其特征在于 所述的罐体的顶部设置进料口和卸压口 ；所述的罐体的中部设置出油口 ；所述的罐体的底部设置出水口和出料口； 所述的视镜设置在所述的出油口的附近； 所述的U形夹套的高度为罐体高度的2/3 ； 所述的U形夹套的顶部两侧分别设置热媒入口和冷媒入口，底部分别设置热媒出口和冷媒出口或是设置冷热媒出口 ； 所述的用于固 液分离的筛网为倒立中空圆台形状，其底部圆周与所述的罐体的出料口同样大或略小于出料口，紧邻出料口且位于所述的罐体的出料口上方。
5.根据权利要求4所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，其特征在于所述的水热分离反应器还包括油水界面传感器，其位于或略低于所述罐体的出油口同一水平面的位置。
6.根据权利要求5所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，其特征在于所述的罐体上还设置压力表和/或人孔。
7.根据权利要求I或2所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，其特征在于所述的发酵罐为卧式，包含夹套II、螺旋式搅拌轴和依次连接的乙醇发酵仓和乳酸发酵仓；夹套II位于发酵罐的外部，其上设置冷媒入口、热媒入口和冷媒出口、热媒出口 ；螺旋式搅拌轴位于发酵罐内部，连通乙醇发酵仓和乳酸发酵仓。
8.根据权利要求7所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，其特征在于 所述的乙醇发酵仓设置有物料进口，其顶部设置有菌种投加口，其底部设置有液体出口，其内部设置有pH电极和溶氧电极； 所述的乳酸发酵仓设置有物料出口，其顶部设置有菌种投加口，其底部设置有液体出口，其内部设置有pH电极和溶氧电极。
9.根据权利要求I或2所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置，其特征在于还包括抽水泵和储液罐；抽水泵设置在储液罐和所述的罐体的出水口之间。
专利摘要本实用新型公开了一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置。该装置包括水热分离反应器、用于将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机和发酵罐；用于将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机设置在水热反应器和发酵罐之间；发酵罐包含依次连接的乙醇发酵仓和乳酸发酵仓。该实用新型耦合餐厨垃圾水热处理、三相分离、发酵设备，极大减少了能源的消耗；同时能够实现连续进料，提高餐厨垃圾处理效率。通过该实用新型，将餐厨垃圾水热处理后，使油、水、渣分层，易于三相分离，分离后的废油可深加工为生物柴油，有机物由微生物发酵制成燃料乙醇和/或乳酸，发酵残渣用来生产衍生燃料或肥料。
文档编号C12M1/00GK203096062SQ2013200319
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者王春铭 申请人:华南农业大学