本发明涉及餐厨垃圾处理技术领域，具体而言，涉及一种餐厨垃圾厌氧预处理装置及方法。
背景技术：
餐厨垃圾是城市有机垃圾中最重要的一种，包括家庭、学校、食堂及餐饮行业等产生的食物加工下脚料和食用残余。在国内，由于生活水平的提高以及不良饮食观念的存在，人们在餐馆聚会，不仅有质还要有量，量上至少要留出30％的空间。这些现象的普遍存在，致使一些食堂、宾馆、饭店等饮食单位的剩饭剩菜等餐厨垃圾产生量惊人。
餐厨垃圾厌氧处理(厌氧发酵产沼气)是一种新技术，欧洲应用比较成熟。然而，我国采用厌氧处理餐厨垃圾
(1)餐厨垃圾成分复杂：我国餐厨垃圾存在油脂高、盐分高、营养成分高等特点，且所含成分复杂，是油、水、果皮、蔬菜、米面，鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。
(2)厌氧处理条件苛刻，若预处理效果达不到要求，浆料中含有过多杂质，轻质杂质会在物料表面结壳，最终导致物料酸化，重质杂质会减少厌氧设备寿命。
因此，如何在餐厨垃圾厌氧处理之前对其进行预处理，对餐厨垃圾厌氧处理的成败至关重要。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种餐厨垃圾厌氧预处理装置及方法，以解决现有技术中对餐厨垃圾进行厌氧处理时存在的处理效果差的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种餐厨垃圾厌氧预处理装置，其包括：破碎机，破碎机设置有餐厨垃圾进口和破碎料出口；破碎筛分一体机，破碎筛分一体机设置有破碎料进口、餐厨垃圾浆液出口及杂质出口，破碎料进口与破碎料出口相连；以及除砂器，除砂器上设置有餐厨垃圾浆液进口，餐厨垃圾浆液进口与餐厨垃圾浆液出口相连。
进一步地，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：料仓，料仓与餐厨垃圾进口相连，且料仓还设置有第一滤液出口；三相离心机，三相离心机设置有滤液进口和油脂出口，滤液进口与第一滤液出口相连。
进一步地，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：链板输送机，料仓与餐厨垃圾进口通过链板输送机相连，且链板输送机还设置有第二滤液出口，第二滤液出口与滤液进口相连。
进一步地，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：螺旋输送机，破碎料出口与破碎料进口通过螺旋输送机相连，且螺旋输送机上设置有第三滤液出口，第三滤液出口与滤液进口相连。
进一步地，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：滤液池，滤液池设置有进池口和出池口，进池口分别与第一滤液出口、第二滤液出口及第三滤液出口相连，出池口与滤液进口相连；加热罐，加热罐设置在滤液池与滤液进口之间的流路上。
进一步地，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：浆液罐，浆液罐设置在餐厨垃圾浆液出口与餐厨垃圾浆液进口之间的流路上。
进一步地，除砂器还设置有清液出口，浆液罐还设置有清液进口，清液出口与清液进口相连。
进一步地，浆液罐上还设置有水渣进口，三相离心机还设置有水相出口和固渣出口，水渣进口分别与水相出口和固渣出口相连。
进一步地，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：除臭系统，除臭系统用以对料仓及浆液罐进行除臭。
进一步地，破碎机为对辊破碎机，和/或破碎筛分一体机为旋转锤片式破碎筛分机，和/或除砂器为旋流除砂器。
根据本发明的另一方面，还提供给了一种餐厨垃圾厌氧预处理方法，其包括：将餐厨垃圾进行粗破碎，得到破碎料；将破碎料进行破碎筛分，得到餐厨垃圾浆液及轻重杂质；以及将餐厨垃圾浆液进行除砂，进而完成厌氧预处理。
进一步地，在将餐厨垃圾进行粗破碎的步骤之前，将餐厨垃圾进行固液预分离，得到第一废水，并将第一废水进行三相分离，得到废油脂。
进一步地，将餐厨垃圾进行粗破碎的步骤之后，将破碎料进行破碎筛分的步骤之前，将破碎料进行二次固液分离，得到第二废水，并将第二废水与第一废水进行三相分离，得到废油脂。
进一步地，将第二废水与第一废水进行三相分离的步骤之前，还包括：将第二废水与第一废水混合，得到混合废液；将混合废液进行加热后，进行三相分离。
进一步地，将混合废液进行加热的步骤中，加热温度为70～80℃。
进一步地，三相分离的步骤中还得到了水相和固渣，将水相和固渣与餐厨垃圾浆液一起进行除砂，进而完成厌氧预处理。
进一步地，三相分离的步骤中，粗油脂的含水含杂率≤10％，水相的含油率≤0.5％。
进一步地，在固液预分离的步骤进行的同时，对餐厨垃圾进行第一除臭处理；在除砂的步骤进行的同时，对餐厨垃圾浆液进行第二除臭处理。
进一步地，在破碎筛分的步骤中，破碎筛分粒径为8～10mm。
进一步地，餐厨垃圾厌氧预处理方法还包括：将轻重杂质进行填埋或焚烧。
应用本发明的技术方案，提供了一种餐厨垃圾厌氧预处理装置及方法。该装置包括破碎机，破碎筛分一体机，以及除砂器；破碎机设置有餐厨垃圾进口和破碎料出口；破碎筛分一体机设置有破碎料进口、餐厨垃圾浆液出口及杂质出口，破碎料进口与破碎料出口相连；除砂器上设置有餐厨垃圾浆液进口，餐厨垃圾浆液进口与餐厨垃圾浆液出口相连。
上述装置中，利用破碎机能够对餐厨垃圾进行粗破碎。利用破碎筛分一体机对粗破碎后的破碎料进行进一步破碎筛分，以去除垃圾中的轻质塑料及重质骨渣、石块等轻重杂质，得到餐厨垃圾浆液。而利用除砂器能够将餐厨垃圾浆液中的砂石。总之，利用本发明提供的装置，能够尽量筛除餐厨垃圾中的塑料袋、杂布、瓶子、餐具、砂石等不利于厌氧发酵的组份，调节物料含固率及物料颗粒粒径，满足餐厨垃圾后续厌氧工艺需求，从而可以提高厌氧处理的效果。此外，利用上述装置对餐厨垃圾进行厌氧预处理，工艺设备简单、工艺设备可靠，非常适合大规模应用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施例的餐厨垃圾厌氧预处理装置示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、破碎机；20、破碎筛分一体机；30、除砂器；40、料仓；50、三相离心机；60、链板输送机；70、螺旋输送机；80、滤液池；90、加热罐；100、浆液罐；110、除臭系统；120、杂质储箱；130、油脂储罐。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中对餐厨垃圾进行厌氧处理时存在处理效果差的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种餐厨垃圾厌氧预处理装置，如图1所示，其包括破碎机10、破碎筛分一体机20以及除砂器30；破碎机10设置有餐厨垃圾进口和破碎料出口；破碎筛分一体机20设置有破碎料进口、餐厨垃圾浆液出口及杂质出口，破碎料进口与破碎料出口相连；除砂器30上设置有餐厨垃圾浆液进口，餐厨垃圾浆液进口与餐厨垃圾浆液出口相连。
上述装置中，利用破碎机10能够对餐厨垃圾进行粗破碎。利用破碎筛分一体机20对粗破碎后的破碎料进行进一步破碎筛分，以去除垃圾中的轻质塑料及重质骨渣、石块等轻重杂质，得到餐厨垃圾浆液。而利用除砂器30能够将餐厨垃圾浆液中的砂石去除。总之，利用本发明提供的装置，能够尽量筛除餐厨垃圾中的塑料袋、杂布、瓶子、餐具、砂石等不利于厌氧发酵的组份，调节物料含固率及物料颗粒粒径，满足餐厨垃圾后续厌氧工艺需求，从而可以提高厌氧处理的效果。此外，利用上述装置对餐厨垃圾进行厌氧预处理，工艺设备简单、工艺设备可靠，非常适合大规模应用。
在一种优选的实施例中，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：料仓40和三相离心机50，料仓40与餐厨垃圾进口相连，且料仓40还设置有第一滤液出口；三相离心机50设置有滤液进口和油脂出口，滤液进口与第一滤液出口相连。
将料仓40中分离出来的废水送至三相离心机50进行三相分离后，能够将废水中的油脂分离出来。得到的废油脂可以打包外卖，从而进一步回收了资源，提高的餐厨垃圾的处理效果。
在一种优选的实施例中，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：链板输送机60，料仓40与餐厨垃圾进口通过链板输送机60相连，且链板输送机60还设置有第二滤液出口，第二滤液出口与滤液进口相连。
利用链板输送机60可以将餐厨垃圾从料仓40中转移至破碎机10中。在此过程中，链板输送机60还会进一步分离出餐厨垃圾中的游离废水。通过第二滤液出口可以将其送入三相离心机50中进行三相分离。这样，能够进一步提高废水中油脂的回收率。
优选地，链板输送机60设置在料仓40的底部。这样，餐厨垃圾运输车将物料倾斜在料仓40内后，料仓40底部的链板输送机60可直接将垃圾运送至破碎机10中。更优选地，料仓40设置自动启闭仓盖；链板输送机60的链板间隙为3～8mm，每块链板上设置刮料挡板，刮料挡板高度为100～200mm；链板输送机60的输送面下方设置有接水槽，用以导流链板间隙滤除的游离废水。
在一种优选的实施例中，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：螺旋输送机70，破碎料出口与破碎料进口通过螺旋输送机70相连，且螺旋输送机70上设置有第三滤液出口，第三滤液出口与滤液进口相连。通过螺旋输送机70能够将破碎料运送至破碎筛分一体机20中。在此过程中，螺旋输送机70还能够将破碎料中的废水进行进一步分离，通过第二滤液出口可以将其送入三相离心机50中进行三相分离，从而进一步提高废水中油脂的回收率。
在一种优选的实施例中，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括滤液池80和加热罐90，滤液池80设置有进池口和出池口，进池口分别与第一滤液出口、第二滤液出口及第三滤液出口相连，出池口与滤液进口相连；加热罐90设置在滤液池80与滤液进口之间的流路上。将第一滤液出口、第二滤液出口及第三滤液出口分离出来的废水在滤液池80混合后，利用加热罐90能够对废水进行加热处理。较高温度的废水进入三相离心机50进行三相分离，可以使固相存在的油脂释放出来，提高油脂回收率。三相分离利用油水两相密度差进行分离，较高温度可以使密度差异明显，易于分离。
在一种优选的实施例中，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括浆液罐100，浆液罐100设置在餐厨垃圾浆液出口与餐厨垃圾浆液进口之间的流路上。利用浆液罐100能够将餐厨垃圾浆液集中起来，然后利用除砂器30进行除砂。更优选地，除砂器30还设置有清液出口，浆液罐100还设置有清液进口，清液出口与清液进口相连。这样，可以对浆液罐100中的餐厨垃圾浆液进行循环除砂，从而进一步提高除砂率。
优选地，浆液罐100和餐厨垃圾浆液出口之间还设置有柱塞泵，利用柱塞泵将餐厨垃圾浆液输送至浆液罐100。浆液罐100中的餐厨垃圾浆液同样利用柱塞泵输送到后续厌氧处理环节。更优选地，柱塞泵的输送管路选用≥dn150。这样能够避免发生卡堵，因餐厨垃圾含油物性粘稠，且多少含有固体颗粒杂质，若管径过小容易发生卡堵，尤其是停机后再次启动时，餐厨垃圾凝固易堵塞。
在一种优选的实施例中，浆液罐100上还设置有水渣进口，三相离心机50还设置有水相出口和固渣出口，水渣进口分别与水相出口和固渣出口相连。将三相离心机50分离出来的水相和固渣一并送入浆液罐100，能够进一步调节浆液的水含量使其更满足厌氧处理的条件，同时，还能将废水中的餐厨残渣进行进一步回收，提高资源利用率。上述水相出口和固渣出口可以是同一个出口，也可以是不同出口。
上述装置中，可以对臭气外溢浓度较高设备及卸料位设置臭气收集点，集中除臭。在一种优选的实施例中，餐厨垃圾厌氧预处理装置还包括：除臭系统110，除臭系统110用以对料仓40及浆液罐100进行除臭。更优选地，如图1所示，除臭系统110还与滤液池80、链板输送机60相连，以对其进行除臭处理。
在一种优选的实施例中，破碎机10为对辊破碎机，和/或破碎筛分一体机20为旋转锤片式破碎筛分机，和/或除砂器30为旋流除砂器。这几种装置的破碎效果、除砂效果更佳。
优选地，对辊破碎机设置有检修口，方便清理不可破碎的杂质，检修口连锁安全限位开关。更优选对辊破碎机破碎后物料截面粒径范围为20～30mm，长60～80mm。优选地，破碎筛分一体机20设置有清洗口和检修口，检修口连锁安全限位开关。
优选地，上述装置还包括循环泵，该循环泵设置在浆液罐100和除砂器30之间的管路上。更优选循环泵选用渣浆泵。优选地，滤液池80和加热罐90之间的管路上还设置有潜污泵。更优选潜污泵的出水口径≥100mm。
优选地，加热罐90中设置有搅拌装置，且加热罐90的加热源为蒸汽，采用蒸汽直接加热或者间接加热方式。
优选地，上述装置还包括杂质储箱120和油脂储罐130，杂质储箱120与破碎筛分一体机20的杂质出口相连，油脂储罐130与三相离心机50的油脂出口相连。更优选地，杂质储箱120还和除砂器30的砂石出口相连。
根据本发明的另一方面，还提供了一种餐厨垃圾厌氧预处理方法，其包括：将餐厨垃圾进行粗破碎，得到破碎料；将破碎料进行破碎筛分，得到餐厨垃圾浆液及轻重杂质；以及将餐厨垃圾浆液进行除砂，进而完成厌氧预处理。
上述方法中，对餐厨垃圾进行粗破碎，对粗破碎后的破碎料进行进一步破碎筛分，可以去除垃圾中的轻质塑料及重质骨渣、石块等轻重杂质，得到餐厨垃圾浆液。而将餐厨垃圾浆液中的砂石去除。总之，利用本发明提供的方法，能够尽量筛除餐厨垃圾中的塑料袋、杂布、瓶子、餐具、砂石等不利于厌氧发酵的组份，调节物料含固率及物料颗粒粒径，满足餐厨垃圾后续厌氧工艺需求，从而可以提高厌氧处理的效果。此外，利用上述方法对餐厨垃圾进行厌氧预处理，工艺设备简单、工艺设备可靠，非常适合大规模应用。
在一种优选的实施例中，在将餐厨垃圾进行粗破碎的步骤之前，将餐厨垃圾进行固液预分离，得到第一废水，并将第一废水进行三相分离，得到废油脂。这样能够将废水中的油脂分离出来。得到的废油脂可以打包外卖，从而进一步回收了资源，提高的餐厨垃圾的处理效果。
在一种优选的实施例中，将餐厨垃圾进行粗破碎的步骤之后，将破碎料进行破碎筛分的步骤之前，将破碎料进行二次固液分离，得到第二废水，并将第二废水与第一废水进行三相分离，得到废油脂。这样，能够进一步提高废水中油脂的回收率。
在一种优选的实施例中，将第二废水与第一废水进行三相分离的步骤之前，还包括：将第二废水与第一废水混合，得到混合废液；将混合废液进行加热后，进行三相分离。这样对混合废液进行加热，能够进一步提高后续三相分离的分离效果。优选地，将混合废液进行加热的步骤中，加热温度为70～80℃。
在一种优选的实施例中，三相分离的步骤中还得到了水相和固渣，将水相和固渣与餐厨垃圾浆液一起进行除砂，进而完成厌氧预处理。将三相分离出来的水相和固渣一并送入餐厨垃圾浆液，能够进一步调节浆液的水含量使其更满足厌氧处理的条件，同时，还能将废水中的餐厨残渣进行进一步回收，提高资源利用率。
在一种优选的实施例中，三相分离的步骤中，粗油脂的含水含杂率≤10％，水相的含油率≤0.5％。
在一种优选的实施例中，在固液预分离的步骤进行的同时，对餐厨垃圾进行第一除臭处理；在除砂的步骤进行的同时，对餐厨垃圾浆液进行第二除臭处理。这样能够对餐厨垃圾中的臭气进行除臭，以降低对环境的污染。
在一种优选的实施例中，在破碎筛分的步骤中，破碎筛分粒径为8～10mm。这样能够进一步提高厌氧处理的效果。更优选轻重杂质去除率≥90％。
在一种优选的实施例中，餐厨垃圾厌氧预处理方法还包括：将轻重杂质进行填埋或焚烧。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：
实施例1
1)餐厨垃圾运输车将物料倾卸在料仓内，料仓底部的链板输送机将物料输送至对辊破碎机，链板输送机输送过程中通过板间隙滤除大部分游离废水；料仓设置自动启闭仓盖，料仓下输送设备采用链板输送机，且链板输送机板间隙在8mm，每块链板上设置刮料挡板，挡板高度在150mm，链板输送面下方设置接水槽导流板间隙滤除的游离废水；
2)餐厨物料在对辊破碎机内进行粗破碎，其中难破碎的杂质在其中可清除，避免损伤一体机；对辊破碎机，设置检修口，方便清理不可破碎杂质，检修口应连锁安全限位开关；对辊破碎机破碎后物料截面粒径范围在25mm，长70mm；
3)粗破碎后的物料通过螺旋输送机输送到破碎筛分一体机内，在一体机内进行破碎筛分，筛除轻质塑料及重质骨渣、石块等，得到餐厨浆料，螺旋输送机采用u型无轴螺旋，底部设置滤水口，滤水筛网孔径为10mm，破碎筛分一体机筛孔设置为8mm；破碎筛粉一体机采用旋转锤片式破碎筛分机，破碎筛分粒径在8mm，轻重杂质去除率95％，破碎筛分机设置清洗口、检修口，检修口应连锁安全限位开关；
4)破碎筛分后的餐厨浆料通过预压螺旋输送机输送到柱塞泵，柱塞泵将浆料输送到浆液罐；柱塞泵输送管路管径为dn150；
5)浆液罐的浆料通过旋流除砂器进行循环除砂，除砂后浆料通过柱塞泵输送到厌氧工艺环节；循环泵选用渣浆泵；
6)步骤1滤出的废水通过潜污泵输送到加热罐内加热；潜污泵，出水口径100mm，加热罐带搅拌，采用蒸汽直接加热，加热后废水温度70℃；
7)加热后废水通过螺杆泵输送到三相离心机内进行三相提油，三相提油后水渣相输送到浆液罐调节浆料含水率；三相离心机所得粗油脂含水含杂率8％，水中含油0.5％；
8)工艺中筛除的杂质外运进行填埋或焚烧处理；工艺中对臭气外溢浓度较高设备及卸料位设置臭气收集点，对浓度较低的预处理车间同样设置臭气收集点。预处理车间采用离子除臭，除臭后回吹到车间，减少车间因臭气处置引起的热量损失。浓度较高的设备及卸料位采用化学除臭加生物除臭。
对比例1
1)餐厨垃圾运输车将物料倾卸在料仓内，料仓下部为输送螺旋，螺旋底端设置滤水孔，滤水孔尺寸为8mm，料仓下的螺旋输送机，易发生卡堵，且滤水孔易被餐厨物料堵塞，且不易清理；
2)餐厨垃圾通过料仓下螺旋输送机输送到破碎筛分一体机内，对餐厨垃圾物料进行破碎筛分；
3)通过破碎筛分一体机筛除轻质塑料及重质骨渣、石块等，浆料通过柱塞泵输送到蒸煮釜内，对浆料进行蒸煮，蒸煮后的物料通过三相离心机提取油脂，水相和固相混合后进入浆液罐通过除砂机进行除砂；
4)除砂后的浆料输送到厌氧系统。
与对比例1相比，本发明实施例1中采用链板输送机，输送截面积较大，不会发生卡堵，滤水通过输送面上板与板之间间隙滤除，滤水迅速，且板与板之间间隙在运动中不易发生堵塞；本发明实施例1中的餐厨物料先进入对辊破碎机，对诸如石块、玻璃瓶等进行破碎、对诸如螺栓、铁块等较难破碎杂质进行清除，之后物料通过螺栓输送机输送到破碎筛分一体机内，避免上述杂质对破碎筛分一体机造成机械损伤，延长使用寿命；本发明实施例1中不对浆料(即全物料)进行蒸煮，只将步骤1)的滤水加热，加热后的滤水通过三相离心机提取油脂，可避免浆料蒸煮造成的管道堵塞、三相离心机故障等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。