均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置及预处理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于固体废弃物资源化领域，具体地涉及一种餐厨废弃物均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置。
[0002]本发明还涉及利用上述装置对餐厨废弃物进行预处理的方法。
【背景技术】
[0003]近年来，随着生活水平的提高与第三产业的迅猛发展，餐饮业已成为中国经济社会的重要组成部分。与此同时，餐厨废弃物产生量逐年递增，餐厨废弃物已成为生活垃圾的主要组成部分，全国七大城市生活垃圾中的餐厨废弃物含量平均值达到52%左右。部分地区餐厨废弃物简易堆放，滋生蚊蝇，产生恶臭，造成环境污染，对人体健康产生极大风险。
[0004]餐厨废弃物组分复杂，分选困难，其中含有米、面、油、肉类、骨头等餐厨废物，也同时包含有筷子、纸巾、塑料等杂物。中国餐厨废弃物与国外餐厨废弃物相比，又有油脂含量高、蛋白质组分含量高的特性。且其组成、性质和产生量均受社会经济条件、饮食习惯等地域差异与季节不同而有所差异，但均具有含水量大、有机物含量高的特点。餐厨废弃物含水率为75 %?95 %，油脂含量高，粗脂肪含量约占餐厨废弃物干重的30 %左右，收运、分选难度较大；餐厨废弃物富含蛋白质、淀粉、纤维素等有机物，微量元素如氮、磷、钾、钙丰富，营养齐全，有毒有害物质如重金属等含量很少，再利用价值高。
[0005]餐厨废弃物厌氧发酵产能源气是一种有效的资源化再利用途径，考虑到油脂比其它有机物具有更高的产甲烷能力，将油脂同餐厨废弃物一起进行生物气转化，回收清洁能源。但是工程化餐厨废弃物厌氧发酵处理工艺中普遍采用中温厌氧发酵，而此温度下植物油脂全部以液态存在，而动物油脂融点一般在40?55°C，很难融化漂浮在水面。现有的湿热处理设备搅拌桨老化快，设备不宜长期使用；且现有的湿热处理设备一般采用油浴加热，热传质效率较低，湿热处理需要温度较高，能耗较高，目前现存的湿热处理设备一般没有考虑到余热回收与热量回收后有效利用方面的问题；另外，由于湿热处理一般温度较高，容易产生水分蒸发而导致的餐厨废弃物含水率过低，厌氧发酵进料不畅或在进料之前需要另设一个调配池，以达到餐厨废弃物均质化的目的。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置。
[0007]本发明的又一目的在于提供一种利用上述预处理装置进行餐厨废弃物湿热预处理的方法。
[0008]为实现上述目的，本发明提供的均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置，主要包括:
[0009]一圆柱形的预处理反应罐，预处理罐的罐体内壁和外壁之间设有控温导油管，控温导油管内填充有导热油，控温导油管与罐体内壁相接触，控温导油管与罐体外壁之间填充有保温材料，罐体顶盖安装有进料口，罐体底部设有出料口 ；
[0010]预处理罐的罐体内安装有蒸汽盘管，蒸汽盘管内侧与尾端设有蒸汽喷口，蒸汽喷口的曲率半径等同于蒸汽盘管的圆半径，蒸汽喷口弧切线与蒸汽盘管的圆切线夹角为5?10°之间；
[0011]预处理反应罐罐体上部设有管式除油机，除油机的导油口设置有蠕动栗，将刮除的油脂吸出转移至废油回收箱。
[0012]所述的均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置，其中，预处理反应罐的罐体为不锈钢材质，罐体底部为圆锥形，罐体顶盖的进料口安装有进料阀门，罐体底部的出料口安装有出料阀门，进料阀门和出料阀门均配有输料栗。
[0013]所述的均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置，其中，进料阀门和出料阀门均为电磁阀与手动阀两套并联使用，电磁阀与电控设备相连。
[0014]所述的均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置，其中，罐体顶盖与罐体之间以法兰密闭连接。
[0015]所述的均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置，其中，预处理罐的罐体顶盖安装有压力安全阀。
[0016]所述的均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置，其中，蒸汽盘管在罐体内呈螺旋排列。
[0017]所述的均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置，其中，控温导油管呈螺旋状缠绕在预处理罐的罐体内壁与外壁之间，螺旋状的控温导油管之间填充有保温材料。
[0018]所述的均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置，其中，预处理罐的罐体顶盖安装有压力安全阀。
[0019]本发明利用上述均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置对餐厨废弃物进行预处理的方法:
[0020]餐厨废弃物经破碎后由进料栗进入预处理罐，加料至设定的最高液位，完成加料后关闭罐体顶盖，以0.7Mpa通入的蒸汽经过蒸汽入口通过蒸汽盘管喷口喷出的蒸汽带动底物转动；
[0021]启动除油机，由收油管将浮油粘至收油管的外壁，再经刮片刮除进入废油回收箱，油脂收集完成之后，打开出料口，将完成预处理的餐厨废弃物排出预处理罐；
[0022]进行除油的同时开启控温导油管，将罐体内部温度降低至40°C之后停止除油机。
[0023]所述的方法，其中，蒸汽通入量控制在80?100°C，压力控制在0.13?0.15MPa，蒸汽带动底物转动的转速为90-110r/min。
[0024]本发明的优点如下:
[0025](I)本发明显著提高了餐厨废弃物湿热处理传热性能。采用蒸汽盘管与蒸汽喷口的组合工艺导入高温高压蒸汽，在为餐厨废弃物提供湿热处理必须的热量的同时，以高温蒸汽喷出的动力带动餐厨废弃物搅拌，从而代替搅拌桨的作用，使热量传递更加均匀，传质表面积较现有油浴反应釜高出2?3倍；可实现年平均设备维修费用减少50%，同时提高设备使用年限3年以上；在高温高压蒸汽喷入物料的同时，也省却了由于常压湿热处理时常发生的物料失水过多，在物料进行处理之前需要另行加入处理配水的步骤；采用此装置对餐厨废弃物进行湿热处理后，可将餐厨废弃物厌氧发酵产气水平(VS产气率)提高I倍以上；平均产甲烷浓度达60%?70%，较不进行湿热处理的餐厨废弃物产甲烷浓度(33.3% )提尚了 31%。
[0026](2)本发明中的除油系统可以在湿热处理的同时去除可浮油。设备内部偏上部位设置有自动除油系统，伴随湿热处理的进行，刮去可浮油，完成餐厨废弃物湿热处理可浮油收集与回收再利用工作，避免了将物料再次进行冷却沉淀，油水分离的过程；在除油的同时可以使用导热油对设备罐体与设备内部物料进行余热回收，充分利用系统内部热量。
[0027](3)本发明能有效的提高湿热处理热传质效率、延长设备稳定运行年限、均质化餐厨废弃物、脱去餐厨废弃物中多余的油脂、提高厌氧发酵产气率并进行余热回收。
【附图说明】
[0028]图1为本发明装置的侧视图；
[0029]图2为图1的俯视图。
[0030]附图中标记说明:
[0031]I安全阀；2蒸汽入口 ；3预处理罐顶盖；4法兰；5最高液面；6控温导油管；7保温材料；8管式除油机；9废油回收箱；10收油管；11蒸汽喷口 ； 12蒸汽盘管；13出料口。
【具体实施方式】
[0032]本发明可以将餐厨废弃物的动物油脂释放出来，形成可浮油，增加产气量的同时提取可浮油，进行生物柴油制备；本发明由高温蒸汽为餐厨废弃物补水与加热，不但可以避免搅拌桨老化过快导致的设备无法长期稳定运行的问题，而且可以避免餐厨废弃物在湿热预处理的过程中由于温度较高而导致的失水过多的现象，并且本发明由高温蒸汽作为唯一热源与传统湿热设备使用油浴加热相比具有热传质效率高的优点，均质化与除油效果显著，无毒无害不产生二次污染，保证餐厨废弃物的均质化与脱油同时有效进行，且使用导热油回收湿热处理后产生的大量余热，减小反应体系能耗，具有广阔的应用前景。
[0033]下面结合附图和实施例对本发明做更详细地说明。
[0034]请参阅图1和图2。本发明的均质脱油一体化蒸汽自旋湿热预处理装置的主体为一圆柱形的预处理反应罐，该预处理反应罐