一种基于厨余垃圾废水的发酵与蒸馏处理生产线的制作方法

本实用新型涉及厨余废弃物处理设备技术领域，尤其涉及一种基于厨余垃圾废水的发酵与蒸馏处理生产线。

背景技术：

厨余垃圾主要是指居民日常生活及除此以外的食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的而垃圾。厨余垃圾中富含营养成分，主要包括淀粉、游离糖、蛋白质、脂肪、纤维素以及无机盐等，因此，厨余垃圾极其容易发酵、变质、腐烂，不仅产生大量的毒素，散发恶臭气体，还污染水体和大气，所以厨余垃圾如果得不到及时地处理，不仅影响城市市容和环境卫生，而且会传播疾病，危害人们的日常生活和身体健康。随着人们生活水平的日益提高以及全球人口的增加，厨余垃圾的产量呈现明显的增长趋势。目前，全球每年产生的城市生活垃圾为500亿t左右，其中厨余垃圾约占其中的10%~20%。据不完全统计，我国的厨余垃圾产量在2000年便达到了4500万t，并且以每年10%的递增速度增长，因此，采取适当的措施处理厨余垃圾已经迫在眉睫。

目前全社会还没有建立健全的厨余垃圾处理管理体制，缺乏相应的管理政策和适宜的处理技术，最为普遍的处理方式就是混在普通垃圾中，直接混合填埋或者直接运到农场喂猪。随着人们观念的普遍改变以及新技术的出现，厨余垃圾处理的一些新技术也正慢慢地取代传统的处置方法，就目前情况来看，主要有如下几种处理方式：

1、肥料化处理：厨余垃圾的肥料化处理方法主要包括好氧堆肥和厌氧消化两种。好氧堆肥过程是在有氧条件下，利用好氧微生物分泌的胞外酶将有机物固体分解为可溶解有机物质，再渗入到细胞中，通过微生物的新陈代谢实现整个堆肥过程。厌氧消化处理是指在特定的厌氧条件下，微生物将有机垃圾进行分解，其中的碳、氢、氧转化为甲烷和二氧化碳，而氮、磷、钾等元素则存留于残留物中，并转化为易被动植物吸收利用的形式。厨余垃圾的肥料化处理的缺点是肥料质量不高，同时较高质量的堆肥方式成本比较高，推广较为困难。

2、饲料化处理：厨余垃圾的饲料化处理原理是利用厨余垃圾中含有大量的有机物，通过对其粉碎、脱水、发酵、软硬分离后，将垃圾转变成高热量的动物饲料，变废为宝。但就总体来说，厨余垃圾饲料化同样存在着质量不高、销路不好的问题。

3、能源化处理：厨余垃圾的能源化处理主要包括焚烧法、热分解法、发酵制氢等。焚烧法处理厨余垃圾效率较高，最终产生约5%的利于处置的残余物，焚烧是在特制的焚烧炉中进行，产生的热能可转换为蒸汽或电能，从而实现能源的回收利用，但厨余垃圾的含水率高、热值较低，燃烧时需要添加辅助燃料，从而造成投资大的问题，同时尾气处理也是一个难题；热分解法是将垃圾在高温下进行热解，使垃圾中所含的热量转换成燃气、油和碳的形式，然后再进行利用，热解法具有广阔的应用前景，但技术尚未达到试用阶段，目前应用较少；氢作为一种高质量的清洁能源，是普遍认为的最有潜力的替代能源，但是目前的发酵制氢成本高昂，不便推广。

因此，针对目前厨余垃圾处理的存在的缺点，有必要开发出一种无害化的生产技术来替代。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作方便、能耗低、资源化利用程度高的基于厨余垃圾废水的发酵与蒸馏处理生产线。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下方案实现：

一种基于厨余垃圾废水的发酵与蒸馏处理生产线，包括

发酵装置，对厨余垃圾固液分离后的浆液进行发酵以产生成熟醪；

蒸馏装置，对发酵装置产生的成熟醪进行蒸馏；

循环水装置，提供生产所需的冷水；

锅炉装置，提供生产所需的蒸汽。

厨余垃圾通过现有技术进行固液分离后产生废水，废水中含有大量的有机物，对这些废水进行均质搅拌以及油水分离以除去油脂得到浆液。本实用新型采用厨余垃圾浆液进行后续处理，不存在大量的固体残渣，因此能减少管道输送阻力，降低能耗与设备维修保养成本，且能使得发酵与蒸馏更彻底，各营养物得到更充分的利用。发酵后的成熟醪通过蒸馏产生酒精，而且可以根据实际需要，蒸馏后的醪渣与醪液则可进行饲料生产。整个过程中，将厨余垃圾的大部分杂质得到了有效的资源化利用。本实用新型中所涉及到物料的输送，均可根据实际需要设置相应的动力泵来提供动力。所述的循环水装置和锅炉装置均可采用现有技术，其主要目的是提供冷却水和蒸汽来进行热交换。

所述发酵装置包括依次连接的用于对厨余垃圾浆液进行灭菌消毒的加热灭菌单元、用于冷却灭菌消毒后的厨余垃圾浆液的换热单元以及对厨余垃圾浆液进行发酵的发酵单元，三者依次连接实现灭菌、换热、发酵。

所述换热单元包括对厨余垃圾浆液进行逐级降温的多级浆料换热器，从灭菌单元出来的厨余垃圾浆液依次经过多级浆料换热器后输送至发酵单元，其中，初级浆料换热器的冷介质进口接收厨余垃圾浆液，其冷介质出口与灭菌单元的物料进口连接，灭菌单元的物料出口与初级浆料换热器的热介质进口连接，其余浆料换热器的冷介质进出口与循环水装置连接形成冷却循环，末级浆料换热器的热介质出口与发酵单元连接以输送厨余垃圾浆液。

厨余垃圾浆液进行高温加热灭菌后需要对其降温后才能进行发酵，因此，初级浆料换热器利用相对低温的厨余垃圾浆液冷却相对高温的厨余垃圾浆液，既能预热即将进行高温灭菌的厨余垃圾浆液，也能对高温灭菌后的厨余垃圾浆液进行冷却，由此可降低能源的消耗。而利用相对低温的厨余垃圾浆液冷却相对高温的厨余垃圾浆液并不能达到发酵所需的温度，因此设置了多级浆料换热器，并且在除初级浆料换热器外其余浆料换热器均使用由循环水装置提供的冷却水，使得厨余垃圾浆液的温度达到要求。

所述灭菌单元包括喷射加热器和蒸煮器，所述喷射加热器的进液口与初级浆料换热器的冷介质出口连接，其蒸汽入口与锅炉装置连接，其出液口与蒸煮器物料进口连接，所述蒸煮器的物料出口与初级浆料换热器的热介质进口连接；从初级浆料换热器冷介质出口出来的厨余垃圾浆液进入到喷射加热器中加热，由于厨余垃圾浆液中粘稠度较高，采用喷射加热器可在较短时间内加热厨余垃圾浆液，并且由于喷射加热器的特性，厨余垃圾浆液被加热的温度得到很好的控制，后输入到蒸煮器进行一段时间的保温蒸煮，降低厨余垃圾浆液内的水分。

所述发酵单元包括酵母活化罐以及至少一个发酵罐，所述发酵罐的物料进口分别与末级浆料换热器和酵母活化罐连接，其物料出口与油酒分离器连接，所述油酒分离器的酒料出口连接至醪池以储存成熟醪，其油料出口连接至毛油周转罐，所述醪池的物料出口连接至蒸馏装置。

末级浆料换热器将厨余垃圾浆液输送至发酵罐后，可以控制酵母活化罐对发酵罐投放菌种，本实用新型采用菌种参见：刘泽寰等. 一种能降解利用餐厨废弃物的基因重组酿酒酵母，申请号：201310742190.X，从而由菌种自主统一地完成产酶、酶解和乙醇发酵等全部工艺流程，此菌种能使将动物蛋白降解成安全无害的多肽和氨基酸，防止发生同源性蛋白污染现象的发生。发酵罐的控温技术、洗涤处理等均可采用现有技术。

发酵后的产物置于醪池中进行静置使得油脂完全析出，并将悬浮在发酵醪表面的吸至毛油周转罐，而成熟醪则送至醪池。厨余垃圾浆液经过初步的油水分离后依然存在粘附力较强的油脂，因此本实用新型中先通过对厨余垃圾废水进行打浆得到浆液，更容易的将大的脂肪快打散，使得油脂更为充分暴露出来，并通过灭菌单元的处理以及发酵的作用使得剩余的油脂吸附量大大降低，通过发酵前与发酵后两个步骤去除油脂，这样回收到的油脂量远超常规工艺，而收集到的油脂可经过洗涤和减压干燥制成成品废油脂，废油脂经酯交换反应后，经洗涤和减压干燥制成脂肪酸乙酯储存。

所述蒸馏装置包括：

成熟醪预处理单元，对发酵装置产生的成熟醪进行预热；

蒸馏塔单元，对预热后的成熟醪进行蒸馏；

塔顶产品处理单元，对塔顶蒸汽进行回流与收集；

塔底产品处理单元，对塔底釜残液进行再沸与排糟；

杂醇油处理单元，对蒸馏过程产生的杂醇油进行分离。

成熟醪经过成熟醪预处理单元处理达到一定的温度后输送进蒸馏塔单元进行蒸馏。成熟醪预处理单元、蒸馏塔单元、塔顶产品处理单元、塔底产品处理单元、杂醇油单元均可采用现有技术中成熟的设备，但是为了进一步提高余热的利用，降低能耗，本实用新型还做了如下改进。

所述成熟醪预处理单元包括初级预热器、二级预热器以及三级预热器；

所述塔底产品处理单元包括再沸器和排糟器。

所述初级预热器的冷介质进口连接至发酵装置以接收成熟醪，其冷介质出口连接至二级预热器的冷介质进口，二级预热器的冷介质出口连接至三级预热器的冷介质进口，三级预热器的冷介质出口连接至蒸馏塔单元。

所述蒸馏塔单元的蒸汽出口连接至初级预热器的热介质进口，初级预热器的热介质出口连接至塔顶产品处理单元以实现酒精的回流与收集，蒸馏塔的蒸汽不直接进行冷凝处理，而且将其与成熟醪进行热交换以对成熟醪进行预热。

所述蒸馏塔的釜残液出口分别连接至再沸器和排糟器，所述再沸器的蒸汽出口连接至蒸馏塔底部，其物料出口连接至排糟器，所述排糟器的物料出口连接至二级预热器的热介质进口，二级预热器的热介质出口连接塔釜产物储存罐，排糟器排出的醪渣与醪液依然有较高温度，同样将其对成熟醪进行预热，充分利用热量，降低能耗。

所述再沸器的热介质进口连接至锅炉装置，其热介质出口连接至二次预热器的热介质进口，二次预热器的热介质出口连接至锅炉装置，通过锅炉装置提供的蒸汽将成熟醪预热到符合要求的温度再进行蒸馏；通过三级热量回收对成熟醪进行预热，降低了能耗。

所述杂醇油处理单元包括杂醇油冷却器和杂醇油分离器，所述杂醇油冷却器的热介质进口连接至蒸馏塔，其热介质出口连接至杂醇油分离器，其冷介质进出口分别连接至循环水装置，所述杂醇油分离器连接至发酵装置以储存分离后杂醇。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型将厨余垃圾中的营养物质以浆液的形成进行后续的发酵与蒸馏，降低设备损耗度，并能将发酵与蒸馏进行得更彻底。

2、厨余垃圾浆液初次除油脂后，在发酵结束后进行再次除油脂，使得发酵后的成熟醪中油脂含量大大减少，油脂的回收量远超常规工艺，防止制备的饲料中因为残留油脂过多而加速酸败。

3、发酵装置与蒸馏装置中采用热量回收利用技术，降低了能耗。

4、通过本实用新型对厨余垃圾进行综合处理，厨余垃圾资源化更为彻底，全部的厨余垃圾物质均得到了有效的利用。

附图说明

图1为实施例1平面布置图；

图2为实施例1发酵装置平面布置图；

图3为实施例1蒸馏装置平面布置图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

实施例

如图1所示，一种厨余垃圾废水处理生产线，包括：

发酵装置200，对厨余垃圾固液分离后的浆液进行发酵以产生成熟醪；

蒸馏装置300，对发酵装置200产生的成熟醪进行蒸馏；

循环水装置600，提供生产所需的冷水；

锅炉装置700，提供生产所需的蒸汽。

所述发酵装置包括依次连接的用于对来厨余垃圾废水浆液进行灭菌消毒的灭菌单元、用于冷却灭菌消毒后的厨余垃圾浆液的换热单元以及对厨余垃圾浆液进行发酵的发酵单元。

如图2所示，所述换热单元包括对厨余垃圾浆液进行逐级降温的多级浆料换热器，所述灭菌单元包括喷射加热器2001和蒸煮器2002，所述发酵单元包括酵母活化罐2006以及四个发酵罐2005。其中初级浆料换热器2003的冷介质进口与储存厨余垃圾废水浆液的装置连接，其冷介质出口与喷射加热器2001的进液口连接，喷射加热器2001的蒸汽入口与锅炉装置700连接，其出液口与蒸煮器2002的物料进口连接，蒸煮器2002的物料出口与初级浆料换热器2003的热介质进口连接，其它换热器2004的冷介质进出口与循环水装置连接形成制冷循环，浆料依次通过多级换热器后进行换热，末级浆料换热器的热介质出口与发酵罐2005连接以输送厨余垃圾浆液，且酵母活化罐2006同时连接至发酵罐2005以输送菌种。所述发酵罐2005的物料出口与油酒分离器2007连接以分离油脂，所述油酒分离器2007的酒料出口连接至醪池2009以储存成熟醪，其油料出口连接至毛油周转罐2008以存储油脂，所述醪池2009的物料出口连接至蒸馏装置300。

所述蒸馏装置包括：

成熟醪预处理单元，对发酵装置产生的成熟醪进行预热；

蒸馏塔单元，对预热后的成熟醪进行蒸馏；

塔顶产品处理单元，对塔顶蒸汽进行回流与收集；

塔底产品处理单元，对塔底釜残液进行再沸与排糟；

杂醇油处理单元，对蒸馏过程产生的杂醇油进行分离。

如图3所示，所述成熟醪预处理单元包括初级预热器3001、二级预热器3002，三级预热器3003；所述蒸馏塔单元包括蒸馏塔3004；所述塔顶产品处理单元包括计量罐3011和冷凝器3007、冷凝器3012；所述塔底产品处理单元包括再沸器3006和排糟器3005；所述杂醇油处理单元包括杂醇油冷却器3009和杂醇油分离器3010。所述初级预热器3001的冷介质进口连接至醪池2009以接收成熟醪，其冷介质出口连接至二级预热器3002的冷介质进口，二级预热器3002的冷介质出口连接至三级预热器3003的冷介质进口，三级预热器3003的冷介质出口连接至蒸馏塔3004的物料进口；所述蒸馏塔3004的顶部蒸汽出口连接至初级预热器3001的热介质进口，初级预热器3001的热介质出口连接至冷凝器3007，冷凝器3007的热介质出口通过泵分别连接至蒸馏塔和冷凝器3012以实现产品回流与收集；所述蒸馏塔3004的底部釜残液出口分别连接至再沸器3006和排糟器3005，所述再沸器3006的蒸汽出口连接至蒸馏塔3004底部，其物料出口连接至排糟器，所述排糟器3005的物料出口连接至二级预热器3002的热介质进口，二级预热器3002的热介质出口连接至饲料生产装置中；所述再沸器3006的热介质进口连接至锅炉装置700，其热介质出口连接至三级预热器3003的热介质进口，三级预热器3003的热介质出口连接至锅炉装置700；所述杂醇油冷却器3009的热介质进口连接至蒸馏塔3004，其热介质出口连接至杂醇油分离器3010，其冷介质进出口分别连接至循环水装置600，所述杂醇油分离器3010连接至醪池2009以储存分离后的杂醇。

上述实施例仅为本实用新型的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。