本發(fā)明涉及垃圾處理，更具體的說是涉及一種濕垃圾水熱反應(yīng)制備黃腐酸的方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、濕垃圾是指居民日常生活及食品加工、餐飲服務(wù)、單位供餐等活動(dòng)中產(chǎn)生的垃圾，其具有高含水率和高有機(jī)質(zhì)的特點(diǎn)，容易腐壞并產(chǎn)生惡臭，對(duì)城市居住環(huán)境和居民健康產(chǎn)生威脅。

2、根據(jù)實(shí)際處理廠針對(duì)不同收集系統(tǒng)和垃圾的組分特性的區(qū)別，將濕垃圾分為兩大類：廚余垃圾和餐飲垃圾。

3、廚余垃圾是指居民區(qū)及集貿(mào)市場(chǎng)經(jīng)分類后產(chǎn)生的廚余果皮，根據(jù)垃圾特性調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，實(shí)施強(qiáng)制垃圾分類后，干垃圾的容重、含水率相比之前分別下降約36.80％和36.33％，干垃圾低位發(fā)熱量上升約103.60％。與此同時(shí)，廚余垃圾組分變化比較大，含雜率明顯降低，垃圾容重顯著增大約235.56％，含水率增大37.11％，達(dá)到80％左右。

4、餐飲垃圾是指居民日常生活以外的食品加工、飲食服務(wù)、單位供餐等活動(dòng)中產(chǎn)生的食物殘余和食品加工廢料。餐廚垃圾以淀粉類、食物纖維類、動(dòng)物脂肪類等有機(jī)物質(zhì)為主要成分，具有含水率高、油脂、鹽份含量高、易腐變發(fā)酵、發(fā)臭的特點(diǎn)。一般的，餐廚垃圾含水率較高，基本在85％左右；雜質(zhì)含量的變化幅度較大(1.97％～32.85％)，但呈現(xiàn)出冬春兩季雜質(zhì)量少、夏季雜質(zhì)量多的趨勢(shì)；c/n低，平均維持在15左右；有機(jī)質(zhì)含量較高，基本維持平均85％

5、目前濕垃圾處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)包括：

6、1、廚余垃圾中含油率升高

7、隨著垃圾分類工作的普及和推廣，廚余垃圾的含水率和含油率都有了提高。若后端采用厭氧消化工藝，而油脂沒有經(jīng)過去除，則這部分油脂將隨著廚余漿料進(jìn)入后端的厭氧環(huán)節(jié)，從而導(dǎo)致厭氧工藝中揮發(fā)性脂肪酸(vfa)的累積，影響厭氧系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

8、2、沼渣脫水后沼液碳氮比失調(diào)，處理難度大

9、沼渣脫水后沼液進(jìn)污水處理系統(tǒng)，若前段厭氧有機(jī)質(zhì)利用率高，沼液會(huì)出現(xiàn)碳氮比失調(diào)的情況，污水處理難度加大。

10、3、臭氣控制是重點(diǎn)

11、濕垃圾處理廠的臭氣控制是項(xiàng)目成功運(yùn)行的中重要標(biāo)識(shí)。臭氣的控制應(yīng)重點(diǎn)從兩方面考慮，一是前端收集，二是末端處理。

12、目前濕垃圾成分的復(fù)雜性決定了使用單一的現(xiàn)有處理技術(shù)難以完成高效高產(chǎn)值處理和利用。因此，對(duì)濕垃圾進(jìn)行組分分離、綜合運(yùn)用多項(xiàng)處理利用技術(shù)是發(fā)展思路之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種濕垃圾水熱反應(yīng)制備黃腐酸的方法及裝置以解決背景技術(shù)中遇到的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種濕垃圾水熱反應(yīng)制備黃腐酸裝置，包括：水熱反應(yīng)單元、固體黃腐酸生產(chǎn)單元、生物柴油分離單元和濃縮蒸發(fā)單元；

4、其中，所述水熱反應(yīng)單元包括：配漿桶、配漿輸送泵、水熱反應(yīng)釜、導(dǎo)熱油加熱裝置和閃蒸罐；

5、所述配漿桶、配漿輸送泵、水熱反應(yīng)釜、閃蒸罐依次連接；

6、所述導(dǎo)熱油加熱裝置與所述水熱反應(yīng)釜循環(huán)連接；

7、所述導(dǎo)熱油加熱裝置與水熱反應(yīng)釜進(jìn)口和出口連接的管路上設(shè)置有旁路。

8、在本發(fā)明中，配漿桶有內(nèi)外兩層，內(nèi)層為物料攪拌單元，外層為加熱單元；

9、水熱反應(yīng)釜設(shè)置有夾套，夾套是一個(gè)環(huán)繞在反應(yīng)器外部的密封空間，通過在其中循環(huán)加熱或冷卻介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部的溫度控制；

10、反應(yīng)釜底部的出料口連接至閃蒸罐的進(jìn)口，在管道上安裝有三個(gè)電動(dòng)閥門，依次為電動(dòng)開關(guān)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)開關(guān)閥。水熱反應(yīng)釜進(jìn)行加熱反應(yīng)時(shí)三個(gè)閥門全部關(guān)閉，當(dāng)保溫保壓結(jié)束后，先開啟兩個(gè)電動(dòng)閥門，再緩慢開啟電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(初始開度15°，之后30°，50°，75°，90°)均勻的將反應(yīng)過的物料排入閃蒸罐中，使得閃蒸罐內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽量比較均勻，可持續(xù)穩(wěn)定的為后續(xù)工藝(蒸汽式烘干機(jī))提供熱量；

11、反應(yīng)釜頂端的泄壓口也連接至閃蒸罐的進(jìn)料口，同樣在在管道上安裝有三個(gè)電動(dòng)閥門，依次為電動(dòng)開關(guān)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)開關(guān)閥，當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)出現(xiàn)超壓超溫時(shí)，先打開兩個(gè)電動(dòng)開關(guān)閥，在緩慢打開電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(初始開度5°，最多開到15°)泄壓，當(dāng)壓力低于此時(shí)溫度下的飽和蒸氣壓時(shí)關(guān)閉閥門繼續(xù)反應(yīng)。若連續(xù)出現(xiàn)三次超壓情況，停止加熱，降溫卸料，視為此次水熱反應(yīng)失敗；

12、水熱反應(yīng)釜夾套上設(shè)置有導(dǎo)熱油進(jìn)口和導(dǎo)熱油出口，導(dǎo)熱油加熱裝置與導(dǎo)熱油進(jìn)口和導(dǎo)熱油出口連接的管路上設(shè)置有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，兩個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門與導(dǎo)熱油加熱裝置之間設(shè)置有旁路，旁路上也設(shè)置有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，當(dāng)水熱反應(yīng)釜進(jìn)行加料時(shí)，關(guān)閉導(dǎo)熱油加熱裝置至導(dǎo)熱油進(jìn)口以及導(dǎo)熱油加熱裝置至導(dǎo)熱油出口的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，打開旁通管路的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(全開)用來檢測(cè)導(dǎo)熱油加熱裝置的輸送泵以及加熱單元是否正常(主要是防止結(jié)焦的導(dǎo)熱油堵塞管路和粘附的加熱裝置的罐壁上使升溫速度過慢)。當(dāng)溫度能快速上升至50℃時(shí)，表明導(dǎo)熱油加熱裝置處于正常工況下。當(dāng)溫度上升過慢，進(jìn)行檢查決定是否將導(dǎo)熱油全部排出靜置沉淀(上部清澈的導(dǎo)熱油仍加入到導(dǎo)熱油加熱裝置)以及清洗加熱裝置和管道。當(dāng)反應(yīng)釜進(jìn)入保壓保溫階段時(shí)，調(diào)小導(dǎo)熱油加熱裝置與反應(yīng)釜夾套連接管道上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(開度≤30°)，旁通管路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥打開(開度60°～90°)，并關(guān)閉導(dǎo)熱油的加熱單元，通過導(dǎo)熱油大部分內(nèi)部循環(huán)來保持水熱反應(yīng)釜溫度維持在設(shè)定范圍內(nèi)。當(dāng)反應(yīng)釜保溫保壓結(jié)束后，關(guān)閉導(dǎo)熱油加熱裝置與反應(yīng)釜夾套連接管道上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，全開旁通管路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過導(dǎo)熱油全部內(nèi)循環(huán)來降溫，避免導(dǎo)熱油通過靜置降溫會(huì)在關(guān)閉或管路上某處出現(xiàn)積熱導(dǎo)致結(jié)焦。

13、優(yōu)選的，所述固體黃腐酸生產(chǎn)單元包括：離心機(jī)、蒸汽式烘干機(jī)、造粒機(jī)；

14、所述閃蒸罐與所述離心機(jī)、蒸汽式烘干機(jī)、造粒機(jī)依次連接。

15、優(yōu)選的，所述生物柴油分離單元包括：靜置分層罐、油脂存儲(chǔ)罐、油脂進(jìn)料泵、油水分離器和生物柴油脫水機(jī)；

16、所述離心機(jī)與所述靜置分層罐、油脂存儲(chǔ)罐、油脂進(jìn)料泵、油水分離器、生物柴油脫水機(jī)依次連接。

17、優(yōu)選的，濃縮蒸發(fā)單元包括：低濃度黃腐酸儲(chǔ)罐、黃腐酸進(jìn)料泵、預(yù)熱板式換熱器、二次升溫板式換熱器、強(qiáng)制循環(huán)泵、列管換熱器、蒸發(fā)器、真空緩沖罐、真空泵、蒸汽發(fā)生器、二級(jí)除沫器、蒸汽壓縮機(jī)、出料泵、高濃度液態(tài)黃腐酸儲(chǔ)罐、冷凝水儲(chǔ)罐、排水泵和冷凝水板式換熱器；

18、所述靜置分層罐與所述低濃度黃腐酸儲(chǔ)罐、黃腐酸進(jìn)料泵、預(yù)熱板式換熱器、二次升溫板式換熱器、強(qiáng)制循環(huán)泵、列管換熱器、蒸發(fā)器依次連接；

19、所述預(yù)熱板式換熱器的一端還與所述閃蒸罐連接，另一端與所述真空緩沖罐、真空泵、二次升溫板式換熱器、蒸汽式烘干機(jī)依次連接；

20、所述蒸汽發(fā)生器的一端與所述真空泵和二次升溫板式換熱器之間的管路連接，另一端與所述列管換熱器連接；

21、所述二級(jí)除沫器與所述蒸發(fā)器循環(huán)連接；

22、所述蒸汽壓縮機(jī)一端與所述二級(jí)除沫器連接，另一端與所述蒸汽發(fā)生器和列管換熱器之間的管路連接；

23、所述蒸發(fā)器還與所述出料泵、高濃度液態(tài)黃腐酸儲(chǔ)罐依次連接；

24、所述列管換熱器還與所述冷凝水板式換熱器、冷凝水儲(chǔ)罐、排水泵、配漿桶依次連接；

25、所述冷凝水儲(chǔ)罐還與所述真空緩沖罐連接。

26、在本發(fā)明中，二級(jí)除沫器采用金屬絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料作為截留泡沫和水珠的填料，金屬絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料采用孔徑直徑為0.5mm的金屬絲網(wǎng)按一定角度(30～45°)和規(guī)則折疊而成。金屬絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料具有壁薄、間隙率大、通量大、重量輕、阻力小、氣相通道傾角小、規(guī)則、氣體接觸充分、分離效果好、效率高、壓降低等特點(diǎn)。金屬絲網(wǎng)波紋片上有小孔，加強(qiáng)液體均勻分布和液膜更新，減少填料中的死角，增加分離效率。

27、使用金屬絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料，拆卸清洗方便，更換也方便，根據(jù)使用情況也可以使用多層金屬絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料(單層填料厚度50mm，最多5層)。

28、優(yōu)選的，所述蒸汽壓縮機(jī)的入口管路和出口管路之間設(shè)置有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門；所述蒸發(fā)器內(nèi)上部為蒸發(fā)室，下部為y形沸騰室。

29、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種濕垃圾水熱反應(yīng)制備黃腐酸的方法，采用上述的濕垃圾水熱反應(yīng)制備黃腐酸裝置，包括以下步驟：

30、(1)經(jīng)過研磨的濕垃圾物料導(dǎo)入配漿桶中，投加清水，攪拌，使得物料均勻分散在水溶液中，加熱，經(jīng)過加熱后的漿料通過配漿輸送泵輸送至水熱反應(yīng)釜中，開啟導(dǎo)熱油加熱裝置對(duì)水熱反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，使?jié){料進(jìn)行水熱反應(yīng)；

31、(2)反應(yīng)完成后，將物料排入閃蒸罐中得到底部物料和蒸汽，底部物料進(jìn)入離心機(jī)進(jìn)行固液分離，固體進(jìn)入蒸汽式烘干機(jī)，通過二次升溫板式換熱器的蒸汽進(jìn)行烘干，烘干的固體進(jìn)入造粒機(jī)進(jìn)行造粒；

32、(3)經(jīng)離心機(jī)分離的液體進(jìn)入靜置分層罐中靜置，上層油脂進(jìn)入后續(xù)的油脂儲(chǔ)存罐內(nèi)，當(dāng)油脂儲(chǔ)存罐內(nèi)液位達(dá)到四分之三時(shí)，將油脂儲(chǔ)存罐內(nèi)的油脂通過油脂輸送泵輸送至油水分離器，油水分離器脫除大部分水后，再進(jìn)入生物柴油脫水機(jī)中，進(jìn)一步降低生物柴油含水率；

33、(4)靜置分層罐底部的液體在靜置分離后進(jìn)入低濃度黃腐酸儲(chǔ)罐中暫存得到低濃度黃腐酸，當(dāng)黃腐酸儲(chǔ)罐中低濃度黃腐酸能保持濃縮蒸發(fā)單元運(yùn)行10h以上開啟濃縮蒸發(fā)單元，黃腐酸進(jìn)料泵將低濃度黃腐酸輸送至預(yù)熱板式換熱器，與閃蒸罐產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行換熱，然后蒸汽通過真空緩沖罐被真空泵抽吸與蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的新蒸汽混合進(jìn)入二次升溫板式換熱器，蒸汽進(jìn)入真空緩沖罐時(shí)，已經(jīng)冷凝的水通過真空緩沖罐錐底的管道送入冷凝水儲(chǔ)罐中，低濃度黃腐酸液體進(jìn)入二次升溫板式換熱器進(jìn)行第二次升溫；

34、(5)將經(jīng)過兩次換熱的低濃度黃腐酸通過強(qiáng)制循環(huán)泵輸送至列管換熱器，蒸發(fā)器中y形沸騰室出口與強(qiáng)制循環(huán)泵進(jìn)口相連接，強(qiáng)制循環(huán)泵將沸騰室的液體輸送至列管換熱器中，蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸汽通過蒸汽壓縮機(jī)輸送至列管換熱器，在列管換熱器中與低濃度黃腐酸進(jìn)行換熱，此時(shí)蒸汽在列管換熱器冷凝，冷凝液經(jīng)過冷凝水板式換熱器換熱進(jìn)入冷凝水儲(chǔ)罐，排水泵將冷凝水輸送至配漿桶作為配漿桶的熱源或者配漿用水；

35、濃縮蒸發(fā)單元中冷凝水收集后可以作為配漿桶加熱熱源，從閃蒸罐抽出的蒸汽經(jīng)預(yù)熱板式換熱器降溫后，其冷凝液的溫度較高(60℃)且水中有機(jī)物含量多(cod≥20000mg/l)，生化處理成本較大。與列管換熱器中產(chǎn)生的冷凝水相和混合后，冷凝水儲(chǔ)罐的水溫整體在40℃左右，且冷凝液的cod在3000mg/l以下，此時(shí)進(jìn)行污水處理的成本也降低了，冷凝液經(jīng)生化處理后，可用作配漿桶的配漿水，減少了額外的用水。

36、(6)濃縮蒸發(fā)單元不間斷進(jìn)料蒸發(fā)，當(dāng)蒸發(fā)器釜底的黃腐酸濃度超過40％時(shí)，開啟出料泵將釜底液體輸送至高濃度液態(tài)黃腐酸儲(chǔ)罐中降溫，保持出料與進(jìn)料的平衡，當(dāng)蒸發(fā)器釜底黃腐酸濃度低于40％時(shí)，關(guān)閉出料泵，繼續(xù)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮；

37、(7)濃縮蒸發(fā)單元?jiǎng)倖?dòng)進(jìn)行升溫時(shí)通過蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽來加熱濃縮蒸發(fā)單元。

38、優(yōu)選的，步驟(1)中所述濕垃圾物料的粒徑為0.1-1mm；濕垃圾物料與清水的物料比為5～30％；加熱的溫度為30-35℃。

39、優(yōu)選的，步驟(1)中所述水熱反應(yīng)包括：水解反應(yīng)階段，保持反應(yīng)溫度為40～75℃，此時(shí)反應(yīng)釜內(nèi)壓力≤0.04mpa；

40、脫水/脫羧和聚合反應(yīng)階段，保持反應(yīng)溫度為80～125℃，此時(shí)反應(yīng)釜內(nèi)壓力≤0.23mpa；

41、芳構(gòu)化反應(yīng)階段，保持反應(yīng)溫度為160～200℃，此時(shí)反應(yīng)釜內(nèi)壓力為0.62～1.6mpa；

42、保溫保壓階段，維持反應(yīng)釜內(nèi)溫度在190～200℃，壓力為1.3～1.6mpa，保溫保壓時(shí)間維持在50～60min。

43、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

44、1、多級(jí)篩選分離粉碎將物料與雜物分離的更干凈，避免一些雜物(塑料、玻璃等)影響設(shè)備運(yùn)行和水熱工藝穩(wěn)定，且相對(duì)細(xì)小、均勻的顆粒在水熱反應(yīng)階段反應(yīng)相對(duì)充分。

45、2、濕垃圾經(jīng)水熱反應(yīng)后得的充分利用，可以得到固體黃腐酸顆粒，高濃度液態(tài)黃腐酸、生物質(zhì)柴油。

46、3、水熱反應(yīng)分為四階段，工業(yè)化過程中可以設(shè)置相對(duì)簡單的控制參數(shù)，方便人員操作和監(jiān)測(cè)。即使某一階段出現(xiàn)問題，也可以根據(jù)參數(shù)要求來快速解決相關(guān)問題。

47、4、濃縮蒸發(fā)階段，兩級(jí)加熱來控制低濃度黃腐酸液體升溫幅度，降低運(yùn)行過程中能耗。濃縮蒸發(fā)階段的熱源(熱水、蒸汽)可供前端物料配漿和蒸汽式干燥機(jī)使用以及低濃度黃腐酸的升溫，降低了額外的熱源使用，降低建設(shè)過程中設(shè)備(蒸汽發(fā)生器)投資成本以及后續(xù)的運(yùn)行成本。