[發(fā)明專利]餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)沼氣一體機(jī)及其實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710542652.1
• 申請(qǐng)日: 2017-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN107118943B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓偉;方俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C12M1/107
• 分類號(hào): C12M1/107;C12M1/02;C12P5/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

1.餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)沼氣一體機(jī)，適用于安置在食堂、飯店、居民小區(qū)附近或后院，其特征在于主要包括稱重系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、水解系統(tǒng)、二級(jí)固液分離裝置、厭氧發(fā)酵系統(tǒng)、稀釋水循環(huán)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)；稱重系統(tǒng)的出料口與預(yù)處理系統(tǒng)的進(jìn)料口相連，預(yù)處理系統(tǒng)的出料口與水解系統(tǒng)的進(jìn)料口相連，水解系統(tǒng)的出料口與二級(jí)固液分離裝置的第一進(jìn)料口相連，二級(jí)固液分離裝置的第一出液口與厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的進(jìn)液口相連，二級(jí)固液分離裝置的第二出液口與稀釋水循環(huán)系統(tǒng)的進(jìn)液口相連，厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的出液口與小型沉淀槽的進(jìn)口相連，小型沉淀槽的液料出口與二級(jí)固液分離裝置的第二進(jìn)料口相連，稀釋水循環(huán)系統(tǒng)的出液口與水解系統(tǒng)的進(jìn)水口相連；

所述的稱重系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有質(zhì)量測(cè)量模塊、進(jìn)水量分析模塊以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，質(zhì)量測(cè)量模塊的兩個(gè)信號(hào)輸出端分別與進(jìn)水量分析模塊的信號(hào)輸入端、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的信號(hào)輸入端相連，進(jìn)水量分析模塊的信號(hào)輸出端與控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入端相連；其中質(zhì)量測(cè)量模塊用于獲取待處理餐廚垃圾的質(zhì)量數(shù)據(jù)；進(jìn)水量分析模塊根據(jù)餐廚垃圾與進(jìn)水量的質(zhì)量體積比為10-40g：100ml計(jì)算得到后續(xù)水解階段進(jìn)水量；

所述的預(yù)處理系統(tǒng)包括破碎系統(tǒng)、一級(jí)固液分離系統(tǒng)和油水分離系統(tǒng)；其中破碎系統(tǒng)用于將經(jīng)稱量后的餐廚垃圾進(jìn)行破碎；一級(jí)固液分離系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)破碎后餐廚垃圾的固液分離；油水分離系統(tǒng)用于對(duì)一級(jí)固液分離后的液體進(jìn)行油水分離，水進(jìn)入水解系統(tǒng)，油脂分離收集，可賣至做生物柴油企業(yè)；

所述的水解系統(tǒng)采用內(nèi)配備攪拌裝置的水解罐；水解罐內(nèi)外源水解酶采用淀粉酶、纖維素酶或蛋白質(zhì)酶；其中餐廚垃圾量100g加入酶1-5g；水解溫度為36℃，水解時(shí)間為2-5h；

所述的厭氧發(fā)酵系統(tǒng)為上流式厭氧污泥床反應(yīng)器UASB， UASB反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有提供足夠微生物的污泥；UASB反應(yīng)器的進(jìn)液口作為厭氧發(fā)酵系統(tǒng)的進(jìn)液口，UASB反應(yīng)器的出液口與小型沉淀槽的進(jìn)料口相連，小型沉淀槽的出液口與二級(jí)固液分離裝置的第二進(jìn)料口相連；厭氧發(fā)酵罐UASB的出氣口與水封罐的進(jìn)氣口相連，水封罐用于沼氣的收集提純；

所述的控制系統(tǒng)包括進(jìn)水量控制模塊、攪拌速率控制模塊、自動(dòng)控溫模塊；其中進(jìn)水量控制模塊，實(shí)現(xiàn)根據(jù)稱重系統(tǒng)計(jì)算得到的進(jìn)水量控制水解罐的進(jìn)水體積；攪拌速率控制模塊，用以控制酶與餐廚垃圾接觸的比表面積，實(shí)現(xiàn)水解效果最大化；自動(dòng)控溫模塊，實(shí)現(xiàn)水解與厭氧發(fā)酵的適宜溫度。

2.如權(quán)利要求1所述的餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)沼氣一體機(jī)，其特征在于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊根據(jù)按每桶、每天、每月、每季度、每年統(tǒng)計(jì)餐廚垃圾量。

3.如權(quán)利要求1所述的餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)沼氣一體機(jī)，其特征在于所述的破碎系統(tǒng)采用螺旋推進(jìn)桿實(shí)現(xiàn)破碎。

4.基于權(quán)利要求1-3任一所述餐廚垃圾發(fā)酵產(chǎn)沼氣一體機(jī)的一種餐廚垃圾處理方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟（1）、稱重

將餐廚垃圾置于稱重系統(tǒng)的餐廚垃圾專用標(biāo)準(zhǔn)方桶內(nèi)，經(jīng)質(zhì)量測(cè)量模塊獲取垃圾質(zhì)量數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳送至進(jìn)水量分析模塊，同時(shí)傳送至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)保存；進(jìn)水量分析模塊根據(jù)接收到的垃圾質(zhì)量數(shù)據(jù)，按照餐廚垃圾與進(jìn)水量的質(zhì)量體積比10-40g：100ml的比例關(guān)系計(jì)算獲得后續(xù)水解罐內(nèi)的進(jìn)水量，然后傳送至控制模塊；

步驟（2）、預(yù)處理

經(jīng)稱量后的餐廚垃圾進(jìn)入破碎系統(tǒng)進(jìn)行破碎，破碎的粒徑0.5-2cm；將破碎后的垃圾在一級(jí)固液分離系統(tǒng)進(jìn)行一級(jí)固液分離；一級(jí)固液分離后的液料進(jìn)入油水分離系統(tǒng)，分離后水進(jìn)入水解罐，油脂分離收集，可賣至做生物柴油企業(yè)；一級(jí)固液分離后的固料直接進(jìn)入水解罐；

步驟（3）、水解

將預(yù)處理后餐廚垃圾進(jìn)入水解罐后，進(jìn)水量控制模塊根據(jù)前期接收到的進(jìn)水量數(shù)據(jù)添加水到水解罐進(jìn)行稀釋、制漿；自動(dòng)控溫模塊通過人工設(shè)定從而控制水解溫度，同時(shí)水解罐內(nèi)加入外源水解酶，攪拌速率控制模塊通過人工設(shè)定用以控制酶與餐廚垃圾接觸的比表面積，加快餐廚垃圾液化水解，使得餐廚垃圾減量率達(dá)到70%以上，液態(tài)水解產(chǎn)物中SCOD提高200%以上，實(shí)現(xiàn)餐廚垃圾快速、高效水解、純化；

步驟（4）、二級(jí)固液分離

將水解后的固液混合物排入二級(jí)固液分離裝置進(jìn)行固體沼渣分離，分離后的水解液大部分進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器，小部分回流到稀釋水池；

步驟（5）、厭氧發(fā)酵

餐廚垃圾水解液進(jìn)入U(xiǎn)SAB反應(yīng)器內(nèi),發(fā)酵氣體（即沼氣）經(jīng)水封罐收集提純；發(fā)酵后的產(chǎn)物排放到小型沉淀槽內(nèi)，小型沉淀槽內(nèi)的一部分上清液回流進(jìn)入發(fā)酵罐體內(nèi)，一部分進(jìn)入稀釋水循環(huán)系統(tǒng)；

步驟（6）、稀釋水循環(huán)

水解罐分流一部分水以及UASB反應(yīng)器經(jīng)發(fā)酵后的處理水均收集在稀釋水槽中，通過提升泵將水循環(huán)入水解罐中；

步驟（3）所述的外源水解酶采用淀粉酶、纖維素酶或蛋白質(zhì)酶；其中餐廚垃圾量100g加入酶1-5g；

步驟（3）水解溫度為36℃，水解時(shí)間為2-5h。