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1、(10)授权公告号 CN 203096062 U (45)授权公告日 2013.07.31 CN 203096062 U *CN203096062U* (21)申请号 201320031927.2 (22)申请日 2013.01.21 C12M 1/00(2006.01) C12M 1/02(2006.01) (73)专利权人 华南农业大学 地址 510642 广东省广州市天河区五山路 483 号 (72)发明人 王春铭 (74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 44245 代理人 苏运贞 裘晖 (54) 实用新型名称 一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置 (57) 摘要 本实用新型。
2、公开了一种餐厨垃圾联产乙醇和 乳酸的装置。 该装置包括水热分离反应器、 用于将 餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺 旋输送机和发酵罐 ； 用于将餐厨垃圾的固相从水 热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机设置在水热 反应器和发酵罐之间 ； 发酵罐包含依次连接的乙 醇发酵仓和乳酸发酵仓。该实用新型耦合餐厨垃 圾水热处理、 三相分离、 发酵设备， 极大减少了能 源的消耗 ； 同时能够实现连续进料， 提高餐厨垃 圾处理效率。 通过该实用新型， 将餐厨垃圾水热处 理后， 使油、 水、 渣分层， 易于三相分离， 分离后的 废油可深加工为生物柴油， 有机物由微生物发酵 制成燃料乙醇和 / 或乳酸， 发酵残。
3、渣用来生产衍 生燃料或肥料。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)授权公告号 CN 203096062 U CN 203096062 U *CN203096062U* 1/1 页 2 1. 一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 其特征在于 ： 包括水热分离反应器、 用于将 餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机和发酵罐 ； 用于将餐厨垃圾的固 相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机设置在水热反应器和发酵罐之间 ； 发酵罐包含 依次连接的乙醇发。
4、酵仓和乳酸发酵仓。 2. 根据权利要求 1 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 其特征在于 ： 还包括用于 控制所述的水热分离反应器和所述的发酵罐运行的计算机， 用于控制水热分离反应器运行 的计算机与所述的水热分离反应器及所述的发酵罐连接。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 其特征在于 ： 所述的 水热分离反应器包含罐体、 视镜、 支架、 U 形夹套、 用于测试罐体内部反应温度的温度电极、 用于固液分离的筛网和旋转电机 ； 视镜和用于测试罐体内部反应温度的温度电极设置于罐 体上， 支架设置于罐体的底部， U 形夹套设置于罐体外部， 用于固液分离的筛网位于罐。
5、体的 内部底部， 旋转电机与用于固液分离的筛网连接。 4. 根据权利要求 3 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 其特征在于 ： 所述的罐体的顶部设置进料口和卸压口 ； 所述的罐体的中部设置出油口 ； 所述的罐体 的底部设置出水口和出料口 ； 所述的视镜设置在所述的出油口的附近 ； 所述的 U 形夹套的高度为罐体高度的 2/3 ； 所述的 U 形夹套的顶部两侧分别设置热媒入口和冷媒入口， 底部分别设置热媒出口和 冷媒出口或是设置冷热媒出口 ； 所述的用于固液分离的筛网为倒立中空圆台形状， 其底部圆周与所述的罐体的出料口 同样大或略小于出料口， 紧邻出料口且位于所述的罐体的出料口上方。 5. 。
6、根据权利要求 4 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 其特征在于 ： 所述的水热 分离反应器还包括油水界面传感器， 其位于或略低于所述罐体的出油口同一水平面的位 置。 6. 根据权利要求 5 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 其特征在于 ： 所述的罐体 上还设置压力表和 / 或人孔。 7. 根据权利要求 1 或 2 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 其特征在于 ： 所述的 发酵罐为卧式， 包含夹套 II、 螺旋式搅拌轴和依次连接的乙醇发酵仓和乳酸发酵仓 ； 夹套 II 位于发酵罐的外部， 其上设置冷媒入口、 热媒入口和冷媒出口、 热媒出口 ； 螺旋式搅拌轴 位于发酵罐内部， 连通乙醇。
7、发酵仓和乳酸发酵仓。 8. 根据权利要求 7 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 其特征在于 ： 所述的乙醇发酵仓设置有物料进口， 其顶部设置有菌种投加口， 其底部设置有液体出 口， 其内部设置有 pH 电极和溶氧电极 ； 所述的乳酸发酵仓设置有物料出口， 其顶部设置有菌种投加口， 其底部设置有液体出 口， 其内部设置有 pH 电极和溶氧电极。 9. 根据权利要求 1 或 2 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 其特征在于 ： 还包括 抽水泵和储液罐 ； 抽水泵设置在储液罐和所述的罐体的出水口之间。 权 利 要 求 书 CN 203096062 U 2 1/4 页 3 一种餐厨垃圾联产乙醇。
8、和乳酸的装置 技术领域 0001 本实用新型属于固体废物处理工艺技术领域， 特别涉及一种餐厨垃圾联产乙醇和 乳酸的装置。 背景技术 0002 餐厨垃圾是一种重要的生物质能源。 将餐厨垃圾进行水热处理可使餐厨油脂量增 加， 从而增加生物柴油、 硬脂酸和油酸等产品的产量。此外， 水热处理对餐厨垃圾固体物起 到高温灭菌的作用， 适合后续的发酵处理。现有涉及餐厨垃圾水热处理及微生物发酵的工 艺基本上都是在不同设备中完成， 如将餐厨垃圾在水热罐中完成水热处理后， 被输送到三 相分离器中进行油、 水、 渣的分离 ； 分离出的渣送入发酵罐中进行微生物发酵。上述工艺涉 及较多设备， 工程造价较高。 实用新型内。
9、容 0003 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处， 提供一种可实现连续进料的餐 厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置。 0004 本实用新型的目的通过下述技术方案实现 ： 一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装 置， 包括水热分离反应器、 用于将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送 机和发酵罐 ； 用于将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机设置在水热 反应器和发酵罐之间 ； 0005 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置还包括用于控制水热分离反应器和发酵 罐运行的计算机， 用于控制水热分离反应器运行的计算机与水热分离反应器及发酵罐连 接 ； 0006 所述的水热分离反应器包含罐体。
10、、 视镜、 支架、 U 形夹套、 用于测试罐体内部反应温 度的温度电极、 用于固液分离的筛网和旋转电机 ； 0007 根据处理量设计不同大小的罐体， 适合小城镇或大城市的餐厨垃圾处理 ； 0008 在所述的罐体的顶部设置进料口和卸压口 ； 在所述的罐体的中部设置出油口 ； 在 所述的罐体的底部设置出水口和出料口 ； 0009 优选地， 在所述的罐体上设置压力表 ； 更优选地， 在所述的罐体上设置人孔 ； 0010 所述的视镜设置于所述的罐体上， 优选为设置在靠近所述的出油口处 ； 用于观察 在所述的罐体中的油脂是否可以通过出油口进行排放或是用于观察所述的罐体中的反应 情况 ； 0011 所述的。
11、支架设置于罐体的底部， 用于支撑罐体 ； 0012 所述的 U 形夹套设置于罐体外部， 在所述的 U 形夹套的顶部两侧分别设置热媒入 口和冷媒入口， 在所述的 U 形夹套的底部设置热媒出口和冷媒出口 ； 热媒出口和冷媒出口 可为同一出口 ； 0013 所述的热媒优选为导热油 ； 说 明 书 CN 203096062 U 3 2/4 页 4 0014 所述的冷媒优选为水 ； 0015 所述的 U 形夹套优选设置于罐体外部的中下部， U 形夹套的高度优选为罐体高度 的 2/3 ； 0016 所述的用于测试罐体内部反应温度的温度电极设置于所述的罐体上的任意位置， 优选设置于罐体的内部顶部 ； 001。
12、7 所述的用于固液分离的筛网位于所述的罐体的内部底部， 位于出水口的上方 ； 最 好以一定角度设置筛网， 可使水分透过筛网流至反应器下部， 而餐厨垃圾固体截留在筛网 上面 ； 0018 所述的用于固液分离的筛网优选为倒立中空圆台形状， 其中， 用于固液分离的筛 网的底部圆周与出料口同样大或略小于出料口， 紧邻出料口且位于出料口上方 ； 用于固液 分离的筛网的顶部圆周设计为能在罐体内旋转， 且能最大量截住餐厨垃圾的固体物 ； 0019 所述的旋转电机与所述的用于固液分离的筛网连接， 作用为驱动筛网转动， 以离 心方式加速固液分离 ； 0020 所述的水热分离反应器还包括油水界面传感器 ； 002。
13、1 所述的油水界面传感器设置于所述罐体的内部， 位于或略低于所述的出油口同一 水平面的位置 ； 当餐厨垃圾经过水热反应后， 油相位于水相的上方， 当水相液面到达一定高 度时， 通过 PLC( 可编程控制器 ) 控制水泵停止工作， 并开启上部出油口， 实现油分的溢流 ； 0022 所述的发酵罐包含依次连接的乙醇发酵仓和乳酸发酵仓 ； 优选地， 该发酵罐为卧 式， 包含夹套 II、 螺旋式搅拌轴和依次连接的乙醇发酵仓和乳酸发酵仓 ； 夹套 II 位于发酵 罐的外部， 其上设置冷媒入口、 热媒入口和冷媒出口、 热媒出口， 热媒出口和冷媒出口可为 同一出口 ； 螺旋式搅拌轴位于发酵罐内部， 连通乙醇发。
14、酵仓和乳酸发酵仓 ； 餐厨垃圾通过 乙醇发酵仓进行乙醇发酵， 乙醇发酵结束后， 乙醇发酵仓旋转离心， 将发酵缪液甩至外筒， 经液体出口排放， 酒糟由螺旋式搅拌轴送至乳酸发酵仓中继续进行乳酸发酵 ； 为了更好地 节能， 可将水热分离反应器上的 U 形夹套上的冷媒出口与夹套 II 上的冷媒入口连接， 将水 热分离反应器上的 U 形夹套上的热媒出口与夹套 II 上的热媒入口连接 ； 0023 其中， 在每个发酵仓内都设置有 pH 电极、 溶氧电极 ； 在每个发酵仓的顶部设置有 菌种投加口 ； 在每个发酵仓的底部设置有液体出口 ； 在所述的乙醇发酵仓设置物料进口， 在所述的乳酸发酵仓设置物料出口 ； 。
15、0024 所述的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置还包括抽水泵和储液罐 ； 抽水泵设置在储 液罐和所述的罐体的出水口之间 ； 当所述的水热分离反应器中的水位到达所述的油水界面 传感器的位置， 抽水泵的作用是确保所述的水热分离反应器中的水顺利抽出， 送至储液罐 中 ； 当所述的水热分离反应器中的水位未到达所述的油水界面传感器的位置， 抽水泵的作 用是将储液罐中的水抽至所述的水热分离反应器中， 以使液面到达出油口高度， 同时冲洗 筛网防止堵塞。 0025 本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果 ： 本实用新型通过关键技术的 创新和集成， 耦合餐厨垃圾水热处理、 三相分离、 发酵设备， 极大减少了能。
16、源的消耗 ； 同时可 以连续进料， 提高餐厨垃圾处理效率。通过该实用新型， 将餐厨垃圾水热处理后， 使油、 水、 渣分层， 易于三相分离， 分离后的废油可深加工为生物柴油， 有机物由微生物发酵制成燃料 乙醇和 / 或乳酸， 发酵残渣用来生产衍生燃料或肥料。在我国低碳经济大背景下， 将餐厨垃 说 明 书 CN 203096062 U 4 3/4 页 5 圾作为资源化利用的原材料， 建立符合国家产业政策扶持的分布式能源化低碳利用模式， 能有效促进我国循环经济的发展。 附图说明 0026 图 1 是实施例 1 提供的餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置的示意图， 其中 ： 1- 罐体、 2-卸压口、 3-温。
17、度电极、 4-压力表、 5-进料口、 6-出油口、 7-油水界面传感器、 8-热媒入口、 9- 旋转电机、 10- 出水口、 11- 出料口、 12- 螺旋搅拌轴、 13- 支架、 14- 液体出口、 15- 冷热媒 出口、 16-液体出口、 17-出料口、 18-热媒入口、 19-冷媒入口、 20-乳酸发酵仓、 21-夹套II、 22- 菌种投加口、 23- 乙醇发酵仓、 24- 菌种投加口、 25-pH 电极、 26- 溶氧电极、 27- 冷热媒出 口、 28-U 形夹套、 29- 冷媒入口、 30- 视镜、 31- 筛网。 具体实施方式 0027 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步。
18、详细的描述， 但本实用新型的实施 方式不限于此。 0028 实施例 1 0029 一种餐厨垃圾联产乙醇和乳酸的装置， 如图 1 所示， 包括水热分离反应器、 用于将 餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐的螺旋输送机和发酵罐。 0030 水热分离反应器包括罐体 1、 油水界面传感器 7、 支架 13、 U 形夹套 28、 用于固液分 离的筛网 31 和旋转电机 9。其中， 在罐体 1 的顶部设置进料口 5、 卸压口 2、 压力表 4 和温度 电极 3， 在罐体的中部设置出油口 6 和视镜 30 ； 在罐体的底部设置出水口 10 和出料口 11。 支架 13 设置于罐体 1 的底部， 用于支撑罐。
19、体。U 形夹套 28 设置于罐体 1 外部的中下部 （将 罐体从上至下分为3部分， 中下部指的是排除罐体的1/3靠近顶部部分外的其余部分） ， U形 夹套 28 的高度为罐体 1 高度的 2/3 ； 在 U 形夹套 28 的顶部两侧分别设置热媒入口 8 和冷 媒入口 29， 在 U 形夹套的底部设置冷热媒出口 27， 即冷媒、 热媒均从此口出。油水界面传感 器 7 均设置于罐体的内部， 油水界面传感器 7 略低于出油口 6。用于固液分离的筛网 31 为 倒立中空圆台形状， 其中， 用于固液分离的筛网 31 的底部圆周与出料口 11 同样大， 紧邻出 料口且位于出料口 11 的上方 ； 用于固液。
20、分离的筛网 31 的顶部圆周略小于罐体 1 的圆周。 旋转电机 9 与用于固液分离的筛网 31 连接， 用于驱动筛网 31 转动， 以离心方式加速固液分 离。水分透过筛网 31 流至水热反应器下部， 再通过出水口 10 流出。 0031 螺旋输送机将餐厨垃圾的固相从水热反应器输送到发酵罐， 其螺旋搅拌轴设置在 封闭或半封闭中的管道中。 螺旋输送机中的螺旋搅拌轴与发酵仓中的螺旋搅拌轴为一体化 的螺旋搅拌轴。该螺旋搅拌轴 12 设置在水热反应器的出料口 11 和发酵罐的乳酸发酵仓的 出料口 17 之间， 连通发酵罐的乙醇发酵仓 23 和乳酸发酵仓 20。 0032 发酵罐为卧式， 包含夹套 II2。
21、1 和依次连接的乙醇发酵仓 23 和乳酸发酵仓 20 ； 夹 套II21位于发酵罐的外部， 其上设置热媒入口18、 冷媒入口19和冷热媒出口15 ； 在乙醇发 酵仓 23 设置物料进口， 在乳酸发酵仓 20 设置出料口 17。在每个发酵仓内都设置有 pH 电极 25、 溶氧电极 26 ； 在乙醇发酵仓 23 的顶部设置菌种投加口 24， 底部设置液体出口 14 ； 在乳 酸发酵仓20的顶部设置菌种投加口22， 底部设置液体出口16。 经过水热反应器处理的餐厨 垃圾通过螺旋搅拌轴 12， 从水热反应器的出料口 11 进入乙醇发酵仓 23， 进行乙醇发酵 ； 乙 说 明 书 CN 20309606。
22、2 U 5 4/4 页 6 醇发酵结束后， 乙醇发酵仓23旋转离心， 将发酵缪液甩至外筒， 经液体出口14排放， 酒糟由 螺旋搅拌轴 12 送至乳酸发酵仓 20 中继续进行乳酸发酵。根据温度需要， 分别从夹套 II21 与 U 形夹套 28 中的冷媒入口或热媒入口通入冷媒或热媒。为了节能， 夹套 II21 的冷媒入 口 19 和热媒入口 18 除连接冷媒和热媒外， 还与 U 形夹套 28 的冷热媒出口 27 连接， 根据温 度需要经 PLC( 可编程控制器 ) 由电磁阀控制冷热媒流量。 0033 实施例 2 0034 使用实施例 1 所提供的装置处理餐厨垃圾。 0035 （1） 水热处理 ： 。
23、分选后的餐厨垃圾从进料口送至水热分离反应器， 将热媒通过热媒 入口 8 进入 U 形夹套 28 中， 控制温度为 130， 处理 40 分钟。之后将热媒通过冷热媒出口 27 导出， 通过冷媒入口 29 导入冷媒， 使罐体温度下降。 0036 （2） 三相分离 ： 将水热结束后的水热分离反应器卸至常压。 当水热分离反应器中的 水位超过油水界面传感器 7 时， 打开出水口 10， 通过抽水泵将水抽至储液罐， 当水位下降到 油水界面传感器 7 时， 通过 PLC（可编程控制器） 控制水泵停止工作， 并开启上部出油口 6， 实现油分的溢流。当水位未到达油水界面传感器 7 的位置， 通过抽水泵将水或储液。
24、罐中贮 存的三相分离的废水 （上次工作贮存的） 抽至水热分离反应器中， 以使液面到达出油口 6 的 高度， 保证油脂顺利地从出油口 6 溢出， 同时冲洗筛网 31 防止堵塞。然后， 废水由底部出水 口 10 流至储液罐， 开启旋转电机 9， 加速固液分离。 0037 （4） 深度处理 ： 0038 三相分离得到的固体从底部出料口 11 落入螺旋输送机 （螺旋搅拌轴 12） ， 并被 送至卧式发酵罐的乙醇发酵仓23中， 从菌种投加口24接入乙醇发酵菌种， 通过热媒和冷媒 调节温度至30进行乙醇发酵， 发酵缪液经乙醇发酵仓23离心分离后， 从液体出口14流至 乙醇缪液贮罐， 蒸馏后制得乙醇。接着，。
25、 酒糟通过螺旋搅拌轴 12 输送至乳酸发酵仓 20 中， 此时， 从液体出口16回流部分三相分离的废水， 并从菌种投加口22接入乳酸发酵菌种进行 乳酸发酵， 发酵缪液经乳酸发酵仓 20 离心分离后， 从底部的液体出口 16 流出。二次发酵后 的降解物由螺旋搅拌轴 12 通过出料口 17 排出。 0039 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式， 但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制， 其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、 修饰、 替 代、 组合、 简化， 均应为等效的置换方式， 都包含在本实用新型的保护范围之内。 说 明 书 CN 203096062 U 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 203096062 U 7 。