本發(fā)明涉及保護(hù)設(shè)備領(lǐng)域，具體的是一種廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)，還是一種廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的方法。

背景技術(shù)：

近年來由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，水果和蔬菜集約化種植的迅速發(fā)展，果蔬廢棄物的大量產(chǎn)生和富集已經(jīng)構(gòu)成了對農(nóng)田、水體、果蔬配送市場和其他人居環(huán)境的嚴(yán)重威脅，成為一種不可忽視的污染源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國每年產(chǎn)生的果蔬廢棄物高達(dá)1.0億噸，其中絕大部分沒有進(jìn)行資源化利用而被當(dāng)作垃圾隨意丟棄或者排放到環(huán)境中，給空氣、水體和人居環(huán)境都帶來了風(fēng)險(xiǎn)。因此，對果蔬廢棄物的處理、加工和利用成為消除污染實(shí)現(xiàn)資源化利用的必然途徑。果蔬廢棄物易發(fā)生腐爛，pH值較低，含水率高，總固體含量一般為8％-18％，其中可揮發(fā)性固體大約占固體總含量87％左右。有機(jī)質(zhì)部分包括75％的糖分和半纖維素、9％的纖維素以及5％的木質(zhì)素，N、P、K等營養(yǎng)元素含量豐富，基本無毒害性。果蔬廢棄物主要產(chǎn)生在其種植田地和加工交易場所，容易實(shí)現(xiàn)單獨(dú)收集處理。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，如果將果蔬廢棄物按照一般處理生活垃圾的方式進(jìn)行處理，其成本較高且資源浪費(fèi)情況嚴(yán)重。

中國專利CN 104651218A，公開日期2015年5月27日，公開了一種《果蔬垃圾厭氧發(fā)酵與沼氣發(fā)電機(jī)余熱耦合利用系統(tǒng)及方法》，該系統(tǒng)利用擠壓固液分離機(jī)對果蔬垃圾進(jìn)行固液分離，分離后的液體進(jìn)入?yún)捬跸禺a(chǎn)沼氣，果蔬渣進(jìn)入水熱反應(yīng)器進(jìn)行水解酸化，酸化后的物料進(jìn)入高溫發(fā)酵倉產(chǎn)沼氣。

通過上述專利可知，在針對果蔬垃圾厭氧發(fā)酵時(shí)，現(xiàn)有的技術(shù)均采用了固液分離的方式，對于果蔬渣進(jìn)行水解酸化，對固液分離過程產(chǎn)生的汁液和水解酸化部分產(chǎn)生的發(fā)酵液進(jìn)行厭氧產(chǎn)沼氣，該工藝較為復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有果蔬垃圾處理工藝需要在厭氧發(fā)酵前進(jìn)行固液分離因而處理工藝復(fù)雜的問題。本發(fā)明提供了一種廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)和方法，該廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)和方法不需要提前對果蔬垃圾進(jìn)行固液分離，粉碎后的果蔬垃圾直接進(jìn)入?yún)捬醍a(chǎn)甲烷罐發(fā)酵產(chǎn)沼氣，相比之下，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法更為簡單。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)，包括：

進(jìn)料單元，用于粉碎和輸送物料；

厭氧消化單元，含有厭氧消化罐，該進(jìn)料單元與厭氧消化罐的入口連接；

沼液過濾單元，用于將厭氧消化罐排出的沼液和沼渣分離，該沼液過濾單元與厭氧消化罐的沼液和沼渣排出口連接；

沼渣烘干單元，能夠?qū)⒃撜右哼^濾單元分離出的沼渣烘干；

沼氣凈化處理單元，能夠?qū)捬跸夼懦龅恼託鈨艋吞峒?，該沼氣凈化處理單元與厭氧消化罐的沼氣排出口連接。

沿物料的輸送方向，該進(jìn)料單元含有依次連接的螺旋輸送機(jī)、對輥粉碎機(jī)和螺桿泵。

沿物料的輸送方向，螺旋輸送機(jī)之前設(shè)置有料斗，對輥粉碎機(jī)和螺桿泵之間設(shè)置有水力旋流沉沙器。

螺旋輸送機(jī)的出口連接有配水管道，該配水管道能夠向螺旋輸送機(jī)的出口內(nèi)注水。

該沼液過濾單元含有依次連接的厭氧出料池、固液分離機(jī)和沼液清液池，厭氧出料池與厭氧消化罐的沼液和沼渣排出口連接，沼液清液池與固液分離機(jī)的沼液排出口連接。

該進(jìn)料單元含有對輥粉碎機(jī)，沼液清液池通過沼液回用泵與對輥粉碎機(jī)連接，沼液回用泵能夠?qū)⒄右呵逡撼貎?nèi)的沼液注入對輥粉碎機(jī)內(nèi)。

該沼渣烘干單元含有依次連接的沼渣螺旋輸送機(jī)、槳葉式干化機(jī)和沼渣擠壓造粒機(jī)，沼渣螺旋輸送機(jī)的入口與固液分離機(jī)的沼渣排出口連接。

該沼氣凈化處理單元含有依次連接的雙膜氣柜、沼氣脫硫設(shè)備、沼氣除雜設(shè)備和沼氣膜法提純設(shè)，雙膜氣柜的入口與厭氧消化罐的沼氣排出口連接。

沼氣除雜設(shè)備含有依次連接的粗過濾器、冷干機(jī)、精細(xì)過濾器和羅茨風(fēng)機(jī)，該粗過濾器的入口端與沼氣脫硫設(shè)備的出口連接；沼氣膜法提純設(shè)備含有依次連接的電加熱器、活塞式壓縮機(jī)、中空纖維膜分離裝置、天然氣增壓機(jī)和儲氣鋼瓶，該電加熱器的入口端與該羅茨風(fēng)機(jī)的出口連接；該沼渣烘干單元含有槳葉式干化機(jī)，沼氣除雜設(shè)備還與槳葉式干化機(jī)連接，槳葉式干化機(jī)能夠使用經(jīng)過沼氣除雜設(shè)備除雜后的沼氣作為燃料。

一種廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的方法，該廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的方法采用了上述的廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)，該廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的方法包括以下步驟：

步驟1、物料在該進(jìn)料單元中粉碎并輸送至該厭氧消化單元；

步驟2、物料在該厭氧消化單元中轉(zhuǎn)變?yōu)檎託?、沼液和沼渣?/p>

步驟3、所述沼液和沼渣進(jìn)入該沼液過濾單元分離，該沼液過濾單元將分離出的沼渣輸送至該沼渣烘干單元，該沼渣烘干單元將該沼渣烘干，所述沼氣進(jìn)入所述沼氣凈化處理單元進(jìn)行凈化和提純處理。

本發(fā)明的有益效果是：

第一，本發(fā)明提供的廢棄果蔬厭氧消化的系統(tǒng)和方法，其進(jìn)料方式簡單，采用粉碎機(jī)、螺旋輸送機(jī)、切割機(jī)的組合方式，減少了占地面積小，省去了調(diào)漿池的土建成本，且設(shè)備的模塊化程度高。該進(jìn)料方式的合適設(shè)置大大減少了前處理的工藝步驟和成本；

第二，本發(fā)明將粉碎后的蔬菜全部送入?yún)捬跸捱M(jìn)行厭氧消化產(chǎn)沼氣，而傳統(tǒng)的方式則需要將粉碎后的蔬菜先進(jìn)行固液分離，將蔬菜汁輸送至厭氧消化罐產(chǎn)氣，蔬菜渣作為堆肥原料制肥。相比于傳統(tǒng)的方法，本發(fā)明的不僅利用了蔬菜汁液、還利用了蔬菜渣，因此產(chǎn)氣率更高。

第三，本發(fā)明使用厭氧系統(tǒng)產(chǎn)生的一部分沼氣來烘干產(chǎn)生的沼渣，并制成成型顆粒沼渣，成型的顆粒沼渣以木質(zhì)素、纖維素為主，熱值高，可作為生物質(zhì)燃料使用，相比于沼渣制肥料而言，本發(fā)明的工業(yè)化程度更高，成型燃料的銷售面更廣，市場前景優(yōu)于沼渣制肥料工藝。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明所述廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)的總體示意圖。

1、料斗；2、螺旋輸送機(jī)；3、對輥粉碎機(jī)；4、水力旋流沉沙器；5、螺桿泵；6、厭氧消化罐；7、厭氧出料池；8、固液分離機(jī)；9、沼液清液池；10、沼液回用泵；11、雙膜氣柜；12、沼氣脫硫設(shè)備；13、沼氣除雜設(shè)備；14、沼氣膜法提純設(shè)備；15、沼渣螺旋輸送機(jī)；16、槳葉式干化機(jī)；17、沼渣擠壓造粒機(jī)。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

一種廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)，包括：

進(jìn)料單元A，用于粉碎和輸送物料；

厭氧消化單元B，含有厭氧消化罐6，該進(jìn)料單元與厭氧消化罐6的入口連接；

沼液過濾單元C，用于將厭氧消化罐6排出的沼液和沼渣分離，該沼液過濾單元與厭氧消化罐6的沼液和沼渣排出口連接；

沼渣烘干單元D，能夠?qū)⒃撜右哼^濾單元分離出的沼渣烘干；

沼氣凈化處理單元E，能夠?qū)捬跸?排出的沼氣凈化和提純，該沼氣凈化處理單元與厭氧消化罐6的沼氣排出口連接，如圖1所示。

該廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)含有五大組成部分，分別為進(jìn)料單元A、厭氧消化單元B、沼液過濾單元C、沼渣烘干單元D和沼氣凈化處理單元E，所述物料為廢棄果蔬(水管和/或蔬菜)，所述物料在粉碎后進(jìn)入?yún)捬跸?進(jìn)行厭氧發(fā)酵并生成沼氣、沼液和沼渣，沼液過濾單元C用于將厭氧消化罐6排出的沼液和沼渣的混合物分離成相互獨(dú)立沼液和沼渣，沼渣烘干單元D能夠?qū)⒄釉M(jìn)一步烘干。

在本實(shí)施例中，沿物料的輸送方向，該進(jìn)料單元含有依次連接的螺旋輸送機(jī)2、對輥粉碎機(jī)3和螺桿泵5，在螺旋輸送機(jī)2之前設(shè)置有料斗1，對輥粉碎機(jī)3和螺桿泵5之間設(shè)置有水力旋流沉沙器4。

具體的，該系統(tǒng)在使用時(shí)，廢棄果蔬(用量35m³/h)用裝載機(jī)傾倒入進(jìn)料單元A料斗1中，然后廢棄果蔬再進(jìn)入螺旋輸送機(jī)2，螺旋輸送機(jī)2可以為現(xiàn)有市售產(chǎn)品，螺旋輸送機(jī)2的輸送軸含有鋒利的切割片，可以切碎物料，螺旋輸送機(jī)2出口管道上有補(bǔ)水接口，該補(bǔ)水接口連接有配水管道，該配水管道能夠向螺旋輸送機(jī)2的出口內(nèi)注水用于稀釋粉碎物料，改善粉碎后蔬菜的流動(dòng)性，(補(bǔ)水量為5m³/h，螺旋輸送機(jī)2的型為號HPL200，品牌Borger，流量40m³/h，出口固體顆粒粒徑＜20mm，設(shè)備功率18.5kw)，經(jīng)過螺旋輸送機(jī)2的輸送，廢棄果蔬垃圾進(jìn)入到對輥粉碎機(jī)3中進(jìn)一步粉碎，對輥粉碎機(jī)3可以為現(xiàn)有市售產(chǎn)品。粉碎后的廢棄果蔬進(jìn)入水力旋流沉沙器4以去除其中的沙粒，水力旋流沉沙器4可以為現(xiàn)有市售產(chǎn)品，經(jīng)過水力旋流沉沙器4后，廢棄果蔬被吸入轉(zhuǎn)子泵(型號PL200，品牌Borger，流量40m³，功率7.5kw，壓力3bar)，隨后被輸送至厭氧消化單元B中的厭氧消化罐。

在本實(shí)施例中，厭氧消化罐6的容積為2000m³，厭氧消化罐6為鋼制焊接罐體，厭氧消化罐6的頂部設(shè)有沼氣排出口，厭氧消化罐6的一側(cè)設(shè)有用于沼液和沼渣排出的溢流口(沼液和沼渣排出口)。在厭氧菌的作用下，粉碎后的廢棄果蔬在厭氧消化罐6中轉(zhuǎn)化為沼氣、沼液和沼渣，沼氣的產(chǎn)量為66.67m³/h,其中甲烷體積濃度為50％。厭氧消化罐6通過溢流口排出的沼液和沼渣混合物的量約為40m³/h，其中固形物含量為5％，沼液沼渣混合物流入進(jìn)入沼液過濾單元C中的厭氧出料池7中。

在本實(shí)施例中，該沼液過濾單元C含有依次連接的厭氧出料池7、固液分離機(jī)8和沼液清液池9，厭氧出料池7與厭氧消化罐6的沼液和沼渣排出口連接，沼液清液池9與固液分離機(jī)8的沼液排出口連接，固液分離機(jī)8能夠?qū)⒄右汉驼釉旌衔锓譃橄嗷オ?dú)立的沼液和沼渣。分離后的沼液進(jìn)入沼液清液池9，分離后的沼渣進(jìn)入該沼渣烘干單元D進(jìn)一步處理。

具體的，厭氧出料池7中的沼液和沼渣的混合物由厭氧出料池7中底部的潛污泵打入固液分離機(jī)8進(jìn)行固液分離，固液分離機(jī)8為螺旋擠壓式固液分離機(jī)(型號S855，品牌Bauer，流量40m³/h，出渣固形物含量≤35％)，分離出的半干沼渣含水率65％，重量5.14噸。分離出的沼液重量34.86t，固形物含量0.57％。

在本實(shí)施例中，沼液清液池9通過沼液回用泵10與對輥粉碎機(jī)3連接，沼液回用泵10能夠?qū)⒄右呵逡撼?內(nèi)的沼液重新注入回對輥粉碎機(jī)3內(nèi)。該沼渣烘干單元含有依次連接的沼渣螺旋輸送機(jī)15、槳葉式干化機(jī)16和沼渣擠壓造粒機(jī)17，沼渣擠壓造粒機(jī)17，可以為現(xiàn)有市售產(chǎn)品，沼渣螺旋輸送機(jī)15的入口與固液分離機(jī)8的沼渣排出口連接。固液分離機(jī)8分離后的沼渣首先進(jìn)入沼渣螺旋輸送機(jī)15。

在本實(shí)施例中，該沼氣凈化處理單元含有依次連接的雙膜氣柜11、沼氣脫硫設(shè)備12、沼氣除雜設(shè)備13和沼氣膜法提純設(shè)備14，雙膜氣柜11的入口與厭氧消化罐6的沼氣排出口連接，如圖1所示。沼氣除雜設(shè)備13含有依次連接的粗過濾器、冷干機(jī)、精細(xì)過濾器和羅茨風(fēng)機(jī)，該粗過濾器的入口端與沼氣脫硫設(shè)備12的出口連接；沼氣膜法提純設(shè)備14含有依次連接的電加熱器、活塞式壓縮機(jī)、中空纖維膜分離裝置、天然氣增壓機(jī)和儲氣鋼瓶，該電加熱器的入口端與該羅茨風(fēng)機(jī)的出口連接。另外，本發(fā)明所述廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)中所有帶有附圖標(biāo)記的裝置均可以現(xiàn)有市售產(chǎn)品。

具體的，所述粗過濾器為不銹鋼絲網(wǎng)過濾器，該粗過濾器中鋼絲網(wǎng)的孔徑為0.074mm。所述冷干機(jī)的型號為KDL-4F、流量為40m³/h、出口氣體露點(diǎn)為2℃-10℃。所述精細(xì)過濾器的型號為SNG-6、品牌為無錫伊諾特、過濾精度為0.02mm。所述羅茨風(fēng)機(jī)的品牌不限，流量為40m³/h、出口最大壓力為12kpa。該沼氣凈化處理單元中的各設(shè)備采用管道依次串聯(lián)。沼氣經(jīng)過預(yù)處理設(shè)備(沼氣脫硫設(shè)備12和沼氣除雜設(shè)備13)后，進(jìn)入沼氣膜法提純設(shè)備14。在沼氣膜法提純設(shè)備14中，所述電加熱器的品牌為鎮(zhèn)江裕太，型號BGY45,出口氣體溫度80℃。所述活塞式壓縮機(jī)的品牌為蚌埠市聯(lián)合壓縮機(jī)，型號VW-5.6/3.5-7，出口最大壓力為2Mpa。所述中空纖維膜分離裝置的品牌不限，中空纖維膜的材質(zhì)為聚酰亞胺、壓力范圍1.5Mpa-2.0Mpa。所述天然氣增壓機(jī)的品牌為vitkovice，型號CNG FS。所述儲氣鋼瓶的組成為960升集束氣瓶，12個(gè)氣瓶，80升/個(gè)、承壓壓力20Mpa。另外，沼氣除雜設(shè)備13還與槳葉式干化機(jī)16連接，槳葉式干化機(jī)16能夠使用經(jīng)過沼氣除雜設(shè)備13除雜后的沼氣作為烘干的燃料。經(jīng)過沼氣膜法提純設(shè)備14處理后，沼氣中的甲烷被分離提純，提純后的氣體中甲烷濃度可達(dá)90％以上。通過天然氣增壓機(jī)即可壓縮到集束氣瓶中外運(yùn)。

下面介紹一種廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的方法，該廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的方法采用了上述的廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的系統(tǒng)，該廢棄果蔬厭氧消化和沼氣凈化提純的方法包括以下步驟：

步驟1、物料在該進(jìn)料單元中粉碎并輸送至該厭氧消化單元；

步驟2、物料在該厭氧消化單元中轉(zhuǎn)變?yōu)檎託?、沼液和沼渣?/p>

步驟3、所述沼液和沼渣進(jìn)入該沼液過濾單元分離，該沼液過濾單元將分離出的沼渣輸送至該沼渣烘干單元，該沼渣烘干單元將該沼渣烘干，所述沼氣進(jìn)入所述沼氣凈化處理單元進(jìn)行凈化和提純處理，如圖1所示。

在步驟1中，廢棄果蔬的投入該進(jìn)料單元中速度為1800Kg/h-2000Kg/h，配水量為200Kg/h-300Kg/h；所述廢棄果蔬的含水率為85％-95％。廢棄果蔬在該進(jìn)料單元中依次進(jìn)行了一次粉碎、二次粉碎和除砂處理。

在步驟3中，沼氣進(jìn)入所述中空纖維膜分離裝置的進(jìn)氣壓力為1.5Mpa-2.0Mpa，進(jìn)氣溫度為40℃-50℃，流量30m³/h。厭氧消化罐6排出的沼液沼渣混合物進(jìn)入?yún)捬醭隽铣兀蓾撐郾幂斔偷焦桃悍蛛x機(jī)8，固液分離機(jī)8分離出的沼液進(jìn)入沼液過濾機(jī)進(jìn)行濃縮，濃縮后的沼液再進(jìn)入沼液清液池9存儲，即固液分離機(jī)8和沼液清液池9之間還可以設(shè)有沼液過濾機(jī)，該沼液過濾機(jī)的入口與固液分離機(jī)8的沼液排出口連接，該沼液過濾機(jī)的出口與沼液清液池9的入口連接。固液分離機(jī)8分離出來的沼渣依次進(jìn)入槳葉式干化機(jī)16和沼渣擠壓造粒機(jī)17，最終制成成型顆粒沼渣；其中所述固液分離機(jī)8分離出來的沼渣含水率為60％-70％；所述槳葉式干化機(jī)烘干后的成型顆粒沼渣含水率為20％-30％；所述槳葉式干化機(jī)使用的燃料是來自于沼氣除雜后的沼氣。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，不能以其限定發(fā)明實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本發(fā)明中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。