合成聚羟基脂肪酸酯的设备的制作方法

[0001]
本申请涉及餐厨垃圾处理领域，尤其涉及一种合成聚羟基脂肪酸酯的设备。


背景技术：

[0002]
餐厨废弃物是食物垃圾中最主要的一种，包括家庭、学校、食堂及餐饮行业等产生的食用残余。其成分复杂，是油、水、果皮、蔬菜、米面、鱼、肉、骨头以及废餐具、塑料、纸巾等多种物质的混合物。餐厨废弃物特点主要是含水量高，水分占到垃圾总量的80～90％；有机物含量高，油脂高，盐分含量高；易腐烂变质，易发酵，易发臭；易滋长寄生虫、卵及病原微生物和霉菌毒素等有害物质。
[0003]
目前国内处理餐厨垃圾主要利用好氧堆肥，厌氧消化及烘干饲料化技术为主。但好氧堆肥对有害有机物及重金属的污染无法很好解决，无害化不彻底，处理过程不封闭，容易造成二次污染；有机肥料质量受餐厨垃圾成分制约很大，销路往往不畅，且堆肥处理周期较长，占地面积大，卫生条件相对较差；厌氧消化工程投资大，占地较大，运营成本高；烘干饲料化无法避免蛋白质同源性问题，产品质量没有保障，用作饲料存在一定隐患。
[0004]
有鉴于此，特提出本申请。


技术实现要素：

[0005]
本申请的目的在于提供一种合成聚羟基脂肪酸酯的设备和方法，以解决上述问题。
[0006]
为实现以上目的，本申请特采用以下技术方案：
[0007]
一种合成聚羟基脂肪酸酯的设备，包括：用于生产pha合成原料的厌氧产酸装置、用于合成pha的pha合成装置和用于提取pha的pha提取装置；
[0008]
所述厌氧产酸装置、所述pha合成装置和所述pha提取装置顺次连通。
[0009]
优选地，所述合成聚羟基脂肪酸酯的设备还包括用于将餐厨垃圾制备成为浆料的制浆装置和用于分离油脂的油水分离装置，所述制浆装置和所述油水分离装置顺次连通，所述油水分离装置的出口与所述厌氧产酸装置的进料口连通。
[0010]
优选地，所述制浆装置的内部设置有用于分选和粉碎所述餐厨垃圾的粉碎机构。
[0011]
优选地，所述油水分离装置包括具有容置空间的油水分离装置本体；
[0012]
所述油水分离装置本体上设置有用于接收来自所述制浆装置的物料的油水分离装置进料口、用于输出油脂的油脂出料口和用于输出物料的油水分离装置出料口；
[0013]
所述油脂出料口与储油罐连通，所述容置空间内设置有用于收集和引导油脂通过所述油脂出料口进入所述储油罐的隔油槽。
[0014]
优选地，所述油水分离装置进料口设置在所述油水分离装置本体的下部；所述隔油槽设置在所述容置空间的上部。
[0015]
优选地，所述油水分离装置和所述厌氧产酸装置之间还设置有用于过滤大颗粒的过滤装置；所述过滤装置的出口与所述厌氧产酸装置的进料口连通。
[0016]
优选地，所述油水分离装置和所述过滤装置之间还设置有第一储液均质装置。
[0017]
优选地，所述第一储液均质装置设置有搅拌器、加热器、用于输入污泥的污泥入口和用于输入水的进水口。
[0018]
优选地，所述厌氧产酸装置和所述pha合成装置之间还设置有用于固液分离的分离装置。
[0019]
优选地，所述分离装置包括膜分离装置。
[0020]
优选地，所述分离装置还包括膜清洗装置，所述膜清洗装置包括加热模块和搅拌模块。
[0021]
优选地，所述分离装置和所述pha合成装置之间设置有用于物料均质的第二储液均质装置。
[0022]
优选地，所述pha合成装置和所述pha提取装置之间设置有用于分离得到pha粗品的第一固液分离装置。
[0023]
优选地，所述pha提取装置的出料口与用于分离得到pha终产品的第二固液分离装置连通。
[0024]
优选地，所述厌氧产酸装置包括具有容置空间的厌氧产酸装置本体；
[0025]
所述厌氧产酸装置本体上设置有用于进料的进料口、用于出料的出料口和用于排气的排气口；所述厌氧产酸装置本体内部设置有用于搅拌的第一搅拌机构、用于测量体系ph值的第一ph探头、用于测量溶液氧化还原电位的orp探头和用于控制温度的温度控制器。
[0026]
优选地，所述厌氧产酸装置本体上还设置有用于取样的取样口、用于观察的视窗、用于监测所述排气口的气体量的湿式气体流量计、用于补料的补料控制机构和用于保温的第一保温夹套。
[0027]
优选地，所述pha合成装置包括具有容置空间的合成装置本体；
[0028]
所述合成装置本体内部设置有用于搅拌的第二搅拌机构、用于测量体系ph值的第二ph探头、用于监测溶解氧的do探头和用于控制温度的合成装置温控器。
[0029]
优选地，所述合成装置本体上设置有用于观察的合成装置视窗、用于向所述pha合成装置内输入空气的鼓风机和用于保温的第二保温夹套，所述鼓风机和所述pha合成装置连通的管路上设置有空气过滤器。
[0030]
优选地，所述pha提取装置包括具有容置空间的提取装置本体；
[0031]
所述提取装置本体内部设置有用于搅拌的第三搅拌机构和用于加热的加热机构。
[0032]
优选地，所述合成聚羟基脂肪酸酯的设备还包括多台用于输送物料的输送泵。
[0033]
与现有技术相比，本申请的有益效果至少包括：
[0034]
本申请提供的合成聚羟基脂肪酸酯的设备，通过厌氧产酸装置、pha合成装置和pha提取装置连用，实现在对餐厨垃圾进行资源化处理的同时合成pha，生产产品经济附加值高，有机质的减量化高，副产物的转化率高，是具有环保、经济、安全、无二次污染等优点的餐厨垃圾资源化利用技术。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作
是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0036]
图1示出了实施例1提供的合成聚羟基脂肪酸酯的设备的示意图；
[0037]
图2示出了实施例1提供的厌氧产酸装置的示意图；
[0038]
图3示出了实施例1提供的pha合成装置的示意图；
[0039]
图4示出了实施例2提供的合成聚羟基脂肪酸酯的设备的示意图；
[0040]
图5示出了实施例3提供的合成聚羟基脂肪酸酯的设备的示意图；
[0041]
图6示出了实施例4提供的合成聚羟基脂肪酸酯的设备的示意图；
[0042]
图7示出了实施例5提供的合成聚羟基脂肪酸酯的设备的示意图。
[0043]
主要元件符号说明：
[0044]
1-厌氧产酸装置；10-进料口；11-出料口；12-排气口；13-第一搅拌机构；14-第一检测控制部件；15-第一保温夹套；
[0045]
2-pha合成装置；20-第二搅拌机构；21-第二检测控制部件；22-合成装置视窗；23-鼓风机；24-第二保温夹套；
[0046]
3-pha提取装置；30-第一固液分离装置；31-第二固液分离装置；
[0047]
4-制浆装置；5-油水分离装置；6-过滤装置；7-第一储液均质装置；8-分离装置；9-第二储液均质装置。
具体实施方式
[0048]
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0049]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0050]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0051]
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0052]
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0053]
实施例1
[0054]
如图1所示，本实施例提供一种合成聚羟基脂肪酸酯的设备，包括：用于生产pha合成原料的厌氧产酸装置1、用于合成pha的pha合成装置2和提取pha的pha提取装置3；厌氧产酸装置1、pha合成装置2和pha提取装置3通过管路顺次连通。
[0055]
在一个优选的实施方式中，如图2所示，厌氧产酸装置1包括具有容置空间的厌氧产酸装置本体，厌氧产酸装置本体上设置有用于进料的进料口10、用于出料的出料口11、用于排气的排气口12；厌氧产酸装置本体内部设置有用于搅拌的第一搅拌机构13和第一检测控制部件14(第一检测控制部件14包括用于测量体系ph值的第一ph探头、用于测量溶液氧化还原电位的orp探头和用于控制温度的温度控制器)。
[0056]
在一个更加优选的实施方式中，厌氧产酸装置1的厌氧产酸装置本体上还设置有用于取样的取样口、用于观察的视窗、用于监测排气口的气体量的湿式气体流量计、用于补料的补料控制机构和用于保温的第一保温夹套15。需要说明的是，取样口和排气口可以共用。
[0057]
在一个优选的实施方式中，如图3所示，pha合成装置2包括具有容置空间的合成装置本体，合成装置本体内部设置有用于搅拌的第二搅拌机构20和第二检测控制部件21(包括用于测量体系ph值的第二ph探头、用于监测溶解氧的do探头、用于控制温度的合成装置温控器)。
[0058]
在一个更加优选的实施方式中，pha合成装置2的合成装置本体上还设置有用于观察的合成装置视窗22、用于向pha合成装置内输入空气的鼓风机23和用于保温的第二保温夹套24，鼓风机23(pha的合成为好氧反应，因此需要消耗大量氧气来进行)和pha合成装置连通的管路上设置有空气过滤器。进料口、出料口等必须的结构可按照需要进行常规设置，本申请不做限定。
[0059]
在一个可选地实施方式中，pha提取装置3使用加热法对pha进行提取，pha提取装置3包括具有容置空间的提取装置本体，提取装置本体的内部设置有用于搅拌的提取装置搅拌机构和用于加热的加热机构。此外，pha提取装置3还包括进料口、搅拌装置、出料口等必要的结构和附属设施；此外，加热机构还可以包括温控设部件。为了减少对环境的污染、提高药剂的利用率，pha提取装置3还可以包括药剂回收装置。
[0060]
本实施例还提供一种合成聚羟基脂肪酸酯的方法，包括：将包括餐厨垃圾在内的原料输入厌氧产酸装置中厌氧发酵，然后将产物送入pha合成装置合成得到含有pha的物料；将含有pha的物料送入pha提取装置进行提取得到pha终产品。厌氧发酵的反应温度为50℃，反应时间为4天；pha合成装置的反应温度为30℃，反应时间为2天。
[0061]
实施例2
[0062]
请参阅图4，在实施例1的基础上，为了更好的进行厌氧发酵，同时回收餐厨垃圾中的油脂，在一个可选地实施方式中，合成聚羟基脂肪酸酯的设备还包括用于将餐厨垃圾制备成为浆料的制浆装置4和用于分离油脂的油水分离装置5，制浆装置和油水分离装置顺次连通，连接管路上设置有输送泵，油水分离装置的出口与厌氧产酸装置的入口连通。制浆装置的内部设置有用于粉碎和分选餐厨垃圾的粉碎机，将固体物粉碎筛分得到3-4mm及以下
的颗粒。油水分离装置包括具有容置空间的油水分离装置本体；油水分离装置本体设置有用于接收来自制浆装置的物料的油水分离装置进料口、用于输出油脂的油脂出料口、用于输出物料的油水分离装置出料口；油脂出料口与储油罐连通，容置空间内设置有用于收集和引导油脂通过油脂出料口进入储油罐的隔油槽。
[0063]
为了更好的进行油水分离，在一个可选的实施方式中，油水分离装置进料口设置在油水分离装置本体的底部或者油水分离装置本体的一个侧面上、在高度上相对较低的位置；隔油槽设置在容置空间的上部。
[0064]
本实施例还提供一种合成聚羟基脂肪酸酯的方法，包括：将餐厨垃圾输入制浆装置4进行分选和粉碎，筛除玻璃、金属或砂砾等无机物质，同时可将物料破碎为直径3-4mm的小颗粒物质，可大大提高后续餐厨垃圾处理的效率。制浆之后的物料通过出料口并经油水分离装置5的进料口输送至油水分离装置5内，通过静置使得油水分离，油脂在隔油槽的收集、引导和拦截下输出至储油罐，可以用来作为生物柴油的加工原料，其他有机质从出料口输出至厌氧产酸装置中进行厌氧发酵，然后将产物送入pha合成装置合成得到含有pha的物料；将含有pha的物料送入pha提取装置进行提取得到pha终产品。厌氧发酵的反应温度为60℃，反应时间为2天；pha合成装置的反应温度为40℃，反应时间为1天。
[0065]
实施例3
[0066]
请参阅图5，在实施例2的基础上，为了更好的提高厌氧发酵的效率，油水分离装置5和厌氧产酸装置1之间还设置有用于过滤大颗粒的过滤装置6；过滤装置6的出口与厌氧产酸装置1的入口连通。
[0067]
为了更好的进行物料的均质，同时也为了提高连续生产的稳定性，在一个可选的实施方式中，油水分离装置5和过滤装置6之间还设置有第一储液均质装置7。第一储液均质装置7设置有搅拌器和加热器。第一储液均质装置7内的物料通过输送泵输入过滤装置6。
[0068]
为了增加有益菌群和处理市政污泥，在一个可选的实施方式中，第一储液均质装置7设置有用于输入污泥的污泥入口和用于输入水的水入口。输入水的目的是为了控制第一储液均质装置7中的含固率(一般控制在7-10％之间即可)。
[0069]
本实施例还提供一种合成聚羟基脂肪酸酯的方法，包括：将餐厨垃圾输入制浆装置4进行分选和粉碎，筛除玻璃、金属或砂砾等无机物质，同时可将物料破碎为直径3-4mm的小颗粒物质，可大大提高后续餐厨垃圾处理的效率。制浆之后的物料通过出料口并经油水分离装置5的进料口输送至油水分离装置5内，通过静置使得油水分离，油脂在隔油槽的收集、引导和拦截下输出至储油罐，可以用来作为生物柴油的加工原料，其他有机质从出料口输出至第一储液均质装置7进行均质，在此过程中可以根据需要添加市政污泥。均质后的物料经过过滤装置6滤除大颗粒后输入厌氧产酸装置中进行厌氧发酵，然后将产物送入pha合成装置合成得到含有pha的物料；将含有pha的物料送入pha提取装置进行提取得到pha终产品。厌氧发酵的反应温度为55℃，反应时间为3天；pha合成装置的反应温度为35℃，反应时间为36小时。
[0070]
实施例4
[0071]
请参阅图6，在实施例3的基础上，为了保证pha合成效率，厌氧产酸装置1和pha合成装置2之间还设置有用于固液分离的分离装置8。
[0072]
可选地，分离装置8为膜分离装置，膜选用陶瓷膜，主要分离6mm以上的固体颗粒。
膜分离装置，可实现连续过流介质的分离。
[0073]
为了保证膜分离装置的分离效果，在一个可选的实施方式中，分离装置8还包括膜清洗装置，膜清洗装置包括加热模块(例如法兰加热器)和搅拌模块(例如搅拌机)。需要说明的是，膜分离装置还包括清洗药剂进口、泵、回流管路等必要的结构和附属设施，回流管路将清洗之后的液体输送回分离装置8。
[0074]
为了更好的进行物料的均质，同时也为了提高连续生产的稳定性，在一个可选的实施方式中，分离装置8和pha合成装置2之间设置有用于物料均质的第二储液均质装置9。第二储液均质装置9设置有进料口、搅拌装置、自来水进口、出料口等结构和设施。
[0075]
本实施例还提供一种合成聚羟基脂肪酸酯的方法，包括：将餐厨垃圾输入制浆装置4进行分选和粉碎，筛除玻璃、金属或砂砾等无机物质，同时可将物料破碎为直径3-4mm的小颗粒物质，可大大提高后续餐厨垃圾处理的效率。制浆之后的物料通过出料口并经油水分离装置5的进料口输送至油水分离装置5内，通过静置使得油水分离，油脂在隔油槽的收集、引导和拦截下输出至储油罐，可以用来作为生物柴油的加工原料，其他有机质从出料口输出至第一储液均质装置7进行均质，在此过程中可以根据需要添加市政污泥。均质后的物料经过过滤装置6滤除大颗粒后输入厌氧产酸装置中进行厌氧发酵，然后将产物送入分离装置8对物料进行固液分离，然后将液态混合物输入第二储液均质装置9进行均质，均质后的物料输入pha合成装置2合成得到含有pha的物料；将含有pha的物料送入pha提取装置3进行提取得到pha终产品。厌氧发酵的反应温度为53℃，反应时间为50小时；pha合成装置的反应温度为36℃，反应时间为40小时。
[0076]
实施例5
[0077]
请参阅图7，在实施例4的基础上，为了提高提取效率，pha合成装置2和pha提取装置3之间设置有用于分离得到pha粗品的第一固液分离装置30。
[0078]
为了提高pha产品的净含量，在一个可选的实施方式中，pha提取装置的出料口与用于分离得到pha终产品的第二固液分离装置31连通。
[0079]
第一固液分离装置30和第二固液分离装置31均设置有进料口、液相出料口、固相出料口；固相出料口通过螺旋输送机将物料输出。
[0080]
为了减少环境污染，液相出料口与污水处理系统连通，处理达标后排放。
[0081]
本实施例还提供一种合成聚羟基脂肪酸酯的方法，包括：将餐厨垃圾输入制浆装置4进行分选和粉碎，筛除玻璃、金属或砂砾等无机物质，同时可将物料破碎为直径3-4mm的小颗粒物质，可大大提高后续餐厨垃圾处理的效率。制浆之后的物料通过出料口并经油水分离装置5的进料口输送至油水分离装置5内，通过静置使得油水分离，油脂通过自然溢流的方式在隔油槽的收集、引导和拦截下输出至储油罐，可以用来作为生物柴油的加工原料，其他有机质从出料口输出至第一储液均质装置7进行均质，在此过程中可以根据需要添加市政污泥，市政污泥的添加一方面是为了提高厌氧发酵的效率，另外还可以消化一部分市政污泥。均质后的物料经过过滤装置6(过滤装置6需要进行定期的冲洗清理，防止长期过滤后大量大颗粒餐厨垃圾堵塞，影响正常运行，进而提升厌氧产酸的效率)滤除大颗粒后输入厌氧产酸装置1中进行厌氧发酵(厌氧产酸装置1主要将餐厨垃圾中的有机物质通过厌氧微生物水解酸化作用，将大分子有机物质转化为低级脂肪酸、醇、中性化合物等，为最终pha合成单元提供必要的底物，这一步骤关键在于产生的挥发性有机酸的种类决定着最后合成
pha的种类)，然后将产物送入分离装置8对物料进行固液分离，然后将液态混合物输入第二储液均质装置9进行均质，均质后的物料输入pha合成装置2合成得到含有pha的物料；将含有pha的物料送入第一固液分离装置30进行固液分离得到pha粗品，然后将pha粗品送入pha提取装置3进行提取，提取物送入第二固液分离装置31进行固液分离，固体即为pha终产品。厌氧发酵的反应温度为58℃，反应时间为30小时；pha合成装置的反应温度为32℃，反应时间为42小时。
[0082]
需要说明的是，合成聚羟基脂肪酸酯的设备中的各个装置通过管路连通，可以根据需要在适当的位置设置输送泵，泵的数量也可以根据需要进行选择。
[0083]
本申请可以实现餐厨垃圾资源化的利用，在对餐厨垃圾进行资源化处理的同时，使用高效微生物菌群利用餐厨垃圾酸化液合成pha，生产高经济附加值的副产品，实现油脂的高回收，有机质的高减量化，副产物的高转化率，是具有环保、经济、安全、无二次污染等优点的餐厨垃圾资源化利用技术。
[0084]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0085]
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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