三相分离系统和分离方法 |
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| 申请号 | CN202311114976.7 | 申请日 | 2023-08-31 | 公开(公告)号 | CN117138975A | 公开(公告)日 | 2023-12-01 |
| 申请人 | 宜昌宜绿青环保科技有限公司; | 发明人 | 曾波; 袁运锋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种三相分离系统和分离方法，属于资源再利用技术领域。系统包括磨浆 水 槽、磨浆装置、卧式螺旋离心机和油水分离器；卧式螺旋离心机包括转鼓、螺旋卸料器、第一驱动结构、第二驱动结构、进料结构、固料收集仓、液体收集仓、引导锥筒、输送 叶片 和出料结构，螺旋卸料器的前部设有前连通口，前连通口与进料结构连通；转鼓的后部为锥形，输送叶片旋转时能向前输送液体，螺旋卸料器的后部设有后连通口，后连通口与出料结构连通；油水分离器包括分离仓、分离仓中部的导热隔板和导热隔板上的加热结构，导热隔板将分离仓分割为一级分离仓和二级分离仓且其顶部设有溢流口，一级分离仓和二级分离仓分别与液体收集仓和出料结构连接。 | ||||||
| 权利要求 | 1.三相分离系统，包括磨浆水槽、磨浆装置、卧式螺旋离心机和油水分离器，所述磨浆水槽与磨浆装置的补水口连接，所述磨浆装置与卧式螺旋离心机的进料结构(5)连接； |
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| 说明书全文 | 三相分离系统和分离方法技术领域[0001] 本发明属于资源再利用技术领域，特别涉及一种三相分离系统和分离方法。 背景技术[0002] 餐厨垃圾是学校、食堂、餐馆等餐饮行业产生的食物加工下脚料(厨余)和食用残余，其成分非常复杂，主要是油、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，具有固含量高、油脂含量低和杂质含量复杂等特点。 [0003] 现有技术中，餐厨垃圾的过程为：除杂、磨浆、固液分离、油水分离和污水处理等，固液分离得到的固体可以生产有机质或者烘干作为燃料等，油水分离得到的油相可制备生物柴油，水相进行污水处理或制备沼气后再进行污水处理。现有技术中可分别采用磨浆装置、卧式螺旋离心机和油水分离器进行磨浆、固液分离和油水分离工序。 [0004] 如申请号为CN201820502762.5的专利公开了一种低浓度含盐污水脱盐用卧式螺旋卸料沉降离心机，包括机座以及与所述机座铰连的机罩；所述机罩内设有转鼓，所述转鼓内连接有螺旋输送器，所述转鼓连接有驱动轮，所述驱动轮一侧设有驱动电机，所述驱动电机和所述驱动轮之间连接有传动皮带；所述转鼓与所述驱动轮相连接位置设有第一锥度区，所述转鼓末端设有与所述第一锥度区对称的第二锥度区，所述第一锥度区连通有固形物排出口，所述第二锥度区连通有液体排出口；所述螺旋输送器包括转轴以及与所述转轴可拆卸连接的至少三条螺旋叶片。 [0005] 如申请号为CN201820503298.1的专利公开了一种防爆型卧式螺旋卸料沉降离心机，包括机身，所述机身套设有机壳，所述机壳底部连接有机座；所述机身内设有转鼓，且所述转鼓密闭包裹在所述机壳内；所述转鼓内连接有螺旋输送器，所述转鼓一端密封连接有向心泵，所述转鼓另一端连接有差速器，所述差速器连接有驱动组件；所述机壳内还充有氮气，所述机壳连接有氮气报警器；所述机身设有与所述转鼓连通的排料管，所述排料管包括依次连接的第一排料管和第二排料管，所述第一排料管和所述第二排料管之间连接有万向轴，所述万向轴外部包裹有分别密封连接所述第一排料管和所述第二排料管的软管。 [0006] 卧式螺旋离心机得到的油水混合物送至油水分离器，通过静置进行油水分离，油水分离需要较多时间（通常需要12‑24小时），影响生产效率。 发明内容[0007] 为了解决上述问题，本发明提供了一种三相分离系统和分离方法，能明显减少油水分离的时间，提升生产效率。所述技术方案如下：一方面，本发明实施例提供了一种三相分离系统，该系统包括磨浆水槽、磨浆装置、卧式螺旋离心机和油水分离器，所述磨浆水槽与磨浆装置的补水口连接，所述磨浆装置与卧式螺旋离心机的进料结构5连接；所述卧式螺旋离心机包括沿前后向设置的转鼓1、同轴贯穿转鼓1的螺旋卸料器2、驱动转鼓1旋转的第一驱动结构3、驱动螺旋卸料器2旋转的第二驱动结构4、螺旋卸料器2前端的进料结构5、转鼓1前端的固料收集仓6和转鼓1后端的液体收集仓7，所述转鼓1的前后两端分别设有固料出口8和液体出口9且分别位于固料收集仓 6和液体收集仓7中，所述转鼓1和螺旋卸料器2的前部均为相互配合的锥形，所述螺旋卸料器2的前部为中空结构且其上设有前连通口10，所述前连通口10与进料结构5连通且其位于转鼓1的中部；所述卧式螺旋离心机还包括螺旋卸料器2后部且前小后大的引导锥筒11、螺旋卸料器2上且位于引导锥筒11内的输送叶片12和螺旋卸料器2后端的出料结构13，所述转鼓1的后部为与引导锥筒11配合且前小后大的锥形，所述液体出口9和出料结构13上均设有控制阀，所述输送叶片12旋转时能向前输送液体，所述螺旋卸料器2的后部为中空结构且其上位于引导锥筒11内设有后连通口14，所述后连通口14位于输送叶片12的前方且其与出料结构13连通；所述油水分离器包括分离仓、分离仓中部的导热隔板21和导热隔板21上的加热结构22，所述导热隔板21将分离仓分割为一级分离仓23和二级分离仓24且其顶部设有溢流口25将一级分离仓23和二级分离仓24连通，所述一级分离仓23和二级分离仓24的中部分别设有第一进料口26和第二进料口27，所述一级分离仓23的底部和下部分别设有第一排污口28和排水口29，所述二级分离仓24的上部与底部分别设有排油口30和第二排污口31，所述第一进料口26和第二进料口27分别与液体收集仓7和出料结构13连接，所述第一排污口 28和第二排污口31均与磨浆水槽连接，所述排油口30较溢流口25低。 [0008] 进一步地，本发明实施例中的出料结构13通过带泵的管路与第二进料口27连接。 [0009] 具体地，本发明实施例中的螺旋卸料器2为中空结构且其内前后并排设有第一隔板15和第二隔板16将螺旋卸料器2分为三个腔，所述第一隔板15位于前连通口10的相邻后方，所述第二隔板16位于后连通口14的相邻前方。 [0010] 其中，本发明实施例中的螺旋卸料器2的前后两端分别与进料结构5和出料结构13旋转密封连接，所述转鼓1的前后两端分别与固料收集仓6和液体收集仓7转动连接。 [0011] 具体地，本发明实施例中的转鼓1由前至后依次为出料段41、前锥筒段42、直筒段43和后锥筒段44，所述后锥筒段44的后端面上同轴设有驱动轮45，所述螺旋卸料器2的螺旋叶片位于前锥筒段42和直筒段43内，所述引导锥筒11位于后锥筒段44内，所述前连通口10位于直筒段43内中部，所述出料段41的内径小于直筒段43的内径，所述前锥筒段42和后锥筒段44均由前至后逐渐增大，所述出料段41的周面上设有固料出口8且其位于固料收集仓6中，所述后锥筒段44的周面后端设有液体出口9且其位于液体收集仓7中，所述驱动轮45向后穿出液体收集仓7且其与第一驱动结构3传动连接。 [0012] 其中，本发明实施例中的分离仓为矩形槽且其槽壁上设有保温层，所述第一进料口26和第二进料口27均通过分离仓顶部的进料管向下伸入分离仓的中部构成，所述二级分离仓24的容积较一级分离仓23的容积小。 [0013] 优选地，本发明实施例中的溢流口25的下部设有能上下运动的阀板32。 [0014] 优选地，本发明实施例中的进料结构5上设有清洗液进口，所述排水口29上设有热水支管，所述清洗液进口通过带泵和阀门的管路与热水支管连接。 [0015] 另一方面，本发明实施例还提供了一种三相分离方法，所述方法包括：S101磨浆：将除杂后的餐厨垃圾送入磨浆装置进行磨浆，并同时由磨浆水槽提供磨浆水将餐厨垃圾的固含量调整至18‑25%； S102三相分离：将步骤S101得到的浆料送至卧式螺旋离心机的进料结构5，在固料收集仓6得到固体，在液体收集仓7得到低油含量的液体，在出料结构13得到高油含量的液体，调整液体出口9和出料结构13上的控制阀和转鼓1的转速让高油含量的液体中的油脂含量大于40%； S103油水分离：先在一级分离仓23内加入清水，再加入低油含量的液体；在二级分离仓24内加入高油含量的液体；控制排水口29的流速，让一级分离仓23内的油相溢流至二级分离仓24；二级分离仓24的排油口30输出油相；一级分离仓23和二级分离仓24无进料时，排油口30继续开启至将大部分油相输出；开启第一排污口28和第二排污口31，分别将一级分离仓23的油水混合物和二级分离仓24中剩余的油水混合物送至磨浆水槽；油水分离时，加热结构22将液体的温度加热至50‑80℃。 [0016] 进一步地，本发明实施例中的三相分离方法还包括：S104清洗：三相分离完成后，通过排水口29将一级分离仓23中的水相送至进料结构5上的清洗液进口，运行卧式螺旋离心机；则一级分离仓23和二级分离仓24无进料时，开启第一排污口28和第二排污口31，分别将一级分离仓23中剩余的油水混合物和二级分离仓 24中剩余的油水混合物送至磨浆水槽。 [0017] 本发明具有如下优点：(1)卧式螺旋离心机对油水混合物进行预分离（分离效果一般），得到的低油含量的液体的油脂含量小于5%，得到的高油含量的液体的油脂含量大于40%（量较少）：两种液体分别送至一级分离仓和二级分离仓进行处理，油水分离速度快，相对于现有技术，油水分离的时间至少少50%（卧式螺旋离心机停机半小时后即可实现油水分离，基本可以实现当日班次实现固液分离和油水分离过程）；通常白天采用卧式螺旋离心机进行处理，同时进行油水分离。 [0018] (2)油水分离的油水混合物不外排，作为磨浆装置的磨浆水，减少了废水处理的难度，提升了油脂的收率；(3)外排的均为一级分离仓内的水相（油相和沉淀物均作为磨浆水），废水处理难度低； (4)采用一级分离仓内的水相（热水）对卧式螺旋离心机进行清洗，清洗效果好，节约了水资源和能量； (5)在油水分离时，初始时，一级分离仓仅排出水相；一段时间后，一级分离仓的油水分离，油相溢流至二级分离仓；此时，二级分离仓的油相还没至排油口，进行油水分离；至油相至排油口，油水分离的效果已经较好（水含量通常能小于2%，通常都能小于1%），油相从排油口持续排出；二级分离仓的大小设计为适合大小，一班次不需要排水，而最后将油水混合物输出作为磨浆水。油水分离器停止进料后，一级分离仓内的液体分离速度快，基本可以实时实现油水分离，二级分离仓内的液体分离速度慢，在释放油相的过程中，也可实现油水分离。 附图说明 [0020] 图中：1转鼓、2螺旋卸料器、3第一驱动结构、4第二驱动结构、5进料结构、6固料收集仓、7液体收集仓、8固料出口、9液体出口、10前连通口、11引导锥筒、12输送叶片、13出料结构、14后连通口、15第一隔板、16第二隔板；21导热隔板、22加热结构、23一级分离仓、24二级分离仓、25溢流口、26第一进料口、27第二进料口、28第一排污口、29排水口、30排油口、31第二排污口、32阀板； 41出料段、42前锥筒段、43直筒段、44后锥筒段、45驱动轮。 具体实施方式[0021] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。 [0022] 实施例1参见图1‑3，实施例1提供了一种三相分离系统，该系统包括磨浆水槽、磨浆装置、卧式螺旋离心机和油水分离器等。磨浆水槽用于存储磨浆水，其通过管路与磨浆装置的补水口连接。磨浆装置用于磨浆处理，其出料口通过管路与卧式螺旋离心机的进料结构5连接。 [0023] 其中，参见图2，卧式螺旋离心机包括沿前后向设置的转鼓1、同轴贯穿转鼓1的螺旋卸料器2、驱动转鼓1旋转的第一驱动结构3、驱动螺旋卸料器2旋转的第二驱动结构4、螺旋卸料器2前端的进料结构5、转鼓1前端的固料收集仓6、转鼓1后端的液体收集仓7、螺旋卸料器2后部且前小后大的引导锥筒11、螺旋卸料器2上且位于引导锥筒11内的输送叶片12和螺旋卸料器2后端的出料结构13等。转鼓1的前后两端分别设有固料出口8和液体出口9且分别位于固料收集仓6和液体收集仓7中，固料收集仓6和液体收集仓7的底部均设有出料口。转鼓1和螺旋卸料器2的前部均为相互配合的锥形（前小后大），螺旋卸料器2用于将固体物料向前输送。螺旋卸料器2的前部为中空结构且其上设有前连通口10。前连通口10与进料结构5连通，其位于转鼓1的中部，用于向转鼓1中送入餐厨垃圾。引导锥筒11为前小后大且与螺旋卸料器2同轴的圆锥筒，其外缘与转鼓1的内壁具有一定间隙。转鼓1的后部为与引导锥筒11配合且前小后大的锥形。液体出口9和出料结构13上均设有控制阀，控制阀可控制液体出口9和出料结构13输出的液体量和液体的油脂含量。输送叶片12旋转时能向前输送液体，用于将高油含量的液体送至后连通口14。螺旋卸料器2的后部为中空结构且其上位于引导锥筒11内设有后连通口14，后连通口14位于输送叶片12的前方且其与出料结构13连通。螺旋卸料器2的前后两端分别与进料结构5和出料结构13旋转密封连接，转鼓1的前后两端分别与固料收集仓6和液体收集仓7转动连接。 [0024] 其中，参见图3，油水分离器包括分离仓、分离仓中部的导热隔板21和导热隔板21上的加热结构22等，分离仓为矩形槽且其槽壁上设有保温层，导热隔板21具体为金属板。导热隔板21将分离仓分割为一级分离仓23和二级分离仓24且其顶部设有溢流口25将一级分离仓23和二级分离仓24连通，即导热隔板21的顶部较分离仓的顶部低，由于低油含量的液体较高油含量的液体的量多得多，二级分离仓24的容积较一级分离仓23的容积小。一级分离仓23和二级分离仓24的中部分别设有第一进料口26和第二进料口27，第一进料口26和第二进料口27均通过分离仓顶部的进料管向下伸入分离仓的中部构成。一级分离仓23的底部和下部分别设有第一排污口28（排出油水混合物（含有较多固体））和排水口29（排出清水），二级分离仓24的上部与底部分别设有排油口30（排出油相）和第二排污口31（排出油水分离器）。第一进料口26和第二进料口27分别与液体收集仓7和出料结构13连接；进一步地，出料结构13通过带泵的管路与第二进料口27连接以控制流速。第一排污口28和第二排污口31均与磨浆水槽连接。排油口30较溢流口25低。前述各结构通过管路连接，管路上根据需要设置泵、流量计或阀门等。 [0025] 具体地，参见图2，本发明实施例中的螺旋卸料器2为中空结构（为前后贯穿的管状结构）且其内前后并排设有第一隔板15和第二隔板16将螺旋卸料器2分为三个腔（前部的腔进行进料，后部的腔输出高油含量的液体），第一隔板15和第二隔板16与螺旋卸料器2垂直。第一隔板15位于前连通口10的相邻后方，第二隔板16位于后连通口14的相邻前方。 [0026] 具体地，参见图2，本发明实施例中的转鼓1由前至后依次为出料段41、前锥筒段42、直筒段43和后锥筒段44，后锥筒段44的后端面上同轴设有驱动轮45。前锥筒段42位于转鼓1前部的锥形中，螺旋卸料器2的螺旋叶片位于前锥筒段42和直筒段43内，引导锥筒11位于后锥筒段44内，所述前连通口10位于直筒段43内中部，出料段41的内径小于直筒段43的内径，前锥筒段42和后锥筒段44均由前至后逐渐增大，出料段41的周面上设有固料出口8且其位于固料收集仓6中，后锥筒段44的周面后端设有液体出口9且其位于液体收集仓7中，驱动轮45向后穿出液体收集仓7且其与第一驱动结构3传动连接。 [0027] 优选地，参见图3，本发明实施例中的溢流口25的下部设有能上下运动的阀板32以控制油相的溢流速度。具体地，阀板32滑动设于分离仓且其顶部沿竖直方向设有调整杆，调整杆向上穿出分离仓且其能上下调整。 [0028] 优选地，参见图1，本发明实施例中的进料结构5（设置三通接口，一个进口进料，另一个进口输入清洗液）上设有清洗液进口，排水口29（设置三通接口，一个出口排水，另一个出口排出清洗液）上设有热水支管，清洗液进口通过带泵和阀门的管路与热水支管连接。 [0029] 实施例2实施例2提供了一种三相分离方法，采用实施例1提供的三相分离系统，方法包括： S101磨浆：将除杂（通常包括大物分离和磁选等）后的餐厨垃圾送入磨浆装置进行磨浆，并同时由磨浆水槽提供磨浆水将餐厨垃圾的固含量调整至18‑25%。 [0030] S102三相分离：将步骤S101得到的浆料送至卧式螺旋离心机的进料结构5，在固料收集仓6得到固体，在液体收集仓7得到低油含量的液体，在出料结构13得到高油含量的液体，调整液体出口9和出料结构13上的控制阀和转鼓1的转速让高油含量的液体中的油脂含量大于40%（体积浓度，后同），低油含量的液体的油脂含量通常小于5%。 [0031] S103油水分离：先在一级分离仓23内加入清水（适量），再加入低油含量的液体；在二级分离仓24内加入高油含量的液体。控制排水口29的流速，让一级分离仓23内的油相溢流至二级分离仓24。二级分离仓24的排油口30输出油相，二级分离仓24的体积设置到一定大小，一班次（如8小时）可以不用排出水相，当然，若水相快要至排油口30，也可将水相输出至磨浆水槽。一级分离仓23和二级分离仓24无进料（三相分离完成）时，排油口30继续开启至将大部分油相输出（油相顶部下降至排油口30）。开启第一排污口28和第二排污口31，分别将一级分离仓23的油水混合物（或剩余的油水混合物）和二级分离仓24中剩余的油水混合物送至磨浆水槽。油水分离时，加热结构22将液体的温度加热至50‑80℃。在本专利中，将一级分离仓23的油水混合物输出至磨浆水槽的原因为：其中含有较多的固体物质，少量的油脂；将二级分离仓24的油水混合物输出至磨浆水槽的原因为：油水混合物降至排油口30后，无法再排油，含有较多油脂。 [0032] 进一步地，本发明实施例中的三相分离方法还包括：S104清洗：三相分离完成后，通过排水口29将一级分离仓23中的水相（具有较高温度，清洗效果好）送至进料结构5上的清洗液进口，运行卧式螺旋离心机。则一级分离仓23和二级分离仓24无进料时，开启第一排污口28和第二排污口31，分别将一级分离仓23中剩余的油水混合物和二级分离仓24中剩余的油水混合物送至磨浆水槽。对于卧式螺旋离心机，采用以上方式清洗完成后，还可再采用清水进行清洗。 |
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