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柱塞式压榨工艺的设计探讨

更新时间:2009-03-28

2000年以来,随着各地地沟油生产销售事件的不断发酵,我国逐步将餐厨废弃物的资源化处理提上了议事日程。自2010年第1批餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点城市申报工作开展以来,我国已核准试点城市共计100座。由于缺少可借鉴的设计、建设、运营及监管经验,各城市餐厨废弃物的治理模式仍处于探索阶段。

1 当前压榨制浆工艺概况及存在问题

压榨制浆工艺是餐厨废弃物预处理工艺中必不可少的一个环节,其与厌氧消化工艺相结合,可以实现餐厨废弃物的资源化利用,在很多餐厨废弃物预处理工程中均有应用[1]。压榨制浆工艺设计的好坏,不仅在很大程度上决定了厌氧消化工艺能否稳定运行,同时也决定着废气、废水等二次污染问题能否得到有效的控制。

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当前,在国内已建的餐厨废弃物处理工程中,较为常用的有螺杆式压榨设备和水力制浆设备2种[2]

1.1 螺杆式压榨技术

螺杆式压榨技术来源于食品行业的榨油机[3],其主要由喂料器、榨笼、变螺径螺杆、滤筒背压板、加热腔、传动设备等部件构成。物料通过螺杆与背压板之间的压力进行压榨,滤液从滤筒中挤出,滤渣则通过背压板出口排放。该工艺在国内的餐厨垃圾处理工程中应用较广[4],但也暴露出了较多问题:①该工艺的压榨压力通常较低,无法适用高含固率餐厨废弃物的处理,滤筒中的滤孔容易被餐厨废弃物中的杂质堵塞,导致设备处理能力大大下降;②螺旋片的厚度较薄,在坚硬杂质的压榨处理中,磨损严重;③在处理高油分物料时,该设备也易产生物料随轴转动、进料不畅等现象,必须向加热腔内注入热源,进行热榨全物料除油,能耗较高。

1.2 水力制浆技术

水力制浆技术主要应用水力碎浆机完成压榨制浆。水力碎浆机主要由槽体、转子、筛板、传动部件等组成。转子上带有呈螺旋形的叶片。转子旋转时,物料沿转轴向下运动,通过槽体底部的固定导流片再沿槽壁向上运动,形成水力循环。强烈的水力冲击和剪切作用使物料与转子、筛板之间产生相互摩擦从而达到碎解的目的。该装置起源于废纸再生行业,通过增加浮渣和沉渣的排除装置,可以实现在制浆的同时分离浆料中的轻物质和重物质,较好地满足了餐厨废弃物处理需求。主要问题有:①该工艺对进料含水率有一定的要求,必须通过添加工艺稀释水来调节进料浓度[5],不仅增加了厌氧消化工艺的处理规模,也增加了后续污水处理工程的负担;②运行功率较大,当有金属等硬物质进入系统时,对槽体及筛板的磨损较严重,增加了运行及维护的费用。

[2] 吕凡,章骅,邵立明,等.基于物质流分析餐厨垃圾厌氧消化工艺的问题与对策[J].环境卫生工程,2017,25(1):1-8.

2 柱塞式压榨工艺简介

柱塞式压榨机的腔体容积较小,给料时必须将物料进行剪切预处理。通常可采用回转剪切式破碎机将餐厨废弃物减小至60 mm以下,以方便给料及压榨制浆。

[3] 李诗龙.双螺杆榨油机国内外研究进展[J].中国油脂,2005,30(12):13-16.

  

图1 柱塞式压榨制浆工艺流程及处理效果

3 柱塞式压榨制浆工艺设计问题讨论

3.1 压榨次数

参考文献:

3.2 预处理工艺

柱塞式压榨机是一种新型的压榨制浆设备,其利用柱塞在缸体内往复运动,使密封在工作容腔内的餐厨废弃物受压,从而达到压榨制浆目的。通过由摩擦式压榨向直接挤压式压榨的转变,大大降低了设备的磨损程度,延长了设备的寿命。柱塞采用液压驱动,可以实现对腔体的高压压榨,避免了滤孔的堵塞。同时,该类型压榨机为完全密闭式结构,可以避免餐厨废弃物处理过程中常见的恶臭气体二次污染问题。

3.3 压榨孔径

压榨孔径太大会导致浆液中有机固体颗粒太大,不易在厌氧消化工艺中完全降解,而且有机浆液中的杂质也会因此大幅度增加;而压榨孔径太小,又会增加压榨的压力,从而增加设备的投资。因此,压榨孔径的选择应从多方面论证,寻找折中的方案。根据各项目选用的厌氧消化工艺对有机浆液中的杂质含量敏感性,压榨孔径应进行相应的选择。

设备及管道材质的选型应从耐磨、耐盐、耐酸腐蚀等多方面着手[6]。餐厨废弃物处理的动设备磨损侵蚀通常高于腐蚀侵蚀,应选用耐磨性材料;静设备及管道的材质选择应注重耐盐及耐酸腐蚀等因素。

3.4 设备及管道的材质

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3.5 恶臭气体的控制

柱塞式压榨制浆工艺中的高压压榨,不仅可以用于杂质物料的分离,同时也可以用于物料的输送。通过采用密闭式的管道输送工艺,可以保证物料在正常处理的同时,不产生恶臭气体等二次污染。

餐厨废弃物的含水率通常较高,经过一次压榨后,大部分有机浆液从滤孔中挤出,但剩余的杂质中含水率仍较高。通过加热使物料软化,并附以多次压榨可以使杂质中含水量大幅降低。物料加热的温度和压榨次数应根据餐厨废弃物的性质决定。经过2次压榨后,餐厨废弃物中的有机浆液被完全挤出,不仅增加了餐厨废弃物的沼气产量,同时也减少了杂质的处置费用。相较于气体压榨制浆工艺,其分选出的杂质含水率更低。

[1] 雷永康,熊春江,姜苏峻,等.典型餐厨垃圾预处理效果比较[J].环境卫生工程,2017,25(4):54-57.

“天地者,万物之逆旅;光阴者,百代之过客”,新时代石化青年以“书生意气,挥斥方遒”的奋斗激情,谱写出绚烂的奋斗之歌,用苦干实干凝聚磅礴力量,用双脚踏出铿锵足迹,用不懈奋斗书写新时代华美篇章,迈向充满希望的远方。

柱塞式压榨工艺流程简单流畅,如图1所示。原始物料经过破碎后可直接进入柱塞式压榨机内进行分离处理,分离出的物料即可分为高干度杂质及有机浆液。高干度的杂质外运填埋或焚烧处置,有机浆液则可直接进入厌氧消化系统处理。根据原料中杂质物料的特性需求,高干度杂质可以进行二次压榨,使其杂质中的水分及有机浆液进一步析出,从而降低外运杂质的处置费用,提高有机浆液的回收率。一般情况,经过2次压榨后,高干度杂质的含水率可降至60%以下。

[4] 陈方明.餐厨废弃物油脂分离技术[D].南京:南京理工大学,2015.

商鞅是管仲之后又一位在财政经济改革方面作出重大贡献的改革家,其实行的改革比管仲更为深刻,影响更为深远。由于他的变法,秦国一跃变成富强的先进国家,为日后秦始皇的统一六国奠定了基础。新兴的封建地主制日后能在全国范围内得到巩固和发展,其中有商鞅的重要贡献。

[5] 李文杰,丁杰萍,刘姣,等.兰州市餐厨垃圾资源化处理工艺在固体废弃物方面的减排效益研究[J].甘肃科技,2012,28(11):38-43.

对于公路施工中,需要采用不同的机械设备,若采用相同功能的机械设备,应该考虑不同的品牌,可以采用招投标的方案进行采购,对机械设备的性能和价格进行对比分析,最后确定适合该项目的最优方案。

[6] 季永飞,肖伟,周永纯,等.餐厨垃圾厌氧消化的预处理评价指标探讨[J].环境卫生工程,2016,24(5):52-53.

 
朱羽廷
《环境卫生工程》 2018年第02期
《环境卫生工程》2018年第02期文献

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