[发明专利]一种厨余垃圾制备氢气的垃圾资源化处理系统及方法

权利要求书

1.一种厨余垃圾制备氢气的垃圾资源化处理系统，其特征在于：包含厨余垃圾预处理系统、厌氧发酵罐、沼渣制活性炭系统、沼气提纯甲烷系统和甲烷分解制氢系统，厨余垃圾预处理系统的沼液出口与混合器的一个进口连接，沼渣制活性炭系统的活性炭出料口与混合器的另一个进口连接，混合器的出口与厌氧发酵罐的进口连接，厌氧发酵罐的沼液出口与沼渣制活性炭系统的进料口连接，厌氧发酵罐的沼气出口与沼气提纯甲烷系统的进口连接，沼气提纯甲烷系统的出口与甲烷分解制氢系统的进口连接。

2.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾制备氢气的垃圾资源化处理系统，其特征在于：所述厨余垃圾预处理系统包含接料斗、机械分选单元、固液分离单元和除杂除砂单元，接料斗的出料口与机械分选单元的进料口连接，机械分选单元的出料口与固液分离单元的进料口连接，固液分离单元的固渣出口与沼渣制活性炭系统连接，固液分离单元的浆液出口与除杂除砂单元的进料口连接，除杂除砂单元的出料口与混合器的一个进口连接。

3.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾制备氢气的垃圾资源化处理系统，其特征在于：所述沼渣制活性炭系统包含脱水分离机、干化机、碳化活化一体炉、活性炭储槽和沼液储罐，脱水分离机的进料口与厌氧发酵罐的沼液出口连接，脱水分离机的沼渣出口与干化机的进料口连接，干化机的出料口与碳化活化一体炉的进料口连接，碳化活化一体炉的出料口与活性炭储槽的进料口连接，活性炭储槽的出料口与混合器的另一个进口连接，脱水分离机的沼液出口与沼液储罐连接。

4.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾制备氢气的垃圾资源化处理系统，其特征在于：所述沼气提纯甲烷系统包含沼气脱硫单元、沼气脱碳单元和生物天然气储罐，沼气脱硫单元的进料口与厌氧发酵罐的沼气出口连接，沼气脱硫单元的出料口与沼气脱碳单元的进料口连接，沼气脱碳单元的出料口与生物天然气储罐的进料口连接，生物天然气储罐的出料口与甲烷分解制氢系统的进口连接。

5.根据权利要求1所述的一种厨余垃圾制备氢气的垃圾资源化处理系统，其特征在于：所述甲烷分解制氢系统包含催化裂解反应器、变压吸附装置、氢气储罐、变压分离装置和碳材料储槽，催化裂解反应器的进料口与沼气提纯甲烷系统的出口连接，催化裂解反应器的氢气出口与变压吸附装置的进口连接，变压吸附装置的出口与氢气储罐连接，催化裂解反应器的固相出口与变压分离装置的进料口连接，变压分离装置的出料口与碳材料储槽连接。

6.一种权利要求1-5任一项所述的厨余垃圾制备氢气的垃圾资源化处理系统的垃圾资源化处理方法，其特征在于包含以下步骤：

S1、厨余垃圾进厂称重后卸倒在接料斗内，接料斗中的物料输送到机械分选单元，分离出厨余垃圾中的大块杂质，经过机械分选后的厨余垃圾进入固液分离单元，固液分离产生的固渣进入干化机，固液分离产生的浆液进入除杂除砂单元，去除浆液中的细小杂质和砂石；

S2、经过除杂除砂后的浆液进入厌氧发酵罐，物料在35℃的温度条件下，停留30天；

S3、厌氧发酵产生的沼液进入脱水分离机，分离后的沼渣进入干化机，分离后的沼液进入沼液储罐；经固液分离和脱水分离产生的有机固渣进入干化机，干化含水率至10%的物料进入炭化活化一体炉进行炭化和活化处理，从而得到炭材料，进入炭材料储槽中暂存，最后输送到混合器中与浆液混合后进入厌氧发酵罐；

S4、厌氧发酵产生的沼气经过沼气脱硫单元，脱硫后的沼气加压后进入沼气脱碳单元净化提纯为生物甲烷，产生的甲烷进入生物天然气储罐暂存；

S5、生物天然气储罐中的甲烷进入催化裂解反应器发生催化裂解反应，在氢气的还原气氛中，在500℃、停留60min后反应得到富氢气体，再经过变压吸附装置净化提纯为高纯氢，得到的高纯氢进入氢气存储装置，产生固相产物经变压吸附装置分离得到高价值副产物-碳纳米材料，然后进入碳材料储槽储存。