亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備的製作方法

2023-05-01 08:07:21 1

專利名稱：亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用城鄉有機固廢生產有機肥的技術，特別涉及一種亞臨界水處 理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，屬於有機固廢處理和有機肥生產的技術領域。
背景技術：
農業生產及其產品消費產生了大量的城鄉有機廢棄物，如城市生活汙泥、餐廚垃 圾、城郊畜禽糞便和農作物秸稈等。這些有機物本應以肥料形式返回農田以完成整個物質 循環，但由於城市汙泥和畜禽糞便惡臭難以加工，而且含有抗生素、芳香烴、重金屬等有毒、 有害物質，而作物秸稈體積大、肥效低，農民缺乏秸稈造肥積極性，因此導致長期以來這些 有機廢棄物沒有回到農田，使得我國農田有機質含量大大減少，耕地質量逐年降低，影響到 我國農業的可持續發展。此外，有機廢棄物長期滯留在城市和鄉村，還造成環境汙染，影響 人民健康和生活水平。目前處理這些垃圾最常用的處理方法有填埋法、焚燒法及堆肥法。這 三種方法又存在一些弊端，如填埋法，佔地面積大，填埋後的垃圾容易對土壤、地下水及大 氣造成二次汙染，周邊環境易滋生蚊蟲，散發臭氣，同時嚴重浪費資源；焚燒法焚燒剩餘 的爐渣還要填埋，造成二次汙染，嚴重的是焚燒過程中容易產生二噁英、電池中汞蒸氣造成 大氣汙染，資源得不到再利用；堆肥法雖然得到資源再利用，但重金屬得不到控制，雜質較 多，處理時間漫長，場地大。總之，目前的有機固廢處理技術水平較低，很難實現垃圾的無害 化、資源化，更不必說產業化。亞臨界水常指溫度在180°C _350°C之間的壓縮液態水，水中的H+和0H—接近弱酸 和弱鹼，具有酸催化和鹼催化的功能，亞臨界水的介電常數大大降低而具有超電離特性，極 性降低，具有同時溶解有機物和無機物的超溶解特性，此外還具有優良傳質性能和綠色環 保等優點。利用亞臨界水可使垃圾中的纖維素類、木質素、澱粉類、油脂類、有機有毒物質以 及部分塑料等進行分解，使大分子物質降解為作物易被作物利用的小分子脂肪酸、蛋白質、 胺基酸、多肽和低聚糖等有機物，因此亞臨界水技術利用城鄉有機廢棄物所製得肥料肥效 和活性更高。目前，對於亞臨界水處理技術，相應的專利文獻也有一定的報導，如中國專利申請 號為200580004805. 2，名稱是「亞臨界水分解處理物的生產方法及亞臨界水分解處理物生 產裝置」，是將預處理後的有機固廢從反應容器的最底層，通過升溫和加壓，在每一層設置 不同濃度，根據需要可以從各層進行提取所需物質，這種方法由於不能實現智能化，所以 每一部對溫度和壓力要求不能很好控制，別並且從中間層提取所需物質後，還需要進行重 新加壓，處理成本較高；中國專利號是200680054674. 3，名稱是「有機類廢棄物的處理系 統」，這種方法公開了一種不但可以處理汙泥和廢塑料，還可以處理一般家庭和公共領域的 有機固廢，但是本方法處理設備單一，只通過一個反應釜連接處理，並且處理時需要230°C 和3MPa以上的條件，成本較高，並且後處理的產物沒有進行後續的利用；中國專利號是 200710032663. 1，名稱是「天然產物有效成分的超聲強化亞臨界水萃取方法及裝置」，這種 方法引入了超聲波的處理，至適用於一些特定領域，並且在超聲波處理前，對預處理的粒子大小要求較高，即預處理成本較高。另外還有一些專利文獻報導將通過亞臨界水將有機固 廢處理為可燃氣體或液體的方法。上述文獻均沒有報導有關通過亞臨界水的方法將有機固廢生產成肥料的一整套 處理過程；並且在處理過程要降低成本、智能化處理、肥料的多用途轉化，都是採用亞臨界 水處理有機固廢需要解決的問題。

發明內容
為解決上述技術問題，本發明提供一種亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及 設備，從利用亞臨界水處理有機固廢至處理產物製備成不同土壤、作物需要的有機肥料全 過程一次完成，整個過程採用智能化控制，亞臨界水處理採用並聯的序批列式反應釜完成， 節能高效、布局緊湊、環保安全，肥料活性高。本發明是通過以下的技術方案實現的一種亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，是通過以下的技術方案實現 的(1)分選去除有機固廢中的雜質，對分選後的有機固廢進行破碎處理，破碎處理後 的有機固廢再添加輔料進入儲存裝置；(2)將上述儲存裝置中的待處理有機固廢輸送至亞臨界水處理設備，採用智能控 制手段，通過若干並聯的主反應釜和緩衝釜，進行序批列式反應的亞臨界水有機固廢處理， 得處理產物；(3)根據需要，將所述處理產物製成普通有機肥、生物有機肥或根據土壤情況不同 的專用有機無機肥。所述步驟(1)中的添加輔料是根據有機固廢的含水量每噸添加鈣鎂磷肥難溶性 或枸溶性磷肥50-100Kg、硫酸鋅8-MKg、硼砂5-10Kg、硫酸錳4_8Kg ；如有機固廢是餐廚垃 圾，可按照體積比是餐廚垃圾秸稈=1 0.8添加秸稈，所述秸稈的木屑粒徑小於5cm。上述添加的輔料，中和亞臨界水分解有機物產生的部分有機酸，調整肥料pH值 到6-8 ；在反應中充分活化磷元素，使得磷肥的有效性大幅度提高，同時補充磷、鈣、鎂等大 中量元素，添加的微量元素經亞臨界水反應，其中的鈣、鎂和其他微量元素將會被有機物螯 合，提高了元素的有效性和利用率；同時鋅等元素起到一定催化作用使得難降解的木質素 更易降解。添加木屑或秸稈的作用可降低餐廚垃圾的水分，同時有利於垃圾中塑料降解速 率提高。所述步驟O)中的亞臨界水處理設備為螺旋輸送機分別並聯連接兩個主反應釜 和一個緩衝釜的進料閥，所述緩衝釜的排料閥分別連接兩個主反應釜的進料閥，所述兩個 主反應釜的排氣閥分別連接緩衝釜的進氣閥，蒸汽發生裝置分別並聯連接兩個主反應釜的 進氣閥，熱媒體發生裝置分別並聯連接兩個主反應釜的釜體外設置的加熱套，所述緩衝釜 的排氣閥依次連接除臭裝置和除塵裝置，控制智能化序批列反應的智能控制平臺分別連接 所述螺旋輸送機、兩個主反應釜、緩衝釜、蒸汽發生裝置和熱媒體發生裝置。所述亞臨界水處理設備中，兩個主反應釜和一個緩衝釜是一組亞臨界水處理釜， 在實際處理有機固廢時，根據處理量的增大，可以並聯若干組亞臨界水處理釜。所述步驟(2)中的序批列式反應的亞臨界水有機固廢處理是通過智能控制平臺的控制，螺旋輸送機將有機固廢送入兩個主反應釜和緩衝釜中，設置反應時間、溫度和壓 力，設置蒸汽發生器和熱媒體發生器向兩個主反應釜供熱，使兩個主反應釜一前一後進行 亞臨界水有機固廢處理反應，反應中兩個主反應釜洩壓排出的高溫高壓氣體進入緩衝釜， 使緩衝釜內的有機固廢加熱反應，並且在兩個主反應釜溫度下降時將熱量重新釋放回兩個 主反應釜，循環上述反應至反應結束，通過緩衝釜的排氣閥排出廢氣依次通過除臭裝置和 除塵裝置後，排放至空氣。所述序批列式反應的亞臨界水有機固廢處理中設置的反應溫度和壓力分別是 180-230°C和1. 55-3. OMPa0由於緩衝釜可以儲存熱量，降低了反應需要達到的條件，使得在 上述溫度和壓力下，有機固廢均可以完成處理肥化，並且在25-35min即可完成反應。所述蒸汽發生器和熱媒體發生器向兩個主反應釜供熱的方式為，當有機固廢需要 的處理條件是210°C和時，只安排蒸汽發生器進行供熱；當有機固廢需要的處理條件 是210-230°C，2-3MPa時，安排蒸汽發生器和熱媒體發生器聯合供熱，具體為，蒸汽發生器 加熱至120-20(TC，0. 198-1. 55MI^後，使用蒸汽發生器和熱媒體發生器聯合供熱。所述的序批列式反應的亞臨界水有機固廢處理作用是有機固廢中的細菌病毒徹 底殺滅；有毒物質被降解，大分子有機物被降解為易於植物吸收的有機物，木質素也被部分 降解且理化結構發生變化，使得更易土壤降解和植物利用，所得物料已得膨化，微觀結構得 到改善，孔隙度表面積增加，更易於保肥保水。經上述序批列式反應的亞臨界水有機固廢處理後的處理產物所達到的指標如 下
權利要求
1.一種亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵在於是通過以下的技術 方案實現的(1)分選去除有機固廢中的雜質，對分選後的有機固廢進行破碎處理，破碎處理後的有 機固廢再添加輔料進入儲存裝置；(2)將上述儲存裝置中的待處理有機固廢輸送至亞臨界水處理設備，採用智能控制手 段，通過若干並聯的主反應釜和緩衝釜，進行序批列式反應的亞臨界水有機固廢處理，得處 理產物；(3)根據需要，將所述處理產物製成普通有機肥、生物有機肥或根據土壤情況不同專用 有機無機肥。
2.如權利要求1所述的亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵在於所 述步驟(1)中的添加輔料是根據待處理的有機固廢的含水量每噸添加鈣鎂磷肥難溶性或 枸溶性磷肥50-100Kg、硫酸鋅8-15Kg、硼砂5-10Kg、硫酸錳4-8Kg ；若有機固廢是餐廚垃圾， 可按照體積比是餐廚垃圾秸稈=1 0.8添加秸稈，所述秸稈粒徑小於5cm。
3.如權利要求1所述的亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵在於所 述步驟O)中的亞臨界水處理設備為螺旋輸送機分別並聯連接兩個主反應釜和一個緩衝 釜的進料閥，所述緩衝釜的排料閥分別連接兩個主反應釜的進料閥，所述兩個主反應釜的 排氣閥分別連接緩衝釜的進氣閥，蒸汽發生裝置分別並聯連接兩個主反應釜的進氣閥，熱 媒體發生裝置分別並聯連接兩個主反應釜的釜體外設置的加熱套，所述緩衝釜的排氣閥依 次連接除臭裝置和除塵裝置，控制智能化序批列反應的智能控制平臺分別連接所述螺旋輸 送機、兩個主反應釜、緩衝釜、蒸汽發生裝置和熱媒體發生裝置。
4.如權利要求1或3所述的亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵在 於所述亞臨界水處理設備中，兩個主反應釜和一個緩衝釜是一組亞臨界水處理釜，在實際 處理有機固廢時，根據處理量的增大，可以並聯若干組亞臨界水處理釜。
5.如權利要求1或3所述的亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵 在於所述步驟O)中的序批列式反應的亞臨界水有機固廢處理是通過智能控制平臺的控 制，螺旋輸送機將有機固廢送入兩個主反應釜和緩衝釜中，設置反應時間、溫度和壓力，設 置蒸汽發生器和熱媒體發生器向兩個主反應釜供熱，使兩個主反應釜一前一後進行亞臨界 水有機固廢處理反應，反應中兩個主反應釜洩壓排出的高溫高壓氣體進入緩衝釜，使緩衝 釜內的有機固廢加熱反應，並且在兩個主反應釜溫度下降時將熱量重新釋放回兩個主反應 釜，循環上述反應至反應結束，通過緩衝釜的排氣閥排出廢氣依次通過除臭裝置和除塵裝 置後，排放至空氣。
6.如權利要求1或3所述的亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵在 於所述序批列式反應的亞臨界水有機固廢處理中設置的反應溫度和壓力分別是180-230°C 和1. 55-3. OMPa0由於緩衝釜可以儲存熱量，降低了反應需要達到的條件，使得在上述溫度 和壓力下，有機固廢均可以完成處理肥化，並且在25-35min即可完成反應。
7.如權利要求1或3所述的亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵 在於所述蒸汽發生器和熱媒體發生器向兩個主反應釜供熱的方式為，當有機固廢需要的 處理條件是210°C和時，只安排蒸汽發生器進行供熱；當有機固廢需要的處理條件是 210-230°C，2-3MPa時，安排蒸汽發生器和熱媒體發生器聯合供熱，具體為，蒸汽發生器加熱至120-20(TC，0. 198-1. 55MPa後，使用蒸汽發生器和熱媒體發生器聯合供熱。
8.如權利要求1所述的亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵在於所 述步驟(3)中的普通有機肥的製成是將處理產物進行烘乾，水分低於15%的自動排出，之 後進行計量包裝。
9.如權利要求1所述的亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵在 於所述步驟(3)中的生物有機肥的製成是將處理產物進行調節pH為6-8，碳氮比為 (25-30) 1，進行生物發酵，再經計量包裝製成生物有機肥。
10.如權利要求1所述的亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵在於 所述步驟(3)中的專用有機無機肥的製成是根據作物、土壤性質、每種養分的利用率或人 工測試輸入的指標進行選擇，輸出配肥指令；根據配肥指令的指標，將處理產物輸送至自動 配料裝置進行單質配料、添加營養元素和輸出；在自動計量裝置中稱量出各種指標的單質 肥料，攪拌、循環烘乾、造粒。
全文摘要
本發明公開了一種亞臨界水處理城鄉有機固廢生產有機肥及設備，其特徵在於是通過以下的技術方案實現的(1)分選去除有機固廢中的雜質，對分選後的有機固廢進行粉碎，並添加輔料進行儲存待處理物；(2)上述待處理物進入亞臨界水處理設備，採用智能控制手段，通過若干並聯的主反應釜和緩衝釜，進行亞臨界水有機固廢的處理，得處理產物；(3)根據需要，將處理產物製成普通有機肥、生物有機肥或根據土壤、作物情況不同的專用有機無機肥。本發明通過亞臨界水處理有機固廢並製備成肥料，實現全設備生產，智能化，節能高效，布局緊湊、環保安全，肥料活性高、速效長效。
文檔編號C05F9/02GK102146002SQ20101058048
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月9日 優先權日2010年12月9日
發明者周劍浩 申請人:上海環墾生態科技有限公司