一種秸稈與汙泥等資源化協同處理系統的製作方法
2023-06-28 07:25:11 1
一、技術領域
本發明涉及一種秸稈與汙泥等資源化協同處理系統。該系統主要以分段式幹化機對秸稈和汙泥(或餐廚剩餘物)進行協同處理，配套有進料、裝料、加熱、抽風淨化、動力傳送、智能控制等多種輔助設備。處理過程中的高溫條件將秸稈和汙泥等的混合物料快速脫水幹化，病原體、雜草籽等有害物質被高溫殺滅，細胞破壁、纖維素、木質素等充分降解，小分子有機質含量大大提高；同時，物料經幹化粉碎後表面反應面積增加，便於後續的燃料化、肥料化利用。
二、
背景技術：
植物光合作用50％以上的有機物存儲於農作物秸稈中，而在我國廣大地區農作物收成後，植物秸稈通常得不到有效利用而被隨地丟棄或無序焚燒，造成巨大的資源浪費和一系列環境汙染和健康安全問題。另一方面，各地汙水處理廠的含水汙泥經傳統壓榨後填埋或垃圾爐焚燒，各地餐廚垃圾等不到有效回收利用，也存在地下水源汙染、臭味擾民、大氣汙染、能耗巨大等老問題。因此，在國家出臺的節能減排、「水十條」、「土十條」等一系統文件的指導下，利用高效清潔、節能環保的處理工藝對汙泥和秸稈、餐廚剩餘物等進行綜合資源化利用，將其「變廢為寶」，具有重要意義。
三、
技術實現要素：
本發明通過智能化控制系統將分段式幹化機、進料設備、加熱設備、動力設備、抽風淨化設備、裝料設備等整合為一體化的全流程處理系統，根據資源化利用方式的不同，自動配比進料物質的比例，產出符合要求的燃料化或肥料化基料(詳見附圖3)，不僅彌補了傳統工藝單一系統出產單一產品的局限，而且燃料化產出的基料可直接用於該系統自身生物質顆粒燃料鍋爐設備的能源補給，極大地降低了系統運行能耗，實現能耗最大程度的自平衡。該系統處理全過程無任何化學藥劑添加，高溫密閉環境有效殺滅病菌、雜草籽等有害物質，同時實現物料細胞破壁，木質素、纖維素降解為小分子可溶性物質，有效提高了後續燃料化、肥料化的反應效率。
本發明提供的一種秸稈與汙泥等資源化協同處理系統，主要包括：
1.秸稈破碎機、2.秸稈預儲倉、3.螺杆泵、4.分段式幹化機、5.真空泵、6.冷凝器、7.循環水箱、8.淨化設備(中和罐)、9.風乾輸送帶、10.螺旋上料機、11.打包設備、12.汙泥螺杆泵、13.餐廚清洗槽、14.過濾器、15.壓濾機、16.秸稈進料系統、17.汙泥進料系統、18.餐廚剩餘物進料系統、19.生物質顆粒燃料鍋爐、20.熱載體油儲罐、21.油泵。
(詳見附圖1，附圖2)
具體過程為：
(1)通過智能化控制系統啟動系統所有設備，調節系統各設備中處理所需的溫度和轉速，同時可實時調控該系統中任一設備。
(2)秸稈通過1.秸稈破碎機將新鮮或乾燥秸稈破碎成4-10釐米秸稈段，在2.秸稈預儲倉內調整秸稈的含水率30％-60％，倉內預儲秸稈段通過3.螺杆泵輸送至4.分段式幹化機第二段進一步輸送、處理，或與其他物料一起協同處理。
(3)4.分段式幹化機反應處理過程中產生的含水廢氣，通過5.真空泵從末端排氣口抽出，經6.冷凝器和7.循環水箱的組合進行冷凝，冷凝水返回汙水管道進行統一處理。其餘少部分含水廢氣通過8.淨化設備(中和罐)反應中和其中的酸性物質，最終尾氣達標排放。
(4)4.分段式幹化機末端出料口的高溫產出物料在9.風乾輸送帶上快速降溫、除溼並向前輸送，由10.螺旋上料機輸送至11.打包設備，產出真空防腐包裝好的資源化基料。
(5)根據資源化利用方式的不同，系統處理具體過程局部調整如下：
①將秸稈單獨燃料化、肥料化處理利用，按照上述4個步驟進行。
②將秸稈和汙泥進行協同處理，含水汙泥通過12.汙泥泵輸送至4.分段式幹化機第一段，與第二段進入的秸稈段一併混合，後續按上述4個步驟進行。
③將秸稈和餐廚剩餘物協同處理，餐廚剩餘物需預先處理，方法為將餐廚剩餘物放入13.餐廚清洗槽中利用自來水清洗去除油脂和鹽分，然後輸送至14.過濾器將大塊的雜質、固體廢物過濾出去，通過15.壓濾機將多餘水份去除，獲得含水率70％-90％的餐廚剩餘物預處理料，將此預處理料輸送至4.分段式幹化機第一段與後一段的秸稈段進行混合，後續按上述4個步驟進行。預處理過程中清洗、過濾、壓濾等產生的廢液重新返回汙水池進行汙水處理。
本發明提供的整套協同處理系統，可以實現將農作物秸稈、含水汙泥、餐廚剩餘物等常見廢棄物快速、清潔的進行脫水幹化、降解滅菌，解決傳統處理工藝中「收-儲-運」成本高、自動化程度不高的局限，同時提供多種類的資源化產品基料(燃料化、肥料化)。該發明主要有三方面的控制：
第一方面，本發明中物料反應程度，在系統傳送速度和物料進料時含水率保持不變，可通過智能控制系統調節反應溫度(若採用生物質顆粒燃料鍋爐+熱載體油加熱的能源供應系統，可通過智能化控制系統控制21.油泵來調節熱載體油流速，進而調整反應溫度)進行控制。反應溫度越高，物料反應程度越高，成品含水率越少，產量不變。反應溫度設定：50℃-350℃。(詳見附圖2)
第二方面，系統設定溫度和進料含水率保持不變，物料反應程度可由智能化控制系統調整傳送轉速來控制。轉速降低，物料反應越充分，成品含水率越低，產量略有降低。系統轉速設定：20-1000轉/分。
第三方面，根據系統協同處理資源化利用方式的不同，通過智能化控制系統調節進料口各類物料的進料多少，調整進料口各類物料的混合比例，進而產出不同種類的資源化產品基料。進料口混合物料中秸稈的含量為50％-100％，汙泥為50％-0，餐廚剩餘物為50％-0。(詳見附圖3)
本發明提供的反應系統全部設備由智能化控制系統實時調控，處理全過程不添加任何化學藥劑、處理物料密閉化運行，系統高溫有效殺滅雜草籽、有害病菌等，物料中的大分子有機質、木質素、纖維素等被降解為可溶性小分子物質，有效提高後續成品基料的利用率。該系統協同處理後的成品含水率可控制在20％-60％之間，單套系統設備產量為每小時100公斤至每小時1噸。農作物秸稈、含水汙泥、餐廚剩餘物可按照資源化利用方式，按比例進行組合，實現「廢物」處理和資源化利用的多元化。
四、附圖說明
附圖1：全系統設備示意圖
1——秸稈破碎機、2——秸稈預儲倉、3——螺杆泵、4——分段式幹化機、5——真空泵、6——冷凝器、7——循環水箱、8——淨化設備(中和罐)、9——風乾輸送帶、10——螺旋上料機、11——打包設備、12——汙泥螺杆泵、13——餐廚清洗槽、14——過濾器、15——壓濾機、16——秸稈進料系統、17——汙泥進料系統、18——餐廚剩餘物進料系統。
附圖2：熱載體油加熱方式示意圖
4——分段式幹化機、19.生物質顆粒燃料鍋爐、20.熱載體油儲罐、21.油泵。
附圖3：多方式資源化利用示意圖
16——秸稈進料系統、17——汙泥進料系統、18——餐廚剩餘物進料系統。
五、具體實施方式
本發明涉及一種秸稈與汙泥等資源化協同處理系統，利用分段式幹化機將秸稈、含水汙泥、餐廚剩餘物等按比例混合進行高溫滅菌、幹化降解等協同處理，出產成品種類豐富、可溶性高並產出不同種類的資源化成品基料。
該發明提供的整套系統設備主要包括：1.秸稈破碎機、2.秸稈預儲倉、3.螺杆泵、4.分段式幹化機、5.真空泵、6.冷凝器、7.循環水箱、8.淨化設備(中和罐)、9.風乾輸送帶、10.螺旋上料機、11.打包設備、12.汙泥螺杆泵、13.餐廚清洗槽、14.過濾器、15.壓濾機、16.秸稈進料系統、17.汙泥進料系統、18.餐廚剩餘物進料系統、19.生物質顆粒燃料鍋爐、20.熱載體油儲罐、21.油泵。
具體實施方式為：
通過智能化控制系統啟動所有設備並調節系統所需的溫度和轉速。秸稈通過1.秸稈破碎機將新鮮或乾燥秸稈破碎成4-10釐米秸稈段，在2.秸稈預儲倉內調整混合秸稈段的含水率(約30％-60％)，倉內預儲秸稈段通過3.螺杆泵輸送至4.分段式幹化機第二段進行向前輸送、幹化降解處理，或與其他物料一起協同處理。4.分段式幹化機反應處理過程中產生的含水廢氣，通過5.真空泵從末端排氣口抽出，經6.冷凝器和7.循環水箱的組合進行冷凝，冷凝水返回汙水管道進行統一處理。其餘少部分含水廢氣通過8.淨化設備(中和罐)反應中和其中的酸性物質，最終尾氣達標排放。4.分段式幹化機末端出料口的高溫產出物料在9.風乾輸送帶上快速降溫、除溼並向前輸送，由10.螺旋上料機輸送至11.打包設備，最終產出真空防腐包裝好的資源化基料。(詳見附圖1)
根據資源化利用方式的不同，①秸稈燃料化、肥料化利用，則秸稈單獨進入4.分段式幹化機第二段進行處理。②秸稈與汙泥協同處理進行燃料化、肥料化利用，則含水汙泥通過12.汙泥泵輸送至4.分段式幹化機第一段，與第二段進入的秸稈段一併混合，後續按上述步驟進行。③秸稈和餐廚剩餘物協同處理進行燃料化利用，餐廚剩餘物需預先處理：將餐廚剩餘物放入13.餐廚清洗槽中利用自來水清洗去除油脂和鹽分，然後輸送至14.過濾器將大塊的雜質、固體廢物過濾出去，通過15.壓濾機將多餘水份去除，獲得含水率70％-90％的餐廚剩餘物預處理料，將此預處理料輸送至4.分段式幹化機第一段與後一段的秸稈段進行混合，後續按上述步驟進行。預處理過程中清洗、過濾、壓濾等產生的廢液重新返回汙水池進行汙水處理。(詳見附圖3)
反應倉溫度設定範圍：50℃-350℃。
系統轉速設定範圍：20-1000轉/分。
進料口秸稈含水率為30％-60％，汙泥(或餐廚剩餘物)含水率為70％-90％。
燃料化利用時，秸稈/汙泥混合比例≥1，秸稈/餐廚剩餘物≥1；肥料化利用時，秸稈/汙泥≥4。
處理後的乾料含水率範圍：20％-50％。
加熱方式可使用電加熱、電磁加熱、鍋爐+熱載體油加熱。(其中鍋爐可使用天然氣鍋爐，或生物質顆粒燃料鍋爐。)
單套系統處理能力(按進料計)：100千克/時-1噸/小時。