一种耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理装置及处理工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理装置及处理工艺，通过将水热碳化和微生物生化催化原理相结合，形成新的耦合处理技术工艺，将上述含有机碳的废弃物转化为生物碳，解决了系统中废水处理的难题；同时生产富含有机质和营养成份的具有显著肥效的作物营养水，显著提高了效率和效益，整个工艺流程最终的气体排放基本是二氧化碳。本发明专利技术获得的作物营养水有机碳含量1‑30％，总养分NPK0.1‑10％，小分子有机酸类(C<5)，好氧、兼氧为主的微生物混群1000‑1000000000/毫升，随着反应时间和出品存放时间变化。

【技术实现步骤摘要】
一种耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理装置及处理工艺
本专利技术涉及一种耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理装置及处理工艺，属于含有机碳的废弃物的无害化和资源化处理等领域。
技术介绍
生活垃圾、餐厨垃圾、污水处理污泥、水体底泥、垃圾渗透液、木质废渣、农作物秸秆等都属于“有机废弃物”，这些废弃物的共性是含有有机碳。以常见的餐厨垃圾为例，它量大，含水率高，是我国城市生活垃圾处理过程中的一个难题。目前餐厨垃圾厌氧消化大多采用发酵、沤肥等技术。存在反应速度慢、处理不完全、产生有害气味和气体等问题。又如有机垃圾和垃圾渗透液，这是个国际难题。可回收垃圾等都被分拣，最后剩下的必须填埋的主要成份之一是有机垃圾。有机垃圾是垃圾填埋场量很大却无解决办法的难题。各个垃圾填埋场都因为可利用土地有限和垃圾量持续增长而被困扰。有机垃圾作物根源，自然降水等引起的垃圾渗透液含有的高有机质、高氨氮等组份使得生物技术无能为力。垃圾渗透液严重威胁垃圾填埋场周边的城市的饮用水和地下水资源安全。随着垃圾填埋量的不断增大，垃圾渗透液的收集和处理日益紧迫。因此，急需找到这些有机垃圾的适合我国餐厨垃圾资源化处理的技术路线和装备。裂解与水热碳化是现有的非生物有机垃圾处理方法。两者均能降低有机废弃生物质中氢、氧含量，并转化成富含碳元素的碳化物。裂解碳化是指在惰性气体容器中，将有机废弃物慢速(1-20℃/min)加热到350-700℃并停留几小时到几天的一种典型的碳化方法；水热碳化(Hydro-thermalCarbonization；HTC)是将废弃生物质在150-350℃密闭的水溶液中停留1h以上，是一种脱水脱羧的加速煤化过程。与传统裂解碳化技术相比，水热碳化具有显著的优势：1、在处理含水量高的废弃生物质时无需干燥，节约了大量的预处理费用；2、化学反应主要为脱水过程，废弃生物质中碳元素固定效率高；3、反应条件温和，同时脱水脱羧的放热过程为反应提供了一部分能量，因此该技术能耗低；4、水热碳化保留了大量废弃生物质中的氧、氮元素，碳化物表面含有丰富的含氧、含氮官能团，可应用于多种领域；5、处理设备简单、操作方便、应用规模可调节性强。但是，在常规水热碳化技术的工业化应用中，产出废水的处理严重增加了技术的成本，并限制了HTC技术的推广和应用。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理装置及处理工艺。通过将水热碳化和微生物生化催化原理相结合，形成新的耦合处理技术工艺，将上述含有机碳的废弃物转化为生物碳，解决了系统中废水处理的难题；同时生产富含有机质和营养成份的具有显著肥效的作物营养水，显著提高了效率和效益。本专利技术所述有机废弃物包括但不局限于生活垃圾、餐厨垃圾、污水处理污泥、水体底泥、垃圾渗透液、木质废渣、农作物秸秆等含有机碳的废弃物。本专利技术耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理装置，包括预处理系统1、水热碳化反应罐2、生物煤加工生产系统3、液体处理系统4和作物营养水加工生产系统5；所述预处理系统1用于对有机废弃物进行破碎、混匀及加热等预处理，使物料符合水热碳化反应罐2的进料条件。所述预处理系统1包括破碎系统6、加料系统7和准备罐8，在所述准备罐8内设置有搅拌系统9、加热系统10、检测系统11、出料系统12和其他辅助系统13；在实际运行中，预处理系统1可以一套单独使用，也可以多套并用。所述水热碳化反应罐2用于进行水热碳化反应，包括加料系统7、加热系统10、搅拌系统9、监测系统11、放空系统15、出料系统12、其它辅助系统13及冷却系统14。水热碳化反应罐2中生成的含水固体产物经冷却系统14冷却后送至生物煤加工生产系统3用于生产生物煤成品，气体产物(主要为二氧化碳，少量水汽和微量有机挥发成份)通过放空系统15送至作物营养水加工生产系统5。在实际运行中，一般两个或两个以上水热碳化反应罐2联合使用，水热碳化反应罐2中各系统的数量包括但不局限于1套。所述水热碳化反应罐2为不锈钢或耐热塑料等材料制成。所述生物煤加工生产系统3用于生物煤成品的加工生产，包括固液分离系统和烘干系统。其中固液分离系统用于对水热碳化反应罐2中生成的含水固体产物的固液分离，分离后的固体物料通过烘干系统加工生产生物煤，液体进入液体处理系统4或作物营养水加工生产系统5。生物煤加工生产系统3中的各系统的数量包括但不局限于1套。固液分离系统包括但不局限于目前商业化的固液分离系统，烘干系统包括但不局限于目前商业化的烘干系统。所述液体处理系统4用于对生物煤加工生产系统3中液体的处理，包括但不局限于目前商业化的微滤(MF)、超滤系统(UF)、纳滤系统(NF)和反渗透系统(RO)等，根据运行需要可以开启一套或全套装置。所述作物营养水加工生产系统5包括加料系统7、作物营养水反应罐16和加工生产系统18，在所述作物营养水反应罐16内设置有搅拌系统9、加热系统10、监测系统11、出料系统12、其他辅助系统13、进气系统17以及放空系统15。在所述作物营养水加工生产系统5中，来自液体处理系统4或生物煤加工生产系统3的液体通过加料系统7进入作物营养水反应罐16，同时，来自水热碳化反应罐2的气体通过进气系统17进入作物营养水反应罐16；作物营养水反应罐16产生的物料通过出料系统12进入加工生产系统18加工生产作物营养水，气体通过放空系统15收集处理后排放，整个工艺流程最终的气体排放基本是二氧化碳。在实际运行中，作物营养水加工生产系统5可以一套或多套并用，作物营养水加工生产系统5中各系统的数量包括但不局限于1套。破碎系统6包括但不局限于人工破碎、机械破碎等方式。加料系统7用于物料的加入，包括但不局限于人工、铲车、传输带、泵送等。准备罐8为不锈钢或耐热塑料等材料制成，用于物料的混匀及预加热等的预处理。搅拌系统9用于物料的混匀，包括但不局限于人工、机械搅拌、泵循环搅拌、气动搅拌等方式。加热系统10用于物料的加热，包括但不局限于蒸汽加热、电加热、油加热等方式。监测系统11用于反应罐内相关控制参数的监测，包括但不局限于液位监测、温度和pH等水化学指标的监测以及取样口和观察孔等。出料系统12用于不同反应罐、不同系统物料的转移，可以为人工、机械等任意方式，包括但不局限于铲车、传输带、泵等。其它辅助系统13包括但不局限于清洗口、工作人员口、酸液或碱液进口等。冷却系统14用于水热碳化反应罐2中物料的冷却，包括但不局限于水冷、油冷等方式。放空系统15用于反应罐中气体物料的放空，包括但不局限于人工、机械等放空方式。作物营养水反应罐16为不锈钢或常规塑料等材料制成，用于进行生化反应。加工生产系统18用于作物营养水的后续生产加工，比如产品配比、包装、存储等。在实际运行中，加工生产系统18的数量包括但不局限于1套。本专利技术耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理工艺，包括如下步骤：1、预处理有机废弃物经过破碎系统6破碎处理后，通过加料系统7进入准备罐8，在准备罐8内加热并混匀，获得预处理物料，以达到水热碳化反应罐2的进料条件；所述预处理物料的温度≥50℃，含水量≥30％，物料尺寸&lt;125cm3。2、水热碳化反应将所述预处理物料通过加料系统7送入水热碳化反应罐2内，进行水热碳化反应，生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理装置，其特征在于：包括预处理系统(1)、水热碳化反应罐(2)、生物煤加工生产系统(3)、液体处理系统(4)和作物营养水加工生产系统(5)；所述预处理系统(1)用于对有机废弃物进行破碎、混匀及加热等预处理，使物料符合水热碳化反应罐(2)的进料条件；所述水热碳化反应罐(2)用于进行水热碳化反应；所述生物煤加工生产系统(3)用于生物煤成品的加工生产，包括固液分离系统和烘干系统；所述液体处理系统(4)用于对生物煤加工生产系统(3)中液体的处理，包括微滤系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统中的一种或几种；所述作物营养水加工生产系统(5)包括加料系统(7)、作物营养水反应罐(16)和加工生产系统(18)。

【技术特征摘要】
1.一种耦合水热碳化和生化反应原理的有机废弃物处理装置，其特征在于：包括预处理系统(1)、水热碳化反应罐(2)、生物煤加工生产系统(3)、液体处理系统(4)和作物营养水加工生产系统(5)；所述预处理系统(1)用于对有机废弃物进行破碎、混匀及加热等预处理，使物料符合水热碳化反应罐(2)的进料条件；所述水热碳化反应罐(2)用于进行水热碳化反应；所述生物煤加工生产系统(3)用于生物煤成品的加工生产，包括固液分离系统和烘干系统；所述液体处理系统(4)用于对生物煤加工生产系统(3)中液体的处理，包括微滤系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统中的一种或几种；所述作物营养水加工生产系统(5)包括加料系统(7)、作物营养水反应罐(16)和加工生产系统(18)。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述预处理系统(1)包括破碎系统(6)、加料系统(7)和准备罐(8)，在所述准备罐(8)内设置有搅拌系统(9)、加热系统(10)、检测系统(11)、出料系统(12)和其他辅助系统(13)。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述水热碳化反应罐(2)包括加料系统(7)、加热系统(10)、搅拌系统(9)、监测系统(11)、放空系统(15)、出料系统(12)、其它辅助系统(13)及冷却系统(14)；水热碳化反应罐(2)中生成的含水固体产物经冷却系统(14)冷却后送至生物煤加工生产系统(3)用于生产生物煤成品，气体产物通过放空系统(15)送至作物营养水加工生产系统(5)。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述生物煤加工生产系统(3)中固液分离系统用于对水热碳化反应罐(2)中生成的含水固体产物的固液分离，分离后的固体物料通过烘干系统加工生产生物煤，液体进入液体处理系统(4)或作物营养水加工生产系统(5)。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在所述作物营养水反应罐(16)内设置有搅拌系统(9)、加热系统(10)、监测系统(11)、出料系统(12)、其他辅助系统(13)、进气系统(17)以及放空系统(15)。6.根据权利要求1或5所述的装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁伟文，古田，周卓华，陈东建，金松，陈亮，
申请(专利权)人：珠海汇东环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44