【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及于有机垃圾处理和有机肥生产，尤其涉及一种水溶性肥料、生物炭及利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法。
技术介绍
1、随着我国工业化和城市化高速扩张，生活垃圾问题日益明显。我国是世界上人口最多的国家，也是生活垃圾产生量最大的国家，当前我国城乡有机废弃物（如城市生活污泥、餐厨垃圾、城郊畜禽粪便和农作物秸秆等）的组分复杂，其中，餐厨有机垃圾占城市生活垃圾总量的一半以上，有机质浓度高，含水量大，易腐烂发臭，是生活垃圾处理的重点和难点；城市污泥和畜禽粪便恶具有臭，难以加工，而且含有抗生素、芳香烃和重金属等有毒、有害物质；作物秸秆体积大、肥效低，农民缺乏秸秆造肥积极性。现有对有机废弃物的处理技术主要有卫生填埋法、直接焚烧法和堆肥法。填埋法占地面积大，填埋后的垃圾容易对土壤、地下水及大气造成二次污染，周边环境易滋生蚊虫，散发臭气，同时严重浪费资源；焚烧剩余的炉渣也需要填埋，造成二次污染，并且焚烧过程中容易产生二噁英，造成大气污染，资源得不到再利用；堆肥法占地面积大，腐熟周期为80~90天，生产工艺周期长，产生甲烷气味大（农业秸秆沤肥也会产出大量甲烷），且腐熟不完全，用于农田后易二次发酵，造成烧苗、烧根，同时重金属得不到控制，杂质较多。含水量较大的餐厨垃圾最常用的处理方法是采用厌氧好氧技术，工艺复杂，成本高、周期长，且该工艺存在易酸化、设备老旧等现象，难以满足日益增长的垃圾处理需求。
2、水热处理技术是指在一定温度（高于200℃）和压力条件下，使水保持在超临界或亚临界状态下，有机物发生以降解为主的热解、
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术提供一种水溶性肥料、生物炭及利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法，通过加入催化剂及控制各有机废弃物的配比，得到了优质的水溶性肥料和生物炭。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
3、第一方面，本专利技术提供一种利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法，包括以下步骤：
4、向密闭反应釜中加入有机废弃物、催化剂和水，于290℃~350℃、15mpa~22mpa下进行反应，得水溶性肥料和生物炭；
5、所述有机废弃物包括以下质量份数的原料：餐余垃圾50~70份、城市地下水污泥10~20份、农林垃圾30~40份、禽畜粪便20~30份和生活垃圾5~10份；
6、所述催化剂包括偏铝酸钠、硫酸盐、乙酸和有机膨润土。
7、相对于现有技术，本专利技术提供的利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法，有机废弃物中除水分外，主要是高分子有机物，如纤维素、木质素、聚酯、聚氯乙烯、蛋白质、脂肪、淀粉等，在亚临界水热裂解的反应过程中，有机废弃物（生物质原料）经过水解、脱水、脱羧、聚合和芳构化等一系列化学反应后，生成了具有高利用价值的固体产物（包括生物炭、水溶性肥料），生物炭是类似煤炭或石油的烃燃料，可参与焚烧发电，省去了对生物质原料的干燥步骤、垃圾发酵过程、渗滤液处理环节，能够避免垃圾焚烧处理中产生的二噁英、二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物等，该处理方法无废气、废水及废渣的排放，处理系统环境安全性高，实现资源的高度利用和有机废弃物的减量化、无害化、资源化处理。
8、在亚临界水热处理过程中，有毒物质被降解，有机质被分解，大分子有机物被降解为易于植物吸收的有机物，城市地下水污泥也被部分降解且理化结构发生变化，使其更易被土壤降解和被植物利用，所得物料（包括生物炭、水溶性肥料）已得膨化，微观结构得到改善，孔隙度表面积增加。如脂肪被分解为脂肪酸和甘油，蛋白被分解为氨基酸，淀粉被分解为单糖或葡萄糖，纤维、半纤维、木质素被分解为半糖，塑料被纤维化，细菌、真菌或病毒被彻底杀灭；碳元素被转化为生物炭、有机肥料和少量二氧化碳，氢元素被转化为水和氢气，氮元素被转化为有机肥料和氮气，硫元素被转化为硫酸盐，磷元素被转化为磷酸盐，体系中的重金属化合物对自由基反应能起到一定催化作用，同时大部分的重金属在矿化沉积过程中转变为稳定态，没有渗滤毒性，少量重金属被活性有机物螯合，而且螯合率及稳定性大大增强，提高了微量元素的有效性和利用率。
9、本专利技术通过控制有机废弃物的原料组成，配合特定的反应条件，有利于生成优质的水溶性肥料和生物炭。餐余垃圾、城市地下水污泥和禽畜粪便的含水量较高，复配一定量的农林垃圾和生活垃圾，可以降低有机废弃物的水分，使垃圾中难降解的物质更易降解，同时转变为碳氮比合理的水溶性肥料，可直接施用于农林作物。
10、本专利技术通过特定的催化剂可以进一步提高生物炭的能量密度和高位热值，使难降解的物质更易降解，使纤维素在碳化过程中比表面积增加，并有效去除生物炭中的氮元素和硫元素，提高碳元素含量，使生物炭在燃烧使用时，不需要进行脱硝和脱硫处理。偏铝酸钠和硫酸盐有助于提高反应产物的稳定性，抑制其形成结焦，减少重金属离子的沉淀形成的污垢，同时在亚临界条件下可以分解释放出氧气，促进有机物燃烧；有机膨润土在高压的亚临界条件下被膨化，微观结构得到改善，孔隙度表面积增加，产生一定孔隙结构，提高水溶性肥料的透气性和透释性，实现缓慢释放肥效；乙酸（在亚临界条件下有机废弃物还会产生部分有机酸）可形成爆燃效果促进氧化燃烧，配合偏铝酸钠、硫酸盐和有机膨润土的协同作用，进一步活化和高效降解有机废弃物，使最终得到的水溶性肥料可以在不同类型的土壤上施用，适用范围更广、肥效利用率更高，具有较高的实用价值和推广价值。
11、优选的，所述偏铝酸钠、所述硫酸盐、所述乙酸和所述有机膨润土的质量比为(1~2)：(3~3.5)：(3~3.5)：1。
12、优选的，所述硫酸盐为硫酸铵、硫酸锌、硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁或硫酸铝中的至少一种。
13、优选的，所述有机膨润土为钠基膨润土或氢基膨润土中的至少一种。
14、本专利技术中，催化剂可显著降低反应的活化能，改变有机物氧化分解的反应历程，使难降解的物质更易降解。优选的催化剂在热的酸性溶液中，理化性质稳定，催化活性高，能够使各类有机废弃物完全氧化分解，加快氧化分解的速率快，同时提高密闭反应釜使用寿命。本专利技术通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述偏铝酸钠、所述硫酸盐、所述乙酸和所述有机膨润土的质量比为(1~2)：(3~3.5)：(3~3.5)：1。
3.如权利要求1所述的利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述硫酸盐为硫酸铵、硫酸锌、硫酸钾、硫酸钠、硫酸镁或硫酸铝中的至少一种；和/或
4.如权利要求1所述的利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述有机废弃物、所述催化剂和所述水的质量比为10：(0.005~0.015)：(5~8)。
5.如权利要求1所述的利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述生活垃圾包括质量比为7:2~7:3的塑料和电子垃圾。
6.如权利要求1所述的利用亚临界水处理有机废弃物生产水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述反应的时间为30min~40min。
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