專利名稱：近臨界水技術(shù)將城鄉(xiāng)垃圾制備為有機(jī)肥的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種城鄉(xiāng)廢棄物的處理方法，具體的是近臨界水技術(shù)將城鄉(xiāng)垃圾制備 為有機(jī)肥的方法。
背景技術(shù)：
社會(huì)發(fā)展到今天，人們面臨著環(huán)保形勢(shì)嚴(yán)峻、資源緊張的難題，在人們的日常生活 中每天都在產(chǎn)生著大量的垃圾，而垃圾處理又因數(shù)量巨大，成份復(fù)雜，污染環(huán)境而成為世界 難題。傳統(tǒng)的城鄉(xiāng)廢棄物處理方法主要以填埋、堆肥、焚燒為主；也有采用酸、堿和酶催化等 水解工藝的，但是這些方法和技術(shù)沒有充分利用生物質(zhì)及廢棄物，而且還容易對(duì)環(huán)境造成
二次污染。公知的利用生活垃圾生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥的方法主要是選取垃圾中的有機(jī)物細(xì)化成 顆粒，加入添加劑硫酸和磷化物混合后進(jìn)行熟化處理，條件是在高溫高壓釜中通入溫度為 165-200°C的水蒸氣，壓力0. 7-1. IMpa，保溫保壓1_2小時(shí)。也有的是將有機(jī)物中加入稀硫 酸后進(jìn)行水解水熱處理，條件是通入溫度為150-200°C的過熱蒸氣，壓力0. 8-1. OMpa，保壓 1. 5-2小時(shí)。這些方法處理垃圾存在以下問題1、以硫酸作為催化劑的工業(yè)水解方法存在 著化學(xué)反應(yīng)條件劇烈、造成二次環(huán)境污染；2、采用水解處理時(shí)溫度偏低，造成脂肪類生物質(zhì) 及其廢棄物得不到充分降解，將影響植物的吸收和肥效。3、反應(yīng)過程中水解液中的重金屬 沒有進(jìn)行處理，不僅影響肥效而且對(duì)土壤及農(nóng)作物的帶來危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有城鄉(xiāng)垃圾處理存在的上述問題，提供一種近臨界水技術(shù) 將城鄉(xiāng)垃圾制備為有機(jī)肥的方法。本發(fā)明是采用科學(xué)的生產(chǎn)工藝，工業(yè)化和規(guī)?；膶⒗?圾中的有機(jī)物制備成有機(jī)肥，本發(fā)明能徹底分解垃圾中的各種有機(jī)物，處理過程中不會(huì)對(duì) 環(huán)境造成二次污染，本發(fā)明還對(duì)水解液中的重金屬進(jìn)行處理，避免了殘留重金屬對(duì)農(nóng)作物 帶來的危害。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為近臨界水技術(shù)將城鄉(xiāng)垃圾制備為有機(jī)肥的方法，包 括分選和熱解，其特征在于，具體工藝如下(1)垃圾分選城鄉(xiāng)垃圾首先經(jīng)過人工分揀，將大件物揀出；再經(jīng)破碎、篩分、重力選、風(fēng)選、磁 選、粒徑選分選，把城鄉(xiāng)垃圾分成了有機(jī)物、無機(jī)物、可燃物、鐵磁性物質(zhì)、金屬，取有機(jī)物備 用；(2)有機(jī)物原料處理分選出的有機(jī)物經(jīng)粉碎及篩分，粒徑< 90mm原料輸送至有機(jī)物儲(chǔ)料倉；在原料處 理中再次磁選，去除鐵磁性材料；(3)熱解預(yù)處理將有機(jī)物原料送入熱解釜，達(dá)到熱解釜容積80%，加原料的同時(shí)加入經(jīng)預(yù)熱至20-30°C的氧化劑，所述氧化劑為含氧量為10-25%的空氣與氧氣混合氣體，并加入過熱水 浸沒過原料表面，過熱水溫度為80-90°C，加入濃度為5-10%的氧化鎂，氧化鎂與有機(jī)物原 料的重量比為100 3-5 ；(4)熱解繼續(xù)加入氧化劑至熱解釜內(nèi)壓力達(dá)到0. 1-0. 2Mpa時(shí)停止加氧化劑，熱解釜開始 升溫；低溫段，約10分鐘將溫度由常溫升至150°C，中溫段，約15分鐘將溫度由150°C升至 2000C，保溫10分鐘，高溫段，約10分鐘將溫度由200°C升至230°C，保溫10分鐘，整個(gè)熱解 過程中釜內(nèi)壓力控制在0. 6-1. 25Mpa,反應(yīng)50-70分鐘；保壓反應(yīng)完成后將熱解釜內(nèi)壓力泄 壓至0. 2Mpa時(shí)，停止泄壓，排放熱解釜內(nèi)的水蒸氣及熱解液，加入低于100°C熱空氣把原料 烘至含水量< 30%，保壓在0. 3-0. 4Mpa，瞬間打開熱解釜排料閥，將釜內(nèi)原料噴爆至噴爆 倉，完成熱解過程；熱解液去除其中的雜質(zhì)及重金屬后，作為熱解用水循環(huán)使用；(5)熱解后的原料，調(diào)整PH值至6. 5-7. 5，粉碎及粒徑選，取Φ彡6mm顆粒為有機(jī) 肥。步驟(1)中所述的有機(jī)物為，生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生的動(dòng)植物廢棄物、餐飲、廚房垃圾 中動(dòng)植物性廢棄物。步驟中所述的熱解釜的筒體為雙層結(jié)構(gòu)，夾層內(nèi)充填熱介質(zhì)，熱介質(zhì)在釜外 加熱后充填到夾層中，溫度保持120-150°C，所述的熱介質(zhì)為耐高溫油、水。步驟(4)中所述 的去除熱解液中的雜質(zhì)及重金屬的方法是采用絮凝法，用高分子量的陽離子絮凝劑捕捉重 金屬離子，用浮選法將絮團(tuán)分離開，用高分子量的陰離子或非離子絮凝劑捕捉熱解液中的 微粒懸浮物，用沉淀法將絮團(tuán)與水分離開；過濾收集到陰離子或非離子絮凝劑絮團(tuán)，作為有 機(jī)物進(jìn)入步驟C3)進(jìn)行熱解處理；處理過后的水再通過超濾、深度凈化處理進(jìn)入生產(chǎn)用水 系統(tǒng)。步驟⑵和(3)中所加入氧化劑的量為0. 3-0. 7M3/分鐘。垃圾是放錯(cuò)了地方、混雜在一起的多種資源。本發(fā)明首先將城鄉(xiāng)垃圾分選成了有 機(jī)物、無機(jī)物、可燃物、鐵磁性物質(zhì)以便分別利用。本發(fā)明的重點(diǎn)是對(duì)城鄉(xiāng)垃圾中的有機(jī)物 進(jìn)行處理。城鄉(xiāng)垃圾中的有機(jī)物包括有動(dòng)物和植物廢棄物，植物廢棄物包括有主要指廢棄 的果皮、蔬菜、秸桿等，動(dòng)物廢棄物包括畜禽病尸、畜禽糞便、各種動(dòng)物加工過程中產(chǎn)生的邊 角料、下腳料和皮毛內(nèi)臟，餐飲及家庭廚房產(chǎn)生的動(dòng)植物廢棄物。這些廢棄物容易發(fā)酵腐 爛、臭氣沖天、滋生蠅蟲、傳播疾病。這些廢棄物富含有機(jī)氮、磷、鉀，以及有機(jī)質(zhì)、氨基酸、腐 植酸和微量元素，動(dòng)物廢棄物富含動(dòng)物蛋白有機(jī)質(zhì)，這些廢棄物是制備有機(jī)肥料的上乘原 料。最傳統(tǒng)方法是將這些原料用堆慪的方法，使其自然發(fā)酵、分解，這種方法效率低、分解 慢、味道臭、原料中的病菌、寄生蟲及害蟲不能被徹底殺滅，容易傳染疾病，給農(nóng)作物帶來病 蟲害。這種方法制備的肥料不便于運(yùn)輸和貯藏，不能形成規(guī)?；a(chǎn)。本發(fā)明采用科學(xué)的 生產(chǎn)工藝，工業(yè)化、規(guī)?；姆椒▽⒗械挠袡C(jī)物制備為肥料。本發(fā)明是通過近臨界水技 術(shù)熱解的方法將有機(jī)物中的大分子切斷為小分子，以利植物的吸收。由于從垃圾中分選出 來的有機(jī)物成份復(fù)雜，為使垃圾中的各種成份都能充分熱解，本發(fā)明的熱解工藝中采用低 溫段、中溫段及高溫段三種熱解溫度，并在三個(gè)溫度段中采用不同的升溫時(shí)間和保溫時(shí)間。 熱解溫度在低溫段時(shí)，有機(jī)物中淀粉類得到熱解；當(dāng)溫度升至中溫段時(shí)，經(jīng)保溫時(shí)段，有機(jī) 物中的糖、粗纖維、蛋白質(zhì)、腐殖酸類熱解；當(dāng)溫度升至高溫段時(shí)，經(jīng)保溫時(shí)段，有機(jī)物中的脂肪類得到降解。在熱解過程中，本發(fā)明采用了富氧空氣為氧化劑，既可降低生產(chǎn)成本，也 不會(huì)造成二次污染。足夠的熱解時(shí)間可徹底殺滅原料中的病菌、病毒、寄生蟲及害蟲，保證 肥料的使用安全。本發(fā)明的原料經(jīng)噴爆處理后，提高了肥料的溶解速度。生活垃圾中重金 屬是指比重較大，錳、銅、鋅等重金屬是生命活動(dòng)所需要的微量元素，但是大部分重金屬如 汞、鉛、鎘等并非生命活動(dòng)所必須，而且所有重金屬超過一定濃度都對(duì)人體有害。土壤中的 重金屬很難降解。本發(fā)明首先在原料多次分選中，將各種金屬與有機(jī)物分開，在熱解中加入 能吸附、包容游離態(tài)重金屬、鈍化重金屬活性的添加劑氧化鎂。熱解中殘留的重金屬進(jìn)入熱 解液，由于該熱解液經(jīng)處理后在生產(chǎn)中要循環(huán)使用，本發(fā)明采用絮凝法去除熱解液中的重 金屬，用高分子量的陽離子絮凝劑捕捉重金屬離子，用浮選法將絮團(tuán)分離開。按本發(fā)明的方 法制備的產(chǎn)品經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品中氮磷鉀及有機(jī)質(zhì)含量、大腸桿菌含量、蛔蟲卵及重金屬含量等 指標(biāo)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)值，本發(fā)明的重要特點(diǎn)是資源利用最大化，在利用垃圾中的有機(jī)物制備 肥料的過程中利用熱解釜或鍋爐排放的廢氣加熱熱介質(zhì)，再將熱介質(zhì)輸入熱解釜夾層中， 不僅縮短了熱解的升溫時(shí)間還可起到保溫作用。本發(fā)明在熱解過程中產(chǎn)生的熱解液經(jīng)處理 后循環(huán)使用。本發(fā)明所生產(chǎn)的為有機(jī)肥，可適用于蔬菜、水果、花卉及樹木的基肥和追肥，長(zhǎng) 期使用可改善土質(zhì)。本發(fā)明的有益效果是1、未使用酸堿類催化劑，而是以富氧空氣為氧化劑，既使原 料被充分熱解氧化、分解完全，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。2、足夠的熱解時(shí)間可徹底殺滅原 料中的病菌、病毒、寄生蟲及害蟲，保證肥料的使用安全。3、采用重金屬去除處理技術(shù)，有效 的防止產(chǎn)品中重金屬對(duì)土壤及農(nóng)作物的危害。4、科學(xué)的熱解溫度使有機(jī)物中淀粉類、糖、粗 纖維、蛋白質(zhì)及脂肪類都可充分降解。5、資源利用最大化，降低生產(chǎn)成本，減少浪費(fèi)。6、生 產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。
具體實(shí)施例方式近臨界水中熱解法將城鄉(xiāng)垃圾為肥料的方法，各實(shí)施方式的具體參數(shù)見表1，具體 工藝如下(1)垃圾分選城鄉(xiāng)垃圾首先經(jīng)過人工分揀，將大件物揀出；再經(jīng)破碎、篩分、重力選、風(fēng)選、磁 選、粒徑選分選，把城鄉(xiāng)垃圾分成了有機(jī)物、無機(jī)物、可燃物、鐵磁性物質(zhì)、金屬，取有機(jī)物備 用；(2)有機(jī)物原料處理分選出的有機(jī)物經(jīng)粉碎及篩分，粒徑< 90mm原料輸送至有機(jī)物儲(chǔ)料倉；在原料處 理中再次磁選，去除鐵磁性材料，人工去除重金屬；所述的有機(jī)物為生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生的動(dòng) 植物廢棄物、餐飲、廚房垃圾中動(dòng)植物性廢棄物，植物廢棄物包括有主要指廢棄的果皮、蔬 菜、秸桿等，動(dòng)物廢棄物包括畜禽病尸、畜禽糞便、各種動(dòng)物加工過程中產(chǎn)生的邊角料、下腳 料和皮毛內(nèi)臟，餐飲及家庭廚房產(chǎn)生的動(dòng)植物廢棄物等。(3)熱解預(yù)處理熱解釜的筒體為雙層結(jié)構(gòu)，夾層內(nèi)充填熱介質(zhì)，熱介質(zhì)為耐高溫油，也可以用水， 耐高溫油在釜外加熱后充填到夾層中，油溫保持120-150°C ；將有機(jī)物原料送入熱解釜的同 時(shí)，加入經(jīng)預(yù)熱的氧化劑，氧化劑為空氣與氧氣混合氣體，氧化劑與有機(jī)物原料充分接觸，加入過熱水浸沒過原料表面，過熱水溫度為80-90°C，加入氧化鎂，熱解釜中原料達(dá)到容積 80%時(shí)，停止進(jìn)料；(4)熱解繼續(xù)加入氧化劑至熱解釜內(nèi)壓力達(dá)到0. 1-0. 2Mpa預(yù)壓時(shí)停止加氧化劑，熱解釜 開始升溫；低溫段，由常溫升至150°C，中溫段，由150°C升至200°C，保溫，高溫段，溫度由 200°C升至230°C，保溫，整個(gè)熱解過程中釜內(nèi)壓力控制在0. 6-1. 25Mpa,反應(yīng)50-70分鐘；反 應(yīng)完成后將熱解釜內(nèi)壓力泄壓至0. 2Mpa時(shí)，停止泄壓，排放熱解釜內(nèi)的水蒸氣及熱解液， 加入低于100°C熱空氣把原料烘至含水量< 30%，保壓至0. 3-0. 4Mpa,瞬間打開熱解釜排 料閥，將釜內(nèi)原料噴爆至噴爆倉，完成熱解過程；去除熱解液中的雜質(zhì)及重金屬，作為熱解 用水循環(huán)使用；(5)熱解后的原料外觀為綜褐色柱狀顆粒，水分< 12%，調(diào)整PH值至6. 5-7. 5， 檢驗(yàn)及調(diào)整氮磷鉀及有機(jī)質(zhì)等有效份的含量，粉碎及粒徑選，取Φ <6mm顆粒，為合格有機(jī) 肥，合格有機(jī)肥的顆粒比> 90%，顆?？顾榱?gt; 8N。(6)去除熱解液中的雜質(zhì)及重金屬的方法是采用現(xiàn)有技術(shù)中的絮凝法，用高分子 量的陽離子絮凝劑捕捉重金屬離子，用浮選法將絮團(tuán)分離開，用高分子量的陰離子或非離 子絮凝劑捕捉熱解液中的微粒懸浮物，用沉淀法將絮團(tuán)與水分離開；過濾收集到陰離子或 非離子絮凝劑絮團(tuán)，作為有機(jī)物進(jìn)入步驟(3)進(jìn)行熱解處理；處理過后的水再通過現(xiàn)有水 處理技術(shù)中的超濾、深度凈化處理，進(jìn)入生產(chǎn)用水系統(tǒng)。表 權(quán)利要求
1.近臨界水技術(shù)將城鄉(xiāng)垃圾制備為有機(jī)肥的方法，包括分選和熱解，其特征在于，具體 工藝如下(1)垃圾分選城鄉(xiāng)垃圾首先經(jīng)過人工分揀，將大件物揀出；再經(jīng)破碎、篩分、重力選、風(fēng)選、磁選、粒徑 選分選，把城鄉(xiāng)垃圾分成了有機(jī)物、無機(jī)物、可燃物、鐵磁性物質(zhì)、金屬，取有機(jī)物備用；(2)有機(jī)物原料處理分選出的有機(jī)物經(jīng)粉碎及篩分，粒徑< 90mm原料輸送至有機(jī)物儲(chǔ)料倉；在原料處理中 再次磁選，去除鐵磁性材料；(3)熱解預(yù)處理將有機(jī)物原料送入熱解釜，達(dá)到熱解釜容積80%，加原料的同時(shí)加入經(jīng)預(yù)熱至 20-30°C的氧化劑，所述氧化劑為含氧量為10-25%的空氣與氧氣混合氣體，并加入過熱水 浸沒過原料表面，過熱水溫度為80-90°C，加入濃度為5-10%的氧化鎂，氧化鎂與有機(jī)物原 料的重量比為100 3-5 ；(4)熱解繼續(xù)加入氧化劑至熱解釜內(nèi)壓力達(dá)到0. 1-0. 2Mpa時(shí)停止加氧化劑，熱解釜開始升溫； 低溫段，約10分鐘將溫度由常溫升至150°C，中溫段，約15分鐘將溫度由150°C升至200°C， 保溫10分鐘，高溫段，約10分鐘將溫度由200°C升至230°C，保溫10分鐘，整個(gè)熱解過程 中釜內(nèi)壓力控制在0. 6-1. 25Mpa,反應(yīng)50-70分鐘；保壓反應(yīng)完成后將熱解釜內(nèi)壓力泄壓至 0. 2Mpa時(shí)，停止泄壓，排放熱解釜內(nèi)的水蒸氣及熱解液，加入低于100°C熱空氣把原料烘至 含水量< 30%，保壓在0. 3-0. 4Mpa，瞬間打開熱解釜排料閥，將釜內(nèi)原料噴爆至噴爆倉，完 成熱解過程；熱解液去除其中的雜質(zhì)及重金屬后，作為熱解用水循環(huán)使用；(5)熱解后的原料，調(diào)整PH值至6.5-7. 5，粉碎及粒徑選，取Φ彡6mm顆粒為有機(jī)肥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近臨界水技術(shù)將城鄉(xiāng)垃圾制備為有機(jī)肥的方法，其特征在 于，步驟(1)中所述的有機(jī)物為，生活和生產(chǎn)中產(chǎn)生的動(dòng)植物廢棄物、餐飲、廚房垃圾中動(dòng) 植物性廢棄物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近臨界水技術(shù)將城鄉(xiāng)垃圾制備為有機(jī)肥的方法，其特征在 于，步驟中所述的熱解釜的筒體為雙層結(jié)構(gòu)，夾層內(nèi)充填熱介質(zhì)，熱介質(zhì)在釜外加熱后 充填到夾層中，溫度保持120-150°C，所述的熱介質(zhì)為耐高溫油、水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近臨界水技術(shù)將城鄉(xiāng)垃圾制備為有機(jī)肥的方法，其特征在 于，步驟(2)和(3)中所加入氧化劑的量為0. 3-0. 7M3/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近臨界水技術(shù)將城鄉(xiāng)垃圾制備為有機(jī)肥的方法，其特征在 于，步驟中所述的去除熱解液中的雜質(zhì)及重金屬的方法是采用絮凝法，用高分子量的 陽離子絮凝劑捕捉重金屬離子，用浮選法將絮團(tuán)分離開，用高分子量的陰離子或非離子絮 凝劑捕捉熱解液中的微粒懸浮物，用沉淀法將絮團(tuán)與水分離開；過濾收集到陰離子或非離 子絮凝劑絮團(tuán)，作為有機(jī)物進(jìn)入步驟03)進(jìn)行熱解處理；處理過后的水再通過超濾、深度凈 化處理進(jìn)入生產(chǎn)用水系統(tǒng)。
全文摘要
近臨界水技術(shù)將城鄉(xiāng)垃圾制備為有機(jī)肥的方法垃圾分選，有機(jī)物原料處理，熱解預(yù)處理，原料送入熱解釜，加入氧化劑，加入過熱水浸沒過原料表面，加入氧化鎂；繼續(xù)加入氧化劑至壓力達(dá)到要求，熱解釜升溫，低溫段，常溫-150℃，中溫段150-200℃，保溫保壓，高溫段200-230℃，保溫，保壓反應(yīng)完成后泄壓，排放水蒸氣及熱解液，原料烘至干，保壓，將釜內(nèi)原料噴爆；熱解液去除雜質(zhì)及重金屬循環(huán)使用；熱解后的原料，調(diào)整PH值，粉碎及粒徑選有機(jī)肥。本發(fā)明的有益效果是以富氧空氣為氧化劑，使原料被充分熱解氧化、分解完全，避免二次污染。足夠的熱解時(shí)間可徹底殺滅病菌、病毒、寄生蟲，保證肥料的使用安全。采用重金屬去除處理技術(shù)，防止產(chǎn)品中重金屬對(duì)土壤及農(nóng)作物的危害。合理的熱解溫度使有機(jī)物中各成份都可充分降解。資源利用最大化，生產(chǎn)成本低，減少浪費(fèi)。
文檔編號(hào)C05F9/00GK102093092SQ20101055750
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者楊健 申請(qǐng)人:楊健