CN100422119C - 有机废弃物免堆处理系统及其方法 - Google Patents

有机废弃物免堆处理系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机废弃物免堆处理系统及其方法，包括一热源装置、一前处理装置和一裂解装置，其中该热源装置加热该前处理装置和裂解装置；有机废弃物借助前处理装置分离成浆状物和表面油水混合液，浆状物再添加微生物酵素和有机碳系物后，以裂解装置进行裂解和灭菌，而成免堆有机肥产物，于3至24小时内完成，处理迅速，所需空间小，且兼顾环保和卫生。

Description

有机废弃物免堆处理系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种有机废弃物免堆处理系统及其方法，特别是关于一种可加速处理效率，缩减作业空间，避免恶臭和病媒产生，兼顾环保和卫生品质，将有机废弃物回收转换成免堆有机肥产物再利用的有机废弃物免堆处理系统及其方法。
背景技术
工业有机废弃物(如来自食品加工业，餐厅，皮革厂等)、农业有机废弃物(如来自园艺，农场，牧场等)及生活有机废弃物(如厨余等)的数量多且种类杂，是世界各国都必须妥善处理的环保工作重点，而地球的土壤资源有限，对于人口密集的地区更需加速有机废弃物的处理。
传统的有机废弃物处理方法，如掩埋法、焚化法或堆肥法，有处理空间、建厂成本、堆置耗时以及空气和水源污染等问题。
以厨余为例，占有机废弃物中的比例最大，因含油水量高，处理困难，当其与垃圾相混时，会发臭渗水而造成其它垃圾资源难以回收，并影响生活品质，渗出的大量水分中常含有大量有机质，容易滋生细菌病媒，若未经处理直接排出，容易污染河川，若是以掩埋法处理不慎，会污染地下水。因厨余为有机肥资源，弃之可惜，若能有效加以处理，可延长掩埋场及焚化厂的使用年限并降低预算支出，减少垃圾问题引起的社会纷争。其中，喂食家畜，有馊水桶的卫生问题，易发酸发臭及传染病源；以家庭式厨余桶收集，有放置地点的卫生问题，易发酸发臭并造成污水满溢；以高速发酵机处理，有批次耗电及腐熟度的问题；因此，先进国家莫不尝试推行高效率的厨余堆肥工作，将厨余转换成有机肥料。另外，化学肥料因肥效快速及增进作物产量的效果显著而取代了有机肥料，然而经长期且大量的施用，导致土壤地力日益衰退，且破坏生态平衡，在环保意识的抬头下，有机肥料的使用逐渐受到重视。
公知的厨余处理方法，请参阅图1所示，是将厨余90导入破碎机破碎91处理成碎块，并加水92冲洗分离成残渣93和油水混合液94，将残渣93直接丢弃95或进行堆肥发酵96，并将油水混合液94直接排放97或另外污水处理98。
上述公知的厨余处理装置及其方法，虽然可将厨余垃圾的体积减少成1/3～1/6，然而，残渣直接丢弃掩埋需具备大范围的掩埋场，若进行高速发酵处理，则需要48～72小时的干燥后，再堆置15天以上，才能达到有机物所需的半腐熟阶段，耗时费工，而在发酵过程中产生的大量有毒气体(如沼气、氨气、一氧化碳)，容易造成环境污染，且长时间的处理过程所产生的化学物质，会侵蚀机器设备，减短机器寿命，增加营运成本，再者，油水混合液含有大量有机质，容易滋生细菌病媒，若未经处理就直接排放入河川，容易造成河川优氧化，使环境二度污染。
由上可知，上述公知的厨余处理方法，在实际处理上，显然具有不便与缺点存在，而有待加以改善。
于是，本发明人有感上述缺点的可改善，潜心研究并配合学理的运用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺点的本发明。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种有机废弃物免堆处理系统及其方法，使有机废弃物的处理时间缩短，作业空间减小，同时能避免恶臭和病媒的产生，兼顾环保和卫生品质，将有机废弃物回收转换成免堆有机肥产物再利用。
为了达成上述目的，本发明主要提供了一种有机废弃物免堆处理系统及其方法，该系统包括：一热源装置；一前处理装置，其导入有机废弃物而成浆状物；及一裂解装置，其位于该前处理装置下游，该浆状物添加微生物酵素和有机碳系物而成混合物，该热源装置加热该混合物，该裂解装置裂解该混合物并进行灭菌而成免堆有机肥产物。
本发明方法的步骤包括：
(一)粉碎分解该有机废弃物而成浆状物；
(二)添加微生物酵素和有机碳系物于该浆状物而成混合物；
(三)裂解该混合物并进行灭菌而成免堆有机肥产物。
通过本发明的有机废弃物免堆处理系统及其方法，具有如下述的特点：
(1)该前处理装置分离有机废弃物成浆状物和表面油水混合液，使有机废弃物便于处理，前处理装置的油水分离装置分离表面油水混合液而能回收利用。
(2)该前处理装置的粉碎分解装置粉碎分解有机废弃物成浆状物，使有机废弃物更为细小化，可增加反应作用的表面积，达到3至24小时的速成处理。
(3)该微生物酵素和有机碳系物添加于浆状物，并于裂解装置进行裂解灭菌，而成可回收利用的免堆有机肥产物。
(4)该有机废弃物免堆处理系统的分解、吸附、解毒、中和、调节养分和热裂解同步进行，处理效率高，节省劳力，设备所需场地空间小，油、水、残渣均分别作回收处理与利用，没有废水、恶臭或病媒产生的二次污染问题。
(5)该有机废弃物添加不同资材而获得不同免堆有机肥产物，如土壤改良剂，动物饲料或饲料添加剂，免堆有机肥，堆肥用菌种培养资材等，使资源完全再利用，避免土壤的劣化，并可改善土壤理化性，使无效性养分转化为有效性养分，促进作物生长品质。
附图说明
图1是公知厨余处理方法的流程示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的流程示意图；
图4是本发明前处理装置的结构示意图；
图5是本发明前处理步骤的流程示意图；
图6是本发明产出液肥化免堆有机肥产物的结构示意图；
图7是本发明产出液肥化免堆有机肥产物的流程示意图；
图8是本发明产出固肥化免堆有机肥产物的结构示意图；
图9是本发明产出固肥化免堆有机肥产物的流程示意图。
其中，附图标记说明如下：
公知：
90    厨余        91    破碎            92    水
93    残渣        94    油水混合液      95    直接丢弃
96    堆肥发酵    97    直接排放        98    污水处理
本发明：
10  有机废弃物                      11  浆状物
12  微生物酵素和有机碳系物          13  混合物
15  表面油水混合液                  16  油液
17  回收水                          19  细分子浆状物
20  水蒸气        21  液态水        22  饮用水
23  液肥化免堆有机肥产物
24  固肥化免堆有机肥产物
25  免堆有机肥产物                  26  含油浆状物
30  前处理装置    31  粉碎分解装置  32  裂解装置
33  储槽          34  热源装置      35  油水分离装置
36  集油管路      37  集水管路      39  搅拌装置
41  研磨装置      42  备槽          44  搅拌装置
45  隔膜式泵      46  压缩排气装置  47  热交换器
48  过滤装置      49  蓄水装置      50  鼓风机
60  粉碎分解      61  裂解          62  灭菌
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所示附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。
请参阅图2和图3所示，本发明是一种有机废弃物免堆处理系统及其方法，该系统包括一热源装置34、一前处理装置30以及一裂解装置32，其中：
热源装置34，是密闭循环式热煤油加热系统或密闭循环式蒸气加热系统，以锅炉加热或电源加热。
前处理装置30，其导入有机废弃物10而成浆状物11。
裂解装置32，其位于该前处理装置30下游，该浆状物11添加微生物酵素和有机碳系物12而成混合物13，该热源装置34加热该混合物13，该裂解装置32裂解该混合物13并进行灭菌而成免堆有机肥产物25。该有机碳系物12为碳化稻壳及蔗渣。
该热源装置34、前处理装置30和裂解装置32均电性连接至一电路控制单元(图略)，用以设定和控制各装置所需工作条件，如温度、时间和速度等。
本发明方法的步骤包括：
(一)粉碎分解60该有机废弃物10而成浆状物11。
(二)添加微生物酵素和有机碳系物12于该浆状物11而成混合物13。
(三)裂解61该混合物13并进行灭菌62而成免堆有机肥产物25。
请参阅图4和图5所示，是本发明前处理装置30和前处理步骤的示意图，其中该前处理装置30包括储槽33、粉碎分解装置31和油水分离装置35，该储槽33位于该粉碎分解装置31下游，该油水分离装置35位于该储槽33下游，该粉碎分解装置31导入该有机废弃物10，粉碎分解装置31粉碎分解有机废弃物10而成含油浆状物26再导入储槽33，该热源装置34输送煤油或蒸气经由逆止阀、安全阀和压力表进入该前处理装置30的储槽33的夹层，热源装置34加热该储槽33内的含油浆状物26而分离成浆状物11和表面油水混合液15，该表面油水混合液15导入油水分离装置35分离出有机废弃物10的油液16和回收水17，油水分离装置35还分别设有集油管路36作油液16回收和集水管路37作回收水17回收，该油液16回收可作清洁肥皂用，该集水管路37连接至该储槽33上游，使该回收水17回收至储槽33再利用处理。本发明前处理装置30和前处理步骤也可为该前处理装置30包括储槽33、粉碎分解装置31和油水分离装置35，该储槽33位于该粉碎分解装置31和该油水分离装置35上游，储槽33导入该有机废弃物10，该热源装置34加热该前处理装置30的储槽33内的有机废弃物10至80℃左右而分离成水液、残渣和表面油水混合液15，其中该储槽33内设有搅拌装置39用以充分搅拌储槽33内的有机废弃物10，并配合热源装置34使有机废弃物10达均匀的工作温度，该水液和残渣输送至该粉碎分解装置31粉碎分解而成浆状物11。前处理装置30的储槽33和粉碎分解装置31之间设有隔膜式泵和螺旋输送装置，该隔膜式泵输送水液至该粉碎分解装置31，该螺旋输送装置强迫输送残渣至该粉碎分解装置31。前处理装置30的储槽33上游可设有粗碎装置，用以将体积较大的有机废弃物10粗切变小。
请参阅图6和图7所示，是本发明产出液肥化免堆有机肥产物23的示意图，该前处理装置30的储槽33和该裂解装置32之间设有研磨装置41，该研磨装置41和裂解装置32之间设有开放式备槽42，研磨装置41研磨该浆状物11而成200目以下的细分子浆状物19并输送至该备槽42。该微生物酵素和有机碳系物12添加至该备槽42内并与该细分子浆状物19混合而成混合物13。该资材是用以调整细分子浆状物19的反应物和碳/氮比，维持适当的酸碱值以利于微生物酵素的裂解，借助资材的成分比例变化，可获得不同的免堆有机肥产物25。该备槽42设有隔膜式泵45输送该混合物13至该裂解装置32的裂解槽，裂解装置32还设有送料阀和导气阀，用以避免当隔膜式泵45运转时，裂解槽内产生正压使空气对流。该热源装置34输送煤油或蒸气经由逆止阀、安全阀和压力表进入裂解装置32的裂解槽的夹层，热源装置34并以100℃以上加热裂解装置32的裂解槽内的混合物13，其中该裂解槽内设有搅拌装置44，该搅拌装置44以6～15rpm左右的转速充分搅拌裂解槽内的混合物13，使混合物13的受热更为均匀而达工作温度，以利混合物13进行裂解反应。该裂解槽是密闭高压反应槽，该混合物13在裂解槽中进行分解、吸附、解毒和中和等裂解61反应和进行灭菌62，使该混合物13裂解反应后形成液肥化免堆有机肥产物23。裂解装置32的下游进一步依序设有包装机和封装机，用以包装该液肥化免堆有机肥产物23。
请参阅图8和图9所示，是本发明产出固肥化免堆有机肥产物24的示意图，其中该前处理装置30的储槽33和该裂解装置32之间设有开放式备槽42，储槽33输送该浆状物11至该备槽42，该微生物酵素和有机碳系物12添加至该备槽42并与该浆状物11混合而成混合物13，该资材是用以调整浆状物11的反应物和碳/氮比，维持适当的酸碱值以利于微生物酵素的裂解，借助资材的成分比例变化，可获得不同的免堆有机肥产物25。该备槽42设有隔膜式泵45输送该混合物13至该裂解装置32的裂解槽，裂解装置32还设有送料阀和导气阀，用以避免当隔膜式泵45运转时，裂解槽内产生正压使空气对流；混合物13的输送也可以采用压缩真空自吸法，即先将裂解装置32抽真空，再密封备槽42后，开启连通该裂解装置32以自然抽入混和物13于裂解装置32内。该热源装置34输送煤油或蒸气经由逆止阀、安全阀和压力表进入裂解装置32的裂解槽的夹层，热源装置34并以100℃以上加热裂解装置32的裂解槽内的混合物13至工作温度，其中该裂解槽内设有搅拌装置44，该搅拌装置44以15rpm左右的转速充分搅拌裂解槽内的混合物13，使混合物13的受热更为均匀而达工作温度，以利混合物13进行裂解反应。该裂解槽为真空槽，该混合物13在裂解槽中进行分解、吸附、解毒和中和等裂解61反应和进行灭菌62，裂解装置32设有压缩排气装置46连接于该裂解槽，该裂解装置32的热源装置34将混合物13所含水份升温至150℃左右以加速水份分离，该压缩排气装置46抽出加热产生的水蒸气20以进行干燥过程，压缩排气装置46下游依序设有热交换器47、蓄水装置49和过滤装置48，该热交换器47热交换冷却该水蒸气20成液态水21导入该蓄水装置49，该过滤装置48过滤该液态水21成饮用水22，而该混合物13经裂解反应且干燥形成固肥化免堆有机肥产物24。本发明产出固肥化免堆有机肥产物24也可为该裂解槽为一般槽，裂解装置32设有鼓风机50连接于该裂解槽而无需设置导气阀，该鼓风机50直接抽离加热产生的水蒸气20以进行干燥过程，而该混合物13裂解且干燥形成固肥化免堆有机肥产物24。
综上所述，本发明有效克服了公知技术中存在的缺点。
以上所述，仅为本发明的具体实施例的详细说明与附图，并非用以限制本发明及本发明的特征，凡是熟悉该项技术的人员，依本发明的精神所做的等效修饰或变化，均包含于本发明的专利范围中。

Claims (10)

1. 一种有机废弃物免堆处理系统，其特征是包括：
一热源装置；
一前处理装置，其导入有机废弃物而成浆状物，该前处理装置包括储槽、粉碎分解装置和油水分离装置，该储槽位于该粉碎分解装置下游，该油水分离装置位于该储槽下游，该粉碎分解装置导入该有机废弃物，粉碎分解装置粉碎分解有机废弃物而成含油浆状物再导入储槽，该热源装置加热该储槽内的含油浆状物而分离成浆状物和表面油水混合液，该油水分离装置分别设有集油管路和集水管路，该集水管路连接至储槽上游；以及
一裂解装置，其位于该前处理装置下游，该浆状物添加微生物酵素和有机碳系物而形成混合物，该热源装置加热该混合物，该裂解装置裂解该混合物并进行灭菌而形成免堆有机肥产物。
2. 如权利要求1所述的有机废弃物免堆处理系统，其特征是所述前处理装置的储槽和该裂解装置之间设有研磨装置，该研磨装置和裂解装置之间设有开放式备槽，研磨装置研磨该浆状物而成细分子浆状物并输送至该开放式备槽，该微生物酵素和有机碳系物添加至该开放式备槽并与该细分子浆状物混合而形成混合物，该开放式备槽设有隔膜式泵输送该混合物至该裂解装置的裂解槽，该裂解槽内设有搅拌装置，裂解装置还设有送料阀和导气阀，该热源装置加热该裂解槽内的混合物，该裂解槽为密闭高压反应槽，该混合物裂解形成液肥化免堆有机肥产物。
3. 如权利要求1所述的有机废弃物免堆处理系统，其特征是所述前处理装置的储槽和该裂解装置之间设有开放式备槽，储槽输送该浆状物至该开放式备槽，该微生物酵素和有机碳系物添加至该开放式备槽并与该浆状物混合而形成混合物，该开放式备槽设有隔膜式泵输送该混合物至该裂解装置的裂解槽，该裂解槽内设有搅拌装置，裂解装置还设有送料阀和导气阀，该热源装置加热该裂解槽内的混合物，该裂解槽为真空槽，裂解装置设有压缩排气装置连接于该裂解槽，该压缩排气装置抽出加热产生的水蒸气，压缩排气装置下游依序设有热交换器、蓄水装置和过滤装置，该热交换器热交换冷却该水蒸气成液态水导入该蓄水装置，该过滤装置过滤该液态水成饮用水，而该混合物裂解且干燥形成固肥化免堆有机肥产物。
4. 如权利要求1所述的有机废弃物免堆处理系统，其特征是所述前处理装置的储槽和该裂解装置之间设有开放式备槽，储槽输送该浆状物至该开放式备槽，该微生物酵素和有机碳系物添加至该开放式备槽并与该浆状物混合而形成混合物，该开放式备槽设有隔膜式泵输送该混合物至该裂解装置的裂解槽，该裂解槽内设有搅拌装置，该热源装置加热该裂解槽内的混合物，该裂解槽为一般槽，裂解装置设有鼓风机连接于该裂解槽，该鼓风机抽离加热产生的水蒸气，而该混合物裂解且干燥形成固肥化免堆有机肥产物。
5. 如权利要求1所述的有机废弃物免堆处理系统，其特征是所述热源装置为密闭循环式热煤油加热系统或密闭循环式蒸气加热系统，以锅炉加热或电源加热。
6. 如权利要求1所述的有机废弃物免堆处理系统，其特征是所述热源装置、前处理装置和裂解装置电性连接至一电路控制单元。
7. 一种有机废弃物免堆处理方法，其特征是步骤包括：
(一)导入该有机废弃物于一前处理装置粉碎分解并通过一热源装置加热而形成浆状物，该前处理装置包括储槽、粉碎分解装置和油水分离装置，该储槽位于该粉碎分解装置下游，该油水分离装置位于该储槽下游，该粉碎分解装置导入该有机废弃物，粉碎分解装置粉碎分解有机废弃物而形成含油浆状物再导入储槽，储槽内设有搅拌装置，该热源装置加热该储槽内的含油浆状物而分离成浆状物和表面油水混合液，该油水分离装置分别设有集油管路和集水管路，该集水管路连接至储槽上游；
(二)添加微生物酵素和有机碳系物于该浆状物而形成混合物；
(三)导入该混合物于一裂解装置，并通过该热源装置加热该混合物以及进行灭菌，使得该混合物成为免堆有机肥产物。
8. 如权利要求7所述的有机废弃物免堆处理方法，其特征是所述步骤(一)的前处理装置的储槽和该裂解装置之间设有研磨装置，该研磨装置和裂解装置之间设有开放式备槽，研磨装置研磨该浆状物而成细分子浆状物并输送至该开放式备槽，该微生物酵素和有机碳系物添加至该开放式备槽并与该细分子浆状物混合而形成混合物，该开放式备槽设有隔膜式泵输送该混合物至该裂解装置的裂解槽，该裂解槽内设有搅拌装置，裂解装置还设有送料阀和导气阀，该热源装置加热该裂解槽内的混合物，该裂解槽为密闭高压反应槽，该混合物裂解形成液肥化免堆有机肥产物。
9. 如权利要求7所述的有机废弃物免堆处理方法，其特征是所述步骤(一)的前处理装置的储槽和该裂解装置之间设有开放式备槽，储槽输送该浆状物至该开放式备槽，该微生物酵素和有机碳系物添加至该开放式备槽并与该浆状物混合而形成混合物，该开放式备槽设有隔膜式泵输送该混合物至该裂解装置的裂解槽，该裂解槽内设有搅拌装置，裂解装置还设有送料阀和导气阀，该热源装置加热该裂解槽内的混合物，该裂解槽为真空槽，裂解装置设有压缩排气装置连接于该裂解槽，该压缩排气装置抽出加热产生的水蒸气，压缩排气装置下游依序设有热交换器、蓄水装置和过滤装置，该热交换器热交换冷却该水蒸气成液态水导入该蓄水装置，该过滤装置过滤该液态水成饮用水，而该混合物裂解且干燥形成固肥化免堆有机肥产物。
10. 如权利要求7所述的有机废弃物免堆处理方法，其特征是所述步骤(一)的前处理装置的储槽和该裂解装置之间设有开放式备槽，储槽输送该浆状物至该开放式备槽，该微生物酵素和有机碳系物添加至该开放式备槽并与该浆状物混合而形成混合物，该开放式备槽设有隔膜式泵输送该混合物至该裂解装置的裂解槽，该裂解槽内设有搅拌装置，该热源装置加热该裂解槽内的混合物，该裂解槽为一般槽，裂解装置设有鼓风机连接于该裂解槽，该鼓风机抽离加热产生的水蒸气，而该混合物裂解且干燥形成固肥化免堆有机肥产物。
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