CN101448582A - 生物源废弃物处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种生物源废弃物处理方法及装置。该方法包括以下步骤：先将生物源废弃物与水蒸气混合；加热加压，然后使混合物在1.5～1.9MPa的压力和130～190℃的温度维持1～25分钟；将混合物的压力降到常压，使生物源废弃物发生低分子化；最后对低分子化的混合物进行分离，得到最终产物。该装置包括反应容器、搅拌器、水蒸气输入装置、减压装置和分离装置。

Description

生物源废弃物处理方法及装置 技术领域

本发明涉及一种废弃物处理方法及装置。 具体涉及一种将生 物源废弃物置于密封容器中进行处理以产生高附加值产品的生物 源废弃物处理方法及装置。 背景技术 众所周知， 废弃物的处理以及回收利用具有重要的社会意义 和经济意义。 长期以来人们致力于研究废弃物的处理和回收利用 方法， 希望能够达到废弃物循环使用、 节约资源、 保护环境的目 的。 现有技术中， 废物处理和回收利用的方法有填埋处理、 焚烧 处理、 化学处理等多种方式。 填埋处理无法实现资源的充分再利用， 并且对于那些难以降 解的物质， 填埋处理对环境并不友好。 焚烧处理废弃物时， 在焚烧过程中产生大量有害气体， 造成 大气污染， 同时还存在安全隐患。 并且对于含水率高的废弃物， 如污泥、 纸浆、 生活垃圾等， 焚烧前要先通过脱水设备进行脱水 处理， 而目前的脱水设备尚不足以使脱水后废弃物的含水率降低 到能够直接焚烧的程度， 所以还需要加入化石燃料助燃， 因此处 理成本高、 处理时间长。 化学处理废弃物时， 通常首先使用酸、 碱等化学试剂进行分 解， 使废弃物细微化， 然后进行后续处理， 最终得到符合要求的 物质。 例如， 以生物源废弃物为原料制造液体燃料 （乙醇等） 的 时候， 为了顺利地转移到下个工业流程， 在前期处理时利用稀硫 酸等化学试剂。 这种方法， 不但工艺时间长、 工艺复杂、 投入能 源多， 而且产量少， 并且由于在前期处理时加入了酸、 碱等化学 试剂， 因此也不是一种环境友好的方法。 总之， 无论是使用填埋处理方式还是焚烧处理方式， 都不能 产生高附加值的产品。 而釆用化学处理方法获取高附加值的产品 也存在很大困难， 因此上述三种处理方式不符合节约资源、 循环 使用、 保护环境的新理念。 亚临界水处理废弃物是近年来新兴的废弃物处理方式 （CN 200380102845.1 ) ₀ 所谓的亚临界水是指处于临界点 （临界温度 374.4°C、 临界压力 22.1MPa) 以下并且处于临界点附近的状态的 水。 基于亚临界水对物质的分解作用， 使废弃物低分子化。 吉田 弘之综述了通过亚临界水在处理农业、 林业、 畜产业领域废弃物 中应用的可能性。 虽然该方法对鱼骨、 鱼鳞、 污泥、 废木材等生 物源废弃物可以进行极为有效的处理， 但是该处理方法所需要的 温度和压力 （374.4°C、 22.1MPa)都很高， 因此对于设备的要求苛 刻， 而且能耗很大。 此外， 对于该处理方法所获得的产品如何进 行后续的进一步分离， 尚没有相关的现有技术可供参考。 发明内容 本发明要解决的技术问题在于， 针对现有技术中对废弃物处 理的不足， 提出一种生物源废弃物处理装置及方法， 用于处理生 物源废弃物， 以产生具有高附加值的产品， 使得所述生物源废弃 物可以充分循环利用， 并且操作条件温和简便、 处理效果好、 能 耗低、 保护环境。 为了解决上述的技术问题， 本发明提供了一种生物源废弃物 处理方法， 包括以下步骤：

步骤 1 : 将生物源废弃物与水蒸汽混合均勾， 使混合后的温度 达到 130〜190°C， 压力达到 1.5〜1.9MPa， 并维持 1〜25分钟; 步骤 2:将上述生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常 压， 使生物源废弃物发生低分子化；

步骤 3 : 对发生低分子化的混合物进行分离， 得到最终产物。 在步骤 1 中， 在将生物源废弃物与水蒸汽混合时， 对生物源 废弃物进行搅拌， 使生物源废弃物与水蒸汽混合均匀。 进一步地， 在上述生物源废弃物处理方法的步骤 1 中， 在将 生物源废弃物与水蒸汽混合时， 对生物源废弃物进行搅拌， 使生 物源废弃物与水蒸汽混合均匀。 为了能达到使生物源废弃物与水 蒸汽混合均匀同时又节省能源的目的， 更好地， 步骤 1 中， 在将 生物源废弃物与水蒸汽混合时， 当温度达到 130〜190°C， 压力达 至 lj 1.5〜1.9MPa时， 再对生物源废弃物进行搅拌。 进一步地， 在上述生物源废弃物处理方法的步骤 2 中， 将所 述生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压的时间为 30〜 60秒。 进一步地， 在上述生物源废弃物处理方法的步骤 3 中， 对发 生低分子化的混合物进行分离时， 采用离心分离、 静置分离、 加 压分离、 膜分离， 或者上述分离方法的结合。 为了防止得到的低分子化混合物被氧化或杂菌侵入， 在上述 生物源废弃物处理方法的步骤 3 对发生低分子化的混合物进行分 离前， 向其加入不活性气体， 如惰性气体中的氮气、 氦气、 氖气 等， 以达到防氧化和一些微生物混入的目的。 在上述生物源废弃物处理方法的步骤 3 中， 对发生低分子化 的混合物进行分离时， 首先采用液固分离法， 对所述低分子化的 混合物进行液固分离， 并收集低分子化液体组分和固体组分。 为 了保持进行液固分离时所述低分子化的混合物的温度与发生低分 子化时的温度相当， 更好地， 在釆用液固分离法对所述低分子化 的混合物进行液固分离前， 先对所述低分子化的混合物进行热交 换； 为了降低收集后的低分子化液体组分的温度， 在对所述低分 子化的混合物进行液固分离之后， 收集低分子化的液体组分之前， 对所述的液体组分进行热交换。 为了解决上述的技术问题， 本发明还提供了一种生物源废弃 物处理装置， 包括： 反应容器， 用于容纳各种废弃物以进行水热反应； 搅拌装置， 置于所述反应容器内， 用于搅拌反应容器中的废 弃物；

水蒸气输入装置， 其与所述反应容器相连通， 用于向所述反 应容器输入中压水蒸气；

减压调整装置， 其入口与所述反应容器连接， 用于对反应容 器内具有一定温度、 压力的混合物体减压至常压； 及

分离装置， 其与所述减压调整装置的出口相连通， 用于对反 应容器输出产物和 /或经过所述减压调整装置减压后的混合物进行 分离， 以得到最终产物。 进一步地， 上述的生物源废弃物处理装置中的所述搅拌装置 包括： 一旋转轴， 一个以上的搅拌叶片， 及动力机构， 所述旋转 轴水平地贯通所述反应容器； 所述搅拌叶片设置在所述反应器内 部的旋转轴上； 所述动力机构与反应器外部的水平旋转轴的一端 连接， 用于带动所述旋转轴转动。 为了使搅拌效果更好， 可以对 搅拌叶片在水平旋转轴上的安装方式进行特殊设计， 如， 将所述 搅拌叶片垂直向前倾斜地间隔设置在所述旋转轴上， 所述动力机 构一般可以为电动机。 通过一控制装置输出控制指令给所述的电 动机， 启动 /停止电动机或控制电动机的转速， 以此来控制搅拌的 时机和搅拌的速度。 为保证所述反应容器的密封性， 在所述旋转轴与所述反应容 器相连接的位置设置有轴封装置， 用于密封所述旋转轴与所述反 应容器的连接位置。 更具体地， 所述轴封装置包括固定件、 垫圈和压盖， 其中， 所述固定件套设在所述旋转轴上， 并与所述反应容器固定连接， 所述垫圈套设在所述旋转轴和固定件之间， 所述压盖套设在所述 旋转轴上， .压在所述垫圈上， 并与所述固定件相连接。 为了达到 更好的密封效果， 所述垫圈为多个， 依次相叠地套设在所述旋转 轴上。 另外， 在所述压盖与固定件的连接之处设有弹性元件， 如 为弹簧或机械缓冲部件， 如油压缓冲器， 以便在所述垫圈被磨损 的情况下， 通过弹性元件可以自动压紧压盖， 防治水蒸气泄漏， 确保反应容器内压力的恒定。 这样， 通过垫圈和压盖将旋转轴与 反应容器密封起来， 使得反应容器的保温性和气密性非常好， 以 更好地完成混合物的低分子化反应。 上述生物源废弃物处理装置中所述减压调整装置为减压调整 阀。 通过控制该减压调整阀， 来控制对反应容器的减压时机及时 间。 上述的生物源废弃物处理装置中， 所述分离装置包括： 一级分离装置和二级分离装置， 其中， 所述一级分离装置用 于对所述反应容器输出的经过所述减压调整装置减压的混合物进 行固液分离； 所述二级分离装置与所述一级分离装置和 /或所述反 应容器连接， 用于对所述反应容器输出产物和 /或所述一级分离装 置分离后的产物进行二次分离， 以得到最终产物。 在上述的生物源废弃物处理装置中， 所述的一级分离装置包 括液固分离器、 固体收容槽以及液体收容槽， 其中， 所述液固分 离器的入口通过管道与所述减压调整装置连接， 经过液固分离的 液体通过液体出口输出到所述液体收容槽， 经过液固分离的固体 通过固体出口输出到所述固体收容槽。 另外， 在所述液固分离器和所述减压调整装置之间还包括第 一热交换器， 用于保持进行液固分离时所述低分子化的混合物的 温度与发生低分子化时的温度相当； 在所述液固分离器和所述液 体收容槽之间还包括第二热交换器， 用于冷凝从所述液固分离器 输出的液体； 所述第一热交换器或第二热交换器可以为盘管热交 换器。 上述的生物源废弃物处理装置中的所述液固分离器位于高出 所述减压调整装置 5〜15米的位置。 在上述的生物源废弃物处理装置中， 所述二级分离装置包括： 离心分离装置或 /和静置分离装置或 /和加压分离装置或 /和压力分 离装置或 /和膜处理装置。 由于这些分离装置可以利用公知技术中 的分离装置， 因此， 其结构在此不再赘述。 另外， 本发明中的所述反应容器可以为多个， 并列设置， 与 所述反应容器连接的搅拌装置、. 水蒸气输入装置和减压调整装置 的个数与所述反应容器的个数相对应。 本发明中所述的生物源废弃物包括农业、 林业、 工业、 畜牧 业、 渔业以及人们日常生活产生的各种废弃物。 所述来自农业的 生物源废弃物例如土壤、 稻谷壳、 稻草、 农作物秸秆、 大蒜、 红 薯、 向日葵等； 所述来自林业的生物源废弃物例如竹类、 杉树类、 银杏树等； 所述来自工业的生物源废弃物例如砂糖制造残渣、 豆 腐渣、 酒糟等； 所述来自畜牧业的生物源废弃物包括畜产污泥、 鸡粪、 猪粪、 牛粪、 鸟羽毛等； 所述来自渔业的生物源废弃物包 括水产废弃物例如蟹壳、 贝壳、 鱼皮、 虾壳和扇贝的肠腺、 碎海 带、 海藻、 海草等； 所述来自日常生活的生物源废弃物例如生活 垃圾、 下水道、 湖泊和河川的污泥、 废纸、 食物残渣、 医疗废弃 物等。 通过本发明所述的方法及装置处理各种生物源废弃物， 操作 方便， 能耗低， 操作条件温和简便， 处理效果好， 处理后可得到 高附加值的产品， 如有些可以作为燃料、 肥料、 饲料等直接使用， 有些也可作为医药、 化妆品、 调味料、 营养保健品等的原料， 使 得所述生物源废弃物可以充分循环利用， 顺应了保护环境、 循环 利用、 节约资源、 变废为宝的 产理念。 下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案进行详细地 说明。

附图说明

图 1 为本发明所述生物源废弃物处理装置一具体实施例的结 构示意图； 图 2为本发明所述生物源废弃物处理装置一具体实施例中的 轴封装置的结构示意图。

图 3 为本发明所述生物源废弃物处理方法一具体实施例的流 程图。 具体实施方式 本发明为了处理生物源废弃物， 以产生具有高附加值的产品， 使得所述生物源废弃物可以充分循环利用， 提供了一种生物源废 弃物处理装置及方法，所述装置的一个具体实施例的示意图如图 1 所示， 本实施例所涉及到的生物源废弃物处理装置包括： 容纳各 种废弃物以进行水热反应的反应容器 1、搅拌反应容器中废弃物的 搅拌装置 2、 向反应容器中输入中压水蒸气的水蒸气输入装置 3、 减压调整阀 4、用于分离和容纳反应容器中压力骤降后的液固成分 的液固分离装置 5和二级分离装置 6。 其中， 所述反应容器 1 是由耐中压的材料制成， 在反应容器 的上方设置至少一个进料口 11，· 反应容器的下方设置排出口 12。 反应容器 1的容积为 3〜7m³。 在反应容器 1上还设置有温度传感 器和压力传感器 （图中未示出）， 用于检测反应容器 1内的温度和 压力。 在反应容器 1内部设有搅拌装置 2，搅拌装置 2包括一根贯通 反应容器 1的水平旋转轴 21，在反应容器 1内部的旋转轴 21上设 置有一个以上的搅拌叶片 22;将搅拌叶片 22间隔地安装在旋转轴 21上。 为了起到更好的搅拌效果， 可以将搅拌叶片 22垂直向前倾 斜地安装在水平旋转轴 21上。在反应容器 1外部的水平旋转轴 21 的一端连接有动力机构， 如电动机 23， 用于带动旋转轴 21旋转。 为了保证所述反应容器 1在反应过程中能够保持恒定的压力， 在所述反应容器 1 与外界连通的部位设有密封装置。 所述密封装 置包括： 在反应容器的进料口和排出口处对应设置第一、 二密封 部件， 所述第一、 二密封部件为现有技术中常用的密封装置， 例 如电动球形阀门， 该电动球形阀门采用耐高温、 耐压力的材料制 成； 在反应容器 1 与所述搅拌装置 2相接触的部位， 反应容器 1 的两端分别设置有轴封装置 7。 所述的轴封装置 7的结构示意图如图 2所示， 包括： 固定件 71， 其套设在所述旋转轴 21上， 并通过螺栓与所述反应容器 1固 定连接； 垫圈 72， 其套设在所述旋转轴 21和固定件 71之间， 用 于密封； 压盖 73， 其套设在所述旋转轴 21 上， 压在所述垫圈 72 上， 并通过螺栓与所述固定件 71相连接。 在螺栓连接压盖处设有 弹簧 74， 当内侧的起密封作用的垫圈 72 被磨损的情况下， 弹簧 74会自动压紧压盖 73， 防治水蒸气泄漏， 确保反应容器 1内压力 恒定。 所述的垫圈 72可以为多个， 如 1〜6个， 并且为圆球状垫 圈， 以实现更好的密封效果， 在本实施例中， 由于在一定温度和 压力下， 圆球状垫圈容易损坏， 因此圆球状垫圈优选为多个， 最 优选为 6个。 在反应容器上焊接有用于与所述固定件 71连接的连 接件 13， 通过螺栓将所述固定件 71和连接件 13固定在一起。 所述水蒸气输入装置 3具有产生中压水蒸气的设备以及把所 产生的水蒸气供给反应容器 1 的水蒸气输入管道， 在管道上设有 调节阀， 用于调节输入反应容器 1 中的水蒸气的流量。 水蒸气输 入装置 3位于反应容器 1和水平旋转轴 21的上方位置并且基本处 于水平方向， 这样设置可以使废弃物最大程度的接触到中压水蒸 气。 反应容器 1 中的压力由中压水蒸气的输入量来调节， 此外， 由于温度对应于中压水蒸气的压力， 所以反应容器内的温度也是 由中压水蒸气的输入量来调节。 在反应容器 1 的上部通过管道与减压调整阀 4连接， 减压调 整阀 4通过管道经由消音器（图中未示出）连接至液固分离装置 5。 连接消音器的好处在于降低设备工作时产生的噪音， 使该废弃物 处理设备可以设置在市内地段且符合环境保护的要求。 所述减压调整阀 4可以是电动阀、 也可以是手动阀。 所述减 压调整阀 4 具有以下两方面的作用： （1 ) 在反应阶段， 保持反应 容器 1 的压力恒定。 反应容器 1 内的压力超过给定值时， 开启压 力调解阀， 放出反应容器 1内的压力， 并在适宜的时候关闭阀门， 使反应容器 1 内保持给定的压力； （2) 实现反应容器 1 内的压力 骤降。 当反应容器 1 中的废弃物在给定的温度和压力下反应一定 时间后， 开启减压调整阀 4， 使反应容器 1内的压力骤降至常压。 通过上述压力的骤降， 使反应产物爆破， 使废弃物低分子化， 从 而实现生物源废弃物的充分再利用。 液固分离装置 5包括液固分离器 51、固体收容槽 52以及液体 收容槽 53。 所述液固分离器 51通过管道与反应容器 1连接， 为了 保持反应产物的温度， 该管道釆用保温材料制成。 所述液固分离 器 51可以为现有技术中常用的液固分离器， 例如常规使用的离心 脱水机， 该液固分离器不需要使用外力而是借助于爆破后反应产 物的巨大动能来带动其高速转动， 从而实现液固分离， 因此节约 能源。

所述液固分离器 51位于高出减压调整装置 5〜15米的位置， 进行液固分离后， 利用重力使分离后的液体和固体收纳到所述固 体收容槽 52和液体收容槽 53中。 液固分离器 51的高度设置应当 适宜。 在此高度下， 待分离的物质既可以获得很好的液固分离， 又不会因为反应产物的巨大动能而使液固分离器 51损坏。 一般而 言， 爆破时间与液固分离器 51的高度设置紧密相关， 即： 爆破时 间越短， 爆破后反应产物冲出管道的速度越大， 液固分离器 51需 设置为更高的高度； 相反， 爆破时间越长， 爆破后反应产物冲出 管道的速度越低， 此时， 液固分离器 51可设置为较低高度。 高度 过高， 待分离的物质不能到达液固分离器 51， 高度过低， 高速冲 出的反应产物会将液固分离器 51损坏。

另外， 由于从反应容器 1经减压调整阀 4出来的反应产物或 多或少会有热量损失， 所以在所述液固分离装置 5 之前还可以设 置第一热交换器 54， 以保持进行液固分离时的温度与反应容器的 温度相当。在所述液体收容槽 53之前也可以设置第二热交换器 55， 设置热交换器的目的在于使液体组分快速冷凝液化， 获得更好的 分离效果。 所使用的热交换器可以使用常规的热交换器， 例如为 盘管热交换器。

经过液固分离后得到的低分子化固体组分及液体组分还可以 进行二次分离， 二级分离装置 6 包括离心分离装置、 静置分离装 置、 加压分离装置、 压力分离装置、 膜处理装置， 或以上各种分 离装置的组合装置。 对于一些生物源废弃物， 在反应容器 1 中经 过低分子化爆破处理后， 其有效组分从反应容器排出口 12排出， 对于排出的有效组分经过不活性气体， 如惰性气体处理， 再经过 上述二级分离装置 6的处理， 最终得到提取物， 即制品。

基于本发明要解决的技术问题， 本发明还提供了生物源废弃 物处理方法， 结合上述装置， 一具体实施例的处理流程如图 3 所 示， 具体如下所述：

步骤 S 1 : 将生物源废弃物通过反应容器进料口加入反应容器 内；

步骤 S2 : 关闭进料口， 向反应容器中输入水蒸汽， 保持反应 容器内的温度和压力为给定值， 然后开启搅拌马达， 将生物源废 弃物搅拌一定时间并混合均匀；

步骤 S3 : 开启减压调整阀， 将反应容器的压力骤降至常压； 步骤 S4: 通过液固分离装置将压力骤降得到的反应产物进行 液固分离；

步骤 S5 : 对液固分离后的有效产物进行二次分离， 得到最终 提取物， 即制品。 上述过程是较优的过程， 其中， 步骤 S2中的搅拌也可以是在 将生物源废弃物通过反应容器进料口加入反应容器内时开始， 并 且是边搅拌边慢慢加入生物源废弃物。

在本实施例中， 当反应容器的温度和压力达到给定值并保持 其恒定的同时， 才开启搅拌马达， 搅拌加入的生物源废弃物。 为 了使生物源废弃物在反应容器中得到充分搅拌， 可以间隔地改变 搅拌叶片的转动方向。 通过调节水蒸气的输入量来调节反应容器内的压力和温度， 使反应容器内的压力和温度达到给定值， 并保持一段时间， 一般 地，反应容器内的压力给定值为 1.5〜1.9MPa，温度给定值为 130〜 190°C, 保持 1〜25分钟。 上述数值范围根据处理的废弃物的种类 以及最终产物的不同而不同。 一般而言， 对于那些难以低分子化 的无机物质、 蛋白类等生物源废弃物， 例如下水道污泥、 污染土 壤、 畜产废弃物、 酒糟、 废纸、 扇贝的肠腺、 动物尸体等， 需要 较高的温度和压力、 较长的反应时间， 例如： 温度约为 170°C〜 190°C、压力约 1.70Mpa〜1.9Mpa、反应时间 15分钟或更长甚至于 25 分钟， 以使这些物质充分低分子化； 对于那些易于低分子化的 碳水化合物等生物源废弃物， 例如稻谷壳、 稻草、 向日葵、 竹类、 海藻、 花卉等， 较低的温度和压力、 较短的反应时间， 例如温度 约 130°C〜150°C以下、 压力约 1.50Mpa〜1.60Mpa以下、 反应时 间 3〜10分钟即可实现这些物质的低分子化。

步骤 S3中， 当处于一定温度和压力环境中的生物源废弃物在 反应容器内被搅拌给定时间后， 开启减压调整阀将反应容器的压 力骤降至常压。 爆破时间， 即从给定压力骤降至常压所需要的时间， 对于生 物源废弃物最终产物的粒径大小及分布、 产物组成及其含量等等 至关重要。 一般而言， 在压力相同的情况下， 压力骤降的速率越 大， 粒径越小且分布越窄； 相反， 压力骤降的速率越小， 粒径越 大， 分布越宽。 所述爆破时间的确定与生物源废弃物的种类以及最终产物的 用途相关。 一方面， 爆破时间与生物源废弃物的种类有关， 对于 那些难以低分子化的无机物质、 蛋白类等生物源废弃物， 例如污 染土壤、 蟹壳、 虾壳、 畜产废弃物、 酒糟、 废纸、 扇贝的肠腺等， 需要较短的爆破时间， 例如 35〜40秒， 以使这些物质的低分子化 程度更高； 对于那些易于低分子化的碳水化合物等生物源废弃物， 例如稻谷壳、 稻草、 碎海带、 花卉等， 可以使用较长的爆破时间， 例如 50〜60秒， 即可实现这些物质的低分子化。 另一方面， 爆破 时间与最终产物的用途相关。 例如对于最终产物用作词料、 肥料 时， 可以使用相对较短的爆破时间， 但对于最终产物用作医药、 化妆品、 调味料、 营养保健品等原料时， 需要更短的爆破时间。 本发明中， 爆破时间为 30〜60秒。 由于压力骤降所生成的物质以很高的速度冲出所述反应产物 排出管道和压力调解阀后， 冲向位于其垂直上方的液固分离器， 分离得到的固体物质通过固体排出管道收纳至位于其下方的固体 收容槽中； 经过固液分离装置处理， 冷凝得到的液体物质通过液 体排出管道收纳至位于其下方的液体收容槽中。

还可以对经过液固分离的产物进行二次分离， 以得到最终的 提取物， 即制品。

通过控制装置对本发明所述的处理装置进行控制， 可以实现 本发明所述的处理方法， 例如， 在反应容器中设置温度传感器和 压力传感器， 用于采集反应容器中的温度和压力， 并将数值传递 给一中央处理器， 如计算机。 反应容器的进料口及排出口设置执 行机构， 以自动打开反应容器的进料口及排出口， 在水蒸气输入 装置设置自动阀门， 将减压调整设置为自动阀门， 各分离装置也 采用自动装置。 将反应的执行过程编成程序存入中央处理器， 如 计算机， 由中央处理器根据程序进行处理过程的控制。 该过程为 一典型的过程控制， 根据本发明提供的方法实现该过程控制对于 自动控制领域的技术人员来说属于常规技术， 因此， 在此不再赘 述。 根据本发明所述的方法可以对很多种生物源废弃物进行处 理， 达到废物利用的目的， 所述的生物源废弃物包括农业、 林业、 工业、 畜牧业、 渔业以及人们日常生活产生的各种废弃物。 所述 来自农业的生物源废弃物例如土壤、 稻谷壳、 稻草、 农作物秸秆、 大蒜、 红薯、 向日葵等； 所述来自林业的生物源废弃物例如竹类、 杉树类、 银杏树等； 所述来自工业的生物源废弃物例如砂糖制造 残渣、 豆腐渣、 酒糟等； 所述来自畜牧业的生物源废弃物包括畜 产污泥、 鸡粪、 猪粪、 牛粪、 鸟羽毛等； 所述来自渔业的生物源 废弃物包括水产废弃物例如蟹壳、 贝壳、 鱼皮、 虾壳和扇贝的肠 腺、 碎海带、 海藻、 海草等； 所述来自日常生活的生物源废弃物 例如生活垃圾、 下水道、 湖泊和河川的污泥、 废纸、 食物残渣、 医疗废弃物等。 .

对应于本发明所述的处理方法， 对各种不同的生物源废弃物 进行处理所需的条件及生成物的一些具体实施例如表 1所示：

另外， 根据本发明所述的方法， 利用本发明所述的处理装置 在对各种废弃物处理时， 对处理后的产物进行检测， 经过检测的 一些具体实施例如表 2所示- 表 2

废弃物名称 温 度 搅拌的持续 压力 减压时 分子径 细菌的数

(°C) 时间 (min) (Mpa) 间 (sec) O.D (run) (cfu/g) 稻谷壳 140 5 1.6 55 0.54 未检出 稻草 138 3 1.55 60 0.23 未检出 挤奶 135 7 1.55 45 0.22 未检出 下水道污泥 170 22 1.85 45 0.32 100 cfu/g 畜产废弃物 168 15 1.82 40 0.22 未检出 水产废弃物 175 10 1.65 45 0.23 未检出 土壤 155 9 1.55 35 0.98 50 cfu/g 食品残渣 148 9 1.6 45 0.45 未检出 砂糖制造残渣 155 6 1.65 35 0.33 未检出 物

酒糟 170 18 1.75 35 0.32 未检出 豆腐渣 140 7 1.45 45 0.28 未检出 竹类 138 1 1.45 50 0.54 未检出

Am 145 1 1.44 35 0.43 未检出 鸟羽毛 148 8 1.55 50 0.45 未检出 废纸 169 20 ' 1.8 35 0.77 未检出 茶果 157 4 1.67 45 0.25 未检出 碎海带 148 4 1.48 55 0.33 未检出 红薯 148 12 1.77 37 0.26 未检出 海藻 130 6 1.55 36 0.33 未检出 向日葵 135 6 1.56 36 0.23 未检出 感染性医疗废 175 6 1.7 35 0.22 未检出 弃物

另外， 根据本发明的处理方法， 不同的废弃物可以处理成具 有不同用途的产物， 一些具体实施例如表 3所示:

表 3

废弃物名称 提取物名

稻谷壳 田地除草材料， 防虫材料， 循环利用产品制造用的威爆碎材料 稻草 田地除草材料， 有机肥料， 蘑菇培养基， 微生物木材加工 挤奶 有机肥料 发酵食品

下水道污泥 有机肥料， 液体有机肥料， 微生物木材加工， 固体燃料， 气体化燃料 畜产废弃物 有机肥料， 微生物木材加工

水产废弃物 养殖鱼的饲料， 液体有机肥料

土壤 育苗用的土壤， 以及其他沙， 土壤的消毒和再利用

食品残渣 家畜词料， 有机肥料， 多酚等的成分提取

砂糖制造残渣物 液体燃料 (生物乙醇等)制造的前期处理和其残渣物的饲料， 肥料化 酒糟 药品， 营养补充食品，液体燃料 （生物乙醇等） 制造

豆腐渣 家畜饲料， 有机肥料， 点心

竹类 药品， 抗菌材料， 消毒材料

大蒜 药品 （硫酸化寡聚糖类， 抗菌材料） 及其残留物的饲料化， 肥料化 鸟羽毛 微量元素单机能肥料

废纸 燃料， 家畜词育用铺的麦杆

茶果 特殊药品

碎海带 汤料等食品， 佐料类

红薯 药品 （抗癌剂等）

海藻 药品， 食品

向日葵 食用油， 药品

感染性医疗废弃物 向安全的一般废弃物的转换 通过本发明所述的方法及装置处理各种生物源废弃物， 操作 方便， 能耗低， 操作条件温和简便， 处理效果好， 处理后可得到 高附加值的产品， 如有些可以作为燃料、 肥料、 饲料等直接使用， 有些也可作为医药、 化妆品、 调味料、 营养保健品等的原料， 使 得所述生物源废弃物可以充分循环利用， 顺应了保护环境、 循环 利用、 节约资源、 变废为宝的生产理念。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术 人员应当理解， 可以对本发明进行修改或者等同替换， 而不脱离本 发明的精神和范围， 其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1. 权利要求

   1. 一种生物源废弃物的处理方法， 其特征在于：

   步骤 1 : 将生物源废弃物与水蒸汽混合均匀， 使混合后的温度 达到 130〜190°C， 压力达到 1.5〜1.9MPa， 并维持 1〜25分钟; 步骤 2:将上述生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常 压， 使生物源废弃物发生低分子化；

   步骤 3 : 对发生低分子化的混合物进行分离， 得到最终产物。

   2.如权利要求 1所述的生物源废弃物处理方法，其特征在于： 在步骤 1 中， 在将生物源废弃物与水蒸汽混合时， 对生物源废弃 物进行搅拌， 使生物源废弃物与水蒸汽混合均匀。

   3.如权利要求 2所述的生物源废弃物处理方法，其特征在于： 在步骤 1中，在将生物源废弃物与水蒸汽混合时，当温度达到 130〜 190°C， 压力达到 1.5〜1.9MPa时， 再对生物源废弃物进行搅拌。

   4.如权利要求 1所述的生物源废弃物处理方法，其特征在于： 步骤 2 中将所述生物源废弃物与水蒸汽的混合物的压力降到常压 的时间为 30〜60秒。

   5.如权利要求 1所述的生物源废弃物处理方法，其特征在于: 在步骤 3 中， 对发生低分子化的混合物进行分离时， 釆用离心分 离、 静置分离、 加压分离、 膜分离， 或者上述分离方法的任意结 合

   6.如权利要求 5所述的生物源废弃物处理方法，其特征在于： 在步骤 3 对发生低分子化的混合物进行分离前， 对发生低分子化 的混合物通入不活性气体， 以防止得到的低分子化混合物被氧化。 7. 如权利要求 1或 5或 6所述的生物源废弃物处理方法， 其 特征在于： 在步骤 3 中， 对发生低分子化的混合物进行分离时， 首先釆用液固分离法， 对所述低分子化的混合物进行液固分离， 并收集低分子化液体组分和固体组分。

   8.如权利要求 7所述的生物源废弃物处理方法，其特征在于： 在釆用液固分离法对所述低分子化的混合物进行液固分离前， 先 对所述低分子化的混合物进行热交换， 以保持进行液固分离时所 述低分子化的混合物的温度与发生低分子化时的温度相当。

   9.如权利要求 7所述的生物源废弃物处理方法，其特征在于： 在对所述低分子化的混合物进行液固分离之后， 收集低分子化的 液体组分之前， 对所述的液体组分进行热交换， 以降低收集后的 低分子化液体组分的温度。

   10. 一种生物源废弃物处理装置， 包括：

   反应容器， 用于容纳各种废弃物以进行水热反应；

   搅拌装置， 置于所述反应容器内， 用于搅拌反应容器中的废 弃物；

   水蒸气输入装置， 其与所述反应容器相连通， 用于向所述反 应容器输入中压水蒸气； 其特征在于， 还包括：

   减压调整装置， 其入口与所述反应容器连接， 用于对反应容 器内具有一定温度、 压力的混合物减压至常压； 及

   分离装置， 其与所述减压调整装置的出口相连通， 用于对反 应容器输出产物和 /或经过所述减压调整装置减压后的混合物进行 分离， 以得到最终产物。

   11 . 如权利要求 10所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述搅拌装置包括：

   一旋转轴， 其水平地贯通所述反应容器；

   一个以上的搅拌叶片， 其设置在所述反应器内部的旋转轴上； 及

   动力机构， 其与反应器外部的水平旋转轴的〜端连接， 用于 带动所述旋转轴转动。

   12. 如权利要求 11所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述搅拌叶片垂直向前倾斜地间隔设置在所述旋转轴上。

   13. 如权利要求 11所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述动力机构为电动机。

   14. 如权利要求 11所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 在所述旋转轴与所述反应容器相连接的位置设置有轴封装置， 用于密封所述旋转轴与所述反应容器的连接位置。

   15. 如权利要求 14所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述的轴封装置包括：

   固定件， 其套设在所述旋转轴上， 并与所述反应容器固定连 接 ·'

   垫圈， 其套设在所述旋转轴和固定件之间； 和

   压盖， 其套设在所述旋转轴上， 压在所述垫圈上， 并与所述 固定件相连接。

   16. 如权利要求 15所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 在所述压盖与固定件的连接之处设有弹性元件。

   17. 如权利要求 16所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述弹性元件为弹簧或油压缓冲器。

   18. 如权利要求 15-17 任一所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在于， 所述垫圈为多个， 所述多个垫圈依次相叠套设在所 述旋转轴上。

   19. 如权利要求 10所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述减压调整装置为减压调整阀。

   20. 如权利要求 10所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述分离装置包括：

   一级分离装置， 其用于对所述反应容器输出的经过所述减压 调整装置减压的混合物进行固液分离； 及

   二级分离装置， 其与所述一级分离装置和 /或所述反应容器连 接， 用于对所述反应容器输出产物和 /或所述一级分离装置分离后 的产物进行二次分离， 以得到最终产物。

   21 . 如权利要求 20所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述一级分离装置包括液固分离器、 固体收容槽以及液体收 容槽， 其中， 所述液固分离器的入口通过管道与所述减压调整装 置连接， 经过液固分离的液体通过液体出口输出到所述液体收容 槽， 经过液固分离的固体通过固体出口输出到所述固体收容槽。

   22. 如权利要求 21所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 在所述液固分离器和所述减压调整装置之间还包括第一热交 换器， 用于保持进行液固分离时所述低分子化的混合物的温度与 发生低分子化时的温度相当。

   23 . 如权利要求 21所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 在所述液固分离器和所述液体收容槽之间还包括第二热交换 器， 用于冷凝从所述液固分离器输出的液体。

   24. 如权利要求 22或 23所述的生物源废弃物处理装置， 其 特征在于， 所述第一热交换器或第二热交换器为管壳式热交换器、 沉浸式热交换器、 盘管热交换器或蛇管热交换器。

   25. 如权利要求 21-23 任一所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在于， 所述液固分离器位于高出所述减压调整装置 5〜15 米的位置。

   26. 如权利要求 20所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述二级分离装置包括： 离心分离装置或 /和静置分离装置或 / 和加压分离装置或 /和压力分离装置或 /和膜处理装置。

   27. 如权利要求 10所述的生物源废弃物处理装置， 其特征在 于， 所述反应容器为多个， 并列设置， 与所述反应容器连接的搅 拌装置、 水蒸气输入装置和减压调整装置的个数与所述反应容器 的个数相对应。