CN101508603B - 一种高速堆肥法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速堆肥法及设备，包括将有机固体废弃物送入分选设备中进行分离、回收，再加工成颗粒后送入物化预处理槽中，加入湿润剂、键离剂及超过物料饱和状态的水，搅拌后送入高速稳定釜中加温、加压，并维持反应釜中物料在液、固状态，加入氧化剂及重金属去除剂，随后通过压力降低容器减压后送入高速活化釜中加入松软剂及活化剂，在加温加压的条件下进行活化反应，随后进行蒸汽瞬间爆发操作，将物料导入产品精炼炉，并控制堆肥产品的湿度、粒度、肥分在需要的范围内。用本发明方法可在一小时内将有机废弃物转化为高品质的堆肥，并能很大程度地提高堆肥的吸水性、持水性、氮磷钾(N、P、K)及植物所需的微量元素的吸附性、透气性、隔热性、耐涝及抗沙化作用，能完全杀灭细菌及寄生虫，同时可分解有毒有机化合物，并可稳定或去除物料中所含超量的重金属。

Description

一种高速堆肥法及装置

技术领域

本发明涉及一种有机废弃物高速堆肥生产方法及装置。本发明可在约一小时内将有机废弃物转化为高品质的堆肥。本工艺技术同时可很大程度地提高堆肥产品的吸水、持水性、氮磷钾(N、P、K)及植物所需的微量元素的吸附性、透气及隔热性，能完全杀灭细菌及寄生虫，并可分解有毒有机化合物。视情况需要并可稳定或去除所含超量的重金属浓度。

背景技术

堆肥施用于农作物或花草树木的土壤中有很多益处，其中的重要作用如下：

1、保肥及长期供肥：堆肥中有机质的螯合效应可增强土壤保肥能力，故肥分不易流失。此效应也可避免造成环境污染。若加入化学肥料其利用率可因此而提高。而刚制造出的新堆肥含相当量可即时利用的N、P、K及重要微量元素。堆肥中高分子有机物在土壤中逐渐分解而释出的N、P、K可长期供肥。有机质在土壤中逐渐分解而产生的有机酸还能促进土壤和化肥中矿物质养分的溶解以为农作物利用。

2、高吸水性及持水性：堆肥中的有机质有很高的吸水及持水能力，可很大程度的提高土壤的田间持水量及有效水份，因而可以提高农作物的生长速率、产量及抗旱能力。

3、改良土壤结构：堆肥中的有机质能有效地改善土壤的通气及隔热保温状况，使土壤变得疏松肥沃，提高耐涝能力，有利于耕作及农作物根系的生长发育，并保护根系或种子发育不受极端天气冷热的影响，为农作物的生长制造良好的土壤条件。堆肥中的有机质纤维同时可团聚土壤中微细颗粒，避免土壤流失或风蚀沙漠化。

4、刺激农作物生长及改善农作物品质：堆肥中有机质腐解产生的有机酸和某些微量物质，以及生物活性物质有刺激农作物生长和改善农作物品质的作用。例如腐殖质及某些尚在研究中的堆肥释放出的微量物质有增强新陈代谢及刺激生长发育的作用。又例如生物活性剂的脱附作用可释出已被吸附的肥分及重要微量元素以利于农作物吸收，其渗透、乳化或增溶作用可增进肥分、有机物、及土壤中有益菌体的传输等等。

传统的简易堆肥技术有历史记载的已不下四千年之久。其主要是利用微生物，例如细菌、霉菌、原生动物等在特定的碳氮比、湿度、通风和温度条件下，使有机物发生生物化学降解，形成稳定腐殖质的过程。因其进料的物理、化学以及生物性质的不同，以及堆肥时操作条件的差异，其生产出的堆肥品质各异。堆肥的发酵与腐熟期也很长，一般需要二至三个月或更长的时间才可完成，且生产出的堆肥很难按品质及用途分开。

虽然堆肥有漫长的使用历史，但对堆肥技术进行较为科学的探讨则仅约一百年时间，1920年才开始在意大利收到第一个堆肥专利的申请。而真正利用科学的堆肥法是最近几十年才发展起来的。但在70年代以后由于化学肥料用量猛增，农民相对的降低对堆肥的依赖。土壤单独施用无机化肥的结果造成土壤盐化板结，肥份(主要为N、P、K)流失。不但浪费资源，还不利于农作物生长，而且造成了严重的环境污染。故有些国家已开始限制偏施化肥，而混合施用化肥及堆肥。为了农业的可持续发展以及环境保护，积极推广高品质堆肥使用极为重要。中国政府在90年代亦开始积极推广使用堆肥，但由于工艺技术不佳，以致堆肥品质很差，腐熟度很低，甚或掺有杂质或毒物。再加上生产耗时、成本高、风险大导致堆肥的大量生产及推广使用受阻、萎缩、甚至停滞。

虽然近数十年来有许多特殊装备及工艺技术的改良，例如改良堆肥的重要生化有关的参数(利用动态发酵设备、C/N比的选取、湿度及氧气的控制等等)，或应用特殊微生物菌种、酶或其它化学药品，以促进堆肥速率如美国专利US4,062,770，1977；US4,067,504，1978；US4,483,704，1984；US5,534,437，1996；US6,648,940B2，2003；CN1035654，1989；CN2063940，1990；CN2253347，1997；CN2823257，2006；CN101033154，2007；CN201165498，2008等。但以上专利工艺技术的改良主要在追求发酵速率的加快及腐熟程度的改进，至于如何促进堆肥品质，去除杂质及有害物的参杂则缺少研究。虽然存在如上的改良工艺，目前一般改良型的堆肥发酵期也要数周之久，而最快速的也需要数天之久。而发酵期以后的腐熟期最快也需数周或数月之久(在发酵及腐熟期之后，所生产的堆肥才可使用)。而以往专利对如何增进堆肥对农作物的作用及益处，例如如何促进上述的保肥、长期供肥能力，更进一步增加吸水及持水能力，提高土埌疏松、通气、隔热、耐涝及沙化作用，及如何降低杂质、去除重金属、有毒化合物、病菌、病毒、寄生虫等则较少研究。尤其近三十年来各界倡议对都市生活垃圾、农业废弃物及工业废弃物的无害化、减量化和资源化处理，以目前上述废弃物的极高的产量及所含有害物质，至今的堆肥工艺技术尚无法全面推广。以都市垃圾的处理为例，目前主流方法为填埋或焚烧。此二种方法均有二次公害的问题。以往学者专家也在寻找第三种较佳的绿色工艺技术以做为第三种主流方法。虽然堆肥也被使用为都市垃圾处理法，但因处理速度太慢，产品品质参差不齐，生产过程臭气溢出，造成推广难等问题，而无法让堆肥法成为废弃物处理的主流。既便使用改良的传统“生化堆肥工艺”恐怕也难克服现有技术存在的缺陷。主要原因是传统堆肥工艺在发酵过程中主要是利用各类细菌稳定所谓“易降解的有机物”，而“中等抗降解的有机物”如半纤维素、纤维素等是都市垃圾及农业废弃物的主要组成部份，极难被细菌分解。虽然在此发酵期中有些特殊霉菌可分解一小部份的中等抗降解的有机物，但速率缓慢，在腐殖期仅有少数的中等抗降解有机物形成腐殖质。上述的反应过程若纯粹以生物反应来进行，则有时间及降解程度的限制。虽然纯粹用酶在无菌状态下做为催化剂以快速稳定有机物已被研发，但由于酶的复杂性及多样性(目前已发现有二千多种酶)，而每种酶仅能对有机物中的某特定分子起作用，以及其较高的生产价格，或尚无经济有效的大量生产工艺，再加上废弃物的复杂性，故一般酶堆肥离实际应用尚有很多的研发工作要进行。

近三十年来也有专利引用蒸气处理都市垃圾，但其使用着重在分离垃圾成分、准备材料做垃圾能源回收、或准备材料做生化传统堆肥，如下述专利：US4,056,380，1977；US4,540,467，1985；US5,618,003，1997；US7,226,006B2，2007等等。所以开发一种新的，目前科技可立即实现的非传统性的堆肥生产途径有迫切的需要。

发明内容

本发明高速堆肥生产方法，采用一种非传统式的崭新工艺技术，不需使用耗时费力的好氧菌传统生化法生产堆肥，而是使用机械热化学稳定及活化法，在约一小时内便可将各类有机废弃物转化为与传统堆肥相似或更佳的堆肥产品。同时还可将所生产的堆肥活性化而增进保肥、吸水、持水、通气、隔热保温及易为微生物进一步分解而释出肥分的功效。

本发明的目的之一是提供一种使用机械热化学稳定工艺及活化工艺在一小时内生产活性堆肥的方法。

本发明目的之二是提供一种可稳定或去除有机废弃物中重金属的方法。

本发明目的之三是提供一种去除有机废弃物中有毒化合物、病菌、病毒、寄生虫的方法。

本发明目的之四是提供一系列的高速生产活性堆肥的添加剂，以促进堆肥产品高纤维化及腐殖质的生成，以及高保肥、吸水、持水、通气、隔热保温及易为微生物进一步分解而释出肥分的功效。

本发明目的之五是提供一种高速活性堆肥法的生产设备。

本发明高速活性堆肥法是通过如下工艺步骤实现的：

1、进料及筛选：此工艺步骤有三个目的：(1)无机物分离、回收：用于将含有机物的都市生活垃圾中的无机物如金属罐子、玻璃瓶等分离、回收或混入生活垃圾的建筑无机废弃物及泥沙等的分离净化；(2)不适性有机物分离、回收：将部份极难降解但有经济价值的有机物如塑料、橡胶等分离回收，一般而言，除生活垃圾外其它废弃物较少有分离回收的问题；(3)进料选取、净化：是依废弃物中有机物种类及欲达到的特殊堆肥的用途而设计的。例如若污泥的含氮量较高但缺少纤维素含量，则进料可加入秸秆等富含纤维素的废弃物。需要说明的是并非所有待处理的废弃物皆需经过上述三个程序。进料筛选可由人工或设备完成，视进料性质及成本效益而定。回收及净化可在本操作程序进行，也可在机械预处理或者高速稳定工艺及高速活化工艺之后进行，如图一所示。然而为节省能源(即避免可回收物进入后续反应设备而消耗因操作及升温所需能源)，以及回收较为完整的物品(例如整个玻璃瓶或塑料瓶)，本工艺对进料的回收及净化操作以在此进料筛选中进行为佳。如图二所示，经过回收之垃圾可再进行筛除操作以进一步除去无机物颗粒。筛除器可选择振动筛除器、旋转筛、圆盘筛等。

2、机械预处理：如图2及图3所示，机械预处理有三个目的：(1)不同进料颗粒大小及纤维碎化的处理：即依不同堆肥使用的目的及用途而作颗粒大小的切割及研磨，以及纤维束的机械预分离或粉碎处理；(2)进料若含超标的杂质而未在前述的进料筛选中去除时，可在此程序中再净化，例如：前述进料筛选过程中的堆肥杂质因无法用人工或筛除器去除，或筛选不完整时，可先经颗粒切割或研磨后再用适当的分选设备净化；(3)对二种以上不同进料的颗粒大小的处理或混合。所以机械预处理的最终目的是将进料做完整的净化及配比以获取高品质高纯度的堆肥，并将进料中的纤维有机物在此先做预处理以为接下来的工艺程序所用。在本操作程序中木质纤维素及其衍生物的预处理至为重要。本发明提出这项预处理以及后续的工艺可更进一步优化纤维状态以增进堆肥的品质。这是传统堆肥法未曾提倡过，也是传统生化发酵与腐殖过程很难或无法做到的。木质纤维素的衍生物是造成堆肥的保肥、高吸水、高持水性、改良土壤结构、刺激农作物生长及改善农作物品质的主因。木质纤维素是地球上最宝贵且产量最大的可再生资源之一。此物质在大部分都市垃圾中常占超过一半的含量。这些木质纤维素为都市垃圾中纸类、木类、厨房垃圾类及树木花草剪除物中的主要成分，在农业废弃物中也占绝大部分。因为此种物质及其衍生物质对堆肥品质占主导性的作用，故在堆肥制造过程中实属最重要的考虑因素之一。木质纤维素含有三大成分：纤维素、半纤维素及木质素。其中纤维素为线状同聚多糖物，由葡萄糖链接而成的多糖类。半纤维素为杂多糖，其化学性质随植物种类不同而异，相当复杂。而木质素为酚的高分子化合物。对堆肥而言木质纤维素最重要的组成部份为纤维素。纤维素及其分解成的腐殖质有很强的螯合效应、很高的亲水性、很大的吸附性以及某些尚在研发的刺激生长发育的效应。若能将纤维素的纤维松软化，则对土壤的透气、隔热保温、吸水持水、防涝以及固定细微颗粒等特性有显著的作用。达到上述目的必须做到：(1)将木质纤维素降解而释出纤维素；(2)将部份纤维素分解成腐殖质。木质纤维素的降解可由生物分解：例如利用白腐霉菌等的分解、酶水解、稀酸水解、浓酸分解；化合物分解：例如加氢氧化钠、二氧化硫、液态氨、磷酸、碱性的过氧化氢、氨盐、醋酸或蚁酸等；物理分解：例如微波照射或高温高压蒸汽分解。但不论用何种方法降解，其有效性均需有预处理去打开木质纤维素的紧密成团的结构。本机械预处理过程便是针对此项需要而设计。本机械预处理的颗粒降解过程主要为切割及研磨操作，锤磨机、研磨机、切割机等设备均可使用。因堆肥使用目的的不同，其颗粒大小选择也不同。作为荒漠或土地沙化治理则颗粒可大些，一般可在0.1mm-1cm或更大。因为此类堆肥需负起防风蚀及水蚀，以及提供补充失去的细微颗粒的作用，故纤维粒度的范围可大些。而作为农用或庭院土壤的改良则颗粒可小些，一般可在0.05mm-2mm之间。堆肥也可做表土覆盖用以防止杂草丛生而阻碍发芽或灌木、果树等的成长，此类堆肥的颗粒大小可在1cm-5cm之间。因颗粒大小不同或进料不同，其设备种类的选择不同。例如进料为长秸秆，则需要先由切割机切出适宜的长度，再由滚筒式研磨机挤碎成细长纤维柱状，以优化纤维的作用，并可协助上述的木质纤维素分解。本机械处理的第二目的是进料的再净化，与前述进料筛选的净化不同，如图3，此处为在颗粒降解d之后，有机/无机物用机械分离e，将粉碎的铁、铝、玻璃等无机物回收f，g，h，而有机物可用旋风收集器i收集后用以生产堆肥。上述的机械分离e可选用曲折型空气分离器、振动型空气分离器或旋转型空气分离器等，也可使用惯性分离器，空气刀分器。有机/无机分离器的选择视成本效益及分离效果而定，此步骤会受进料成份及湿度的影响。本机械处理操作程序可视实际需要提供进料配合的搅拌操作，而在切割及研磨过程前，也可加入适当的键离剂以节省机械能源开支。试验证明使用适当的键离剂可节省电源15-50％。

3、物化预处理：如图1及图3所示，本操作程序为应用物理及化学方法对进料做预处理，其目的如下：(1)物料初步湿润处理；(2)物料初步键离处理(视情况需要)；(3)物料初步重金属处理(视情况需要)。在此操作程序中，湿润剂及键离剂或重金属去除剂可视情况需要而加入物化预处理反应糟中。若进料的含水率较高，且含水量符合下一个操作程序(即高速稳定工艺)时，在搅拌的情况下，上述药剂可直接加入。若进料为干燥或含极低的水份，则在搅拌糟中需加入适当水份视下一个操作程序(即高速稳定工艺)而定。搅拌时可由高速稳定反应釜所产生的蒸汽直接或间接供热至此反应糟，以提高反应效率并利用余热提温以节省能源。若湿润剂或键离剂在机械预处理时便加入，则此处反应糟则作为调节水份及搅拌处理，让药剂开始作用。适用的反应糟可为连续操作或分批操作的搅拌器，附有可蒸汽加热的导管及必要的附属设备，如加药器、测量仪器等。若此反应糟尚需作为重金属去除器，则视所加的药剂其所在环境，如温度的限制等，做适当调整。

4、高速稳定工艺：如图1及图3所示，本操作程序的第一个目的，也是最重要目的之一，即高速稳定易腐化降解的有机物并释放出肥分。此目的相当于传统堆肥法的发酵及腐殖程序。所不同的是本工艺技术可在数分钟或数十分钟内便稳定所有易腐化性有机物。本发明利用高温、高压有机氧化稳定法，在高温、高压的高速稳定反应釜中加入适量的氧化剂以降解易腐化性的有机物，此类易腐化性的有机物也是造成废弃物发臭并释出毒气的主因，故需要快速将其稳定。所用的氧化剂可涵盖臭氧、氯气、次氯酸盐类、高锰酸钾、过氧化氢、氧气等。为了节省费用、简化操作及保护环境，本发明优先采用空气氧化法。本操作程序的第二个目的在于重金属的高速稳定，本项操作可视情况需要进行。所用药剂依所需的萃取法或抑容法需求而定(如下述)。而第三个目的为初步木质纤维素的分离/分解，可配合前面的操作程序(例如利用机械预处理先碎化木质纤维素以露出部份纤维素，再用物化预处理湿润并键离纤维素以分成更小的纤维状)来达到。在本高速稳定釜中，因有氧化剂、湿润剂、键离剂及重金属萃取或抑溶剂的存在，相辅相成，在高温、高压下半纤维素会先破坏而更进一步露出纤维素。接着部分纤维素及木质素也在此情况下水解、氧化而形成部份腐殖质成分。通过上述工艺可有效去除物料中的有害菌、寄生虫、有害病毒、有毒化合物等，并提供操作能源，改良堆肥的吸水、持水、透气及吸附性。为达到高速稳定易腐化有机物的目的，高速稳定反应釜需维持以下的重要条件：(1)维持足够的适当氧化剂量及高温，以促进高速完全分解易腐化降解的有机物；但对纤维素及生成的腐殖质尽量避免进一步分解；(2)维持足够的压力使其尽量保证所含的水份处于液态而不被气化，以保持适当“溶解氧”的存在及增进易降解的有机物的溶解度，以促此类有机物的分解速率及接近全量分解；(3)若控制重金属的含量有需求时，所用的萃取剂或抑溶剂尽量采用可协助易腐化性有机物的高速稳定，且同时可协助纤维素化及腐殖质化并增肥分含量的添加剂；(4)维持适当的反应时间以完成上三项任务。关于上述的适当氧化剂量，本发明采用的原则为1O₂＝1C的估算法。其中“C”指易腐化降解的有机物含碳量，而“O₂”为所加入空气(或其它氧化剂)之氧的当量。“C”的估算可由废弃物中易腐化成份而初步计算。在实际操作时，O₂量的估计亦可经由BOD₅及COD的分析估算。例如都市污水处理厂的污泥，其BOD₅量约接近易腐化降解的有机物的需氧量，而BOD₅量又约为25至35％的COD量。故在限制操作时间的情况下，可测COD以估计O₂的需要量。若用COD作为操作指标，在无其它数据情况下，此高速稳定釜的出料与进料之比一般约可控制在15-30％COD降除量间，视废弃物种类而定。一般而言，使用的药剂为氧(或空气)时，维持加水的进料中的溶氧在2ppm以上。使用的药剂为其他氧化剂时，其加药量一般在维持2ppm至6ppm之氧当量。关于上述的温度及压力条件，传统的湿氧化法在近半世纪来有很多的专利提出。但此传统法所用温度和压力很高，例如US2,665,249，1954为248.8-329.4℃，102.9atm；US3,060,118，1962为169.9-319.9℃，20.5-205.8atm等。本发明的易腐化有机物稳定工艺与传统湿氧化法不同，本法为部份氧化法而传统为全氧化法。因是部份氧化法，温度、压力及氧的需求较低。传统法因温度、压力高，且处于充分氧化状态，其腐蚀性较强，故反应釜材料较贵。本发明所需的高速稳定易腐化有机物的温度、压力、反应时间及湿度要求，依废弃物种类及成分的不同而有不同的选择，较好的是在以下范围选择：温度最低不得低于自续(self sustaining)反应的温度，约140℃，而最高温视废弃物而定，一般在250℃以下即相当有效，最佳温度一般在180℃-230℃间。若为了分解特殊复杂的有害化物，例如PCB、杀虫剂、除草剂等则需高于250℃-300℃间。但以上所述温度可因作用时间的增长而降低，因重金属稳定需要而加入药剂时，温度需求也可降低；所需压力因温度而定，但为了增加溶解氧及溶解有机物的浓度，以下为压力较佳选择(表一)：

表一、高速稳定易腐化有机物的温压需求

反应时间的需求与温度及重金属稳定加药量成反比，同时也受进料种类影响。本发明在易腐化有机物分解的反应时间一般在5-20分钟之间便足够。太长的反应时间会加速纤维素水解及氧化而减少堆肥量产生。湿度控制是为了维持无气化状态的湿度反应环境，进料湿度要求以不低于进料饱和水含量为要求。但为维持完整的氧化反应，湿度以控制在高于饱和含水量10-20％为佳。本高速稳定工艺为发热反应，若反应温度维持在140℃以上而一般可降解的有机物含量大于5％，或稀释后之进料每升含大于约200大卡的热量(或＞3,000Btu/gal)，反应便可自动进行而不需额外的能源需求。上述数据可做为本工艺能源需求初步估计。若有化学分析资料，易降解有机物能源含量(以Btu/lb为单位)亦可以Dulong Formula估算如下：

Btu/lb＝145.4C+620(H-1/8O)+41S(C、H、O、S的单位为％，lb＝英磅)

如此可大大地降低操作费用，这也是传统堆肥无法做到的。

堆肥的进料若含有毒有害性无机物，例如重金属之类，可在此操作程序中用萃取法或抑溶法去除。在众多可供利用的药剂和方法中，其选择依进料重金属种类及浓度、堆肥用途、未来土壤使用情况(例如酸碱度、充气度、已存在的重金属浓度)以及法律规定的含量标准而定。若重金属在高速稳定釜中去除，因温度高且为氧化环境，萃取大部份可吸附、离子交换、螯合以及可还原的固态重金属化学物类的药剂(如后述)因不稳定而不适用。此时，以稀释的强酸用为萃取剂为宜。一般用1-5％的硫酸便能够去除前述重金属，如Cd、Cr、Cu、Fe、Hg、Mn、Ni、Pb及Zn。上述稀释强酸的使用也可协助木质纤维素的分解，并协助纤维素的纤维化及腐殖质的形成。但去除重金属若在物化预处理设备或高速活化釜中进行时，则前述萃取可吸附、离子交换、螯合以及可还原的固态重金属化学物类便可使用还原性萃取剂，但需保持在该温度情况下该药剂可维持稳定。但若欲使用含肥分的萃取剂，则可在精炼程序中进行。进行萃取或抑溶操作时，若pH偏离中性时，可中和。任何可中和药剂都可使用，但若中和药剂中含肥料成分则优先采用。重金属在废弃物或在自然界中可以有很多不同形式，例如溶解性、固态矿物或化合物。有些重金属化合物非常稳定而不易释出给植物吸收，例如重金属与硅化物结合，可形成最稳定且最低可溶性的金属固态化物。在废弃物或土壤中，可离子交换、吸附及螯合的金属化合物类是与附着物最脆弱的结合，同时也存在于颗粒的最表层，故也最可能被植物所吸收。为了了解重金属在堆肥中的稳定理论，首先必须了解这些重金属可能存在的各种不同的化合物形式。因其化合物的复杂性，一般作以下的归类：(1)水溶性化合物；(2)易被吸附、离子交换或螯合的化合物；(3)可还原的化合物；(4)可氧化的化合物；(5)结石性化合物。这五类的固态重金属化合物可并存于废弃物或土壤中。而这五类的稳定性由(1)-(5)逐渐增加。上述重金属水溶性化合物指堆肥或土壤在接触到水时，或其颗粒中小孔含有水份时，该类金属会逐渐溶于水中。此类水溶性金属物类可立即被植物吸收。而被吸附、离子交换或螯合的重金属化合物，一般存在固态废弃物或土壤颗粒的表面，因其附着力比较弱，故亦可被植物根部吸收。可还原性的重金属固态化合物一般较稳定或非常稳定，例如重金属氧化物、碳酸化物、氢氧化物或单纯的硅化物等。此类化合物会在氧化的环境中形成相当稳定的重金属化合物。因环境的改变，对许多重金属如Cd，Cr，Cu，Fe，Hg，Mn，Ni，Pb及Zn而言氧化性的环境会逐渐将重金属转化为此环境中最低可溶性的固态化合物。而可氧化性的化合物一般在还原性的环境中也会形成相当稳定的硫化物、氢氧化物或金属有机固态化物。以上二类(即可还原性及可氧化性化合物)的重金属化物在环境中生成后均会逐渐因环境的改变逐渐形成该环境下最稳定且最低可溶性的重金属固态化合物，如下所示：

以上的重金属固态化合物无法被植物吸收。唯一可被植物吸收的途径是先让上类金属化合物缓慢溶解成水溶性才可吸收。因上类的金属化合物均为在各自环境中为最低可溶性的化学物类，故溶解而造成植物过分吸收毒性的可能性几乎不存在。而上述第五类，结石性的化学物类为重金属的复杂硅化物，其化学稳定性可如岩石般，完全无法被植物吸收利用。本发明采用二类不同的化学处理法以稳定堆肥中的重金属：(1)萃取法，(2)抑溶法。萃取法为将进料中的固态重金属溶解而萃取出，抑溶法为将进料中固态重金属转化成最低可溶性的金属化物而固定并抑制其可溶性。二种方法可单独使用或混合使用。二法的选择依进料重金属种类及浓度、堆肥用途、未来土壤使用及法津规定的含量标准而定。例如：若进料的重金属浓度在萃取分离后已经低于法规的容许浓度，则抑溶法便不用进行；又如，在萃取法之后虽浓度低于法规规定，但发现绝大部份的重金属仍存在于吸附/螯合物类中，为了改良堆肥品质可再用抑溶法稳固重金属。本发明人认为将来对堆肥重金属的限制或分级应考虑重金属存于堆肥中的固态化学物类，例如上述结石性的化学分类虽浓度很高但不会被农作物吸收。基于此种构思，抑溶法有其更高的效益。故本发明提出抑溶法以作为堆肥无机物稳定的方法。根据实际需要，萃取法除了可去除颗粒表面易为植物根部吸收的被吸附、离学交换或螯合的化学物类，本发明进一步提出不同种化学药品可萃取堆肥进料中各不同固态化学物类的重金属。可应用的重金属萃取药剂含：(1)萃取被吸附、离子交换或螯合的重金属化合物的药剂；(2)萃取可还原性的固态重金属化合物的药剂；(3)萃取可氧化性的固态重金属化合物的药剂；(4)萃取结石性固态重金属化合物的药剂。上述化学药剂，其萃取强度由上而下逐渐增加。若堆肥进料用萃取法去除重金属，则萃取液可用现有技术进行滤出处理再回收使用。若考虑在萃取时植物的肥分也释出了，可选用上述处理工艺中无法去除肥分的方法(例如用阳离子交换法、选用无法去除肥分的化学沉淀法等)，以利肥分再返回堆肥中。在使用抑溶法时，建议将重金属的化学物类转化为氧化性环境中最稳定(或为最低可溶性)的固态重金属，如上所述的镉为CdCO₃，铬为Cr(OH)₃，锌为ZnSiO₃、ZnCO₃等等。使用的药剂视最稳定的固态重金属化合物种类而加入与其有关的化合物或盐类。例如欲形成CdCO₃则加入碳酸盐，Cr(OH)₃则提高pH，ZnSiO₃则加溶解性的硅酸盐类等等，然后在高温高压下快速氧化稳定处理。在此必需指明的是，一般用以固化有毒性废弃物重金属形成硅化物方法，例如用水泥固化法或其它化学固化法，因其会在堆肥颗粒表面形成复杂硅化物或其它非常稳固的化合物，阻碍未来堆肥的生化分解及肥分释放，故不适用。若进料含有多种不同废弃物，为了重金属处理的单纯化及减少药剂量需求及提高效率，可将含重金属超标的废弃物在前述物化预处理程序中分开处理。在此种情况下则其处理的环境条件可调到适于欲选用的药剂，使药剂发挥更大用途或一物数用。

高速稳定的其它目的还有杀菌、杀寄生虫及杀有害病毒，以往已有众多研究及实际应用。一般而言，很难消毒的嗜热菌孢子在111℃只需20分钟便可除去90％，而若增至130℃则0.2分钟便足够，若以121℃为例，4分钟可除去99.9％，10分钟可除去99.9999％。而本稳定釜温度为180-250℃，5-20分钟之间，再配合所加药剂及高压作用，其杀菌、杀寄生虫、及杀有害病毒的效果可想而知。分解有毒化物、提供操作能源、促进腐殖质形成及改良堆肥的吸水、持水、透气、及吸附性已于上述，这些优点是传统堆肥无法达到的。

高速稳定反应釜设备的选择，可为垂直流柱式或水平流筒式含搅拌器以增加物料与氧化剂及其它药剂接触的机会。其重点为氧化剂(如空气)的注入处应距离搅拌器越近越好，以增加氧化或其它反应效率。

5、高速活化工艺：本操作程序有以下目的：(1)可促使木质纤维素高速分离/分解；(2)改良高速堆肥的吸水性、持水性及透气性；(3)改良堆肥肥分(N、P、K)的吸附性/离子交换性；(4)杀灭细菌、寄生虫及有害病毒；(5)分解有毒化合物；(6)腐殖性改良及增进活性物质，及易腐化有机物的高速稳定及肥分释放。本操作程序能更进一步改良堆肥特性，其主要目的在于活化堆肥，即促进堆肥吸水、持水、透气性，及堆肥肥分吸附性/离子交换性。这些改良除用松软剂增进纤维活化及腐殖质生成外，还包含加入的活化剂(如图2所示)。而其附属目的，如杀菌、杀寄生虫及有害病毒、分解有毒化合物及尚余留的易腐化性有机物高速稳定/肥分释放的改良等可一并达到。前所述的高速稳定工艺与本活化工艺虽然有部分相同的目的，但不同的是前者为氧化处理，而后者为无氧(或轻微还原性)处理；前者为液态反应，而后者为气态作用。前者在作用后减压以产生蒸气、而后者在作用后进一步采用瞬间减压蒸汽爆发法。本高速活化工艺可进一步将高速稳定工艺中初步分离/分解的木质纤维素更进一步纤维化及松软化。本发明提出的高速活化操作条件选择需根据进料种类及产品要求，在适当的温度、压力、湿度情况下维持饱和蒸气于反应釜中，并视需求加入适量的松软剂及活化剂并提供适宜的反应时间，以达上述目的。本发明所需高速活化操作的温度、压力及反应时间依废弃物种类及成分而变化，为节省能源，反应温度以采用高速稳定釜经适当减压产生足够的蒸气以供应本反应釜的利用时可达到的温度为佳，可用下式预估：

$\frac{P_1\·V_1}{T_1}=\frac{P_2\·V_2}{T_2}$

(其中P为压力、V为容器体积、T为绝对温度)

前述的稳定工艺温度较佳的选择为140-250℃，更佳的选择在180-230℃，但因操作时能源损失其温度会下降；压力范围一般以相当于在该温度下水的饱和蒸汽压力而定。所采用的压力相当于上述高速稳定釜压力减约3.5atm，以下为压力为较佳选择(表二)：

表二、高速活化工艺的温压需求

反应时间一般在5-20分钟之间。反应时间可以下式预估，其增减依进料种类及产品品质要求而定：

反应时间＝(1500-3000分钟·温度)/温度

为了维持饱和蒸气，物料在反应釜中的湿度以不低于该物料经高速稳定处理去水后田间持水量为佳。高速活化反应釜与高速稳定反应釜之间提供一个压力降低容器，此容器体积大小可依上述压力、体积、温度的方程式估计。高速稳定釜适度减压(如上表一及表二压力差)以产生蒸气给高速活化釜使用。减压后容器中的水可过滤出以降低其中物料湿度。若蒸气产生量不足高速活化釜使用，由高速稳定釜至高速活化釜的温度可再降低以产生更多蒸气，可调大减压容器的体积以得到，或将过滤后高温水降压以得到。因高速活化釜仍需维持足够压力以备上述蒸气爆发使用，釜中压力需至少有大气压三倍以上为宜。为避免由减压容器至高速活化釜的压力损失，物料传送以螺旋压力传送器或压力泵为宜。高速活化釜设备可采用螺旋蒸炼器、旋转炉或蒸压器等。

6、产品精炼：主要为控制产品湿度、产品粒度、产品肥分。按中国环保部公布的城镇垃圾农用控制标准，堆肥农用湿度标准为25-35％。但若作为其它用途如荒漠治理其湿度应越高越佳。在本产品精炼程序中，可使用干燥器以降低产品的湿度。关于产品粒度的标准，农用时需小于12mm。若活化后产品有大于12mm情况，可利用前述的研磨机研磨。城镇垃圾农用控制标准对N、P、K的最低浓度要求分别为产品重量的0.5％，0.3％，1％。若产品的肥分低于上述，则在此精炼程序中可加入N、P、K等化合物，以增加肥份。

7、包装：可用常规方法及设备进行包装。

在本高速堆肥生产工艺中，添加的湿润剂、键离剂、有机物稳定剂、无机物稳定剂、松软剂、及活化剂是本发明的创举。使用此类添加剂时需要视进料种类、操作方法、产品品质要求及产品使用目的而有取舍变更。例如堆肥用于生产有机食品时，则所有材料均需取自天然产品或尽量采用一剂二用或数用，例如采用某种湿润剂本身又可做松软剂、活化剂、复合肥剂的用途等。本发明中各种添加剂的组成、用法、用量及作用如下：

湿润剂：湿润剂的作用为渗入含表面负离子的纤维隙缝中协助松解分离纤维，以提高纤维素的作用，在切割研磨物料之前加入湿润剂，可减少操作所需能量，湿润剂本身有强的吸水性及吸附性或含肥分，可提高堆肥品质，湿润剂还可协助其它松软剂渗入纤维中，堆肥加入土中后，湿润剂的存在还可减少水的表面张力而增加土壤的亲水性及渗透性。在本工艺方法中使用的湿润剂种类可分无机及有机二类：无机湿润剂为可膨胀性黏土(如蒙脱土，钠蒙脱土或称膨润土、高岭土、蛭石土、珍珠石土等)、可渗入表面负离化的纤维素的多价可正离子化的金属化物或盐类(如硫酸铝或明矾、二氧化钛等)、以及可协助膨胀或软化纤维的化合物(如碳酸或重碳酸盐类，如碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸镁、碳酸钙、碳酸氨、碳酸氢氨等)；有机湿润剂含各类的脂肪酸酯类及非离子的表面活性剂等。脂肪酸酯类如甘油单硬脂酸酯、甘油单油酸酯、二甘醇单硬脂酸脂、二甘醇单油酸脂、丙二醇单油酸脂等。较好的为脂肪酸醇含至少一个醚基，如二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇等。许多市场上可购得的湿润剂，可作为非离子表面活性剂的，如Triton-100等。以上所述的无机或有机湿润剂，其加药量一般在0.5-5％(纤维素干重)。大部份情况加1％(纤维素干重)的湿润剂便足够。

键离剂：在使用机械切割研磨过程，木质纤维素解体后仍为成块的物体。一般而言，纤维素的纤维束的最小尺寸约30nm长，3.5nm宽。形成纤维素纤维体而被半纤维素及木质素围固住的纤维素一般在25nm宽30nm长左右。当然，在堆肥的使用时纤维素不需破解至纳米级纤维状。一般只需露出部份纤维素即可有相当的吸水、吸附、螯合等效应。为了露出更多的纤维素，就需要使用键离剂。本高速堆肥法所用的的纤维素键离剂可采用含正离子的季铵化合物，此类化合物很易渗入含表面负离子的纤维素而键离它。本发明将包含此类键离剂在堆肥上的使用。这类键离剂如三甲基烷基铵卤化物、三甲基亚烷基铵卤化物、甲基聚氯乙烯烷基铵卤化物、甲基聚氯乙烯亚烷基铵卤化物等。本方法中的季铵化合物键离剂也可以用下化学通式表示：

其中：R₁及R₂＝炭氢基含12-40个炭；

R₃及R₄＝甲基、乙基、或羟乙基；

A＝氧化烯基；

m＝X价数；

n1及n2＝氧化烯平均单位，为6-30

X＝负离子。

但由于季铵化合物的会使纤维素丧失吸水性及纤维变弱易断。故一般需再加上含负离子或非离子的药剂(一般可为上述的湿润剂或下述的松软剂)以解决季铵化合物单独使用的缺点。本发明虽可使用季铵化合物及湿润剂/松软剂的混合，但因季铵化合物有微毒性及皮肤刺激性，尽量避免使用，或仅用在生产非食品类的堆肥中。季铵化合物若为氯盐类，在使用时亦会引起钢铁容器设备的腐蚀问题。故本发明建议较好的键离剂为磷脂、非离子的表面活性剂及植物油等的混合剂。这些药剂亦可做松软剂。以上所述的各化学药剂其加药量可各在0.5-5％，较好地在1％(纤维素干重)。

氧化剂：传统的堆肥法利用微生物将废弃物中易降解的部份发酵氧化分解，或称生化有机物稳定法。其原理为微生物利用产生的酶为催化剂将空气中氧及废弃物中有机物撮合而氧化分解，其速率甚为缓慢。而本发明则利用高温高压有机氧化稳定法，使有机物及纤维素降解。本发明所用的氧化剂可涵盖臭氧、氯气、次氯酸盐、高锰酸钾、过氧化氢、氧气等等。为了节省费用及简化操作，本发明可采用空气氧化法。因反应在高温进行，温度每升高10度反应速率加倍。故理论上若由常温20℃增加至200℃，则反应速率可增2¹⁸倍或262,144倍。这也是本发明与传统法比较时可高速稳定的原因之一。除氧化快速外在高温高压情况下水中溶解氧及溶解的有机物也大大增加，更能促进氧化速率，尤其是平时极难降解的有毒有机物，例如PCB’s、二恶英、PAH’s、苯、杀虫剂、除草剂等，大部分可在此情况下分解。以上所述氧化剂的用量依进料含易降解有机物量而定。

无机物稳定剂：堆肥的进料若含有毒性无机物，例如重金属之类，也可用无机物稳定剂去除。在传统堆肥法中以往有去除重金属的专利提出，例如CN101172899，2008提出用含5-15％竹炭固定污泥堆肥中的重金属(铜及锌)；又如CN101274861，2008提出用含5-20％木质素类腐殖质钝化重金属；又如CN101322973，2008提出用粉煤灰降低蔬菜对堆肥中铜的吸收；而CN101337836，2009则提出用蚯蚓富集生活垃圾堆肥中的重金属。严格而言，前述三种稳定重金属的方法为利用竹炭吸附、或腐殖质螯合或粉煤灰吸附及离子交换效应。这些效应所吸附、离子交换、或螯合出的重金属仍然存于堆肥中，在堆肥使用于土壤中后，农作物之根部很可能再夺回由吸附、离子交换、或螯合而稳定的重金属，总之，以上三种稳定重金属的方法并未达到真正稳定重金属之目的。而用蚯蚓富集重金属，若不及时收集蚯蚓，则老死蚯蚓将会分解重新释出重金属。以下为可应用的重金属萃取药剂：(1)萃取被吸附、离子交换或螯合的重金属化合物的药剂包括NH₄Ac(醋酸氨)，Ca(NO₃)₂，Mg(NO₃)₂，MgCl₂，NH₄Ac+NH₄OH(pH＝9)，2％柠檬酸，0.1NHCl，0.2M草酸氨，EDTA等的一种或几种；(2)萃取可还原性的固态重金属化合物的药剂包括：1N NH₄Ac+0.2％对苯二酚，NH₂OH·HCl，0.04-1MNH₂OH·HCl+25％HAc，连二亚硫酸钠-柠檬酸钠，各类稀酸等的一种或几种；(3)萃取可氧化性的固态重金属化合物的药剂包括H₂O₂，次氯酸钠，各类稀酸，臭氧，氯气，其它次氯酸盐类，高锰酸钾，氧气等的一种或几种；(4)萃取结石性固态重金属化合物的药剂包括：各类强酸、HNO₃+HF+HClO₄等的一种或几种。上述化学药剂，其萃取强度由上而下逐渐增加。在使用抑溶法时，建议将重金属的化学物类转化为氧化性环境中最稳定(或为最低可溶性)的固态重金属，如上所述的镉为CdCO₃，铬为Cr(OH)₃，锌为ZnSiO₃、ZnCO₃等等。使用的药剂视最稳定的固态重金属化合物种类而加入与其有关的化合物或盐类。例如欲形成CdCO₃则加入碳酸盐，Cr(OH)₃则提高pH，ZnSiO₃则加溶解性的硅酸盐类等等，然后在高温高压下快速氧化稳定处理。在此必需指明的是，一般用以固化有毒性废弃物重金属形成硅化物方法，例如用水泥固化法或其它化学固化法，因其会在堆肥颗粒表面形成复杂硅化物或其它非常稳固的化合物，阻碍未来堆肥的生化分解及肥分释放，故不适用。

松软剂：本发明中松软剂的效用在于改良堆肥的吸水性、持水性、透气性以及堆肥的肥分吸附性/离子交换性等。如前所述，纤维素在键离过程中若加入化学药剂会降低吸水性及纤维强度，则必须加入松软剂以改性。松软剂使用于纤维素，可混合正离子保持剂及负离子或非离子活性剂一起加入研磨前的干纤维素中或加水后的纤维浆中。实际使用例子如硫酸铝加非离子石蜡、季铵化合物加脂肪酸酯类、二醛类加乙二醇等。上述药剂在本堆肥法的用量可在0.5-5％，视进料及纤维素含量而定，而一般1％(纤维素干重)即足够。本高速堆肥法亦可采用磷脂、非离子的表面活性剂及植物油等的混合剂用来键离及松软。其中磷脂类包括卵磷脂、羟基卵磷脂、磷脂酰乙酸醇胺等。上述植物油是可任选用或不用，若选用则可用例如蔬菜油、蓖麻油、橄揽油等。若在本发明的高速活化工艺中加入松软剂，为了减少纤维素的分解损失，则可配合加入抗氧化及亲水剂及无机松软剂。前者如亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁、及亚硫酸氨等，后者如氯化镁、碳酸钠、碳酸钾、重碳酸钠、碳酸氨、碳酸镁、及重碳酸氨等。本堆肥法一般加药量在1-5％间，也可高达15％(纤维素于重)。本发明的高速活化工艺(如图一所示)中若使用这些无机盐类，当以选择亚硫酸钾加碳酸氨最佳，因二者加入后尚可做肥分利用，且可增加堆肥纤维素量及稳定部份重金属，如Cd、Cu、Ni、Pb、Zn等形成碳酸盐最低可溶性固化物，一举数得。

活化剂：本发明中活化剂的作用为增加堆肥的肥分(N、P、K)及植物需要的微量元素的吸附性/离子交换性，以及持水性。此效应可增进植物养分吸收、降低或减除养分流失及降低或减除环境污染，将堆肥更进一步活化。本发明选用的活化剂经由二途径：纤维素/腐殖质改良及加入特殊的活化剂。如前所述，堆肥中的纤维素及腐殖质本身便是最佳的有机活化剂。前述的生物分解、物理分解或高温高压蒸汽分解都可达到活化目的。加入键离剂、湿润剂、松软剂等也能增进纤维素及腐殖质的活性。若欲更进一步促进堆肥中的活化性能，可增加使用活化剂。但活化剂需选用效益高，且无毒、无害、价廉、易得的天然产品(尤其做为生产有机食品的)或合成产品。本发明提出的此类活化剂包含无机及有机物二类。无机物为黏土矿物质，如膨润土、高岭土、蛭石、珍珠石、沸石、活性炭等，含有机物的褐煤、泥煤等也是优良的堆肥活化剂。而人工合成的吸附剂及离子交换剂也可使用，但非堆肥活化剂的首选。

本发明方法克服了现有技术生产堆肥周期长、品质差、腐熟度低、掺有杂质或毒物、成本高、易产生臭气等缺陷。用本发明方法生产的堆肥，可很大程度地提高堆肥产品的吸水性、持水性、氮磷钾(N、P、K)的含量及植物所需的微量元素的吸附性、透气性及隔热性，能完全杀灭细菌、寄生虫及有害病毒，除可分解有毒有机化合物外，还可稳定或去除所含超量的重金属元素。并可按照堆肥的实际使用情况，定向生产所需堆肥。长期使用本发明方法生产的堆肥，可使土壤疏松、通气，并可提高土壤的隔热、耐涝及抗沙化作用。

用本发明的物化预处理工艺、高速稳定工艺、高速活化工艺技术可在约一小时内将有机废弃物(例如都市生活垃圾、农业废弃物、绿色废弃物、污水处理厂污泥、动物废弃物、过期或报废的有机产品、部份工厂有机废弃物如食品、造纸、炼油、医药等工厂的废弃物/污泥及大部份医院有机废弃物等等)转化为高品质的堆肥，且可同时处理一类以上固体废弃物，可做到零排放，即节约能源，又无二次污染。用本发明方法生产出的堆肥成本低、质量高，且完全可以按照实际需要定向生产，可广泛应用于农业和林业等相关行业。

在本说明书中若非特指，百分比均为纤维干重的百分数。

附图说明

本高速活化堆肥工艺技术的重心在物化预处理、高速稳定处理及高速活化处理工艺。图1为物化预处理及高速稳定、高速活化生产工艺流程图，其具体工作方式如下：

螺旋输送器1，视需要可采用压力式或不加压式的设计。此输送器可将物料24，由机械预处理设备输送到物化预处理槽6，同样的，输送器1也可将物料由物化预处理槽6输送到高速稳定釜8中，或由振动筛除器13输送到高速活化釜15中，或由蒸气爆发减压罐18输送到产品精炼设备中，如物料的湿度高而具有可流动性，本螺旋输送器可由压力管线取代。泵2负责将水、蒸汽、空气11或药剂加入到反应釜中。控制阀3用来控制物料及水、蒸汽、空气的进出。物化预处理槽6中含有搅拌器4，由槽顶的马达带动并调速。处理槽6之内壁装有热交换线圈导管5，以备为蒸汽加热。本设计流程所示的高速稳定釜8采用水平流筒式反应器。在高速稳定釜8中，为避免物料处理时发生“短路”(即反应物未停留足够的理论停留时间便离开反应釜)现象，将高速稳定釜8分隔数个区间，每区间各提供一座带有片状圆盘式搅拌器9，由安装在釜顶架上的马达7带动。每区间由可外控的闸门10做为物料通道。每区间上面各留小空间以备蒸气收集并抽离。视需要，每区间中的压力可由各自的蒸气进管调小压力差，或由进料产生的压力缓慢水平流动，或由离子交换器14处理后的回收液注入第一个区间产生水平流动。高速稳定釜8处理完成后，由最后一个区间将物料经由管线减压到旋分器12中。为了避免对整个高速稳定釜8造成太大的压力冲击，每次减压出料可将该区间进料闸门10关闭。如发明内容所述，此项减压约在3.5atm，足够带动旋分器12操作，旋分器12产生的减压蒸气由上方管线引导到高速活化釜15中，而旋分器12下方的物料则经振动筛除器13分离出液状水及含约田间持水量湿度的固态物料，此液状水经由离子交换器14(注：若需除重金属才需此步骤)再注入高速稳定釜8，或物化预处理槽6中，而固态物料则经由螺旋输送器1压入高速活化釜15中。本高速活化釜15采用螺旋蒸炼器16的设计，因本活化釜的作用主要是应用高压蒸气软化纤维以更进一步用爆发作用松软分开纤维，故搅拌作用较不重要，经高速活化釜15作用过的物料经由减压阀17在瞬间爆发到蒸气爆发减压罐18中，所产生的固体物料23由螺旋输送器1运送到下一个产品精炼操作设备，而减压产生的蒸气则经由管线流动到水气分离器19中，蒸气部份可再回收利用，若进料可易降解的有机物含量不足以产生足够的蒸气，则可用蒸气锅炉22作为辅助设备，若产生过量的蒸气21，可引导至空气处理设备以除去挥发性的污染物，而凝聚的水份20则可导至物化预处理槽6或其它需要水的操作设备使用。

图2为本发明高速活性堆肥工艺简易流程图，其中25为进料筛选设备，26为机械预处理设备，6为物化预处理设备，8为高速稳定釜，12为压力降低容器，15为高速活化反应釜，18为瞬间蒸汽爆发罐，27为产品精炼炉，28为产品包装设备，29为产品储存器，30为湿润剂，31为键离剂，32为无机物稳定剂，33为有机物稳定剂，34为松软剂，35为活化剂，36为复合肥剂，11为蒸汽、水。

图3为不同固体废弃物高速活化堆肥操作程序图，其中MSW为都市生活垃圾，AG为农业废弃物，GW为绿色废弃物，OS为有机污泥或泥浆，AW为动物废弃物，DOS为其他有机固体废弃物(小颗粒状)，DOL为其他有机固体废弃物(大颗粒状)，DO/IS为其他有机/无机固体废弃物(小颗粒状)，DO/IL为其他有机/无机固体废弃物(大颗粒状)，a为人工/机械切碎法，b为人工分离/回收，c为筛分法，d为研磨法，e为物料分离法，f为磁分离法，g为铝回收法，h为玻璃回收法，I为旋风收集器，j为物化预处理，k为搅拌操作，l为产品精炼，m为产品包装，HCR为高速稳定/活化工艺，PB为塑料容器，GB为玻璃瓶，MC为金属容器，PF为塑料膜/袋，RF为橡胶/塑料织物，Fe为铁废料，Al为铝废料，G为玻璃废料，ID为其他无机废料，C-Type A为A类堆肥，C-Type B为B类堆肥，AC为农业应用堆肥，GC为庭院应用堆肥，DCC为荒漠治理堆肥。

以下将结合附图通过具体实施例来说明本发明，但实施例并不能限制本发明。

具体实施方式

实施例1：

广东省某啤酒厂污泥经化验结果含N2.4％(以干重计)，P₂O₅2.1％(以干重计)，K₂O 0.6％(以干重计)，有机质(C)39.0％(以干重计)，纤维素18％(以干重计)，热含量3000Kcal/Kg，含水量85％，重金属含量远低于城镇垃圾农用控制标准。此种污泥可做为堆肥原料。但因污泥产生恶臭、粘度高、且含水量高，不经干燥很难直接用传统堆肥法处理。而其纤维素含量甚低，无法制造高品质有机堆肥。

若使用本高速活化堆肥法可提高产品质量并使生产操作容易进行。其具体实施方式如下：

将污泥与秸秆按1∶1的比例混合。因这二种原料均为天然产品，未加化学药剂，故此种混合进料可生产较高价值的有机食品作物的堆肥及复合肥。堆肥制造前可进行重要的物化指标分析，例如BOD₅、COD、肥分、热含量、湿度等。并计算BOD₅、COD的关系以便于操作时可检验COD分析结果，控制高速稳定釜的停留时间，并预计处理后易降解有机物的剩余含量。

首先将秸秆与相当于秸秆1％(重量)的膨润土一起加入切割机中切粹至约10mm以下的颗粒大小。再经滚筒式研磨机造一步压粹秸秆纤维。再将此机械预处理后的秸秆与污泥进料在物化预处理槽中搅拌。在物化预处理槽内由高速稳定釜产生的部份蒸气予以升温。此时膨润土开始膨胀，有助于更进一步分离纤维素。之后在物化预处理槽中的混合物料中，加入15％-20％的水，再搅拌均匀。然后用螺旋输送器传送至高速稳定釜中。

高速稳定釜中安装电热线圈做为初步升温装置。启动反应釜的搅拌及加氧(空气)设备，当温度上升到约150℃，自续反应产生，但继续升温至约200℃。此时高速稳定釜开始自动作用，压力也开始上升。此时需要抑制蒸气的产生，若产生即加压，或将过剩的蒸气由反应釜上方排出，维持反应釜中物料在液、固状态。调整空气进气量(可抽检釜中空气样品进行测定，亦可装自动氧气监测仪连续监测)，以维持上述温度及液态中大于2ppm的含氧量。在上述工序完成后，控制操作温度、压力、空气量，并逐渐维持在200℃，18.7atm的范围内，其误差在10％内不会造成产品品质的显著差异。维持进料在高速稳定釜中停留15至20分钟。取样粗试反应结果是否臭味全消，并作COD测试以估计易降解有机物是否分解接近(＞90％)完成。因污泥中纤维已经细化，且秸秆的纤维素较易在上述的温度、压力下水解及氧化并进一步分离，所以在污泥中可不加入键离剂。

将上述易降解有机物大部份(＞90％)去除后，即可减压至约15.5atm。此种减压可由旋分器完成。在减压分离后会产生蒸气，将蒸气再导入高速活化釜中。而收集的含水物料由振动筛除器滤出水份，此水份可导入物化预处理槽做为稀水并用做升温。而滤水后的物料用螺旋输送器导入高速活化釜中。此时釜中温度在190℃至200℃之间，而压力在12.5atm至15atm间。在釜中注入足量的亚硫酸钾以消除多余的氧气(可抽检釜中空气样品测定得知，也可装自动氧气监测仪连续监测)，可增加肥料中钾的含量。同时加入10-200目(约2-0.07mm)的褐煤为活化剂，也可同时增加堆肥的肥份含量。因褐煤粉粒价钱甚廉，加量可高些，一般1％-10％。褐煤粉粒在反应釜中热处理后更会增加原有的吸附及吸水能力。

在高速活化釜中反应约10-15分钟后，即进行瞬间爆发操作。此时暂时关闭活化釜的进料，开启减压阀，在瞬间爆发到蒸气爆发减压罐中。因压力瞬间降至约大气压，纤维素可很大程度的松解并降低物料湿度。此物料可用螺旋输送器导入产品精炼炉中以调节湿度(用所产生的蒸气由导管导至干燥炉的热交换线圈导管中)至35％以下，再用旋转散热器降至室温，降温后同时加入碳酸铵进一步松软纤维素并增加吸水、持水及吸附性能。若堆肥产品做为有机食品作物的堆肥，则上述化学药品可不加，但膨润土及褐煤可仍加入。若生产复合肥，在旋转散热器中可加入适当的N、P、K化合物以增加其含量至市场接受的有机复合肥肥分范围。产品可进一步进行包装及储存。

实施例2：

某市在寻找废弃物处理的无害化、减量化及资源化方法，以达到可持续发展的目标，并有最高的经济效益，以同时处理其都市生活垃圾及污水处理厂污泥。经比较现有的卫生填埋法、焚烧发电法及传统堆肥法，均发现有二次公害问题，且若考虑其将来社会成本，并非最佳选择。

本高速活化堆肥法，可同时处理上二类固体废弃物，达到无二次公害、零排放、且最经济有效的方法。其实施方式如下述：

首先收集及分析该两类废弃物的资料，如产量、物化成份分析资料等。经分析结果，其都市生活垃圾的成份如下(均以湿重计)：金属0.80％，玻璃陶瓷10.75％，厨房垃圾49.77％，纸张4.17％，纺织品1.46％，塑料0.61％，惰性物质32.44％，含水率33％，生活垃圾易降解有机物含量70％，及重金属(均以湿重计)Cd2ppm，Cu 239ppm，Mn 530ppm，Ni 34ppm，Zn 496ppm。其都市污水处理厂污泥成份如下(均以湿重计)：N 3.5％，P₂O₅ 1.8％，K₂O 0.8％，纤维素12％，C54.6％，含水率75％，及重金属(均以湿重计)Cd 3.3ppm，Cr 244ppm，Cu 289ppm，Fe 150ppm，Hg 0.7ppm，Ni 63ppm，Pb 147ppm，Zn 468ppm。若用传统堆肥法，因受制于微生物成长的限制因子，故对通气、C/N比、含水率等有特殊要求，因此垃圾与污泥的混合比例受操作条件限制，故其选择范围很窄。而本高速活化堆肥工艺则不受上述因子限制。本工艺可根据堆肥品质而选择混合比例。如上“发明内容”所述，混合比例可依纤维素含量而定，基本上不受操作条件之限制。本堆肥操作若选污泥重量∶垃圾分离回收后重量比为3∶7时，纤维素含量经计算结果约21.7％。本堆肥操作若选污泥重量∶垃圾分离回收后重量比为1∶9时，纤维素含量约24.5％。但若本堆肥操作选择污泥重量∶垃圾分离回收后重量比为7∶3时，纤维素含量约16.2％。以上结果显示，多加垃圾成分可增加堆肥产品的纤维素含量。本发明选用的污泥及垃圾的总量比为3∶7。

依上资料分析，在堆肥制造后因含水率之改变及二种进料的混合比不同，有些重金属会超出“城镇垃圾农用控制标准”。故在处理厂设备设计制造前需要进行重金属的萃取试验，以确定萃取剂及浓度要求。经实验室试验发现用硫酸加入含有20％过饱和水份的(污泥重量)/(垃圾分离回收后重量)＝3/7的混合物料中可去除所有重金属浓度至少30-50％低于“城镇垃圾农用控制标准”(依最终堆肥产品30％含水率计算)。上述硫酸浓度为含20％饱和水的混合物料1％(重量计算)便够。故本操作计划选用1％硫酸加药量作为重金属之去除剂。此外，还需要对重要的物化指标进行分析，例如BOD₅、COD、热含量等。操作前应计算BOD₅、COD的关系，在实际操作时可用COD降解量做为高速稳定釜处理时间之选择。一般处理厂处理废弃物时，因存在废弃物含量产生时之可变性，操作时的仪器监测及资料分析是必要的。

在进行实际堆肥生产操作时，首先垃圾需经人工破开垃圾袋并做金属容器及各类塑料的回收，并做橡胶、纺织品、塑料袋之捡除。这些操作由输送带缓慢移动时用人工分离回收。之后用旋转筛去除垃圾中部份无机物。然后将垃圾用切割机切粹至约5mm以下之颗粒大小(注：颗粒越小则下述之有机/无机分离率则越高。但颗粒越小则堆肥产量越少)。再经滚筒式研磨机进一步压粹垃圾中的纤维。再将此垃圾以输送带导入曲折型空气分离器中以分出有机物及无机物成份。其中无机物成份用一系列回收筛选器进行金属(用磁分离器分出铁以回收，用铝分离器分出铝以回收)、玻璃(用光谱分离器进行玻璃回收)、及其他无机物(上述回收后剩下的惰性物质如泥沙及无机建筑废弃物，可回收制砖)等的回收。而上述的有机物成份则用旋风收集器收集之，以做下述堆肥之用。此有机物成份依上资料计算，约占本处理垃圾的53％(以湿重计)。(以上所述的具体实施方式相当于图一中的“机械预处理”操作。

经机械预处理后的有机垃圾在通过输送带送入物化预处理槽时均匀洒入2％的膨润土，一起混合。然后将此含有膨润土的有机垃圾与污泥进料依7∶3的比例加入物化预处理槽中搅拌并酌量加入15％-20％的水，同时在物化预处理槽内温度用高速稳定釜产生的部份蒸气进行升温。此时膨润土开始膨胀，有助于更进一步分离纤维素。搅拌约10分钟之后用螺旋输送器传送至高速稳定釜中。

高速稳定釜中安装电热线圈做为初步升温装置。启动反应釜的搅拌及加氧设备，当温度上升到约150℃，自续反应产生，继续升温至200℃时高速稳定釜开始自动作用，压力也开始上升。设法抑制蒸气的产生，若产生即加压，或将过剩的蒸气由反应釜上方排出，维持反应釜中物料在液、固状态。调节进气量(可抽检釜中空气样品进行测定，也可装自动氧气监测仪连续监测)，以维持上述温度及液态中大于2ppm的含氧量。控制操作温度、压力、空气进量的稳定性并逐渐维持在200℃，18.7atm的范围内，其误差在10％内不会造成产品品质的显著差异。经上述操作，高速稳定釜便可维持在200℃，18.7atm的范围内连续、稳定反应。同时在釜中用泵注入占混合进料约1％的硫酸(重量)。维持在上述温压范围内，揽拌15-20分钟。取样测试反应结果是否臭味全消，并作COD测试以确定易降解有机物是否分解完成。

将上述易降解有机物大部份(＞90％)去除后，即可减压至约15.5atm。此种减压可由旋分器体积及高速稳定釜最后一个区间的体积预估或事先设计安排。在减压分离后蒸气会产生，此蒸气可导入高速活化釜中。而收集含水的物料由振动筛除器滤出水份，此水份可导入物化预处理槽做为稀释水并升温用。而滤水后的物料用螺旋输送器导入高速活化釜中。此时釜中温度应在190-200℃之间，而压力在12.5-15atm之间。在釜中注入足量的亚硫酸钾以消除多余的氧气成份(可抽检釜中空气样品测定，也可安装自动氧气监测仪连续监测)，可增加产品中肥分的钾含量。同时加入研磨至10-200目(约2至0.07mm)的褐煤为活化剂，可同时增加堆肥的肥份含量。因褐煤粉粒价钱甚廉，加量可高些，一般1-10％或更高皆可。褐煤粉粒在反应釜中热处理后更会增加原有的吸附及吸水能力。同时在釜中加入松软剂，含各1％的卵磷脂、聚乙二醇及蔬菜油。再加适量的碳酸钾为中和剂及钾肥增加剂。

在高速活化釜中反应约10-15分钟后，即进行瞬间爆发操作。此时暂时关闭釜的进料，开启减压阀在瞬间爆发到蒸气爆发减压罐中。因压力瞬间降至约大气压，纤维素可很大程度的松解并降低物料湿度。此物料可用螺旋输送器将产品送入精炼炉中调节产品湿度(用所产生的蒸气由导管导至干燥炉的热交换线圈导管中)至35％(重量)以下，再用旋转散热器降至室温，降温后同时加入碳酸铵进一步松软纤维素并增加吸水、持水及吸附性能。此工艺流程可做为有机堆肥低氮磷钾产品的生产方法。若生产复合肥，在旋转散热器中可加入适当的N、P、K化合物以增加产品中N、P、K的含量至市场接受的有机复合肥养分范围。产品可进一步进行包装及儲存。

实施例3：

首先将花草树木的枝叶与5％(重量)的高岭土一起加入切割机中切粹至约1cm以下的颗粒大小，然后经滚筒式研磨机进一步压粹枝叶，再将此机械预处理后的枝叶在物化预处理槽中搅拌。在物化预处理槽内由高速稳定釜产生的部份蒸气予以升温。此时高岭土开始膨胀，有助于更进一步分离纤维素。之后在物化预处理槽中的混合物料中，加入15％-20％的水，再搅拌均匀。然后用螺旋输送器传送至高速稳定釜中。

高速稳定釜中安装电热线圈做为初步升温装置，当温度上升到约140℃，自续反应产生，继续升温至约180℃，这时高速稳定釜开始自动作用，压力也开始上升。此时需要抑制蒸气的产生，若产生即加压，或将过剩的蒸气由反应釜上方排出，维持反应釜中物料在液、固状态。此时加入次氯酸钠，以维持上述温度及液态中大于2ppm的含氧当量。在上述工序完成后，控制操作温度、压力，并逐渐维持在180℃，13atm的范围内，其误差在10％内不会造成产品品质的显著差异。维持进料在高速稳定釜中停留15-20分钟。取样粗试反应中COD等易降解有机物是否分解接近(＞90％)完成。为进一步将枝叶纤维细化，在高速稳定釜中同时加入各1％的卵磷脂、Triton-100、及花生油以为键离剂及松软剂。

将上述易降解有机物大部份(＞90％)去除后，即可减压至约10atm。此种减压可由旋分器完成。在减压分离后会产生蒸气，将蒸气再导入高速活化釜中。而收集的含水物料由振动筛除器滤出水份，此水份可导入物化预处理槽做为稀水并用做升温。而滤水后的物料用螺旋输送器导入高速活化釜中。此时釜中温度在170℃至180℃之间，而压力在9-10atm间。在釜中注入足量的亚硫酸钾以消除多余的氧化剂，又可增加肥料中钾的含量。同时加入2％，10-200目(约2-0.07mm)的活性碳及5％，10-200目(约2-0.07mm)泥煤为活化剂，也可同时增加堆肥的肥份含量。活性碳及泥煤在反应釜中热处理后更会增加原有的吸附及吸水能力。

在高速活化釜中反应约10-15分钟后，即进行瞬间爆发操作。此时暂时关闭活化釜的进料，开启减压阀，在瞬间爆发到蒸气爆发减压罐中。因压力瞬间降至约大气压，纤维素可很大程度的松解并降低物料湿度。此物料可用螺旋输送器导入产品精炼炉中以调节湿度(用所产生的蒸气由导管导至干燥炉的热交换线圈导管中)至35％以下，再用旋转散热器降至室温，降温后同时加入碳酸氨进一步松软纤维素并增加吸水、持水及吸附性能。产品可进一步进行包装及储存。

实施例4：

将厨余垃圾置入传送带，先用人工将将其中的无机物(如瓶子、罐子、塑料袋等)分离、回收，然后用震动筛除器进行筛选、净化，并收集其中的有机废弃物，在筛选后的有机垃圾中加入1％甘油单油酸酯(湿润剂)通过输送带送入锤磨机将其加工成1cm的颗粒，再经滚筒式研磨机将其进一步压碎后，通过螺旋输送器1送入物化预处理槽6中。在物化预处理槽6内用高速稳定釜8产生的部分蒸汽将有机物料升温，之后在物料中加水，使其处于饱和状态后，再加入15-20％的水、各1％的硫酸铝及石蜡，用搅拌器9进行搅拌，然后用螺旋输送器1传送至高速稳定釜8中。将高速稳定反应釜的温度控制在190℃，压力控制在16atm，以维持反应釜中物料在液固态，并在反应釜中加入3ppm溶氧当量的过氧化氢，进行10分钟的氧化反应，随后通过旋分器12将压力减至atm，将热蒸汽导入高速活化反应釜15。用振动筛除器13滤出物料中的水分并用螺旋输送器1送入高速活化反应釜15。在高速活化反应釜中入保持温度为180-190℃，压力为12.5atm的条件下加入10％的褐煤，在物料反应10分钟后，即开启减压阀17，在瞬间将蒸汽爆发至减压罐18中，减压后的蒸汽分别导入物化预处理槽、精炼炉。将经过减压膨胀的物料通过螺旋输送器1送入产品精炼炉中，用蒸汽产生的热量调节产品湿度至30％，再用散热器降至室温，送入包装程序。

Claims (7)

1.一种高速活性堆肥法，其特征在于包括如下处理工艺： 

(1)进料及筛选：将含有机物的固体废弃物送入分选设备中进行分离、回收； 

(2)机械预处理工艺：将选取的有机废弃物加工成颗粒状，并对木质纤维素作初步的处理； 

(3)物化预处理工艺：将物料送入物化预处理槽中，加入湿润剂、键离剂及超过物料饱和状态的水，并搅拌均匀； 

(4)高速稳定工艺：在加温加压的条件下，避免气态在反应釜中产生，维持反应釜中物料在液、固状态，并在反应釜内加入氧化剂及重金属去除剂，进行易降解有机物的氧化反应及纤维素的部份氧化反应，随后通过压力降低容器减压； 

(5)高速活化工艺：将松软剂及活化剂加入物料中，在加温加压的条件下，进行饱和蒸气状态下的活化反应，随后进行蒸汽瞬间爆发操作，之后将物料导入产品精炼炉； 

(6)产品精炼：调节物料湿度，颗粒大小，同时加入含有益元素的化合物； 

上述的高速活性堆肥法，包括如下处理工艺： 

(1)进料及筛选：将含有机物的固体废弃物送入分选设备中进行分离、回收，将选取有机废弃物或含少量无机物的有机废弃物进行筛选、净化； 

(2)机械预处理工艺：将有机废弃物送入锤磨机、切割机或研磨机中，将其切割或研磨加工成0.05mm-5cm之间的颗粒，做完整的净化及配比，并对木质纤维素作初步的处理以释出纤维素； 

(3)物化预处理工艺：将经过机械预处理的有机废弃物，作为物料送入物化预处理槽中，加水至物料呈饱和状态后，再加入饱和物料总体积10-20％的水、0.5-5％湿润剂、0.5-5％键离剂，以分解固体废弃物中的纤维素，并搅拌均匀，搅拌时可由高速稳定反应釜及高速活化反应釜所产生的蒸汽直接或间接供热至物化预处理槽中； 

(4)高速稳定工艺：在温度为140℃-300℃，压力为7-77atm的条件下，维持反应釜中物料在液、固状态，并在反应釜内加入1-6ppm溶氧当量的氧化剂及0.5-10％重金属去除剂，进行5-30分钟的氧化反应，随后通过压力降低将容器压力减少3-4atm，将产生的热蒸汽导入高速活化反应釜，再用滤水器将滤出水的物料送入高速活化反应釜；而滤出的水分别送入物化预处理槽及回收入高速稳定釜中； 

(5)高速活化工艺：将0.5-15％的松软剂及1-50％的活化剂加入物料中，在温度为 140℃-300℃，压力为3-74atm的饱和蒸气条件下，反应5-30分钟，随后开启减压阀，在瞬间使蒸汽爆发至减压罐，减压后的蒸汽分别导入物化预处理槽、高速稳定反应釜、精炼炉，同时将物料导入产品精炼炉； 

(6)产品精炼：用热交换器将物料湿度调节至25-35％之间，用研磨机将物料研磨至200目至15毫米，同时加入含N、P、K的复合肥化合物； 

在高速稳定处理工艺中的反应温度为180℃-230℃，压力为13-31atm，2-4ppm溶氧当量的氧化剂及0.5-5％重金属去除剂反应时间为10-20分钟；高速活化工艺中的反应温度为180℃-230℃，压力为10-28atm，1-5％的松软剂及5-10％的活化剂，反应时间为10-15分钟； 

其中，所述的湿润剂为膨胀性黏土、金属化合物、可膨胀或软化纤维的化合物、脂肪酸脂类及非离子表面活性剂的一种或几种；键离剂为磷脂、非离子的表面活性剂及植物油的混合剂或具有如下通式的季铵化合物： 

其中：R₁及R₂＝炭氢基含12至40个炭； 

R₃及R₄＝甲基、乙基、或羟乙基； 

A＝氧化烯基； 

m＝X价数 

n1及n2＝6-30； 

X＝负离子 

氧化剂为臭氧、氯气、次氯酸盐、高锰酸钾、过氧化氢、氧气、空气的一种或几种；重金属萃取剂为NH₄Ac、Ca(NO₃)₂、Mg(NO₃)₂、MgCl₂、NH₄Ac+NH₄OH(pH＝9)、2％柠檬酸、0.2M草酸氨、EDTA、1N NH₄Ac+0.2％对苯二酚、0.04M-1MNH₂OH·HCl+25％HAc、连二亚硫酸钠-柠檬酸钠、各类稀酸、各类强酸、强酸之混合液、HNO₃+HF+HClO₄中的一种或几种；松软剂为硫酸铝加非离子石蜡、季铵化合物加脂肪酸酯类、二醛类加乙二醇类、及磷脂、非离子的表面活性剂、及植物油的混合剂的一种或几种，也可配合加入抗氧化、亲水剂及无机松软剂，前者如亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁、及亚硫酸氨，后者为氯化镁、碳酸钠、碳酸钾、重碳酸钠、碳酸氨、碳酸镁及重碳酸氨的一种或几种；活化剂为膨润土、高岭土、蛭石、珍珠石、沸石、活性炭、褐煤、泥煤的一种或几种。 

2.权利要求1所述的高速活性堆肥法，其特征在于湿润剂为膨润土、硫酸铝、碳酸钠、二甘醇、非离子表面活性剂举例的一种或几种；键离剂为磷脂、非离子的表面活性剂及植物油的混合剂；氧化剂为空气；松软剂为磷脂、非离子的表面活性剂及植物油混合剂、亚硫酸钾及重碳酸氨的一种或几种；活化剂为膨润土及褐煤的一种或几种。 

3.如权利要求1所述的高速活性堆肥法，其特征在于所述的湿润剂及键离剂可一起加入研磨前机械预处理器含干纤维素的固体进料中或加水后的物化预处理槽含纤维浆的进料中。 

4.如权利要求1所述的高速活性堆肥法，其特征在于高速活化工艺中加入的松软剂可配合加入抗氧化剂及亲水剂或无机松软剂的一种或几种。 

5.如权利要求1所述的高速活性堆肥法中重金属的处理方法，其特征在于在物料中加入萃取剂，将固态重金属在高速稳定釜或物化预处理槽中溶解或转化成最低可溶性金属化合物。 

6.如权利要求1所述的高速活性堆肥法，其特征在于所述的含有机物的固体废弃物包括城市垃圾、农业废弃物、绿色废弃物、污水处理厂污泥/泥浆、动物废弃物、过期或报废之有机产品、工厂有机废弃物及大部份医院有机废弃物转化为高品质之堆肥。 

7.如权利要求1所述的高速活性堆肥法所用的物化预处理及高速稳定和高速活化设备，其特征在于用螺旋输送器(1)将物料(24)由机械预处理设备输送到物化预处理槽(6)，物化预处理槽内(6)有搅拌器(4)，内壁装有热交换线圈导管(5)，经物化预处理后，物料输送到高速稳定釜(8)，高速稳定釜分隔为1-8个区间，每个区间内各安装一个圆盘式搅拌器(9)，由安装在釜顶架上的马达(7)带动，每个区间由可外控的闸门(10)做为物料通道；高速稳定釜(8)处理完成后，将物料由管线减压至旋分器(12)，每次减压时将進入最后一个区间的进料闸门(10)关闭；旋分器(12)产生的减压蒸汽由管线引至高速活化釜(15)中，而旋分器(12)下方的物料则经筛除过滤器(13)分离出水分及物料；分离出的水分由离子交换器(14)再注入高速稳定釜(8)，而物料由螺旋输送器(1)输送到高速活化釜(15)中，高速活化釜(15)采用螺旋蒸炼器(16)处理物料，经处理后的物料由减压阀(17)在瞬间将蒸汽爆发到减压罐(18)中，所产生的固态物料(23)用螺旋输送器(1)输送到产品精炼炉中，减压产生的蒸汽通过管线流至水汽分离器(19)中。 

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