CN103242070A

CN103242070A - 废弃物化学反应处理机以及废弃物处理方法

Info

Publication number: CN103242070A
Application number: CN2012100251496A
Authority: CN
Inventors: 高贵明
Original assignee: 高均
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-08-14

Abstract

本发明属于污泥、有机物堆积等腐败性废弃物的处理领域，这里指的是腐败性废弃物化学反应处理机以及用于废弃物处理的方法。包括腐败性废弃物输送装置，以及化学反应机。化学反应机包含化学反应装置，低水分废弃物如鸡粪、去水物质、肉牛粪等低水分废弃物（含水量在85%以下）通过加料斗，直接进入化学反应槽，然后根据处理物的数量向化学反应槽中合理添加添加剂CaO。在出口处的端部设置有排气脱臭装置。在化学反应槽中经过约3-5分钟的化学反应，生成均匀有机氢氧化物，达到除臭杀菌的效果，同时不会产生污水。本发明的有益效果表现在以下几个方面：使用化学反应机，能够减轻发酵工序中产生的恶臭，减少苍蝇等卫生害虫的生成。

Description

废弃物化学反应处理机以及废弃物处理方法

技术领域

本发明属于污泥、有机物堆积等腐败性废弃物的处理领域，这里我们指的是腐败性废弃物化学反应处理机以及用于废弃物处理的方法。

背景技术

本发明所涉及的腐败性废弃物主要是指：污水处理厂污泥、下水道污泥、家畜粪尿、食品加工残渣以及污泥、水产加工废弃物以及产生的污泥等。下面简要介绍一下这几种废弃物目前处理状况，以及对此类废弃物进行处理的意义。

随着我国城市污水厂的数量和处理污水量的大幅增长，污泥作为活性污泥法的副产物，其产生量也日益增大。据统计，截至2008年10月，全国设立城市、县以及部分重点建制镇共建污水处理厂1459座，日处理能力8553万吨。按照污泥产生量约为污水处理量的1%-3%计算，我国城市湿污泥的日排放量约为121万吨。

近10年来我国在污水处理方面发展迅速，尤其自2002年以来，国家陆续颁布和制定了相关的标准和规范，强调污泥深度处理和应用，各地政府也相继启动了污水处理厂升级改造和再生利用的工作。在污泥处置方面，我国早期的污水处理厂建设没有严格的污泥排放监督机制，普遍是将污水和污泥处理单元剥离开来，尽可能地简化甚至忽略污泥处理单元。近年来污泥处理开始受到重视，但是由于污泥处理产业才刚刚起步，其中暴漏出很多问题。因此实现污泥的无害化处理和资源化利用还任重而道远。

由于污泥主要由微生物构成，其绝大部分有机物为细胞壁所包裹，而这一特点的存在，使得污泥稳定化处理变得较为艰难。因此，污泥中胞内有机物的释放速率与污泥高效稳定化处理具有极大的相关性。可见，实现污泥细胞壁的破解、促进胞内有机物的释放，对提高污泥稳定化和资源和效率，具有重要的理论意义。

　随着养殖业生产规模的日益扩大,大量畜禽排泄物的处理已成为一个亟待解决的问题。目前有关这方面的研究尤其是家畜粪便的快速、高效、机械化堆肥处理的研究，在中国尚处在起步阶段。研究表明，在家畜粪便处理的众多方式当中,堆肥化处理是解决这一问题的最佳方式之一。由于家畜粪尿中水分含量很高，在堆肥处理前必须添加一些副材料如锯末、稻壳等，以调节堆肥的含水量和通气性。但是由于添加材料的不同,其分解特性差异很大，因而对家畜粪尿的发酵特性和堆肥处理周期会产生不同的影响。另外在家畜粪便的好气发酵过程中,伴随着有机物的快速分解会产生大量的氨气，不仅导致堆肥N 的损失而且也会造成大气污染。

化肥堆积物中的微生物发酵后往往还会产生强烈的恶臭味。从成分看氨的浓度最高，其次是硫化氢；而从臭气的强度看甲硫醇最大，其次是硫化氢。恶臭作为环境公害之一已经越来越受到人们的关注。各种脱臭技术也正蓬勃发展。由于恶臭物质不仅使人类产生不快和厌恶感，而且还危害着人们的健康和生命安全。处理恶臭通常采用三种类型：物理法，化学法和生物发酵法。化学方法指的是：将排放的尾气通入稀硫酸中进行收集；物理方法有两种，一种是在实际生产中可以将尾气直接通入堆肥后熟槽，让堆肥吸附尾气中的氨气；另一种是在堆肥槽的表面覆盖具有较强吸附功能的材料,如细粘土或沸石粉等。生物方法是采用生物脱臭装置，利用微生物将氨转化为硝态N 再将含硝态N 的废液投入堆肥中。但是，由于堆肥过程中产生的臭气成分复杂，除氨气外还有其它的臭气成分，因此为了防止大气污染，在实际生产中建立生物脱臭装置是最为有效的。

现有的堆肥化设备在使用过程中存在如下缺陷：（1）腐败性废弃物产生恶臭，尤其是持续进行发酵过程中，会加重恶臭的产生；还会产生害虫，导致疾病产波；造成水质污染；（2）家畜粪尿不能同时处理，尤其是处理高分子废弃物时，需要添加水分中和材料；（3）持续进行处理工序的过程，会产生大量恶臭造成严重的环境污染问题，整个处理过程耗时比较长；（4）使用未处理完毕的堆肥会对农作物的生长造成危害，使用完全处理完毕的堆肥只能达到改良土壤的效果，但是无法针对性的对农作物指定相应的施肥数量和施肥时期；

（5）生产周期长，冬天需要10—15天，夏天需要5—7天；（6）劳动强度大，工作环境恶劣，（7）占地面积大。

发明内容

本发明为了解决污泥、家畜粪便对环境造成的污染问题，采用的技术方案是：包括腐败性废弃物输送装置，以及化学反应机。化学反应机包含化学反应装置，低水分废弃物如鸡粪、去水物质、肉牛粪等低水分废弃物（含水量在85%以下）通过加料斗，直接进入化学反应槽，然后根据处理物的数量向化学反应槽中合理添加添加剂Ca0。调整反应器中的搅拌装置的搅拌混合间距、回转数等将其搅拌均匀，使废弃物和添加剂达到临界反应状态，也就是在反应器中形成雾状反应形态，充分发酵。在出口处的端部设置有排气脱臭装置。在化学反应槽中经过约3-5分钟的化学反应，生成均匀有机氢氧化物，达到除臭杀菌的效果，同时不会产生污水。在反应槽底部连接有处理槽，暂时储存从化学反应机中排出的处理物，然后利用现有的发酵、干燥设施对处理物进行后续处理，得到最终的产品。最后在经过干燥造粒程序后，得到最后的有机颗粒。

对于含水量在90%以上的高分子废弃物，例如未处理的污泥、猪粪尿、奶牛粪尿等的处理，首先在供给槽中进行搅拌，然后将搅拌后的废弃物用污泥泵输送到化学反应槽中进行化学反应。

对于高分子物质的处理，其处理物要先用泵槽将处理物输送到干燥场进行堆积，调整水分后在转送到发酵设备进行处理。对于含水量较高的废弃物，处理物与空气中的二氧化碳接触式，在表面生成钙盐，从而达到迅速干燥的效果。

同时打开反应器一端的排气装置，该排气装置中同时设置有除臭装置，可以将发酵过程中产生的氨气、硫化氢等臭气经过处理后排放到大气中，防止对空气造成二次污染。

将少量的碱性添加剂与反应槽内的废弃物混合，经过大约五分钟的化学反应，使槽内混合物呈暂时的强碱性，在和空气接触后也没有扰民的恶臭，反而因接触到空气中的二氧化碳而迅速地进行第二次化学反应，生成钙碱，形成有机肥。这种有机肥即使放置在野外，也具有不吸收水分、不发生公害的物性。

本发明的有益效果表现在以下几个方面：使用化学反应机，能够减轻发酵工序中产生的恶臭，减少苍蝇等卫生害虫的生成。最终生成物堆放在室外，不会产生恶臭，即使被雨水等淋湿，也不会对水质和土壤造成污染。更重要的是，最终生成物作为优质堆肥慢性有机肥料而得到充分利用。

另外，普通的堆肥化设备，氧化腐蚀性强，在耐用持久性上有所欠缺。但是，本发明涉及的设备在工作时，内部的原料在化学反应中产生强碱，减少因氧化产生的腐蚀，只需要简单的保养和清扫，就可以持续使用10年以上。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是钙盐的分子结构示意图。

图3是干燥步骤的化学反应原理示意图。

具体实施方式

腐败性废弃物化学反应机，包括一个化学反应装置，低水分废弃物例如鸡粪、去水物质、肉牛粪等低水分废弃物（含水量在85%以下）通过加料斗７，直接进入化学反应槽８，然后根据处理物的数量向化学反应槽中合理添加添加剂Ca0。在出口处的端部设置有排气脱臭装置６。在化学反应槽中进过约3-5分钟的化学反应，生成均匀有机氢氧化物，达到除臭杀菌的效果，同时不会产生污水。在反应槽底部连接有处理槽，暂时储存从化学反应机中排出的处理物，然后利用现有的发酵、干燥设施对处理物进行后续处理，得到最终的产品。

对于含水量在90%以上的高分子废弃物，例如未处理的污泥、猪粪尿、奶牛粪尿等的处理，首先在供给槽中进行搅拌，然后将搅拌后的废弃物用污泥泵输送到化学反应槽后进行化学反应。

对于高分子物质的处理，其处理物要先用泵槽将处理物输送到干燥场进行堆积，调整水分后在转送到发酵设备进行处理。对于含水量较高的废弃物，处理物与空气中的二氧化碳接触后，在表面生成钙盐，从而达到迅速干燥的效果。

本发明化学反应废弃物处理机技术的技术原理为：

（1）脱臭原理

A: 化学因素为：在发酵处理过程中，石灰石与甲硫烷发生化学反应，生成无机盐和水，从而去除甲硫烷的臭气。其化学反应式为：

2CH₃SO₂H+CaO→Ca (CH₃SO₂)₂ +H₂0；

去除硫化氢的臭味的化学反应方程式为：

H₂S+CaO→CaS+H₂0;

同样，生成臭味的草酸或者其他弱酸均可以与石灰石发生反应，生成弱酸盐，从而除去粪便发酵过程中产生的臭味。最后氨气通过除臭装置吸收。除臭装置中含有弱酸，和氨气发生化学反应，生成稳定的硫酸铵，作为以后的氨肥使用。

B：物理方法为：污泥或者动物粪便在高温热处理过程中，会发生污泥细胞物质溶解、热水解和分子间缩合等反应。碱性条件下大分子物质会发生缩合反应，从而形成凝胶状颗粒。对凝胶颗粒进行干燥、脱水处理后，就是最后的产品有机肥。根据化学反应过程可以知道，有机肥的主要成分是以含有以氮、磷、钾为主要微量元素的弱酸盐构成的肥料。如图2所示，其内层3为碱性，中间层2为弱碱性的Ca(HCO₃)₂，外层3为钙盐CaCO₃。经由电子构造，迅速的形成团粒的结构，原腐败物质残留的臭气在团粒细孔吸收下，不会扩散。

2）杀菌

经由化学反应生成碳酸氢钙（Ca(HCO₃)₂）离子，以强碱处理杀菌，使得害虫完全不会生成。

生物方法主要指的是在反应器中的发酵方法，这里我们不在赘述。

由于堆肥在发酵过程中发酵温度高达80℃以上（一般堆肥发酵温度还不到60℃），所以，在堆肥制作过程中可以杀灭病菌、寄生虫以及杂草种子，有利于防止作物病虫害和杂草的传播，这样制作的堆肥可以安全地施到农田里。同时，从堆肥过程中回收的氨可以作为追肥施入稻田。

我们从下述表格的对比中看化学反应机进行无公害处理后的杀菌效果:

猪粪中含有的大肠菌群数量：

生石灰	1天后	2天后	3天后
				常态下	2.4×10⁷	2.0×10⁷	9.0×10⁷
添加2%	<10²	<10²	5.0×10²
				添加4%	<10²	<10²	3.1×10²

猪粪处理后第7天蛆的生存数量：

生石灰	蛆的生存数量
		常态下	80.6±64.8NT
添加3%	0
		添加5%	0

堆积产品中含有的细菌的数量：

添加剂	大肠菌群	葡萄球菌	总细菌
				5%生石灰	<10²	NT	1.3×10⁵

上面所述的百分比均为质量百分比。

3）干燥

在化学反应时，有机物质含有的水分，藉由化学反应（电子移动的脱水分离），将水因钙的作用被引出表面。减少常用技术中的干燥环节，大大节省了能源。如图3所示，引出表面的水4中含有钙5，和空气接触后，立即进行二次化学反应而生成钙质，不再吸着水分，以致迅速地干燥。

而且处理物可置放于野外，即使下雨天，亦因其不再吸着水分，所以也不会有公害问题产生。

在处理恶臭等公害问题上，化学反应机抑制或者减轻处理工序中和发酵工序中产生的恶臭；并能够完全杀菌，无二次污染。在关于处理物上，可以同时处理粪尿，能够处理含水量高达90%以上的浓缩污泥，处理过程中无需进行水分中和。处理程序中也不会产生恶臭和害虫，而且可以自由选择高低水分不同的机种，也可以选择高低兼用型机种，处理物能够迅速干燥，并可以堆积在室外。处理后的废弃物可作为干燥物在土壤中使用，不会产生二次发酵等，并且既可以作为土壤改良材料，也具有慢性有机肥料的双重效果，能够针对不同的栽培农作物指定不同的施肥计划。

综上所述，采用化学反应废弃物处理机技术用于污泥，家禽粪便的处理。该技术在关键技术上取得重大突破，成功地解决了常规处理方法一直难以解决的灭菌、除臭、能耗高、生产成本高，以及处理设施占地面积大等问题。

该技术生产出的产品又可称之为强力肥料，这种强力肥料施用于土壤中，能够创造出培养RED·吕布兰菌的环境，做到土壤活性化，健全土壤，达到栽培优质农产物和经济栽培之目的。

农作物栽培，由于长久以来偏重施用化肥、农药，使得土壤由于有机物质的缺乏，导致肥力大幅减退、土壤盐基不足和土壤酸性化。土壤肥力的下降，造成粮食减产或无法持续增产。

多元施肥法则强调培养基在土壤中培养繁殖RED-吕布兰菌而起作用，重视有机物质肥料作为土壤活性剂的作用。施用本产品能做到：

（1）使用简单的方法使土壤活性化，施用强力肥料能够中和土壤的酸碱值，补充盐基养份的不足，使得有机物质不发生二次发酵，在土壤中成为粗大有机物质储存，比施用完熟堆肥具有更高的CEC（阳离子交换容量），从而促进土壤的活性化。

（2）由于经过除臭及杀菌处理，在土壤中能创造培养微生物的环境，能够培养出RED·吕布兰菌，使土地遭受线虫侵袭情形大幅度减轻。能栽培出钙、维他命、矿物质、糖度等含量高的农作物。而且钙、镁的成份比侧恰当，微细混合，有益于农作物细胞膜的构造，在农作物体内合成蛋白质时，调解所形成的酸来中和体内的酸碱值。

施用强力肥料生产的农产品最显著的特征是水分、氮(蛋白)含量减少，维他命的含量增加。强力肥料有机氮为缓效，土壤中的可给氮变少，植物体所吸收的氮(蛋白)也减少。施用强力肥料使土壤形成圆粒结构，因而土壤排水良好，土壤中的水份低。土壤中的水份低，含糖量就大。糖是维他命C、红萝卜素的前驱物质，最终维他命类也照糖的比例增加，同时细微混合的钙使糖度上升，农产品品质得到大幅度提高。

氨含量的减少和糖含量的适度增加，可提高农作物的品质，有利于农产品的市场销售。维他命类的直接增加和营养价值的增加有关。补充盐基不足，让作物吸收钙，使作物钙含量和矿物质的含量增加，进而使作物健康生长。

土壤微生物的功能是分解肥料成分，变成能源，移送给作物，影响生物合成，是具有重要作用的物质，土壤活性化是微生物影响生物合成的重要基础。中和土壤的酸碱值，使得有机物质安全贮存在土壤中，补充盐基之不足，增加CEC，在土壤中培养RED·吕布兰菌，最能促进土壤的活性化，而且有很好的效果，即保护了环境不受污染，又取得了经济利益。

Claims

1.一种废弃物化学反应处理机，其特征在于：包含有化学反应槽，化学反应槽的一端开口处设置有排气脱臭装置，在化学反应槽的底部设置有反应槽，用于暂时储存从化学反应机中排出的处理物。

2.一种废弃物的处理方法，其特征在于：

步骤1），将废弃物通过加料斗，直接进入化学反应槽，然后根据处理物的数量向化学反应槽中添加添加剂Ca0，调整反应器中的搅拌装置的搅拌混合间距、回转数等将其搅拌均匀，使废弃物和添加剂达到临界反应状态，也就是在反应器中形成雾状反应形态，充分发酵；

步骤2），在化学反应槽中进过约3-5分钟的化学反应，生成均匀有机氢氧化物，达到除臭杀菌的效果；同时打开反应器一端的排气装置，该排气装置中同时设置有除臭装置，可以将发酵过程中产生的氨气、硫化氢等臭气经过处理后排放到大气中，防止对空气造成二次污染。

3.步骤3）在反应槽底部连接有处理槽，暂时储存从化学反应机中排出的处理物，然后利用现有的发酵、干燥设施对处理物进行后续处理，得到最终的产品。

4.根据权利要求2所述的一种废弃物的处理方法，其特征在于：步骤1）中所述的废弃物为含水量低于85%（质量百分比）废弃物。

5.根据权利要求2所述的一种腐败性废弃物的处理方法，其特征在于：废弃物为含水量高于90%（质量百分比）时，首先在供给槽中进行搅拌，然后将搅拌后的废弃物用污泥泵输送到化学反应槽后进行化学反应。

6.根据权利要求2所述的一种腐败性废弃物的处理方法，其特征在于：对于高分子物质的处理，其处理物要先用泵槽将处理物输送到干燥场进行堆积，调整水分后在化学反应槽中进行处理。

7.一种按照权利要求2所述方法生成的有机肥，其特征在于：其内层为碱性物质，中间层为弱碱性的Ca(HCO₃)₂，外层为钙盐CaCO₃。