CN1048207A - 有机废物的干燥处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干燥处理有机废物的方法及 其装置。该装置包括：以预定速率供给有机废物的装 料装置；将有机废物分离成液体和固体的分离装置； 加热干燥分离后的固体的加热干燥装置；输送和排放 干燥后的固体的固体排放装置；将分离后的液体中含 有的残渣进行沉淀的沉淀装置；以及水净化装置，以 便排放清洁水形式的上层清液。本发明的处理方法 的特征在于首先把有机废物分离成液体和固体，然后 仅干燥固体并净化液体。本发明的方法和装置可以 节省处理时间，减少功率和燃料消耗，不但可以避免 环境污染，而且可以生产出有用的最终产品。

Description

本发明涉及的是有机废物的干燥处理方法及其所用的装置，具体地说，就是通过对含有机物的有机废物进行干燥处理，从而获得有机肥料或饲料和清洁水的干燥处理方法及实施该方法所用的装置。

作为含有机物的有机废物，包括家畜等的畜产废物、粪便、污水处理厂排放的废渣、制糖果、面包、酿酒等食品工业排放的废水以及其他高浓度的有机物质（以下所用的有机废物包括上述各种废物）。如果将有机废物直接排入环境中，如排入河中，就会污染环境，例如污染水。另外，由于它们含有大量的有机物，因此很容易发酵，腐烂而放出恶臭。

尤其是对于如家畜粪便之类的废物的情况下，不仅希望防止它们污染环境，而且还希望它们成为有用的有机物，把它们进行回收作为有机肥料，以增强和保持土地及牧场的肥力。为估计作为肥料的三种主要元素氮、磷和钾为主要成份的家畜粪便，要数新鲜家畜粪便的含量最多。但是，由于家畜粪便自身会引起家畜及耕地管理方面的问题：其粘性和含水量高而使处理困难、其大量的氨或硫化氢及类似组份所产生的恶臭气体、其大肠菌扩散、寄生虫卵以及杂草种子卫生问题。

因此，家畜废物通常不是以原有状态直接用作肥料，而是在经过合适处理，例如经干燥、积肥或液化处理以后用作有机肥料。在积肥处理中，作为积肥的吸收材料，例如稻杆、麦杆或干草是有用的粗饲料，因此把它们用于积肥是不经济的。同时，液化的积肥在冬季不能使用，因此就需要很大的贮槽，所以最近已很少使用液化肥料。

因此，最近在把牲畜产废物处理成有机肥料的方法中的主要方向集中于干燥处理。作为一个通过干燥处理有机废物的方法的例子是本发明人于1987年1月25日提出的丹麦专利申请文件No.973/87，现示于图1中。

在图1中，将供入到第一个冷凝器的有机废物在蒸馏器内加热，所含水份以蒸汽形式排出，以使有机废物浓缩使其增加固体含量。排出的蒸汽通过装有酸溶液的第一反应槽，从而蒸汽中含有的如氨之类的有机物以盐的形式被萃取到酸溶液内。之后，将酸溶液返送到蒸馏器内，而除去了有机物的蒸汽被送入第一冷凝器，在该冷凝中蒸汽因与新进入的有机废物相互热交换而冷凝，然后以冷凝蒸汽的形式排入到环境中。

同时，由于在第一冷凝器内预热的有机废物所产生的蒸汽通过与第一反应槽的结构和功能相同的第二反应槽，从而除去有机成分。除去了有机物的蒸汽流入到第二冷凝器，在该冷凝器中该蒸汽与外部供入的冷水相互热交换而被冷凝，然后以冷凝蒸汽的形式排入大气中。

但是，上述的干燥处理方法有许多缺点，如果要通过加热蒸馏使有机废物达到较高的浓缩度，就需要经历很长的时间并消耗大量的热量。另外，由于供给大量的热，能量消耗就很大。此外，当管路内的工作流体是蒸汽时，适当地减少全部所要的容积而使装置小型化也是不可能的。当由蒸馏而从废物中产生大量的如氨之类的有机物使处理它所需的酸，例如硫酸的用量很大时，结果就会使含氨的酸溶液大量地进入蒸馏的有机废物内，因此使得最终产品浓缩干燥固体的含酸量很高，从而就不能作为肥料使用。另外，如果为减少最终产品的酸性而减少酸的使用量，就会使排出的蒸汽或水中的如氨之类的有机物的含量增加到不适于饮用的程度，因此，使排出的水不能用作牲畜饮用水或需要清洁水的其他目的。此外，为干燥使用的燃料所产生的废气直接排入大气会造成空气污染。

因此，传统方法需要很大的设备场所及很高的工作费用，难以适当地使用最后的产品，并会导致空气污染，因此它不适于处理有机废物，特别是对牧场农民更不合适。

因而，根据上述问题，本发明的目的是提供一种缩短处理时间、减少工作费用的处理有机废物的方法及实施该方法的装置。

本发明的另一个目的是提供一种处理有机废物的方法及实施该方法的装置，在该装置中适当地减小了系统的尺寸。

本发明的再一个目的是提供一种可以合适地利用处理后的最终产品，而保证不会引起环境污染的处理有机废物的干燥处理方法及其所用的装置。

为了完成本发明的这些目的，处理有机废物的方法的特征在于：首先将有机废物分离成固体部份和液体部份，然后通过加热仅干燥固体，由此明显地缩短了时间，减少了所需的燃料。

这里，要对分离出的液体利用固体加热期间产生的余热同时进行加热，该液体对进入的将被分离和干燥的有机废物进行预热，然后进行沉淀和净化，直至以清洁水的形式排出，这种清洁水用以给牲畜饮用或作为所需清洁水的其他目的。

另外，在固液分离及固体加热干燥过程中产生的蒸汽和释放出的气体，在净化处理以后被排出。在净化过程中，即使这些气体以传统的方法通过酸溶液，排出的蒸汽和气体量较少，气体的浓度很高，因此由于其反应程度很高，而酸的用量较少，所以最终产品中的酸性就不会过高，而保持在适当的程度。

根据本发明的方法，干燥处理速率很高，工作流体中只含有少量的如蒸汽那样的气体，因此，使完成本发明方法所用装置的要求的容量明显减少。

实施上述本发明方法的处理有机废物的装置包括：

贮存由贮槽投入的有机废物并进行定量供给的装料装置;

把从装料装置供给的有机废物分离成固体和液体的分离装置;

对由分离装置分离出的固体进行加热干燥的加热干燥装置;

输送和排放由加热干燥装置干燥的固体的固体排放装置;

沉淀由分离装置分离的液体内含有的残渣的沉淀装置;

净化沉淀装置上层液体的水净化装置，以排出清洁水，上述所有的装置均由管道连接。

除了上述结构，最好提供一个用以收集和净化来自固液分离装置和加热干燥装置的蒸汽和释放气体的气体净化装置，另外也可以提供一个通过回收来自加热干燥装置的余热来预热引入到分离装置的有机废物的预热装置。

以下对照附图对本发明的实施例作详细的描述。

图2表示了本发明的处理有机废物的一个装置的方框图。

收集在未示于图中的贮槽中经足够时间腐烂变质后的有机废物被输送到装料槽内并被临时保存在那里。将装料槽内的有机废物通过预热装置以与其后续工序中所处理有机废物的量相应的速度供给到分离装置。在分离装置中，有机废物被分离成固体部份和液体部份，然后把固体部份传送到加热干燥装置内，并以适当的热源加热干燥。最后作为干燥固体物质由排放装置排出。另外，由上述固液分离装置分离出的液体由加热干燥固体的加热装置的余热来加热，并被输送到预热装置内，加热的液体在此处通过热交换对新进入的有机废物进行预热，然后流过沉淀装置和水净化装置，最终作为干净水排到设备外。这时，在对沉淀装置和水净化装置中的液体部份净化后所保留的残渣被返回到分离装置并与新进入的有机废物一起被分离，从而被最后干燥和排放。同时，由分离装置或加热干燥装置产生的蒸汽和释放出的气体被收集到气体净化装置内，在除去了所含的有机成分后作为干净空气排出，而除去的有机成分返回到分离装置与分离的固体部份混合。此处，混在固体部份中的有机物主要是胺盐，由此提高了作为有机肥料的最终产品的质量。

图3说明了图2所述装置的一个具体实施例的系统图。（为方便起见，为区别于之后描述的第二个实施例而将本实施例称作“逆向渗透式”，在第二实施例中的水净化装置为蒸馏式）。

将有机废物S收集到贮槽1内，并在此作如沉淀和发酵等适当的预处理。以后就以预定的速度将有机废物引入到装料槽2内作暂时贮存并转到下面的过程中。

此处，有机废物可直接收集到装料槽2内而不作任何预处理。但在这种情况下，由于象石头或木块之类的无关物质不能适当地除去而导致装置管通的堵塞，特别是有机废物为畜粪之类的畜产废物的情况下，如果废物中含有大量的不能用热来很好地分解的木质素或纤维素，就很可能堵塞管道。因此，还是希望使有机废物事先在贮槽1内经过沉淀和发酵。

根据前述装置程序操作的情况，把有机废物以预定量从装料槽送入到预热器3中，有机废物在该预热器中由热源进行预热，这将在后面进行描述。

把预热了的有机废物送到分离装置和加热干燥装置，为紧凑和节约能源起见，在该实施例中两者作为整体装在一个容器内。

分离装置最好设有分离槽4和脱水器5，脱水器装在该槽的上部，脱水器5挤压式地把引入的有机废物分离成固体部份和液体部份。液体部份L落到分离槽4的底部并贮存在那里，而把固体部份输送到加热干燥装置内。加热干燥装置带有双管加热干燥器6，该干燥器位于液体部份L的液面以下位置。为防止液体L沸腾，希望在分离槽4内部保持在加压状态。

分离器中使用的脱水器5最好是带有液压驱动器和多孔缸体的活塞压力式，它逐渐向尾部收缩，由此基本形成一个锥端形。脱水器5的入口上方，最好安装一个由若干多孔板组成的筛形漏斗7，用以筛分进入的有机废物，从而实现第一步的脱水。

构成加热干燥装置的双管加热干燥器6由一根内管6a和一根外管6b组成。内管6a允许分离装置分离的固体进入并在通过其内时受到加热干燥。外管6b围着内管并与燃烧室B相通，因此燃烧室内的热量就可通过内外管之间所形成的空间，并且外管的外表面与液体部份L相接触。内外管6a和6b在出口端相互连通形成一个混合室6c。

在内管6a的内部最好安装一个如螺旋输送器这样的合适的输送装置（图中未示），这里标号M表示输送装置所用的马达类的驱动装置。

经加热干燥处理之后的固体将通过固体排放装置排放到设备的外部，固体排放装置最好由一个把固体和气体进行分离的旋风分离器8和形成真空来输送固体并把固体与气体分开的鼓风机E组成。

在旋风分离器8的下方安装有一个排放固体的固体排放阀9，固体排放阀最好是电机驱动的旋转阀。

同时，来自高温分离槽4和加热干燥器的蒸汽和释放出的气体与来自燃烧器B的燃烧气一起被引入到气体净化装置。气体净化装置最好由蒸汽冷却器10和与供酸槽12连通的气体净化槽11组成。蒸汽冷却器10吸入外部的冷却空气使蒸气和释放出的气体冷却，以便使之冷凝，然后把它们输送到净化槽11内，净化槽与贮有酸溶液的供酸槽12相连通，该供酸槽以预定的速率提供硫酸溶液或磷酸溶液。

由于一般的植物对磷的需求量和相应的吸收率较高，因此，酸溶液最好是磷酸溶液。

同时，由分离槽4分离及由加热干燥装置的余热加热的液体部份L通过预热器3被引入到沉淀装置中。沉淀装置由两块分隔开的板14a、14b组成，以使流路弯曲呈上下锯齿形，在流路上游，叠置许多多孔挡板15。液体部份在沉淀后，将上层清液引入到水净化装置中，在本实施例中，水净化装置由逆向渗透过滤器RO和向过滤器RO提供压力的压力泵P组成。

沉淀在分离槽4和沉淀槽13底部的残渣与净水装置过滤过清洁水后的残余液一起通过一根残渣返回管16返回到预热装置，最终作为固体排放出去。

现在对本实施例的操作作一描述。

把来自装料槽2的有机废物通过预热器3预热到大约70至90℃，然后输送到分离槽4。在分离槽4中，有机废物通过筛形漏斗7进行第一次脱水，然后由脱水器5分离，其含水量降到大约40到50%。

然后通过双管加热干燥器6将分离的有机废物加热到大约90到140℃，尔后与来自蒸汽冷凝器10的干燥空气在混合室6C内混合，结果被干燥到15%的含水量。

在加热干燥过程中，有机废物中含有的杂草种子、寄生虫卵、大肠菌或其他类似的病菌在高温下被消灭，所得到的固体部份也就适当地作了消毒。而且要把固体干燥到足以通过粉状运输方法运输的程度。因而，通过鼓风机E形成的真空和干燥空气压力把固体引入旋风分离器8内，然后除去所含的空气。

最后，通过固体排放阀9把固体排放到设备外，以致它们可以此状态直接作为有机肥料来使用。

同时，通过双管加热干燥器6的外管6b发出的热将分离槽4的内部加热到大约80到130℃。在这种情况下，如果液体沸腾而产生蒸汽和气体的话，工作体的气体部份的增加会引起装置结构上的问题，例如要求设备有更大的容积。因此，为避免液体的沸腾，就将分离槽4内部的压力保持在合适的压力。例如，2atm时的沸腾温度为120℃，3atm时的沸腾温度为130℃，因而最好把分离槽4内的压力维持在2至3atm以避免沸腾。

分离槽4中产生的蒸汽和释放出的气体与加热干燥过程中的蒸汽中，含有大量的如氨那样的有机物。蒸汽和放出的气体被输送到蒸汽冷凝器10，并由从外部引入的冷却空气冷却冷凝。在该过程中，具有很高溶水性的氨气NH₃溶解在冷凝水中，由此便于气体净化槽11内的铵盐转换。这里，冷却空气因吸收了蒸汽的冷凝热而得到加热，从而降低了相对湿度，然后该冷却空气被引入到双管加热干燥器6出口的的混合室6C内，以促进对加热干燥完了的固体部分的干燥和粉体的输送。

把冷却后的蒸汽和气体引入到气体净化槽11中，在净化槽内将所含的灰尘和恶臭除去，而有机物质，特别是气体中含有的氨，以胺盐的形式得到回收。随着所形成的胺盐量的增加，气体净化槽11内的含酸量将逐渐下降。因此，为了保持PH值为5到7的酸性，从供酸槽12以定量供给适当的酸。所以，排出的空气将是没有灰尘和恶臭的清洁空气，而含有有机物的酸溶液被返回到预热器3中，并在此与新进入的有机废物混合以增加其含氮量。

同时，在燃烧器B中燃烧油类而发生的燃烧气与蒸汽及释放的气体一起被引入到气体净化槽11内，它们在此得到净化并除去二氧化硫、一氧化碳、灰尘及类似物质后被排放出去。根据本发明，二氧化硫就像硫酸一样在将氨转换成胺盐的过程中起着重要的作用，但它却是空气污染的主要污染物之一。

另外，由双管加热干燥器6的余热加热到约80到130℃温度的液体在预热器3内将进入的有机废物预热到70到90℃之后被冷却到约30至45℃，然后再引入到沉淀槽13中。当液体流过沉淀槽上游时，由于有倾斜向下的挡板15，液体中漂浮的微粒相互接触而凝结起来，凝结的微粒沉淀到沉淀槽13的底部，这些微粒随着凝结量的增加而形成了残渣。这些残渣又通过返渣管16返回到预热器3和新进入的有机废物混合。在残渣沉淀之后，由压力泵P向上层施加一定的压力，上层清液由逆向渗透过滤器RO过滤，在过滤器RO中，不能用沉淀除去的诸如氯化钠之类的无机盐以及其他尚有的有机或无机物质被除去，由此这些上层清液就作为清洁水排出。过滤过的有机和无机物通过返渣管16返回到预热器3与新进入的有机废物混合。

图4说明了本发明装置的另一个实施例，图中的水净化装置为蒸馏式结构。

在该实施例中，把在分离槽4中加热并在沉淀槽13内沉淀的约120℃的上层清液引入到蒸馏器17中，在该蒸馏器中，由作为辅助热源的蒸馏燃烧器B′提供的辅助热把上层清液进行蒸馏。上层清液中含有的残余氨流过气体分离器18时被气体吸收材料18a分离和冷凝，并沉淀到气体分离器18的底部，然后通过返渣管16返回并与进来的有机废物混合。同时，除去了氨的蒸汽通过冷凝器19而被冷凝释放出冷凝热，再把例如为120℃左右温度的冷凝液引入到预热器3中对进入的有机废物进行预热，然后再把它作为清洁水排出。标号V表示一台鼓风机，它使蒸馏器17和气体分离器18形成真空、并为促进蒸馏和冷凝而向冷凝器19提供高压。

本实施例几乎与第一实施例相同，也是逆向渗透式，不同的是净水装置由蒸馏式装置组成以及用冷凝水的余热来预热进入的有机废物。因此，略去本实施例详细的结构和说明。

本发明的处理有机废物的方法和装置的优点及效果将在下面给予描述。

首先，干燥过程并非采用传统的全部蒸馏方法，而是经固液分离之后仅干燥固体部份，因此，明显地缩短了处理时间、减少了所需功率和燃料消耗。本发明人分别对传统装置以及本发明的逆向渗透式装置作了比较，这两种装置的容量相同。结果，用传统装置处理有机废物时使固体材料的含水量为15%时所需时间大约需4小时，而本发明的装置只需要50分钟。此外，每小时所需的功率也从传统的35KW明显地减少到25KW，而本发明的燃料消耗每吨大约用轻油2至5公斤显示出大大减少。

其次，有机废物没有被蒸馏，从而蒸汽和释放的气体很少（即本发明中大部份工作流体是液态）。因此，装置的整个容积可以减小，以致可构成牵引等移动式装置。而且，因液态反应速度很高，为吸收有机物所需的酸量将明显地减少，结果最终产品的含酸量非常之低，足以直接将其作为有机肥料来使用。

进一步说，与传统的情况不同，排放的水是不含大量有机物或无机物的，因此可以将它作为饮用或其他目的所需的清洁水来使用。此外，当蒸汽热不能用于其他目的，例如加热冷水时，传统装置产生的高温蒸汽会引起热水公害，尤其是在夏季，但本发明的装置不会产生多余的热量，由此可以实现经济的能量消耗。因燃料燃烧而排出的废气所引起的污染也不会发生。

如上所述，本发明主要描述了处理牲畜废物来获得有机肥料和清洁水。

而在处理如制点心、面包或酿油等食品工业中的废料时，所得到的固体材料可用作含有极丰富有机物的粗饲料，排出的水可用于混合饲料或用作牲畜的饮用水。

此外，本发明可用于加工鱼粉，即如把切成块的片口或放入装置中，得到的固态物可用来制作鱼粉。

本发明可用于其他各个工业领域，而不会超出本发明的范围。

从而，本发明的处理有机废物的方法及其装置有助于循环使用有用的资源而不会造成环境污染。

图1为现有的干燥处理装置的方框图;

图2为本发明的有机废物干燥处理装置的方框图;

图3为本发明的系统图，在该图中，图2的方框图更为具体化;

图4为本发明装置另一个实施例的具体系统图。

Claims (20)

1、干燥处理有机废物的方法其特征在于将有机废物进行固液分离成液体部份和固体部份，仅加热干燥所述的固体部份。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的固液分离法由挤压有机废物实现的。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于对已固液分离的所述固体物进行加热干燥的同时，对所述液体部份进行加热，以加热的液体部份对有机废物进行预热。

4、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述已进行固液分离的液体部份进行净化处理然后排出。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于所述液状物的净化处理为：通过沉淀把液体部份中所留残渣除去后对上层清液进行净化。

6、如权利要求5所述的方法，其特征在于所述上层清液的净化方法是过滤法。

7、如权利要求5所述的方法，其特征在于所述上层清液的净化方法是蒸馏法而被净化。

8、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述固液分离和固体加热干燥过程中产生的蒸汽及放出的气体在净化处理后排出。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于所述蒸气和放出气体的净化处理为：所述蒸汽和放出的气体通过酸溶液，以致蒸汽和放出的气体中含有的有机物质以盐的形式留在酸溶液中。

10、如权利要求9所述的方法，其特征在于所述的酸至少为硫酸或磷酸中的一种酸。

11、如权利要求9所述的方法，其特征在于将所述含有以有机物盐形式存在酸溶液返回与投入的有机废物相混合。

12、干燥处理有机废物的装置，包括：

暂时贮存来自贮槽的有机废物并以预定速率供给有机废物的装料槽;

分离来自装料槽的有机废物成为固体部份和液体部份的固液分离装置;

对所述固液分离装置分离出的固体部份进行加热干燥的加热干燥装置;

输送和排放所述经加热干燥装置干燥的固体部份的固体排放装置;

接收来自所述分离器分离的液状物，使其中所含残渣沉淀的沉淀装置;

对残渣沉淀后上述沉淀装置中的上层清液进行净化以排放清洁水的水净化装置;

将上述所有装置联通起来的管道装置。

13、如权利要求12所述的装置，其特征在于所述固液分离装置由一个脱水器组成，所述加热干燥装置由双管加热器组成，将上述中的每一个分别安装在分离槽的上部和下部;

所述的脱水器把由上部进入的有机废物分离成固体部份和液体部份，固体被输送到所述双管加热干燥器内，所述液体向下降落并积聚在分离槽的底部;

所述的加热干燥装置安置在分离槽下部，位于所述液体的液面之下，并具有用以接收、输送和干燥所述脱水器所分离的固体部份的内管，外表面与体部份相接触的外管，向所述内外管之间的供热装置。

14、如权利要求13所述的装置，其特征在于还有一个预热器，用以通过有机废物与液体部份的热交换来预热有机废物，该液体部份是与所述双管加热干燥器的外管接触加热后返回的液体。

15、如权利要求13所述的装置，其特征在于所述的脱水器是活塞式压力脱水机。

16、如权利要求12所述的装置，其特征在于所述的沉淀装置由凝聚式沉淀槽构成，该沉淀槽有许多叠置在其内的多孔挡板，所述液体部份输入到沉淀槽的下部而从其上部排出。

17、如权利要求12所述的装置，其特征在于所述水净化装置由逆向渗透式过滤器组成。

18、如权利要求12所述的装置，其特征在于所述的水净化装置由蒸馏器和冷凝器组成，所述蒸馏器将液体部份蒸馏成蒸汽，所述冷凝器冷凝所述的蒸汽以排出冷凝水。

19、如权利要求12所述的装置，其特征在于该装置还有气体净化装置，用以收集固液分离装置和加热干燥装置产生的蒸汽和释放的气体，使气体通过装有酸溶液的气体净化槽而将上述蒸汽和释放气体中留有的有机物以盐的形式捕获在溶液中，所述的有机盐返回并与所述有机废物相混合。

20、如权利要求13或19中任何一项述的装置，其特征在于该装置还有一个燃烧器，该燃烧器通过燃烧油类向内管和外管之间提供热量，燃烧油类后的燃烧气与上述蒸汽及释放气体一起被输送到所述的气体净化装置，经净化后排放出去。

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