CN105906397A - 有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法及装置 - Google Patents
有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法及装置，属于固体废物处理技术领域。该方法主要是将难脱水有机固体废弃物在进行生物好氧堆肥化前进行颗粒化处理，并通过发酵过程气体压力的变化不断地强化堆肥过程中微生物好氧发酵的过程，进而彻底有效的进行好氧发酵，产生性能优良的粒状有机肥；实现本发明方法的装置包括反应器、支架、脱水造粒装置、震荡装置、废液收集池、液压伸缩装置、电动机、进料斗、加压装置、抽气泵、轮子；该方法及装置能够克服传统工艺的效率低、耗能高、周期长和二次污染等缺点，并且得到降解完全、肥效价值更高的颗粒状肥料。
Description
技术领域
本发明属于有机固体废物处理技术领域，具体涉及一种有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法及装置。
背景技术
随着工农业的发展和人类生活水平的提高，产生的固体废弃物越来越多。有相当大一部分是有机固体废弃物，这些有机固体废物含水率较高，在堆积过程中产生含高浓度渗滤液、臭气，并且具有大量的致病菌、寄生虫卵等，所以目前的有机固废处理方式都不可避免地带来臭气、环境污染、危害人类健康等问题。而有机固体废弃物是一种可资源化利用的废物资源，其中有机物含量高，具有较高的经济价值。因此，将其中的含生物质部分进行生物处理，一方面减少了有毒有害物质的排放，起到治理环境的作用；另一方面，使可回收利用的物质与能量得到最大限度的回收与利用。
目前，国内外有机固体废物处理方式主要有3种：填埋、焚烧和生物处理。作为有机固体废物的最终处理方式，填埋被广泛采用，该法虽然简单易行、投资省、处理量大，但其缺点是占地面积大、二次污染严重，尤其是在人口密集地区，昂贵的地价以及当地居民对环境卫生的要求都不适合填埋场的运行；利用焚烧的方式处理固体废物在人口密度较大的地区使用较多，这种处理方法的优点是高温无害化和大而迅速的减容能力，还能进行能源的回收利用，其缺点是建设投资和运行费用高，且易造成空气污染，特别是有毒气体对人体的影响很大；与前2种处理方法相比，利用生物技术处理有机废物具有保护环境、节约原材料和能源、投资少、运行费用低、经济回报高等优点。
有机废物的生物处理可能是最具可持续性的处理方式，通过先进的技术措施，所有的可生物降解废物都可以通过生物方式进行处理。好氧堆肥是将要堆腐的有机物料与填充料按一定的比例混合，在合适的水份、通气条件下，使微生物繁殖并降解有机质，从而产生高温，杀死其中的病原菌及杂草种子，使有机物达到稳定化。生物处理技术是利用生物降解废物，不仅能够得到可再次利用的有机肥，还能利用发酵时产生的热量对废物加热以减少其水份。最早是科学家Jewell于1984年提出的用于畜禽粪便的处理，其原理就是利用堆肥过程中微生物分解有机物，并且利用发酵时产生的能量，增加粪便中水份的散发，起到干燥的目的。陈天荣等研制开发了一种鸡粪发酵干燥处理成套设备，利用该设备通过生物发酵处理25~35d，可以使鸡粪含水量由650g/kg下降到200g/kg以下。丁路研制开发了一种粒状高效生物有机肥及制作工艺，先将畜禽粪便发酵，再与粉碎后的农作物废弃物、洗毛下脚料复配；将腐植酸、微量元素等混合后造粒；最后将粒状物料烘干、冷却、筛分，包装成品。袁登辉发明的一种城市污泥生物干燥方法，是将城市污泥和填充辅料混合堆置成发酵垛并通过不断的翻堆进行好氧发酵7~9d，污泥含水率下降到了30wt%以下。 柳建国等发明一种用机械法对生物污泥进行加工、生产粒状有机肥的方法及设备，先将生物稀污泥加入药剂进行洗涤，再用污泥深度脱水造粒机将洗涤后保留的生物有机稀污泥一次完成脱水、浓缩、造粒，有机颗粒烘干后加工成高品质颗粒状有机肥。
快速高效好氧发酵技术可应用于动物粪便、污泥、底泥等有机固体废物的处理中，这些有机固体废物都具有为粘性较大、含水率高、孔隙率小、氧气输送和水份散发困难等特点。除了使有机固体废物的含水率降低，还要使其快速高效好氧发酵使有机固体废物腐熟分解、消除其中的有害物质、变成可直接再次利用的资源。然而好氧堆肥获得的有机肥多为粉末状，粉末状肥料易吹散、肥效散失过快，因此肥效较低。相比之下，颗粒状肥料具有施用方便、机械强度高、不易吸潮而结块以及肥效持久等特点。所以现有的技术不能很好的把生物处理、快速干燥和粒状产物结合起来，并且存在时间长、操作复杂等问题，不能满足现有需求。
因此，需要一种新的方法，保证有机固体废物快速脱水的同时还能高效好氧发酵，并且获得可直接利用的高肥效的颗粒状肥料，实现有机固体废物真正的高效无害化处理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的有机固体废物好氧发酵方法中所存在的脱水困难、周期长、步骤繁琐、耗能高和产物肥效低等缺点。本发明的目的在于提供一种有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，该方法具有周期短、耗能少、成本低、操作简单、产物为颗粒状并且肥效持久等优点。具体包括以下步骤：
（1）脱水造粒：将有机固体废物脱水至含水率为50%-70%后加入粘合剂进行混合；对混合后的有机固体废物原料造粒，原料形成颗粒后进入反应器进行好氧堆肥；进料过程中对反应器进行倾斜震荡；物料在反应器内的最大填充度为反应器体积的3/4；脱水过程中产生的水份经收集并处理后排放；
（2）压差强化传质传热发酵：有机固体废物颗粒发酵至温度为50~90℃时，采用间歇抽真空方式从反应器内抽出气体，抽真空间隔时间为1-72h，每次抽真空时间为2-15min，反应器内真空度为0.08~100kPa，在抽真空结束后5-20min进行加压操作，加压时间5-20min，使反应器内压力在0.1~700Mpa范围内；干燥并降解好的有机固体废物颗粒外排，发酵产生气体经降温、除湿、除臭、除尘处理后排放。
所述加入有机固体废物，进入到反应器前，有机固体废物的含水率会下降到50%~70%。当物料的水份达到70%以下时，就会有利于有机固体废物中微生物的繁殖。进入到反应器中的物料为颗粒态，并且在整个发酵过程都保持颗粒态，颗粒态的好氧堆肥化发酵原料保障了发酵堆体有较均匀的气流空隙，利于堆体内均匀传热传质。相对小且均匀颗粒状发酵单元不仅方便了堆肥化过程热量传递，而且降低了微生物及酶、O2、CO2、水汽等的传质纵深和传质阻力，使得发酵堆体内部温度保持较均匀分布，所以物料中的微生物会大量繁殖，使得物料能够快速高效好氧发酵。
所述脱水造粒过程中，造粒后形成的有机固体废物颗粒粒径为2-20mm；所述进料过程中对反应器进行倾斜震荡，倾斜角度为1-3°，震荡时间为5-30min。
所述在整个堆肥化发酵过程中，发酵物料都保持颗粒态，在颗粒化有机固体废物发酵的过程中，观察物料的形态，当颗粒形态不能很好的保持时，需要再次对堆体进行粘结剂的补充添加。
所述添加粘合剂时，添加调理剂或/和除臭剂。
所述粘合剂为醚化植物胶DFPP-104、硫酸钠和氯化钠的水溶液、硫酸钙-变性淀粉水溶液、含铁型淀粉、粘土类矿物、改性淀粉中的一种或几种，其中粘合剂与有机固体废物的质量比为1:1000~1:200；
其中醚化植物胶DFPP-104-硫酸钠-氯化钠的水溶液的组成物及质量百分比为：醚化植物胶DFPP-104 0.1~1.5%、硫酸钠2.5%~饱和、氯化钠8%~饱和、余量为水。
所述硫酸钙-变性淀粉水溶液的组成物及质量百分比为：硫酸钙1.0~2.0%、变性淀粉30~50%、余量为水。
所述粘土类矿物为粘土、白垩土、高岭土、煤泥、苦土、海泡石粉中的一种或任意比几种。
所述含铁型淀粉为玉米淀粉、双氧水、氢氧化钠和硫酸亚铁溶液按质量比30~50:0.5~2:1~2:1~4制得的混合物。
所述改性淀粉为植物淀粉、次氯酸钙、三聚磷酸钠和丙烯酸按质量比35~45:0.1~3:1~5:0.1~1制得的混合物。
所述调理剂为草粉、烟末、碎秸秆、堆肥、石灰、CTB-2的一种或任意比的几种，草粉、烟末、碎秸秆、堆肥中的一种或任意比几种添加量为有机固体废物质量的0.1%~10%，石灰的加入量为有机固体废物质量的0.1%~3%，CTB-2加入量为有机固体废物质量的10%~40%。
草粉、烟末、碎秸秆、堆肥等，主要成分是有机物，能够被微生物分解，主要作用是对物料的化学成分进行调节，调整物料的C/N比；同时草粉、烟末、碎秸秆、堆肥等与有机物均匀混合会起到调节物料物理结构的作用，产生利于通气的均匀孔道，使氧气更容易并且更充分的进入物料；物料在好氧堆肥的初期，会有酸化现象，加入石灰调节PH可以避免严重酸化，并且还能够使温度上升加快，缩短处理的周期。CTB-2具有抗压能力强、吸水量大、可循环利用等优点，能够起到调节物料物理结构以及降低含水率的作用。
所述除臭剂为常规生物除臭剂、锯末、植物型除臭剂、纳微级金属或纳微级金属氧化物；生物除臭剂有EM菌生物除臭剂、壳聚糖生物除臭剂等，植物型除臭剂有丝兰属植物及其提取物、茶叶提取物、菊芋等，纳微级金属如纳米铁粉、纳米锌粉、纳米锰粉等，纳微级金属氧化物如纳米氧化铁、纳米氧化钙、纳米二氧化钛等。生物除臭剂的加入量为有机固体废物质量的0.1%~5%，锯末的加入量为有机固体废物质量的0.5%~10%，植物型除臭剂的加入量为有机固体废物质量的0.01%~5%，纳微级金属、纳微级金属氧化物等的加入量为有机固体废物质量的0.002%~0.5%。
本发明中选用的生物除臭剂，在有机物分解过程中所产生的氨、硫化氢等气体是恶臭污染源，它们是生物除臭剂钟有效微生物群的营养物质，它们通过新陈代谢放出氧气，消除了恶臭产生的物质基础。本发明中选用的锯末除臭剂，锯末具有通气性好、吸附性强、保水性适中、适合于微生物生长和繁殖等特点除臭。本发明中选用的植物型除臭剂，其中具有的活性成分对发酵中的微生物有协同作用，可以和主要恶臭物质如氨和硫化氢等结合；提取物中少量的咖啡碱、碳水化合物、氨基酸等物质通过物理和化学作用吸附、中和、聚合、缩合臭气物质。本发明中选用的纳微级金属、纳微级金属氧化物等除臭剂，纳微级粉末颗粒直径小，容易在空间中分散，从而能够均匀地分散在有机固体废物中，其中金属或金属氧化物可以和有机物分解过程中所产生的硫化物等发生反应，消除了恶臭，从而发挥了它们的作用。当然如果氧气充足产生恶臭气体会减少，就不需要添加除臭剂。
本发明选用粘合剂，使有机固体废物能够经挤压后形成稳定形状的颗粒，并且能够在之后的处理过程当中保持颗粒的完整性和独立性。粘合剂的加入可根据加入有机固体废物粘度的不同而做出调整。
本发明中部分调理剂和部分除臭剂，如石灰粉、纳微级金属、纳微级金属氧化物等，因为这些药剂颗粒细小，可以均匀的分散在颗粒内部和表面，可以吸收物料的水份并把物料粘结在一起使颗粒不分散。
所述调理剂和粘合剂联合作用，能够把有机质有效、均匀的包裹在颗粒内部。在使有机固体废物颗粒长时间保持颗粒态不变的同时，颗粒内部有机质之间的间隙较大，有利于颗粒内部与外部之间的物料输送。由于有机固体废物在反应器内部能够长期稳定的以颗粒形态存在，使得好氧发酵所需氧气以及发酵产生的气体能够在物料颗粒之间顺利的置换，将大大的促进物料的快速高效好氧发酵。
所述在加入有机固体废物时震荡反应器并运行液压伸缩装置，使得物料均匀混合，采用倾斜震荡，每次震荡时间为5-30min，倾斜角度为1-3°。物料在震荡和倾斜作用下会呈现出两种状态：分层状态和全混合状态。
物料在倾斜震荡作用下呈现的分层状态为：排料口一侧为颗粒小、阻力大、发酵完全的物料；物料进口处为加入的颗粒大、空隙大、阻力小的物料。这是因为物料在刚加入时受到重力作用落下，在不断的震荡和倾斜推动作用下，颗粒小的物料会向排料一侧不断移动。这个状态下间歇抽真空，因为排料口一侧颗粒小空隙小，进料口一侧颗粒大空隙大，所以空气会往空隙大的部分传动，加速了大颗粒物料的好氧发酵速度。同时，排料口一侧发酵完全的物料中的微生物会通过空气流动不断的被传送到进料口一侧，与新加入的物料之间进行微生物接种，也加速了进料口一侧物料的好氧发酵速度。
全混合状态，因为不断的进料，排料口一侧物料因为颗粒小阻力大会不断堆积，在不断震荡反应器以及倾斜反应器的作用下，排料口一侧堆积的发酵完全的物料会再一次向右侧运动倾斜，最后使加入的物料和发酵完全的物料均匀混合。发酵完全的物料的菌种会接种到新加入的物料中，加快新物料好氧发酵的速度。因为不断的混合，温度高的物料，会因为热传导作用，使得温度低的物料的温度升高，也能加快好氧发酵的速度。因为间歇抽真空造成的空气流动，也会加快物料间温度传导和微生物的接种，从而使物料好氧发酵速度加快。
所述压差增强有机固体废物颗粒好氧发酵过程中物质的传质传热，发酵过程间歇进行从反应器内抽出气体的抽真空操作和从反应器外部鼓气泵鼓气加压操作。首先在抽真空的过程中，反应器内部以及有机固体废物颗粒之间的气压逐渐减小。相比之下，颗粒内部由于好氧发酵产生了二氧化碳以及甲烷等产物，与颗粒外部的压差逐渐增大，促进了颗粒内部气体向颗粒外部输送的过程，同时随着有机质的消耗，逐渐的能够在颗粒的内部形成镂空的状态。同时抽真空的过程还能够带出反应器内部的水蒸气，这也能够加快内部颗粒干燥的速度。其次在空气加压过程中，随着空气的逐步加入，反应器内部与有机固体废物颗粒之间的气压逐渐增大，在此过程中，有机固体废物颗粒外部与颗粒内部之间的压差会逐渐增大，促进了颗粒之间的氧气及微生物向颗粒内部有机质部分输送的过程，进而促进了有机固体废物颗粒内部有机质的不断消耗。如此，在有机固体废物颗粒内部和外部之间压差的不断循环变化过程中，既能够促进颗粒内部产生气体的向外输送，还能够促进外部氧气及微生物向颗粒内部有机质的输送，进而加快了整个发酵过程的进程，大大的节省了发酵所需时间。
所述干燥并降解好的有机固体废物颗粒即为产物：颗粒态有机固体肥料。由于经过了压差循环变化的过程，使得颗粒内部形成了大量的空洞部分，相比于一般好氧发酵所得产物，此种产物具有形状固定方便施用、不易吹散、不易吸潮和结块以及肥效保持时间长等优点。
本发明另一目的是提供一种有机固体废物快速脱水发酵生产粒状堆肥的装置，其包括反应器1、支架、脱水造粒装置、震荡装置、废液收集池9、液压伸缩装置10、电动机11、进料斗12、加压装置、抽气泵19、轮子4；反应器1设置在支架上，反应器1下部开有进气孔5，加压装置设置在反应器底部并与进气孔连通，排料口2设置在反应器1一侧，脱水造粒装置安装在支架上并位于反应器另一侧，脱水造粒装置和反应器连通，进料斗12设置在脱水造粒装置上；电动机11与脱水造粒装置连接，脱水造粒装置与废液收集池9连通，反应器1上部设置有出气口15，出气口15与抽气泵19连接，且连接管道上设置有气体处理装置18，震荡装置设置在反应器1底部，并通过支撑板6设置在轮子4上方，液压伸缩装置10设置在支架下部并位于脱水造粒装置一侧，反应器上设置有温度传感器16、压力传感器17。
其中所述脱水造粒装置包括螺旋进料部13、造粒部14、机架23，螺旋进料部13与造粒部14设置在机架23上并通过法兰连接；
其中造粒部14包括外壳31、带螺旋叶片的转轴30、造粒孔板29，带螺旋叶片的转轴30设置在外壳31内，造粒孔板29设置在带螺旋叶片的转轴30外侧并位于外壳31内，外壳31上开有颗粒物出口32，颗粒物出口32与反应器连通；螺旋进料部13包括壳体27、转轴25、螺旋叶片22，进料斗12设置在壳体27上，螺旋叶片22固定在转轴25上，转轴25设置在壳体内，且其一端通过轴承24设置在机架上；壳体27下方开有脱水孔28，脱水孔上设置有过滤网，脱水孔通过收集管34与废水收集池9连通，带螺旋叶片的转轴30一端与转轴25连接，另一端通过轴承设置在机架上，转轴通过皮带与电动机11连接。
所述震荡装置为弹簧3。
所述加压装置包括鼓气泵8、气体止逆阀7，鼓气泵8通过气体止逆阀7与进气孔5连通；气体止逆阀7用于防止好氧发酵反应器1中的气体回流。
所述反应器1上设置有加药口20，加药口20下方装有喷洒头21。
所述排料口2和加药口20处设置有常规可控制阀门。
混合物料从进料口12进入螺旋进料部13，电动机11的带动转轴25转动，使得螺旋叶片22旋转并对物料进行挤压脱水，脱除废水通过脱水孔28排出，并在收集管34中汇集进入废水收集池，进行处理；物料通过螺旋进料部13进入到造粒部14当中，在带螺旋叶片的转轴30的挤压力和剪切力的双重作用下，物料从造粒孔板29处压出，形成颗粒状物料通过颗粒物出口进入到反应器1中进行发酵。
所述液压伸缩装置10可调节反应器1的倾斜度，在排料时，启动液压伸缩装置10，使得反应器1向右倾斜，打开排料口2，倾斜度为15°，使物料从排料口2排出。
所述反应装置1为棱柱体结构，由结构层和保温层两层构成。
所述进气孔5的小孔直径为0.5~3cm。
部分物料通过螺旋进料部13时会附着在螺旋进料部上，这些有机物中微生物进行繁殖，从而螺旋进料部内部上会附着有微生物，在下一次物料加入时，会使微生物混合在新加入的物料中（微生物接种），一起进入反应器中，也能够加快微生物的繁殖，缩短时间。当发酵过程中出现有机固体废物颗粒形状不稳定时，启用加药口20，将药剂从加药口20加入，通过喷洒头进入反应器1中。
本发明在压差强化传质传热发酵过程中，运行装置中的抽气泵19，反应器内的空气从出气口15通过气体处理装置处理后进入抽气泵19后排出，新的空气可通过鼓气泵从反应器底部进气孔5进入堆体。有机固体废物造粒后堆肥化生产粒状有机肥装置在抽真空过程中会抽出反应中产生的二氧化碳、氨气等气体，随着这些气体的排出，反应器中氧气的浓度会增加，这更加有利于菌种的繁殖，并且产生的恶臭气体也会大大减少；抽气时会带出水蒸气，这也会能够加快干燥的速度。运行装置中的加压装置，使气体通过底部进气孔6进入堆体，通过观察压力传感器18，确保反应器内压力在0.1~700Mpa范围内；因加入物料含水率不同，所以间隔抽真空、置换气体和加压时间不同；并且不同间隔时间，能够使氧气在物料中传动更均匀，使氧气和物料接触更充分。
本发明具有成本低、周期短、操作简单、臭气量小、生产安全、设备占用场地不大、随处理随排放等特点。用该方法，可以使含水率为70%-95%的有机固体废物，通过进料装置后含水率降低到70%以下，经过压差强化传质传热好氧发酵后的有机固体废物含水率小于40%。此方法处理有机固体废物仅需7-16天，并且处理后的有机固体废物，不再稀稠黏连，而是疏松透气、肥效高、可直接使用的颗粒态有机肥。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2是本发明脱水造粒装置结构示意图；
图中：1为好氧发酵反应器；2为出料口；3为弹簧；4为轮子；5为进气孔；6为支撑板；7为气体止逆阀；8为鼓气泵；9为废水收集池；10为液压伸缩装置；11为电动机；12为进料斗；13为螺旋进料部；14为造粒部；15为出气口；16为温度传感器；17为压力传感器；18为气体处理装置；19为抽气泵；20为加药口；21为喷洒头；22为螺旋叶片；23为机架；24为轴承；25为转轴；26为轴承端盖；27为壳体；28为脱水孔；29为造粒孔板；30为带螺旋叶片的转轴；31为外壳；32为颗粒出口；33为轴承闷盖，34为收集管，35为支架。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点会随着描述而更加清楚；但这些实施例仅是示范性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制；本领域技术人员应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明的技术方案的细节和形式进行修改和替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
本实施例的处理对象：某城市污水处理厂产生的脱水污泥，其含水率为85%，有机质含量为68%，碳氮比为10.9，密度为1.05t/m3。
脱水造粒：将5t左右的污泥脱水至60%水份后，加入调理剂烟末和碎秸秆（质量比1:2）混合物10kg、石灰25kg、粘合剂含铁型淀粉30kg（玉米淀粉、双氧水、氢氧化钠和硫酸亚铁溶液按质量比30: 2:1:4制得的混合物）；对混合后的污泥原料造粒，形成颗粒后进入反应器进行好氧堆肥；进料过程中对反应器进行倾斜震荡，倾斜角为2°，每次倾斜震荡时间为10min，；物料在反应器内的最大充满度为3/4；脱水过程中产生的水份经收集并处理后排放。
压差强化传质传热发酵：有机固体废物颗粒发酵至温度为60℃时，采用间歇抽真空方式从反应器内抽出气体，抽真空间隔时间为20h，每次抽真空时间为10min，反应器内真空度为35-45kPa，在抽真空结束后10min进行加压操作，加压时间10min，加压后反应器内压力为100-120Mpa；干燥并降解好的有机固体废物颗粒外排，发酵产生气体经降温、除湿、除臭、除尘处理后排放。
上述方法的实现装置如图1、2所示，该装置包括反应器1、支架35、脱水造粒装置、震荡装置、废液收集池9、液压伸缩装置10、电动机11、进料斗12、加压装置、抽气泵19、轮子4；反应器1设置在支架35上，反应器1下部开有进气孔5，加压装置设置在反应器底部并与进气孔连通，排料口2设置在反应器1一侧，脱水造粒装置安装在支架上并位于反应器另一侧，脱水造粒装置和反应器连通，进料斗12设置在脱水造粒装置上；电动机11与脱水造粒装置连接，脱水造粒装置与废液收集池9连通，反应器1上部设置有出气口15，出气口15与抽气泵19连接，且连接管道上设置有气体处理装置18，震荡装置设置在反应器1底部，并通过支撑板6设置在轮子4上方，液压伸缩装置10设置在支架下部并位于脱水造粒装置一侧，反应器上设置有温度传感器16、压力传感器17；所述脱水造粒装置包括螺旋进料部13、造粒部14、机架23，螺旋进料部13与造粒部14设置在机架23上并通过法兰连接；其中造粒部14包括外壳31、带螺旋叶片的转轴30、造粒孔板29，带螺旋叶片的转轴30设置在外壳31内，造粒孔板29设置在带螺旋叶片的转轴30外侧并位于外壳31内，外壳31上开有颗粒物出口32，颗粒物出口32与反应器连通；螺旋进料部13包括壳体27、转轴25、螺旋叶片22，进料斗12设置在壳体27上，螺旋叶片22固定在转轴25上，转轴25设置在壳体内，且其一端通过轴承24设置在机架上；壳体27下方开有脱水孔28，脱水孔上设置有过滤网，脱水孔通过收集管34与废水收集池9连通，带螺旋叶片的转轴30一端与转轴25连接，另一端通过轴承设置在机架上，转轴通过皮带与电动机11连接；所述震荡装置为弹簧3；所述加压装置包括鼓气泵8、气体止逆阀7，鼓气泵8通过气体止逆阀7与进气孔5连通；气体止逆阀7用于防止好氧发酵反应器1中的气体回流；机架两端设置有轴承端盖26和轴承闷盖33。
污泥进入反应器主要在好氧状态下堆肥发酵，10天后完成堆肥和干燥，通过排料口从反应器中排出；排出的污泥含水率为38%，不再稀稠黏连，而是疏松透气、肥效高的颗粒态有机肥，可直接用于后续的处理和处置。
实施例2
本实施例的处理对象：某奶牛养殖厂产生的奶牛粪便，其含水率为88%，有机质含量为13.9%，碳氮比为22，密度为1t/m3。
脱水造粒：将2t左右的奶牛粪便脱水至63%水份后，加入调理剂烟末、堆肥、草粉（质量比1:1:1）混合物50kg、石灰26kg，除臭剂纳米铁粉400g，粘合剂改性淀粉20kg（改性淀粉为植物淀粉、次氯酸钙、三聚磷酸钠和丙烯酸按质量比40:1:3:0.5制得的混合物）；对混合后的奶牛粪便原料造粒，形成颗粒后进入反应器进行好氧堆肥；进料过程中对反应器进行倾斜震荡，倾斜角为1.5°，每次倾斜震荡时间为5min；物料在反应器内的最大充满度为3/4；脱水过程中产生的水份经收集并处理后排放。
压差强化传质传热发酵：有机固体废物颗粒发酵至温度为70℃时，采用间歇抽真空方式从反应器内抽出气体，抽真空间隔时间为48h，每次抽真空时间为15min，反应器内真空度为1-10kPa，在抽真空结束后20min进行加压操作，加压时间15min，加压后反应器内压力为60-70Mpa；干燥并降解好的有机固体废物颗粒外排，发酵产生气体经降温、除湿、除臭、除尘处理后排放。
本实施例装置同实施例1，不同在于反应器1上设置有加药口20，加药口20下方装有喷洒头21；排料口2和加药口20处设置有常规可控制阀门。
奶牛粪便进入反应器后主要在好氧状态下堆肥发酵，8天后反应器中奶牛粪便完成堆肥和发酵可以随时排出，可以再继续向反应器中加入新鲜的奶牛粪便，以此类推循环。排出的奶牛粪便含水率为35%，不再稀稠黏连，而是疏松透气、肥效高的颗粒态有机肥，可直接用于农业施肥。
实施例3
本实施例的处理对象：某河道产生的经重力沉淀后的底泥，其含水率为85%，有机质含量为66%，碳氮比为13，密度为1.2t/m3。
脱水造粒：将8t左右的底泥脱水至70%水份后，加入调理剂碎秸秆、堆肥、草粉（质量比1:2:2）混合物25kg、石灰30kg，EM菌生物除臭剂24kg，粘合剂醚化植物胶DFPP-104-硫酸钠-氯化钠的水溶液10kg（醚化植物胶DFPP-104 1%、硫酸钠2.5%、饱和氯化钠、余量为水）；对混合后的底泥原料造粒，形成颗粒后进入反应器进行好氧堆肥；进料过程中对反应器进行倾斜震荡，倾斜角为2°，震荡时间为15min；物料在反应器内的最大充满度为3/4；脱水过程中产生的水份经收集并处理后排放。
压差强化传质传热发酵：有机固体废物颗粒发酵至温度为70℃时，采用间歇抽真空方式从反应器内抽出气体，抽真空间隔时间为2h，每次抽真空时间为2min，反应器内真空度为60-70kPa，在抽真空结束后5min进行加压操作，加压时间20min，加压后反应器内压力为为650-700Mpa；干燥并降解好的有机固体废物颗粒外排，发酵产生气体经降温、除湿、除臭、除尘处理后排放。
本实施例装置同实施例1；
底泥进入反应器后主要在好氧状态下堆肥发酵，15天后反应器中底泥完成堆肥和发酵可以随时排出，可以再继续向反应器中加入新鲜的底泥，以此类推循环。排出的底泥的含水率为35%，不再稀稠黏连，而是疏松透气、肥效高的颗粒态有机肥，可直接用于后续的处理与处置。
实施例4
本实施例的处理对象：某养猪场的猪粪便，其含水率为85%，有机质含量为15%，碳氮比为15，密度为1.2t/m3。
脱水造粒：将2t左右的猪粪便脱水至70%水份后，加入调理剂碎秸秆、堆肥、草粉、烟末（任意比混合）混合物100kg、石灰20kg，锯末20kg，壳聚糖生物除臭剂10kg，粘合剂煤泥、苦土混合物10kg（质量比2:1）；对混合后的猪粪便原料造粒，形成颗粒后进入反应器进行好氧堆肥；进料过程中对反应器进行倾斜震荡，倾斜角为1°，震荡时间为10min；物料在反应器内的最大充满度为3/4；脱水过程中产生的水份经收集并处理后排放。
压差强化传质传热发酵：有机固体废物颗粒发酵至温度为60℃时，采用间歇抽真空方式从反应器内抽出气体，抽真空间隔时间为30h，每次抽真空时间为15min，反应器内真空度为0.08-1kPa，在抽真空结束后5min进行加压操作，加压时间15min，加压后反应器内压力为为40-50Mpa；干燥并降解好的有机固体废物颗粒外排，发酵产生气体经降温、除湿、除臭、除尘处理后排放。
本实施例装置同实施例1；
猪粪便进入反应器后主要在好氧状态下堆肥发酵，10天后反应器中猪粪便完成堆肥和发酵可以随时排出，可以再继续向反应器中加入新鲜的猪粪便，以此类推循环。排出的猪粪便的含水率为35%，不再稀稠黏连，而是疏松透气、肥效高的颗粒态有机肥，可直接用于后续的处理与处置。
实施例5
本实施例的处理对象：某养鸡场的鸡粪便，其含水率为75%，有机质含量为25%，碳氮比为4，密度为1.25t/m3。
脱水造粒：将3t左右的鸡粪便脱水至65%水份后，加入调理剂碎秸秆、堆肥、草粉、烟末（任意比混合）混合物150kg、石灰15kg，CTB-2为200kg，植物型除臭剂（丝兰属植物及其提取物）10kg，粘合剂硫酸钙-变性淀粉水溶液（硫酸钙2.0%、变性淀粉30%、余量为水）12kg；对混合后的鸡粪便原料造粒，形成颗粒后进入反应器进行好氧堆肥；进料过程中对反应器进行倾斜震荡，倾斜角为1.5°，震荡时间为15min；物料在反应器内的最大充满度为3/4；脱水过程中产生的水份经收集并处理后排放。
压差强化传质传热发酵：有机固体废物颗粒发酵至温度为60℃时，采用间歇抽真空方式从反应器内抽出气体，抽真空间隔时间为72h，每次抽真空时间为15min，反应器内真空度为15-25kPa，在抽真空结束后10min进行加压操作，加压时间10min，加压后反应器内压力为为120-130Mpa；干燥并降解好的有机固体废物颗粒外排，发酵产生气体经降温、除湿、除臭、除尘处理后排放。
本实施例装置同实施例1；
鸡粪便进入反应器后主要在好氧状态下堆肥发酵，7天后反应器中鸡粪便完成堆肥和发酵可以随时排出，可以再继续向反应器中加入新鲜的鸡粪便，以此类推循环。排出的鸡粪便的含水率为20%，不再稀稠黏连，而是疏松透气、肥效高的颗粒态有机肥，可直接用于后续的处理与处置。
Claims (15)
1.一种有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）脱水造粒：将有机固体废物脱水至含水率为50%~70%后加入粘合剂进行混合；对混合后的有机固体废物原料造粒，原料形成颗粒后进入反应器进行好氧堆肥；进料过程中对反应器进行倾斜震荡；物料在反应器内的最大填充度为反应器体积的3/4；脱水过程中产生的水份经收集并处理后排放；
（2）压差强化传质传热发酵：有机固体废物颗粒发酵至温度为50~90℃时，采用间歇抽真空方式从反应器内抽出气体，抽真空间隔时间为1~72h，每次抽真空时间为2~15min，反应器内真空度为0.08~100kPa，在抽真空结束后5~20min进行加压操作，加压时间5~20min，使反应器内压力在0.1~700Mpa范围内；干燥并降解好的有机固体废物颗粒外排，发酵产生气体经降温、除湿、除臭、除尘处理后排放。
2.根据权利要求1所述的有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，其特征在于：脱水造粒过程中，造粒后形成的有机固体废物颗粒粒径为2~20mm。
3.根据权利要求1所述的有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，其特征在于：进料过程中对反应器进行倾斜震荡，倾斜角度为1~3°，震荡时间为5~30min。
4.根据权利要求1所述的有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，其特征在于：添加粘合剂时，同时添加调理剂或/和除臭剂。
5.根据权利要求4所述的有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，其特征在于：粘合剂为醚化植物胶DFPP-104、硫酸钠和氯化钠的水溶液、硫酸钙-变性淀粉水溶液、含铁型淀粉、粘土类矿物、改性淀粉中的一种或几种，其中粘合剂与有机固体废物的质量比为1:1000~1:200。
6.根据权利要求5所述的有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，其特征在于：含铁型淀粉为玉米淀粉、双氧水、氢氧化钠和硫酸亚铁溶液按质量比30~50:0.5~2:1~2:1~4制得的混合物。
7.根据权利要求5所述的有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，其特征在于：改性淀粉为植物淀粉、次氯酸钙、三聚磷酸钠和丙烯酸按质量比35~45：0.1~3：1~5：0.1~1制得的混合物。
8.根据权利要求4所述的有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，其特征在于：调理剂为草粉、烟末、碎秸秆、堆肥、石灰、CTB-2的一种或任意比的几种，草粉、烟末、碎秸秆、堆肥中的一种或任意比的几种的添加量为有机固体废物质量的0.1%~10%，石灰的加入量为有机固体废物质量的0.1%~3%，CTB-2加入量为有机固体废物质量的10%~40%。
9.根据权利要求4所述的有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法，其特征在于：除臭剂为生物除臭剂、锯末、植物型除臭剂、纳微级金属或纳微级金属氧化物。
10.实现权利要求1所述的有机固体废物造粒变压堆肥化生产粒状有机肥的方法的装置，其特征在于：包括反应器（1）、支架、脱水造粒装置、震荡装置、废液收集池（9）、液压伸缩装置（10）、电动机（11）、进料斗（12）、加压装置、抽气泵（19）、轮子（4）；反应器（1）设置在支架上，反应器（1）下部开有进气孔（5），加压装置设置在反应器底部并与进气孔连通，排料口（2）设置在反应器（1）一侧，脱水造粒装置安装在支架上并位于反应器另一侧，脱水造粒装置和反应器连通，进料斗（12）设置在脱水造粒装置上；电动机（11）与脱水造粒装置连接，脱水造粒装置与废液收集池（9）连通，反应器（1）上部设置有出气口（15），出气口（15）与抽气泵（19）连接，且连接管道上设置有气体处理装置（18），震荡装置设置在反应器（1）底部，并通过支撑板（6）设置在轮子（4）上方，液压伸缩装置（10）设置在支架下部并位于脱水造粒装置一侧，反应器上设置有温度传感器（16）、压力传感器（17）。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：脱水造粒装置包括螺旋进料部（13）、造粒部（14）、机架（23），螺旋进料部（13）与造粒部（14）设置在机架（23）上并通过法兰连接；
其中造粒部（14）包括外壳（31）、带螺旋叶片的转轴（30）、造粒孔板（29），带螺旋叶片的转轴（30）设置在外壳（31）内，造粒孔板（29）设置在带螺旋叶片的转轴（30）外侧并位于外壳（31）内，外壳（31）上开有颗粒物出口（32），颗粒物出口（32）与反应器连通；螺旋进料部（13）包括壳体（27）、转轴（25）、螺旋叶片（22），进料斗（12）设置在壳体（27）上，螺旋叶片（22）固定在转轴（25）上，转轴（25）设置在壳体内，且其一端通过轴承（24）设置在机架上；壳体（27）下方开有脱水孔（28），脱水孔上设置有过滤网，脱水孔通过收集管（34）与废水收集池（9）连通，带螺旋叶片的转轴（30）一端与转轴（25）连接，另一端通过轴承设置在机架上，转轴通过皮带与电动机（11）连接。
12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：震荡装置为弹簧（3）。
13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：加压装置包括鼓气泵（8）、气体止逆阀（7），鼓气泵（8）通过气体止逆阀（7）与进气孔（5）连通。
14.根据权利要求10所述的装置，其特征在于：反应器（1)上设置有加药口（20），加药口（20）下方装有喷洒头（21）。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于：排料口（2）和加药口（20）处设置有常规可控制阀门。
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Application publication date: 20160831 Assignee: YUNNAN ZHIDE ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Assignor: Kunming University of Science and Technology Contract record no.: X2024980014480 Denomination of invention: Method and device for producing granular organic fertilizer by granulation and pressure composting of organic solid waste Granted publication date: 20220412 License type: Open License Record date: 20240913 |
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