CN106518183A - 一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法 - Google Patents

一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，该方法包括：将含固率为2.5～20％的有机固体废弃物混合物利用预热反应器进行预热，再以压力为0.6MPa、温度为155～170℃的热蒸汽进行热水解消化，处理后的物料经过缓冲换热器后进入流化式厌氧反应器厌氧消化产沼反应，产生的沼气产生蒸汽用于前端的加热环节，厌氧反应的混合物经过螺杆式脱水机后蒸汽烘干脱水，滤饼添加适当的调理剂后送至堆肥系统进行好氧堆肥处理，最后形成有机肥料。本发明相对传统有机固体废弃物制备有机肥料方法，自动化程度高，产沼时间短、效率高，热能循环利用，大大降低调理剂用量，效果更好。

Description

一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法
技术领域
本发明涉及固体废物处理技术领域，尤其涉及一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法。
背景技术
近年来，我国经济飞速发展，人民生活水平日益提高，对环境提出了更高要求，带动污水处理效率的逐渐提高，与此同时，污水处理过程产生大量的剩余污泥有待处理。城市污水处理厂剩余污泥中含有丰富的有机质、氮、磷和其他一些营养物质，具有可观的肥效成分。
随着生活水平的提高，餐厨垃圾产生量也与日俱增，如何无害化、资源化处理餐厨垃圾，实现餐厨废弃物的有效资源化，对我国的经济与环境发展产生重大的意义。
城市污水厂剩余污泥等有机固体废弃物厌氧消化和好氧堆肥处理是较常见的方式之一。
厌氧消化是微生物在不存在氧气的情况下分解生物可降解材料的一系列过程。生物可降解材料包括废纸、餐厨垃圾、高浓度有机废水、动物排泄物和液体废物等。厌氧消化适合于处理湿润的有机材料，被广泛用于有机废物的处理。
好氧堆肥是在有氧气条件下，借助好氧微生物(主要是好氧细菌)的作用，有机物不断被分解转化的过程。在污泥中加入一定比例的膨松剂和调理剂，比如秸秆、稻草、城市园林落叶剪枝、粉煤灰或生活垃圾有机物等，通过好氧微生物群落在潮湿、有氧环境下对废物中有机物的氧化、分解，使有机物转化为腐殖质。
剩余污泥含水率通常大于95％，而堆肥物料最佳含水率为55～60％。因此如何实现更高效率的厌氧消化和好氧堆肥显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的是克服传统有机固体废弃物制备有机肥料工艺投配含固率低，水力停留时间长，消化器容积大，消化后泥饼脱水性能较差，病原菌杀灭不足等缺点，提供一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法。
本发明对有机固体废弃物进行热水解预处理，经过预处理后，有机固体废弃物再经过高效厌氧消化，残渣进行脱水，然后进行高温好氧堆肥处理工艺，大大提高有机固体废弃物脱水性能，自动化程度高，产沼时间短、效率高，热能循环利用，大大降低调理剂用量，效果更好。
本发明提供了一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，包括以下步骤：
1)预热工序：将含固率为2.5～20％的有机固体废弃物利用预热反应器中进行预热至80～90℃；
2)热水解处理工序：预热处理后的有机固体废弃物转移至热水解反应罐中进行热水解反应；热水解反应罐内以压力为0.6MPa、温度为155～170℃的热蒸汽进行热水解处理30～50分钟；
3)物料缓冲换热工序：热水解处理后的有机固体废弃物通过缓冲换热器闪蒸释放预热蒸汽，产生废热蒸汽；经缓冲换热器处理后的有机固体废弃物降温至50～65℃，后输送至流化式厌氧反应器；
4)流化式厌氧消化工序：有机固体废弃物在流化式厌氧反应器中进行流化式高固体厌氧消化产沼反应；所述厌氧反应器中设置有搅拌器，产生的沼气用于热水解反应其提供能源生产高压蒸汽；本发明中后续脱水工艺产生的出水，也用泵打入厌氧反应器，使得厌氧反应器中液体和固体充分混合，呈流动状态；
5)螺杆式脱水工序：厌氧反应后的有机固体废弃物进入螺杆式脱水机进行压榨脱水，出水泵入流化式厌氧反应器；
6)好氧堆肥工序：脱水后的滤饼加入调理剂、混合均匀后送至高温好氧堆肥系统进行堆肥处理，产生有机肥料。
所述步骤1)中，有机固体废弃物包括市污水厂剩余污泥、餐厨垃圾、禽畜粪便、废弃果蔬等。
所述步骤2)中，预热后的有机固体废弃物间歇定量地送至热水解罐，热水解处理后有机固体废弃物含固率为15～25％。
所述步骤3)中热水解处理后的有机固体废弃物通过缓冲换热器闪蒸释放预热蒸汽，产生废热蒸汽用于步骤1)预热工序和堆肥处理前的蒸汽烘干脱水工序。
所述步骤4)中，在流化式厌氧反应器中，有机固体废弃物进行高固体厌氧消化15天，消化温度为40～45℃；
所述步骤5)中，厌氧反应后有机固体废弃物进入螺杆式脱水机进行压榨脱水，脱水后的滤饼含水率60～65％；
所述步骤5)中若螺杆式脱水工序脱水处理后的滤饼含水率大于60％，则脱水后的滤饼进行蒸汽烘干脱水处理，含水率小于60％后再进行堆肥处理。
所述步骤6)中，调理剂是指秸秆、木屑、稻壳或干树叶，调理剂的添加量为20～40kg/吨滤饼。
所述步骤6)中，在高温好氧堆肥系统进行堆肥处理的时间为15～20天，堆肥温度达到50℃以上。
本发明有机固体废弃物制备有机肥料具有如下有益效果：
1.本发明针对有机固体废弃物自身特点，在高温高压条件下对有机固体废弃物进行热水解处理，对有机固体废弃物进行水解破坏，释放其中有机物，提高后续厌氧消化效率；
2.有机固体废弃物在高温155～170℃、高压0.6Mpa条件下，使微生物细胞壁遭到破坏，微生物内部水分被释放到细胞外，从而提高有机固体废弃物的脱水性能，热水解处理后的有机固体废弃物其含水率可减到85～75％；
3.经过热处理后的有机固体废弃物在流化式厌氧反应器中，在反应器中搅拌器和后续螺杆式脱水机产生的出水泵入厌氧反应器的双重作用下，进行厌氧产沼反应，产生的沼气用于沼气锅炉生产高压蒸汽。
4.厌氧反应后有机固体废弃物进入螺杆式脱水机进行压榨脱水，脱水后的滤饼含水率60～65％，
5.有机固体废弃物在高温155～170℃、高压0.6Mpa条件下停留时间30～50分钟，达到灭菌的标准，实现了无害化要求。
6.本发明工艺适用的有机固体废弃物包括：污水厂剩余污泥、餐厨垃圾、禽畜粪便、废弃果蔬等。
7.本发明相对传统方法，大大提高了厌氧消化产沼效率，后期堆肥过程中调理剂用量大幅减少，堆肥腐熟更快、效果更好，堆肥系统处理能力提高了2倍。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。
实施例1
城市污水处理厂含水率为97.5％的脱水污泥，输送至预热换热器，来自缓冲换热器的蒸汽将污泥预热后温度为90℃；然后间歇定量地输送至热水解罐内，对热水解罐中的污泥采用多点通入温度为190℃、压力为1.0Mpa的蒸汽，罐内温度为170℃，压力为0.6Mpa进行热水解处理30分钟；热水解处理后的污泥含固率为15％，热水解后物料进入缓冲换热器闪蒸释放预热蒸汽，使污泥温度降至55℃后进入厌氧反应器，厌氧反应器采用缓冲换热器热源进行保温，厌氧反应器在反应器中搅拌器和后续螺杆式脱水机产生的出水泵入厌氧反应器的双重作用下，进行厌氧产沼反应15天，消化温度为40～45℃；产生的沼气用于沼气锅炉生产高压蒸汽。厌氧反应后物料再送至螺杆式脱水机进行脱水处理，脱水后滤饼含水率为65％；滤饼经过蒸汽烘干至含水率为55％，添加秸秆调理剂，调理剂添加量为40kg/吨滤饼，后送至高温好氧堆肥系统进行堆肥处理时间20天，温度达到55℃以上，形成有机肥底料。
实施例2
城市污水处理厂含水率为97.5％的脱水污泥与含水率85％餐厨垃圾调配成88％的混合有机废弃物(即含固率为12％)，输送至缓冲换热器内，余热蒸汽将混合物预热后温度为80℃；然后间歇定量地输送至热水解罐内，对热水解罐中的污泥采用多点通入温度为190℃、压力为1.0Mpa的蒸汽，，罐内温度为170℃，压力为0.6Mpa进行热水解处理50分钟；热水解处理后的污泥含固率为25％，热水解后物料进入缓冲换热器闪蒸释放预热蒸汽，使污泥温度降至55℃后进入厌氧反应器，厌氧反应器采用缓冲换热器热源进行保温，厌氧反应器在反应器中搅拌器和后续螺杆式脱水机产生的出水泵入厌氧反应器的双重作用下，进行厌氧产沼反应15天，消化温度为40～45℃，产生的沼气用于沼气锅炉生产高压蒸汽。厌氧反应后物料再送至螺杆式脱水机进行脱水处理，脱水后滤饼含水率为60％，添加秸秆调理剂，调理剂添加量为30kg/吨滤饼，后送至高温好氧堆肥系统进行堆肥处理时间15天，温度达到55℃以上，形成有机肥底料。
实施例3
城市污水处理厂含水率为97.5％的脱水污泥与含水率75％鸡粪调配成80％的混合有机废弃物(即含固率为20％)，输送至缓冲换热器内，余热蒸汽将混合物预热后温度为90℃；然后间歇定量地输送至热水解罐内，对热水解罐中的污泥采用多点通入温度为190℃、压力为1.0Mpa的蒸汽，罐内温度为170℃，压力为0.6Mpa进行热水解处理40分钟；热水解处理后的污泥含固率为25％，热水解后物料进入缓冲换热器闪蒸释放预热蒸汽，使污泥温度降至55℃后进入厌氧反应器，厌氧反应器采用缓冲换热器热源进行保温，厌氧反应器在反应器中搅拌器和后续螺杆式脱水机产生的出水泵入厌氧反应器的双重作用下，进行厌氧产沼反应15天，消化温度为40～45℃；产生的沼气用于沼气锅炉生产高压蒸汽。厌氧反应后物料再送至螺杆式脱水机进行脱水处理，脱水后滤饼含水率为55％，添加秸秆调理剂，调理剂添加量为20kg/吨滤饼，后送至高温好氧堆肥系统进行堆肥处理时间20天，温度达到50℃以上，形成有机肥底料。
尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。

Claims (9)

1.一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，包括以下步骤：
1)预热工序：将含固率为2.5～20％的有机固体废弃物利用预热反应器中进行预热至80～90℃；
2)热水解处理工序：预热处理后的有机固体废弃物转移至热水解反应罐中进行热水解反应；热水解反应罐内以压力为0.6MPa、温度为155～170℃的热蒸汽进行热水解处理30～50分钟；
3)物料缓冲换热工序：热水解处理后的有机固体废弃物通过缓冲换热器闪蒸释放预热蒸汽，产生废热蒸汽；经缓冲换热器处理后的有机固体废弃物降温至50～65℃，后输送至流化式厌氧反应器；
4)流化式厌氧消化工序：有机固体废弃物在流化式厌氧反应器中进行流化式高固体厌氧消化产沼反应；所述流化式厌氧反应器中设置有搅拌器，产生的沼气用于热水解反应其提供能源生产高压蒸汽；
5)螺杆式脱水工序：经流化式厌氧消化后的有机固体废弃物进入螺杆式脱水机进行压榨脱水，出水泵入流化式厌氧反应器；
6)好氧堆肥工序：螺杆式脱水工序脱水后的滤饼加入调理剂、混合均匀后送至高温好氧堆肥系统进行堆肥处理，产生有机肥料。
2.根据权利要求1所述的一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤1)中，有机固体废弃物为市污水厂剩余污泥、餐厨垃圾、禽畜粪便、废弃果蔬中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤2)中，预热后的有机固体废弃物间歇定量地送至热水解反应罐，热水解处理后有机固体废弃物含固率为15～25％。
4.根据权利要求1所述的一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤4)中，在流化式厌氧反应器中，有机固体废弃物进行高固体厌氧消化15天，消化温度为40～45℃。
5.根据权利要求1所述的一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤5)中，厌氧反应后有机固体废弃物进入螺杆式脱水机进行压榨脱水，脱水后的滤饼含水率60～65％。
6.根据权利要求1所述的一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤6)中，调理剂是指秸秆、木屑、稻壳或干树叶，调理剂的添加量为20～40kg/吨滤饼。
7.根据权利要求1所述的一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤6)中，在高温好氧堆肥系统进行堆肥处理的时间为15～20天，堆肥温度50℃以上。
8.根据权利要求1所述的一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤5)中若螺杆式脱水工序脱水处理后的滤饼含水率大于60％，则脱水后的滤饼进入蒸汽烘干脱水工序进行再次脱水处理，含水率小于60％后再进行堆肥处理。
9.根据权利要求1或8所述的一种有机固体废弃物制备有机肥料的方法，其特征在于：所述步骤3)中热水解处理后的有机固体废弃物通过缓冲换热器闪蒸释放预热蒸汽，产生废热蒸汽用于步骤1)预热工序和堆肥处理前的蒸汽烘干脱水工序。
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