CN107793197A - 一种利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产有机肥料的设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产有机肥料的设备及其方法，包括五级熟化池，在五级熟化池中将粪便、粉煤灰与作物秸秆生产有机肥料分级熟化，形成有机肥。在生产有机肥料的同时，资源化利用建筑垃圾减轻了城市污水处理压力，解决了发电企业灰渣消化和农村秸秆焚烧问题。

Description

一种利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产 有机肥料的设备及方法

技术领域

本发明涉及一种利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产有机肥料的方法，属于环境保护领域。

背景技术

近10年间，将粪便经污水管网输送到城市污水处理厂进行集中处理的方式在我国得到快速发展，越来越多的城市采用粪便经预处理后与城市污水处理厂或垃圾填埋场合并处理方式，即处理后虑清液进入污水处理系统，粪渣进入污泥处理系统与垃圾一起填埋。但是，由于粪液有机物含量极高，COD含量大约为20000mg/L，浓度是城市污水的100倍左右，将浓度如此之高的粪便污水排入市政管网和进入污水处理厂合并处理，前提必须对粪便的水质，浓度和排量进行处理和计算，污染负荷不能超出市政排水管网和污水处理厂可以承受的范围，否则会导致排水系统及污水处理厂的水质恶化。粪便必须预处理，降低粪便的固含量，降解粪便的BOD5值，直至污水处理可以承受的程度。而完成这些要求，需设计合理的处理工艺和选择可靠的专用粪便处理技术与机械设备。目前的粪便预处理多是利用化粪池过滤沉淀，其原理是固化物在池底分解，上层水体净化进入管道流走，给固化物以充足的时间水解，使大分子有机物水解为酸、酵等小分子有机物，进而改变了结构，使之转化为稳定的熟污泥，降低了污泥含水率，并定期进行清掏。我国城市对于化粪池的清掏率不高，广州也仅为22％，粪便污泥长期淤积，造成粪渣板结，同时化粪池也容易饱和，漫溢出来的污水会污染环境，严重的还会引起沼气爆炸。在雨季，化粪池漫溢的情况多有发生。有资料显示，我国13.6亿人口每年产生超亿吨粪便污泥，2012年全年无害化处理仅有801万吨。因此有专家断言：如果不能解决化粪池污泥无害化问题，化粪池就将成为水污染的污染源。

在城市粪便处理方面，世界上有欧美的高成本模式，日本的中成本模式，发展中国家的低成本模式。欧美以城市排水管网和污水处理厂作为粪便收集和处理基础，将污水与粪便合并处理；日本除污水粪便合并处理之外，采用车辆收集集中处理和现场净化池分散处理相结合；发展中国家则以旱厕、沼气池等多样化的粪便处理方式处理。

在国内，广州市采用城市粪便处理厂与污水处理厂合建的模式，粪便处理厂作为粪便处理的预处理车间，用机械设备将粪便中的渣水分离，分离出的粪渣无害化处理后作为园林肥料，污水排入市政污水处理厂。徐州市采用的粪便处理工艺为物理化学方法，即固液分离和絮凝沉淀。两种方法也都存有不足。

其一，依托污水处理厂的初纳采用的固液分离设备常存在漏筐、缠绕现象，絮凝脱水设备脱水效果也不理想。其二，脱水后的粪便滤清液经调节池注入污水处理厂，增强污水可生化性的同时，对除磷脱磷的效果有影响。

粉煤灰是我国当前排放量最大的工业废渣之一，据测算，每消耗4吨煤就产生1吨粉煤灰，我国年产粉煤灰高达6亿吨。2013年1月5日，国家发改委、科技部、工信部等10部委、总局联合发布《粉煤灰综合利用管理办法》之后，综合利用率有所上升，2015年达70％，却仍有近2亿吨的粉煤灰需要处理，露天堆放不但占用大量土地，也将产生扬尘，污染大气；填埋又将带来其他环境问题，因此，很多发电企业都为粉煤灰的处理头疼。

每年夏秋两季，农村都要大量焚烧秸秆，产生的烟雾极大，致大气中二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物三项指标达到高峰值，分别比平时高出1倍到3倍；焚烧秸秆产生的大量的烟雾能使能见度下降，直接影响民航、铁路、高速公路的正常运营；也容易引发火灾，引燃周边的易燃物，麦田被大片烧光的情况发生很多；另外，也破坏了土壤结构，土地表层微生物被烧死，腐殖质有机物被矿化，改变了土壤的物理性状，破坏了地力。因此，国家环境保护总局于1999年发布《秸秆焚烧和综合利用管理办法》。但由于秸秆利用价值低，和抢收抢种的特殊时期等多种原因，进行焚烧的还有许多，依然是亟待解决的问题。

有关资料显示，2012年，我国建筑垃圾产量已达21.35万吨，积累建筑垃圾已达165万吨，绝大部分建筑垃圾未经任何处理运往郊外或露天填埋，不仅造成高额的垃圾清运成本，而且占用大量土地，污染水体，污染大气，污染土壤，甚至酿成祸患，深圳2015年12月20日，山体滑坡，便由于山坡上堆放的垃圾造成33栋建筑物被不同程度损坏，59人失踪，教训极为惨痛。我国的建筑垃圾资源化利用率不足5％，远低于发达国家90％的现状，而5％的利用率，也有人质疑，北京建筑工程学院建材实验室主任陈家珑教授认为不足1％；中国城市卫生行业发展研究报告(2015-2016)显示：据不完全统计，我国18个省市自治区/直辖市共有建筑垃圾处理厂857座，其中处理方式为填埋的717座，处理方式为堆放的83座，资源化处理厂只有67座，而所谓的资源化利用也只是提取骨料、混合料用于建材生产，利用率很低。

附图说明

图1：五级熟化池的结构图。

发明内容

本发明的目的是资源化利用城市粪便、粉煤灰、作物秸秆和建筑垃圾，将之充分发酵熟化合成为有机肥料，变废为宝，开掘新的财富增长点。同时解决城市粪便污水、粉煤灰和秸秆焚烧带来的环境问题，提供一种具有普遍应用价值、效益突出、方法简便的技术方法。

本发明的另一个目的是：①解决了城市粪便处理难题。城市粪便具有很大的危害性，特别是雨季排水量增加，化粪池漫溢的污水会污染环境；长时间累积致游离氨产生还会引发沼气爆炸。另外，还给城市污水处理增加了难度。②解决了粉煤灰的社会难题。我国火力发电发达，粉煤灰产生量巨大，70％的资源化利用率已然不易，但30％的未利用率也带来巨大的环境问题，特别是扬尘、京津冀地区长时间雾霾与之有着密切关系。③解决了秸秆焚烧污染环境的问题。秸秆焚烧不但导致大气污染、容易引发交通事故和火灾，还会破坏土壤结构。④解决了建筑垃圾资源化率问题。通常的建筑垃圾资源化利用，泥土都是简单还田，利用率不高，生产有机肥可以实现增值利用。⑤改善了环境。城市粪便、粉煤灰、作物秸秆和建筑垃圾都是引发环境问题的重要因素，本发明使用四者作为主要原料生产有机肥，解决了这四大大难题的同时，也起到了污染治理保护环境的作用。

本发明的技术方案是：

一种利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产有机肥料的设备，包括五级熟化池，其中：

第一级熟化池：包括粪便输入设备、粪便输出设备。粪便输入设备将粪便导入第一级熟化池，入池的粪便在生物菌群作用与发酵的过程中初步腐熟，部分病菌与寄生虫卵被杀灭，熟化池上粪皮与底部粪渣留在第一级熟化池继续发酵，粪便输出设备将中层熟化的粪液输入到第二级熟化池；

第二级熟化池：包括粪便输入设备、秸秆输入设备、粪便输出设备。粪便输入设备将中层熟化的粪液导入第二级熟化池，秸秆输入设备将粉碎的秸秆加入第二级熟化池，粉碎的秸秆、生物菌群一同发酵，使粪便彻底得到熟化，大分子有机物转化为小分子有机物，粪便转化为污泥，病菌与寄生虫卵被杀灭，秸秆也基本腐烂变质，粪便达到无害化，粪便输出设备将无害化的粪便输入到第三级熟化池；

第三级熟化池：包括粪便输入设备、粉煤灰输入设备、渣土输入设备、搅拌设备、有机肥输出设备。粪便输入设备将无害化的粪便导入第三级熟化池，无害化的粪便进入第三级熟化池与粉碎的粉煤灰、建筑垃圾资源化利用产生的泥土掺合发酵，温度不低于55度，加入生物菌群和进行机械搅拌，使粉煤灰、腐烂的秸秆、建筑垃圾泥土与粪便污泥融合浸润，分解化合，形成初步酵化的有机肥，粪便输出设备将初步酵化的有机肥输入到第四级熟化池；

第四级熟化池：包括有机肥输入设备、搅拌设备、检测化验设备、有害物质处理设备、有机肥输出设备。有机肥输入设备将初步酵化的有机肥导入到第四级熟化池，初步酵化的有机肥在温度不低于55度的第四级熟化池进行深度融合，由搅拌设备进行充分搅拌，充分熟化，生产半成品有机肥，同时由检测化验设备进行检测化验有害物质的情况与肥性成份，若含有害物质进行技术处理，有机肥输出设备将半成品有机肥输出到第五级熟化池；

第五级熟化池：包括半成品有机肥输入设备、化学元素添加设备、成品有机肥输出设备，半成品有机肥输入设备将半成品有机肥导入到第五级熟化池，依第四级熟化池检测化验数据，添加缺失的氮、磷、钾等元素或按客户要求强化某种肥性，形成成品有机肥，成品有机肥输出设备将其输送到成品库；

每个熟化池的上部带有密封罩和沼气回收系统，避免沼气进入大气造成新的污染；

每个熟化池的底部都安装加热升温系统，用沼气回收系统收集的沼气对熟化池进行加热升温。

本发明的另一技术方案是：

一种利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产有机肥料的方法，包括五级熟化，其中：

第一级熟化：在第一级熟化池中，入池的粪便在生物菌群作用与发酵的过程中初步腐熟，部分病菌与寄生虫卵被杀灭，熟化池上粪皮与底部粪渣留在第一级熟化池继续发酵，中层熟化的粪液进入到第二级熟化池；

第二级熟化：在第二级熟化池中，粉碎的秸秆加入第二级熟化池，粉碎的秸秆、生物菌群一同发酵，使粪便彻底得到熟化，大分子有机物转化为小分子有机物，粪便转化为污泥，病菌与寄生虫卵被杀灭，秸秆也基本腐烂变质，粪便达到无害化，无害化的粪便输入到第三级熟化池；

第三级熟化：在第三级熟化池中，无害化的粪便进入第三级熟化池与粉碎的粉煤灰、建筑垃圾资源化利用产生的渣土掺合发酵，加入生物菌群和进行机械搅拌，使粉煤灰、腐烂的秸秆、建筑垃圾渣土与粪便污泥融合浸润，分解化合，形成初步酵化的有机肥，初步酵化的有机肥输入到第四级熟化池；

第四级熟化：在第四级熟化池中，初步酵化的有机肥在第四级熟化池进行深度融合，充分搅拌，充分熟化，生产半成品有机肥，同时进行检测化验有害物质的情况与肥性成份，若有害物质则由有害物质处理设备进行处理，半成品有机肥输出到第五级熟化池；

第五级熟化：在第五级熟化池中，依第四级熟化池检测化验数据，添加缺失的氮、磷、钾等元素或按客户要求强化某种肥性，形成成品有机肥，输送到成品库。

优选地，还包括收集每个熟化池的沼气，并将沼气用于对熟化池进行升温加热的步骤。

本发明的有益效果是：①、变废为宝，效益显著。城市粪便污水、粉煤灰和作物秸秆都是废物，而且处理难度都非常大，增加了社会投入效果却不理想。资源化利用使之成为有机肥，废物得到了利用，而且大幅增值，效益十分显著，50万人口城市粪便年产有机肥可达10 万吨，创造近亿元价值，同时，也使农田土壤得到改良和带来农林产品的增收。普遍应用，价值将十分巨大。②、促进就业。年产10万吨有机肥企业，直接用工需100人以上，加上辐射带动起码150人，能部分缓解城市就业压力。③、促进运输业发展。年产10万吨有机肥，直接带动20万吨运力，对地方运输业，地方经济发展起到了促进作用。

具体实施方式

如图1所示，一种利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产有机肥料的设备，包括五级熟化池，其中：

第一级熟化池1：包括粪便输入设备、粪便输出设备，粪便输入设备将粪便导入第一级熟化池，入池的粪便在生物菌群作用与发酵的过程中初步腐熟，部分病菌与寄生虫卵被杀灭，熟化池上粪皮与底部粪渣留在第一级熟化池继续发酵，粪便输出设备将中层熟化的粪液输入到第二级熟化池；

第二级熟化池2：包括粪便输入设备、秸秆输入设备、粪便输出设备，粪便输入设备将中层熟化的粪液导入第二级熟化池，秸秆输入设备将粉碎的秸秆加入第二级熟化池，粉碎的秸秆、生物菌群一同发酵，使粪便彻底得到熟化，大分子有机物转化为小分子有机物，粪便转化为污泥，病菌与寄生虫卵被杀灭，秸秆也基本腐烂变质，粪便达到无害化，粪便输出设备将无害化的粪便输入到第三级熟化池；

第三级熟化池3：包括粪便输入设备、粉煤灰输入设备、渣土输入设备、搅拌设备、有机肥输出设备，粪便输入设备将无害化的粪便导入第三级熟化池，无害化的粪便进入第三级熟化池与粉碎的粉煤灰、建筑垃圾资源化利用产生的泥土掺合发酵，加入生物菌群和进行机械搅拌，使粉煤灰、腐烂的秸秆、建筑垃圾泥土与粪便污泥融合浸润，分解化合，形成初步酵化的有机肥，粪便输出设备将初步酵化的有机肥输入到第四级熟化池；

第四级熟化池4：包括有机肥输入设备、搅拌设备、检测化验设备、有害物质处理设备、有机肥输出设备，有机肥输入设备将初步酵化的有机肥导入到第四级熟化池，初步酵化的有机肥在第四级熟化池进行深度融合，由搅拌设备进行充分搅拌，充分熟化，生产半成品有机肥，同时由检测化验设备进行检测化验有害物质的情况与肥性成份，若有害物质则由有害物质处理设备进行处理，有机肥输出设备将半成品有机肥输出到第五级熟化池；

第五级熟化池5：包括半成品有机肥输入设备、化学元素添加设备、成品有机肥输出设备，半成品有机肥输入设备将半成品有机肥导入到第五级熟化池，依第四级熟化池检测化验数据，添加缺失的氮、磷、钾等元素或按客户要求强化某种肥性，形成成品有机肥，成品有机肥输出设备将其输送到成品库；

每个熟化池的上部带有密封罩和沼气回收系统6，避免沼气进入大气造成新的污染；

每个熟化池的底部都安装加热升温系统7，用沼气回收系统收集6的沼气对熟化池进行加热升温。

该设备的生产方法如下：

第一级熟化：在第一级熟化池中，入池的粪便在生物菌群作用与发酵的过程中初步腐熟，部分病菌与寄生虫卵被杀灭，熟化池上粪皮与底部粪渣留在第一级熟化池继续发酵，中层熟化的粪液进入到第二级熟化池；

第二级熟化：在第二级熟化池中，粉碎的秸秆加入第二级熟化池，与粉碎的秸秆、生物菌群一同发酵，使粪便彻底得到熟化，大分子有机物转化为小分子有机物，粪便转化为污泥，病菌与寄生虫卵被杀灭，秸秆也基本腐烂变质，粪便达到无害化，无害化的粪便输入到第三级熟化池；

第三级熟化：在第三级熟化池中，无害化的粪便进入第三级熟化池与粉碎的粉煤灰、建筑垃圾资源化利用产生的泥土掺合发酵，加入生物菌群和进行机械搅拌，使粉煤灰、腐烂的秸秆、建筑垃圾泥土与粪便污泥融合浸润，分解化合，形成初步酵化的有机肥，初步酵化的有机肥输入到第四级熟化池；

第四级熟化：在第四级熟化池中，初步酵化的有机肥在第四级熟化池进行深度融合，充分搅拌，充分熟化，生产半成品有机肥，同时进行检测化验有害物质的情况与肥性成份，若含有害物质则进行技术处理，半成品有机肥输出到第五级熟化池；

第五级熟化：在第五级熟化池中，依第四级熟化池检测化验数据，添加缺失的氮、磷、钾等元素或按客户要求强化某种肥性，形成成品有机肥，输送到成品库。

Claims (3)

1.一种利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产有机肥料的设备，其特征在于：包括五级熟化池，其中：

第一级熟化池：包括粪便输入设备、粪便输出设备，粪便输入设备将粪便导入第一级熟化池，入池的粪便在生物菌群作用与发酵的过程中初步腐熟，部分病菌与寄生虫卵被杀灭，熟化池上粪皮与底部粪渣留在第一级熟化池继续发酵，粪便输出设备将中层熟化的粪液输入到第二级熟化池；

第二级熟化池：包括粪便输入设备、秸秆输入设备、粪便输出设备，粪便输入设备将中层熟化的粪液导入第二级熟化池，秸秆输入设备将粉碎的秸秆加入第二级熟化池，粉碎的秸秆、生物菌群一同发酵，使粪便彻底得到熟化，大分子有机物转化为小分子有机物，粪便转化为污泥，病菌与寄生虫卵被杀灭，秸秆也基本腐烂变质，粪便达到无害化，粪便输出设备将无害化的粪便输入到第三级熟化池；

第三级熟化池：包括粪便输入设备、粉煤灰输入设备、渣土输入设备、搅拌设备、有机肥输出设备，粪便输入设备将无害化的粪便导入第三级熟化池，无害化的粪便进入第三级熟化池与粉碎的粉煤灰、建筑垃圾资源化利用产生的泥土掺合发酵，加入生物菌群和进行机械搅拌，使粉煤灰、腐烂的秸秆、建筑垃圾泥土与粪便污泥融合浸润，分解化合，形成初步酵化的有机肥，粪便输出设备将初步酵化的有机肥输入到第四级熟化池；

第四级熟化池：包括有机肥输入设备、搅拌设备、检测化验设备、有害物质处理设备、有机肥输出设备，有机肥输入设备将初步酵化的有机肥导入到第四级熟化池，初步酵化的有机肥在第四级熟化池进行深度融合，由搅拌设备进行充分搅拌，充分熟化，生产半成品有机肥，同时由检测化验设备进行检测化验有害物质的情况与肥性成份，若有害物质则由有害物质处理设备进行处理，有机肥输出设备将半成品有机肥输出到第五级熟化池；

第五级熟化池：包括半成品有机肥输入设备、化学元素添加设备、成品有机肥输出设备，半成品有机肥输入设备将半成品有机肥导入到第五级熟化池，依第四级熟化池检测化验数据，添加缺失的氮、磷、钾等元素或按客户要求强化某种肥性，形成成品有机肥，成品有机肥输出设备将其输送到成品库；

每个熟化池的上部带有密封罩和沼气回收系统，避免沼气进入大气造成新的污染；

每个熟化池的底部都安装加热升温系统，用沼气回收系统收集的沼气对熟化池进行加热升温。

2.一种利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产有机肥料的方法，其特征在于：包括五级熟化，其中：

第一级熟化：在第一级熟化池中，入池的粪便在生物菌群作用与发酵的过程中初步腐熟，部分病菌与寄生虫卵被杀灭，熟化池上粪皮与底部粪渣留在第一级熟化池继续发酵，中层熟化的粪液进入到第二级熟化池；

第二级熟化：在第二级熟化池中，粉碎的秸秆加入第二级熟化池，粉碎的秸秆、生物菌群一同发酵，使粪便彻底得到熟化，大分子有机物转化为小分子有机物，粪便转化为污泥，病菌与寄生虫卵被杀灭，秸秆也基本腐烂变质，粪便达到无害化，无害化的粪便输入到第三级熟化池；

第三级熟化：在第三级熟化池中，无害化的粪便进入第三级熟化池与粉碎的粉煤灰、建筑垃圾资源化利用产生的泥土掺合发酵，加入生物菌群和进行机械搅拌，使粉煤灰、腐烂的秸秆、建筑垃圾泥土与粪便污泥融合浸润，分解化合，形成初步酵化的有机肥，初步酵化的有机肥输入到第四级熟化池；

第四级熟化：在第四级熟化池中，初步酵化的有机肥在第四级熟化池进行深度融合，充分搅拌，充分熟化，生产半成品有机肥，同时进行检测化验有害物质的情况与肥性成份，若有害物质则由有害物质处理设备进行处理，半成品有机肥输出到第五级熟化池；

第五级熟化：在第五级熟化池中，依第四级熟化池检测化验数据，添加缺失的氮、磷、钾等元素或按客户要求强化某种肥性，形成成品有机肥，输送到成品库。

3.根据权利要求2所述的利用粪便、粉煤灰、作物秸秆与建筑垃圾资源化废土生产有机肥料的方法，其特征在于：还包括收集每个熟化池的沼气，并将沼气用于对熟化池进行升温加热的步骤。