CN1817820A - 用于生产像成熟堆肥一样的物质的方法 - Google Patents

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Abstract

一种通过在加热和烘干有机废物以后热处理有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质的方法，其中，该加热和烘干过程是在加入钾成分且与有机废物混合以后才执行的，然后执行热处理。

Description

用于生产像成熟堆肥一样的物质的方法
本申请是分案申请，母案的申请号为03801451.3，申请日为2003年8月29日，发明名称是用于生产像成熟堆肥一样的物质的设备和方法。
技术领域
本发明涉及一种用于在短时间周期内从诸如生物学处理的污泥和动物粪便之类的有机废物中生产像成熟堆肥一样的无气味产品的设备和方法。
背景技术
作为再循环诸如生物学处理的污泥、垃圾和动物粪便之类的有机废物的处理方法，有制堆肥的方法、烘干的方法和碳化的方法。
制堆肥的方法是使有机废物发酵的方法。根据该方法，气味成分被降解，而有机物稳定地保持在获得的成熟堆肥中。这样的堆肥具有极好的处理性能。然而，为了获得这样的成熟堆肥，需要诸如几十天到一百几十天的长发酵期限。
根据烘干方法，通过诸如热空气烘干器之类的烘干器来加热和烘干有机废物，以蒸发和去除有机废物中的湿气，从而获得具有30-0％的湿气含量的烘干的产品。根据碳化方法，通过使用碳化设备，通过加热和蒸馏有机废物来碳化有机废物，以去除有机废物中的湿气，且即使在完全去除了有机废物中的湿气以后还持续加热它们，以保持200-900℃的温度。因此，碳化方法在更短时间周期内实现了处理。
来自有机废物的加热和烘干的产品只是通过蒸发有机废物的湿气来获得。因此，当原料是垃圾时，该加热和烘干的产品具有相对好的特性，但是当原料是通过生物学处理排泄物或者废物产生的污泥时，容易降解的有机物和气味成分保留在产品中。因此，该加热和烘干的产品在气味和处理性能方面比成熟堆肥要差，这样，仍然具有在农田中使用不稳定的问题。
通过碳化获得的产品是无气味的。然而，由于碳化了有机物，所以该产品没有像有机肥料一样的作用，使得它只能用作土壤改良剂。由于重量极大地减小，所以物质中的盐浓缩。因此，该产品具有另一个问题，即，在处理期间盐浓度是如此的高。由于有机物被部分地燃烧，所以该产品仍然具有另一个问题，即，类似于焚化设备的戴奥辛排放。
在JP2001-130990A中提出的是通过在加热和烘干有机废物以后在100-200℃的温度下热处理有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质的方法和设备。根据该方法和设备，通过加热来烘干有机废物，且在100-200℃的相对低的温度下持续加热，从而获得像成熟堆肥一样的产品，其没有气味，具有充分的有机物和相对低的盐浓度，以及在大约10-20小时的短时间周期中适用于有机肥料。
由于来自普通垃圾的堆肥是由于用微生物降解有机物(也就是，发酵有机物)来获得的，所以稳定了在堆肥中的有机物。因此，当进入土壤时降解速度较慢，使得不可能由于快速降解产生缺氧。此外，由于去除了气味成分，所以该堆肥没有或者只有很小的恶气味。然而，根据制堆肥的方法，由于通过微生物的作用(发酵)来稳定有机物来去除了气味成分，所以，需要长时间周期来产生该成分。
根据JP2001-130990A的像成熟堆肥一样的物质是通过烘干以后加热降解有机废物获得的，且因此是无气味的，类似于由制堆肥方法获得的成熟堆肥，且具有稳定了的有机物。根据JP2001-130990A的方法和设备，作为原料的有机废物在加热和烘干以后通过热处理有机废物来实现热变性。因此，像成熟堆肥一样的有机肥料可以在短时间周期(一天或者更短)内通过没有发酵过程的相对低温的过程来获得。
用于生产在JP2001-130990A中公开的像成熟堆肥一样的物质的设备是成批处理型的设备，其包括水平型圆柱形加热容器，原料(有机废物)供给到该容器。然后，加热、烘干，且热处理原料。这样获得的产品(像成熟堆肥一样的物质)从加热容器排出。在用于生产像成熟堆肥一样的物质的设备中，由于通过直接加热来加热有机废物可能引起着火，所以通常使用间接加热的方法，其中，提供罩子来包围加热容器，且加热介质在罩子中循环，从而加热物质。
在JP2002-28608A中提出的是通过在加热和烘干有机废物以后热处理有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质的方法。探测在该过程期间的物质的温度，且根据探测的结果来设置处理时间，从而稳定地制造所期望的高质量的产品。
发明目的
(1)用于生产在JP2001-130990A中公开的像成熟堆肥一样的物质的成批处理型的传统设备具有失去处理连贯性的问题，以及需要较大的用于原料(有机废物)的储料斗和用于产品(像成熟堆肥一样的物质)的储料斗的另一个问题。此外，由于烘干过程和在烘干过程以后的热处理过程在废气的量和成分上是完全不同的，所以要求具有能够处理两个过程的废气的废气处理装置。在成批处理型的设备中，也要求较大的废气处理装置。因此，因为失去了处理的连续性，处理效率较差，且要求较大的外围装置，所以从工业观点和经济观点看，成品处理型的设备都是不利的。
在具有水平型圆柱形加热容器和围绕容器的罩子的传统的设备中，增加容器的容量，以增加在一次循环中要处理的原料的量。不可能使传热表面相应于容器容量的增加。也就是，容器容量是三维增加，而围绕容器的罩子的传热表面必须在二维中增加。因此，传热表面的每单位面积要处理的原料的量增加，这样导致较差的传热效率。随着传热表面的每单位面积要处理的物质的量更大，获得的像成熟堆肥一样的物质的粒化特性更差。产品可能没有粒化，且成为粉末，使得产品具有较差处理性能和低质量的问题。
由于这样的情况，传统的，当必须处理大量有机废物时，多个传统的设备平行设置，而不过度增加加热容器的容量。因此，制造成本会更高，且要求较宽的区域来安装设备。
因此，本发明的第一个方面的目的是提供用于在短时间周期内由有机废物来生产像成熟堆肥一样的无气味的产品的设备，其中，该设备允许连续地处理，且可以确保更宽的传热区域，从而实现设备的尺寸减小。
(2)在JP2001-130990A中公开的成批处理型设备的前述问题可以通过将设备改变为能够连续供给原料和连续排出产品的连续型设备来解决。然而，在连续型设备的情况下，通过加热来充分稳定有机物，且获得没有失效的高质量的无气味产品是困难的。
因此，本发明的第二个方面的目的是提供用于由有机废物生产像成熟堆肥一样的无气味产品的设备，其中，该设备允许连续地处理，且确保产品的质量。
(3)根据在JP2001-130990A中描述的方法，通过在加热和烘干有机废物以后由热处理有机废物生产的像成熟堆肥一样的物质可以是作为有机肥料的商业产品。在这样的情况下，当该产品用作有机肥料时，就处理性能而言，像成熟堆肥一样的物质最好包括粒状形式的颗粒。然而，通过加热诸如尤其是动物粪便之类的有机废物获得的像成熟堆肥一样的物质通常包括1mm或者更小直径的微小颗粒，使得它具有扩散和扬灰的问题，这样就具有较差的处理性能。
因此，第三个方面的目的是提供生产具有极好的处理性能的高商业价值的像成熟堆肥一样的物质来作为有机肥料的方法。
(4)根据在JP2001-130990A中描述的方法，通过在加热和烘干有机废物以后由热处理有机废物生产的像成熟堆肥一样的物质期望以平衡方式包含三种作为植物的有效物质的元素，其包括氮、磷和钾。在由诸如动物粪便之类的有机废物获得的像成熟堆肥一样的物质中，氮和磷的每个含量在5％的量级(当烘干时的重量比例)，其足够作为有机肥料，然而钾的含量小于0.5％(当烘干时的重量比例)，其是不够的。因此，必须加入包含钾的另一种化肥来补充不够的钾。
因此，第四个方面的目的是提供生产具有极好的特性的高商业价值的像成熟堆肥一样的物质来作为有机肥料的方法。
发明内容
(1)用于生产第一个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备包括其上侧设置有用于作为要被处理的物质的有机废物的入口且其下侧设置有用于经过热处理的物质的出口的垂直容器，设置为接触容器中的物质的用于加热物质的加热板，以及用于在容器中从入口朝着出口移动物质的移动装置，其特征在于，通过入口供给的有机废物被连续地加热和烘干，且在100-200℃的温度下进一步热处理。
在用于生产第一个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备中，通过容器的入口连续供给的有机废物通过加热板来加热和烘干，使得当它从入口移动到出口时，其湿气逐渐蒸发。在湿气完全蒸发以后，进一步加热物质，从而将容器中物质的温度逐渐增加到100-200℃。因此，通过热变性改变了有机物，从而可以从出口连续取出获得的无气味的像成熟堆肥一样的物质。
在第一个方面中，由于用于加热在容器中的物质的加热板是多级形式的或者螺旋形式的，所以确保了宽的传热表面。因此，该设备具有高传热效率、高加热效率和极好的粒化。因此，第一个方面的设备允许增加加热容器的容量。通过增加垂直型容器的容量允许了设备的最小尺寸，以及设备的每安装面积的生产量的增加。
在传统的具有外围罩子的水平型设备中，原料的供给量通常最大为大约4吨/天。根据第一个方面，实现了具有100吨/天或者更多的生产量的设备。
在原料是连续供给且产品是连续取出的连续型设置中，通过在烘干以后进一步加热有机废物，使得有机废物通过热变性来改变，以充分地稳定有机物来可靠地生产高质量的无气味产品是困难的。
在第一个方面的设备中，最好温度探测器设置在出口附近，使得根据温度探测器测量的温度来确定热变性的条件，以及温度控制装置控制使得测量的温度成为预定的值。因此，在物质中的有机物通过热变性可靠地改变，从而可以从出口连续地取出稳定质量的无气味的像成熟堆肥一样的物质。
(2)用于生产第二个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备包括设置有用于有机废物的入口和用于热处理了的物质的出口的容器，以及用于在容器中加热和烘干物质，且进一步在100-200℃的温度下热处理物质的加热装置，其特征在于，有机废物通过入口连续地供给，热处理了的物质通过所述出口连续地排出，以及温度探测器设置在出口附近，温度控制装置设置为用于控制，使得由温度探测器测量的温度成为预定的值。
在用于生产根据第二个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备中，有机废物通过入口连续地供给。该有机废物通过加热装置加热和烘干，使得当它从容器的入口运输到出口时，其湿气逐渐蒸发。在湿气完全蒸发以后，进一步加热物质，从而将容器中物质的温度逐渐增加到100-200℃。因此，通过热变性改变了有机物。根据该第二方面，根据设置在出口附近的温度探测器测量的温度来确定热变性的条件，以及温度控制装置控制使得测量的温度成为预定的值。因此，在物质中的有机物通过热变性可靠地改变，从而可以从出口连续地取出稳定质量的无气味的像成熟堆肥一样的物质。
作为温度控制装置，可以使用
(i)用于控制有机废物进入容器的供给速度的装置，
(ii)用于控制物质在容器中的移动速度(停留时间)的装置，或者
(iii)用于控制加热装置的加热温度的装置。
(3)用于生产第三个方面的像成熟堆肥一样的物质的方法是通过在加热和烘干有机废物以后热处理有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质的方法，其特征在于，该加热和烘干过程是在加入聚合物且与有机废物混合以后才执行的，然后执行热处理。
根据该方法，热处理期间的粒化可以改进，且可以生产粒状的，且具有极好的处理性能的像成熟堆肥一样的物质，而没有扩散和扬灰的问题。
也就是，本发明人已经研究了有机废物加热期间的粒化，以找出为什么由诸如动物粪便之类的有机废物作为原料产生的像成熟堆肥一样的物质不能粒化，而由脱水污泥块产生的物质具有相对好的粒化特性的原因。结果，本发明人发现，粒化质量背后的因素在于，没有聚合物加入到动物粪便，而聚合物通常加入到污泥来脱水处理，且发明的方法通过将聚合物加入有机废物来改进粒化质量。
由于根据第三个方面的方法生产的像成熟堆肥一样的物质具有极好的处理性能，而没有由于灰尘而恶化工作环境，以及由于扩散而减少产量的问题，这是因为像成熟堆肥一样的物质是粒状的。
(4)用于生产第四个方面的像成熟堆肥一样的物质的方法是通过在加热和烘干有机废物以后热处理有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质的方法，其特征在于，该加热和烘干过程是在加入钾成分且与有机废物混合以后才执行的，然后执行热处理。
根据该方法，在像成熟堆肥一样的物质中必定不充分的钾成分预先加入作为原料的有机废物，且与有机废物混合，从而获得像成熟堆肥一样的物质，其以平衡的方式包含氮、磷和钾作为肥料有效元素。因此，当像成熟堆肥一样的物质用作有机肥料时，不需要加入另外的包含钾的化肥，从而极大地减小了施肥的劳动时间。
在第四个方面的方法中，在热处理前将钾成分加入作为原料的有机废物中是相当重要的。也就是，当钾加入到通过热处理获得的像成熟堆肥一样的物质中且与其混合时，钾只能在钾刚相对于像成熟堆肥一样的物质混合时被补偿，这样钾通过接触水立即被转移，且不能实现作为有机肥料的缓慢作用功能。相反地，根据该第四个方面，钾成分加入作为原料的有机废物中，且热处理，从而加入的钾成分通过热处理与有机废物中的腐殖的成分结合，使得钾与在获得的像成熟堆肥一样的物质中的氮和磷固定在一起，从而获得了缓慢作用的有机肥料。
附图说明
图1示出了用于生产根据第一个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备的实施例的剖视图；
图2示出了用于生产根据第一个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备的另一个实施例的剖视图；
图3示出了用于生产根据第二个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备的实施例的剖视图；以及
图4示出了用于生产适于第三和第四个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备的实施例的剖视图。
具体实施方式
[I]第一个方面的描述
此后，通过参考图1和2来详细描述用于生产根据第一个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备的实施例。
图1和2是示出了用于生产第一个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备的实施例的剖视图。
在图1中，数字1表示垂直型圆柱形加热容器，其上侧设置有用于原料(有机废物)的入口2且其下侧设置有用于产品(像成熟堆肥一样的物质)的出口3。在容器1中，在多级中(在图1中为六级)设置加热板4(4A-4F)。每个加热板4(4A-4F)具有空心结构。由加热油锅炉5加热的加热油以这样的顺序从加热板4A流到加热板4B、4C、4D、4E和4F。此后，加热油返回到加热油锅炉5。在容器中，耙子6(6A-6G)设置在加热板4A-4F和容器1的底部1G之上，分别用于移动物质。数字7表示耙子6(6A-6G)的旋转轴，且由马达7M驱动。
在加热板4A-4F之中，加热板4A、4C、4E每个形成为在中间具有开口4a的环形形状，而加热板4B、4D、4F每个形成为具有距离容器1的内壁间隙4b的盘形形状。耙子6(6A-6G)的旋转轴7延伸通过加热板4A、4C、4E的开口4a，以及加热板4B、4D、4F的中心到达容器1的底部1G。因此，通过入口2供给的原料由加热板4A-4F上的耙子6A-6F以及容器1的底部1G上的耙子6G以这样的顺序移动通过加热板4A的开口4a、加热板4B和容器内壁之间的间隙4b、加热板4C的开口4a、加热板4D和容器内壁之间的间隙4b、加热板4E的开4a，以及加热板4F和容器内壁之间的间隙4b，然后通过形成在容器1的底部1G中的出口3排放。
原料通过诸如螺旋运输机之类的运输机9从料斗8运输，从而原料从入口2供给到容器1。运输机9的出口是密封地连接到入口2。数字9M表示用于驱动运输机9的马达。在容器1中烘干和热处理且通过出口3排出的处理了的物质(产品，也就是，像成熟堆肥一样的物质)从排出运输机10进一步排出。处理了的物质的一部分可以混合到原料中，以调节原料的湿度级别。
在容器1内部，温度探测器11设置在出口3附近。温度探测器11测量的值输入控制器12。根据测量的结果，控制器12控制加热油锅炉5的工作条件(加热油的加热温度，也就是，容器1中的物质的加热温度)、用于驱动运输机9的马达9M的速度(原料进入容器1的供给速度)，和/或用于旋转耙子6的马达7M的速度(物质在容器1中的移动速度，也就是，物质在容器1中的滞留时间)。
数字13表示用于排放来自容器1的气体且具有抽风机的排气孔。空气通过在容器1的下部的出口3和/或通过没有显示的空气入口从外部引入，废气从排气孔13排放。废气包含湿气和有气味的成分，且送到废气处理装置，例如，湿法净化、燃烧除臭、活性碳除臭、化学除臭或者生物除臭。
根据该设备，在料斗8中的原料(有机废物)通过运输机9运输，从而通过入口2连续地供给到容器1。供给到容器1的原料首先通过耙子6A在第一(最高)级加热板4A上滚动和移动，同时它通过在加热板4A中流动的加热油间接地加热和粒化。然后物质通过加热板4A的开4a逐渐落到第二级加热板4B。类似地，到达加热板4B的物质通过耙子6B来滚动和移动，同时它通过在加热板4B中流动的加热油间接地加热和粒化。然后物质通过加热板4B和容器1的内壁之间的间隙4b逐渐落到第三级加热板4C上。这样，在容器1中的物质在每个加热板上间接地加热和粒化，同时它在每个加热板上滚动和移动，且落到下一个更低的加热板上。通过在容器1中的热处理，在有机废物中的湿气蒸发，使得有机废物被烘干。有机废物在烘干以后在100到200℃的温度下加热，从而在有机废物中的气味成分挥发或者降解。因此，有机物通过热变性而改变，从而获得了没有气味的像成熟堆肥一样的物质。该获得的像成熟堆肥一样的物质从加热板4F落到容器1的底部1G上，通过耙子6G来滚动和移动，且通过出口3连续地取出。然后，通过运输机10来排出产品。
如上所述，当加热有机废物时，在有机废物中的湿气蒸发，使得有机废物被烘干。在烘干过程期间的蒸发湿气的过程中，当在有机废物中剩余任何湿气时，作为物质的有机废物的温度小于100℃。当在湿气完全蒸发和去除以后加热物质时，物质的温度上升到100℃或者更高。在这之后，当继续加热时，根据温度的增加，继续进行气味成分的去除和有机物的降解，从而获得了没有或者只有很少气味的像成熟堆肥一样的物质。
当热处理完成时，处理了的产品的温度依赖于原料的性质，以及要求的质量等级，诸如期望的气味成分的浓度，但是最好当处理了的物质的温度在110到200℃范围内，尤其是从150到200℃时完成热处理。在该温度范围内，湿气完全蒸发和去除，且气味成分挥发和降解，从而获得高质量的像成熟堆肥一样的物质。
因此，在图1的设备中，温度探测器11设置在容器1的出口3附近，且通过控制器12执行控制，使得温度探测器11的测量温度，即，要排出的处理了的物质的温度设置到完成热处理的预定温度，最好从110到200℃，更优选地从150到200℃。控制器12执行下面的控制(1)-(3)的任何一项：
(1)通过控制用于驱动运输原料的运输机9的马达9M的转速来控制原料进入容器1的供给速度；
(2)通过控制用于驱动耙子6的旋转轴的马达7M的转速来控制在容器1内的物质的移动速度，即，物质的滞留时间；以及
(3)通过控制加热油锅炉5的加热温度来控制在容器1内的物质的加热温度。
控制器12可以执行上面的控制(1)-(3)的任何一项，或者可以执行上面的控制(1)-(3)中的两个或者更多的组合。
如上所述，探测了在容器1的出口3附近的处理了的物质的温度，且原料的供给速度、物质在容器内的移动速度(物质在容器内的滞留时间)和/或加热温度以这样的方式自动控制，即，在出口3附近的处理了的物质的温度成为完成热处理的预定温度，从而防止过度的或者不充分的热处理，即，防止由于不充分的热处理而损坏产品质量，或者由于过度热处理而浪费热能，因此稳定地和可靠地获得高质量的产品。
温度探测器11可以是，但不限于诸如直接测量物质的温度的热电偶之类的装置，或者诸如用于间接测量物质的温度的红外温度测量装置之类的装置。
温度探测器11设置在出口附近，以便精确确定热处理的完成。温度探测器11的位置不限于容器1的内部，如图1所示，且可以在可以测量处理了的物质的温度的任何地方，诸如容器1的外壁上的地方。温度探测器11的位置最好靠近出口3，但是可以在估计物质的热处理大致完成的地方。
在使用诸如加热油之类的油介质执行间接加热的情况下，如图1所示，油介质的温度保持在从100到300℃的温度，最好从150到200℃，从而在完成烘干过程以前温度小于100℃的物质在完成烘干过程以后保持在从100到200℃的温度。这意味着完成了好的热处理。
根据图1的设备，原料可以连续地灌入容器1，在容器1中加热和烘干，在从100到200℃的温度下热处理和粒化，以及可以连续地取出具有稳定质量的像成熟堆肥一样的物质。
此外，可以通过设置在容器1中的多个级中的加热板4在多个级中执行热处理。因此，即使当容器的容量增加时，也可以确保用于加热物质的足够的传热面积，从而执行有效地加热和粒化处理。
在图1的设备中，没有具体限制多级加热板的级的数量，所以级的数量可以根据容器的容量来合适地确定。虽然在图1的实施例中加热板水平的设置，耙子6用来将在容器中的物质朝着出口移动，但是加热板可以稍微倾斜，使得物质滑下加热板的倾斜的表面，从而落到下一个更低的加热板上。
在图2中所示的设备中，使用螺旋形加热板作为加热板。在图2中，表现和图1中显示的部件相同功能的部件由相同的数字标记。
在图2的设备中，设置在容器1中的螺旋形加热板20从垂直容器1的物质入口附近的位置延伸到容器1的下部位置。通过马达7M和旋转轴7来驱动加热板20旋转。加热板20具有空心结构，由加热油锅炉5加热的加热油在其中循环。旋转轴7在其上部位置设置有用于将加热油供给到加热板20的顶部的孔。旋转轴7在其下部位置设置有用于将加热油从加热板20的下面部分取出的孔。
在该设备中，通过容器1的入口2供给的原料(有机废物)通过在加热板20内流动的加热油来加热和粒化，同时原料从加热板20的开始处在螺旋形加热板20的倾斜表面上滚动和滑动，且通过热处理烘干。在100到200℃的温度下热处理物质，使得生产像成熟堆肥一样的物质。该像成熟堆肥一样的物质到达容器1的底部1G，且由顶部1G上的耙子6搅动和移动，使得像成熟堆肥一样的物质作为产品通过出口3排出。
还是在该设备中，温度探测器11设置在容器的出口3附近，且原料的供给速度、物质在容器内的移动速度(物质在容器内的滞留时间)和/或加热油锅炉的加热温度以这样的方式由控制器(没有显示)来控制，即，温度探测器11的测量值成为预定的温度，类似于图1的设备，从而获得稳定质量的产品。
还是在该设备中，由于螺旋形加热板20垂直地设置在垂直容器1中，所以即使当容器1的容量增加时，也可以确保用于加热物质的充分地传热面积，从而执行有效的加热和粒化处理。
在图2的设备中，没有具体限制螺旋形加热板的倾斜角度，使得根据容器的容量等来合适地确定倾斜角度。还是在该设备中，可以设置用于搅动在螺旋形加热板20上的物质的搅动装置。
要通过如上所述的第一个方面的设备来处理的有机废物可以包括在生物学处理废水以及诸如下水道污泥、剩余污泥、消化污泥和家用废水处理箱的污泥之类的废物期间产生的生物学处理的污泥，和/或垃圾。根据该第一方面，通过在加热和烘干诸如生物学处理的污泥之类的有机废物以后的热处理，通过大尺寸的垂直设备可以实现像成熟堆肥一样的物质的连续生产。该获得的像成熟堆肥一样的物质没有或者只有很少气味、足够地剩余有机肥料成分，以及相对较低的盐成分，使得它可以有效地用作有机肥料，且具有极好的处理性能。
例子1-1
包括有机污泥和垃圾、具有85％的湿度含量和82％的灼烧损失的有机废物用作原料。在加热和烘干以前的原料的重量是大约每1m3为1吨。
使用在图1中显示的设备(但是具有11级加热板)来通过连续地热处理原料来生产像成熟堆肥一样的物质。
该设备的容器的内部容量为28m3(8m高度，2m直径)。加热板以大约0.5m的间隔设置在11级中。由加热油锅炉加热的加热油在加热板内循环。
原料以1000公斤/小时的速度连续地供给，且由在各加热板上的耙子搅动，从而产品以160公斤/小时的速度通过出口取出。
在此期间，加热油的温度以这样的方式控制在从200到220℃的范围内，即，温度探测器的测量温度成为在从150到160℃的范围内。
结果，通过该连续的过程可以生产没有或者只有少量气味，且具有与由具有4000公斤/天的处理能力的传统的成批处理的设备生产的像成熟堆肥一样的物质相同质量的像成熟堆肥一样的物质。
用于生产根据第一方面的像成熟堆肥一样的物质的设备通过连续地处理有机废物可以有效地生产像成熟堆肥一样的无气味的产品。此外，由于可以确保充分的传热面积，所以垂直加热容器可以容易地增加尺寸，从而，结果实现了设备尺寸的减小，且设备的每单位面积的生产量的增加。
[II]第二个方面的描述
此后，通过参考图3来详细描述用于生产根据第二个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备的实施例。
图3是示出了用于生产第二个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备的实施例的剖视图。
在图3中，数字21表示水平型圆柱形加热容器，其设置有在侧向上形成在一端侧上的上部中的用于原料(有机废物)的入口22且其设置有形成在另一端侧上的底部中的用于产品(像成熟堆肥一样的物质)的出口23。用于从入口22到出口23搅动和移动容器内的物质(没有显示)，且将该物质推出的搅动器24设置在容器21内。搅动器24包括设置有搅动叶片24A的旋转轴24B，以及用于旋转旋转轴24B的马达24M。
围绕容器21设置罩子25。该罩子25设计为使得由加热油锅炉26加热的加热油在罩子25内循环，以加热容器21内部的物质。
原料通过运输机29从料斗28运输，从而原料从入口22供给到容器21。数字29M表示用于驱动运输机29的马达。在容器21中烘干和热处理且通过出口23排出的处理了的物质(产品，也就是，像成熟堆肥一样的物质)从运输机30进一步运输到且存储在产品斗31中。
在容器21内部，温度探测器32设置在出口23附近。温度探测器32测量的值输入控制器33。根据测量的结果，控制器33控制加热油锅炉26的工作条件(加热油的加热温度，也就是，容器21中的物质的加热温度)、用于驱动运输机29的马达29M的速度(原料进入容器21的供给速度)，和/或用于旋转搅动器24的马达24M的速度(物质在容器21中的移动速度)。
设置用于从容器排放气体的吹风机，但是没有显示。废气通过该吹风机供给到废气处理装置。
根据该设备，在料斗28中的原料(有机废物)通过运输机29运输，从而通过入口22连续地供给到容器21。供给到容器21的原料通过搅动器24在容器21内被搅动，且从入口22侧朝着出口23侧逐渐移动，同时它由加热油27间接地加热。该获得的像成熟堆肥一样的物质通过出口23连续地取出。然后，该产品通过运输机30运输到且存储在产品斗31中。
当加热有机废物时，在有机废物中的湿气首先蒸发，使得有机废物被烘干。在烘干过程期间的蒸发湿气的过程中，当在有机废物中剩余任何湿气时，作为物质的有机废物的温度小于100℃。当在湿气完全蒸发和去除以后继续加热物质时，物质的温度上升到100℃或者更高。在这之后，当继续加热时，气味成分的去除和有机物的降解根据温度增加而进行，从而获得了没有或者只有很少气味的像成熟堆肥一样的物质。
当热处理完成时，处理了的产品的温度依赖于原料的性质，以及要求的质量等级，诸如期望的气味成分的浓度，但是最好当处理了的物质的温度在110到200℃范围内，尤其是从150到200℃时完成热处理。在该温度范围内，湿气完全蒸发和去除，且气味成分挥发和降解，从而获得高质量的像成熟堆肥一样的物质。
因此，在图3的设备中，温度探测器32设置在容器21的出口23附近，且通过控制器33执行控制，使得温度探测器32的测量温度，即，要排出的处理了的物质的温度设置到完成热处理的预定温度，最好从110到200℃，更优选地从150到200℃。控制器33执行下面的控制(1)-(3)的任何一项：
(1)通过控制用于驱动运输原料的运输机29的马达29M的转速来控制原料进入容器21的供给速度；
(2)通过控制用于驱动搅动器24的马达24M的转速来控制在容器21内的物质的移动速度，即，物质的滞留时间；以及
(3)通过控制加热油锅炉26的加热温度来控制在容器21内的物质的加热温度。
控制器33可以执行上面的控制(1)-(3)的任何一项，或者可以执行上面的控制(1)-(3)中的两个或者更多的组合。
如上所述，探测了在容器21的出口23附近的处理了的物质的温度，且原料的供给速度、物质在容器内的移动速度和/或加热温度以这样的方式自动控制，即，在出口23附近的处理了的物质的温度成为完成热处理的预定温度，从而防止过度的或者不充分的热处理，即，防止由于不充分的热处理而损坏产品质量，或者由于过度热处理而浪费热能，因此稳定地和可靠地获得高质量的产品。
温度探测器32可以是，但不限于诸如直接测量物质的温度的热电偶之类的装置，或者诸如用于间接测量物质的温度的红外温度测量装置之类的装置。
温度探测器32设置在出口附近，以便精确确定热处理的完成。温度探测器32的位置不限于容器21的内部，如图3所示，且可以在可以测量处理了的物质的温度的任何地方，诸如容器21的外壁上的地方。温度探测器32的位置最好靠近出口23，但是可以在估计物质的热处理大致完成的地方。
由于通过直接加热来加热有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质可能引起着火，所以最好通过使用诸如在图3中显示的加热油之类的油介质的间接加热来加热有机废物。在通过间接加热来加热有机废物的情况下，油介质17的温度保持在从150到200℃的温度，从而在完成烘干过程以前温度小于100℃的物质在完成烘干过程以后保持在从100到200℃的温度。这意味着完成了好的热处理。
在图3的设备中，搅动器24最好是能够搅动容器21内的物质且能够从入口22侧到出口23侧移动物质的搅动器。除了具有如图3中显示的有角度的搅动叶片24A的搅动器以外，可以使用带形搅动器。或者，容器21的底部倾斜，使得通过搅动操作将物质运输到出口侧。
根据用于生产第二个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备，原料可以连续地灌入容器21，在容器21中加热和烘干，在从100到200℃的温度下进一步热处理，以及可以连续地取出具有稳定质量的像成熟堆肥一样的物质。
应该注意，图3的实施例只是用于生产根据第二个方面的像成熟堆肥一样的物质的设备的实施例的一个例子，这样，第二个方面的设备不限于所示的例子。例如，本发明的设备不限于在相同的加热容器中执行加热和烘干过程以及在这以后的热处理的类型，且可以是分别在独立的容器中执行加热和烘干过程以及热处理的类型。也就是，原料可以连续地供给到烘干容器，且作为烘干的物质连续地取出。然后，烘干的物质可以连续地供给到热处理容器，且作为产品连续地取出。在这样的情况下，温度探测器分别设置在烘干容器的出口和热处理容器的出口附近，且原料或者烘干了的物质的供给速度、物质在每个容器中的移动速度和/或每个容器的加热温度以这样的方式控制，即，烘干容器的出口附近的烘干了的物质的温度设置为大约100℃的预定温度，热处理容器的出口附近的处理了的物质的温度设置为从110到200℃，最好从150到200℃的预定温度。
要通过如上所述的第二个方面的设备来处理的有机废物可以包括在生物学处理废水以及诸如下水道污泥、剩余污泥、消化污泥和家用废水处理箱的污泥之类的废物期间产生的生物学处理的污泥，和/或垃圾。根据该第二方面，通过在加热和烘干诸如生物学处理的污泥之类的有机废物以后的热处理，可以实现像成熟堆肥一样的物质的连续生产。该获得的像成熟堆肥一样的物质没有或者只有很少气味、足够地剩余有机肥料成分，以及相对较低的盐成分，使得它可以有效地用作有机肥料，且具有极好的处理性能。
例子2-1
包括有机污泥和垃圾、具有85％的湿度含量和82％的灼烧损失的有机废物用作原料。在加热和烘干以前的原料的重量是大约每1m3为1吨。
使用在图3中显示的设备来通过连续地热处理原料来生产像成熟堆肥一样的物质。
该设备的容器的内部容量为10m3。设置罩子来允许加热油在罩子内循环。温度探测器刚好设置在容器的出口前面。
原料以250公斤/小时的速度连续地供给，且被搅动，从而产品以30公斤/小时的速度通过出口取出。物质在容器内的移动速度(滞留时间)大约为20小时。
在此期间，加热油的温度以这样的方式控制在从200到210℃的范围内，即，温度探测器的测量温度成为在从160到170℃的范围内。
结果，通过该连续的过程可以生产没有或者只有少量气味，且具有与由传统的成批处理型的设备生产的像成熟堆肥一样的物质相同质量的像成熟堆肥一样的物质。
例子2-2
以和例子2-1相同的方式生产像成熟堆肥一样的物质，除了加热油的温度设置为在200℃恒定，且原料的供给速度以这样的方式控制为在从200到300公斤/小时的范围内，即，温度探测器的测量温度成为预定温度。结果，通过该连续的过程可以生产没有或者只有少量气味，且具有与由传统的成批处理型的设备生产的像成熟堆肥一样的物质相同质量的像成熟堆肥一样的物质。
例子2-3
以和例子2-1相同的方式生产像成熟堆肥一样的物质，除了加热油的温度设置为在200℃恒定，且物质在容器内的移动速度(滞留时间)以这样的方式控制为在从15到24小时的范围内，即，温度探测器的测量温度成为预定温度。结果，通过该连续的过程可以生产没有或者只有少量气味，且具有与由传统的成批处理型的设备生产的像成熟堆肥一样的物质相同质量的像成熟堆肥一样的物质。
对于从有机废物生产像成熟堆肥一样的无气味的产品，用于生产根据第二方面的像成熟堆肥一样的物质的设备通过连续过程可以可靠地生产高质量的产品。因此，根据该第二个方面，可以实现诸如用于原料和产品的各储料斗以及废气处理装置之类的外围装备的尺寸的减小，可以实现装备成本的降低，以及可以在短时间周期中通过连续的过程来有效地生产像成熟堆肥一样的物质。
[III]第三个方面和第四个方面的描述
此后，详细描述用于生产根据第三个和第四个方面的像成熟堆肥一样的物质的方法的实施例。
在根据第三和第四个方面从有机废物生产像成熟堆肥一样的物质中，加热和干燥有机废物，使得在有机废物中的湿气逐渐蒸发。在湿气含量成为小于1％以后，即，烘干过程完成以后，最好在从100到200℃的温度下进一步连续地加热有机废物。
在通过加热和烘干有机废物来蒸发湿气期间，当任何湿气剩余在有机废物中时，作为物质的有机废物的温度小于100℃。当在湿气完全蒸发和去除以后继续加热物质时，物质的温度上升到100℃或者更高。当物质在这样的状态下保持3-6小时时，在物质中的有机物开始减小。当继续加热直到有机物减小大约3-20％时，可以获得没有或者只有很少气味的像成熟堆肥一样的物质。
在这样的加热以后用于生产产品的有机物的合适的减少依赖于要被处理的有机废物的种类。例如，在活性污泥的剩余污泥的情况下，合适的减少相对大，即，5-20％。在消化污泥的情况下，合适的减少相对小，即，3-10％。
用于在加热和烘干过程以后的热处理的加热温度最好是在从100到200℃，更加优选的从150到200℃的范围内。在该温度范围中，湿气完全蒸发和去除，气味成分挥发和降解，且有机物没有碳化，从而获得了高质量的像成熟堆肥一样的物质。
根据该第三和第四方面，加热和烘干过程以及热处理过程要求的时间周期根据要被处理的原料的性质、原料灌入烘干容器的方法、加热装置的规格以及工作条件来改变。通常，用于加热和烘干过程的时间周期是10-15小时，在此以后的热处理的时间周期是3-6小时。
该获得的产品必须是没有或者只有少量气味、具有足够的剩余有机肥料成分和相对低的盐成分的像成熟堆肥一样的高质量的产品。
图4是示出了用于生产像成熟堆肥一样的物质的设备的实施例的系统框图，其适于根据第三和第四个方面的方法的实施例。
由于通过直接加热来加热有机废物可能引起着火，所以使用间接加热来执行在图4中显示的设备中的加热和烘干以及热处理。
图4的间接加热设备包括具有形成循环通道的双壁结构的加热容器41，油介质42在循环通道中循环，从而间接地加热在加热容器41内的原料40。油介质42通过热交换器43加热，且在加热容器41的循环通道中循环。有机废物通过上部入口(没有显示)灌入加热容器41，通过由旋转轴44的旋转来驱动的搅动叶片45来搅动，以及用油介质42加热，使得像成熟堆肥一样的物质作为产品从加热容器41通过底部出口(没有显示)取出。数字46表示用于驱动旋转轴44的马达。
对于通过间接加热设备来加热有机废物的情况下，油介质42的温度保持在从150到200℃的温度，从而在完成烘干过程以前温度小于100℃的物质40在完成烘干过程以后保持在从100到200℃的温度。这意味着完成了好的热处理。
包含挥发性有机物的废气在前述处理期间产生。该废气通过排气口(没有显示)来排放，且独立地处理。
根据第三个方面的方法，为了生产这样的像成熟堆肥一样的物质，聚合物加入作为原料的有机废物，且与其混合，在此之后，在不脱水或者在脱水以后执行热处理。
聚合物可以是天然聚合物、合成聚合物或者它们的组合。天然聚合物的例子包括淀粉、壳聚糖等。作为合成聚合物使用的例子包括诸如聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酰亚胺之类的非离子式的聚合物、诸如聚丙烯酸以及丙烯酰胺和丙烯酸的共聚物之类的阴离子聚合物、诸如异丁烯酰基乙氧基三甲基氯化铵和丙烯酰胺的共聚物之类的阳离子聚合物，以及诸如异丁烯酰基乙氧基三甲基氯化铵与丙烯酸和丙烯酰胺的共聚物之类两性聚合物。这些可以单独使用或者组合使用。
考虑当被加入有机废物中时的捏合特性，该聚合物最好是液相的，诸如水溶液、扩散液体以及乳浊液。水溶液的聚合物浓度最好在从0.1重量百分比到1.0重量百分比的范围内。在扩散液体或者乳浊液的情况下，它可以直接使用或者作为水溶液使用。
要被加入到有机废物中的聚合物的量根据有机废物的固体物质的浓度来合适地确定。例如，当有机废物具有大约2％的固体物质浓度时，要求通过加入0.6-1.5％的净重量比的聚合物来执行脱水，以增加固体物质的浓度。在脱水以后，在脱水污泥中聚集的聚合物具有粒化作用。
另一方面，由于家禽粪便具有大约30％的相对高的固体物质浓度，所以不需要脱水。在这样的情况下，只是用于粒化的聚合物的增加量是足够的，即，净重量比大约0.1-0.5％。此外，由于不要求聚合物具有脱水功能，所以诸如淀粉之类的天然聚合物足够用于充分地表现效果。
聚合物最好相对于有机废物充分地均匀地混合。因此，最好独立于用于有机废物的热处理设备设置混合浴器，且最好在将聚合物加入有机废物且混合以后，包括聚合物的有机废物没有脱水或者在脱水以后供给到热处理设备。当热处理设备设置有足够用来实现均匀混合的搅动装置时，有机废物和聚合物可以供给到热处理设备。在这样的情况下，有机废物和聚合物在热处理设备中加热以前可以充分地混合，且在这之后加热。
通过将聚合物加入有机废物且混合来获得的混合物随着如上所述的被搅动来加热。该混合物在经历烘干过程以后被热处理，从而获得像成熟堆肥一样的物质。根据第三和第四方面的方法，在搅动期间通过加热来进行有利的粒化，所以是生产粒化和具有极好处理特性的像成熟堆肥一样的物质的方法。
像成熟堆肥一样的物质的颗粒尺寸没有具体的限制。考虑到作为有机肥料的处理特性，该像成熟堆肥一样的物质最好具有在2mm和5mm之间的平均颗粒尺寸。
根据第四方面的方法，钾成分加入到作为原料的有机废物中，且与其混合，在这以后，执行热处理，使得生产像成熟堆肥一样的物质。
钾成分可以是钾化合物或者以浓缩的量包含钾的物质。作为钾化合物，可以适当地使用硫酸钾的粉末或者氯化钾的粉末，其广泛地用作化肥。作为以浓缩的量包含钾的物质，最好是没有对植物有害的成分的物质，例如，可以使用诸如马铃薯谷壳之类的食物废物。
钾成分在有机废物中的添加量没有具体的限制。钾成分最好加入为使得在像成熟堆肥一样的物质中的钾含量成为2-5重量百分比(净重比)，从而获得以平衡的方式包含氮、磷和钾三种元素的有机肥料。
考虑到钾成分的混合均匀性，具有相对高湿气含量，诸如包含大约50-85％湿气的有机废物比具有低湿气含量的有机废物要好。然而，有机废物的湿气含量没有限制。考虑到当加入到有机废物中的捏合特性，钾成分可以以诸如水溶液之类的液相加入。
类似于聚合物，钾成分最好相对于有机废物充分地均匀地混合。因此，最好独立于用于有机废物的热处理设备设置混合浴器，且最好在将钾成分加入有机废物且混合以后，包括钾成分的有机废物供给到热处理设备。当热处理设备设置有足够用来实现均匀混合的搅动装置时，有机废物和聚合物可以供给到热处理设备。在这样的情况下，有机废物和聚合物在热处理设备中加热以前可以充分地混合，且在这之后加热。
通过将钾成分加入有机废物且混合来获得的混合物随着如上所述的被搅动来加热。该混合物在经历烘干过程以后被热处理，从而获得像成熟堆肥一样的物质。根据第四方面的方法，补偿了在由普通有机废物制成的像成熟堆肥一样的物质中一定不充分的钾成分，从而获得了以平衡的方式包含氮、磷和钾的像成熟堆肥一样的物质，这样可以用作本身可以提供三种肥料元素的极好平衡的有机肥料。
在本发明中，在加热和烘干以后由热处理有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质的期间，通过将聚合物和钾成分两者都加入到有机废物，可以获得高商业价值的像成熟堆肥一样的物质，其是粒化的，这样具有极好的处理特性，此外极好地平衡了肥料元素。
图4示出了用于生产适于第三和第四个方面的实施例的像成熟堆肥一样的物质的设备的一个例子。本发明的方法不限于在如图4所示的相同的加热容器中执行加热和烘干过程以及在这以后的热处理的类型，且可以是分别在独立的容器中执行加热和烘干过程以及热处理的类型。第三和第四方面的方法可以通过在图1到3中所示的用于生产像成熟堆肥一样的物质的设备中的任何一个来执行。
要通过所述的第三或者第四方面的方法来处理的有机废物可以包括通过脱水在生物学处理废水以及诸如下水道污泥、剩余污泥、消化污泥和家用废水处理箱的污泥之类的废物期间产生的生物学处理的污泥获得的污泥、垃圾和/或动物粪便。根据该第三和第四方面，通过在加热和烘干有机废物以后的热处理，可以获得高商业价值的像成熟堆肥一样的物质，其没有或者只有很少气味、具有足够剩余有机肥料成分和相对低的盐成分，使得它可以有效地用作有机肥料。
例子3-1
使用在图4中显示的设备来通过热处理作为原料的家禽粪便来生产像成熟堆肥一样的物质。
包含0.2重量百分比的聚丙烯酰胺作为合成聚合物的水溶液以净重比为0.5重量百分比的量加入到家禽粪便中，且均匀混合。该混合物供给到加热容器，且随着被搅动来热处理。加热到200℃的油介质被循环。结果，容器内的物质完全烘干，且通过8小时的热处理温度上升到100℃。在此之后，该物质在从100到200℃的温度下进一步热处理3小时，从而获得粒化的像成熟堆肥一样的物质。
测量获得的像成熟堆肥一样的物质的平均颗粒尺寸，以及具有小于1mm的颗粒尺寸的微小颗粒相对于像成熟堆肥一样的物质的比例，结果显示在表格1中。
对比例子3-1
以和例子3-1相同的方式生产像成熟堆肥一样的物质，除了没有加入聚合物。测量获得的像成熟堆肥一样的物质的平均颗粒尺寸，以及具有小于1mm的颗粒尺寸的微小颗粒相对于像成熟堆肥一样的物质的比例，结果显示在表格1中。
表格1
  例子   聚合物          像成熟堆肥一样的物质
  平均颗粒尺寸(mm)   颗粒尺寸小于1mm的微小颗粒的比例(％)
  例子3-1   加入   3.2   22
  对比例子3-1   没有加入   0.8   80
从表格1发现，加入聚合物使得可以生产粒化的且具有极好的处理特性的像成熟堆肥一样的物质。
根据生产第三个方面的像成熟堆肥一样的物质的方法，作为在加热和烘干以后通过热处理有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质的方法，可以获得改进的粒化，且可以生产像成熟堆肥一样的物质，其是粒化的，这样具有极好的处理特性，而没有扩散和扬灰的问题。
例子4-1
使用在图4中显示的设备来通过处理作为原料的具有82％湿气含量的有机污泥(在活性污泥处理期间的剩余污泥排放)来生产像成熟堆肥一样的物质。
通过在160公斤的有机污泥中加入4公斤的硫酸钾粉末且混合它们来制备一种混合物。该混合物供给到加热容器，且随着被搅动来热处理。加热到200℃的油介质被循环。结果，容器内的物质完全烘干，且通过13小时的热处理温度上升到100℃。在此之后，该物质在从100到200℃的温度下进一步热处理4小时，从而获得具有大约1-5mm颗粒尺寸的粒化的像成熟堆肥一样的物质。
测量在获得的像成熟堆肥一样的物质中的氮、磷和钾的含量，结果显示在表格2中。
对比例子4-1
以和例子4-1相同的方式生产像成熟堆肥一样的物质，除了没有加入硫酸钾粉末。测量在获得的像成熟堆肥一样的物质中的氮、磷和钾的含量，结果显示在表格2中。
表格2
  例子   硫酸钾粉末  在像成熟堆肥一样的物质中的含量(重量％)
 氮   磷   钾
  例子4-1   加入  5.6   3.8   3.2
  对比例子4-1   没有加入  5.6   3.8   0.4
从表格2发现，加入钾成分使得可以生产具有极好的肥料元素平衡的像成熟堆肥一样的物质。
通过以每1m3土壤加入量为5公斤的在例子4-1中获得的像成熟堆肥一样的物质来进行土壤处理来执行大白菜的盆栽测试。结果，获得了比用市场上可以买到的化肥(氮、磷和钾每个包含10重量百分比)以2.5公斤/立方米的量来处理的情况好很多的生长和发育。
根据生产第四个方面的像成熟堆肥一样的物质的方法，作为在加热和烘干以后通过热处理有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质的方法，可以生产具有极好的氮、磷和钾的平衡的像成熟堆肥一样的物质来作为有机肥料，这样当只加入其本身时，也可以提供很好的施肥效果。

Claims (6)

1.一种通过在加热和烘干有机废物以后热处理有机废物来生产像成熟堆肥一样的物质的方法，其中，
该加热和烘干过程是在加入钾成分且与有机废物混合以后才执行的，然后执行热处理。
2.如权利要求1所述的用于生产像成熟堆肥一样的物质的方法，其特征在于：所述钾成分是从包含硫酸钾的粉末、氯化钾的粉末以及包含钾的食物废物的组中选择的一种或者多种。
3.如权利要求1所述的用于生产像成熟堆肥一样的物质的方法，其特征在于：该钾成分加入为使得在像成熟堆肥一样的物质中的钾含量成为2-5重量百分比(净重比)。
4.如权利要求1所述的用于生产像成熟堆肥一样的物质的方法，其特征在于：有机废物的湿气含量为50-85％。
5.如权利要求1所述的用于生产像成熟堆肥一样的物质的方法，其特征在于：在加热和烘干以后，该物质在100-200℃的温度下热处理。
6.如权利要求1所述的用于生产像成熟堆肥一样的物质的方法，其特征在于：加热和烘干过程的时间是10-15小时，在此之后的热处理的时间是3-6小时。
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