TWI418419B - Biological source waste disposal method and device - Google Patents

Description

生物源廢棄物處理方法及裝置

本發明涉及一種廢棄物處理方法及裝置。具體涉及一種將生物源廢棄物置於密封容器中進行處理以產生高附加值產品的生物源廢棄物處理方法及裝置。

衆所周知，廢棄物的處理以及回收利用具有重要的社會意義和經濟意義。長期以來人們致力於研究廢棄物的處理和回收利用方法，希望能夠達到廢棄物循環使用、節約資源、保護環境的目的。

現有技術中，廢物處理和回收利用的方法有填埋處理、焚燒處理、化學處理等多種方式。

填埋處理無法實現資源的充分再利用，並且對於那些難以降解的物質，填埋處理對環境並不友好。

焚燒處理廢棄物時，在焚燒過程中產生大量有害氣體，造成大氣污染，同時還存在安全隱患。並且對於含水率高的廢棄物，如污泥、紙漿、生活垃圾等，焚燒前要先通過脫水設備進行脫水處理，而目前的脫水設備尚不足以使脫水後廢棄物的含水率降低到能夠直接焚燒的程度，所以還需要加入化石燃料助燃，因此處理成本高、處理時間長。

化學處理廢棄物時，通常首先使用酸、鹼等化學試劑進行分解，使廢棄物細微化，然後進行後續處理，最終得到符合要求的物質。例如，以生物源廢棄物為原料製造液 體燃料(乙醇等)的時候，為了順利地轉移到下個工業流程，在前期處理時利用稀硫酸等化學試劑。這種方法，不但工藝時間長、工藝複雜、投入能源多，而且產量少，並且由於在前期處理時加入了酸、堿等化學試劑，因此也不是一種環境友好的方法。

總之，無論是使用填埋處理方式還是焚燒處理方式，都不能產生高附加值的產品。而採用化學處理方法獲取高附加值的產品也存在很大困難，因此上述三種處理方式不符合節約資源、循環使用、保護環境的新理念。

亞臨界水處理廢棄物是近年來新興的廢棄物處理方式(CN 200380102845.1)。所謂的亞臨界水是指處於臨界點(臨界溫度374.4℃、臨界壓力22.1MPa)以下並且處於臨界點附近的狀態的水。基於亞臨界水對物質的分解作用，使廢棄物低分子化。吉田弘之綜述了通過亞臨界水在處理農業、林業、畜產業領域廢棄物中應用的可能性。雖然該方法對魚骨、魚鱗、污泥、廢木材等生物源廢棄物可以進行極為有效的處理，但是該處理方法所需要的溫度和壓力(374.4℃、22.1MPa)都很高，因此對於設備的要求苛刻，而且能耗很大。此外，對於該處理方法所獲得的產品如何進行後續的進一步分離，尚沒有相關的現有技術可供參考。

本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術中對廢棄物處理的不足，提出一種生物源廢棄物處理裝置及方法，用於處理生物源廢棄物，以產生具有高附加值的產品， 使得所述生物源廢棄物可以充分循環利用，並且操作條件溫和簡便、處理效果好、能耗低、保護環境。

為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種生物源廢棄物處理方法，包括以下步驟：步驟1：將生物源廢棄物與水蒸汽混合均勻，使混合後的溫度達到130~190℃，壓力達到1.5~1.9MPa，並維持1~25分鐘；步驟2：將上述生物源廢棄物與水蒸汽的混合物的壓力降到常壓，使生物源廢棄物發生低分子化，將所述生物源廢棄物與水蒸汽的混合物的壓力降到常壓的時間為30~60秒；步驟3：對所述低分子化的混合物進行熱交換，以保持進行液固分離時所述低分子化的混合物的溫度與發生低分子化時的溫度相當，然后採用液固分離法，對所述低分子化的混合物進行液固分離，並收集低分子化液體組分和固體組分，得到最終產物。

在步驟1中，在將生物源廢棄物與水蒸汽混合時，對生物源廢棄物進行攪拌，使生物源廢棄物與水蒸汽混合均勻。

進一步地，在上述生物源廢棄物處理方法的步驟1中，在將生物源廢棄物與水蒸汽混合時，對生物源廢棄物進行攪拌，使生物源廢棄物與水蒸汽混合均勻。為了能達到使生物源廢棄物與水蒸汽混合均勻同時又節省能源的目的，更好地，步驟1中，在將生物源廢棄物與水蒸汽混合時， 當溫度達到130~190℃，壓力達到1.5~1.9MPa時，再對生物源廢棄物進行攪拌。

進一步地，在上述生物源廢棄物處理方法的步驟3中，對發生低分子化的混合物進行分離時，採用離心分離、靜置分離、加壓分離、膜分離，或者上述分離方法的結合。

為了防止得到的低分子化混合物被氧化或雜菌侵入，在上述生物源廢棄物處理方法的步驟3對發生低分子化的混合物進行分離前，向其加入不活性氣體，如惰性氣體中的氮氣、氦氣、氖氣等，以達到防氧化和一些微生物混入的目的。

為了保持進行液固分離時所述低分子化的混合物的溫度與發生低分子化時的溫度相當，更好地，為了降低收集後的低分子化液體組分的溫度，在對所述低分子化的混合物進行液固分離之後，收集低分子化的液體組分之前，對所述的液體組分進行熱交換。

為了解決上述的技術問題，本發明還提供了一種生物源廢棄物處理裝置，包括：反應容器，用於容納各種廢棄物以進行水熱反應；攪拌裝置，置於所述反應容器內，用於攪拌反應容器中的廢棄物；水蒸氣輸入裝置，其與所述反應容器相連通，用於向所述反應容器輸入中壓水蒸氣；減壓調整裝置，其入口與所述反應容器連接，用於對反應容器內具有一定溫度、壓力的混合物體在30-60秒內減 壓至常壓；及分離裝置，包括液固分離器、固體收容槽以及液體收容槽，其中，所述液固分離器的入口通過管道與所述減壓調整裝置連接，經過液固分離的液體通過液體出口輸出到所述液體收容槽，經過液固分離的固體通過固體出口輸出到所述固體收容槽，在所述液固分離器和所述減壓調整裝置之間還包括第一熱交換器，用於保持進行液固分離時所述低分子化的混合物的溫度與發生低分子化時的溫度相當。

進一步地，上述的生物源廢棄物處理裝置中的所述攪拌裝置包括：一旋轉軸，一個以上的攪拌葉片，及動力機構，所述旋轉軸水平地貫通所述反應容器；所述攪拌葉片設置在所述反應器內部的旋轉軸上；所述動力機構與反應器外部的水平旋轉軸的一端連接，用於帶動所述旋轉軸轉動。為了使攪拌效果更好，可以對攪拌葉片在水平旋轉軸上的安裝方式進行特殊設計，如，將所述攪拌葉片垂直向前傾斜地間隔設置在所述旋轉軸上，所述動力機構一般可以為電動機。通過一控制裝置輸出控制指令給所述的電動機，啟動/停止電動機或控制電動機的轉速，以此來控制攪拌的時機和攪拌的速度。

為保證所述反應容器的密封性，在所述旋轉軸與所述反應容器相連接的位置設置有軸封裝置，用於密封所述旋轉軸與所述反應容器的連接位置。

更具體地，所述軸封裝置包括固定件、墊圈和壓蓋， 其中，所述固定件套設在所述旋轉軸上，並與所述反應容器固定連接，所述墊圈套設在所述旋轉軸和固定件之間，所述壓蓋套設在所述旋轉軸上，壓在所述墊圈上，並與所述固定件相連接。為了達到更好的密封效果，所述墊圈為多個，依次相疊地套設在所述旋轉軸上。另外，在所述壓蓋與固定件的連接之處設有彈性元件，如為彈簧或機械緩衝部件，如油壓緩衝器，以便在所述墊圈被磨損的情況下，通過彈性元件可以自動壓緊壓蓋，防治水蒸氣泄漏，確保反應容器內壓力的恒定。這樣，通過墊圈和壓蓋將旋轉軸與反應容器密封起來，使得反應容器的保溫性和氣密性非常好，以更好地完成混合物的低分子化反應。

上述生物源廢棄物處理裝置中所述減壓調整裝置為減壓調整閥。通過控制該減壓調整閥，來控制對反應容器的減壓時機及時間。

上述的生物源廢棄物處理裝置中，所述分離裝置中的液固分離器、固體收容槽以及液體收容槽為一級分離裝置，所述分離裝置還包括：二級分離裝置，所述二級分離裝置與所述一級分離裝置和/或所述反應容器連接，用於對所述反應容器輸出產物和/或所述一級分離裝置分離後的產物進行二次分離，以得到最終產物。

另外，在所述液固分離器和所述液體收容槽之間還包括第二熱交換器，用於冷凝從所述液固分離器輸出的液體；所述第一熱交換器或第二熱交換器可以為盤管熱交換 器。

上述的生物源廢棄物處理裝置中的所述液固分離器位於高出所述減壓調整裝置5~15米的位置。

在上述的生物源廢棄物處理裝置中，所述二級分離裝置包括：離心分離裝置或/和靜置分離裝置或/和加壓分離裝置或/和壓力分離裝置或/和膜處理裝置。由於這些分離裝置可以利用公知技術中的分離裝置，因此，其結構在此不再贅述。

另外，本發明中的所述反應容器可以為多個，並列設置，與所述反應容器連接的攪拌裝置、水蒸氣輸入裝置和減壓調整裝置的個數與所述反應容器的個數相對應。

本發明中所述的生物源廢棄物包括農業、林業、工業、畜牧業、漁業以及人們日常生活產生的各種廢棄物。所述來自農業的生物源廢棄物例如土壤、稻穀殼、稻草、農作物稭稈、大蒜、紅薯、向日葵等；所述來自林業的生物源廢棄物例如竹類、杉樹類、銀杏樹等；所述來自工業的生物源廢棄物例如砂糖製造殘渣、豆腐渣、酒糟等；所述來自畜牧業的生物源廢棄物包括畜產污泥、雞糞、豬糞、牛糞、鳥羽毛等；所述來自漁業的生物源廢棄物包括水產廢棄物例如蟹殼、貝殼、魚皮、蝦殼和扇貝的腸腺、碎海帶、海藻、海草等；所述來自日常生活的生物源廢棄物例如生活垃圾、下水道、湖泊和河川的污泥、廢紙、食物殘渣、醫療廢棄物等。

通過本發明所述的方法及裝置處理各種生物源廢棄 物，操作方便，能耗低，操作條件溫和簡便，處理效果好，處理後可得到高附加值的產品，如有些可以作為燃料、肥料、飼料等直接使用，有些也可作為醫藥、化妝品、調味料、營養保健品等的原料，使得所述生物源廢棄物可以充分循環利用，順應了保護環境、循環利用、節約資源、變廢為寶的生產理念。

下面結合具體實施例和附圖對本發明的技術方案進行詳細地說明。

本發明為了處理生物源廢棄物，以產生具有高附加值的產品，使得所述生物源廢棄物可以充分循環利用，提供了一種生物源廢棄物處理裝置及方法，所述裝置的一個具體實施例的示意圖如第一圖所示，本實施例所涉及到的生物源廢棄物處理裝置包括：容納各種廢棄物以進行水熱反應的反應容器1、攪拌反應容器中廢棄物的攪拌裝置2、向反應容器中輸入中壓水蒸氣的水蒸氣輸入裝置3、減壓調整閥4、用於分離和容納反應容器中壓力驟降後的液固成分的液固分離裝置5和二級分離裝置6。

其中，所述反應容器1是由耐中壓的材料製成，在反應容器的上方設置至少一個進料口11，反應容器的下方設置排出口12。反應容器1的容積為3~7m³ 。在反應容器1上還設置有溫度傳感器和壓力傳感器(圖中未示出)，用於檢測反應容器1內的溫度和壓力。

在反應容器1內部設有攪拌裝置2，攪拌裝置2包括一 根貫通反應容器1的水平旋轉軸21，在反應容器1內部的旋轉軸21上設置有一個以上的攪拌葉片22；將攪拌葉片22間隔地安裝在旋轉軸21上。為了起到更好的攪拌效果，可以將攪拌葉片22垂直向前傾斜地安裝在水平旋轉軸21上。在反應容器1外部的水平旋轉軸21的一端連接有動力機構，如電動機23，用於帶動旋轉軸21旋轉。

為了保證所述反應容器1在反應過程中能夠保持恒定的壓力，在所述反應容器1與外界連通的部位設有密封裝置。所述密封裝置包括：在反應容器的進料口和排出口處對應設置第一、二密封部件，所述第一、二密封部件為現有技術中常用的密封裝置，例如電動球形閥門，該電動球形閥門採用耐高溫、耐壓力的材料製成；在反應容器1與所述攪拌裝置2相接觸的部位，反應容器1的兩端分別設置有軸封裝置7。

所述的軸封裝置7的結構示意圖如第二圖所示，包括：固定件71，其套設在所述旋轉軸21上，並通過螺栓與所述反應容器1固定連接；墊圈72，其套設在所述旋轉軸21和固定件71之間，用於密封；壓蓋73，其套設在所述旋轉軸21上，壓在所述墊圈72上，並通過螺栓與所述固定件71相連接。在螺栓連接壓蓋處設有彈簧74，當內側的起密封作用的墊圈72被磨損的情況下，彈簧74會自動壓緊壓蓋73，防治水蒸氣泄漏，確保反應容器1內壓力恆定。所述的墊圈72可以為多個，如1~6個，並且為圓球狀墊圈，以實現更好的密封效果，在本實施例中，由於在一定溫度 和壓力下，圓球狀墊圈容易損壞，因此圓球狀墊圈優選為多個，最優選為6個。在反應容器上焊接有用於與所述固定件71連接的連接件13，通過螺栓將所述固定件71和連接件13固定在一起。

所述水蒸氣輸入裝置3具有產生中壓水蒸氣的設備以及把所產生的水蒸氣供給反應容器1的水蒸氣輸入管道，在管道上設有調節閥，用於調節輸入反應容器1中的水蒸氣的流量。水蒸氣輸入裝置3位於反應容器1和水平旋轉軸21的上方位置並且基本處於水平方向，這樣設置可以使廢棄物最大程度的接觸到中壓水蒸氣。反應容器1中的壓力由中壓水蒸氣的輸入量來調節，此外，由於溫度對應於中壓水蒸氣的壓力，所以反應容器內的溫度也是由中壓水蒸氣的輸入量來調節。

在反應容器1的上部通過管道與減壓調整閥4連接，減壓調整閥4通過管道經由消音器(圖中未示出)連接至液固分離裝置5。連接消音器的好處在於降低設備工作時產生的噪音，使該廢棄物處理設備可以設置在市內地段且符合環境保護的要求。

所述減壓調整閥4可以是電動閥、也可以是手動閥。所述減壓調整閥4具有以下兩方面的作用：(1)在反應階段，保持反應容器1的壓力恆定。反應容器1內的壓力超過給定值時，開啟壓力調解閥，放出反應容器1內的壓力，並在適宜的時候關閉閥門，使反應容器1內保持給定的壓力；(2)實現反應容器1內的壓力驟降。當反應容器1中 的廢棄物在給定的溫度和壓力下反應一定時間後，開啟減壓調整閥4，使反應容器1內的壓力驟降至常壓。通過上述壓力的驟降，使反應產物爆破，使廢棄物低分子化，從而實現生物源廢棄物的充分再利用。

液固分離裝置5包括液固分離器51、固體收容槽52以及液體收容槽53。所述液固分離器51通過管道與反應容器1連接，為了保持反應產物的溫度，該管道採用保溫材料製成。所述液固分離器51可以為現有技術中常用的液固分離器，例如常規使用的離心脫水機，該液固分離器不需要使用外力而是借助於爆破後反應產物的巨大動能來帶動其高速轉動，從而實現液固分離，因此節約能源。

所述液固分離器51位於高出減壓調整裝置5~15米的位置，進行液固分離後，利用重力使分離後的液體和固體收納到所述固體收容槽52和液體收容槽53中。液固分離器51的高度設置應當適宜。在此高度下，待分離的物質既可以獲得很好的液固分離，又不會因為反應產物的巨大動能而使液固分離器51損壞。一般而言，爆破時間與液固分離器51的高度設置緊密相關，即：爆破時間越短，爆破後反應產物沖出管道的速度越大，液固分離器51需設置為更高的高度；相反，爆破時間越長，爆破後反應產物沖出管道的速度越低，此時，液固分離器51可設置為較低高度。高度過高，待分離的物質不能到達液固分離器51，高度過低，高速沖出的反應產物會將液固分離器51損壞。

另外，由於從反應容器1經減壓調整閥4出來的反應 產物或多或少會有熱量損失，所以在所述液固分離裝置5之前還可以設置第一熱交換器54，以保持進行液固分離時的溫度與反應容器的溫度相當。在所述液體收容槽53之前也可以設置第二熱交換器55，設置熱交換器的目的在於使液體組分快速冷凝液化，獲得更好的分離效果。所使用的熱交換器可以使用常規的熱交換器，例如為盤管熱交換器。

經過液固分離後得到的低分子化固體組分及液體組分還可以進行二次分離，二級分離裝置6包括離心分離裝置、靜置分離裝置、加壓分離裝置、壓力分離裝置、膜處理裝置，或以上各種分離裝置的組合裝置。對於一些生物源廢棄物，在反應容器1中經過低分子化爆破處理後，其有效組分從反應容器排出口12排出，對於排出的有效組分經過不活性氣體，如惰性氣體處理，再經過上述二級分離裝置6的處理，最終得到提取物，即製品。

基於本發明要解決的技術問題，本發明還提供了生物源廢棄物處理方法，結合上述裝置，一具體實施例的處理流程如第三圖所示，具體如下所述：步驟S1：將生物源廢棄物通過反應容器進料口加入反應容器內；步驟S2：關閉進料口，向反應容器中輸入水蒸汽，保持反應容器內的溫度和壓力為給定值，然後開啟攪拌馬達，將生物源廢棄物攪拌一定時間並混合均勻；步驟S3：開啟減壓調整閥，將反應容器的壓力驟降至常壓； 步驟S4：通過液固分離裝置將壓力驟降得到的反應產物進行液固分離；步驟S5：對液固分離後的有效產物進行二次分離，得到最終提取物，即製品。

上述過程是較優的過程，其中，步驟S2中的攪拌也可以是在將生物源廢棄物通過反應容器進料口加入反應容器內時開始，並且是邊攪拌邊慢慢加入生物源廢棄物。

在本實施例中，當反應容器的溫度和壓力達到給定值並保持其恆定的同時，才開啟攪拌馬達，攪拌加入的生物源廢棄物。為了使生物源廢棄物在反應容器中得到充分攪拌，可以間隔地改變攪拌葉片的轉動方向。

通過調節水蒸氣的輸入量來調節反應容器內的壓力和溫度，使反應容器內的壓力和溫度達到給定值，並保持一段時間，一般地，反應容器內的壓力給定值為1.5~1.9MPa，溫度給定值為130~190℃，保持1~25分鐘。上述數值範圍根據處理的廢棄物的種類以及最終產物的不同而不同。一般而言，對於那些難以低分子化的無機物質、蛋白類等生物源廢棄物，例如下水道污泥、污染土壤、畜產廢棄物、酒糟、廢紙、扇貝的腸腺、動物屍體等，需要較高的溫度和壓力、較長的反應時間，例如：溫度約為170~190℃、壓力約1.70Mpa~1.9Mpa、反應時間15分鐘或更長甚至於25分鐘，以使這些物質充分低分子化；對於那些易於低分子化的碳水化合物等生物源廢棄物，例如稻穀殼、稻草、向日葵、竹類、海藻、花卉等，較低的溫度和 壓力、較短的反應時間，例如溫度約130~150℃以下、壓力約1.50Mpa~1.60Mpa以下、反應時間3~10分鐘即可實現這些物質的低分子化。

步驟S3中，當處於一定溫度和壓力環境中的生物源廢棄物在反應容器內被攪拌給定時間後，開啟減壓調整閥將反應容器的壓力驟降至常壓。

爆破時間，即從給定壓力驟降至常壓所需要的時間，對於生物源廢棄物最終產物的粒徑大小及分佈、產物組成及其含量等等至關重要。一般而言，在壓力相同的情況下，壓力驟降的速率越大，粒徑越小且分佈越窄；相反，壓力驟降的速率越小，粒徑越大，分佈越寬。

所述爆破時間的確定與生物源廢棄物的種類以及最終產物的用途相關。一方面，爆破時間與生物源廢棄物的種類有關，對於那些難以低分子化的無機物質、蛋白類等生物源廢棄物，例如污染土壤、蟹殼、蝦殼、畜產廢棄物、酒糟、廢紙、扇貝的腸腺等，需要較短的爆破時間，例如35~40秒，以使這些物質的低分子化程度更高；對於那些易於低分子化的碳水化合物等生物源廢棄物，例如稻穀殼、稻草、碎海帶、花卉等，可以使用較長的爆破時間，例如50~60秒，即可實現這些物質的低分子化。另一方面，爆破時間與最終產物的用途相關。例如對於最終產物用作飼料、肥料時，可以使用相對較短的爆破時間，但對於最終產物用作醫藥、化妝品、調味料、營養保健品等原料時，需要更短的爆破時間。本發明中，爆破時間為30~60秒。 由於壓力驟降所生成的物質以很高的速度沖出所述反應產物排出管道和壓力調解閥後，沖向位於其垂直上方的液固分離器，分離得到的固體物質通過固體排出管道收納至位於其下方的固體收容槽中；經過固液分離裝置處理，冷凝得到的液體物質通過液體排出管道收納至位於其下方的液體收容槽中。

還可以對經過液固分離的產物進行二次分離，以得到最終的提取物，即製品。

通過控制裝置對本發明所述的處理裝置進行控制，可以實現本發明所述的處理方法，例如，在反應容器中設置溫度傳感器和壓力傳感器，用於採集反應容器中的溫度和壓力，並將數值傳遞給一中央處理器，如計算機。反應容器的進料口及排出口設置執行機構，以自動打開反應容器的進料口及排出口，在水蒸氣輸入裝置設置自動閥門，將減壓調整設置為自動閥門，各分離裝置也採用自動裝置。將反應的執行過程編成程序存入中央處理器，如計算機，由中央處理器根據程序進行處理過程的控制。該過程為一典型的過程控制，根據本發明提供的方法實現該過程控制對於自動控制領域的技術人員來說屬於常規技術，因此，在此不再贅述。

根據本發明所述的方法可以對很多種生物源廢棄物進行處理，達到廢物利用的目的，所述的生物源廢棄物包括農業、林業、工業、畜牧業、漁業以及人們日常生活產生的各種廢棄物。所述來自農業的生物源廢棄物例如土壤、 稻穀殼、稻草、農作物稭稈、大蒜、紅薯、向日葵等；所述來自林業的生物源廢棄物例如竹類、杉樹類、銀杏樹等；所述來自工業的生物源廢棄物例如砂糖製造殘渣、豆腐渣、酒糟等；所述來自畜牧業的生物源廢棄物包括畜產污泥、雞糞、豬糞、牛糞、鳥羽毛等；所述來自漁業的生物源廢棄物包括水產廢棄物例如蟹殼、貝殼、魚皮、蝦殼和扇貝的腸腺、碎海帶、海藻、海草等；所述來自日常生活的生物源廢棄物例如生活垃圾、下水道、湖泊和河川的污泥、廢紙、食物殘渣、醫療廢棄物等。

對應于本發明所述的處理方法，對各種不同的生物源廢棄物進行處理所需的條件及生成物的一些具體實施例如表1所示：

另外，根據本發明所述的方法，利用本發明所述的處理裝置在對各種廢棄物處理時，對處理後的產物進行檢測，經過檢測的一些具體實施例如表2所示：

另外，根據本發明的處理方法，不同的廢棄物可以處理成具有不同用途的產物，一些具體實施例如表3所示：

通過本發明所述的方法及裝置處理各種生物源廢棄物，操作方便，能耗低，操作條件溫和簡便，處理效果好，處理後可得到高附加值的產品，如有些可以作為燃料、肥料、飼料等直接使用，有些也可作為醫藥、化妝品、調味料、營養保健品等的原料，使得所述生物源廢棄物可以充分循環利用，順應了保護環境、循環利用、節約資源、變廢為寶的生產理念。

最後所應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的申請專利範圍當中。

1‧‧‧反應容器

11‧‧‧進料口

12‧‧‧排出口

13‧‧‧連接件

2‧‧‧攪拌裝置

21‧‧‧水平旋轉軸

22‧‧‧攪拌葉片

23‧‧‧電動機

3‧‧‧水蒸氣輸入裝置

4‧‧‧減壓調整閥

5‧‧‧液固分離裝置

51‧‧‧液固分離器

52‧‧‧固體收容槽

53‧‧‧液體收容槽

54‧‧‧第一熱交換器

55‧‧‧第二熱交換器

6‧‧‧二級分離裝置

7‧‧‧軸封裝置

71‧‧‧固定件

72‧‧‧墊圈

73‧‧‧壓蓋

74‧‧‧彈簧

第一圖為本發明所述生物源廢棄物處理裝置一具體實施例的結構示意圖。

第二圖為本發明所述生物源廢棄物處理裝置一具體實施例中的軸封裝置的結構示意圖。

第三圖為本發明所述生物源廢棄物處理方法一具體實施例的流程圖。

1‧‧‧反應容器

11‧‧‧進料口

12‧‧‧排出口

2‧‧‧攪拌裝置

21‧‧‧水平旋轉軸

22‧‧‧攪拌葉片

23‧‧‧電動機

3‧‧‧水蒸氣輸入裝置

4‧‧‧減壓調整閥

5‧‧‧液固分離裝置

51‧‧‧液固分離器

52‧‧‧固體收容槽

53‧‧‧液體收容槽

54‧‧‧第一熱交換器

55‧‧‧第二熱交換器

6‧‧‧二級分離裝置

7‧‧‧軸封裝置

Claims (22)

1. 一種生物源廢棄物的處理方法，其包括：步驟1：將生物源廢棄物與水蒸汽混合均勻，使混合後的溫度達到130~190℃，壓力達到1.5~1.9MPa，並維持1~25分鐘；步驟2：將上述生物源廢棄物與水蒸汽的混合物的壓力降到常壓，使生物源廢棄物發生低分子化，將所述生物源廢棄物與水蒸汽的混合物的壓力降到常壓的時間為30~60秒；及步驟3：對所述低分子化的混合物進行熱交換，以保持進行液固分離時所述低分子化的混合物的溫度與發生低分子化時的溫度相當，然后採用液固分離法，對所述低分子化的混合物進行液固分離，並收集低分子化液體組分和固體組分，得到最終產物。
2. 如申請專利範圍第1項所述的生物源廢棄物處理方法，其中所述步驟1中，在將生物源廢棄物與水蒸汽混合時，對生物源廢棄物進行攪拌，使生物源廢棄物與水蒸汽混合均勻。
3. 如申請專利範圍第2項所述的生物源廢棄物處理方法，其中所述步驟1中，在將生物源廢棄物與水蒸汽混合時，當溫度達到130~190℃，壓力達到1.5~1.9MPa時，再對生物源廢棄物進行攪拌。
4. 如申請專利範圍第1項所述的生物源廢棄物處理方 法，其中所述步驟3中，對發生低分子化的混合物進行分離時，採用離心分離、靜置分離、加壓分離、膜分離，或者上述分離方法的任意結合。
5. 如申請專利範圍第4項所述的生物源廢棄物處理方法，其中所述步驟3對發生低分子化的混合物進行分離前，對發生低分子化的混合物通入不活性氣體，以防止得到的低分子化混合物被氧化。
6. 如申請專利範圍第1項所述的生物源廢棄物處理方法，其中對所述低分子化的混合物進行液固分離之後，收集低分子化的液體組分之前，對所述的液體組分進行熱交換，以降低收集後的低分子化液體組分的溫度。
7. 一種生物源廢棄物處理裝置，其包括：反應容器，用於容納各種廢棄物以進行水熱反應；攪拌裝置，置於所述反應容器內，用於攪拌反應容器中的廢棄物；水蒸氣輸入裝置，其與所述反應容器相連通，用於向所述反應容器輸入中壓水蒸氣；其包括：減壓調整裝置，其入口與所述反應容器連接，用於對反應容器內具有一定溫度、壓力的混合物在30-60秒內減壓至常壓；及分離裝置，包括液固分離器、固體收容槽以及液體收容槽，其中，所述液固分離器的入口通過管道與所述 減壓調整裝置連接，經過液固分離的液體通過液體出口輸出到所述液體收容槽，經過液固分離的固體通過固體出口輸出到所述固體收容槽，在所述液固分離器和所述減壓調整裝置之間還包括第一熱交換器，用於保持進行液固分離時所述低分子化的混合物的溫度與發生低分子化時的溫度相當。
8. 如申請專利範圍第7項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述攪拌裝置包括：一旋轉軸，其水平地貫通所述反應容器；一個以上的攪拌葉片，其設置在所述反應器內部的旋轉軸上；及動力機構，其與反應器外部的水平旋轉軸的一端連接，用於帶動所述旋轉軸轉動。
9. 如申請專利範圍第8項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述攪拌葉片垂直向前傾斜地間隔設置在所述旋轉軸上。
10. 如申請專利範圍第8項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述動力機構為電動機。
11. 如申請專利範圍第8項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中在所述旋轉軸與所述反應容器相連接的位置設置有軸封裝置，用於密封所述旋轉軸與所述反應容器的連接位置。
12. 如申請專利範圍第11項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述的軸封裝置包括：固定件，其套設在所述旋轉軸上，並與所述反應容器固定連接；墊圈，其套設在所述旋轉軸和固定件之間；和壓蓋，其套設在所述旋轉軸上，壓在所述墊圈上，並與所述固定件相連接。
13. 如申請專利範圍第12項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中在所述壓蓋與固定件的連接之處設有彈性元件。
14. 如申請專利範圍第13項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述彈性元件為彈簧或油壓緩衝器。
15. 如申請專利範圍第12項至第14項中任一項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述墊圈為多個，所述多個墊圈依次相疊套設在所述旋轉軸上。
16. 如申請專利範圍第7項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述減壓調整裝置為減壓調整閥。
17. 如申請專利範圍第7項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述分離裝置中的液固分離器、固體收容槽以及液體收容槽為一級分離裝置，所述分離裝置還包括二級分離裝置，其與所述一級分離裝置和/或所述反應容器連接，用於對所述反應容器輸出產物和/或所述一級分離裝置分離後的產物進行二次分離，以得到最終產物。
18. 如申請專利範圍第7項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中在所述液固分離器和所述液體收容槽之間還包括第二熱交換器，用於冷凝從所述液固分離器輸出的液體。
19. 如申請專利範圍第7項或第18項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述第一熱交換器或第二熱交換器為管殼式熱交換器、沈浸式熱交換器、盤管熱交換器或蛇管熱交換器。
20. 如申請專利範圍第18項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述液固分離器位於高出所述減壓調整裝置5~15米的位置。
21. 如申請專利範圍第17項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述二級分離裝置包括：離心分離裝置或/和靜置分離裝置或/和加壓分離裝置或/和壓力分離裝置或/和膜處理裝置。
22. 如申請專利範圍第7項所述的生物源廢棄物處理裝置，其中所述反應容器為多個，並列設置，與所述反應容器連接的攪拌裝置、水蒸氣輸入裝置和減壓調整裝置的個數與所述反應容器的個數相對應。