高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的系统及方法

技术领域

本发明涉及污泥水解制造有机肥的技术领域，具体涉及高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的系统及方法。

背景技术

目前国内广泛采用的城市污水污泥处理方式主要有：卫生填埋、焚烧、堆肥。由于受经济发展水平、自然条件以及传统习惯等因素的影响，很难有统一的模式，但最终都是以无害化、稳定化、资源化为处理目标；卫生填埋需要占用大量的土地，而且选择合适填埋的场所越来越有限，另外填埋场建设及渗滤液处理费用十分高昂；污泥焚烧包括污泥专用焚烧炉焚烧、污泥制碳棒、污泥烧制砖和水泥回转窑烧制水泥，污泥焚烧过程中会产生各种大气污染物，如氮氧化物、二噁英、硫化物、飞灰等，将造成严重的二次污染，污泥制碳棒工艺是焚烧中的特殊工艺，该工艺是先将污泥进行脱水，后制成具有一定热值的碳棒，但没有改变污泥的特性，特别是有毒有害物质仍然存在的弊端；污泥堆肥对土地面积的需量较大，污泥在堆肥过程中需要进行不断的翻堆，在翻堆时会产生大量的恶臭气体，由于堆肥区域过大，对产生的恶臭气体很难有效地收集，污泥堆肥发酵时，由于温度只能达到60℃，其中病原体、寄生虫卵等有害物质并未被杀灭，无法达到农业部有机肥标准，因此污泥堆肥的产物只能作为营养土和花卉苗木用土来销售，无法体现产物的经济价值，同时市场端很难接受此类产物；目前国内广泛采用的畜禽粪便处理方式主要是传统的有机肥生产方式——堆肥，对土地面积的需量较大，也无法实现大规模处置及生产，畜禽粪便在堆肥过程中需要进行不断的翻堆，在翻堆时会产生大量的恶臭气体，由于堆肥区域过大，对产生的恶臭气体很难有效地收集。

发明内容

本发明的目的在于提供高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的方法，解决上述现有技术中畜禽粪便和城市污水污泥较难处理，且在处理过程中会排出有害物的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

1高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的系统，包括收集系统、混料搅拌系统、脱水系统、净化系统（1）和包装系统（13），还包括废气回收处理系统。

具体的，所述废气回收处理系统包括依次连接的冷凝脱水装置（18）、废气预热装置（19）、稳压室（20）、导热油燃烧炉（21）、烟气锅炉（22）和烟囱b（23），所述冷凝脱水装置（18）的底部设置有冷凝水箱（181），所述冷凝水箱（181）与收集系统连接，所述导热油炉（21）上设置有导热油出口a（212）和导热油进口a（211），所述烟气锅炉（22）上设置有蒸汽进口a（221）和蒸汽出口a（222）。

具体的，所述收集系统包括收集室（2）、污泥料仓（3）、粪便料仓（4）和集水池（5），所述污泥料仓（3）、粪便料仓（4）和集水池（5）均设置在收集室（2）内，所述收集室（2）为密封体，所述收集室（2）上设置有换气装置，所述换气装置的出气口与可燃废气管道（24）连接，所述污泥料仓（3）和粪便料仓（4）的排料口均通过水泵与混料搅拌系统连接，所述污泥料仓（3）和粪便料仓（4）内均设置有用于加热物料的换热器（31），所述换热器（31）的出水口与集水池（5）连接，所述换热器（31）的进水口与蒸汽管道（7）连接，所述集水池（5）的出气口与净化系统（1）连接，所述集水池（5）的排水口通过水泵与液肥母液槽（16）连接。

具体的，所述混料搅拌系统包括混料罐（6）、反应釜（8）、闪蒸罐（9）和运输装置（15），所述混料罐（6）上的蒸汽进口b（61）与蒸汽管道（7）连接，所述混料罐（6）上的蒸汽出口b（62）与烟气锅炉（22）上的蒸汽进口a（221）连接，所述污泥料仓（3）和粪便料仓（4）的排料口均通过水泵与混料搅拌系统中的混料罐（6）上的物料进口a（63）连接，所述混料罐（6）的出料口a（64）通过水泵与反应釜（8）上的物料进口b（81）连接，所述混料罐（6）上的废气排气口与可燃废气管道（24）连接，所述反应釜（8）的物料出口b（84）与运输装置（15）上的物料进口连接，所述反应釜（8）上的导热油进口b（82）与废气回收处理系统中的导热油炉（21）上的导热油出口a（212）连接，所述反应釜（8）上的导热油出口b（83）与废气回收处理系统中的导热油炉（21）上的导热油进口a（211）连接，所述反应釜（8）上的排气口与闪蒸罐（9）上的进气口连接，所述闪蒸罐（9）上的出气口与蒸汽管道（7）连接。

具体的，脱水系统包括依次连接的运输装置（15）、缓存罐（26）、机械脱水装置（10）、打散机（14）和中间料仓（11），所述机械脱水装置（10）和打散机（14）设置于脱水室（25）内，所述脱水室（25）为密封结构，所述脱水室（25）上的排风口与可燃废气管道（24）连接，所述机械脱水装置（10）的排水口通过水泵与液肥母液槽（16）进水口连接，所述液肥母液槽（16）排水口通过水泵与调配灌装装置（17）连接。

具体的，所述包装系统（13）包括依次连接的烘干机（12）、干肥半成品仓（131）、喷浆造粒装置（133）、包膜装置（134）和计量包装装置（135），所述烘干机（12）的进料口与中间料仓（11）的出料口连接，所述烘干机（12）上的导热油进口c（121）和导热油出口c（122）分别与导热油炉（21）上的导热油出口a（211）和导热油进口a（212）连接，所述喷浆造粒装置（133）的内腔顶部设置有多个喷头，所述喷头与溶解槽（132）连接，所述溶解槽（132）上的蒸汽进口c（1321）和蒸汽出口c（1322）分别与烟气锅炉（22）上的蒸汽出口a（222）和蒸汽进口a（221）连接。

具体的，所述废气回收处理系统中的冷凝脱水装置（18）底部设置有冷凝水箱（181），所述冷凝水箱（181）的出水口与污泥料仓（3）和粪便料仓（4）的进水口连接。

具体的，高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的方法包括以下步骤：

S1.将粪便和污泥分别集中倒于粪便仓（4）和污泥料仓（3）中，通过蒸汽管道（7）内的热蒸汽输送至换热器（31）内，进而对粪便仓（4）和污泥料仓（3）中的粪便和污泥进行预热；

S2.经预热后的粪便和污泥经混料罐（6）混合，同时进行二次加热反应；

S3.经混合和二次加热后的粪便和污泥的混合物通过水泵抽置反应釜（8）内进行高温高压水解制得有机肥原料，在进行高温高压水解时反应釜（8）内的反应温度为150℃-190℃，压力设置为0.6-0.9Mpa，升温以及反应时间为230 min；

S4.将步骤S3中制得的有机肥原料通过运输装置（15）运至缓存罐（26）进行临时存储；

S5.将缓存罐（26）内的有机肥原料运至机械脱水装置（10）进行脱水；

S6.将步骤S5中经机械脱水后的有机肥原料的固态部分经打散机（14）进行打散然后存储于中间仓料（11）中；

S7.将步骤S5中经机械脱水后的有机肥原料的液态部分经水泵抽置液肥母液槽（16）内；

S8.将中间仓料（11）中的固态有机肥原料经烘干机（12）烘干后进入包装系统进行成品包装处理，制成固态袋装成品；

S9.将液肥母液槽（16）内的液态有机肥原料经调配灌装装置（17）制得灌装液态肥成品。

具体的，所述步骤S1-S6中产生的可燃烧废气均通过可燃废气管道收集并通入废气回收处理系统进行燃烧。

具体的，所述步骤S3中的反应釜（8）内的高温高压蒸汽通过闪蒸罐（9）降压然后排放至蒸汽管道（7）内。

具体的，所述废气回收处理系统中的冷凝脱水装置（18）底部设置有冷凝水箱（181），所述冷凝水箱（181）的出水口与污泥料仓（3）和粪便料仓（4）的进水口连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明所述的高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的系统及方法，通过设置可燃废气管道集中收集整个高温高压水解污泥生产有机肥系统中收集室、混料罐和脱水室内产生的可燃废气，经冷凝脱水后燃烧处理，实现在水解污泥生产有机肥的过程中对在线产生的有害气体直接在线进行无害化处理实现降低污染排放的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体系统结构示意图。

图2为本发明废气回收处理系统结构示意图。

图3为本发明收集系统结构示意图。

图4为本发明混料搅拌系统结构示意图。

图5为本发明脱水系统结构示意图。

图6为本发明包装系统结构示意图。

图7为本发明反应釜结构示意图。

图8为本发明净化系统结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-净化系统，1001-除雾箱，1002-UV光氧催化装置，1003-活性炭箱，1004-烟囱a，2-收集室，3-污泥料仓，4-粪便仓，5-集水池，6-混料罐，61-蒸汽进口b，62-蒸汽出口b，63-物料进口a，64-物料出口a，7-蒸汽管道，8-反应釜，81-物料进口b，82-导热油进口b，83-导热油出口b，84-物料出口b，9-闪蒸罐，10-机械脱水装置，11-中间料仓，12-烘干机，121-导热油进口c，122-导热油出口c，13-包装系统，131-干肥半成品仓，132-溶解槽，1321-蒸汽进口c，1322-蒸汽出口c，133-喷浆造粒装置，134-包膜装置，135-计量包装装置，14-打散机，15-运输装置，16-液肥母液槽，17-调配灌装装置，18-冷凝脱水装置，181-冷凝水箱，19-废气预热装置，20-稳压室，21-导热油炉，211-导热油进口a，212-导热油出口a，22-烟气锅炉，221-蒸汽进口a，222-蒸汽出口a，23-烟囱b，24-可燃废气管道，25-脱水室，26-缓存罐，31-换热器。

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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

如图1-8所示，高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的方法，该方法采用高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的系统，高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的系统包括收集系统、混料搅拌系统、脱水系统、净化系统1、包装系统13和废气回收处理系统，所述废气回收处理系统包括依次连接的冷凝脱水装置18、废气预热装置19、稳压室20、导热油燃烧炉21、烟气锅炉22和烟囱b23，所述冷凝脱水装置18的底部设置有冷凝水箱181，所述冷凝水箱181与收集系统连接，所述导热油炉21上设置有导热油出口a212和导热油进口a211，所述烟气锅炉22上设置有蒸汽进口a221和蒸汽出口a222，所述收集系统包括收集室2、污泥料仓3、粪便料仓4和集水池5，所述污泥料仓3、粪便料仓4和集水池5均设置在收集室2内，所述收集室2为密封体，所述收集室2上设置有换气装置，所述换气装置的出气口与可燃废气管道24连接，所述污泥料仓3和粪便料仓4的排料口均通过水泵与混料搅拌系统连接，所述污泥料仓3和粪便料仓4内均设置有用于加热物料的换热器31，所述换热器31的出水口与集水池5连接，所述换热器31的进水口与蒸汽管道7连接，所述集水池5的出气口与净化系统1连接，所述集水池5的排水口通过水泵与液肥母液槽16连接，所述混料搅拌系统包括混料罐6、反应釜8、闪蒸罐9和运输装置15，所述混料罐6上的蒸汽进口b61与蒸汽管道7连接，所述混料罐6上的蒸汽出口b62与烟气锅炉22上的蒸汽进口a221连接，所述污泥料仓3和粪便料仓4的排料口均通过水泵与混料搅拌系统中的混料罐6上的物料进口a63连接，所述混料罐6的出料口a64通过水泵与反应釜8上的物料进口b81连接，所述混料罐6上的废气排气口与可燃废气管道24连接，所述反应釜8的物料出口b84与运输装置15上的物料进口连接，所述反应釜8上的导热油进口b82与废气回收处理系统中的导热油炉21上的导热油出口a212连接，所述反应釜8上的导热油出口b83与废气回收处理系统中的导热油炉21上的导热油进口a211连接，所述反应釜8上的排气口与闪蒸罐9上的进气口连接，所述闪蒸罐9上的出气口与蒸汽管道7连接，脱水系统包括依次连接的运输装置15、缓存罐26、机械脱水装置10、打散机14和中间料仓11，所述运输装置15，所述机械脱水装置10和打散机14设置于脱水室25内，所述脱水室25为密封结构，所述脱水室25上的排风口与可燃废气管道24连接，所述机械脱水装置10的排水口通过水泵与液肥母液槽16进水口连接，所述液肥母液槽16排水口通过水泵与调配灌装装置17连接，所述包装系统13包括依次连接的烘干机12、干肥半成品仓131、喷浆造粒装置133、包膜装置134和计量包装装置135，所述烘干机12的进料口与中间料仓11的出料口连接，所述烘干机12上的导热油进口c121和导热油出口c122分别与导热油炉21上的导热油出口a211和导热油进口a212连接，所述喷浆造粒装置133的内腔顶部设置有多个喷头，所述喷头与溶解槽132连接，所述溶解槽132上的蒸汽进口c1321和蒸汽出口c1322分别与烟气锅炉22上的蒸汽出口a222和蒸汽进口a221连接，该方法包括以下步骤：

S1.将粪便和污泥分别集中倒于粪便仓4和污泥料仓3中，通过蒸汽管道7内的热蒸汽输送至换热器31内，进而对粪便仓4和污泥料仓3中的粪便和污泥进行预热。

S2.经预热后的粪便和污泥经混料罐6混合，同时进行二次加热反应。

S3.经混合和二次加热后的粪便和污泥的混合物通过水泵抽置反应釜8内进行高温高压水解制得有机肥原料，在进行高温高压水解时反应釜8内的反应温度为150℃-190℃，压力设置为0.6-0.9Mpa，反应时间为230 min。

S4.将步骤S3中制得的有机肥原料通过运输装置15运至缓存罐26进行临时存储。

S5.将缓存罐26内的有机肥原料运至机械脱水装置10进行脱水。

S6.将步骤S5中经机械脱水后的有机肥原料的固态部分经打散机14进行打散然后存储于中间仓料11中。

S7.将步骤S5中经机械脱水后的有机肥原料的液态部分经水泵抽置液肥母液槽16内。

S8.将中间仓料11中的固态有机肥原料经烘干机12烘干后进入包装系统进行成品包装处理，制成固态袋装成品。

S9.将液肥母液槽16内的液态有机肥原料经调配灌装装置17制得灌装液态肥成品。

本发明所述收集系统用于对污泥和粪便进行收集，并进行初步预热。

本发明所述混料搅拌系统用于对收集系统收集来的污泥和粪便进行搅拌混合并进行高温高压热水解处理。

本发明所述的脱水系统用于将混料搅拌系统中经热水解的污泥和粪便混合物进行干湿分离，并将液态部分进行调配装罐处理。

本发明所述净化系统1用于处理收集系统中通过换热器预加热污泥和粪便的冷凝水所散发的微量难闻但无危害气体。

本发明所述净化系统包括依次连接的除雾箱1001、UV光氧催化装置1002、活性炭箱1003和烟囱a1004。

本发明所述包装系统13用于对脱水系统所分离出的固态部分进行烘干和分批包装处理。

本发明所述废气回收处理系统用于收集包括收集系统、混料搅拌系统和脱水系统中产生的先关可燃废气，并对废气进行高温燃烧处理，并将燃烧所产生的热量进行回收处理。

本发明所述冷凝脱水装置18用于可燃废气管道24内的高温可燃废气进行冷凝脱水，除去可燃废气中的水分，使可燃废气更易燃烧，所述废气预热装置19用于预热脱水后的可燃废气，使可燃废气内的可燃化学组分更加活跃，方便助燃，所述稳压室20用于收集预加热后的可燃废气，并给导热油炉21提供具有稳定压力的可燃废气，所述导热油炉21用于燃烧稳压室20排出的可燃废气，并将可燃废气燃烧的热量用于加热导热油，加热后的导热油供给包装系统中的烘干机12和混料搅拌系统中的反应釜8使用，使用后的导热油回流至导热油炉21，所述烟气锅炉22用于吸收燃油锅炉21排放的高温燃烧尾气中的热量，并加热烟气锅炉22中的水形成高压水蒸汽，进而供给混料搅拌系统中的混料罐6用于进一步加热混料罐6内的物料，经烟气锅炉22进行热交换以后的尾气通过烟囱b23排出。

本发明所述收集室2内的环境极为潮湿，所述污泥料仓3和粪便料仓4在换热器31的加热作用下长时间的存放会散发出一些可燃废气，可燃废气通过设置在收集室2上的换气装置排置可燃废气管道24中，换热器31的进水口与蒸汽管道7连接，蒸汽管道7向换热器31输入高温蒸汽用于预热污泥料仓3和粪便料仓4内的物料，换热器31的出水口与集水池5连接用于收集蒸汽管道7内的冷凝水，并通过水泵将集水池5内的冷凝水排置液肥母液槽16内，实现蒸汽管道7内的冷凝水的有效回收。由于蒸汽管道7内的蒸汽主要来自于闪蒸罐9，闪蒸罐9内的蒸汽来源于反应釜8因此产生的蒸汽主要来源是原污泥料仓3和粪便料仓4内物料里的水分，经反应釜8高温水解后，形成水蒸汽，水蒸汽内富含多种农作物所需养料成分，因此需要对该水蒸汽的冷凝水进行回收。

由于混料罐6内通入有二次预热的高温蒸汽在混合过程中会产生大量的可燃废气，因此将混料罐6上的废气排气口与可燃废气管道24连接，防止混料罐6内的压力过大的同时，还对混料罐6内的可燃废气进行收集利用。

本发明所述闪蒸罐9用于缓冲反应釜8内的压力，并将从反应釜内溢出的高温高压蒸汽经降压后排放于蒸汽管道7内，经减压后的高温高压蒸汽经蒸汽管道7输送至污泥料仓3和粪便料仓4的换热器31内。

污泥料仓3和粪便料仓4内的物料通过混料罐6混合后，通过水泵输送至反应釜8，经反应釜8高温高压水解以后通过运输装置15输送至缓存罐26。

由于脱水室25内的脱水装置10为开放式的，经高温水解的物料内存在较多潮湿的可燃废气，因此将脱水室25上的排风口与可燃废气管道24连接，实现可燃废气的回收利用。

物料流程：

污泥料仓3和粪便料仓4内的物料通过混料罐6混合后，通过水泵输送至反应釜8，经反应釜8高温高压水解以后通过运输装置15输送至缓存罐26，缓存罐26内的物料通过水泵运输至机械脱水装置10，经脱水后的物料，固态部分经打散机14打散然后存储于中间仓料11中，液态部分经水泵抽置液肥母液槽16，液肥母液槽16的液态物料经水泵运至调配灌装装置17，制成液肥成品，中间仓料11内的固态物料经烘干机12进一步干燥，运至包装系统制成成品有机肥。

本发明所述中间仓料11内的固态物料经烘干机12进一步干燥后存入干肥半成品仓131，通过喷浆造粒装置133制成颗粒状干肥粒，然后经包膜装置134进行外表包膜处理，然后经计量包装装置135进行装袋运输。

实施例2

基于实施例1，所述料罐6上的蒸汽出口b62与烟气锅炉22上的蒸汽出口a222连接。

实施例3

基于实施例1，所述料罐6上的蒸汽出口b62与蒸汽管道7连接

实施例4

基于实施例1，所述废气回收处理系统中的冷凝脱水装置18底部设置有冷凝水箱181，所述冷凝水箱181的出水口与污泥料仓3和粪便料仓4的进水口连接。

本发明所述的高温高压水解污泥在线处置三废生产有机肥的方法，通过设置可燃废气管道24集中收集整个高温高压水解污泥生产有机肥系统中收集室2、混料罐6和脱水室25内产生的可燃废气，经冷凝脱水后燃烧处理，实现在水解污泥生产有机肥的过程中对在线产生的有害气体直接在线进行无害化处理实现降低污染排放的目的。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。