CN107030085A - 一种秸秆与污泥等资源化协同处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种秸秆与污泥等资源化协同处理系统，该系统主要通过分段式干化机对秸秆和污泥的混合物料进行快速脱水干化，利用高温条件将其中的病原体、杂草籽等有害物质杀灭，细胞破壁、纤维素、木质素等充分降解，处理后混合物料可溶性小分子有机质含量大大提高；同时，物料经干化粉碎后表面反应面积增加，可压缩率增大，便于后续的燃料化、肥料化综合利用。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种秸秆与污泥等资源化协同处理系统。该系统主要以分段式干化机对秸秆和污泥(或餐厨剩余物)进行协同处理，配套有进料、装料、加热、抽风净化、动力传送、智能控制等多种辅助设备。处理过程中的高温条件将秸秆和污泥等的混合物料快速脱水干化，病原体、杂草籽等有害物质被高温杀灭，细胞破壁、纤维素、木质素等充分降解，小分子有机质含量大大提高；同时，物料经干化粉碎后表面反应面积增加，便于后续的燃料化、肥料化利用。
二、背景技术
植物光合作用50％以上的有机物存储于农作物秸秆中，而在我国广大地区农作物收成后，植物秸秆通常得不到有效利用而被随地丢弃或无序焚烧，造成巨大的资源浪费和一系列环境污染和健康安全问题。另一方面，各地污水处理厂的含水污泥经传统压榨后填埋或垃圾炉焚烧，各地餐厨垃圾等不到有效回收利用，也存在地下水源污染、臭味扰民、大气污染、能耗巨大等老问题。因此，在国家出台的节能减排、“水十条”、“土十条”等一系统文件的指导下，利用高效清洁、节能环保的处理工艺对污泥和秸秆、餐厨剩余物等进行综合资源化利用，将其“变废为宝”，具有重要意义。
三、发明内容
本发明通过智能化控制系统将分段式干化机、进料设备、加热设备、动力设备、抽风净化设备、装料设备等整合为一体化的全流程处理系统，根据资源化利用方式的不同，自动配比进料物质的比例，产出符合要求的燃料化或肥料化基料(详见附图3)，不仅弥补了传统工艺单一系统出产单一产品的局限，而且燃料化产出的基料可直接用于该系统自身生物质颗粒燃料锅炉设备的能源补给，极大地降低了系统运行能耗，实现能耗最大程度的自平衡。该系统处理全过程无任何化学药剂添加，高温密闭环境有效杀灭病菌、杂草籽等有害物质，同时实现物料细胞破壁，木质素、纤维素降解为小分子可溶性物质，有效提高了后续燃料化、肥料化的反应效率。
本发明提供的一种秸秆与污泥等资源化协同处理系统，主要包括：
1.秸秆破碎机、2.秸秆预储仓、3.螺杆泵、4.分段式干化机、5.真空泵、6.冷凝器、7.循环水箱、8.净化设备(中和罐)、9.风干输送带、10.螺旋上料机、11.打包设备、12.污泥螺杆泵、13.餐厨清洗槽、14.过滤器、15.压滤机、16.秸秆进料系统、17.污泥进料系统、18.餐厨剩余物进料系统、19.生物质颗粒燃料锅炉、20.热载体油储罐、21.油泵。
(详见附图1，附图2)
具体过程为：
(1)通过智能化控制系统启动系统所有设备，调节系统各设备中处理所需的温度和转速，同时可实时调控该系统中任一设备。
(2)秸秆通过1.秸秆破碎机将新鲜或干燥秸秆破碎成4-10厘米秸秆段，在2.秸秆预储仓内调整秸秆的含水率30％-60％，仓内预储秸秆段通过3.螺杆泵输送至4.分段式干化机第二段进一步输送、处理，或与其他物料一起协同处理。
(3)4.分段式干化机反应处理过程中产生的含水废气，通过5.真空泵从末端排气口抽出，经6.冷凝器和7.循环水箱的组合进行冷凝，冷凝水返回污水管道进行统一处理。其余少部分含水废气通过8.净化设备(中和罐)反应中和其中的酸性物质，最终尾气达标排放。
(4)4.分段式干化机末端出料口的高温产出物料在9.风干输送带上快速降温、除湿并向前输送，由10.螺旋上料机输送至11.打包设备，产出真空防腐包装好的资源化基料。
(5)根据资源化利用方式的不同，系统处理具体过程局部调整如下：
①将秸秆单独燃料化、肥料化处理利用，按照上述4个步骤进行。
②将秸秆和污泥进行协同处理，含水污泥通过12.污泥泵输送至4.分段式干化机第一段，与第二段进入的秸秆段一并混合，后续按上述4个步骤进行。
③将秸秆和餐厨剩余物协同处理，餐厨剩余物需预先处理，方法为将餐厨剩余物放入13.餐厨清洗槽中利用自来水清洗去除油脂和盐分，然后输送至14.过滤器将大块的杂质、固体废物过滤出去，通过15.压滤机将多余水份去除，获得含水率70％-90％的餐厨剩余物预处理料，将此预处理料输送至4.分段式干化机第一段与后一段的秸秆段进行混合，后续按上述4个步骤进行。预处理过程中清洗、过滤、压滤等产生的废液重新返回污水池进行污水处理。
本发明提供的整套协同处理系统，可以实现将农作物秸秆、含水污泥、餐厨剩余物等常见废弃物快速、清洁的进行脱水干化、降解灭菌，解决传统处理工艺中“收-储-运”成本高、自动化程度不高的局限，同时提供多种类的资源化产品基料(燃料化、肥料化)。该发明主要有三方面的控制：
第一方面，本发明中物料反应程度，在系统传送速度和物料进料时含水率保持不变，可通过智能控制系统调节反应温度(若采用生物质颗粒燃料锅炉+热载体油加热的能源供应系统，可通过智能化控制系统控制21.油泵来调节热载体油流速，进而调整反应温度)进行控制。反应温度越高，物料反应程度越高，成品含水率越少，产量不变。反应温度设定：50℃-350℃。(详见附图2)
第二方面，系统设定温度和进料含水率保持不变，物料反应程度可由智能化控制系统调整传送转速来控制。转速降低，物料反应越充分，成品含水率越低，产量略有降低。系统转速设定：20-1000转/分。
第三方面，根据系统协同处理资源化利用方式的不同，通过智能化控制系统调节进料口各类物料的进料多少，调整进料口各类物料的混合比例，进而产出不同种类的资源化产品基料。进料口混合物料中秸秆的含量为50％-100％，污泥为50％-0，餐厨剩余物为50％-0。(详见附图3)
本发明提供的反应系统全部设备由智能化控制系统实时调控，处理全过程不添加任何化学药剂、处理物料密闭化运行，系统高温有效杀灭杂草籽、有害病菌等，物料中的大分子有机质、木质素、纤维素等被降解为可溶性小分子物质，有效提高后续成品基料的利用率。该系统协同处理后的成品含水率可控制在20％-60％之间，单套系统设备产量为每小时100公斤至每小时1吨。农作物秸秆、含水污泥、餐厨剩余物可按照资源化利用方式，按比例进行组合，实现“废物”处理和资源化利用的多元化。
四、附图说明
附图1：全系统设备示意图
1——秸秆破碎机、2——秸秆预储仓、3——螺杆泵、4——分段式干化机、5——真空泵、6——冷凝器、7——循环水箱、8——净化设备(中和罐)、9——风干输送带、10——螺旋上料机、11——打包设备、12——污泥螺杆泵、13——餐厨清洗槽、14——过滤器、15——压滤机、16——秸秆进料系统、17——污泥进料系统、18——餐厨剩余物进料系统。
附图2：热载体油加热方式示意图
4——分段式干化机、19.生物质颗粒燃料锅炉、20.热载体油储罐、21.油泵。
附图3：多方式资源化利用示意图
16——秸秆进料系统、17——污泥进料系统、18——餐厨剩余物进料系统。
五、具体实施方式
本发明涉及一种秸秆与污泥等资源化协同处理系统，利用分段式干化机将秸秆、含水污泥、餐厨剩余物等按比例混合进行高温灭菌、干化降解等协同处理，出产成品种类丰富、可溶性高并产出不同种类的资源化成品基料。
该发明提供的整套系统设备主要包括：1.秸秆破碎机、2.秸秆预储仓、3.螺杆泵、4.分段式干化机、5.真空泵、6.冷凝器、7.循环水箱、8.净化设备(中和罐)、9.风干输送带、10.螺旋上料机、11.打包设备、12.污泥螺杆泵、13.餐厨清洗槽、14.过滤器、15.压滤机、16.秸秆进料系统、17.污泥进料系统、18.餐厨剩余物进料系统、19.生物质颗粒燃料锅炉、20.热载体油储罐、21.油泵。
具体实施方式为：
通过智能化控制系统启动所有设备并调节系统所需的温度和转速。秸秆通过1.秸秆破碎机将新鲜或干燥秸秆破碎成4-10厘米秸秆段，在2.秸秆预储仓内调整混合秸秆段的含水率(约30％-60％)，仓内预储秸秆段通过3.螺杆泵输送至4.分段式干化机第二段进行向前输送、干化降解处理，或与其他物料一起协同处理。4.分段式干化机反应处理过程中产生的含水废气，通过5.真空泵从末端排气口抽出，经6.冷凝器和7.循环水箱的组合进行冷凝，冷凝水返回污水管道进行统一处理。其余少部分含水废气通过8.净化设备(中和罐)反应中和其中的酸性物质，最终尾气达标排放。4.分段式干化机末端出料口的高温产出物料在9.风干输送带上快速降温、除湿并向前输送，由10.螺旋上料机输送至11.打包设备，最终产出真空防腐包装好的资源化基料。(详见附图1)
根据资源化利用方式的不同，①秸秆燃料化、肥料化利用，则秸秆单独进入4.分段式干化机第二段进行处理。②秸秆与污泥协同处理进行燃料化、肥料化利用，则含水污泥通过12.污泥泵输送至4.分段式干化机第一段，与第二段进入的秸秆段一并混合，后续按上述步骤进行。③秸秆和餐厨剩余物协同处理进行燃料化利用，餐厨剩余物需预先处理：将餐厨剩余物放入13.餐厨清洗槽中利用自来水清洗去除油脂和盐分，然后输送至14.过滤器将大块的杂质、固体废物过滤出去，通过15.压滤机将多余水份去除，获得含水率70％-90％的餐厨剩余物预处理料，将此预处理料输送至4.分段式干化机第一段与后一段的秸秆段进行混合，后续按上述步骤进行。预处理过程中清洗、过滤、压滤等产生的废液重新返回污水池进行污水处理。(详见附图3)
反应仓温度设定范围：50℃-350℃。
系统转速设定范围：20-1000转/分。
进料口秸秆含水率为30％-60％，污泥(或餐厨剩余物)含水率为70％-90％。
燃料化利用时，秸秆/污泥混合比例≥1，秸秆/餐厨剩余物≥1；肥料化利用时，秸秆/污泥≥4。
处理后的干料含水率范围：20％-50％。
加热方式可使用电加热、电磁加热、锅炉+热载体油加热。(其中锅炉可使用天然气锅炉，或生物质颗粒燃料锅炉。)
单套系统处理能力(按进料计)：100千克/时-1吨/小时。
Claims (5)
1.本发明涉及一种秸秆与污泥等资源化协同处理系统，该系统以分段式干化机为核心对农作物秸秆和含水污泥(或餐厨剩余物)进行协同处理，同时实现物料快速脱水干化，病原体、杂草籽等有害物质被杀灭，细胞破壁、纤维素等降解释放小分子有机质等多种作用，处理后物料表面反应面积增大、可压缩率提高，利用进一步燃料化、肥料化综合资源利用。
2.根据权利要求1所述，本发明中所涉及的秸秆包括水稻、小麦、高粱、玉米、大豆、烟草等常见农作物的根茎、秸秆、藤蔓、残叶，以及花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳等，污泥为市政生活污泥。
3.根据权利要求1所述，本发明系统设定反应温度为50℃-350℃，传送转速为20转/分-1000转/分，进料口秸秆含水率为30％-60％，污泥(或餐厨剩余物)含水率为70％-90％。
4.根据权利要求1所述，本发明系统燃料化利用时，秸秆/污泥混合比例≥1，秸秆/餐厨剩余物≥1，肥料化利用时，秸秆/污泥≥4。
5.根据权利要求1所述，本发明系统加热方式可使用电加热、电磁加热、锅炉+热载体油加热，其中锅炉可使用天然气锅炉，或生物质颗粒燃料锅炉。
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