利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统和方法，系统包括：预处理单元，其具有污泥入口、餐厨垃圾入口和混合物料出口；厌氧发酵装置，其具有混合物料入口、沼液出口和混合浆料出口；压滤装置，其具有混合浆料入口、滤液出口和压滤固体出口；干燥装置，其具有压滤固体入口、壳体干燥热风入口、腔体干燥介质入口、壳体干燥冷风出口、气液混合物出口和干燥后物料出口，壳体干燥冷风出口与腔体干燥介质入口相连；热解装置，其具有物料入口、干馏热风入口、生物炭出口、热解油气出口、干馏冷风出口，物料入口与混合物料出口相连，干馏冷风出口与壳体干燥热风入口相连；筛分装置，其具有生物炭入口、土壤改良剂出口和大颗粒生物炭出口。

System and Method for Preparing Soil Improver from Sludge and Kitchen Waste

The invention discloses a system and a system for preparing soil improver by using sludge and kitchen waste. The system includes: a pretreatment unit with sludge inlet, kitchen waste inlet and mixture outlet; an anaerobic fermentation device with mixture inlet, biogas liquid outlet and mixture slurry outlet; and a filter press device with mixture slurry inlet, filter outlet and filter solid outlet. A drying device has a pressure filter solid inlet, a shell drying hot air inlet, a cavity drying medium inlet, a shell drying cold air outlet, a gas-liquid mixture outlet and a material outlet after drying, and a shell drying cold air outlet is connected with the cavity drying medium inlet; a pyrolysis device has a material inlet, a dry distillation hot air inlet, a Biocharcoal outlet, a pyrolysis oil and gas outlet, and a dry distillation cold outlet. The air outlet, the material inlet and the mixture material outlet are connected, the dry distillation cold air outlet and the shell drying hot air inlet are connected, and the screening device has the biochar inlet, the soil improver outlet and the large particle biochar outlet.

【技术实现步骤摘要】
利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统和方法
本专利技术属于化工领域，具体涉及利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统和方法。
技术介绍
污泥中含有大量的致病菌、寄生虫卵、病毒、重金属等有害物质，直接堆放或利用会对环境造成较大负担。同时污泥中的有机质成分可通过多种技术进行利用，实现资源化。污泥热解是在绝氧气氛下，将污泥中的有机物分解产生生物炭、热解气及微量焦油的过程，具有无害化和减量化彻底，环境友好，资源化程度高等优势。生物炭具有较多的微孔和比表面积，同时含有较高的固定炭含量和丰富的N、P、K等养分，具有良好的保水、缓释和增加土壤肥力的功效，土壤资源化利用的潜力巨大。但是，污泥中的高水含量导致污泥热解过程的能耗过高，工业废水中含有的重金属也是限制其大规模应用于土壤的主要因素。因此，污泥热解生物炭用于土壤修复的工艺过程还需进一步改进。餐厨垃圾的有机质、水分含量高，重金属含量低，非常适合厌氧发酵处理。但是餐厨垃圾的盐含量较高，容易导致微生物的活性降低，也需要进一步寻找更安全的处理方法。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统和方法，采用该系统不仅可以实现污泥与餐厨垃圾的资源化利用，而且可以制备得到高附加值的土壤改良剂。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统。根据本专利技术的实施例，所述系统包括：预处理单元，所述预处理单元具有污泥入口、餐厨垃圾入口和混合物料出口；厌氧发酵装置，所述厌氧发酵装置具有混合物料入口、沼气出口和混合浆料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；压滤装置，所述压滤装置具有混合浆料入口、滤液出口和压滤固体出口，所述混合浆料入口与所述混合浆料出口相连；干燥装置，所述干燥装置具有压滤固体入口、壳体干燥热风入口、腔体干燥介质入口、壳体干燥冷风出口、气液混合物出口和干燥后物料出口，所述压滤固体入口与所述压滤固体出口相连，所述壳体干燥冷风出口与所述干燥介质入口相连；热解装置，所述热解装置具有物料入口、干馏热风入口、生物炭出口、热解油气出口、干馏冷风出口，所述物料入口与所述混合物料出口相连，所述干馏冷风出口与所述壳体干燥热风入口相连；筛分装置，所述筛分装置具有生物炭入口、土壤改良剂出口和大颗粒生物炭出口，所述生物炭入口与所述生物炭出口相连。根据本专利技术实施例的利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统通过将污泥与餐厨垃圾混合进行预处理，一方面，实现污泥的破壁，提高污泥的脱水性能，从而降低污泥的热解能耗，另一方面，可以促进污泥与餐厨垃圾中的有机质析出，实现污泥与餐厨垃圾的完全混合，提高厌氧发酵性能，同时污泥与餐厨垃圾协同处置，可稀释污泥热解生物炭中的重金属含量，提高污泥用于土壤修复的适用性，在混合发酵阶段，还有利于互补污泥和餐厨垃圾单独厌氧消化时碳氮比不合理、盐分高、产气率低等问题，提高系统运行的稳定性，降低运行成本，然后再经干燥、热解和筛分即可制备得到高品质的土壤改良剂。由此，采用该系统不仅可以实现污泥与餐厨垃圾的资源化利用，而且可以制备得到高附加值的土壤改良剂。另外，根据本专利技术上述实施例的利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例，上述利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统进一步包括：油气分离净化装置，所述油气分离净化装置具有热解油气入口、热解油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连。在本专利技术的一些实施例，上述利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统进一步包括：燃烧室，所述燃烧室具有燃料入口、空气入口和高温烟气出口，所述燃料入口与所述热解气出口和所述沼气出口中的至少之一相连；配风室，所述配风室具有高温烟气入口、壳体干燥冷风入口和干馏热风出口，所述高温烟气入口与所述高温烟气出口相连，所述壳体干燥冷风入口与所述壳体干燥冷风出口相连，所述干馏热风出口与所述干馏热风入口相连。由此，可以实现能源的资源化利用。在本专利技术的一些实施例，所述干燥装置包括：内筒，所述压滤固体入口、所述腔体干燥介质入口、所述气液混合物出口和所述干燥后物料出口设在所述内筒上；旋转内轴，所述旋转内轴可旋转地设在所述内筒内且所述旋转内轴上设有间隔分布的抄板和推进板；外筒，所述外筒套设在所述内筒上，并且所述外筒与所述内筒之间形成热风流动空间，所述壳体干燥热风入口和所述壳体干燥冷风出口设在外筒上。由此，可以显著提高压滤固体的干燥效率。在本专利技术的一些实施例，所述厌氧发酵装置上设有生物炭入口，所述大颗粒生物炭出口与所述生物炭入口相连。由此，一方面可调节厌氧发酵过程pH，另一方面可吸附溶液中的N、P、K等有机养分，提高生物炭的土壤调节性能。在本专利技术的一些实施例，所述预处理单元包括水热处理装置、超声波处理装置、微波处理装置或等离子体处理装置。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：(1)将污泥与餐厨垃圾混合进行预处理，以便得到混合物料；(2)将所述混合物料进行厌氧发酵处理，以便得到沼气和混合浆液；(3)将所述混合浆液进行压滤处理，以便得到滤液和压滤固体；(4)将所述压滤固体与壳体干燥热风间接接触，与腔体干燥介质直接接触快速带走逸出的气液混合物，以便得到壳体干燥冷风和干燥后物料，并将所述壳体干燥冷风的一部分作为所述腔体干燥介质使用；(5)将所述干燥后物料与干馏热风接触进行热解处理，以便得到生物炭、热解油气和干馏冷风，并将所述干馏冷风返回步骤(4)作为所述壳体干燥热风；(6)将所述生物炭进行筛分处理，以便得到土壤改良剂和大颗粒生物炭。根据本专利技术实施例的利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的方法通过将污泥与餐厨垃圾混合进行预处理，一方面，实现污泥的破壁，提高污泥的脱水性能，从而降低污泥的热解能耗，另一方面，可以促进污泥与餐厨垃圾中的有机质析出，实现污泥与餐厨垃圾的完全混合，提高厌氧发酵性能，同时污泥与餐厨垃圾协同处置，可稀释污泥热解生物炭中的重金属含量，提高污泥用于土壤修复的适用性，在混合发酵阶段，还有利于互补污泥和餐厨垃圾单独厌氧消化时碳氮比不合理、盐分高、产气率低等问题，提高系统运行的稳定性，降低运行成本，然后再经干燥、热解和筛分即可制备得到高品质的土壤改良剂。由此，采用该方法不仅可以实现污泥与餐厨垃圾的资源化利用，而且可以制备得到高附加值的土壤改良剂。另外，根据本专利技术上述实施例的利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，上述利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的方法进一步包括：(7)将所述热解油气进行分离净化处理，以便得到热解油和热解气。在本专利技术的一些实施例中，上述利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的方法进一步包括：(8)将所述沼气和所述热解气中的至少之一与空气进行混合燃烧，以便得到高温烟气；(9)将所述高温烟气和所述壳体干燥冷风的另一部分进行配风换热，以便得到干馏热风，并将所述干馏热风供给至步骤(5)中。由此，可以实现能源的资源化利用。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述厌氧发酵处理过程的pH小于6.6时，加入生物炭调节pH至7.0～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统，其特征在于，包括：预处理单元，所述预处理单元具有污泥入口、餐厨垃圾入口和混合物料出口；厌氧发酵装置，所述厌氧发酵装置具有混合物料入口、沼气出口和混合浆料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；压滤装置，所述压滤装置具有混合浆料入口、滤液出口和压滤固体出口，所述混合浆料入口与所述混合浆料出口相连；干燥装置，所述干燥装置具有压滤固体入口、壳体干燥热风入口、腔体干燥介质入口、壳体干燥冷风出口、气液混合物出口和干燥后物料出口，所述压滤固体入口与所述压滤固体出口相连，所述壳体干燥冷风出口与所述腔体干燥介质入口相连；热解装置，所述热解装置具有物料入口、干馏热风入口、生物炭出口、热解油气出口、干馏冷风出口，所述物料入口与所述混合物料出口相连，所述干馏冷风出口与所述壳体干燥热风入口相连；筛分装置，所述筛分装置具有生物炭入口、土壤改良剂出口和大颗粒生物炭出口，所述生物炭入口与所述生物炭出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种利用污泥与餐厨垃圾制备土壤改良剂的系统，其特征在于，包括：预处理单元，所述预处理单元具有污泥入口、餐厨垃圾入口和混合物料出口；厌氧发酵装置，所述厌氧发酵装置具有混合物料入口、沼气出口和混合浆料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；压滤装置，所述压滤装置具有混合浆料入口、滤液出口和压滤固体出口，所述混合浆料入口与所述混合浆料出口相连；干燥装置，所述干燥装置具有压滤固体入口、壳体干燥热风入口、腔体干燥介质入口、壳体干燥冷风出口、气液混合物出口和干燥后物料出口，所述压滤固体入口与所述压滤固体出口相连，所述壳体干燥冷风出口与所述腔体干燥介质入口相连；热解装置，所述热解装置具有物料入口、干馏热风入口、生物炭出口、热解油气出口、干馏冷风出口，所述物料入口与所述混合物料出口相连，所述干馏冷风出口与所述壳体干燥热风入口相连；筛分装置，所述筛分装置具有生物炭入口、土壤改良剂出口和大颗粒生物炭出口，所述生物炭入口与所述生物炭出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，进一步包括：油气分离净化装置，所述油气分离净化装置具有热解油气入口、热解油出口和热解气出口，所述热解油气入口与所述热解油气出口相连。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，进一步包括：燃烧室，所述燃烧室具有燃料入口、空气入口和高温烟气出口，所述燃料入口与所述热解气出口和所述沼气出口中的至少之一相连；配风室，所述配风室具有高温烟气入口、壳体干燥冷风入口和干馏热风出口，所述高温烟气入口与所述高温烟气出口相连，所述壳体干燥冷风入口与所述壳体干燥冷风出口相连，所述干馏热风出口与所述干馏热风入口相连。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述干燥装置包括：内筒，所述压滤固体入口、所述腔体干燥介质入口、所述气液混合物出口和所述干燥后物料出口设在所述内筒上；旋转内轴，所述旋转内轴可旋转地设在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维娜，兰玉顺，陈海洋，王超，代锁柱，李东亮，雷小雪，
申请(专利权)人：北京云水浩瑞环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11