本实用新型专利技术提供一种梯级利用船舶余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置，属于船舶粪污资源化技术领域。该装置包括进料单元、水热碳化单元、余热梯级利用单元和水热产物收集单元，进料单元、水热碳化单元、余热梯级利用单元和水热产物收集单元依次相接，进料单元中的截污挂篮板能够调节粪污中粪便与尿液的配比，有效契合船舶颠簸的航行条件。本装置通过将粪便进行水热碳化反应，得到高热值水热炭和液体，具有装置小型化、占地面积小、自动化程度高、适应航行情况、处理效率高等优点；其制备的水热炭可作为优质燃料、生物炭肥等；其制备的液体可作液态肥，也可作为船舶生活污水处理装置反硝化补充碳源。硝化补充碳源。硝化补充碳源。
【技术实现步骤摘要】
梯级利用船舶余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置
[0001]本技术涉及船舶粪污资源化
，特别是指一种梯级利用船舶余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置。
技术介绍
[0002]人类航海业与海洋开发得到了空前发展，世界贸易90％以上的运输量由航运承担：船舶粪污(粪便与尿液)作为一种移动污染源，是水体污染的主要来源之一。随着船舶数量的持续增加，其随意排放造成的水环境污染日益加重。船舶生活污水中的营养盐进入水环境后，即使其含量为0.01毫克/升，也可使藻类过度地生长和繁殖，引发水体富营养化，使水中溶解氧的含量降低，导致海洋动、植物群中的好气性群体(如鱼类)被低级的厌氧群体(软虫类)所取代。另外，船舶粪便污水中含有大量致病细菌与寄生虫，若不经处理或处理不合格直接排向港口鱼场或海滨浴场，会给水产养殖和人体健康带来极大危害。
[0003]船舶粪污具有成分复杂、有机物含量高、含水量大、运输成本高等特点，故其就地处理、快速减量势在必行。目前常见的船舶粪污处理方法为生化处理法和物化处理法。约90％的船舶粪污处理采用生化法，但其工艺流程复杂、空间占用大、处理时间长(15
‑
30天)，减量化效果差，且重力沉降的处理环节易受船舶颠簸的影响。而物化法和生化法相比，占地面积可减少1/4至1/2、效果较稳定、易实现自动控制，但其设备和日常运转费用高，消耗较多的能源和物料。因此，急需找到一种快速减量、高效节能的船舶粪便资源化装置。
[0004]水热碳化(Hydrothermal Carbonization)技术近年来迅速发展的一种生物质增值化处理方法，它是以水作为反应介质，在一定温度和压力下将生物质转化为具有高附加值的多功能碳基材料
‑
水热炭(Hydrochar)和副产物液态肥；相较于其他物化处理方法(如燃烧、热解、液化、气化等)，水热碳化反应温和、温室气体排放量少，反应周期短，且反应物料不需要干化等预处理，可完全灭活粪污中的病菌，工艺操作更为简单易行，能快速实现含水量高的生物质废物减量、无害化的同时还能产出水热炭等资源化产品。水热炭具有与生物质热解所产生的生物炭(Biochar)相类似的属性(故有有时也被称之为生物炭)，可作为燃料、土壤改良剂、二氧化碳固定剂、污染物吸附剂等应用于诸多领域。
[0005]目前，尚未见水热碳化技术用于船舶粪污处理领域，本技术创新地将水热碳化技术引入船舶粪污处理环节，设计出一种梯级利用船舶发动机烟气余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置，在快速高效、安全可靠、自供能地处理船舶粪污的同时，实现其资源化，具有实际应用潜力；在后新冠时代，本技术的运用可为航运市场的节能、减污、降碳带来新的机遇和发展动力。
技术实现思路
[0006]本技术要解决的技术问题是提供一种梯级利用船舶余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置。
[0007]该装置包括进料单元、水热碳化单元、余热梯级利用单元和水热产物收集单元，其
中，进料单元包括斜面过滤网、第一进料口、截污舱和物料调节破碎舱，截污舱为第一隔板、第二隔板、截污挂篮板和活动门围成的空间，物料调节破碎舱包括第一搅拌机、中部溢流口和第一出料口，第一进料口设置在进料单元顶部，第一进料口下部为截污舱，斜面过滤网一边挂靠在进料单元另一边连接截污挂篮板，截污挂篮板另一边连接第一隔板，截污挂篮板下方设置活动门，斜面过滤网和截污挂篮板连接处同时竖直连接第二隔板，第二隔板的另一边连接活动门，进料单元内底部设置第一搅拌机，进料单元侧面下部设置中部溢流口，进料单元另一侧面底部设置第一出料口；水热碳化单元包括预热罐、第二进料口、第一传感器模块、小电磁阀一、第二出料口、第二搅拌机、水热反应罐、第三进料口、第二传感器模块、电控泄压阀、小电磁阀二和第三出料口，预热罐上部一侧设置第二进料口，第二进料口通过管道连接第一出料口，预热罐上部另一侧设置第一传感器模块和小电磁阀一，预热罐内设置第二搅拌机，预热罐底部设置第二出料口，第二出料口通过管道连接水热反应罐上部一侧的第三进料口，水热反应罐上部另一侧设置第二传感器模块、电磁泄压阀和小电磁阀二，水热反应罐底部设置第三出料口；余热梯级利用单元包括第一管壳式换热器、第二管壳式换热器、三通阀和气泵，第一管壳式换热器包裹在预热罐外部，第二管壳式换热器包裹在水热反应罐外部，第一管壳式换热器和第二管壳式换热器烟气入口处均设置三通阀，第一管壳式换热器最后烟气出口处设置气泵；水热产物收集单元包括第四进料口、无底抽屉、板状滤芯、液肥储室和第四出料口，水热产物收集单元顶部的第四进料口通过管道连接第三出料口，板状滤芯固定在水热产物收集单元内部中间位置，紧贴板状滤芯下部设置能够向外抽拉的无底抽屉，板状滤芯下部为液肥储室，水热产物收集单元一侧下部设置第四出料口。
[0008]其中，第一出料口处配置电磁阀。
[0009]进料单元中的截污舱与物料调节破碎舱容积比1：4～4：4；中部溢流口位于物料调节破碎舱高度的1/4～3/4处；截污挂篮板的孔径为3～5mm，斜面过滤网的孔径为3～5mm，截污挂篮板和斜面过滤网均能够拆卸。
[0010]预热罐和水热反应罐容积相同；第二进料口、第三进料口和第三出料口均配备相应的电磁阀实现罐体密封及物料随设定程序的运输；小电磁阀一和小电磁阀二用于进出料时连通罐内外气压，保证物料进出流畅。
[0011]第一传感器模块和第二传感器模块均包括温度传感器、气压传感器和液位传感器。
[0012]该装置在应用时，船舶粪污通过粪污管路和第一进料口直接进入截污舱，当截污舱的粪污体积超过其容积时，含尿液体经截污挂篮板和斜面过滤网溢出并过滤，流入物料调节破碎舱，开启物料调节破碎舱的中部溢流口，溢出多余的含尿液体；当截污舱中装满固体粪便时，关闭第一进料口和中部溢流口，拉开活动门使截污舱的粪便掉入物料调节破碎舱与下方含尿液体混合，此时达到粪污固液体积比4:1～0.3:1，打开第一搅拌机，搅拌1～2min，形成适宜水热碳化反应的原料浆液，后经第一出料口排入水热碳化单元的预热罐，从物料调节破碎舱中部溢流口流出的多余含尿液体流入船舶生活污水处理装置一并处理。
[0013]原料浆液进入预热罐后，加热至70～85℃并进一步搅拌1～3min后，从第二出料口排出，并经第三进料口进入水热反应罐，反应后，经第三出料口排至水热产物收集单元；船舶发动机产生的高温烟气从第二管壳式换热器下端口流入，并从第二管壳式换热器上端口流出，完成对水热反应罐罐体的加热；从第二管壳式换热器上端口流出的换热后的烟气从
第一管壳式换热器下端口流入并从第一管壳式换热器上端口流出，完成对粪污的预加热，实现烟气余热的梯级利用；第一传感器模块和第二传感器模块分别检测预热罐和水热反应罐的温度，根据需要，控制三通阀开度与气泵的工作来调节第一管壳式换热器和第二管壳式换热器中流过的烟气量，实现对船舶发动机高温烟气的梯级利用。
[0014]船舶上的餐厨垃圾能够有粪污合并通过该装置处理。
[0015]本技术的上述技术方案本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种梯级利用船舶余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置，其特征在于：包括进料单元(1)、水热碳化单元、余热梯级利用单元和水热产物收集单元，其中，进料单元(1)包括斜面过滤网(2)、第一进料口(3)、截污舱和物料调节破碎舱，截污舱为第一隔板(4)、第二隔板(5)、截污挂篮板(6)和活动门(7)围成的空间，物料调节破碎舱包括第一搅拌机(8)、中部溢流口(9)和第一出料口(10)，第一进料口(3)设置在进料单元(1)顶部，第一进料口(3)下部为截污舱，斜面过滤网(2)一边挂靠在进料单元(1)另一边连接截污挂篮板(6)，截污挂篮板(6)另一边连接第一隔板(4)，截污挂篮板(6)下方设置活动门(7)，斜面过滤网(2)和截污挂篮板(6)连接处同时竖直连接第二隔板(5)，第二隔板(5)的另一边连接活动门(7)，进料单元(1)内底部设置第一搅拌机(8)，进料单元(1)侧面下部设置中部溢流口(9)，进料单元(1)另一侧面底部设置第一出料口(10)；水热碳化单元包括预热罐(11)、第二进料口(12)、第一传感器模块(13)、小电磁阀一(14)、第二出料口(15)、第二搅拌机(17)、水热反应罐(18)、第三进料口(19)、第二传感器模块(20)、电控泄压阀(21)、小电磁阀二(22)和第三出料口(23)，预热罐(11)上部一侧设置第二进料口(12)，第二进料口(12)通过管道连接第一出料口(10)，预热罐(11)上部另一侧设置第一传感器模块(13)和小电磁阀一(14)，预热罐(11)内设置第二搅拌机(17)，预热罐(11)底部设置第二出料口(15)，第二出料口(15)通过管道连接水热反应罐(18)上部一侧的第三进料口(19)，水热反应罐(18)上部另一侧设置第二传感器模块(20)、电控泄压阀(21)和小电磁阀二(22)，水热反应罐(18)底部设置第三出料口(23)；余热梯级利用单元包括第一管壳式换热器(...
【专利技术属性】
技术研发人员：晏千明，喻可，潘海川，徐柏淳，周梓轩，吴尚霖，袁军杰，段臻昀，杨民，张秉昕，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。