本發(fā)明涉及固廢處理，具體涉及一種有機(jī)固廢水熱液化制備環(huán)保有機(jī)水溶肥的方法。

背景技術(shù)：

1、有機(jī)固廢如廚余垃圾、畜禽糞便、農(nóng)林廢棄物等的產(chǎn)生量日益增加，這些廢棄物的處理和利用成為環(huán)境治理的重要問(wèn)題。傳統(tǒng)的堆肥方法處理周期長(zhǎng)、效率低，且易產(chǎn)生二次污染。因此，開(kāi)發(fā)一種高效、環(huán)保的有機(jī)固廢處理技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，cn?111346897?b公開(kāi)了一種有機(jī)固廢預(yù)處理系統(tǒng)和工藝、以及對(duì)應(yīng)的有機(jī)固廢連續(xù)水熱處理系統(tǒng)和工藝，包括水重分揀-粉碎裝置和球磨裝置；該水重分揀-粉碎裝置包括分揀腔和第二級(jí)粉碎單元，通過(guò)分揀腔能夠?qū)崿F(xiàn)輕、重物料的分離，該第二級(jí)粉碎單元對(duì)輕物料進(jìn)行粉碎以制得初泥漿，該球磨裝置接收初泥漿并進(jìn)行球磨以制得含雜質(zhì)泥漿，其中，分揀腔分離的重物料能夠進(jìn)入球磨裝置內(nèi)作為磨料使用。該發(fā)明可實(shí)現(xiàn)有機(jī)固廢協(xié)同、高效和連續(xù)水熱處理，但并未應(yīng)用在肥料領(lǐng)域，純粹為固廢處理技術(shù)。

3、cn?118344221?a涉及一種利用沼渣水熱液化制備含腐殖酸水溶肥的方法，以沼渣為原料，沼渣與催化劑混合后經(jīng)過(guò)水熱解聚獲得富含有機(jī)質(zhì)的液體產(chǎn)物，隨后將該液體產(chǎn)物多次作為溶劑參與沼渣的水熱處理，得到符合要求的富含腐殖酸的水熱液。通過(guò)調(diào)節(jié)水熱液中大量元素含量及ph，得到高質(zhì)量液肥料，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)廢棄生物質(zhì)的高值利用，還避免了沼渣直接施用土壤可能造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)該申請(qǐng)?zhí)峁┑睦谜釉疅嵋褐苽湟后w肥的方法。cn?104148357?b公開(kāi)了一種處理有機(jī)固體廢棄物的方法和裝置。該方法包括步驟：(a)物化預(yù)處理：在所述廢棄物中加入水和添加劑，提溫并攪拌；(b)水解：將物化預(yù)處理后的所述廢棄物進(jìn)行熱水解和酸水解，獲得水解產(chǎn)物；(c)氧化：氧化所述水解產(chǎn)物，獲得氧化產(chǎn)物；(d)固液分離：將所述氧化產(chǎn)物進(jìn)行固液分離，獲得固體氧化產(chǎn)物和液體氧化產(chǎn)物，該方案對(duì)設(shè)備要求較高，其中氧化工藝，水解工藝均需匹配對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)的設(shè)備，提高了工藝難度。同時(shí)，廚余垃圾、農(nóng)林廢棄物等有機(jī)固廢等還有大量的纖維，極難將其破碎，因此也不易水解轉(zhuǎn)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種有機(jī)固廢水熱液化制備環(huán)保有機(jī)水溶肥的方法，不僅能夠?qū)⒊Ｒ?jiàn)有機(jī)固廢轉(zhuǎn)化為水溶肥，同時(shí)還具有設(shè)備工藝簡(jiǎn)單，成本低，產(chǎn)率高，品質(zhì)可控的特點(diǎn)。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種有機(jī)固廢水熱液化制備環(huán)保有機(jī)水溶肥的方法，包括以下步驟：

4、步驟(1)：將有機(jī)固廢加壓脫水，獲得含水比重為12％～18％的預(yù)干料，預(yù)干料經(jīng)過(guò)粗破碎，輥壓破碎后，獲得粒徑小于1cm的顆粒料，顆粒料粉碎至粒度在0.3cm以下，得預(yù)處理料；

5、步驟(2)：將預(yù)處理料加入水中，制得含水比重為60％～95％的混合物，調(diào)節(jié)ph至8～10，球磨1h～2h后卸料，料漿在攪拌10min～30min后導(dǎo)入一級(jí)反應(yīng)罐，在50r/min～1000r/min攪拌速度，60℃～100℃預(yù)加熱溫度條件下，反應(yīng)0.5h～2h，獲得一級(jí)原料漿液；

6、步驟(3)：分離除去一級(jí)原料漿液中的油脂后導(dǎo)入二級(jí)反應(yīng)罐，在攪拌速度50r/min～1000r/min，150℃～200℃，0.5mpa～2mpa的條件下，反應(yīng)0.5h～2h，獲得二級(jí)原料漿液；

7、步驟(4)：在二級(jí)原料漿液中加入質(zhì)量為二級(jí)原料漿液干重0.1％～10％的催化劑，在200℃～400℃，4mpa～25mpa的條件下，反應(yīng)0.1h～2.0h獲得反應(yīng)液，反應(yīng)液中按絮凝劑濃度為0.01g/m3～3g/m3加入絮凝劑，絮凝沉淀后分離固相和液相，獲得分離液；

8、步驟(5)：將分離液調(diào)質(zhì)改性，獲得有機(jī)水溶肥。

9、本方案相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)考慮到以下幾點(diǎn)：

10、第一點(diǎn)：有機(jī)固廢中，農(nóng)林廢棄物等具有高纖維，高韌性的特點(diǎn)，在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中很難將其粉碎成細(xì)小顆粒(粒徑小于0.5cm)，這就容易導(dǎo)致后續(xù)生產(chǎn)出現(xiàn)堵料、反應(yīng)不完全、板結(jié)碳化等問(wèn)題；動(dòng)物殘骸中部分骨骼具有較高硬度和韌性，若破碎不完全則不容易分解，切同樣會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)堵料等問(wèn)題；廚余垃圾以及市政污泥中含有大量的水分。為了將這類有機(jī)固廢能夠有效分解，同時(shí)保證生產(chǎn)的流暢，本方案首先對(duì)固廢進(jìn)行了加壓脫水至預(yù)干料留有含水比重為12％～18％，目的是使部分高纖維，高韌性的有機(jī)固廢被壓實(shí)固定，保證后續(xù)粗破碎能夠?qū)⑵洳糠制扑?。輥壓破碎主要是為了?yīng)對(duì)大塊骨骼等，經(jīng)過(guò)這兩輪破碎能夠?qū)⒂袡C(jī)固廢粒徑減小至1cm。但為了能夠盡可能少加添加劑，同時(shí)減小對(duì)設(shè)備的要求，該粒徑仍舊有待進(jìn)一步細(xì)化，部分纖維長(zhǎng)度仍舊過(guò)長(zhǎng)。因此本方案提出將顆粒料進(jìn)一步粉碎至0.3cm以下。

11、第二點(diǎn)：為盡量減少副反應(yīng)發(fā)生，同時(shí)盡可能減少化學(xué)物質(zhì)添加，本方案采用球磨方案破碎，預(yù)分解有機(jī)物，為步驟(3)、步驟(4)的水熱分解做鋪墊。調(diào)節(jié)ph的主要作用為使纖維素、蛋白質(zhì)類有機(jī)物在球磨過(guò)程中預(yù)水解，同時(shí)預(yù)分解部分動(dòng)物殘骸，且能夠防止有機(jī)固廢中的油脂附著在管道中造成堵塞，此外，廚余垃圾以及許多農(nóng)林廢棄物在一定程度上呈酸性，對(duì)設(shè)備有一定的腐蝕性，堿性環(huán)境有利于保護(hù)設(shè)備。

12、第三點(diǎn)：油脂的殘留會(huì)影響水溶肥的品質(zhì)，一級(jí)原料漿液是在熱堿液環(huán)境中制得，該環(huán)境中不能分解的油脂很可能在二級(jí)反應(yīng)罐中也不能完全分解；且殘留油脂在二級(jí)反應(yīng)罐發(fā)生水解反應(yīng)生成的脂酸鹽，在后續(xù)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生泡沫，壓濾過(guò)程中泡沫會(huì)在濾渣中殘留，這會(huì)導(dǎo)致ca，mg，zn等化肥中對(duì)植物有益的金屬元素流失，造成水溶肥品質(zhì)下降。因此在一級(jí)原料漿液在步驟(3)中，首先將油脂去除，再將除油后的漿液導(dǎo)入二級(jí)反應(yīng)罐。

13、第四點(diǎn)：步驟(4)中絮凝沉淀過(guò)程有兩個(gè)目的：1.步驟(4)在200℃～400℃，4mpa～25mpa的條件下，反應(yīng)0.1h～2.0h后，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)中顆粒物粒徑在微米級(jí)，通過(guò)常規(guī)的過(guò)濾、壓濾或是沉淀方法已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)固液分離，因此需要加入絮凝劑，將中顆粒物團(tuán)聚，滿足固液分離一般工藝的需求；2.有機(jī)固廢中同樣還有大量對(duì)植物有害的重金屬元素如鉛、鉻、汞等，通過(guò)絮凝沉淀能夠?qū)⒎磻?yīng)液中的重金屬離子去除。通過(guò)本方案的工藝制備，步驟(4)中絮凝沉淀后，分離的固相干燥后占投料有機(jī)固廢干重的10％-20％，該固相即為反應(yīng)剩余廢渣，均來(lái)自有機(jī)固廢。投料有機(jī)固廢干重根據(jù)投料有機(jī)固廢種類按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)加成估算，例如廚余垃圾含水比重35％，市政污泥含水量為25％，兩者1:1混合而成的1t有機(jī)固廢原料干重為700kg。

14、本方案水熱液化反應(yīng)主要指的是一級(jí)反應(yīng)罐和二級(jí)反應(yīng)罐中發(fā)生的反應(yīng)。第一、第二點(diǎn)均是為水熱液化反應(yīng)做準(zhǔn)備，主要目的是提高有機(jī)固廢顆粒的比表面積，同時(shí)使有機(jī)固廢通過(guò)球磨機(jī)械力、ph調(diào)節(jié)等條件下進(jìn)行預(yù)分解，減小水熱液化反應(yīng)的壓力；第三、第四點(diǎn)主要考慮的是品質(zhì)問(wèn)題。

15、作為優(yōu)選，所述有機(jī)固廢包括廚余垃圾、畜禽糞便、農(nóng)林廢棄物、市政污泥、動(dòng)物殘骸中的一種或幾種。

16、作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述顆粒料粉碎處理的工藝為：-30℃～20℃條件下，研磨5min～30min，獲得0.3cm以下的預(yù)處理料。

17、更進(jìn)一步地，所述粉碎處理的工藝為：-30℃～0℃條件下，冷凍處理10min～30min后，研磨10min～30min，獲得粒度在0.3cm以下的預(yù)處理料。

18、通常而言，廚余垃圾和畜禽糞便粉碎較為容易，5min～30min已經(jīng)足夠，但對(duì)于農(nóng)林廢棄物這類含有高纖維素的物質(zhì)，由于纖維素的高韌性不易粉碎，若采用常規(guī)研磨方法則需要更長(zhǎng)的研磨時(shí)間。但在-30℃～0℃處理后，顆粒料的水可視為固化劑，水凝固后能夠提高纖維素等韌性物質(zhì)的脆性，進(jìn)而能夠?qū)⑵淦扑槌筛☆w粒。粗破碎和輥壓破碎獲得粒徑小于1cm的有機(jī)固廢，提高了冷凍過(guò)程的效率。有機(jī)固廢加壓脫水預(yù)干料留有含水比重為12％～18％也有為冷凍過(guò)程考慮：若含水量過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致冷凍過(guò)程需要消耗更多的能量，含水量過(guò)低則冷凍處理后破碎效果不佳，這兩者均需要跟過(guò)的研磨時(shí)間。

19、作為優(yōu)選，步驟(2)中，調(diào)節(jié)ph的試劑為碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀、磷酸鈉、硼酸鈉、氫氧化鈉中的一種或幾種。ph調(diào)節(jié)劑同樣可作為后續(xù)水熱液化反應(yīng)催化劑。

20、調(diào)節(jié)ph選用的優(yōu)先原則是調(diào)節(jié)ph，同時(shí)加入有利于植物生長(zhǎng)的元素，例如k、b、p等。因此，ph調(diào)節(jié)劑還有提高產(chǎn)品元素種類的作用。

21、作為優(yōu)選，步驟(4)中，所述催化劑為k2co3、koh、na2co3、naoh、cao中的一種或幾種。

22、作為優(yōu)選，步驟(4)中，所述絮凝劑為明礬、pam、聚合氯化鋁中的一種或幾種。

23、作為優(yōu)選，步驟(5)中，所述調(diào)質(zhì)改性的改性劑為氨基酸、多肽、尿素、氫氧化鉀、氨水、磷酸二氫鉀、磷酸銨中的一種或多種；所述有機(jī)水溶肥ph為4-10。

24、本方案所述大量元素的含量為總n、p2o5、k2o含量之和。本方案所述調(diào)質(zhì)劑可根據(jù)水溶肥種類選擇，制備的水溶肥滿足腐殖酸含量≥30g/l，水不溶物含量≤50g/l；液體肥產(chǎn)品中大量元素的含量≥200g/l的要求。本方案獲得的有機(jī)水溶肥為濃溶液，使用時(shí)根據(jù)具體情況稀釋200倍以上。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢(shì)：

26、1.本方案對(duì)設(shè)備要求較低，主要通過(guò)水熱液化反應(yīng)前對(duì)有機(jī)固廢進(jìn)行壓制脫水、粗破碎、輥壓破碎、粉碎處理后破碎將有機(jī)固廢破碎到0.3cm以下并進(jìn)一步通過(guò)球磨和ph調(diào)節(jié)處理，對(duì)有機(jī)固廢進(jìn)一步細(xì)化、預(yù)分解，這極大地提高了水熱液化反應(yīng)的反應(yīng)效率，提高產(chǎn)率，減小了設(shè)備與工藝的要求。

27、2.本方案通過(guò)壓制脫水、粗破碎、輥壓破碎、粉碎處理等工藝，能夠適應(yīng)大多有機(jī)固廢，同時(shí)通過(guò)對(duì)油脂、對(duì)重金屬的控制，對(duì)分離液的調(diào)質(zhì)改性，能夠極好地保證產(chǎn)品品質(zhì)。

28、3.本發(fā)明原料來(lái)源廣泛，制備工藝簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)規(guī)模化生產(chǎn)，且為有機(jī)固廢物資源化提供了路徑。