一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统的制作方法

1.本实用新型属于有机固体废弃物综合利用资源化、能源化及减碳技术领域。涉及有机固体废弃物联合产沼气、生物炭，同时实现沼渣利用、生物炭提升厌氧发酵效率和净化沼气，沼气回用于热解炉和厌氧罐加热等多途径固碳减排、循环利用的系统。


背景技术：

2.我国有机固体废弃物如秸秆、粪污等产量大，有机物含量高，综合利用程度较低。有机固体废物厌氧发酵由于沼液产量低或几乎无沼液排放，通过生产富含甲烷的沼气和富含养分的有机肥原料沼渣，同时回收资源和能源。尤其是干式厌氧消化(dad)，具有较高的有机负荷率、较小的反应器体积、较低的加热能耗、较高的容积甲烷产率和较少的沼液产生等优点。对于处理农业秸秆、餐厨、厨余垃圾、畜禽粪污等有机固体废弃物有着广阔的应用前景。
3.但由于传统的干式厌氧消化(dad)系统物料间及与微生物间的传质慢，通常会导致高浓度挥发性脂肪酸(vfas)的积累，进而导致系统不稳定性或产甲烷率低。此外，dad产生大量的沼渣，影响反应的进行，且由于气味、有毒有机化合物和病原体可能会限制其作为土壤改良剂的应用，严重限制了干式厌氧发酵的应用。
4.针对厌氧发酵过程慢，产生的沼气含杂质多，沼渣利用难，干式厌氧装备系统不完善，产业链单一等特征，本实用新型对其进行改进。将干式厌氧发酵装置中的发酵罐分别与热解炉和沼气净化装置相连，实现发酵原料秸秆和发酵产物的再利用，沼渣回用和沼气的净化及回用，增加固体废物处理效率，提升能源转化速率。解决了秸秆产量大、厌氧发酵慢、资源化途径单一，沼渣利用难、潜在污染的问题，实现了有机固体废物资源化、能源化的多元化利用。整个系统具有减污固碳和物质能量循环等优点。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统。该系统具有以下功能和特征：一，可实现秸秆与畜禽粪污、餐厨、厨余等的厌氧发酵产沼气和沼渣，从源头上实现有机固体废物资源化和能源化；二、对发酵产物沼渣和秸秆进行热解碳化，进一步实现秸秆减量化利用和沼渣的无害化处理，实现末端污染治理；三、秸秆和/或沼渣热解产生的生物炭，可用于厌氧发酵过程中的改良剂和后端沼气中硫化氢等杂质气体的吸附剂，提升发酵系统性能、沼气产率和质量。
6.本实用新型提供的一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统，其特征在于，包括滚筒筛(4)、第二传送带(5)、水解罐(6)、固液分离机(7)、制浆罐(8)、厌氧发酵罐(9)、沼气吸附柱(16)；
7.第一传送带(1)依次经一级破碎机(2)、二级破碎机(3)与滚筒筛(4)相连，滚筒筛(4)筛孔直径10mm；滚筒筛(4)下方设第二传送带(5)，第二传送带(5)有两个分支，基本上是两个并联的传送带，可以出送到两个不同的方向；第二传送带(5)一个分支与热解炉(22)入
口相连，热解炉(22)出口与改良剂存储箱(25)连接，改良剂存储箱(25)分别与厌氧发酵罐(9)外侧的改良剂料箱(10)和沼气吸附柱(16)人工连接或管道连接；同时热解炉(22)上含除尘器的烟囱(23)经由引风机(24)与热解炉(22)底端燃烧加热装置(26)相连；第二传送带(5)另一个分支与水解罐(6)上端入口相连，水解罐下端设有畜禽粪污入口，畜禽粪污通过泵抽入水解罐；水解罐(6)出口与固液分离机(7)相连，固液分离机(7)下端固体浆出口通过管道经由泵与制浆罐(8)进口连接，固液分离机(7)上端的液体出口与水解罐(6)连接，液体回用到水解罐，制浆罐(8)用于调节含固率、ph、碳氮比等参数，制浆罐(8)出口与厌氧发酵罐(9)相连；厌氧发酵罐(9)设有改良剂布料系统，改良剂布料系统包括外部的改良剂料箱(10)、进料管(11)和内部的改良剂分布管(12)；改良剂料箱(10)通过进料管(11)与改良剂分布管(12)连接；同时厌氧发酵罐(9)设计慢速搅拌器，改良剂分布管(12)设在搅拌轴上部，可随着搅拌轴转动改良剂均匀布撒于发酵物料上。厌氧发酵罐(9)上端沼气出口(13)设置压力表，厌氧发酵罐上端沼气出口(13)并经由沼气出口动力阀(15)与沼气吸附柱(16)进口相连；沼气吸附柱(16)中填充有改良剂存储箱(25)内的生物炭；厌氧发酵罐(9)底部的沼渣出口(14)与第二传送带(5)一个分支连接，此第二传送带(5)一个分支与热解炉(22)进料口连接；沼气吸附柱(16)出口依次经调节阀(17)、流量计(18)、气相检测器(19)与沼气柜(20)进口相连，同时沼气柜(20)出口还与加热转换器(21)连接，加热转换器(21)是一种燃料加热装置，加热转换器(21)与厌氧发酵罐(9)相连用于对厌氧发酵罐(9)供热和保温。
8.本技术秸秆与畜禽粪污协同厌氧发酵，秸秆与沼渣热解制备生物炭，生物炭作为厌氧发酵系统改良剂，生物炭用于厌氧发酵产物沼气净化吸附系统，经净化的沼气作为热解炉和厌氧发酵罐加热装置供热系统。整个系统实现了秸秆和沼渣的循环利用，实现农村有机固体废弃物快速减量化、资源化和能源化，且整个过程废物排放少，物质能源利用效率高，节能固碳。
附图说明
9.图1本实用新型提供的一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统示意图
10.附图中，1
‑‑
第一传送带；2
‑‑
一级粉碎机；3
‑‑
二级破碎机；4
‑‑
滚筒筛；5
‑‑
第二传送带；6
‑‑
水解罐；7
‑‑
固液分离机；8
‑‑
厌氧发酵罐；9
‑‑
搅拌机桨叶；10
‑‑
进料箱；11
‑‑
进料管(物料或改良剂)；12
‑‑
改良剂分布管(生物炭布炭管)；13
‑‑
沼气出口；14
‑‑
沼渣出口；15
‑‑
沼气出口动力阀(带压力指示器)；16
‑‑
沼气吸附柱(生物炭填充吸附柱)；17
‑‑
动力阀门；18
‑‑
沼气流量计；19
‑‑
检测器；20
‑‑
储气罐；21
‑‑
加热转换器；22
‑‑
热解炉；23
‑‑
烟囱(含除尘器)；24
‑‑
引风机；25
‑‑
生物炭存储箱；26
‑‑
燃烧加热器。
11.图2本实用新型提供的一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统中的热解炉
12.图3为改良剂分布管结构示意图。
13.15
’‑‑
内嵌挡板固定卡扣；16
’‑‑
挡板旋转调节手柄及卡扣；17
’‑‑
内嵌圆弧形套管挡板；18
’‑‑
改良剂均布孔。
具体实施方式
14.下面结合实施例对本技术做进一步说明，但本技术并不限于以下实施例。
15.实施例1
16.一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统示意图
17.具体的步骤和方法如下：
18.(1)、秸秆经人工破捆后通过第一传送带(1)依次进入一级破碎机(2)和二级破碎机(3)，二级破碎机(3)出口下方与滚筒筛(4)相连，滚筒筛筛孔直径10mm；
19.(2)、滚筒筛(4)下端的粉碎秸秆，一部分经第二传送带(5)与水解罐(6)上端入口相连，水解罐下端设有畜禽粪污入口，畜禽粪污通过泵抽入水解罐，实现秸秆与粪污混合水解；
20.(3)、滚筒筛(4)下端的粉碎秸秆另一部分与热解炉(22)入口相连，将另一部分粉碎后的秸秆单独、或与干燥后的厌氧发酵沼渣一起送入热解炉(22)，在热解炉中填满并压实进行密闭限氧热解，升温速率10℃/min，升温至400℃，保温2-3h，冷却至室温后，将产生的生物炭排出，经简单研磨后过1mm筛，成为粉末生物炭保存于改良剂存储箱(25)备用，改良剂存储箱(25)分别与厌氧发酵罐(9)外侧的改良剂进料箱(10)
21.和沼气吸附柱(16)人工连接(即人工将改良剂存储箱粉末生物炭送到)或管道连接(采用管道输送)；同时热解炉(22)上的烟囱(23)经由引风机(24)与热解炉底端燃烧加热装置(26)相连，用于热回收和减少污染排放；
22.(4)、水解罐(6)出口与固液分离机(7)相连，分离后的固体浆通过管道泵入制浆罐(8)，固液分离机(7)分离的液体回流至水解罐(6)进一步利用水解菌；
23.(5)、制浆罐(8)出口与厌氧发酵罐(9)相连，制浆罐(8)内的浆经调节适合厌氧发酵的含固率、ph、碳氮比等参数后，通过管道泵入厌氧发酵罐(9)，厌氧发酵罐(9)
24.密封后将罐体加热至55
±
2℃，进行发酵20天。
25.(6)、厌氧发酵罐(9)设有改良剂布料系统，改良剂布料系统包括外部的改良剂料箱(10)、进料管(11)和内部的改良剂分布管(12)；改良剂料箱(10)通过进料管(11)与改良剂分布管(12)连接；同时厌氧发酵罐(9)设计慢速搅拌器，改良剂分布管(12)设在搅拌轴上端，可随着搅拌轴转动改良剂均匀布撒于发酵物料上。厌氧发酵罐上端沼气出口(13)设置压力表，厌氧发酵罐上端沼气出口(13)并经由沼气出口动力阀(15)与沼气吸附柱(16)进口相连。沼气吸附柱(16)中填充有改良剂存储箱(25)
26.内的生物炭。厌氧发酵罐(9)底部的沼渣出口(14)经第二传送带(5)与热解炉(22)
27.进料口连接，沼渣作为热解原料制备生物炭。
28.(7)、热解炉(22)出口与生物炭存储箱(25)相连，生物炭存储箱(25)分别与厌氧发酵罐进料箱(10)和沼气吸附柱(16)相连。热解产生的生物炭经研磨成粉末后，保存于生物炭存储箱(25)，用于厌氧发酵罐改良剂和沼气净化吸附剂，以提升厌氧发酵效率和沼气初步净化吸附。
29.(8)、沼气吸附柱(16)出口依次经调节阀(17)、流量计(18)、气相检测器(19)与沼气柜(20)进口相连，沼气经生物炭吸附柱吸附后，经调节阀，进入气相检测器，硫化氢达到天然气标准后，收集到沼气柜中；同时沼气柜(20)出口还与加热转换器(21)
30.连接，加热转换器(21)也是一种燃料加热装置，加热转换器(21)与厌氧发酵罐(9)
31.相连用于对厌氧发酵罐(9)供热和保温；所有沼气可用于热解炉供气加热热源和厌氧发酵罐供热和保温。
32.(9)、热解炉(22)的烟气经烟囱内的除尘器、引风机(24)与热解炉加热装置(26)相连，部分热量回收，其余烟气检测达标后排放。
33.本实用新型专利所述的厌氧发酵罐装置，特征如下：
34.厌氧发酵罐(9)设有改良剂布料系统，改良剂布料系统包括外部的改良剂料箱(10)、进料管(11)和内部的改良剂分布管(12)；改良剂料箱(10)通过进料管(11)与改良剂分布管(12)连接；改良剂分布管结构：
35.改良剂分布管长度小于厌氧发酵罐主体直径，在改良剂分布管长度方向的中心位置采用外部套的结构将改良剂分布管套在搅拌轴上，改良剂分布管长度方向水平，且可根据需要在竖直方向调整角度；改良剂分布管长度两端与厌氧发酵罐主体内侧壁距离2-3cm，以利于其在罐体内随主轴转动均匀实现铺撒；改良剂分布管整体为中空的管状结构，一端即进口的一端可开口另一端封闭，管状结构底部均匀设置3排小孔即改良剂均布孔，小孔直径0.5cm，每排间隔0.5cm，同一排相邻两孔间隔0.5cm，即沿管长方向和管周方向的孔间距均为0.5cm；同时管状结构内表面紧贴内壁设置圆弧形套管挡板作为调孔套管，调孔套管与管状结构同轴同长，且能够沿管状结构内表面周向滑动，从而调节调孔套管覆盖改良剂均布孔的面积进而调节漏速和漏量，调孔套管与管状结构端口设置旋转卡口，确定相对位置关系后能固定相对位置关系，进一步可通过设置端口调节弧度阀门，以控制下方改良剂均布孔的开合和关闭程度；改良剂分布管中心外部采用可旋转卡口固定在搅拌轴上，改良剂分布管自重下处于水平状态。当需要添加改良剂时，打开分布管一端螺旋封口(可开口的一端采用螺旋封口的形式进行打开和封闭)；将改良剂分布管与进料管连接，然后将改良剂分布管一端即进口的这一端抬起，倾斜20
°‑
45
°
与进料管接口相连，改良剂通过进料管，进入改良剂分布管；待改良剂分布管填有改良剂后，通过将半圆弧管旋至分布管底部小孔开启的状态(进一步通过设在端口的调节阀进行半圆弧管旋转)，然后关闭进料管阀门，断开改良剂分布管与进料管，封闭分布管进口端(采用螺旋封口的形式封闭)，同时启动转轴开关，通过旋转分布管使得改良剂均匀撒在发酵罐内，同时下端的桨叶慢速搅拌，使改良剂在物料中均匀分布。
36.厌氧发酵罐主体设有开口，此开口可封闭可打开，打开时用于进料管与改良剂分布管的连接，进料管与改良剂分布管断开时，此开口封闭。
37.以上描述仅是本实用新型的一部分，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

技术特征：
1.一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统，其特征在于，包括滚筒筛(4)、第二传送带(5)、水解罐(6)、固液分离机(7)、制浆罐(8)、厌氧发酵罐(9)、沼气吸附柱(16)；第一传送带(1)依次经一级破碎机(2)、二级破碎机(3)与滚筒筛(4)相连，滚筒筛(4)下方设第二传送带(5)，第二传送带(5)有两个分支，基本上是两个并联的传送带，可以出送到两个不同的方向；第二传送带(5)一个分支与热解炉(22)入口相连，热解炉(22)出口与改良剂存储箱(25)连接，改良剂存储箱(25)分别与厌氧发酵罐(9)外侧的改良剂料箱(10)和沼气吸附柱(16)人工连接或管道连接；同时热解炉(22)上含除尘器的烟囱(23)经由引风机(24)与热解炉(22)底端燃烧加热装置(26)相连；第二传送带(5)另一个分支与水解罐(6)上端入口相连，水解罐下端设有畜禽粪污入口，畜禽粪污通过泵抽入水解罐；水解罐(6)出口与固液分离机(7)相连，固液分离机(7)下端固体浆出口通过管道经由泵与制浆罐(8)进口连接，固液分离机(7)上端的液体出口与水解罐(6)连接，液体回用到水解罐，制浆罐(8)用于调节含固率、ph、碳氮比等参数，制浆罐(8)出口与厌氧发酵罐(9)相连；厌氧发酵罐(9)设有改良剂布料系统，改良剂布料系统包括外部的改良剂料箱(10)、进料管(11)和内部的改良剂分布管(12)；改良剂料箱(10)通过进料管(11)与改良剂分布管(12)连接；同时厌氧发酵罐(9)设计慢速搅拌器，改良剂分布管(12)设在搅拌轴上部，可随着搅拌轴转动改良剂均匀布撒于发酵物料上；厌氧发酵罐(9)上端沼气出口(13)设置压力表，厌氧发酵罐上端沼气出口(13)并经由沼气出口动力阀(15)与沼气吸附柱(16)进口相连；沼气吸附柱(16)中填充有改良剂存储箱(25)内的生物炭；厌氧发酵罐(9)底部的沼渣出口(14)与第二传送带(5)一个分支连接，此第二传送带(5)一个分支与热解炉(22)进料口连接；沼气吸附柱(16)出口依次经调节阀(17)、流量计(18)、气相检测器(19)与沼气柜(20)进口相连，同时沼气柜(20)出口还与加热转换器(21)连接，加热转换器(21)是一种燃料加热装置，加热转换器(21)与厌氧发酵罐(9)相连用于对厌氧发酵罐(9)供热和保温。2.按照权利要求1所述的一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统，其特征在于，滚筒筛(4)筛孔直径10mm。3.按照权利要求1所述的一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统，其特征在于，改良剂分布管长度小于厌氧发酵罐主体直径，在改良剂分布管长度方向的中心位置采用外部套的结构将改良剂分布管套在搅拌轴上，改良剂分布管长度方向水平，且可根据需要在竖直方向调整角度；改良剂分布管长度两端与厌氧发酵罐主体内侧壁距离2-3cm，以利于其在罐体内随主轴转动均匀实现铺撒；改良剂分布管整体为中空的管状结构，一端即进口的一端可开口另一端封闭，管状结构底部均匀设置3排小孔即改良剂均布孔，小孔直径0.5cm，每排间隔0.5cm，同一排相邻两孔间隔0.5cm，即沿管长方向和管周方向的孔间距均为0.5cm；同时管状结构内表面紧贴内壁设置圆弧形套管挡板作为调孔套管，调孔套管与管状结构同轴同长，且能够沿管状结构内表面周向滑动，从而调节调孔套管覆盖改良剂均布孔的面积进而调节漏速和漏量，调孔套管与管状结构端口设置旋转卡口，确定相对位置关系后能固定相对位置关系，以控制下方改良剂均布孔的开合和关闭程度；改良剂分布管中心外部采用可旋转卡口固定在搅拌轴上，改良剂分布管自重下处于水平状态；当需要添加改良剂时，打开分布管一端螺旋封口；将改良剂分布管与进料管连接，然后将改良剂分布管一端即进口的这一端抬起，倾斜20
°‑
45
°
与进料管接口相连，改良剂通过进料管，进入改良剂分布管；待改良剂分布管填有改良剂后，通过将半圆弧管旋至分布管底部小孔开启的状
态，然后关闭进料口阀门断开改良剂分布管与进料管，封闭分布管进口端，同时启动转轴开关，通过旋转分布管使得改良剂均匀撒在发酵罐内，同时下端的桨叶慢速搅拌，使改良剂在物料中均匀分布；厌氧发酵罐主体设有开口，此开口可封闭可打开，打开时用于进料管与改良剂分布管的连接，进料管与改良剂分布管断开时，此开口封闭。4.按照权利要求3所述的一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统，其特征在于，通过设置端口调节弧度阀门，进行半圆弧管旋转。

技术总结
一种有机固体废物多用途资源化及净化固碳系统，属于有机固体废弃物综合利用资源化领域。包括滚筒筛(4)、第二传送带(5)、水解罐(6)、固液分离机(7)、制浆罐(8)、厌氧发酵罐(9)、沼气吸附柱(16)、热解炉(22)；即实现秸秆分别输送到水解罐(6)和热解炉(22)中，水解罐(6)依次经固液分离机(7)、制浆罐(8)、厌氧发酵罐(9)、沼气吸附柱(16)连接，实现沼气的产生和净化，沼气吸附柱(16)净化后的沼气分别用于热解炉(22)的加热和厌氧发酵罐(9)的加热保温。实现了秸秆和沼渣的循环利用，实现农村有机固体废弃物快速减量化、资源化和能源化，整个过程废物排放少，物质能源利用效率高。物质能源利用效率高。物质能源利用效率高。


技术研发人员：李志建 高彦宁 王嘉炜 黄丹
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团环境工程有限公司
技术研发日：2023.02.24
技术公布日：2023/10/20