CN103706617A - 一种有机废弃物水解反应提取装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机废弃物水解反应提取装置及方法，将水解反应提取器装满水，通过无压增温机给水体增温，无压增温机温达到60°时将有机废弃物加入到水解反应提取器内，密封30分钟后向水解反应提取器内添加催化剂，反应过程不小于200分钟，自然降温到摄氏40°后水解反应工程完成；反应物进入固液分离机后进行固液分离，分离后的液体流入调节池中，然后进入自动力模块式厌氧发酵装置内进行厌氧发酵，发酵产生的甲烷气可以作为生物燃料供用户使用；分离后的固体物质经烘干房烘干后，作为有机肥基质或压缩生物质燃料使用；废液排入到模块式污水处理系统装置内进行净化处理，达标后流入生态塘供农田浇灌使用。本发明实现了农林废弃物综合利用，节能、环保。
Description
技术领域
本发明属于农林废弃物的处理装置技术领域，特别涉及一种有机废弃物水解反应提取装置及方法。
背景技术
我国是一个农业大国，耕地面积超过了18亿亩，每年有丰富的秸秆量产生。据调查，2009年，全国农作物秸秆理论资源量为8.20亿吨（风干，含水量为15%）。从品种上看，稻草约为2.05亿吨，占理论资源量的25%；麦秸为1.50亿吨，占18.3%；玉米秸为2.65亿吨，占32.3%；棉秆为2584万吨，占3.2%；油料作物秸秆（主要为油菜和花生）为3737万吨，占4.6%；豆类秸秆为2726万吨，占3.3%；薯类秸秆为2243万吨，占2.7%。如此巨量的生物质秸秆，由于没有很好的技术来利用，大部分仍被废弃与焚烧处理，不仅造成了令人痛心的资源浪费，也给环境（大气、水质和土壤）的恶化带来了不可低估的影响。现阶段，世界各国都注重农林废弃生物质（农作物秸秆）的综合利用。然而由于我国政策不完善，研发水平低下，一些关键性技术难以突破，收效甚微，高值综合利用生物质秸秆资源，已是我国现阶段农业结构调整和农村经济发展的一项重大课题。利用农林废弃物产生沼气及其他资源已受到广泛关注。由于没有一种好的方法出现，致使大量可利用的能源，变成污染物给我们的生存环境带来了极大的威胁。如何在利用农林废弃物的同时，避免传统方法所带来的问题，成为了研究的关键。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够实现农林废弃物综合利用、节能、环保的有机废弃物水解反应提取装置及方法，既解决了农村农林废弃物综合处理问题，又为农村提供了一种新的能源。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种有机废弃物水解反应提取装置，包括无压增温机、水解反应提取器、粉碎机、螺旋上料机、水源、固液分离机、提升泵、自动力模块式厌氧发酵装置和模块式污水处理装置，所述无压增温机与水解反应提取器之间设置有循环泵，所述水解反应提取器的进水口与循环泵的出水口相连，所述循环泵的进水口与无压增温机的水箱出水口相连，所述水解反应提取器的出水口与无压增温机的一个水箱进水口相连，形成水循环回路；所述水解反应提取器通过进水口与循环泵连接，所述进水口的下方设置有连接到无压增温机的出水口，所述水解反应提取器的顶壁或侧壁上设置有催化剂添加口和加水口，所述加水口与水源连接，所述水解反应提取器内部设置有搅拌机；所述水解反应提取器通过进料口与螺旋上料机连接，所述螺旋上料机与粉碎机连接；所述水解反应提取器的底部和侧壁通过出料口与固液分离机连接；所述固液分离机在底部依次连接烘干房、压块机和生物燃料堆；所述固液分离机通过管道与调节池连接，所述调节池内设置有提升泵，所述调节池通过管道与自动力模块式厌氧发酵装置连接，所述自动力模块式厌氧发酵装置通过沼气管道与用户组连接，所述自动力模块式厌氧发酵装置的下端通过管道与模块式污水处理装置连接，所述模块式污水处理装置通过出水管道与无压增温机连接。
所述水解反应提取器为密封的圆形结构。
所述水解反应提取器内设置有液位自动控制装置。
所述固液分离机可由带有刮板的筛漏代替。
所述调节池的四壁设有水循环盘管，所述水循环盘管与自动力模块式厌氧发酵装置内盘管相连。
所述模块式污水处理装置包括三部分，分别是生物降解模块、微电解模块和脱色纳污模块。
所述水解反应提取器可以由n组组合。
所述水解反应提取器外层设置有保温层。
所述无压增温机通过管道连接有烟气净化器，所述烟气净化器通过管道与自动力模块式厌氧发酵装置连接。
一种有机废弃物水解反应提取方法，包括如下的步骤：
一）起始时，从水源向水解反应提取器内加水，当达到液位上限时，水解反应提取器装满水后停止向其加水，关闭水阀，启动无压增温机给水体增温，当水箱内温度达到60度时，无压增温机停止工作，关闭热水循环泵，关闭水解反应提取器的进水口与出水口阀门，将经粉碎机处理的有机废弃物通过螺旋上料机将其按比例通过水解反应提取器的进料口加入到水解反应提取器内部，完成进料后关闭进料口，密封30分钟；
二）30分钟后，通过催化剂添加口向有水解反应提取器内添加催化剂，同时水解反应提取器的内搅拌机开始有规律地间歇式工作，反应过程应不小于200分钟，自然降温到摄氏40度后，水解反应工程完成，反应物由水解反应提取器侧壁和底部的出料口出料；
三）与出料口连接的固液分离机或带有刮板的筛漏对反应物进行固液分离，分离后的含有纤维素和木质素的固体物质，经太阳能和生物质能联合烘干房烘干，烘干后通过压块机进行压块处理，形成燃料堆，烘干后的固体反应物可作为有机肥基质或压缩生物质燃料使用，还可以用这些固体成份可以做成菌棒；
四）经固液分离机分离后的液体流入调节池中，通过提升泵将液体打入到自动力模块式厌氧发酵装置内进行厌氧发酵，发酵产生的甲烷气可以作为生物燃料供用户组使用；废液排入到模块式污水处理装置内，进行净化处理，达标后通过出水管道流入生态塘供农田浇灌使用，当水解反应提取器内反应物排出后可自动冲洗，冲洗后的水流入调节池中完成一个资源化、减量化循环过程。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明为有机废物处理提供了一种能够实现农林废弃物综合利用、节能、环保装置，既解决了农村农林废弃物综合处理问题，又为农村提供了一种新的能源；由于该装置具有投资少、占地小、安装便捷、操作方便等特点，在广大农村可实现广泛推广使用，能够实现资源化、减量化和循环利用，大幅度提升了农村环境。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图1中，1.无压增温机，2.循环泵，3.进水口，4.出水口，5.水解反应提取器，6.粉碎机，7.螺旋上料机，8.催化剂添加口，9.水源，10.固液分离机，11.调节池，12.烘干房，13.自动力模块式厌氧发酵装置，14.模块式污水处理装置，15.压块机，16.生物燃料堆、17.沼气管道，18.用户组，19.出水管道，20.进料口，21.出料口，22.提升泵，23.搅拌机，24.烟气净化器。
具体实施方式：
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1，一种有机废弃物水解反应提取装置，包括无压增温机1、水解反应提取器5、粉碎机、螺旋上料机7、水源9、固液分离机10、提升泵22、自动力模块式厌氧发酵装置13和模块式污水处理装置14，无压增温机1与水解反应提取器5之间设置有用于给水循环的循环泵2，水解反应提取器5内设置有液位自动控制装置，水解反应提取器5的进水口3与热水循环泵2的出水口相连，热水循环泵3进水口与无压增温机1的水箱出水口相连；水解反应提取器5的出水口4与无压增温机1的一个水箱进水口相连，形成水循环回路。水解反应提取器5通过进水口3与循环泵2连接，进水口3的下方设置有连接到无压增温机1的出水口4，水解反应提取器5的顶壁或侧壁上设置有催化剂添加口8和加水口，加水口与水源9连接，水解反应提取器5内部设置有搅拌机23；水解反应提取器5通过进料口20与螺旋上料机7连接，螺旋上料机7与粉碎机6连接；水解反应提取器5的底部和侧壁通过出料口21与固液分离机10连接；固液分离机10在底部依次连接烘干房12、压块机15和生物燃料堆16；固液分离机10通过管道与调节池11连接，调节池11内设置有提升泵22，调节池11通过管道与自动力模块式厌氧发酵装置13连接，自动力模块式厌氧发酵装置13通过沼气管道17与用户组18连接，自动力模块式厌氧发酵装置13的下端通过溢流口与模块式污水处理装置14连接，模块式污水处理装置14通过出水管道19与无压增温机1连接。
本发明中，无压增温机1通过管道连接有烟气净化器24，烟气净化器24通过管道与自动力模块式厌氧发酵装置13连接，目的是利用相变材料（因相变材料是由沸石经烧结组成，故能吸附烟气中的有毒有害气体）吸附并储存烟气中的热量，以净化无压增温机1的烟尘。
本发明中，有机废弃物水解反应提取器5为密封的圆形结构，罐体顶部中央安装有搅拌器，对反应物进行规律搅拌，加快反应速度，是反应物更均匀。反应器上还安装有温度等各种检测设备，用于控制反应条件。
本发明中调节池11用于降低液体反应物温度，调节池11四壁设有水循环盘管，通过循环泵与自动力模块式厌氧发酵装置内盘管相连，进行水循环。根据热力学第二定律反应物液体温度向水循环盘管传输，通过水循环为自动力模块式厌氧发酵装置提供温度。
本发明中调节池11内设有温度传感器，当反应液体温度低于40度左右时，通过提升泵22打入自动力模块式厌氧发酵装置13内，进行厌氧发酵，厌氧发酵产生的沼气可以通过柔性气柜进行储存，通过脱硫器等净化处理装置处理后可供用户组18使用。
本发明中的自动力模块式厌氧发酵装置13侧壁上设有溢流口，当发酵完成时，沼液通过溢流口流入到模块式污水处理装置14内，模块式污水处理装置14包括三部分，分别是生物降解模块、微电解模块、脱色纳污模块，通过模块式污水处理装置14处理后沼液中的氨氮磷含量将大量减少，污水达标流入生态塘供农田浇灌使用。
本发明中当有机废弃物水解反应提取器5内没有反应物时，无压增温机不工作，通过循环泵2，冷水在水解反应提取器5内循环，水解反应提取器5内的搅拌机23运行，对水解反应提取器5进行清洗，清洗后污水通过出水口排入到模块式污水处理装置14内进行处理。
本发明根据处理量水解反应提取器5可以由n组组合，根据季节不同，水解反应提取器5外层会增加相应的保温措施，如：保温被等。
一种有机废弃物水解反应提取方法，包括如下的步骤：
一）起始时，从水源9向有水解反应提取器5内加水，当达到液位上限时，水解反应提取器5装满水后，停止向其加水，关闭水阀，启动无压增温机1，无压增温机1给水体增温，当水箱内温度达到60度时，无压增温机停止工作，关闭热水循环泵2，关闭水解反应提取器5的进水口3与出水口阀门，将经粉碎机6处理的有机废弃物（生物功能）通过螺旋上料机7将其按比例通过有机废弃物成份水解反应提取器5的进料口20加入到有机废弃物成份水解反应提取器5内部，完成进料后关闭进料口20，密封30分钟；
二）30分钟后，通过催化剂添加口8向有水解反应提取器5内添加催化剂，同时反应器5的内搅拌机23开始有规律地间歇式工作，反应过程应不小于200分钟(自然降温到摄氏40度)后，水解反应工程完成，反应物由有水解反应提取器5侧壁和底部的出料口21出料；
三）与出料口21连接的固液分离机10（或网状筛漏，筛漏上方设有刮板，用于对筛漏进行清理）对反应物进行固液分离，分离后的含有纤维素和木质素的固体物质，经太阳能和生物质能联合烘干房12烘干，烘干后通过压块机15进行压块处理，形成燃料堆16，烘干后的固体反应物可作为有机肥基质或压缩生物质燃料使用，还可以用这些固体成份可以做成菌棒；
四）经固液分离机10分离后的液体流入调节池11中，通过提升泵22将液体打入到自动力模块式厌氧发酵装置13内进行厌氧发酵，发酵产生的甲烷气可以作为生物燃料供用户组18使用；废液排入到模块式污水处理装置14内，进行净化处理，通过模块式污水处理装置处理后沼液中的氨氮磷含量将大量减少，达标后通过出水管道19流入生态塘供农田浇灌使用，当水解反应提取器5内反应物排出后可自动冲洗，冲洗后的水流入调节池11中完成一个资源化、减量化循环过程。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种有机废弃物水解反应提取装置，包括无压增温机（1）、水解反应提取器（5）、粉碎机（6）、螺旋上料机（7）、水源（9）、固液分离机（10）、提升泵（22）、自动力模块式厌氧发酵装置（13）和模块式污水处理装置（14），其特征在于，所述无压增温机（1）与水解反应提取器（5）之间设置有循环泵（2），所述水解反应提取器（5）的进水口（3）与循环泵（2）的出水口相连，所述循环泵（2）的进水口与无压增温机（1）的水箱出水口相连，所述水解反应提取器（5）的出水口（4）与无压增温机（1）的一个水箱进水口相连，形成水循环回路；所述水解反应提取器（5）通过进水口（3）与循环泵（2）连接，所述进水口（3）的下方设置有连接到无压增温机（1）的出水口（4），所述水解反应提取器（5）的顶壁或侧壁上设置有催化剂添加口（8）和加水口，所述加水口与水源（9）连接，所述水解反应提取器（5）内部设置有搅拌机（23）；所述水解反应提取器（5）通过进料口（20）与螺旋上料机（7）连接，所述螺旋上料机（7）与粉碎机（6）连接；所述水解反应提取器（5）的底部和侧壁通过出料口（21）与固液分离机（10）连接；所述固液分离机（10）在底部依次连接烘干房（12）、压块机（15）和生物燃料堆（16）；所述固液分离机（10）通过管道与调节池（11）连接，所述调节池（11）内设置有提升泵（22），所述调节池（11）通过管道与自动力模块式厌氧发酵装置（13）连接，所述自动力模块式厌氧发酵装置（13）通过沼气管道（17）与用户组（18）连接，所述自动力模块式厌氧发酵装置（13）的下端通过管道与模块式污水处理装置（14）连接，所述模块式污水处理装置（14）通过出水管道（19）与无压增温机（1）连接。
2.根据权利要求1所述的一种有机废弃物水解反应提取装置，其特征在于，所述水解反应提取器（5）为密封的圆形结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种有机废弃物水解反应提取装置，其特征在于，所述水解反应提取器（5）内设置有液位自动控制装置。
4.根据权利要求1所述的一种有机废弃物水解反应提取装置，其特征在于，所述固液分离机（10）可由带有刮板的筛漏代替。
5.根据权利要求1所述的一种有机废弃物水解反应提取装置，其特征在于，所述调节池（11）的四壁设有水循环盘管，所述水循环盘管与自动力模块式厌氧发酵装置(13)内盘管相连。
6.根据权利要求1所述的一种有机废弃物水解反应提取装置，其特征在于，所述模块式污水处理装置（14）包括三部分，分别是生物降解模块、微电解模块和脱色纳污模块。
7.根据权利要求1所述的一种有机废弃物水解反应提取装置，其特征在于，所述水解反应提取器（5）可以由n组组合。
8.根据权利要求1所述的一种有机废弃物水解反应提取装置，其特征在于，所述水解反应提取器（5）外层设置有保温层。
9.根据权利要求1所述的一种有机废弃物水解反应提取装置，其特征在于，所述无压增温机（1）通过管道连接有烟气净化器（24），所述烟气净化器（24）通过管道与自动力模块式厌氧发酵装置（13）连接。
10.一种有机废弃物水解反应提取方法，其特征在于，包括如下的步骤：
一）起始时，从水源（9）向水解反应提取器（5）内加水，当达到液位上限时，水解反应提取器（5）装满水后停止向其加水，关闭水阀，启动无压增温机（1）给水体增温，当水箱内温度达到60度时，无压增温机（1）停止工作，关闭热水循环泵（2），关闭水解反应提取器（5）的进水口（3）与出水口阀门，将经粉碎机（6）处理的有机废弃物通过螺旋上料机（7）将其按比例通过水解反应提取器（5）的进料口（20）加入到水解反应提取器（5）内部，完成进料后关闭进料口（20），密封30分钟；
二）30分钟后，通过催化剂添加口（8）向有水解反应提取器（5）内添加催化剂，同时水解反应提取器（5）的内搅拌机（23）开始有规律地间歇式工作，反应过程应不小于200分钟，自然降温到摄氏40度后，水解反应工程完成，反应物由水解反应提取器（5）侧壁和底部的出料口（21）出料；
三）与出料口（21）连接的固液分离机（10）或带有刮板的筛漏对反应物进行固液分离，分离后的含有纤维素和木质素的固体物质，经太阳能和生物质能联合烘干房（12）烘干，烘干后通过压块机（15）进行压块处理，形成燃料堆（16），烘干后的固体反应物可作为有机肥基质或压缩生物质燃料使用，还可以用这些固体成份可以做成菌棒；
四）经固液分离机（10）分离后的液体流入调节池（11）中，通过提升泵（22）将液体打入到自动力模块式厌氧发酵装置（13）内进行厌氧发酵，发酵产生的甲烷气可以作为生物燃料供用户组（18）使用；废液排入到模块式污水处理装置（14）内，进行净化处理，达标后通过出水管道（19）流入生态塘供农田浇灌使用，当水解反应提取器（5）内反应物排出后可自动冲洗，冲洗后的水流入调节池（11）中完成一个资源化、减量化循环过程。
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