利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备的制作方法

本发明涉及废物处理技术领域，尤其涉及一种利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备。

背景技术：

在我国随着城市的逐步扩大及城镇化建设的不断推进，一些“城市病”在当下的我国经济社会中愈发突显。城市在扩大，城市居民在不断扩增；城镇化在推进，一些原本效区的农民也逐渐地聚居在城镇，成为新的城市人口。一方面，人口的聚集和增加带来了便利及效益的同时，也为城市环境增加了负担。人口的增加，导致城市生活用水猛增，城市生活污水处理量逐年攀升。生活污水得到处理的同时，必然产生大量的生活污水污泥。据《2013-2017年中国污泥处理处置深度调研与投资战略规划分析报告》统计2010年我国城镇污水处理厂已经建有2500多座，城市污水处理能力已达到每天1.22亿吨，为实现国家的减排目标和水环境改善，做出了巨大贡献。但是污水厂的建设及运行伴随产生了大量剩余污泥，以含水率80％计，全国年污泥总产水量将很快突破3000万吨，污泥处理形势十分严峻。在我国，由于长期的“重水轻泥”导向，大量生活污泥被填埋和焚烧等方法处置，这种粗放式的处置极易形成对环境的“二次污染”，成为城市新危害。另一方面，随着城市扩大和城镇化建设推进及人民生活水平的提高，城市绿化面积也越来越大，在表面“光鲜”的同时，也带来了一些平常看不见的隐忧。绿化植物经常需要修剪，大量的城市绿化修剪物流向城市周边“看不见的角落”进行焚烧处置，产生大量的烟气污染，为城市pm2.5添砖加瓦。

综上，污泥与绿化修剪物均为现代城市固废的重要组成之一，现阶段的处置方式均比较粗放，不环保、不经济，与中央提倡的政策导向背道而驰。

另一方面，目前在世界范围内广泛应用的栽培基质是泥炭，然而由于过度开采，泥炭资源已大大减少，同时开采泥炭会对湿地生态造成严重的破坏，而且泥炭短期内不可再生，因此限制泥炭使用的压力越来越大，迫切需要开发泥炭的替代品。

基于以上背景，极需开发一种利用城市固废制造栽培生态营养基的工艺方法及工业化设备。例如，中国发明专利申请公开了一种利用城市废弃物制备新型生态栽培基质的方法及装置[申请号：201510133600.x]，该发明申请提供了一种利用城市废弃物制备新型生态栽培基质的方法，包括以下步骤：a、将含水率为10％-35％的园林废弃物物机械破碎至粒径≤3cm，并与先干化、后剪切的城市生活污泥进行搅拌混合，得到混合原料；经干化处理后的城市生活污泥的含水率为60％-90％，城市生活污泥与园林废弃物混合的质量比为1:0.3-2；b、将所述混合原料送入蒸汽爆破罐中进行蒸汽爆破处理，控制蒸汽爆破罐中的温度180-260℃，压力0.8mpa-2.6mpa，保温保压时间10min-20min；蒸汽爆破处理后的物料冷却到50℃-65℃；处理后的物料进行冷却并回收其余热，得到热空气；c、向冷却后的物料添加占其0.2％-0.5％质量的好氧发酵菌剂作为接种剂进行好氧发酵，同时通入热空气以保持发酵所需温度，控制发酵温度为55℃-65℃，发酵时间5-10天；所述接种剂为好氧发酵菌剂；d、将所述的发酵后的物料进行筛分、干燥、造粒，得到生态栽培基质。

该发明申请虽然提供了一套实现将城市废弃物转变为生态栽培基质的设备，但该套设备采用釜式作业，也即为间歇式生产，处理工艺复杂，生产效率较低，并且利用该套设备生产会有大量的废水废气产生。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述问题，提供一种利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备，为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备，包括用于有机物原料混合运输的有机物原料运输机构和用于污泥原料混合运输的污泥原料运输机构，所述有机物原料运输机构连接存储间，存储间连接混合器，所述污泥原料运输机构连接干化器顶部的进料机构，干化器底部的出料口连接微波装置，微波装置的底部连接混合器，混合器连接生物培育仓，生物培育仓的固体出口连接熟料仓，熟料仓连接半湿料粉碎机，半湿料粉碎机连接造粒机，连接造粒机出口连接产品储罐。

在上述的利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备中，所述干化器顶部的出风口连接气液分离器，气液分离器的液体出口通过第一输送泵连接冷凝液储罐，所述气液分离器的气体出口通过第二输送泵连接除尘器，所述除尘器连接热风发生机构，热风发生机构与干化器底部的入风口相连。

在上述的利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备中，所述接热风发生机构包括加热器和鼓风机，其中加热器与干化器底部的入风口相连，鼓风机连接加热器。

在上述的利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备中，所述有机物原料运输机构包括有机物原料储罐，所述有机物原料储罐顶部设有粉碎机，粉碎机与带式输送机的一端相连，带式输送机的另一端与有机物原料储槽相连，有机物原料储罐出料口连接有绞龙机，绞龙机出料口与存储间相连，所述污泥原料运输机构包括污泥原料储罐，污泥原料储罐内部设有搅拌装置，所述污泥原料储罐顶部设有一个生物淋滤瓶，底部的出料口与进料机构相连，液体出口与淋滤液收集罐相连。

在上述的利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备中，所述存储间顶部设有一个接种剂添加瓶，所述存储间与混合器之间设置有第一质量流量计，所述微波装置的底部与混合器之间设置有第二质量流量计。

在上述的利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备中，所述混合器包括混合器本体及设置在混合器本体内的若干扰流板，所述的扰流板交错设置从而使混合器本体内部形成迷宫式通道。

在上述的利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备中，所述微波装置顶部连接有除湿管路，除湿管路上设有余热回收器，微波装置与余热回收器的下半段相连，余热回收器的下半段还连接有空气压缩机，空气从空气压缩机中压出，通过余热回收器加热，再从余热回收器上半段开设的热空气排出口排出至生物培育仓底部的热空气进口，所述生物培育仓上设有排气孔，排气孔所排出的气体通过管道进入除湿管路，经过余热回收器再次循环回生物培育仓中。

在上述的利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备中，所述生物培育仓的固体出口与熟料仓之间的管路上设有一个固体粉末输料器。

在上述的利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备中，所述干化器包括干化仓，所述干化仓顶部设有进料装置和出风口，底部设有出料口和入风口，内部设有有用于输送污泥的输送带组件，所述进料装置包括依次连接的粗料入料口、切割机和细料入料口，进料时污泥由粗料入料口进入，再由切割机切割为粒径较小的细料，通过细料入料口置于输送带组件表面上，所述输送带组件包括若干条输送带，相邻两条输送带的输送方向相反。

在上述的利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备中，所述半湿料粉碎机和第一造粒机之间还设置有筛网，根据熟料颗粒的直径大小，粒径小于15mm的通过第一造粒机造粒后储存于生态营养土储罐中，粒径为15-50mm的通过第二造粒机造粒后储存于复混肥储罐中，粒径大于50mm的输送入有机物原料储槽中回收再利用

与现有的技术相比，的优点在于：

1、本发明具有构造简单可靠、连续生产、杀菌彻底的优点。

2、本发明生产过程连续、可控，生产效率高，有利于大规模生产及推广应用。

3、本发明的主要排放物为冷凝器分离出来的冷凝水，不会产生其他有毒有害的废水或废气，安全环保，避免二次污染。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是干化器的结构示意图；

图中：有机物原料运输机构1、污泥原料运输机构2、存储间3、混合器4、干化器5、进料机构6、出料口7、微波装置8、生物培育仓9、熟料仓10、半湿料粉碎机11、第一造粒机12、生态营养土储罐13、出风口14、气液分离器15、第一输送泵16、冷凝液储罐17、第二输送泵18、除尘器19、热风发生机构20、入风口21、加热器22、鼓风机23、有机物原料储罐24、粉碎机25、带式输送机26、有机物原料储槽27、绞龙机28、污泥原料储罐29、搅拌装置30、接种剂添加瓶31、第一质量流量计32、第二质量流量计33、混合器本体34、扰流板35、除湿管路36、余热回收器37、空气压缩机38、热空气进口39、固体粉末输料器40、干化仓41、输送带组件42、粗料入料口43、切割机44、细料入料口45、输送带46、淋滤液收集罐47、筛网48、第二造粒机49、复混肥储罐50、生物淋滤瓶51。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

结合图1和图2所示，一种利用城市固废制造栽培用生态营养土的设备，包括用于有机物原料混合运输的有机物原料运输机构1和用于污泥原料混合运输的污泥原料运输机构2，所述有机物原料运输机构1包括有机物原料储罐24，所述有机物原料储罐24顶部设有粉碎机25，粉碎机25与带式输送机26的一端相连，带式输送机26的另一端与有机物原料储槽27相连，有机物原料储罐24出料口连接有绞龙机28，绞龙机28出料口与存储间3相连，存储间3顶部设有一个接种剂添加瓶31，所述存储间3连接混合器4，所述污泥原料运输机构2包括污泥原料储罐29，污泥原料储罐29内部设有搅拌装置30，污泥原料储罐29顶部设有一个生物淋滤瓶51，底部的出料口与进料机构6相连，液体出口与淋滤液收集罐47相连，干化器5底部的出料口7连接微波装置8，微波装置8的底部连接混合器4，存储间3与混合器4之间设置有第一质量流量计32，微波装置8的底部与混合器4之间设置有第二质量流量计33，混合器4连接生物培育仓9，生物培育仓9的固体出口连接熟料仓10，生物培育仓9的固体出口与熟料仓10之间的管路上设有一个固体粉末输料器40，熟料仓10连接半湿料粉碎机11，半湿料粉碎机11连接第一造粒机12，连接第一造粒机12出口连接生态营养土储罐13，所述干化器5顶部的出风口14连接气液分离器15，气液分离器15的液体出口通过第一输送泵16连接冷凝液储罐17，所述气液分离器15的气体出口通过第二输送泵18连接除尘器19，所述除尘器19连接热风发生机构20，热风发生机构20与干化器5底部的入风口21相连，其中接热风发生机构20包括加热器22和鼓风机23，加热器22与干化器5底部的入风口21相连，鼓风机23连接加热器22。

收集有机物原料储存在有机物原料储槽27中，通过带式输送机26将有机物原料运输至位于有机物原料储罐24顶部的粉碎机25中进行初步粉碎，粉碎后进入有机物原料储罐24中，优选地有机物原料储罐24中设有搅拌机构使得粉碎后的有机物原料混合均匀，有机物原料储罐24出料口连接有绞龙机28，绞龙机28将有机物原料进一步破碎混合后输送至存储间3储存，存储间3顶部设有一个接种剂添加瓶31，em菌剂、酵素菌或vt菌剂等接种剂通过接种剂添加瓶31添加入储存在存储间3中的有机物原料中，使之进行预发酵，预发酵后有机物原料进入混合器4中。

另一方面，收集污泥原料储存在污泥原料储罐29中，利用搅拌装置30将不同种污泥混合均匀，混合均匀后，利用以嗜酸性氧化亚铁硫杆菌acidithiobacillusferrooxidans，a.f或嗜酸性氧化硫硫杆菌acidithiobacillusthiooxidans，a.t为淋滤载体进行生物淋滤消除污泥原料中的重金属元素，淋滤液通过污泥原料储罐29底部的液体出口储存于淋滤液收集罐47中，污泥原料通过储罐29底部的出料口输送入干化器5中，干燥的热风由干化器5底部的入风口21吹出，利用热风干燥污泥可以得到均匀的干燥效果，并且带动干化器5内的空气流通，增大污泥内水分表面空气的流通速率，从而增大干燥效率；同时避免了生产过程中出现加热介质如热油、热水泄露的危险，使生产过程更加安全。干燥的热风经过污泥后到达干化器5顶部变为湿热空气，湿热空气从顶部的出风口14经过管道进入气液分离器15实现气液分离，本发明对气液分离器15的具体种类不作限定，可以是旋风式分离器，也可以是列管式冷凝器，还可以是翅片式冷凝器，只要能达到气液分离的效果即可。气液分离器15中的液体部分通过第一输送泵16输送入冷凝液储罐17中储存，气体部分通过第二输送泵18输送入除尘器19中过滤以除去干燥污泥时随空气一起带出的细小的固体颗粒，本发明对除尘器19的具体种类也不做限定，可以是静电除尘器，也可以是布袋式除尘器，只要能达到除尘的效果即可。空气由除尘器19除尘后通过管道进入加热器22中加热，加热后由鼓风机23从入风口21中送入干化器5进行新一轮的使用。由此可以看出，在整个循环干燥的过程中，主要排放物只有储存在冷凝液储罐17中的冷凝水，不会产生其他有毒有害的废水或废气，安全环保，避免二次污染。污泥经干化器5干化后由出料口7出料，转移入微波装置8中进行二次干化，以确保干燥效果。微波装置8可以是微波干燥机，干燥时，微波能直接作用于介质分子转换成热能，以实现快速干燥，同时还能杀灭细菌，对污泥内的有益物质也不会造成破坏。二次干化后的污泥进入混合器4中，利用混合器4使得有机物原料和污泥原料混合均匀。

混合均匀后的混合料输送入生物培育仓9中熟化，熟化后输送入熟料仓10中进行有氧发酵，生物培育仓9的固体出口与熟料仓10之间的管路上设有一个固体粉末输料器40，土壤调理剂、酵母等发酵所需的固体粉末通过固体粉末输料器40添加入储存在熟料仓10中的熟料中，发酵完成后，利用半湿料粉碎机11进行粉碎，粉碎后加入第一造粒机12进行造粒，造粒后的产品即为栽培用生态营养土，转移至生态营养土储罐13中储存。

优选地，存储间3与混合器4之间设置有第一质量流量计32，微波装置8的底部与混合器4之间设置有第二质量流量计33，利用质量流量计可快速、方便、准确地调控混合器4中混合料的有机物原料的质量与污泥原料的质量比例。

优选地，微波装置8为可调级的分级微波装置，所述分级微波装置微波每升高一级，温度升高8-12℃，这样可以很好地控制二次干化过程中风干污泥的温度，使其温度缓慢地升高至所需温度。

如图1所示，混合器4包括混合器本体34及设置在混合器本体34内的若干扰流板35，所述的扰流板35交错设置从而使混合器本体34内部形成迷宫式通道。交错设置的扰流板35使得污泥原料和有机物原料在混合器4中得到充分混合。

本领域技术人员应当理解，上述的混合器本体34和扰流板35仅为混合器4公开的一种具体结构，混合器4也可以有其他不同的具体结构，仅需起到促进有机物原料和污泥原料混合均匀的作用即可。

如图1所示，微波装置8顶部连接有除湿管路36，除湿管路36上设有余热回收器37，微波装置8与余热回收器37的下半段相连，余热回收器37的下半段还连接有空气压缩机38，空气从空气压缩机38中压出，通过余热回收器37加热，再从余热回收器37上半段开设的热空气排出口排出至生物培育仓9底部的热空气进口39，所述生物培育仓9上设有排气孔，排气孔所排出的气体通过管道进入除湿管路36，经过余热回收器37再次循环回生物培育仓9中。

污泥进行二次干化时所产生的气体通过除湿管路36进入余热回收器37，余热回收器37的下半段还连接有空气压缩机38，空气从空气压缩机38中压出，通过余热回收器37加热，再从余热回收器37上半段开设的热空气排出口排出至生物培育仓9底部的热空气进口39，生物培育仓9中的气体通过排气孔汇入除湿管路36，经过余热回收器37再次循环回生物培育仓9中以实现热量和气体的回收再利用，杜绝废气的产生，使整个系统更加节能环保。

结合图1和图2所示，干化器5包括干化仓41，所述干化仓41内部设有有用于输送污泥的输送带组件42，输送带组件42包括若干条输送带46，相邻两条输送带46的输送方向相反，干化仓41顶部设有进料装置6和出风口14，进料装置6包括依次连接的粗料入料口43、切割机44和细料入料口45，进料时污泥由粗料入料口43进入，再由切割机44切割为粒径较小的细料，通过细料入料口45置于最上方的输送带46表面上，干化仓41底部设有出料口4和入风口21。

风干时，将污泥粗料投入粗料入料口43中，经由切割机44切割后得到粒径较小的污泥细料，污泥细料通过细料入料口45置于最上方的输送带46表面上，输送带46通过自身的运动来带动污泥细料以实现运输，每相邻两条输送带46的输送方向相反，且相邻两条输送带46的端点也参差不齐，这样可以实现污泥在不同输送带46之间的连续运输，采用这样的运输方法可以有效延长污泥在干化仓41内停留的时间从而延长污泥与热风接触的时间，增强干燥效果。本发明对输送带46的具体数量不做限定，只要能达到污泥所需的干燥效果即可。

优选地，出风口14和入风口21有若干个且分别沿干化仓41的上表面和下表面间隔均匀的分布；进一步优选地出风口14位于干化仓41顶部的输送带46的上方，入风口21位于干化仓41底部的输送带46的下方。这样的设置方式都是为了增强污泥和热风的接触效果，同时增大干化仓41内空气的流通效果，使得本干化系统具有更好的干燥效果。

如图1所示，半湿料粉碎机11和第一造粒机12之间还设置有筛网48，根据熟料颗粒的直径大小，粒径小于15mm的通过第一造粒机12造粒后储存于生态营养土储罐13中，粒径为15-50mm的通过第二造粒机49造粒后储存于复混肥储罐50中，粒径大于50mm的输送入有机物原料储槽27中回收再利用，对熟料产品有针对性的分类利用可以发挥最大的利用效率。

本发明的工作原理是：有机物原料通过粉碎机25和绞龙机28粉碎混匀后，进入储存间3添加接种剂进行预发酵，预发酵后输送入混合器4中，污泥原料利用搅拌装置30混合均匀后，除去其中的重金属元素后，输送入粗料入料口43中，经由切割机44切割后得到粒径较小的污泥细料，污泥细料通过细料入料口45置于最上方的输送带46表面上，干燥热风由干化器5底部的入风口21吹出以实现污泥的干化，干燥热风通过气液分离器15、第一输送泵16、冷凝液储罐17、第二输送泵18、除尘器19和热风发生机构20的配合使用实现循环利用，干化后污泥由出料口7出料，转移至微波装置8中进行二次干化和杀菌，所溢出的热量通过余热回收器37回收，用以加热空气压缩机38压出的空气，被加热后的空气进入生物培育仓9中用以提供发酵过程所需热量，生物培育仓9中的气体可通过除湿管路36和余热回收器37实现循环利用，有机物原料与污泥原料在混合器4中混合均匀，二者的质量比例由第一质量流量计32和第二质量流量计33实现调控，混合均匀后混合料输送入生物培育仓9中熟化，熟化后输送入熟料仓10中进行有氧发酵，通过固体粉末输料器40添加土壤调理剂、酵母等发酵所需的固体粉末，发酵完成后，利用半湿料粉碎机11进行粉碎，粉碎后根据熟料粒径进行分类利用，粒径小于15mm的通过第一造粒机12造粒后储存于生态营养土储罐13中，粒径为15-50mm的通过第二造粒机49造粒后储存于复混肥储罐50中，粒径大于50mm的输送入有机物原料储槽27中回收再利用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了有机物原料运输机构1、污泥原料运输机构2、存储间3、混合器4、干化器5、进料机构6、出料口7、微波装置8、生物培育仓9、熟料仓10、半湿料粉碎机11、第一造粒机12、生态营养土储罐13、出风口14、气液分离器15、第一输送泵16、冷凝液储罐17、第二输送泵18、除尘器19、热风发生机构20、入风口21、加热器22、鼓风机23、有机物原料储罐24、粉碎机25、带式输送机26、有机物原料储槽27、绞龙机28、污泥原料储罐29、搅拌装置30、接种剂添加瓶31、第一质量流量计32、第二质量流量计33、混合器本体34、扰流板35、除湿管路36、余热回收器37、空气压缩机38、热空气进口39、固体粉末输料器40、干化仓41、输送带组件42、粗料入料口43、切割机44、细料入料口45、输送带46、淋滤液收集罐47、筛网48、第二造粒机49、复混肥储罐50、生物淋滤瓶51等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。