本發(fā)明涉及一種固體廢棄物資源化利用裝置，屬環(huán)保技術領域，尤其涉及一種利用剩余污泥和農林廢棄物制備肥料的裝置。

背景技術：

剩余污泥是活性污泥法處理生活污水過程中產生的一種副產物，其產量大，含水率高，資源化利用困難，尤其是近年來城市化進程的加快，人均用水量的增加，生活污水入場處理率的大幅度提升，使城市污水處理廠剩余污泥的產量迅速增加，剩余污泥已經成為城市固體廢棄物的一個重要來源，是垃圾圍城的重要組成部分，與其他的固體廢棄物不同，由于剩余污泥中含有大量的有機物、動植物（微生物）的殘體、纖維質、重金屬等，若不能得以妥善處理，勢必會對生態(tài)環(huán)境造成嚴重危害，同時，剩余污泥中因含有大量的水分，運輸轉移存在困難，因此，剩余污泥的處理有其獨特的要求，需要盡快就近處理，需要進行穩(wěn)定化、無害化、最好是資源化處理。

農林廢棄物來源于植物，主要是由c、h、o、n、s等組成，是植物光合作用的產物，主要是指農林業(yè)生產過程中所產生的邊角余料，主要包括秸稈、稻殼、食用菌基質、邊角料、薪柴、樹皮、花生殼、枝椏柴、卷皮、刨花等。具有來源廣泛，產量大，目前主要經濟性利用領域是進行生物質的能源化利用，用于氣化-燃燒-發(fā)電，固化用做碳基燃料，液化制備工業(yè)乙醇等，這些技術一般需要較為嚴格、復雜的儀器設備，運行管理需要專業(yè)技術人才，普及應用存在一定的難度。

在農業(yè)生產中，肥料在土壤改良、增產增收過程中發(fā)揮著重要的作用。安全、高效的農田肥料不僅提供作物營養(yǎng)、實現農業(yè)增產增收，同時要能夠保護土壤肥力與農村環(huán)境、實現農業(yè)循環(huán)經濟，它一般具有以下特點：要求是1）應含有作物所需要的營養(yǎng)成份和各種有益元素，而且養(yǎng)分比例全面，有利于作物吸收，不會因多施有機肥而造成土壤某種營養(yǎng)元素大量增加，破壞土壤養(yǎng)分平衡。2）應含有大量的有機質，為各種微生物生長繁育提供場所，施用后能大大促進新開墾土地的熟化進程。3）肥料在腐解過程中能產生各種酚、維生素、酶、生長素等物質，能促進作物根系生長和對養(yǎng)分的吸收。4）有較強的陽離子代換能力，可以吸收更多的鉀、銨、鎂、鋅等營養(yǎng)元素，防止淋失，提高土壤保肥能力。5）具有很強的緩沖能力，可防止因長期施用化肥而引起酸度變化和土壤板結，可提高土壤自身的抗逆性，保證土壤良好的生態(tài)環(huán)境。因此，安全、高效的農田肥料應含有許多有機酸、腐殖酸、羥基等物質，這些物質具有很強的螯合能力，能與許多金屬元素如錳、鋁、鐵等形成螯合物，即可減少錳離子對作物的危害，又可防止鋁與磷結合成很難被作物吸收的閉蓄態(tài)磷而無效化，大大提高土壤有效態(tài)磷的有效性。因此，安全、高效的農田肥料在農業(yè)生產和土壤改良方面發(fā)揮著越來越重要的作用。以剩余污泥和農林廢棄物為原料制備安全、高效的農田肥料，具有成本低，原料來源廣泛，變廢為寶的優(yōu)勢。但是，眾所周知的，剩余污泥雖然含有大量的有機質和植物生長所需的營養(yǎng)物質，但是，剩余污泥中所含的腐殖質有限，透氣性較差，直接使用容易造成土壤的板結，另外，剩余污泥中還含有一定的重金屬離子，直接使用將存在巨大的生態(tài)風險；而農林廢棄物堆肥后雖然含有豐富的腐殖質，具有良好的透氣性，可以有效緩解土壤板結現象，但是，直接使用農林廢棄物生產肥料具有微生物生長繁殖緩慢、發(fā)酵時間長，營養(yǎng)元素不足的缺點。

技術實現要素：

為了克服現有技術的缺點與不足，本發(fā)明提供一種利用剩余污泥和農林廢棄物制備肥料的裝置，該裝置以農林廢棄物和剩余污泥混合物為原料，通過結構設計，優(yōu)化堆肥過程，有效縮短堆肥周期，同時所制備的農田肥料具有降解徹底、透氣性好、腐殖質含量高、營養(yǎng)素全面而豐富、細菌病毒含量低的特點，可以用作農田肥料或者土壤改良劑。

本發(fā)明通過以下技術方案來實現上述目的：一種利用剩余污泥和農林廢棄物制備肥料的裝置，包括混料系統(tǒng)，發(fā)酵堆肥系統(tǒng)，篩分系統(tǒng)，造粒干燥系統(tǒng)，廢氣處理系統(tǒng)，廢水回流系統(tǒng)。其中，混料系統(tǒng)由污泥進料斗11，農林廢棄物儲料斗12，粉碎倉13、混料倉14組成；發(fā)酵堆肥系統(tǒng)由堆肥反應器21、進料口2110、出料口2130、風管252、排氣管51、排水管61組成；篩分系統(tǒng)由離心脫水機31、旋分器32組成；造粒干燥系統(tǒng)由盤式造粒機41、盤式干燥機42組成；廢氣處理系統(tǒng)由排氣總管52、洗滌塔53、甲烷收集器54、放空管55組成；廢水回流系統(tǒng)由排水總管62、集水池63、加壓泵64、回水管65組成；其中，粉碎倉13中心水平安裝有粉碎機130，混料倉14中心水平安裝有雙軸螺旋混料機140；堆肥反應器21前端頂部設有進料口2110，末端底部設有出料口2130，堆肥反應器21外壁面包覆有保溫層22；堆肥反應器21沿軸向在中心位置安裝有螺旋送料軸210；堆肥反應器21底部沿軸向設有排水槽24，排水槽24上覆蓋有多孔板240，排水槽24底部設有排水管61，排水管61上設有閥門610；沿水平方向，堆肥反應器21依次由隔板23分割為好氧發(fā)酵倉211、兼氧發(fā)酵倉212、厭氧發(fā)酵倉213；好氧發(fā)酵倉211底部沿軸向設有布氣管槽25，布氣管槽25內布設有布氣管250，布氣管槽25上覆蓋有多孔板240；各發(fā)酵倉頂部均法蘭密封連接有排氣管51，各發(fā)酵倉的壁面上均安裝有溫度傳感器26。其中，農林廢棄物儲料斗12下部以法蘭密封連接有粉碎倉13，污泥進料斗11和粉碎倉13通過管道以螺紋連接件密封連接于混料倉14的兩側，混料倉14底部以法蘭密封連接于進料口2110；沿進氣方向，風機251、風管252、布氣管250依次通過法蘭密封連接于好氧發(fā)酵倉211的底部；沿排氣方向，排氣管51、排氣總管52、洗滌塔53、甲烷收集器54、放空管55依次以法蘭密封連接；沿排水方向，排水管61、排水總管62、集水池63、加壓泵64、回水管65依次通過法蘭密封連接；沿出料方向，出料口2130、離心脫水機31、旋分器32、盤式造粒機41、盤式干燥機42依次通過管道以法蘭密封連接。

進一步的，所述的堆肥反應器21為臥式反應器，呈圓筒結構，由前后兩個封頭和兩個半筒體以螺紋連接件密封連接而成，好氧發(fā)酵倉211、兼氧發(fā)酵倉212、厭氧發(fā)酵倉213均由若干個大小相同的發(fā)酵單元組成，各發(fā)酵單元由垂直軸向的隔板23隔開，優(yōu)選的，好氧發(fā)酵倉211設置5個發(fā)酵單元，兼氧發(fā)酵倉設置3個發(fā)酵單元，厭氧發(fā)酵倉設置2個發(fā)酵單元。

進一步的，所述的螺旋送料軸210上的螺旋旋片在各發(fā)酵倉間呈間斷式分布。

進一步的，所述的溫度傳感器26為非接觸數字式溫度傳感器，操作人員可以通過顯示屏直接讀取、記錄溫度值，并根據溫度的變化判斷好氧發(fā)酵進程，進行進出料操作。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明是一種利用剩余污泥和農林廢棄物制備肥料的裝置，與現有技術相比，首先，本發(fā)明提供的裝置，將農林廢棄物和剩余污泥好氧發(fā)酵后進一步進行厭氧發(fā)酵，與傳統(tǒng)的兼氧堆肥方式相比，大大縮短了堆肥周期，同時所得的堆肥產物具有腐熟充分，有機物降解徹底的的特點；其次，在好氧發(fā)酵過程中，固體廢棄物中的植物纖維被部分分解成為腐殖質，使堆肥產物具有豐富的腐殖質，同時具有良好的透氣性；再次，在好氧堆肥過程中，剩余污泥中的有機物被分解為營養(yǎng)鹽、二氧化碳和水，使堆肥產物含有豐富的營養(yǎng)物質；最后，在厭氧發(fā)酵過程中，產生的發(fā)酵熱可以有效的滅殺剩余污泥中的病原菌，發(fā)酵過程所發(fā)生的有機質分解和腐殖化過程可以將有效態(tài)重金屬轉化為結合態(tài)或殘渣態(tài)重金屬，大大降低了重金屬的生態(tài)危害性，同時，堆肥產生的有機質和腐殖酸對剩余污泥中的重金屬也有很好的吸附固定作用，因此，通過堆肥處理后，剩余污泥中的重金屬含量和生態(tài)危害性得到有效的控制。因此，通過本裝置不僅實現了剩余污泥和農林廢棄物中的有機物降解、病原菌滅殺和重金屬的鈍化，同時獲得的產物具有降解徹底、透氣性好、腐殖質含量高、營養(yǎng)素全面而豐富、細菌病毒含量低的特點，可以用作農田肥料或者土壤改良劑。由于在設備的設計過程中充分考慮了固、液、氣物料的分流，同時考慮了污水回流、廢氣處理和裝置的氣密性，因此，該裝置具有結構簡單、運行穩(wěn)定可靠、生產效率高、無惡臭氣體及二次污染的產生的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明進料系統(tǒng)結構示意圖。

圖3是本發(fā)明發(fā)酵堆肥系統(tǒng)各發(fā)酵倉結構示意圖。

圖4是本發(fā)明發(fā)酵倉中隔板安裝示意圖。

圖5是本發(fā)明各類發(fā)酵倉左視圖。

圖1~5中：11-污泥進料斗，12-農林廢棄物儲料斗，13-粉碎倉、14-混料倉、130-粉碎機、140-雙軸螺旋混料機、21-堆肥反應器、210-螺旋送料軸、211-好氧發(fā)酵倉、2110-進料口、212-兼氧發(fā)酵倉、213-厭氧發(fā)酵倉、2130-出料口、22-保溫層、23-隔板、24-排水槽、240-多孔板、25-布氣管槽、250-布氣管、251-風機、252-風管、26-溫度傳感器、31-離心脫水機、32-旋分器、41-盤式造粒機、42-盤式干燥機、51-排氣管、52-排氣總管、53-洗滌塔、54-甲烷收集器、55-放空管、61-排水管、610-閥門、62-排水總管、63-集水池、64-加壓泵、65-回水管。

具體實施方式

下面結合附圖1~5對本發(fā)明作進一步說明：如圖1~5所示：本發(fā)明包括污泥進料斗11，農林廢棄物儲料斗12，粉碎倉13、混料倉14、粉碎機130、雙軸螺旋混料機140、堆肥反應器21、螺旋送料軸210、好氧發(fā)酵倉211、進料口2110、兼氧發(fā)酵倉212、厭氧發(fā)酵倉213、出料口2130、保溫層22、隔板23、排水槽24、多孔板240、布氣管槽25、布氣管250、風機251、風管252、溫度傳感器26、離心脫水機31、旋分器32、盤式造粒機41、盤式干燥機42、排氣管51、排氣總管52、洗滌塔53、甲烷收集器54、放空管55、排水管61、閥門610、排水總管62、集水池63、加壓泵64、回水管65。

如圖1~5所示：城市污水處理廠污泥脫水車間初步脫水后的剩余污泥輸送至污泥進料斗11待用，農林廢棄物輸送至農林廢棄物儲料斗12待用，農林廢棄物儲料斗12中所儲存的農林廢棄物進入粉碎倉13中，在粉碎機130的作用下粉碎為農林廢棄物粉碎物，之后，污泥進料斗11中儲存的剩余污泥和農林廢棄物粉碎物在混料倉14中混合后在雙軸螺旋混料機140的作用下混合后經進料口2110進入堆肥反應器21中，依次在好氧發(fā)酵倉211、兼氧發(fā)酵倉212、厭氧發(fā)酵倉213中進行好氧發(fā)酵、兼氧發(fā)酵、厭氧發(fā)酵，厭氧發(fā)酵后的混合物經出料口2130進入離心脫水機31中進行深度固液分離，脫除混合物中的水分，之后進入旋分器32中分選，大粒徑的固體物質返回到農林廢棄物儲料斗12重新進行粉碎和后續(xù)的發(fā)酵反應，小粒徑的物體物質則進入盤式造粒機41中進行造粒，之后在盤式干燥機42中干燥后得到顆粒狀肥料待用。堆肥過程中產生的廢氣及剩余的空氣經排氣管51收集后經排氣總管52進入洗滌塔53，除去氣體中的nh3、h2s等發(fā)酵過程中產生的大氣污染物，洗滌后的氣體進入甲烷收集器54中收集甲烷氣體，之后經放空管55排入大氣環(huán)境中；堆肥過程中產生的堆肥液經排水槽24收集后經排水管61、排水總管62進入集水池63，之后經加壓泵64加壓后經回水管65輸送至水處理環(huán)節(jié)進行處理，同時，集水池63還用于收集洗滌塔53排出的洗滌液和離心脫水機31分離出來的廢水。

具體的，混合物料在堆肥反應器21中的堆肥過程是:

1）螺旋送料軸210開啟，在螺旋送料軸210作用下，剩余污泥和農林廢棄物混合物通過隔板23中心所預留的物料通道分配到好氧發(fā)酵倉211各發(fā)酵單元，螺旋送料軸210關閉，風機251開啟，在合適的溫度下，剩余污泥中的好氧菌在充足的氧氣條件和充足的養(yǎng)分條件下迅速增殖，種群數量迅速增加，到達某一溫度后（一般在55~60℃），溫度維持不變，此時好氧菌種群數量達到最大，隨著剩余污泥和農林廢棄物混合物中有機物、纖維素、半纖維素、蛋白質的分解和消耗，種群增殖受到抑制，此時，剩余污泥和農林廢棄物混合物中有機物、纖維素、半纖維素、蛋白質得到快速的分解和消耗，待微生物生長所需的物質消耗殆盡時，微生物生長處于內源呼吸階段，剩余污泥和農林廢棄物混合物逐步腐熟，剩余污泥中的病菌、病原微生物被高溫滅殺。在該過程中，操作者可以通過溫度傳感器26看到好氧發(fā)酵倉211內的溫度迅速增加，之后穩(wěn)定在一定的溫度一定的時間，待微生物處于內源呼吸時，好氧發(fā)酵倉211內的溫度逐步降低，意味著好氧堆肥過程的完成。

2）螺旋送料軸210開啟，在螺旋送料軸210作用下，好氧發(fā)酵倉211內堆肥完成的產物通過隔板23中心所預留的物料通道分配到兼氧發(fā)酵倉212各發(fā)酵單元，與此同時，新一批剩余污泥和農林廢棄物混合物也在螺旋送料軸210作用下分配到好氧發(fā)酵倉211各發(fā)酵單元，螺旋送料軸210停止工作，好氧發(fā)酵中的物料進行好氧發(fā)酵，進入兼氧發(fā)酵倉212中的好氧發(fā)酵產物進行兼氧發(fā)酵，操作者可以通過溫度傳感器26看到好氧發(fā)酵倉211內的溫度的變化情況，當好氧發(fā)酵倉211完成快速升溫-穩(wěn)定高溫-溫度降低的變化周期后，意味著好氧發(fā)酵倉211內好氧堆肥過程的完成。

3）螺旋送料軸210開啟，在螺旋送料軸210作用下，兼氧發(fā)酵倉212內兼氧發(fā)酵后的產物通過隔板23中心所預留的物料通道分配到厭氧發(fā)酵倉213各發(fā)酵單元，與此同時，好氧發(fā)酵倉211內堆肥完成的產物通過隔板23中心所預留的物料通道分配到兼氧發(fā)酵倉212各發(fā)酵單元，新一批剩余污泥和農林廢棄物混合物也在螺旋送料軸210作用下分配到好氧發(fā)酵倉211各發(fā)酵單元，螺旋送料軸210停止工作，好氧發(fā)酵中的物料進行好氧發(fā)酵，進入兼氧發(fā)酵倉212中的好氧發(fā)酵產物進行兼氧發(fā)酵，進入厭氧發(fā)酵倉213中的兼氧發(fā)酵產物繼續(xù)進行兼氧發(fā)酵，同樣的，操作者可以通過溫度傳感器26看到好氧發(fā)酵倉211內的溫度的變化情況，當好氧發(fā)酵倉211完成快速升溫-穩(wěn)定高溫-溫度降低的變化周期后，意味著好氧發(fā)酵倉211內好氧堆肥過程的完成，此時，開啟螺旋送料軸210和出料口2130，厭氧發(fā)酵倉213中的厭氧發(fā)酵產物在螺旋送料軸210作用下進入離心脫水機31進行脫水，之后進行篩分、造粒、干燥過程。

由于剩余污泥和農林廢棄物混合物在好氧發(fā)酵前進行了充分的混合，使混合物具有良好的透氣性，并且在好氧發(fā)酵環(huán)節(jié)由風機向好氧發(fā)酵倉持續(xù)供應充足的氧氣，由農林廢棄物和剩余污泥提供好氧微生物生長繁殖所需要的營養(yǎng)物質，大大提高了好氧微生物的生長繁殖速度，加快了好氧發(fā)酵進程，縮短了堆肥周期；好氧發(fā)酵環(huán)節(jié)產生的發(fā)酵熱可以有效滅殺剩余污泥中的病原菌；在好氧、兼氧、厭氧發(fā)酵過程所發(fā)生的有機質分解和腐殖化過程可以將有效態(tài)重金屬轉化為結合態(tài)或殘渣態(tài)重金屬，大大降低了重金屬的生態(tài)危害性，同時，堆肥產生的有機質和腐殖酸對剩余污泥中的重金屬也有很好的吸附固定作用，因此，通過堆肥處理后，剩余污泥中的重金屬含量和生態(tài)危害性得到有效的控制。由于在好氧發(fā)酵后，本發(fā)明又設置了兼氧發(fā)酵倉和厭氧發(fā)酵倉，使發(fā)酵產物分解更徹底，腐熟更完全；由于農林廢棄物提供了豐富的纖維素，剩余污泥提供了豐富的氮磷元素和微生物菌體，在好氧發(fā)酵過程中，固體廢棄物中的植物纖維被部分分解成為腐殖質，剩余污泥中的有機物被分解為營養(yǎng)鹽、二氧化碳和水，使所制得的堆肥產物具備透氣性好，腐殖質豐富，營養(yǎng)全面，細菌病毒含量低的特點，可以用作農田肥料或者土壤改良劑。由于在設備的設計過程中充分考慮了固、液、氣物料的分流，同時考慮了污水回流、廢氣處理和裝置的氣密性，因此，該裝置具有結構簡單、運行穩(wěn)定可靠、生產效率高、無惡臭氣體及二次污染的產生的優(yōu)勢。

實施例1：以漢中市城市污水處理廠剩余車間污泥和漢中市某木材加工廠木屑為原料，測得剩余污泥含水率為85.32%，ph值為6.8，有機質含量為72.52%（無水污泥質量百分比），tn含量為10.28%（無水污泥質量百分比），tp含量為0.54%（無水污泥）；測得木屑纖維素含量為68.18%，其中半纖維素含量為7.46%。實驗過程中按木屑、剩余污泥質量比為1:1添加制備有機肥，實驗發(fā)現，在鼓風量為1.8l/（kg·min）條件下，好氧發(fā)酵時間為10d，兼氧發(fā)酵時間為8d，厭氧發(fā)酵時間為6d，測得堆肥產物腐殖質含量為63.44%（105℃烘干產品質量百分比），tn含量為7.30%（105℃烘干產品質量百分比），tp含量為0.22%（105℃烘干產品質量百分比）。

實施例2：以漢中市城市污水處理廠剩余車間污泥和漢中市某木材加工廠木屑為原料，測得剩余污泥含水率為87.55%，ph值為6.6，有機質含量為75.10%（無水污泥質量百分比），tn含量為11.32%（無水污泥質量百分比），tp含量為0.69%（無水污泥）；測得木屑纖維素含量為71.53%，其中半纖維素含量為8.56%。實驗過程中按木屑、剩余污泥質量比為1:1添加制備有機肥，實驗發(fā)現，在鼓風量為1.8l/（kg·min）條件下，好氧發(fā)酵時間為10d，兼氧發(fā)酵時間為8d，厭氧發(fā)酵時間為6d，測得堆肥產物腐殖質含量為62.26%（105℃烘干產品質量百分比），tn含量為7.44%（105℃烘干產品質量百分比），tp含量為0.57%（105℃烘干產品質量百分比）。

實施例3：以漢中市城市污水處理廠剩余車間污泥和漢中市某木材加工廠木屑為原料，測得剩余污泥含水率為87.55%，ph值為6.6，有機質含量為75.10%（無水污泥質量百分比），tn含量為11.32%（無水污泥質量百分比），tp含量為0.69%（無水污泥）；測得木屑纖維素含量為71.53%，其中半纖維素含量為8.56%。實驗過程中按木屑、剩余污泥質量比為1:1添加制備有機肥，實驗發(fā)現，在鼓風量為1.8l/（kg·min）條件下，好氧發(fā)酵時間為8d，兼氧發(fā)酵時間為8d，厭氧發(fā)酵時間為8d，測得堆肥產物腐殖質含量為68.25%（105℃烘干產品質量百分比），tn含量為7.08%（105℃烘干產品質量百分比），tp含量為0.51%（105℃烘干產品質量百分比）。