一种以亚临界水热液化为核心的多技术耦合生态厕所粪尿处理系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108585407A(43)申请公布日2018.09.28(21)申请号201810638837.7(22)申请日2018.06.20(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号申请人陕西万丰能源环保科技有限公司(72)发明人王树众雷杰杨闯徐甜甜杨健乔赵军(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.C02F11/10(2006.01)C02F9/14(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称一种以亚临界水热液化为核心的多技术耦合生态厕所粪尿处理系统及方法(57)摘要本发明公开了一种以亚临界水热液化为核心的多技术耦合的生态厕所粪尿处理工艺系统及方法，属于化工及环保技术领域，包括物料缓存罐、亚临界水热液化单元、干燥粒化单元、高温厌氧单元、沼气利用单元、组合膜工艺单元、固液分离装置、鸟粪石结晶单元、尿液缓存罐及气体处理单元。本发明以亚临界水热液化技术核心，同时结合高温厌氧工艺、沼气回收利用实现热平衡；基于组合膜工艺单元分离特性，确保产水园林绿化使用的生物安全性。粪类物质无害化稳定化为有机肥，尿液中氮磷以鸟粪石形式回收，粪、尿液中水经无害化处理后资源化利用为园林绿化水，臭气经由高温燃烧处理，实现了气、液、固的无害化处置，具有良好的环境效益和经济效益。CN108585407ACN108585407A权利要求书1/2页1.一种以亚临界水热液化为核心的多技术耦合生态厕所粪尿处理系统，其特征在于，包括物料缓存罐(1)、亚临界水热液化单元(2)、干燥粒化单元(3)、高温厌氧单元(4)、沼气利用单元(5)、组合膜工艺单元(6)、固液分离装置(7)、鸟粪石结晶单元(8)、尿液缓存罐(9)和气体处理单元(10)；物料缓存罐(1)、亚临界水热液化单元(2)、干燥粒化单元(3)及高温厌氧单元(4)通过管路依次连接，高温厌氧单元(4)的气体出口与沼气利用单元(5)连接；沼气利用单元(5)产生的高温烟气依次经干燥粒化单元(3)和高温厌氧单元(4)利用后，回收至气体处理单元(10)；尿液缓存罐(9)、鸟粪石结晶单元(8)、固液分离装置(7)及组合膜工艺单元(6)通过管路依次连接；组合膜工艺单元(6)的浓缩物出口连接至物料缓存罐(1)，液体出口外排园林绿化用水；当粪类物质和尿液分开处理时，粪类物质收集于物料缓存罐(1)中，尿液收集于尿液缓存罐(9)中，高温厌氧单元(4)的液体出口与组合膜工艺单元(6)连接；当粪类物质和尿液混合处理时，粪尿混合物收集于物料缓存罐(1)中，高温厌氧单元(4)的液体出口与尿液缓存罐(9)连接。2.根据权利要求1所述的以亚临界水热液化为核心的多技术耦合生态厕所粪尿处理系统，其特征在于，还包括将亚临界水热液化单元(2)与高温厌氧单元(4)直接连通的管路，部分物料由该管路直接输送至高温厌氧单元(4)。3.根据权利要求1所述的以亚临界水热液化为核心的多技术耦合生态厕所粪尿处理系统，其特征在于，亚临界水热液化单元(2)与沼气利用单元(5)的热源进、出口连通，亚临界水热液化单元(2)反应所需热量由沼气利用单元(5)提供；或者，亚临界水热液化单元(2)反应所需热量由高温厌氧单元(4)和沼气利用单元(5)组成的能源回收利用体系提供；或者，亚临界水热液化单元(2)反应所需热量由沼气利用单元(5)结合太阳能、电能组成的能源系统提供。4.根据权利要求1所述的以亚临界水热液化为核心的多技术耦合生态厕所粪尿处理系统，其特征在于，物料缓存罐(1)中的气体与厕所通风产生的气体经风机被送至沼气利用单元(5)中。5.根据权利要求1所述的以亚临界水热液化为核心的多技术耦合生态厕所粪尿处理系统，其特征在于，沼气利用单元(5)为导热油锅炉或蒸汽锅炉；组合膜工艺单元(6)的组合膜由纳滤膜、超滤膜和反渗透膜其中的两种或三种组成。6.基于权利要求1～5中任意一项所述的以亚临界水热液化为核心的多技术耦合生态厕所粪尿处理系统处理粪尿的方法，其特征在于，当物料缓存罐(1)中储存的待处理物料为粪类物质时，包括以下步骤：1)粪类物质被输送至物料缓存罐(1)进行预破碎、均质处理，使其含水率及粘度满足泵输条件，并调节pH值为7.5～12，获得均质物料；2)将均质物料输送至亚临界水热液化单元(2)，于180℃～260℃下处理后进入干燥粒化单元(3)，经干燥粒化单元(3)进行固液分离和固态物质的干燥粒化处理，产生的固态基质为有机肥；产生的分离液和冷凝水进入高温厌氧单元(4)；3)在高温厌氧单元(4)中，分离液中的有机物于55±5℃下反应转化为CH4，CH4进入沼气2CN108585407A权利要求书2/2页利用单元(5)