【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及于有機垃圾處理和有機肥生產，尤其涉及一種水溶性肥料、生物炭及利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法。
技術介紹
1、隨著我國工業化和城市化高速擴張，生活垃圾問題日益明顯。我國是世界上人口最多的國家，也是生活垃圾產生量最大的國家，當前我國城鄉有機廢棄物（如城市生活污泥、餐廚垃圾、城郊畜禽糞便和農作物秸稈等）的組分復雜，其中，餐廚有機垃圾占城市生活垃圾總量的一半以上，有機質濃度高，含水量大，易腐爛發臭，是生活垃圾處理的重點和難點；城市污泥和畜禽糞便惡具有臭，難以加工，而且含有抗生素、芳香烴和重金屬等有毒、有害物質；作物秸稈體積大、肥效低，農民缺乏秸稈造肥積極性。現有對有機廢棄物的處理技術主要有衛生填埋法、直接焚燒法和堆肥法。填埋法占地面積大，填埋后的垃圾容易對土壤、地下水及大氣造成二次污染，周邊環境易滋生蚊蟲，散發臭氣，同時嚴重浪費資源；焚燒剩余的爐渣也需要填埋，造成二次污染，并且焚燒過程中容易產生二噁英，造成大氣污染，資源得不到再利用；堆肥法占地面積大，腐熟周期為80~90天，生產工藝周期長，產生甲烷氣味大（農業秸稈漚肥也會產出大量甲烷），且腐熟不完全，用于農田后易二次發酵，造成燒苗、燒根，同時重金屬得不到控制，雜質較多。含水量較大的餐廚垃圾最常用的處理方法是采用厭氧好氧技術，工藝復雜，成本高、周期長，且該工藝存在易酸化、設備老舊等現象，難以滿足日益增長的垃圾處理需求。
2、水熱處理技術是指在一定溫度（高于200℃）和壓力條件下，使水保持在超臨界或亞臨界狀態下，有機物發生以降解為主的熱解、
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術提供一種水溶性肥料、生物炭及利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法，通過加入催化劑及控制各有機廢棄物的配比，得到了優質的水溶性肥料和生物炭。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供的技術方案是：
3、第一方面，本專利技術提供一種利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法，包括以下步驟：
4、向密閉反應釜中加入有機廢棄物、催化劑和水，于290℃~350℃、15mpa~22mpa下進行反應，得水溶性肥料和生物炭；
5、所述有機廢棄物包括以下質量份數的原料：餐余垃圾50~70份、城市地下水污泥10~20份、農林垃圾30~40份、禽畜糞便20~30份和生活垃圾5~10份；
6、所述催化劑包括偏鋁酸鈉、硫酸鹽、乙酸和有機膨潤土。
7、相對于現有技術，本專利技術提供的利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法，有機廢棄物中除水分外，主要是高分子有機物，如纖維素、木質素、聚酯、聚氯乙烯、蛋白質、脂肪、淀粉等，在亞臨界水熱裂解的反應過程中，有機廢棄物（生物質原料）經過水解、脫水、脫羧、聚合和芳構化等一系列化學反應后，生成了具有高利用價值的固體產物（包括生物炭、水溶性肥料），生物炭是類似煤炭或石油的烴燃料，可參與焚燒發電，省去了對生物質原料的干燥步驟、垃圾發酵過程、滲濾液處理環節，能夠避免垃圾焚燒處理中產生的二噁英、二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物等，該處理方法無廢氣、廢水及廢渣的排放，處理系統環境安全性高，實現資源的高度利用和有機廢棄物的減量化、無害化、資源化處理。
8、在亞臨界水熱處理過程中，有毒物質被降解，有機質被分解，大分子有機物被降解為易于植物吸收的有機物，城市地下水污泥也被部分降解且理化結構發生變化，使其更易被土壤降解和被植物利用，所得物料（包括生物炭、水溶性肥料）已得膨化，微觀結構得到改善，孔隙度表面積增加。如脂肪被分解為脂肪酸和甘油，蛋白被分解為氨基酸，淀粉被分解為單糖或葡萄糖，纖維、半纖維、木質素被分解為半糖，塑料被纖維化，細菌、真菌或病毒被徹底殺滅；碳元素被轉化為生物炭、有機肥料和少量二氧化碳，氫元素被轉化為水和氫氣，氮元素被轉化為有機肥料和氮氣，硫元素被轉化為硫酸鹽，磷元素被轉化為磷酸鹽，體系中的重金屬化合物對自由基反應能起到一定催化作用，同時大部分的重金屬在礦化沉積過程中轉變為穩定態，沒有滲濾毒性，少量重金屬被活性有機物螯合，而且螯合率及穩定性大大增強，提高了微量元素的有效性和利用率。
9、本專利技術通過控制有機廢棄物的原料組成，配合特定的反應條件，有利于生成優質的水溶性肥料和生物炭。餐余垃圾、城市地下水污泥和禽畜糞便的含水量較高，復配一定量的農林垃圾和生活垃圾，可以降低有機廢棄物的水分，使垃圾中難降解的物質更易降解，同時轉變為碳氮比合理的水溶性肥料，可直接施用于農林作物。
10、本專利技術通過特定的催化劑可以進一步提高生物炭的能量密度和高位熱值，使難降解的物質更易降解，使纖維素在碳化過程中比表面積增加，并有效去除生物炭中的氮元素和硫元素，提高碳元素含量，使生物炭在燃燒使用時，不需要進行脫硝和脫硫處理。偏鋁酸鈉和硫酸鹽有助于提高反應產物的穩定性，抑制其形成結焦，減少重金屬離子的沉淀形成的污垢，同時在亞臨界條件下可以分解釋放出氧氣，促進有機物燃燒；有機膨潤土在高壓的亞臨界條件下被膨化，微觀結構得到改善，孔隙度表面積增加，產生一定孔隙結構，提高水溶性肥料的透氣性和透釋性，實現緩慢釋放肥效；乙酸（在亞臨界條件下有機廢棄物還會產生部分有機酸）可形成爆燃效果促進氧化燃燒，配合偏鋁酸鈉、硫酸鹽和有機膨潤土的協同作用，進一步活化和高效降解有機廢棄物，使最終得到的水溶性肥料可以在不同類型的土壤上施用，適用范圍更廣、肥效利用率更高，具有較高的實用價值和推廣價值。
11、優選的，所述偏鋁酸鈉、所述硫酸鹽、所述乙酸和所述有機膨潤土的質量比為(1~2)：(3~3.5)：(3~3.5)：1。
12、優選的，所述硫酸鹽為硫酸銨、硫酸鋅、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鎂或硫酸鋁中的至少一種。
13、優選的，所述有機膨潤土為鈉基膨潤土或氫基膨潤土中的至少一種。
14、本專利技術中，催化劑可顯著降低反應的活化能，改變有機物氧化分解的反應歷程，使難降解的物質更易降解。優選的催化劑在熱的酸性溶液中，理化性質穩定，催化活性高，能夠使各類有機廢棄物完全氧化分解，加快氧化分解的速率快，同時提高密閉反應釜使用壽命。本專利技術通過本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述偏鋁酸鈉、所述硫酸鹽、所述乙酸和所述有機膨潤土的質量比為(1~2)：(3~3.5)：(3~3.5)：1。
3.如權利要求1所述的利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述硫酸鹽為硫酸銨、硫酸鋅、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鎂或硫酸鋁中的至少一種；和/或
4.如權利要求1所述的利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述有機廢棄物、所述催化劑和所述水的質量比為10：(0.005~0.015)：(5~8)。
5.如權利要求1所述的利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述生活垃圾包括質量比為7:2~7:3的塑料和電子垃圾。
6.如權利要求1所述的利用亞臨界水處理有機廢棄物生產水溶性肥料和生物炭的方法，其特征在于，所述反應的時間為30min~40min。
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