[發明專利]梯級利用船舶余熱進行水熱碳化的糞污快速資源化裝置

有效

• 申請號: 202110895000.2
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113548781B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 汪群慧;晏千明;童莉葛;喻可;潘海川;高明;趙洪君
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C02F11/10
• 分類號: C02F11/10;C10B53/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種梯級利用船舶余熱進行水熱碳化的糞污快速資源化裝置，屬于船舶糞污資源化技術領域。該裝置包括進料單元、水熱碳化單元、余熱梯級利用單元和水熱產物收集單元，進料單元、水熱碳化單元、余熱梯級利用單元和水熱產物收集單元依次相接，進料單元中的截污掛籃板能夠調節糞污中糞便與尿液的配比，有效契合船舶顛簸的航行條件。本裝置通過將糞便進行水熱碳化反應，得到高熱值水熱炭和液體，具有裝置小型化、占地面積小、自動化程度高、適應航行情況、處理效率高等優點；其制備的水熱炭可作為優質燃料、生物炭肥等；其制備的液體可作液態肥，也可作為船舶生活污水處理裝置反硝化補充碳源。

技術領域

本發明涉及船舶糞污資源化技術領域，特別是指一種梯級利用船舶余熱進行水熱碳化的糞污快速資源化裝置。

背景技術

人類航海業與海洋開發得到了空前發展，世界貿易90%以上的運輸量由航運承擔：船舶糞污（糞便與尿液）作為一種移動污染源，是水體污染的主要來源之一。隨著船舶數量的持續增加，其隨意排放造成的水環境污染日益加重。船舶生活污水中的營養鹽進入水環境后，即使其含量為0.01毫克/升，也可使藻類過度地生長和繁殖，引發水體富營養化，使水中溶解氧的含量降低，導致海洋動、植物群中的好氣性群體（如魚類）被低級的厭氧群體（軟蟲類）所取代。另外，船舶糞便污水中含有大量致病細菌與寄生蟲，若不經處理或處理不合格直接排向港口魚場或海濱浴場，會給水產養殖和人體健康帶來極大危害。

船舶糞污具有成分復雜、有機物含量高、含水量大、運輸成本高等特點，故其就地處理、快速減量勢在必行。目前常見的船舶糞污處理方法為生化處理法和物化處理法。約90%的船舶糞污處理采用生化法，但其工藝流程復雜、空間占用大、處理時間長（15-30天），減量化效果差，且重力沉降的處理環節易受船舶顛簸的影響。而物化法和生化法相比，占地面積可減少 1/4 至 1/2、效果較穩定、易實現自動控制，但其設備和日常運轉費用高，消耗較多的能源和物料。因此，急需找到一種快速減量、高效節能的船舶糞便資源化裝置。

水熱碳化（Hydrothermal Carbonization）技術近年來迅速發展的一種生物質增值化處理方法，它是以水作為反應介質，在一定溫度和壓力下將生物質轉化為具有高附加值的多功能碳基材料-水熱炭（Hydrochar）和副產物液態肥；相較于其他物化處理方法（如燃燒、熱解、液化、氣化等），水熱碳化反應溫和、溫室氣體排放量少，反應周期短，且反應物料不需要干化等預處理，可完全滅活糞污中的病菌，工藝操作更為簡單易行，能快速實現含水量高的生物質廢物減量、無害化的同時還能產出水熱炭等資源化產品。水熱炭具有與生物質熱解所產生的生物炭（Biochar）相類似的屬性（故有有時也被稱之為生物炭），可作為燃料、土壤改良劑、二氧化碳固定劑、污染物吸附劑等應用于諸多領域。

目前，尚未見水熱碳化技術用于船舶糞污處理領域，本發明創新地將水熱碳化技術引入船舶糞污處理環節，設計出一種梯級利用船舶發動機高溫煙氣余熱進行水熱碳化的糞污快速資源化裝置，在快速高效、安全可靠、自供能地處理船舶糞污的同時，實現其資源化，具有實際應用潛力。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種梯級利用船舶余熱進行水熱碳化的糞污快速資源化裝置。