[发明专利]梯级利用船舶余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置

说明书

本发明提供一种梯级利用船舶余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置，属于船舶粪污资源化技术领域。该装置包括进料单元、水热碳化单元、余热梯级利用单元和水热产物收集单元，进料单元、水热碳化单元、余热梯级利用单元和水热产物收集单元依次相接，进料单元中的截污挂篮板能够调节粪污中粪便与尿液的配比，有效契合船舶颠簸的航行条件。本装置通过将粪便进行水热碳化反应，得到高热值水热炭和液体，具有装置小型化、占地面积小、自动化程度高、适应航行情况、处理效率高等优点；其制备的水热炭可作为优质燃料、生物炭肥等；其制备的液体可作液态肥，也可作为船舶生活污水处理装置反硝化补充碳源。

技术领域

本发明涉及船舶粪污资源化技术领域，特别是指一种梯级利用船舶余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置。

背景技术

人类航海业与海洋开发得到了空前发展，世界贸易90%以上的运输量由航运承担：船舶粪污（粪便与尿液）作为一种移动污染源，是水体污染的主要来源之一。随着船舶数量的持续增加，其随意排放造成的水环境污染日益加重。船舶生活污水中的营养盐进入水环境后，即使其含量为0.01毫克/升，也可使藻类过度地生长和繁殖，引发水体富营养化，使水中溶解氧的含量降低，导致海洋动、植物群中的好气性群体（如鱼类）被低级的厌氧群体（软虫类）所取代。另外，船舶粪便污水中含有大量致病细菌与寄生虫，若不经处理或处理不合格直接排向港口鱼场或海滨浴场，会给水产养殖和人体健康带来极大危害。

船舶粪污具有成分复杂、有机物含量高、含水量大、运输成本高等特点，故其就地处理、快速减量势在必行。目前常见的船舶粪污处理方法为生化处理法和物化处理法。约90%的船舶粪污处理采用生化法，但其工艺流程复杂、空间占用大、处理时间长（15-30天），减量化效果差，且重力沉降的处理环节易受船舶颠簸的影响。而物化法和生化法相比，占地面积可减少 1/4 至 1/2、效果较稳定、易实现自动控制，但其设备和日常运转费用高，消耗较多的能源和物料。因此，急需找到一种快速减量、高效节能的船舶粪便资源化装置。

水热碳化（Hydrothermal Carbonization）技术近年来迅速发展的一种生物质增值化处理方法，它是以水作为反应介质，在一定温度和压力下将生物质转化为具有高附加值的多功能碳基材料-水热炭（Hydrochar）和副产物液态肥；相较于其他物化处理方法（如燃烧、热解、液化、气化等），水热碳化反应温和、温室气体排放量少，反应周期短，且反应物料不需要干化等预处理，可完全灭活粪污中的病菌，工艺操作更为简单易行，能快速实现含水量高的生物质废物减量、无害化的同时还能产出水热炭等资源化产品。水热炭具有与生物质热解所产生的生物炭（Biochar）相类似的属性（故有有时也被称之为生物炭），可作为燃料、土壤改良剂、二氧化碳固定剂、污染物吸附剂等应用于诸多领域。

目前，尚未见水热碳化技术用于船舶粪污处理领域，本发明创新地将水热碳化技术引入船舶粪污处理环节，设计出一种梯级利用船舶发动机高温烟气余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置，在快速高效、安全可靠、自供能地处理船舶粪污的同时，实现其资源化，具有实际应用潜力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种梯级利用船舶余热进行水热碳化的粪污快速资源化装置。