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生活垃圾高压蒸汽催化水解处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于环保技术领域，具体为一种生活垃圾的处理方法。本方法使用高压蒸汽催化水解处理装置。处理步骤为：首先利用经高压蒸汽处理的木屑花冷凝液对原生生物垃圾进行消毒除臭处理；然后进行半自动分拣，拣出玻璃、金属和橡胶等不可处理废弃物及可回收利用的物质，将剩下的有机放弃物经碎后送入高压蒸汽催化水解处理装置。在一定的压力、温度和饱和水蒸气条件下进行一系列的化学反应，在处理过程中水分子结构的变化产生的能量将各种高分子聚合物的分子链打断，还原为小分子聚合物，成为易于被植物消化吸收的营养成分，从而达到了资源化的环保目标，实现循环型经济和可持续发展的要求。

Description

生活垃圾高压蒸汽催化水解处理方法
技术领域
本发明属环保技术领域，具体涉及一种生活垃圾处理方法。
背景技术
目前城市生活垃圾产量大、密度高，含水量高达40-60％，且未实行分类收集。而一些国外的垃圾处理设备对垃圾的特征有特殊的要求，不适用于处理中国的城市生活垃圾。而传统的填埋与焚烧技术，都会引起二次污染。填埋占用大量土地，破坏土壤结构，且将会无限扩大，造成垃圾围城的现象。焚烧方式投资大，技术不成熟。堆肥需要有效的对有机物与无机物进行分类，而我国的城市垃圾尚未进行分类收集。另外，堆肥只能降解有机物，无法处理塑料制品。
中国专利ZL03150530.9公开了一种生活垃圾处理工艺，其特征是：将生活垃圾用破碎机破碎，破碎后进入分选机进行比重风选、磁选，分成无机物、有机垃圾和废塑料三类；无机物被送往制建材系统，废塑料被送到废塑料处理系统，有机垃圾被送入水解罐进行自身水解反应，水解的同时脱水，水解完后继续脱水，直至含水量小于20％；脱水完毕后喷爆干燥，然后进行细分筛，得到无机物、有机物和废塑料，无机物被粉碎后送制建材系统，废塑料被送往废塑料处理系统，有机物被送往制肥系统。
该垃圾处理工艺存在以下缺点：1)垃圾运至处理现场，不进行消毒除臭处理，对周边环境有一定的影响；2)需要进行多次筛选，对分选废塑料单独进行处理，工艺复杂繁琐，增加设备成本。3)压力要求(6-12MPa)和温度要求(100-300℃)都较高，消耗的能量大，耗能成本高。4)设备处理时间(3.0-3.5小时)长，处理能力较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、自动化程度高、运行成本低廉，且能对塑料制品进行处理的有机生活垃圾处理方法。本发明方法处理能力强，尾产物应用广泛，经济价值高。
本发明提出的生活垃圾处理方法，使用一种高压蒸汽催化水解处理装置，具体步骤如下：
消毒除臭，使用上述处理装置，高压高温蒸煮木屑花，压力为2-2.5MPa，温度为200-230℃，时间40-60分钟，收集冷凝液；将这冷凝液喷洒在原生垃圾上，进行消毒除臭处理，每立方米原生垃圾冷凝液的使用量为100-200毫升，稀释后均匀喷洒；
分拣和破碎，对除臭后的垃圾进行半自动分拣，拣出玻璃、陶瓷、金属和橡胶等不可处理的废弃物及可回收利用的物质，对于剩下有机废弃物，进入破碎机进行破碎，使有机废弃物的直径或长度变小，以增加废弃物的密度，拣出的玻璃、金属、陶瓷和橡胶等不可处理的废弃物交由建材回收单位处理，可回收利用的物质可以分类出售，循环利用，使资源再生；
高压蒸汽蒸煮，将破碎的有机废弃物送入高压蒸汽催化水解装置，在搅拌下进行高压蒸汽催化水解处理，其压力为2-2.5MPa，温度为220-230℃，时间为40-90分钟，得尾产物。
由上述处理方法获得尾产物，经7-10天的自然发酵，成为土壤的有机物改良剂，也可以根据不同的用途，再加工制成叶菜类、蔬果类、根茎类等不同作物的复合型专用有机肥；处理所产生的冷凝液收集后可作为有机液态肥。
本发明方法是利用高压蒸汽的催化水解作用，将有机生活垃圾置于高压蒸汽催化水解处理装置中，在一定的压力、温度和饱和蒸汽条件下发生一系列的化学、物理反应，在装置内产生负氧离子交换反应，酸化、氧化、还原反应，在处理过程中水分子结构的变化产生的能量将各种高分子聚合物的分子链打断，还原为小分子聚合物，成为易于被植物吸收的营养成分，从而达到资源化的环保目标，实现循环型经济和可持续发展的要求。
本发明方法完全符合国家对垃圾处理的三化要求：
1)减量化，从本方法处理完成的尾产物约为原始生活垃圾体积的1/2。因为在蒸汽中进行反应，含水量增加，尾产物出锅重量约增加6％，经过7-10天的自然发酵，重量比原始生活垃圾约减少25％，达成了减量化的目标。2)无害化，经过高温高压，可以杀灭几乎所有的细菌；不产生二恶英(一种致癌物质)，一氧化氮等有毒气体；被处理物所含的有毒物质的分子因高压及负氧离子分解作用而破碎，分离，固定。生活垃圾中含有的纤维素的半纤维素(成分为直链多糖、例如聚戊糖，聚己糖)也被分解为糖，倒错排列的醋酸基的连接被击断成为醋酸.危害土壤中微生物的有害物质石炭酸的大部分因被炭化而成为无害物质，充分达成了无害化的目标。3)资源化，处理完后的尾产物经过一段时间的自然发酵，成为有机土壤改良剂，并可根据不同的用处，加工成叶菜类，蔬果类，根茎类等复合型专用有机肥，处理所产生的冷凝液可收集作为液态肥，有效的利用了所有的尾产物，产生经济价值，达成了资源化的环保要求。本发明尤其适用处理未按分类收集的混合状态的生活垃圾。可以分解各类塑料制品。
本发明的优点是：分拣工艺简单，只需分拣玻璃，陶瓷，金属，橡胶等不可处理的废弃物。因为分选混合垃圾非常困难，分选技术越简单，前期处理的投资就越少，据了解，目前形形色色的分拣系统，投资一般占整个制肥设备的2/3，且效果很不理想。废弃物在蒸煮釜中通过搅拌叶搅拌，达到均匀受热，加强水解效果。其次，在处理过程中水分子的变化产生的能量将各种高分子聚合物的分子链打断，还原小分子聚合物成为易于被动植物消化吸收的营养成分；可以真正意义上处理塑料，填补了这一领域的空白。选址要求低，可在市区内进行处理，节约了运输成本。处理后的尾产物可以完全回收利用，对土壤、大气不产生污染，达到三化要求。
附图说明
图1为本发明方法流程图示。
图2为本发明方法使用的高压蒸汽催化水解处理装置结构图示。
图中标号：1为搅拌轴，2为长搅拌叶，3为短搅拌叶，4为叶板，5为蒸煮釜，6为投料口，7为出料口，8为密封盖。
具体实施方式
本发明使用的高压蒸汽催化水解处理装置的结构如图2所示。该装置由蒸煮釜、搅拌轴、搅拌叶、叶板组合构成。其结构如图1所示，其中，蒸煮釜5为榄形，左右两端设有密封盖8，中间上部设有投料口6，中间下部设有出料口7，投料口6和出料口7均设有球阀，用于密封和控制投料口和出料口；搅拌轴1位于蒸煮釜5中央，两端固定于蒸煮釜两端密封盖内侧中心部位，搅拌叶共有3-5组，基本均匀地安装于搅拌轴1上，每组搅拌叶分为上下两支桨叶，一支为较长的桨叶2，另一支为较短的桨叶3，每支桨叶的端部设有横向的叶板4，各组搅拌叶在搅拌轴上按一定角度均匀分布；其中，较长浆叶的叶板端部与蒸煮釜筒壁的间隙较小；较短浆叶的叶板端部与蒸煮釜筒壁的间隙较大；长、短浆叶的叶板与搅拌轴的夹角相反；蒸煮釜中两端搅拌叶组的位置及叶板角度以主轴中心垂直线呈镜面对称。
如图1所示，对城市生活垃圾先进行除臭消毒处理，即利用上述的装置，高压蒸汽蒸煮木屑花，回收冷凝液，将该冷凝稀释后均匀喷晒在原生城市生活垃圾上；然后进行半自动化分拣，筛选可回收废弃物，分类出售使之再利用；玻璃，陶瓷，金属，橡胶等废弃物交由专业的建材回收单位处理。其余有机废弃物进入破碎机破碎，破碎后计量通过自动上料系统进入蒸煮釜；废弃物在一定压力、温度及饱和水蒸气条件下通过搅拌叶不断搅拌进行高压蒸汽催化水解处理。容积为2m3的设备为例，处理有机废弃物的重量为800Kg，其处理条件和效果如下表：
  处理时间(分钟)  压力(MPa)   温度(摄氏度)   垃圾状态   处理效果
  75  2.0   200   偏湿   良好
  70   2.0   200   偏干   良好
  65   2.2   205   偏湿   良好
  65   2.3   210   偏干   良好
  50   2.4   220   偏湿   良好
  60   2.5   223   偏干   良好
处理完成后将尾产物平摊进行自然发酵，便可成为有机土壤改良剂，也可添加含有氮磷钾离子的物质，成为复合式专用有机肥，另外处理所产生的冷凝液可收集作为液态肥。

Claims (2)

1、一种生活垃圾高压蒸汽催化水解处理方法，使用一种高压蒸汽催化水解处理装置，其特征在于具体步骤如下：
消毒除臭，使用上述处理装置，高压高温蒸煮木屑花，压力为2-2.5MPa，温度为200-230℃，时间40-60分钟，收集冷凝液；将这冷凝液喷洒在原生垃圾上，进行消毒除臭处理，每立方米原生垃圾冷凝液的使用量为100-200毫升，稀释后均匀喷洒；
分拣和破碎，对除臭后的垃圾进行半自动分拣，拣出玻璃、陶瓷、金属和橡胶这些不可处理的废弃物及可回收利用的物质，对于剩下有机废弃物，进入破碎机进行破碎，使有机废弃物的直径或长度变小，以增加废弃物的密度，拣出的玻璃、金属、陶瓷和橡胶这些不可处理的废弃物交由建材回收单位处理，可回收利用的物质分类出售，循环利用，使资源再生；
高压蒸汽蒸煮，将破碎的有机废弃物送入高压蒸汽催化水解处理装置，在搅拌下进行高压蒸汽催化水解处理，其压力为2-2.5MPa，温度为220-230℃，时间为40-90分钟，得尾产物；
所述高压蒸汽催化水解处理装置由蒸煮釜、搅拌轴、搅拌叶、叶板组合构成，其中，蒸煮釜(5)为榄形，左右两端设有密封盖(8)，中间上部设有投料口(6)，中间下部设有出料口(7)，投料口(6)和出料口(7)中均设有球阀，用于密封和控制投料口和出料口；搅拌轴(1)位于蒸煮釜(5)中央，两端固定于蒸煮釜两端密封盖内侧中心部位，搅拌叶共有3-5组，基本均匀地安装于搅拌轴(1)上，每组搅拌叶分为上下两支桨叶，一支为较长的桨叶(2)，另一支为较短的桨叶(3)，每支桨叶的端部设有横向的叶板(4)，各组搅拌叶在搅拌轴上按一定角度均匀分布；其中，较长浆叶的叶板端部与蒸煮釜筒的间隙较小；较短浆叶的叶板端部与蒸煮釜筒壁的间隙较大；长、短浆叶的叶板与搅拌轴的夹角相反；蒸煮釜中两端搅拌叶组的位置及叶板角度以主轴中心垂直线呈镜面对称。
2、根据权利要求1所述的生活垃圾高压蒸汽催化水解处理方法，其特征在于将所得尾产物经过7-10天自然发酵，成为土壤的有机物改良剂；或者加工制成叶菜类、蔬果类、根茎类不同作物的复合型专用有机肥；高压蒸汽催化水解有机废弃物后产生的冷凝液收集后作为有机液态肥。
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