CN101168163B - 分段处理生活垃圾的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分段处理生活垃圾的方法。该方法先将生活垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个衍生燃料制备厂，在各衍生燃料制备厂中采用生物干化制备衍生燃料，再将衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧。采用生物干化衍生燃料焚烧的处理方式将原生垃圾焚烧转化为符合国外松散衍生燃料(RDF)燃烧制能要求的工艺，可以减少单位垃圾处理投资，降低垃圾处理成本，提高处理效益和环境效益。更为重要的是本发明的处理模式可以实现垃圾分散干化处理和集中焚烧相结合，为城乡垃圾一体化处理提供了一条新路子。

Description

分段处理生活垃圾的方法

技术领域

本发明涉及生活垃圾处理的技术领域，尤其是涉及一种高效、经济、彻底处理并综合利用生活垃圾的工艺方法。

背景技术

利用垃圾进行焚烧发电是一种最彻底、卫生的垃圾处理技术，由于其具有减量化程度大，处理过程机械化程度高，环境影响小等优点，在我国得到快速发展。不足的是，垃圾焚烧相对过大的投资和运营费用，使得其发展受到了一定的限制。目前只有经济较发达地区有条件采用，而广大不发达地区由于财政承受能力有限，而难以享受这一卫生处理方式带来的环境效益。即使经济条件许可，现行垃圾焚烧技术模式是针对焚烧原生垃圾而设计的，也存在以下问题：

1)收运经济性差

县(市)域生活垃圾集中处理的收运经济性，主要源于县域人口密度与大中城市相比有数量级的差异，即使在长江三角洲城市圈区域，县级市(区)的人口密度也仅达900～1500人/km²，而同一区域的城市建成区人口密度可达15000～20000人/km²。这就必然会导致县(市)域生活垃圾集中处理设施的服务覆盖面积明显的大于大、中城市的同类设施，垃圾运输距离长，单位运输成本高。

2)垃圾热值不稳定

生活垃圾中高含水率的食品垃圾组分是影响其低位热值的主要因素，县(市)域农村食品消费的季节性特征更甚于城市。因此，使得县(市)域生活垃圾的低位热值季节间变化幅度更大，不利于焚烧过程的稳定进行。目前，已投入营运的县(市)级生活垃圾焚烧厂，尽管仍沿用了通过垃圾贮坑来增加水份沥出的方法来稳定其低位热值，但热值稳定的效果及附加的渗滤液处理的成本，尚有很大的完善余地。

3)规模效益不高

垃圾焚烧发电投资具有明显的规模经济的特性，规模越大，投资效益越高。一般低于日处理500吨规模处理量，投资效益将明显变差。

发明内容

本发明的目的是解决现有生活垃圾处理系统收运经济性差、垃圾热值不稳定和规模效益不高的技术问题，提出一种高效、经济和彻底的分段处理生活垃圾的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的分段处理生活垃圾的方法有如下步骤：

将生活垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个衍生燃料制备厂，在各衍生燃料制备厂中采用生物干化制备衍生燃料；

将衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧。

本发明优选方案中，所述的生物干化制备衍生燃料有如下步骤：

受料与预处理

将原生垃圾送入受料设备，并进行预处理除去粗大垃圾，其它细小的垃圾经破袋后送至好氧生物干化处理；

对除去的粗大垃圾进行人工分选，将分选出的可燃垃圾送入后工步处理、分选出来的无机惰性垃圾送填埋场处置、可回收物料送至回收部门。

好氧生物干化处理

在发酵装置中的仓内堆放垃圾，通过在线监测系统来检测垃圾堆体的氧浓度、温度、湿度参数的变化和通过控制器来自动控制离心通风机鼓风通风和自动控制液体输送泵对垃圾堆体产生的渗滤液回喷到垃圾堆体上，以致对垃圾堆体的氧浓度、温度、湿度进行调节和进行通风调节、供氧，同时利用尾气收集风机对通风尾气进行负压收集并送至生物脱臭装置进行脱臭处理；

在垃圾堆体自然发酵的同时利用离心通风机鼓风通风，并利用尾气收集风机将鼓风通风的尾气直接送至生物脱臭装置进行脱臭处理；

垃圾堆体发酵时产生的气体，经冷却后的冷凝液流入发酵装置底部的渗滤液调节池，冷凝液通过控制器自动控制液体输送泵回喷到垃圾堆体上，利用垃圾堆体发酵产生的热量来蒸发；多余的冷凝液通过液体输送泵送至生物脱臭装置进行脱臭处理；

最后将处理好的干化产物送至分选处理；

干化产物分选

根据干化产物的性质差异进行分选，将分选出的无机惰性垃圾、可回收物料与可燃垃圾分类收集和分别处理；

可燃垃圾压缩制备衍生燃料棒

将经人工分选出来的可燃垃圾与干化分选后的可燃垃圾进行破碎、混合，加入复合添加成型剂进行调理，增加其粘合性，经压缩制成衍生燃料棒，后将衍生燃料棒装入转运箱。

其中，所述的脱臭处理是将收集的尾气送入生物脱臭装置，尾气在该生物脱臭装置中停留至少30秒钟后排出。

所述干化产物分选采用以密度选别为基础的分选流程，干化产物先经水平风选机吹拂，轻组份产物为可燃垃圾，重组份产物落入磁选设备，其中的金属物被分流出来，剩余的重组份产物进入弹跳/滚动分选设备，其中的玻璃物被分流出来，再剩余的重组份产物送入筛分设备，其中的粗组份产物被分流出来为无机惰性垃圾，而细组份产物送立式风选机吹拂，轻组份产物为可燃垃圾，落下的重组份为无机惰性垃圾；将可燃垃圾压缩制成燃料棒、无机惰性垃圾送填埋场处置，可回收物料运送至回收部门。

本发明提出的将原生垃圾首先进行生物干化制备成衍生燃料，然后再将其运到垃圾焚烧发电厂集中焚烧的工艺，是一种全新的生活垃圾处理模式：在焚烧厂服务的县(市)区域内，依据交通及行政区划条件，设置若干个生物干化处理设施。在该设施的服务区域内，生活垃圾先短途收运至生物干化处理设施进行干化处理和部分分选，转化为低水分的可燃垃圾(衍生燃料)、惰性无机物、可回收金属、玻璃等物体。再将可燃垃圾转运至焚烧厂集中焚烧处理；惰性无机物转运至残渣填埋场处置；可回收金属、玻璃等物体纳入废品回收系统资源再利用。

这套全新的垃圾焚烧模式，可达到投资减少、运行成本降低的目的，并很容易实现垃圾分散进行干化减量和集中进行焚烧的跨地区垃圾处理运作方式；是未来垃圾焚烧发展的重要方向，必将取代现行原生垃圾直接焚烧模式。生活垃圾生物干化制衍生燃料系统的应用效益具体体现如下：

1、实现垃圾减量，提高焚烧系统焚烧能力。

以进入设施的垃圾量为基准，参照2004至2006年间在宜兴市乡村进行的生活垃圾组成调查的数据，及其积累的生物干化和分选实验数据，给出减量技术指标如下：

可燃垃圾(衍生燃料)  减量至30％

无机惰性物          减量至10％

废品                (可由回收企业上门收运，不计)

因此，垃圾制成衍生燃料后减量至原生垃圾的30％，使垃圾焚烧系统焚烧能力提高三倍，相应投资、运营成本大大降低。

2、稳定与提高可燃垃圾的燃烧品质

通过生物干化及分选，可从提高与稳定低位热值，降低不可燃物、玻璃含量等方面改善入炉垃圾的燃烧品质。以前述的资料为依据，相关指标预测如下：

可燃垃圾低位热值  6000-9000kJ/kg

可燃垃圾中灰份    ＜5％

玻璃              ＜1％

3、基本消除渗滤液的产生

目前，国内各焚烧厂为稳定与提高原生垃圾的热值，普遍采用了贮坑内沥除水份的操作。根据原生垃圾含水率(大致在60％～70％的范围内变动)的不同，渗滤液的产生量达到每吨垃圾0.15～0.30吨。通过生物干化过程，可消除产物入厂焚烧的渗滤液产生环节，同时，生物干化过程产生的极少量渗滤液在衍生燃料制备系统中处理，焚烧厂无剩余渗滤液的处理问题。

4、解决了规模小难以集中垃圾焚烧的难题

采用本发明的系统和方法克服了垃圾源分散和行政区域分割造成的集中垃圾焚烧的难题。通过合理布置垃圾衍生燃料生产厂，将分散的垃圾进行收集加工，加工的衍生燃料再集中进行焚烧，可以取代现有的垃圾中转站功能，将垃圾集运过程变得更干净、经济。此外，乡镇的垃圾也可以通过这种模式进行焚烧，使城乡垃圾一体化处理成为可能。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细的说明，其中：

图1是本发明分段处理生活垃圾方法的流程示意图；

图2是生物干化制备衍生燃料设备的示意框图；

图3是图2中好氧生物干化设备的示意图；

图4是图2中干化产物分选设备的示意框图；

图5是生物干化制备衍生燃料较佳实施例的总工艺流程图；

图6是图5中干化产物分选的流程图。

具体实施方式

图1示出了本发明分段处理生活垃圾方法的流程示意图，在焚烧厂服务的县(市)域内，依据交通及行政区划条件，在焚烧厂(垃圾焚烧发电厂)周围设置若干个生物干化制备衍生燃料设施(衍生燃料生产厂)；在该设施的服务区域内，生活垃圾先短途收运至生物干化处理设施进行生物干化和部分分选，转化为低水分的可燃垃圾(衍生燃料)，惰性无机物、可回收金属、玻璃等物体。再将可燃垃圾转运至焚烧厂集中焚烧处理、惰性无机物转运至残渣填埋场处置、可回收金属、玻璃等物体纳入废品回收系统，资源再利用。

本发明的分段处理生活垃圾的系统(请参阅图1)，其包括分别设于各衍生燃料生产厂中的生物干化制备衍生燃料设备、中心焚烧设备。各套生物干化制备衍生燃料设备分别通过运送设备与中心垃圾焚烧设备连接。如图2所示，生物干化制备衍生燃料设备包括：由钢带出料的钢板受料槽和粗大的往复棒条筛式垃圾分流机械组合的受料预处理设备1、通过移动式输送带与该受料预处理设备1连接的带有通风装置的氧浓度、温度、湿度(OTM)三控制的好氧生物干化设备2、通过输送带与该好氧生物干化设备2连接的干化产物的分选设备3、通过管道与所述通风装置连接的生物脱臭装置4。还包括与受料预处理设备1的往复棒条筛连接的接收粗大垃圾的人工分选装置6，该人工分选装置及干化产物的分选设备3分别与燃料棒制备装置5连接。

请阅图3，所述的好氧生物干化设备包括：静态仓式发酵装置7、与该静态仓式发酵装置连接的所述的通风装置、该静态仓式发酵装置下部为鼓风空气层和渗滤液调节池10，与该渗滤调节池连接的液体输送泵25。该通风装置为双向强制通风装置，其包括通过管道与静态仓式发酵装置7侧壁上部连接的尾气收集风机8、通过管道与静态仓式发酵装置底部连接的离心通风机9。渗滤液调节池的顶部均布若干小孔，便于将空气鼓入静态仓式发酵装置中的垃圾层。渗滤液调节池的下部通过管道与生物脱臭装置4连接。该生物脱臭装置4为好氧移动床生物膜(MBBR)反应器。好氧生物干化设备还包括：设于发酵装置外部的与离心通风机和液体输送泵电信号连接的控制器24、由设于垃圾堆内部的并与控制器电信号连接的氧浓度检测探头21、温度检测探头22、设于垃圾堆上部空气层中的并与控制器电信号连接的湿度检测探头23构成的在线监测系统。控制器接收所述各探头发来的氧浓度/温度/湿度数据、进行处理，并自动控制离心通风机9和/或液体输送泵25的开停机。

请阅图4，所述干化产物的分选设备3包括：通过输送带与所述好氧生物干化设备2连接的水平风选机11、位于该水平风选机下方的磁选机12、通过输送带与该磁选设备连接的弹跳/滚动选别机13、通过输送带与该弹跳/滚动选别机连接的滚筒筛分机14、通过输送带与该滚筒筛分机连接的立式风选机15，所述的燃料棒制备装置5分别与该立式风选机及水平风选机连接。

所述中心焚烧设备设于焚烧厂(垃圾焚烧发电厂)中，其包括与运送设备连接的衍生燃料储仓和焚烧装置，该衍生燃料储仓通过皮带输送设备与焚烧装置连接。根据生物干化制备衍生燃料设备与中心焚烧设备距离远近不同，所述的运送设备可以是机动车或输送带。所述的焚烧装置可以是炉排炉、流化床、裂解气化炉等装置。本发明的中心焚烧设备的衍生燃料储仓及进料系统取消了现有焚烧原生垃圾厂中垃圾堆仓、垃圾吊及渗滤液收集排放系统，新的衍生燃料储仓仅需原有垃圾堆仓体积的三分之一，进料直接采用皮带输送设备即可。大大简化了垃圾的焚烧工艺，节省了占地空间，降低了生产成本。

本发明生分段处理生活垃圾方法中的生物干化制备衍生燃料，采用全程好氧降解的生物干化方式，其内容主要是受料/预处理、好氧生物干化、分选、衍生燃料棒制备四个环节的复合。主要选别的对象为金属、玻璃及炉渣、砖石等，在垃圾中这些物料的含量较低，难以从原生垃圾中较彻底地选出。因此，采用垃圾干化后选别的方式。这样不仅有利于上述物料的选别，亦由于物料已经除臭，不再需要考虑分选线的密闭除臭问题。考虑到要降低设备的成本，干化后可燃垃圾的中转运输采用一般的机械冷压缩制备衍生燃料棒后转运方式(从规模和功能上，均可参照如上海等城市普遍采用的小型压缩式转运站装备)。

本发明生物干化制备衍生燃料的较佳实施例的总体工艺流程如图5所示。

本实施例的工程规模按日处理100吨原生垃圾计，工艺步骤为：

步骤一：受料与预处理

装载原生垃圾的收集车辆入厂，先经地磅(静态称重式)计量，然后至钢板受料槽前倾卸垃圾。采用两台受料槽(可互为备用)，通过槽底移动式钢带向提升输送带均匀给料，提升后的垃圾经往复棒条筛除去粗大物料(棒条间距300mm)后，落入破袋机破袋，破袋机采用双齿轮式，破袋后的垃圾通过移动式输送带，送入下工步的静态仓式发酵装置千化处置。除去的粗大垃圾经人工分选，将分选出来的可燃垃圾和无机惰性垃圾分别处置。

受料与预处理设两条处理线，布置面积48m×12m。受料预处理时的扩散源臭气强度交较低，收集较为困难。因此，采用建筑结构区划，减少臭气扩散范围，配合局部喷淋除臭药剂及强制总体通风的措施，控制该臭气源。

步骤二：好氧生物干化处理(请参阅图3)

在静态仓式发酵装置7中的仓内堆放垃圾，通过在线监测系统的氧浓度检测探头21、温度检测探头23和湿度检测探头22来检测垃圾堆体的氧浓度、温度、湿度参数的变化，并通过控制器24来自动控制离心通风机9鼓风通风和/或自动控制液体输送泵25对垃圾堆体产生的渗滤液回喷到垃圾堆体上。以致对垃圾堆体的氧浓度、温度、湿度进行调节和进行通风调节、供氧，同时利用尾气收集风机8对通风尾气进行负压收集并送至MBBR反应器4进行脱臭处理。

在垃圾堆体自然发酵的同时利用离心通风机9鼓风通风，并利用尾气收集风机8将鼓风通风的尾气直接送至MBBR反应器4进行脱臭处理。

垃圾堆体发酵时产生的气体，经冷却后的冷凝液流入发酵装置底部的渗滤液调节池10，冷凝液通过控制器24自动控制液体输送泵25回喷到垃圾堆体上，利用垃圾堆体发酵产生的热量来蒸发；多余的冷凝液通过液体输送泵25送至MBBR反应器4进行脱臭处理；

最后将处理好的干化产物通过输送带送至下工步的分选设备3进行分选。

本工步采用静态仓式发酵装置，每个发酵仓的宽度4m，长度36m，设计堆高2m，可处理1天的入厂垃圾，垃圾处理量峰值时段，可通过增加堆高满足处理要求。

好氧生物干化处理设计周期8天，静态仓式发酵装置配备十个发酵仓，两个作倒仓备用。各发酵仓相邻平行布置，仓的两端各留6m宽的空间，便于移动式输送机和装载机的作业。十个发酵仓分两组(各五个)布置，组间留5m的间隔，设置鼓风时段尾气收集风机8两台。每个发酵仓各配一台鼓风、吸风两用的离心通风机9(共十台)，可以单独安装在好氧干化处理车间壁面外的隔音风机室内。风机风量为5100m³/h，压头≥3600Pa。整个好氧生物干化处理车间平面面积48m×45m(不计风机室)。

MBBR反应器4用于通风尾气的脱臭和冷凝水的生物处理。通风尾气流量，工作风机总流量51000m³/h，设计开机率≤15％，计算开机率20％，则尾气处理流量为10200m³/h；尾气脱臭处理在MBBR反应器实际停留时间不少于30秒钟，经处理后的气体排出。

工程冷凝液产率约8m³/d，经MBBR反应器4进行生物处理。

步骤三：干化产物分选

根据干化产物的性质差异进行分选，将分选出的无机惰性垃圾、可回收物料与可燃垃圾的分类收集和分别处理。

干化产物分选采用以密度选别为基础的分选流程。请阅图6，干化产物先经水平风选机11吹拂，轻组份产物为可燃垃圾，重组份产物落入磁选机12，其中的金属物被分流出来，剩余的重组份产物进入弹跳/滚筒选别机13，其中的玻璃物被分流出来，再剩余的重组份产物送入滚筒筛分机14，其中的粗组份产物被分流出来为无机惰性垃圾，而细组份产物立式风选机15吹拂，轻组份产物为可燃垃圾，留下的重组份为无机惰性垃圾。分选出来的可燃垃圾、无机惰性垃圾和金属、玻璃分别处置。

分选设备：水平风选机、磁选机、弹跳/滚筒选别机、滚筒筛分机和立式风选机各一台(套)。布置面积48m×15m。

步骤四：可燃垃圾压缩制备衍生燃料棒

将步骤一中经人工分选出来的可燃垃圾与干化分选后的可燃垃圾破碎、混合，加入复合添加成型剂进行调理，增加其粘合性，经燃料棒制备装置5的机械冷压缩制成衍生燃料棒，压缩密度＞0.5t/m³，然后将衍生燃料棒装入15m³的转运箱。

装有衍生燃料棒的转运箱，通过拉臂式转运车(8t底盘)运往焚烧厂集中处置。每天为4车次，按2箱的转运箱位配置。装有衍生燃料棒的转运箱，通过运送设备运往焚烧厂的衍生燃料储仓，通过皮带输送设备将衍生燃料棒投入焚烧装置中焚烧。

无机惰性垃圾直接装车送填埋场处置，配置15t底盘的建筑垃圾运输车。1车次/天，或5t普通垃圾运输车，2车次/天。可回收物料-金属、玻璃运送至回收部门。

考虑运转设备和可回收物料与无机惰性垃圾暂存空间的要求，布置面积48m×12m。

采用生物干化衍生燃料焚烧处理方式将原生垃圾焚烧转化为符合国外松散衍生燃料(RDF)燃烧制能要求的工艺，可以减少单位垃圾处理投资，降低垃圾处理成本，提高处理效益，不仅环境效益较为显著，而且在强调污染减排的大背景下，对企业的经营形象与公共关系，均有显著的优化作用。更为重要的是本处理模式成功后，可以实现垃圾分散干化处理和集中焚烧相结合，为城乡垃圾一体化处理找到了一条新路子。

Claims (6)

1.一种分段处理生活垃圾的方法，其特征在于包括如下步骤：

将生活垃圾运送至设于焚烧厂周围的若干个衍生燃料制备厂，在各衍生燃料制备厂中采用生物干化制备衍生燃料；将衍生燃料运送至焚烧厂集中焚烧；

其中所述的生物干化制备衍生燃料包括下列步骤：

(1)受料与预处理

将原生垃圾送入受料设备，并进行预处理除去粗大垃圾，其它细小的垃圾经破袋后送至好氧生物干化处理；

对除去的粗大垃圾进行人工分选，将分选出的可燃垃圾送入后工步处理、分选出来的无机惰性垃圾送填埋场处置、可回收物料送至回收部门；

(2)好氧生物干化处理

在发酵装置中的仓内堆放垃圾，通过在线监测系统检测垃圾堆体的氧浓度、温度、湿度参数的变化和通过控制器来自动控制离心通风机鼓风通风和自动控制液体输送泵对垃圾堆体产生的渗滤液回喷到垃圾堆体上，以致对垃圾堆体的氧浓度、温度、湿度进行调节和进行通风调节、供氧；同时利用尾气收集风机对通风尾气进行负压收集并送至生物脱臭装置进行脱臭处理；

在垃圾堆体自然发酵的同时利用离心通风机鼓风通风，并利用尾气收集风机将鼓风通风的尾气直接送至生物脱臭装置进行脱臭处理；

垃圾堆体发酵时产生的气体，经冷却后的冷凝液流入发酵装置底部的渗滤液调节池，冷凝液通过控制器自动控制液体输送泵回喷到垃圾堆体上，利用垃圾堆体发酵产生的热量来蒸发；多余的冷凝液通过液体输送泵送至生物脱臭装置进行脱臭处理；

最后将处理好的干化产物送至分选处理；

(3)干化产物分选

根据干化产物的性质差异进行分选，将分选出的无机惰性垃圾、可回收物料与可燃垃圾的分类收集和分别处理；

(4)可燃垃圾压缩制备衍生燃料棒

将经人工分选出来的可燃垃圾与干化分选后的可燃垃圾破碎、混合，加入复合添加成型剂进行调理，增加其粘合性，经压缩制成衍生燃料棒，后将衍生燃料棒装入转运箱。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的脱臭处理是将收集的尾气送入生物脱臭装置，尾气在该生物脱臭装置中停留至少30秒钟后排出。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述干化产物分选采用以密度选别为基础的分选流程，干化产物先经水平风选机吹拂，轻组份产物为可燃垃圾，重组份产物落入磁选设备，其中的金属物被分流出来，剩余的重组份产物进入弹跳/滚动分选设备，其中的玻璃物被分流出来，再剩余的重组份产物送入筛分设备，其中的粗组份产物被分流出来为无机惰性垃圾，而细组份产物送立式风选机吹拂，轻组份产物为可燃垃圾，落下的重组份为无机惰性垃圾；将可燃垃圾压缩制成燃料棒、无机惰性垃圾送填埋场处置，可回收物料运送至回收部门。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述装有衍生燃料棒的转运箱，通过运送设备运往焚烧厂集中处置。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述装有衍生燃料棒的转运箱，通过运送设备运往焚烧厂的衍生燃料储仓，通过皮带输送设备将衍生燃料棒投入焚烧装置中焚烧。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的运送设备为机动车或输送带。

Images