CN101899348A - 一种生活垃圾快速生物干化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生活垃圾快速生物干化的方法，将筛除大块杂物的生活垃圾与垃圾生物干化产物和破碎秸秆混匀后堆置于槽式堆肥反应器中，再在垃圾表面覆盖捆扎稻草垫，然后采用定时通风方法供给好氧微生物足够氧气，堆体温度达到高温段(大于55℃)后，采用堆体温度反馈通风的方法，以充分利用好氧微生物代谢产生的热量蒸发水分，并利用充足的通风流量带出水蒸气，实现快速的垃圾的干燥。干化垃圾分选后进行资源化利用或运至焚烧厂进行能量回收。本发明得到的干化垃圾低位热值提高100％，分选率提高140％，显著提高生活垃圾焚烧和分选资源化价值，可广泛适用于含水率65％至50％，生物可降解有机物占干物质重量的比例为50％至35％的生活垃圾的干化处理。

Description

一种生活垃圾快速生物干化的方法
技术领域
一种生活垃圾快速生物干化的方法，涉及一种对生活垃圾进行水分去除和部分生物稳定的处理工艺，属固体废弃物处理与资源化利用技术领域。
背景技术
我国生活垃圾的特征为含水率高，平均大于55％，个别甚至高达75％。高含水率是生活垃圾有效处理的主要阻碍，高含水率会使生活垃圾填埋场渗滤液产生量显著上升；高含水率降低生活垃圾的低位热值，削减了焚烧能量回收效率；高含水率还使得垃圾中不同组分的相互粘联严重，机械可分选性差，阻碍分选效果的改善，限制了通过分选实现垃圾处理过程优化的可能性。因此，为提高我国生活垃圾资源化利用水平、降低生活垃圾管理成本，迫切需要降低生活垃圾含水率的处理技术。
降低生活垃圾含水率的途径有两种：机械挤压和热蒸发；前者的效果受垃圾颗粒不均匀性的限制，处理后产物的含水率很难降至55％以下，热蒸发则可以达到任何水平的含水率，但通常需要消耗外界的热能，造成资源与成本问题。
为此，近年来国内外提出了生物干化技术方法，此方法利用生活垃圾中含有的可生物降解有机物，在好氧条件下降解释放热量使垃圾中汽化蒸发，既具有热蒸发去除水分的有效性，又不消耗外界的热能(Adani，F.，Baido，D.，Calcaterra，E.，Genevini，P.L.，2002.The influence of biomass temperature on biostabilization-biodrying ofmunicipal solid waste.Bioresour.Technol.83，173-179)；同时还能使可生物降解有机物基本稳定，在后续处理中消除产生臭气的潜力。
尽管如此，现有的生活垃圾生物干化技术处理周期一般超过15d(Zhang D.Q.，He P.J.，Jin T.F.，Shao L.M.Bio-drying of municipal solid waste with high water content byaeration procedures regulation and inoculation.Bioresour.Technol.，2008，99：8796-8802)，同时在处理过程中还会释放含臭尾气，形成较严重的二次污染，易引发与设施周边居民的冲突，限制了生物干化技术的应用。
发明内容
本发明的目的是公开一种产物循环接种并用秸秆调整水分加速垃圾好氧生物干化效果的方法，用该方法能使初始含水率65％的生活垃圾，生物干化处理后含水率降至45％左右，处理周期小于10d，处理过程不释放含恶臭尾气，产物低位热值提高100％，分选效率提高140％，显著提高生活垃圾通过焚烧和分选实现资源化的价值。
为达到上述目的，本发明以改善物料初始的好氧生物降解条件，及提高水分去除速率为操作流程和控制方法设计的目标，首先，在生活垃圾进入生物干化反应器前，与一定比例的干化产物和秸秆混合，分别起到好氧微生物循环接种和提高原料空隙率的作用，有利于好氧细菌优势地位快速建立、增加阶段转换期间酶活性、刺激易降解有机物和木质纤维素好氧降解的启动，同时改善微生物生长繁殖的环境条件(即合适的含水率和孔隙率)，消除产生恶臭物质的厌氧区域。
在生物干化反应器通风操作中，先采用定时通风方法供给好氧微生物足够的氧气，同时避免过量通风造成散热，使堆体迅速升温；堆体温度达到高温段(大于55℃)后，采用堆体温度反馈通风的方法，以充分利用好氧微生物代谢产生的热量蒸发水分，并利用充足的通风流量带出水蒸气，实现快速的垃圾的干燥。
根据上述技术方法的要求，本发明的技术方案如下：
第一步，先筛除混合收集生活垃圾中粒径大于20cm的大块杂物，再以重量比7∶2∶1的比例与垃圾生物干化产物和破碎秸秆均匀混合，混合物料堆置于槽式堆肥反应器中，堆置高度1.6～2.0m，再在堆体自底向上0.4m、0.9m和1.4m处各插入1个温度传感器，测量堆体的温度，然后在垃圾堆表面覆盖20cm厚的稻草垫，完成垃圾堆体的装填；
其中，垃圾生物干化产物为生活垃圾完成快速生物干化后从槽式堆肥反应器中得到的产物；破碎秸秆为稻草秸、小麦秆、玉米秆或油菜秸经机械破碎后，得到的粒径1至10mm的产物。
第二步，垃圾生物干化，垃圾装填完成后，进行间歇通风生物干化，通风流量为每平方米槽式堆肥反应器水平截面积，每分钟0.5～1.5m3，通风控制方法为：装填后前48小时，以30min为单元，通风时间为5-10min，其余时间停止通风；48小时后，按温度反馈进行通风，即，3个温度传感器的测量温度算术平均值大于55℃时开始通风，直至测量温度算术平均值小于55℃时停止通风，当两次通风间的时间间隔大于1.5小时时，即调低通风开始和停止的测量温度算术平均值至48℃，继续温度反馈通风，当再次出现两次通风间的时间间隔大于1.5小时时，再次调低通风开始和停止的测量温度算术平均值至41℃，继续温度反馈通风，至再次出现两次通风间的时间间隔大于1.5小时时，即指示垃圾生物干化已经完成；
第三步，垃圾生物干化产物的分选与利用，垃圾生物干化完成后，先揭除垃圾表面覆盖的稻草垫，然后将干化的垃圾从槽式堆肥反应器中移出，通过筛面开设有长轴3cm，短轴2cm椭圆孔的振动筛将干化垃圾分选，筛下物作为土壤调理剂土地利用，筛上物作衍生燃料利用。
本发明技术方案的水分主要去除途径为生物可降解有机物好氧降解产热蒸发，可处理的生活垃圾组成特征如下：
含水率为65％至50％，生物可降解有机物占干物质重量的比例为50％至35％。
本发明具有如下有益之处：
1.本发明对原料进行产物循环接种和秸秆调理，有利于好氧细菌优势地位快速建立、增加阶段转换期间酶活性，同时改善微生物生长繁殖的环境条件(即合适的含水率和孔隙率)；可有利于改善生物干化堆体的好氧生物降解条件，有效控制厌氧区域的出现，无需翻堆节省操作成本，无需收集尾气进行脱臭处理，简化设施，节省投资成本。
2.本发明在生物干化堆体达到高温阶段后，采用堆体温度反馈通风的方法，充分利用好氧微生物代谢产生的热量蒸发水分，并提供充足的通风流量带出水蒸气，实现快速的垃圾的干燥，生物干化周期小于10天。
具体实施方式
本实施例的生活垃圾处理量300t/d；垃圾初始含水率61％至65％，垃圾中食品废物质量分率60％、纸类13％、塑料13％、其它(玻璃、灰渣等无机物)14％；干物质中可降解有机物质量分率为37％。
生活垃圾经破袋和选出大块杂物和金属后，剩余的每天处理量约280t，与80t的干化产物和40t的破碎秸秆混合的原料量为400t/d；密度500kg/m3，采用宽度4.5m的槽式堆肥反应器，堆置高度1.8m，每天处理量需槽长100m；厂内平行设置11条，每条处理一天的垃圾，并可以用于周转。反应器配套通风和控制设备。反应器按其单位水平截面积计算，每m2每分钟1m3的固定通风流量进行间歇通风，每条反应器配置一台离心鼓风机，其参数为流量27000m3/h、全压3000Pa。
设施配置处理垃圾储槽(可容纳1天的生活垃圾处理量)、配有均匀进料装置的滚筒筛(筛孔径25cm)和磁选机对处理的生活垃圾进行预处理(筛除当量粒径大于20cm的杂物和分选黑色金属)；同时配置一台内径2m，长度9m的回转滚筒，用于混合生活垃圾、干化产物和40t的破碎秸秆，混合后的原料配置带式输送机，运至槽式堆肥反应器堆置进行生物干化处理；另配置一台筛面开设有长轴3cm，短轴2cm椭圆孔的振动筛用于干化垃圾分选。
生物干化的操作过程如下：
第一步，将筛除粒径大于20cm的大块杂物并磁选分离金属的混合收集生活垃圾，与生物干化产物和破碎秸秆均匀混合，混合物料堆置于槽式堆肥反应器中，堆置高度1.8m，再在堆体自底向上0.4m、0.9m和1.4m处各插入1个温度传感器，连接控制装置测量堆体的温度，然后在垃圾堆表面覆盖20cm厚的稻草垫，完成垃圾堆体的装填；
第二步，垃圾装填完成后，进行间歇通风生物干化，装填后前48小时，以30min为单元，通风时间为8min，停止通风22min，进行循环反复；48小时后，按温度反馈进行通风，即，3个温度传感器的测量温度算术平均值大于55℃时开始通风，直至测量温度算术平均值小于55℃时停止通风，当两次通风间的时间间隔大于1.5小时时，即调低通风开始和停止的测量温度算术平均值至48℃，继续温度反馈通风，当再次出现两次通风间的时间间隔大于1.5小时时，再次调低通风开始和停止的测量温度算术平均值至41℃，继续温度反馈通风，至再次出现两次通风间的时间间隔大于1.5小时时，即停止垃圾生物干化操作。
垃圾生物干化完成后，先揭除垃圾表面覆盖的稻草垫，然后将干化的垃圾从槽式堆肥反应器中移出，通过如前述的振动筛将干化垃圾分选，筛下物作为土壤调理剂土地利用，筛上物作衍生燃料利用。
实测结果表明：槽式堆肥反应器内的一批次生物干化操作实际时间为8至9天；经预处理和混合接种调理后，原料含水率约为58％，每天400t混合原料，经过8至9天的生物干化处理后，得到220t产物，产物含水率约为44％；其中80t用于循环接种，剩余140t，通过振动筛分选，筛下物和筛上物分别为约50t和90t；分选效率为85％，比原始垃圾直接分选的效率35％，上升了140％以上。处理产物，包括预处理去除的大块杂物，为160t/d，减量率46.6％；筛上产物低位热值8100kJ/kg，比原始垃圾(低位热值3900kJ/kg)上升了107％。

Claims (4)

1.一种生活垃圾快速生物干化的方法，其特征在于：
第一步，先筛除混合收集生活垃圾中粒径大于20cm的大块杂物，得到筛下物为粒径小于20cm的生活垃圾，再量取生活垃圾∶垃圾生物干化产物∶破碎秸秆＝7∶2∶1重量比，然后将它们混合均匀得到混合物料，再将混合物料堆置于槽式堆肥反应器中，得到堆置高度为1.6～2.0m的堆体，再在堆体中自底向上0.4m、0.9m和1.4m处各插入1个温度传感器，测量堆体的温度，最后在堆体表面覆盖20cm厚的稻草垫，完成垃圾堆体的装填；
第二步，垃圾生物干化，采用间歇通风对垃圾堆体进行生物干化，通风流量为每平方米槽式堆肥反应器水平截面积，每分钟1～3m3，通风方法分前48小时和后48小时，前48小时以30min为一个周期单元，通风时间为5-10min，其余20-25min停止通风；48小时后，按温度反馈情况进行通风，即，3个温度传感器的测量温度算术平均值大于55℃时开始通风，直至测量温度算术平均值小于55℃时停止通风，当两次通风间的时间间隔大于1.5小时时，立即调低开始通风和停止通风的3个温度传感器的测量温度算术平均值至48℃，并按此温度反馈情况继续通风，当再次出现两次通风间的时间间隔大于1.5小时时，再次调低开始和停止通风的测量温度算术平均值至41℃，继续按此温度反馈进行通风，至再次出现两次通风间的时间间隔大于1.5小时时，即指示垃圾生物干化已经完成；
第三步，垃圾生物干化产物的分选与利用，垃圾生物干化完成后，先揭除垃圾表面覆盖的稻草垫，然后将干化的垃圾从槽式堆肥反应器中移出，通过筛面开设有长轴3cm，短轴2cm椭圆孔的振动筛将干化垃圾分选，筛下物作为土壤调理剂土地利用，筛上物作衍生燃料利用。
2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾快速生物干化的方法，其特征在于：所述的生活垃圾含水率为65％至50％，生物可降解有机物占干物质重量的比例为50％至35％。
3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾快速生物干化的方法，其特征在于：所述的垃圾生物干化产物为按生活垃圾完成快速生物干化后从槽式堆肥反应器中得到的产物。
4.根据权利要求1所述的一种生活垃圾快速生物干化的方法，其特征在于：所述的破碎秸秆为稻草秸、小麦秆、玉米秆或油菜秸经机械破碎后，得到的粒径1至10mm的产物。
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