CN102441560B - 一种生活垃圾压榨分类及综合处理利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种具有较高实用性、自动化程度高、无二次污染、成本较低的垃圾压榨分类及综合处理利用系统。
Description
发明名称
一种生活垃圾压榨分类及综合处理利用系统
应用领域
本项发明涉及环境保护与资源再利用领域，具体地涉及到一种生活垃圾压榨分类及综合处理利用系统，包括依次连接的垃圾压榨脱水装置、垃圾衍生燃料制作装置、垃圾湿组分半固体沼气发酵装置，特点是机械分选装置与原生生活垃圾干、湿组分分离之间设置有垃圾压榨脱水装置，分离出的垃圾湿组分进入半固体沼气发酵装置产生沼气，分离出的垃圾干组分通过垃圾衍生燃料制作装置成为燃料利用。
背景技术
近年来，国内各地通过推进市场化改革，垃圾处理设施投资主体多元化格局开始形成，城市生活垃圾处理开始进入高速发展时期。但是，从总体上来看，目前城市生活垃圾处理发展方向并不明朗，现有的垃圾处理技术都不是十分完善和可行，垃圾污染现象较为严重。目前，国内处理城市生活垃圾的主要方法有：原生生活垃圾填埋处理、原生生活垃圾焚烧处理和垃圾堆肥处理等，但这些方法都存在着一定的不足。原生垃圾填埋处理的突出问题主要表现为：一是消耗大量的土地资源，不少城市很难找到新的生活垃圾卫生填埋场；二是原生生活垃圾填埋产生大量的渗滤液，目前运行的大部分垃圾填埋场存在渗滤液污染的现象；三是原生垃圾填埋后产生的气体污染大气，并存在安全隐患。目前能够对填埋气体进行资源化利用的垃圾填埋场很少，绝大部分填埋场的填埋气仍处于无组织排放状态，不仅引起了温室效应，导致消防上不安全，而且也是产生恶臭的主要原因。四是大部分可利用资源一埋了之，不能再生利用。五是建设完全规范的垃圾无害化卫生填埋场，建设成本也在不断增加。
近几年来，我国城市生活垃圾焚烧处理技术得到快速发展，目前已约有80座生活垃圾焚烧厂投入运行，并且相当多的城市正在规划或建设新的生活垃圾焚烧处理项目。原生生活垃圾焚烧发电处理在垃圾减量化和热能利用方面虽有一定的优势，但是在发展过程中也存在着一些问题：原生混合生活垃圾含水率高、热值低，直接焚烧原生垃圾是有难度的，带来的后果是处理和资源化利用效率低，设备投资高，烟气处理技术复杂、难度大；同时直接焚烧原生混合生活垃圾时，垃圾进炉后水分蒸发大量吸热，干燥时间长，着火慢，烧透时间长，炉膛温度易大幅波动，垃圾焚烧不稳定，在高温条件下会熔融和烧结，易导致炉排发生故障，使生活垃圾焚烧炉的维修率较高，影响了垃圾处理的效果，甚至会出现垃圾堆积无法及时处理的现象；投资和运行成本高，平均每顿生活垃圾处理成本超过150元；依赖于较高的上网电价；生活垃圾焚烧产生的二恶英、飞灰等污染问题已成为社会各界关注的焦点等等问题。
利用生活垃圾堆肥在我国已有较长的时期，但效果一直不好，突出问题是由于采用混合收集生活垃圾作为生产原料，导致成本高、产品肥效较低、质量较差、销路不好等问题，导致大部分企业难以维持运转。
我国很早就对混合生活垃圾的综合处理进行了研发和实践，但在概念上局限于以混合原生垃圾为主的综合处理，着眼点是从生活垃圾中回收废品并生产堆肥产品或垃圾焚烧发电，生活垃圾减量化和资源化利用率较低，且存在着极大的运营风险。近10年来，机械、生物处理技术在欧洲作为填埋处理或焚烧处理的预处理技术得到了快速发展。如意大利、德国、西班牙等国家，已经出现了机械、生物处理——卫生填埋、机械生物处理——焚烧发电等一些综合处理的趋势。机械、生物预处理技术，采用机械或其他物理方法与生物工艺相结合，对垃圾中可生物降解组分进行处理和转化，从而降低原生混合生活垃圾含水率、提高垃圾的热值低。
结合我国实际情况，改进现有生活垃圾处理模式，我们研发出了符合我国国情、具有较高实用性、自动化程度高、无二次污染、成本较低的垃圾压榨分类及资源化利用系统。其优点主要表现在：一是占地面积少，有利于节约土地资源；二是垃圾的减容减量化程度高，减容90％，减重80％；三是垃圾处理彻底，二次污染危害小；四是垃圾焚烧彻底、设备故障率低、产生的热值高，可用于发电、供热，节约能源；五是资源回收利用效益可观，按发热值比较，中国每年产生的城市垃圾约相当于3000万吨标准煤，约为全国标煤产量的2％。从而真正实现垃圾处理的“无害化、减量化、资源化”的目标。
发明内容
本项发明揭示了一种生活垃圾压榨分类及综合处理利用系统。本套系统主要包括垃圾破碎装置、垃圾分选设备、垃圾压榨脱水装置、垃圾焚烧发电设备、垃圾衍生燃料制作装置、半固体两段式沼气发酵装置和沼气发电装置。
本发明采用机械压榨脱水设备及半固体两段式沼气发酵——发电系统联合处理城市生活垃圾，开发出工艺设计紧凑、土地利用率高并适合我国城市生活垃圾的机械压榨分类及资源化利用系统。通过本发明的压榨分类处理技术，在每平方厘米800-1000公斤的压力下将城市生活垃圾含水量降低至25％，大幅度提高城市生活垃圾的热值，提高生活垃圾焚烧发电量和有效的控制垃圾焚烧产生的二噁英、飞灰等有害物质，降低渗滤液浓度处理量、减少填埋气体的温室效应影响、降低恶臭成分等等，最大可能的减轻对城市生态环境的影响。压榨产生的湿组分经沼气发酵产生的沼气甲烷含量可达60％以上。每吨湿组分可产生200立方米沼气。用于发电可产生160度电力。这种垃圾处理技术可以真正实现城市生活垃圾“无害化、减量化、资源化”的处理目标。具体工艺流程图见图1。
附图说明
附图1是生活垃圾压榨分类及资源化利用的工艺流程示意图。
附图标记说明：A、垃圾储料仓B、破碎装置C、分选装置D、垃圾压榨脱水装置E、垃圾干组分F、焚烧发电G、垃圾衍生燃料制作装置H、商品RDFI、垃圾湿组分J、半固体两段式沼气发酵装置K、沼气发电L、沼液回用M、沼渣制肥
附图2是垃圾压榨脱水装置图。
附图标记说明：1-垃圾储仓；2-破碎机构；2a-辊轴；2b-破碎刀片；3-垃圾进料机构；3a-预压垃圾进料仓；3b-预压推头；3c-固定的半园弧形垃圾预压缸缸壁；3d-预压液压油缸；4-垃圾压榨缸；4a-不锈钢圆筒形压榨缸；4b-压榨缸堵头；4c-堵头电动升降机构；5-液压压榨机构；5a-压榨推头；5b-压榨液压油缸；6-液压动力包；7-自动控制系统
附图3是半固体发酵装置的示意图。
附图标记说明：a、出料口；b、发酵罐体；c、进料口；d、排气口；e、测温管
具体实施方式
含水率高、热值低、混合收集的原生生活垃圾自收集后，经机械破碎、分选后进入垃圾压榨脱水装置进行高压压榨脱水。垃圾压榨脱水装置(此装置本发明人已申请发明专利，申请专利号为：201110549074.0)作为本工艺的主要核心技术，能借助于液压装置产生的每平方厘米800至1000公斤的强大压力将垃圾中含水量高的生物质垃圾同难于被生物降解的其它垃圾分离，形成两部分：其中30％是含水量低于25％的、主要由难于被生物降解的垃圾成分(主要是塑料、纸张、废弃的橡胶制品、废弃的织物和脱水园林垃圾等)组成的干组分；剩余的70％是含水量：60％-70％、呈半固体状的、由城市生活垃圾中的可生物降解的成分组成的湿组分。
干组分主要包括塑料、纸板、木头以及一些惰性材料，其主要性质指标如下：湿度：＜25％；最低热值：10000-11000kj/kg；惰性成分含量：25％；密度：0.5-0.5吨/m3。由于干组分的含水率极低，因而可直接用于焚烧发电装置进行焚烧发电或经垃圾衍生燃料制作装置制成RDF，从而避免了焚烧中因原生垃圾含水率过高而导致的各种问题。
湿组分是胶体状的可发酵物质，其主要理化特性为：含水量：60％-70％；COD：725,000.00mg/l；BOD5：325,000.00mg/l；105℃残留：47％；600℃残留：42％。利用半固体式沼气发酵装置(此装置本发明人已申请发明专利，申请专利号为：201010212364.7)，并配以沼气搅拌系统，运用数字化监控系统严格控制发酵仓内的PH值、温度、气体成分及压力。发酵装置采用两段式发酵：主要由酸化罐和发酵罐组成，将发酵的酸化阶段和甲烷生成阶段分开，以消除酸化阶段产生的氢对甲烷生成过程的抑制作用。酸化罐内最佳反应温度为50摄氏度。发酵罐内不设独立的搅拌系统、采用常温发酵，罐内温度控制在37℃。在发酵罐中投加驯化培养的优良高效产甲烷菌并固定化于纳米复合矿物载体上，增加产甲烷菌的数量，以提高产甲烷的效率。
发酵产生的沼气经过抽取、净化和稳定等预处理装置进行预处理，可用于沼气发电。沼气经过预处理装置后应达到如下净化指标：硫化氢含量≤200mg/Nm3；调压阀前进气压力不低于300mmH2O水柱；粉尘颗粒小于5微米，总含量不大于500mg/Nm3；CH4含量不低于30％；进气温度≤40℃。
发酵后的残渣经干化和带隔膜的自动厢式压滤机分离沼渣和沼液，分离出的沼液通过管道输送至生活污水处理厂进行无害化处理或进行蒸馏浓缩，浓缩液可回喷焚烧炉或送往污水处理厂，分离出的沼渣通过好氧堆肥发酵处理和熟化处理制成可以出售的优质肥料。至此，实现了垃圾的综合处理和资源化利用。
Claims (3)
1.一种生活垃圾压榨分类及综合处理利用系统，包括垃圾分选设备、垃圾压榨脱水装置、垃圾焚烧发电设备、垃圾衍生燃料制作装置、半固体两段式沼气发酵装置和沼气发电装置，其特征在于：原生生活垃圾自收集后，经机械分选进入垃圾压榨脱水装置进行高压压榨，在每平方厘米800至1000公斤的强大压力高压力的作用下，将垃圾中含水量高的生物质垃圾同难于被生物降解的其它垃圾分离，垃圾被压分为两部分：干组分和湿组分，其中30％是主要由难于被生物降解的垃圾成分组成的干组分，剩余的70％是呈半固体状的、由城市生活垃圾中的可生物降解的成分组成的湿组分，所述干组分的主要性质指标如下：湿度：＜25％；最低热值：10000-11000kj/kg；惰性成分含量：25％；所述湿组分是胶体状的可发酵物质，其主要理化特性为：含水量：60％-70％；COD：725,000.00mg/l；BOD5：325,000.00mg/l，所述的干组分直接用于焚烧发电或经垃圾衍生燃料制作装置制成RDF，所述的湿组分经沼气半固体两段式发酵装置进行沼气发酵，发酵产生的沼气用于沼气发电，而剩下的沼液则重新回收利用，沼渣用于制肥，从而实现垃圾的综合处理和利用，发酵后的残渣经干化和带隔膜的自动厢式压滤机分离沼渣和沼液，分离出的沼液通过管道输送至生活污水处理厂进行无害化处理或进行蒸馏浓缩，浓缩液回喷焚烧炉或送往污水处理厂，分离出的沼渣通过好氧堆肥发酵处理和熟化处理制成可以出售的优质肥料。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾压榨分类及综合处理利用系统，其特征在于，所述的半固体两段式发酵装置采用两段式发酵：主要由酸化罐和发酵罐组成，将发酵的酸化阶段和甲烷生成阶段分开，以消除酸化阶段产生的氢对甲烷生成过程的抑制作用，酸化罐内最佳反应温度为50摄氏度，发酵罐内不设独立的搅拌系统、采用常温发酵，罐内温度控制在37℃，在发酵罐中投加驯化培养的优良高效产甲烷菌并固定化于纳米复合矿物载体上，增加产甲烷菌的数量，以提高产甲烷的效率。
3.根据权利要求1所述的生活垃圾压榨分类及综合处理利用系统，其特征在于，所述的沼气经过预处理装置后应达到如下净化指标：硫化氢含量≤200mg/Nm3；调压阀前进气压力不低于300mmH20水柱；粉尘颗粒小于5微米，总含量不大于500mg/Nm3；CH4含量不低于30％；进气温度≤40℃。
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