CN102615092A - 一种市政垃圾处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种市政垃圾处理装置和方法，喂料机至RDF分装机之间顺次串接了初选机、粗破碎机、一级脱水机、风选机、一级金属分选机、筛分机、细破碎机、二级脱水机、二级金属分选机、搅拌机、RDF成型机和干燥机；筛分机与厌氧发生器连接，厌氧发生器至生化处理器之间串接了稳定脱水器；一级脱水器和二级脱水器底部均设置排水口，并通过管道与厌氧发生器进水口连接；厌氧发生器至干燥机热风之间顺次串接了沼气净化器、储气罐及沼气锅炉。本发明通过两段脱水方式，在进入干燥机前有效降低了干燥机的热负荷，有效减少了外界能源的消耗，在厌氧反应过程中，降低了废液COD，减少了后续生化反应器的压力。

Description

一种市政垃圾处理装置和方法

技术领域

本发明属于垃圾资源化技术领域，涉及一种垃圾处理装置和方法，特别涉及一种将市政垃圾转化为垃圾衍生燃料的装置和方法。

背景技术

2008年我国城市生活垃圾清运量约1.55亿吨，县城和建制镇生活垃圾约7000万吨。城市生活垃圾正以年均4～8%的速度急剧增长，垃圾围城已经是我国大多数城市的现状，城市生活垃圾堆放占用了大量土地并造成严重的环境污染；实现其无害化、减量化、资源化，已经迫在眉睫。

目前城市生活垃圾常用处理方法包括以下几种：

填埋法：这是我国目前采用的主要处理方法，填埋法减容、减量效果很差，资源化水平很低，占用大量土地，场址选择日益困难，垃圾渗滤液污染地下水及土壤，臭气污染大气，垃圾发酵产生的甲烷气体是火灾及爆炸隐患，排放到大气中又会产生温室效应。

高温堆肥法：只适用于易腐有机质含量较高的垃圾，存在产品质量与市场问题，占地面积大且臭气影响严重，会对大气和土壤造成污染，特别是一些重金属在土壤中富集将随食物链进入人体。

焚烧发电法：具有减容、减量化程度高(减容大于90%，减重80%)，处理周期短，占地面积小，选址灵活，燃烧的热量可用来发电等优点；但其最大的问题就是容易产生二噁英等污染物排放，选址受到周围居民的强烈抵制，一些城市经常发生周围居民的抗议和游行。

目前已经有很多研究和公开的专利涉及到垃圾分选（《一种市政垃圾分选系统-申请公开》—中国专利201110071291），RDF成型装置（《环模挤压成型机》—中国专利200720097548、《垃圾衍生燃料的生产装置》—中国专利201020600050.0），垃圾渗透液和其他废液的处理方法（《一种垃圾渗滤液无废处理方法》—中国专利201010203442.8、《垃圾渗滤液处理系统及方法》—中国专利200410074744.4）以及衍生垃圾成套生产工艺和装置（《城市生活垃圾综合处理并生产RDF的方法及装置》—中国专利200810062211.2、《垃圾燃料合成和焚烧发电一体化工艺及设备》—中国专利200610053182）。

然而，目前将市政垃圾转化为RDF还存在一些问题有待改进：1）很多工艺中没有考虑RDF的干燥问题，如果RDF中含水量太高，则直接降低热值，甚至导致燃烧特性急剧恶化；或者，有些工艺中采用的常规干燥方式耗能高，例如中科院工程热物理研究所生产试验中干燥所占的处理费用就占成本一半以上，日本RDF生产中采用煤油燃烧干燥RDF，处理一吨垃圾需要耗费56kg煤油，如果采用直接燃烧RDF干燥，则RDF损耗也会达到10%~15%；2）对于渗透液处理大多仅考虑去除其污染成分，而没有考虑渗透液的再利用问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种市政垃圾处理装置和方法，目的在于通过对渗透液及垃圾中有机物的综合利用，通过厌氧反应生成沼气，并将沼气燃烧用于干燥RDF，克服现有RDF生产装置和工艺中所存在的技术缺点，提供一种节能的市政垃圾处理装置和方法。

样处理厂的告知系统为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种市政垃圾处理装置，包括喂料机、筛分机、搅拌机、RDF成型机、干燥机、RDF分装机、厌氧发生器和沼气锅炉，所述喂料机出料口至所述RDF分装机进料口之间顺次通过传送皮带串接了所述初选机、粗破碎机、一级脱水机、风选机、一级金属分选机、所述筛分机、细破碎机、二级脱水机、二级金属分选机、所述搅拌机、所述RDF成型机和所述干燥机；所述筛分机的有机物出料口通过管道与所述厌氧发生器进料口连接，所述厌氧发生器出料口至生化处理器进液口之间通过管道串接了稳定脱水器；所述一级脱水器和所述二级脱水器底部均设置排水口，并通过管道与所述厌氧发生器进水口连接；所述厌氧发生器上部的出气孔至所述干燥机热风入口之间通过管道顺次串接了沼气净化器、储气罐及所述沼气锅炉；所述搅拌机上部的配料入口通过管道与配料罐组出口连接。

进一步的，所述一级脱水机和所述二级脱水机结构形式为螺旋挤压式、压滤式或离心式。

进一步的，所述一级金属分选机和所述二级金属分选机分选方法可采用磁力分选或涡流分选方式。

进一步的，所述一级脱水机和所述二级脱水机可全部或者部分设置在装置中。

进一步的，所述一级金属分选机和所述二级金属分选机可全部或者部分设置在装置中

进一步的，所述市政垃圾处理装置放置于一个或多个全封闭建筑内。

一种市政垃圾处理方法，包括以下步骤：

步骤1）垃圾分选

a.由市政收集的垃圾送入所述喂料机中，并从所述喂料机的出料口通过皮带传送至所述初选机中，通过人工操作，将市政垃圾中的大块杂物去除，然后送入所述粗破碎机进行初步破碎至8-10cm，破碎后的垃圾经过所述一级脱水机脱除10%-20%的水分；

b.脱除部分水的垃圾送入所述风选机中将纸张、塑料等轻质组分与重质组分分开，其中轻质组分离出后被用于回收处理，重质组分通过皮带传送至所述一级金属分选机中将其中部分金属分出，然后通过皮带转送进入所述筛分机中，将部分有机物分出，并通过管道送入所述厌氧反应器，剩余物质通过皮带送入所述细破碎机中再次破碎至3-5cm，破碎后的垃圾再经过所述二级脱水机脱除10%-15%的水分;

c.脱除部分水的垃圾通过皮带传送至所述二级金属分选机，再次分离金属。由所述一级金属分选机和所述二级金属分选机所分离出的金属被回收处理；

步骤2）垃圾衍生燃料成型

a.从所述二级金属分选机出料口送出的垃圾进入所述搅拌机中，与来自所述配料罐组中按照一定比例送入所述搅拌机的燃料配料混合并均匀搅拌，然后将混合物送入所述RDF成型机，生成直径10-20mm，长度10-50mm左右的圆柱型垃圾衍生燃料;

b.生成的圆柱型垃圾衍生燃料通过皮带送入所述干燥机，将成型垃圾衍生燃料中的水分减少至10%-15%，干燥后的衍生燃料通过皮带传送至所述RDF分装机中分袋包装；

步骤3）沼气生成及渗滤废液处理

a.由所述筛分机分离出的有机物被送入所述厌氧反应器中，所述一级脱水机和所述二级脱水机挤压垃圾所得到的渗透液也送入所述厌氧反应器中，有机物被发酵，将所生成沼气通入所述沼气净化器中将CO2等废气排出，净化后的沼气被存贮在所述储气罐中，并将部分沼气通入所述沼气锅炉燃烧后生成高温气体与外界空气混合后，做为加热气通入所述干燥机，去除成型垃圾衍生燃料中的水分；

b.在所述厌氧反应器中反应完成的残液通过管道送入所述稳定脱水器，通过稳定化和脱水后，将滤出的废渣收集用于制造基肥、叶面肥或追肥，滤除废渣的废液通入所述生化处理器，通过生化反应去除氨氮，最终从所述生化处理器排出的废水可直接排入市政污水管道或送至污水处理厂。

进一步的，所述配料罐组中的燃料配料为煤粉、石灰、高锰酸钙和粘结剂。

本发明的原理是：

将垃圾转换为衍生燃料，所谓垃圾衍生燃料（Refuse Derived Fuel，简称RDF），就是将城市生活垃圾中的可燃物（如塑料、纤维、橡胶、木头、食物废料等）通过分筛、脱水、破碎、干燥后，加入添加剂、辅助粘合剂，压缩成所需形状的固体燃料，干燥后用于燃烧发热。RDF的热值一般在3500～5000kCal/kg之间(取决于城市生活水准)，相当于低热值煤，可作为电厂锅炉、供热锅炉、水泥窑炉等的燃料，也可作为干燥过程、建筑供暖等的锅炉燃料；可以单独燃烧，也可与其他燃料混合燃烧。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用通过两段脱水方式，在进入干燥机前有效降低了干燥机的热负荷；

2、其次，通过筛分机将部分有机物和渗透废液送入厌氧发生器中进行发酵后生成沼气，将沼气做为干燥RDF的能源，有效减少了外界能源的消耗；

3、最后，在厌氧反应过程中，降低了废液COD，减少了后续生化反应器的压力。

附图说明

图1为本发明的连接示意图；

图2为本发明可调节沼气产量的连接示意图。

图中标号说明：

1、喂料机，2、初选机，3、粗破碎机，4、一级脱水机，5、风选机，6、一级金属分选机，7、筛分机，8、细破碎机，9、二级脱水机，10、二级金属分选机，11、搅拌机，12、配料罐组，13、RDF成型机，14、干燥机，15、RDF分装机，16、厌氧发生器，17、稳定脱水器，18、生化处理器，19、沼气锅炉，20、储气罐，21、沼气净化器，22、分配器。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参见图1所示，一种市政垃圾处理装置，包括喂料机1、筛分机7、搅拌机11、RDF成型机13、干燥机14、RDF分装机15、厌氧发生器16和沼气锅炉19，所述喂料机1出料口至所述RDF分装机15进料口之间顺次通过传送皮带串接了所述初选机2、粗破碎机3、一级脱水机4、风选机5、一级金属分选机6、所述筛分机7、细破碎机8、二级脱水机9、二级金属分选机10、所述搅拌机11、所述RDF成型机13和所述干燥机14；所述筛分机7的有机物出料口通过管道与所述厌氧发生器16进料口连接，所述厌氧发生器16出料口至生化处理器18进液口之间通过管道串接了稳定脱水器17；所述一级脱水器4和所述二级脱水器9底部均设置排水口，并通过管道与所述厌氧发生器16进水口连接；所述厌氧发生器16上部的出气孔至所述干燥机14热风入口之间通过管道顺次串接了沼气净化器21、储气罐20及所述沼气锅炉19；所述搅拌机11上部的配料入口通过管道与配料罐组12出口连接。

进一步的，所述一级脱水机4和所述二级脱水机9结构形式为螺旋挤压式、压滤式或离心式。

进一步的，所述一级金属分选机6和所述二级金属分选机10分选方法可采用磁力分选或涡流分选方式。

进一步的，所述一级脱水机4和所述二级脱水机9可全部或者部分设置在装置中。

进一步的，所述一级金属分选机6和所述二级金属分选机10可全部或者部分设置在装置中

进一步的，所述市政垃圾处理装置放置于一个或多个全封闭建筑内。

一种市政垃圾处理方法，包括以下步骤：

步骤1）垃圾分选

a.由市政收集的垃圾，未经过任何预处理，其含水量为60%，将垃圾通过皮带送入所述喂料机1中，并从所述喂料机1的出料口通过皮带传送至所述初选机2中，通过人工操作，将大块木板和金属、砖头、编织袋等市政垃圾中的大块杂物去除，然后送入所述粗破碎机3进行初步破碎，破碎后的垃圾平均粒径约为10cm，然后将这些破碎后的垃圾送入经过螺旋式所述一级脱水机4脱除水分，使其水分降低至40%左右；

b.脱除部分水的垃圾送入所述风选机5中，通过风力作用，纸张、塑料等轻质组分与重质组分分开，其中轻质组分离出后通过其他装置进一步分开后，用于回收处理，重质组分通过皮带传送至所述一级金属分选机6中通过磁力将其中所含的铁、镍和铬等大部分黑色金属分出，然后通过皮带转送进入所述筛分机7中，将大部分有机物分出，并通过管道送入所述厌氧反应器16，剩余物质通过皮带送入所述细破碎机8中再次破碎至平均粒径5cm左右，破碎后的垃圾再经过螺旋式所述二级脱水机9脱除水分，使总含水量减少至30%左右;

c.脱除部分水的垃圾通过皮带传送至所述二级金属分选机10，通过涡流分选，将垃圾中的大部分铜和铝等有色金属分离出来。由所述一级金属分选机6和所述二级金属分选机10所分离出的黑色及有色金属被回收处理；

步骤2）垃圾衍生燃料成型

a.从所述二级金属分选机10出料口送出的垃圾进入所述搅拌机11中，与来自所述配料罐组12中按照一定比例送入所述搅拌机11的燃料配料混合并均匀搅拌，然后将混合物送入所述RDF成型机13，生成直径15mm，长度30mm左右的圆柱型垃圾衍生燃料;

b.生成的圆柱型垃圾衍生燃料通过皮带送入所述干燥机14，将成型垃圾衍生燃料中的水分减少至15%左右，干燥后的衍生燃料通过皮带传送至所述RDF分装机15中分袋包装；

步骤3）沼气生成及渗滤废液处理

a.由所述筛分机7分离出的有机物被送入所述厌氧反应器16中，所述一级脱水机4和所述二级脱水机9挤压垃圾所得到的渗透液也送入所述厌氧反应器16中，有机物在所述厌氧反应器16中被发酵，将所生成沼气通入所述沼气净化器21中将CO2等废气排出，净化后的沼气被存贮在所述储气罐20中，并将部分沼气通入所述沼气锅炉19燃烧后生成高温气体与外界空气混合后，做为加热气通入所述干燥机14，去除成型垃圾衍生燃料中的水分；

b.在所述厌氧反应器16中反应完成的残液通过管道送入所述稳定脱水器17，通过稳定化和脱水后，将滤出的废渣收集用于制造基肥、叶面肥或追肥，滤除废渣的废液通入所述生化处理器18，通过生化反应去除氨氮，最终从所述生化处理器18排出的废水可直接排入市政污水管道或送至污水处理厂。

进一步的，所述配料罐组12中的燃料配料为煤粉、石灰、高锰酸钙和粘结剂。

参见图2所示，与图1不同之处在于所述筛分机7的有机物出料口与所述厌氧发生器16进料口相连接的管道中设置有分配器22，所述分配器22另外一个出口通过管道与所述细破碎机8入料口连接。

通过所述筛分机7所筛选出的有机物，首先被送入所述分配器22，通过所述分配器22的分配，一部分有机物被送入所述厌氧发生器16中，剩余部分与来自所述筛分机7重组分出料口的垃圾一起被送入所述细破碎机8中，经过后续破碎、搅拌、成型等过程，生成RDF燃料。与图1中的实施例相比，通过所述分配器22的调节，生成的沼气量可与干燥所需的能量相匹配，减少实施例所述厌氧反应器16的负荷，同时增加RDF燃料的产量。

上面结合附图所描述的本发明优选具体实施例仅用于说明本发明的实施方式，而不是作为对前述发明目的和所附权利要求书内容和范围的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术和权利保护范畴。

Claims (9)

1.一种市政垃圾处理装置，包括喂料机（1）、筛分机（7）、搅拌机（11）、RDF成型机（13）、干燥机（14）、RDF分装机（15）、厌氧发生器（16）和沼气锅炉（19），其特征在于：所述喂料机（1）出料口至所述RDF分装机（15）进料口之间顺次通过传送皮带串接了所述初选机（2）、粗破碎机（3）、一级脱水机（4）、风选机（5）、一级金属分选机（6）、所述筛分机（7）、细破碎机（8）、二级脱水机（9）、二级金属分选机（10）、所述搅拌机（11）、所述RDF成型机（13）和所述干燥机（14）；所述筛分机（7）的有机物出料口通过管道与所述厌氧发生器（16）进料口连接，所述厌氧发生器（16）出料口至生化处理器（18）进液口之间通过管道串接了稳定脱水器（17）；所述一级脱水器（4）和所述二级脱水器（9）底部均设置排水口，并通过管道与所述厌氧发生器（16）进水口连接；所述厌氧发生器（16）上部的出气孔至所述干燥机（14）热风入口之间通过管道顺次串接了沼气净化器（21）、储气罐（20）及所述沼气锅炉（19）；所述搅拌机（11）上部的配料入口通过管道与配料罐组（12）出口连接。

2.根据权利要求1所述的市政垃圾处理装置，其特征在于：所述一级脱水机（4）和所述二级脱水机（9）结构形式为螺旋挤压式、压滤式或离心式。

3.根据权利要求1所述的市政垃圾处理装置，其特征在于：所述一级金属分选机（6）和所述二级金属分选机（10）分选方法可采用磁力分选或涡流分选方式。

4.根据权利要求1所述的市政垃圾处理装置，其特征在于：所述一级脱水机（4）和所述二级脱水机（9）可全部或者部分设置在装置中。

5.根据权利要求1所述的市政垃圾处理装置，其特征在于：所述一级金属分选机（6）和所述二级金属分选机（10）可全部或者部分设置在装置中。

6.根据权利要求1所述的市政垃圾处理装置，其特征在于：所述市政垃圾处理装置放置于一个或多个全封闭建筑内。

7.一种市政垃圾处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）垃圾分选

a.由市政收集的垃圾送入所述喂料机（1）中，并从所述喂料机（1）的出料口通过皮带传送至所述初选机（2）中，通过人工操作，将市政垃圾中的大块杂物去除，然后送入所述粗破碎机（3）进行初步破碎至8-10cm，破碎后的垃圾经过所述一级脱水机（4）脱除10%-20%的水分；

b.脱除部分水的垃圾送入所述风选机（5）中将纸张、塑料等轻质组分与重质组分分开，其中轻质组分离出后被用于回收处理，重质组分通过皮带传送至所述一级金属分选机（6）中将其中部分金属分出，然后通过皮带转送进入所述筛分机（7）中，将部分有机物分出，并通过管道送入所述厌氧反应器（16），剩余物质通过皮带送入所述细破碎机（8）中再次破碎至3-5cm，破碎后的垃圾再经过所述二级脱水机（9）脱除10%-15%的水分;

c.脱除部分水的垃圾通过皮带传送至所述二级金属分选机（10），再次分离金属。

8.由所述一级金属分选机（6）和所述二级金属分选机（10）所分离出的金属被回收处理；

步骤2）垃圾衍生燃料成型

a.从所述二级金属分选机（10）出料口送出的垃圾进入所述搅拌机（11）中，与来自所述配料罐组（12）中按照一定比例送入所述搅拌机（11）的燃料配料混合并均匀搅拌，然后将混合物送入所述RDF成型机（13），生成直径10-20mm，长度10-50mm左右的圆柱型垃圾衍生燃料;

b.生成的圆柱型垃圾衍生燃料通过皮带送入所述干燥机（14），将成型垃圾衍生燃料中的水分减少至10%-15%，干燥后的衍生燃料通过皮带传送至所述RDF分装机（15）中分袋包装；

步骤3）沼气生成及渗滤废液处理

a.由所述筛分机（7）分离出的有机物被送入所述厌氧反应器（16）中，所述一级脱水机（4）和所述二级脱水机（9）挤压垃圾所得到的渗透液也送入所述厌氧反应器（16）中，有机物被发酵，将所生成沼气通入所述沼气净化器（21）中将CO2等废气排出，净化后的沼气被存贮在所述储气罐（20）中，并将部分沼气通入所述沼气锅炉（19）燃烧后生成高温气体与外界空气混合后，做为加热气通入所述干燥机（14），去除成型垃圾衍生燃料中的水分；

b.在所述厌氧反应器（16）中反应完成的残液通过管道送入所述稳定脱水器（17），通过稳定化和脱水后，将滤出的废渣收集用于制造基肥、叶面肥或追肥，滤除废渣的废液通入所述生化处理器（18），通过生化反应去除氨氮，最终从所述生化处理器（18）排出的废水可直接排入市政污水管道或送至污水处理厂。

9.根据权利要求7所述的市政垃圾处理方法，其特征在于：所述配料罐组（12）中的燃料配料为煤粉、石灰、高锰酸钙和粘结剂。

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