CN102626710B - 一种用于规模化预处理生活垃圾的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种用于规模化预处理生活垃圾的装置及其方法，该装置包括立式筒体以及用来与立式筒体配合的抽风组件、双螺旋杆出料组件、温度自动控制组件，立式筒体内设有原料腔以及呈相对状设置于原料腔两端的进风道和出风道，进风道上朝向原料腔的一面上开设有与原料腔连通的若干个进风孔，进风道上远离原料腔的一面开设有一个以上的进风口；出风道朝向原料腔的一面上开设有用来与原料腔连通的若干个出风孔，出风道远离原料腔的一面或者出风道的顶端上开设有出风口。该方法为连续逐批往立式筒体的原料腔中填充垃圾物料，通过进风发酵后，又连续逐批地排出。本发明具有结构简单紧凑、占地面积小等优点，能够实现生活垃圾预处理的规模化、工业化、工程化以及连续流水作业。

Description

一种用于规模化预处理生活垃圾的装置及其方法

技术领域

本发明主要涉及到环保设备领域，特指一种主要用于对生活垃圾进行规模化预处理的装置及其预处理方法。

背景技术

“城市生活垃圾处理”是当今世界各国共同关心的问题，大城市垃圾处理已经变成为一个有组织的、专门的和复杂的活动。当代城市生活垃圾处理技术包括传统技术（卫生填埋、焚烧、）和新技术（生物处理技术、高级热转化技术、机械热处理技术），各种技术都有各自的优缺点和适用条件。城市生活垃圾处理难的根本原因在于混装原生垃圾的高水分（含水率在40%～60%）、高生物质废物含量（比例高达50%～70%）、高粘度、低热值。因此，一种真正能够解决城市生活垃圾的综合处理工艺必须具备两个重要特征：其一是能够大容量填进全城垃圾，做到来者不拒；其二是能够高速、高效地“消灭”垃圾。前者一般是通过“分仓干燥工艺”实现，后者一般是通过焚烧干垃圾来实现，最终进入填埋场的应是焚烧处理后产生的不能利用的灰渣和垃圾干燥后的筛下剩余物（相对原生垃圾直接填埋减量约90%）。

因此，如何通过减少生物质成分和降低水分含量来调整垃圾特性，已成为解决垃圾问题的重要优先选择。遵循生活垃圾管理的优先顺序，首先需要充分保证垃圾体积与重量的减少，同时尽最大可能地回收可利用的物质；然后进行最终处理，这是城市生活垃圾处理的技术路线。因此依靠生物技术为基础，创造合理的工艺条件和选用合理的装置，建立一个高效、经济、无害地去除水分、降解有机质含量的系统，对城市生活垃圾综合处理具有重要意义。

现有的生活垃圾发酵或消化方法与装置有很多缺点，例如：条垛式具有占用面积大、翻抛影响环境等缺点；仓式具有占用面积大，抽风管相对复杂，运行维护难，处理量有限，机械容易出故障等问题；其他如立式发酵筒、卧式滚筒发酵装置、箱式（池式）发酵池都需要正压强制送风供氧，如果容量过大，供氧有可能不够充分；如果容量不大，又不能规模化工业化推广。原料滞留时间相对较短，发酵可能不够充分，需要有二次发酵熟化装置进行补充；不能连续供料连续出料等诸多问题，最重要的就是占地面积大、不能形成规模化、工业化、工程化和流水作业。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、占地面积小、能实现规模化、工业化、工程化以及连续流水作业的用于规模化预处理生活垃圾的装置及其方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于规模化预处理生活垃圾的装置，包括立式筒体以及用来与立式筒体配合的抽风组件、双螺旋杆出料组件、温度自动控制组件，所述立式筒体内设有用来填充原料的原料腔以及呈相对状设置于原料腔两端的进风道和出风道，所述原料腔的顶端开设有进料口，所述原料腔的底端开设有出料口；所述进风道上朝向原料腔的一面上开设有用来与原料腔连通的若干个进风孔，所述进风道上远离原料腔的一面开设有一个以上的进风口；所述出风道朝向原料腔的一面上开设有用来与原料腔连通的若干个出风孔，所述出风道远离原料腔的一面或者所述出风道的顶端上开设有与出风口。

作为本发明装置的进一步改进：

所述立式筒体、进风道、出风道以及进风道与原料腔之间的过风面、出风道与原料腔之间的过风面均沿着竖直方向布置，所述若干个进风孔沿着竖直方向在进风道与原料腔之间的过风面上依次排列布置，所述若干个出风孔沿着竖直方向在出风道与原料腔之间的过风面上依次排列布置。

所述进风道和出风道均与原料腔的高度相同，所述进风道和出风道与原料腔连通的过风面覆盖整个原料腔的高度。

所述立式筒体的横截面形状为圆形、或椭圆形、或方形。

所述进风孔和/或出风孔的形状为条状、或缝隙状、或孔状。

所述进风口开设于进风道的底端，也可在进风道的中部或上端增设进风口，所述出风口开设于出风道的顶端，也可在出风道的中部或下端增设出风口。

所述进风口为两个以上并分别开设于进风道的上端、中段和底端，所述出风口也为两个以上并分别开设于出风道的顶端、中部和下端。

本发明进一步提供一种采用上述装置的用于规模化预处理生活垃圾的方法，其具体流程为：

① 垃圾物料送至立式筒体的原料腔中，垃圾物料高出最上一排进风孔和出风孔；

② 利用抽风组件经进风道供入氧气，使好氧性高温细菌旺盛繁殖，使垃圾在原料腔内维持发酵，并从出风道将发酵后产生的气体排出；

③ 第一批垃圾物料下沉后，放入第二批垃圾物料，继续使垃圾物料最高点高出最上一排进风孔和出风孔；

④ 持续通入空气，持续发酵，依此方法物料下沉多少就添加多少，始终保持物料高出最上一排进风孔和出风孔；

⑤ 第一批垃圾物料在原料腔中持续发酵30～50天，原料腔中的温度下降；

⑥ 第一批垃圾物料出料；然后接下来，依次进行第二批及其后多批出料，维持原料腔内添加物料和出料的连续性。

作为本发明方法的进一步改进：

通过发酵热使原料腔内的温度保持在40℃～75℃高温进行好氧发酵。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明针对高水分、高有机质、低热值、成分复杂的城市混合生活垃圾的特性，以降低水分、降解有机质、提高垃圾低位发热量，为垃圾的有效分选和最终处理提供帮助。本发明采用连续式好氧动态工艺，干燥原生垃圾效果明显，且占地面积小，可以规模化、工业化、工程化和实现连续流水作业；同时，本发明还可以根据实际需要应用于厌氧方式的生活垃圾预处理工艺中。

2、本发明的用于规模化预处理生活垃圾的装置，采取负压抽风供氧，供氧效率高；立式筒体中原料腔的相对两侧分别设置进风道和出风道，进风道和出风道与原料腔的全接触面上全面积设置进风孔，使得堆体内垃圾能够与氧气充分接触，不会留死角。同时，上进下出的设计配合不间断的充分氧气供应，能够不受垃圾来料多少的影响，进而可以实现规模化、工业化作业，且垃圾物料滞留时间大大缩短，其发酵充分，不需二次发酵补充，最终进一步实现连续供料和连续出料，提高了处理效率和处理质量，可以实现流水作业；整个装置机械装置少、结构简单、操作简便、工作稳定、运行故障少。

3、本发明的用于规模化预处理生活垃圾的装置，可以规模化、经济、高效地去除原生垃圾水分；可以规模化、经济、高效地降解原生垃圾中的有机质，彻底改善垃圾特性，为垃圾的最终处理提供良好条件。本发明利用生物的天然活性，不仅运行成本低，而且避免二次污染。本发明对垃圾进行生物预处理后进一步与机械分选处理工艺相结合，最大程度地实现原生生活垃圾中水分和有机物的减量，可用物的回收，废渣废料的分离，最终实现易燃物焚烧能源利用、可用物回收、废渣废料填埋的综合处理模式。该工艺具有周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化操作等优点，适用于在污泥、城市垃圾、畜禽粪便和农业秸秆处理中被广泛采用，也是城市生活垃圾预处理的最佳工艺。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

图2是本发明装置的结构示意图。

图3是本发明装置的局部俯视结构示意图。

图4是本发明中进风道与原料腔接触一面的结构示意图。

图5是本发明中出风道与原料腔接触一面的结构示意图。

图6是本发明中立式筒体采用圆形截面实例的结构示意图。

图7是本发明中立式筒体采用椭圆形截面实例的结构示意图。

图8是本发明中进风孔为缝隙状实例的结构示意图。

图9是本发明中进风孔为孔洞状实例的结构示意图。

图例说明：

1、原料腔；2、垃圾物料；3、立式筒体；4、进风道；5、出风道；6、进风口；7、出料口；8、出风口；9、进料口；10、进风孔；11、出风孔；12、温度自动控制器；13、抽风组件；14、破袋机；15、温度传感器。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图2、图3、图4和图5所示，本发明用于规模化预处理生活垃圾的装置，包括立式筒体3以及用来与立式筒体3配合的抽风组件13、双螺旋杆出料组件、温度自动控制组件等等。温度自动控制组件包括装设在立式筒体3内的温度传感器15和装设于立式筒体3外部的温度自动控制器12，温度传感器15的导线通过立式筒体3及其外部绝缘层上的密封通孔连接至温度自动控制器12，实现对有机物发酵温度的实时监控。抽风组件13与温度自动控制组件相连，能作到超过设定温度时抽风机启动，低于设定温度时抽风机停止，用以实现根据堆体内温度确定抽风机的自动启动和自动停止。甚至可以采用计算机控制。在立式筒体3的进料端还可以进一步包括破袋机14，破袋机14是破碎袋装垃圾的前处理附属设备。破袋机14的出料端与进料机构相连，用来对立式筒体3实施连续进料。该进料机构可以采用皮带运输机等等。在立式筒体3的出料端设置双螺旋杆出料组件，用来完成立式筒体3的连续出料。

本发明中的立式筒体3采用单个独立的立式结构，其为本发明的核心装置。该立式筒体3可以为钢筋混凝土结构、砖混结构或其他结构，它的外侧面上还可以覆盖有绝热材料层。立式筒体3的平面形状没有特殊要求，只对能否实现顺利过风有要求。该立式筒体3的高度可根据实际情况确定，其通风面长度方向尺寸不受限制，宽度方向（水平直线过风距离）根据最佳通风效率确定。

本发明的立式筒体3内设有用来填充原料的原料腔1以及呈相对状设置于原料腔1两端的进风道4和出风道5，原料腔1的顶端开设有进料口9，原料腔1的底端开设有出料口7；进风道4上朝向原料腔1的一面上开设有用来与原料腔1连通的若干个进风孔10，进风道4上远离原料腔1的一面开设有一个以上的进风口6；出风道5朝向原料腔1的一面上开设有用来与原料腔1连通的若干个出风孔11，出风道5远离原料腔1的一面或者出风道5的顶端上开设有与出风口8。从进料口9连续往原料腔1中填入生活垃圾，生活垃圾由上至下逐渐运动，最终从出料口7中排出。在生活垃圾整个运动过程中，从进风道4引入的空气，会沿着原料腔1的高度方向充分进入到原料腔1中，以使原料腔1中的生活垃圾快速获得充分的空气以完成发酵；然后，发酵后产生的气体又会快速、充分的从出风道5中排出。整个垃圾预处理过程保持连续性，无需停留，进而大大提高了处理效率，同时由于能够保证发酵充分，因此生活垃圾的处理质量也大大提高。

本实施例中，立式筒体3、进风道4、出风道5以及进风道4与原料腔1之间的过风面、出风道5与原料腔1之间的过风面均沿着竖直方向布置，若干个进风孔10沿着竖直方向在进风道4与原料腔1之间的过风面上依次排列布置，若干个出风孔11沿着竖直方向在出风道5与原料腔1之间的过风面上依次排列布置。进风道4和出风道5均与原料腔1的高度相同，进风道4和出风道5与原料腔1连通的过风面覆盖整个原料腔1的高度。

本实施例中，立式筒体3的截面形状可以为圆形（参见图6）、或椭圆形（参见图7）、或方形（参见图3），进风孔10和/或出风孔11的形状可以为缝隙状（参见图8）、或孔洞状（参见图9）。当然，本发明的保护范围并不仅限于上述几种，其他形状的立式筒体3的截面以及进风孔10和出风孔11也应属于本发明的保护范围。进风孔10与出风孔11的数量可以相等，也可以不相等。进风孔10和出风孔11的设置宜小而密，其设置方式根据立式筒体3的结构形式来设置。如果立式筒体3的高度较高（高于10m）宜采用钢筋混凝土结构，则进风孔10和出风孔11的设置宜采用孔眼方式。如果立式筒体3的高度不高（低于10m）宜采用砖混结构，则进风孔10和出风孔11的设置宜采用条状或缝隙状。进风孔10和出风孔11的数量还应根据耗氧量进行计算确定。

本实施例中，进风口6可以开设于进风道4的底端，也可在进风道4的中部或上端增设进风口，出风口8开设于出风道5的顶端，也可在出风道5的中部或下端增设出风口，出风口8与抽风组件13相连通，通过抽风组件13的抽风机不断抽风形成负压，使进风口6顺利供入氧气，这样有利于原料腔1内垃圾可以接触充分的氧气，不留死角。

在其他应用实例中，还可以根据实际需要，采用多个本发明的装置以实现工业化、规模化预处理模式，该规模化模式以多个本发明的装置组成结构群来实现。在生活垃圾预处理过程中，根据环卫部门的收集量来确定单个该立式筒体3的大小规格和数量。

如图1所示，采用上述装置后，本发明的生活垃圾预处理方法的具体工艺流程为：

（1）破袋机14破碎原生垃圾中的塑料袋，要求破袋完全；

（2）垃圾物料2经由皮带输送机构传送至立式筒体3的原料腔1中，垃圾物料2高出最上一排进风孔10和出风孔11；

（3）利用强制抽风组件13与出风口8相连，抽风机抽风形成负压，经进风道4供入氧气（持续抽入35摄氏度过量空气），以使好氧性高温细菌旺盛繁殖，使垃圾在原料腔1内维持发酵，靠发酵热使原料腔1内的温度保持在40℃—75℃高温进行好氧发酵，让易腐生物质类有机物彻底完成放热过程，达到降解易腐生物质类有机物和降低垃圾含水率的目的。在这过程中，温度自动控制组件与抽风组件13联合使用，以实时监控整个过程。抽风机与温度自动控制组件相连，能作到超过设定温度时抽风机启动，低于设定温度时抽风机停止。实现根据堆体内温度确定抽风机的自动启动和自动停止。甚至可以采用计算机控制。

（4）第一批垃圾物料2下沉后，放入第二批垃圾物料2，继续使物料最高点高出最上一排进风孔10和出风孔11；

（5）持续通入35摄氏度过量空气，持续发酵，依此方法物料下沉多少添加多少，始终保持物料高出最上一排进风孔10和出风孔11；

（6）第一批垃圾物料2在原料腔1中持续发酵约30天～50天，原料腔1中的温度降至40℃以下；

（7）第一批垃圾物料2出料。

（8）依次进行第二批及其后多批出料，维持原料腔1内添加物料和出料的连续性。

按本发明实施高效的生物预处理工艺后，垃圾减重近40%，减容近35%，水分由40%～60%减少到约35%，挥发性有机物降解50%左右，机械化分选的效率能够从30～50%提高到80～90%。物料热值提高了2倍以上。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于规模化预处理生活垃圾的装置，其特征在于：包括立式筒体（3）以及用来与立式筒体（3）配合的抽风组件（13）、双螺旋杆出料组件、温度自动控制组件，所述立式筒体（3）内设有用来填充原料的原料腔（1）以及呈相对状设置于原料腔（1）两端的进风道（4）和出风道（5），所述原料腔（1）的顶端开设有进料口（9），所述原料腔（1）的底端开设有出料口（7）；所述进风道（4）上朝向原料腔（1）的一面上开设有用来与原料腔（1）连通的若干个进风孔（10），所述进风道（4）上远离原料腔（1）的一面开设有一个以上的进风口（6）；所述出风道（5）朝向原料腔（1）的一面上开设有用来与原料腔（1）连通的若干个出风孔（11），所述出风道（5）远离原料腔（1）的一面或者所述出风道（5）的顶端上开设有出风口（8）。

2.根据权利要求1所述的用于规模化预处理生活垃圾的装置，其特征在于：所述立式筒体（3）、进风道（4）、出风道（5）以及进风道（4）与原料腔（1）之间的过风面、出风道（5）与原料腔（1）之间的过风面均沿着竖直方向布置，所述若干个进风孔（10）沿着竖直方向在进风道（4）与原料腔（1）之间的过风面上依次排列布置，所述若干个出风孔（11）沿着竖直方向在出风道（5）与原料腔（1）之间的过风面上依次排列布置。

3.根据权利要求2所述的用于规模化预处理生活垃圾的装置，其特征在于：所述进风道（4）和出风道（5）均与原料腔（1）的高度相同，所述进风道（4）和出风道（5）与原料腔（1）连通的过风面覆盖整个原料腔（1）的高度。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于规模化预处理生活垃圾的装置，其特征在于：所述立式筒体（3）的横截面形状为圆形、或椭圆形、或方形。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于规模化预处理生活垃圾的装置，其特征在于：所述进风孔（10）和/或出风孔（11）的形状为条状、或缝隙状、或孔状。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于规模化预处理生活垃圾的装置，其特征在于：所述进风口（6）开设于进风道（4）的底端，所述出风口（8）开设于出风道（5）的顶端。

7.根据权利要求1～3中任意一项所述的用于规模化预处理生活垃圾的装置，其特征在于：所述进风口（6）为两个以上并分别开设于进风道（4）的上端、中段和底端，所述出风口（8）也为两个以上并分别开设于出风道（5）的顶端、中部和下端。

8.一种采用上述权利要求1～7中任意一项装置的用于规模化预处理生活垃圾的方法，其特征在于，具体流程为：

① 垃圾物料（2）送至立式筒体（3）的原料腔（1）中，垃圾物料（2）高出最上一排进风孔（10）和出风孔（11）；

② 利用抽风组件（13）经进风道（4）供入氧气，使好氧性高温细菌旺盛繁殖，使垃圾在原料腔（1）内维持发酵，并从出风道（5）将发酵后产生的气体排出；

③ 第一批垃圾物料（2）下沉后，放入第二批垃圾物料（2），继续使垃圾物料（2）最高点高出最上一排进风孔（10）和出风孔（11）；

④ 持续通入过量空气，持续发酵，依此方法物料下沉多少就添加多少，始终保持物料高出最上一排进风孔（10）和出风孔（11）；

⑤ 第一批垃圾物料（2）在原料腔（1）中持续发酵30～50天，原料腔（1）中的温度下降；

⑥ 第一批垃圾物料（2）出料；然后接下来，依次进行第二批及其后多批出料，维持原料腔（1）内添加物料和出料的连续性。

9.根据权利要求8所述的用于规模化预处理生活垃圾的方法，其特征在于：通过发酵热使原料腔（1）内的温度保持在40℃～75℃高温进行好氧发酵。