CN102716899A - 生活垃圾无害化处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生活垃圾无害化处理工艺，包括如下步骤：生活垃圾经过物化、微纳米氧气泡降解、热解气化和燃气回收利用的处理后，实现生活垃圾处理零排放。本发明能有效地对生活垃圾进行无害化处理及资源化，最大限度回收垃圾中的能源，实现垃圾无害化处理，消除垃圾处理过程中的二次污染，实现垃圾处理零排放。

Description

生活垃圾无害化处理工艺

技术领域

本发明属于城市生活垃圾处理领域，具体的说是涉及生活垃圾降解处理及热解气化发电的工艺。

背景技术

目前国内垃圾处理以焚烧发电和垃圾填埋为主，填埋是遗留严重污染的垃圾处理方式，占地面积大、土地资源浪费严重，垃圾渗滤液造成周边水环境和土地环境严重污染。焚烧发电技术，例如中国专利号“03114627.9”公开了一种可有效处理城市生活垃圾的综合处理技术，公开日为2004年10月13日，它利用一套由上下叠摞的两个焚烧室构成的叠加式高温多室作为焚烧设备，以分拣后的可燃的城市生活垃圾作为母体燃料，并投加部分助燃物质作为补充燃料进行高温焚烧发电，同时对焚烧产生的烟气进行三级碱性水洗中和，使城市生活垃圾处理达到无害化、减量化和资源化的目的。

焚烧发电从理论上说是不错的垃圾资源化处理手段，但是中国的生活垃圾是混合垃圾，其中含有大量的厨余垃圾成分，垃圾含水量高达50%以上，垃圾直接焚烧的热值非常低，一般在1000大卡左右，而且垃圾焚烧过程中需要消耗大量其他能源如油、煤等，能源回收率不足50%，在垃圾焚烧过程中因为垃圾热值低、炉温低而导致焚烧处理容易产生有毒有害气体如二恶英等，因此垃圾焚烧发电手段不能简单用于混合生活垃圾处理。

生活垃圾中包含大量的有机生物质，来源为家庭厨房和果品消耗，总量约为垃圾的50—60%，其余成分包括塑料、橡胶、可燃物（如纸张、竹木、纺织物等），占垃圾成分的20—40%，剩余成分为渣土。有机生物质中含水量达到70%以上，再加上空气潮湿、雨水等作用因素，致使垃圾总含水量超过50%。

再如，中国专利号“01107088.9” 公开了一种城市生活垃圾氧气顶吹直接熔融气化燃烧及其发电技术，公开日为20010711，是在收集处理好的垃圾中加固氯剂、固硫剂，助燃剂，在熔融气化燃烧炉中进行气化燃烧处理，得到有价金属合金，熔融渣和可燃性气体及烟气，该可燃性气体及烟气进入余热锅炉，产生的蒸气可用于发电，烟气经无害化处理后，直接排放。但该方法还存在如下不足：如加固氯剂、固硫剂，助燃剂，在熔融气化燃烧炉中进行气化燃烧处理，增加了运行成本，相对产生的可燃混合气体率低，单位垃圾能源回收率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有生活垃圾处理存在的上述问题，提供一种生活垃圾无害化处理工艺，本发明能有效地对生活垃圾进行无害化处理及资源化，最大限度回收垃圾中的能源，实现垃圾无害化处理，消除垃圾处理过程中的二次污染，实现垃圾处理零排放。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：生活垃圾经过物化、微纳米氧气泡降解、热解气化和燃气回收利用的处理后，实现生活垃圾处理零排放。

所述物化步骤中，通过垃圾磁选分离垃圾中的金属成分和危险废弃物，得到有机成分，有机成分再通过挤压脱水，得到污水和含水率为25%—30%的干燥物质。

所述微纳米氧气泡降解步骤中，将臭氧转变成的微纳米气泡注入污水中，在污水中的溶存时间至少为40分钟，使污水中的有机质被氧化降解，部分氨氮同时被氧化还原成为氮气释放，再经过滤和重金属滤除后，得到有机营养液。

所述臭氧转变成微纳米气泡采用多磁场回旋微细小氧气泡发生器，该发生器包括高压气水混合室和旋转压缩腔，所述高压气水混合室呈圆筒状，一端封闭，另一端与旋转压缩腔连通，沿高压气水混合室的切线设置有带压气水进口，旋转压缩腔内壁上设置有磁片层，旋转压缩腔一端与高压气水混合室连通，另一端设置有气泡水出口，所述旋转压缩腔呈圆台状，气泡水出口设置在圆台的小圆上。

所述将臭氧转变成的微纳米气泡中，95%以上的气泡直径小于50微米。

所述干燥物质在进行热解气化之前，使用余热进行烘干，脱出剩余的水分，得到含水率为4—6%的干物质，将干物质送入热解气化炉中进行热解气化。

所述热解气化中，先对干物质进行热裂解，再对热裂解后的物质进行湿法气化处理。

所述热裂解中，对有机干物质在500—600℃绝氧加热条件下，可使干物质中的含碳物质发生热裂解反应，释放出部分含碳可燃气体，伴随释放部分水蒸气，剩余成分90%以上为碳元素。

所述湿法气化处理中，对热裂解完成后的剩余成分继续绝氧加热到750—850℃的红热状态，同时向红热区域喷入水蒸气，可使碳元素与水蒸气发生水合反应，生成甲烷和一氧化碳。

所述燃气回收利用步骤中，将热解气化产生的燃气经过净化处理，消除燃气中含有的有害成分后，供给燃气汽轮机用于发电。

采用本发明的优点在于：

一、本发明将生活垃圾经过物化、微纳米氧气泡降解、热解气化和燃气回收利用的处理后，能有效地对生活垃圾进行无害化处理及资源化，最大限度回收垃圾中的能源，实现垃圾无害化处理，消除垃圾处理过程中的二次污染，实现垃圾处理零排放。

二、本发明所述物化步骤中，通过垃圾磁选分离垃圾中的金属成分和危险废弃物，得到有机成分，有机成分再通过挤压脱水，得到污水和含水率为25%—30%的干燥物质，采用强制挤压氧化手段对垃圾脱水，解决了垃圾脱水高能耗问题，平均每处理1吨垃圾，本方法比垃圾直接焚烧减少能耗约12.8万大卡，可多发电55.1kw.h。

三、本发明所述微纳米氧气泡降解步骤中，将臭氧转变成的微纳米气泡注入污水中，在污水中的溶存时间至少为40分钟，使污水中的有机质被氧化降解，部分氨氮同时被氧化还原成为氮气释放，再经过滤和重金属滤除后，得到有机营养液，经过臭氧水解后，污水中的病毒、病菌等各种有机生物质和大分子有机质大部分被氧化降解，分解成为小分子稳定碳元素结构有机物，消除了部分氨氮，消除了液体的臭味。

四、本发明所述臭氧转变成微纳米气泡采用多磁场回旋微细小氧气泡发生器，该发生器包括高压气水混合室和旋转压缩腔，所述高压气水混合室呈圆筒状，一端封闭，另一端与旋转压缩腔连通，沿高压气水混合室的切线设置有带压气水进口，旋转压缩腔内壁上设置有磁片层，旋转压缩腔一端与高压气水混合室连通，另一端设置有气泡水出口，采用此结构，可将气液混合液体中的气泡极限压缩，使输入气泡中95%以上的气泡直径小于50微米，最小直径可以达到10纳米左右，并在气泡上附加上高密度的宏观能量，从而使输入液体中的气体绝大部分以溶解态和假溶解态进入液体中， 溶解态氧气泡在水中停留时间很长，能正常发挥溶解氧气体的作用；所述旋转压缩腔呈圆台状，气泡水出口设置在圆台的小圆上，采用此结构使旋转压缩腔的腔体直径逐步缩小，液体涡旋转速逐步增加，液体内部压力随着液体转速增加而逐步加大，液体运动的线速度也随之增加，到达回转体终点输出口时，液体的转速、压力和线速度达到最大，在气泡水出口形成了液体的高压快速喷射。

五、本发明所述将臭氧转变成的微纳米气泡中，95%以上的气泡直径小于50微米，能够使各种难溶解气体以比较高的溶解度溶解于液体或液态有机物中，在污水、污泥处理和水环境修复以及有机物氧化降解（生活垃圾、餐橱垃圾、污泥等）领域，能够解决氧和臭氧在液体或液态有机物中的溶解度问题，并能使溶解的氧和臭氧具有较高的能量，这些能量可对污染物产生破坏和降解作用。

六、本发明中，所述干燥物质在进行热解气化之前，使用余热进行烘干，脱出剩余的水分，得到含水率为4—6%的干物质，将干物质送入热解气化炉中进行热解气化，可减小热解气化中的热能消耗，且可以提高热解气化效果，从而提高处理效果。

七、本发明所述热解气化中，先对干物质进行热裂解，再对热裂解后的物质进行湿法气化处理，干物质转化为碳元素的转化率高，且使碳元素与水蒸气发生水合反应的效率极高。

八、本发明所述热裂解中，对有机干物质在500—600℃绝氧加热条件下，使干物质中的含碳物质发生热裂解反应，释放出部分含碳可燃气体，伴随释放部分水蒸气，剩余成分主要为碳元素，具有的优点为既节约能源又保证了热解气化效率，温度过高浪费能源，过低热解气化效率低。

九、本发明所述湿法气化处理中，对热裂解完成后的剩余成分继续绝氧加热到750—850℃的红热状态，同时向红热区域喷入水蒸气，使碳元素与水蒸气发生水合反应，生成甲烷和一氧化碳，具有的优点为最大化提高了气化效果，生成的可燃混合气体含量高，即能源回收率大，发电量就多。

十、本发明，所述燃气回收利用步骤中，将热解气化产生的燃气经过净化处理，消除燃气中含有的有害成分后，供给燃气汽轮机用于发电，热解气化产生燃气后，在进入发电系统之前，燃气先经过热解气化系统的净化处理，然后输入燃气汽轮机发电，其优点主要表现消除了燃气中含有的有害成分，如氯化氢、硫化氢、氮氧化物和粉尘等，回收的氯化氢、硫化氢、氮氧化物用于生产化学试剂，粉尘生产生态混凝土，在给燃气汽轮机供应的是高热值的净化燃气，保证了汽轮机的工作效率和使用寿命，保证了生活垃圾处理零排放，没有有害气体对环境的污染。

附图说明

图1为本发明中采用的氧气泡发生器结构示意图

图2为图1的俯视剖面结构示意图

图中标记为：1、高压气水混合室，2、旋转压缩腔，3、带压气水进口，4、磁片层，5、气泡水出口。

具体实施方式

实施例1

一种生活垃圾无害化处理工艺，生活垃圾经过物化、微纳米氧气泡降解、热解气化和燃气回收利用的处理后，实现生活垃圾处理零排放。

所述物化步骤中，通过垃圾磁选分离垃圾中的金属成分和危险废弃物，得到有机成分，有机成分再通过挤压脱水，得到污水和含水率为25%的干燥物质。

所述微纳米氧气泡降解步骤中，将臭氧转变成的微纳米气泡注入污水中，在污水中的溶存时间为40分钟，使污水中的有机质被氧化降解，部分氨氮同时被氧化还原成为氮气释放，再经过滤和重金属滤除后，得到有机营养液。

所述臭氧转变成微纳米气泡采用多磁场回旋微细小氧气泡发生器，该发生器包括高压气水混合室和旋转压缩腔，所述高压气水混合室呈圆筒状，一端封闭，另一端与旋转压缩腔连通，沿高压气水混合室的切线设置有带压气水进口，旋转压缩腔内壁上设置有磁片层，旋转压缩腔一端与高压气水混合室连通，另一端设置有气泡水出口，所述旋转压缩腔呈圆台状，气泡水出口设置在圆台的小圆上。

本发明的优选实施方式为，所述将臭氧转变成的微纳米气泡中，95%以上的气泡直径小于50微米。

所述干燥物质在进行热解气化之前，使用余热进行烘干，脱出剩余的水分，得到含水率为4%的干物质，将干物质送入热解气化炉中进行热解气化。

所述热解气化中，先对干物质进行热裂解，再对热裂解后的物质进行湿法气化处理。

所述热裂解中，对有机干物质在500℃绝氧加热条件下，可使干物质中的含碳物质发生热裂解反应，释放出部分含碳可燃气体，伴随释放部分水蒸气，剩余成分90%以上为碳元素。

所述湿法气化处理中，对热裂解完成后的剩余成分继续绝氧加热到750的红热状态，同时向红热区域喷入水蒸气，可使碳元素与水蒸气发生水合反应，生成甲烷和一氧化碳。

所述燃气回收利用步骤中，将热解气化产生的燃气经过净化处理，消除燃气中含有的有害成分后，供给燃气汽轮机用于发电。

实施例2

本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于：

所述物化步骤中，通过垃圾磁选分离垃圾中的金属成分和危险废弃物，得到有机成分，有机成分再通过挤压脱水，得到污水和含水率为30%的干燥物质。

所述微纳米氧气泡降解步骤中，将臭氧转变成的微纳米气泡注入污水中，在污水中的溶存时间为50分钟，使污水中的有机质被氧化降解，部分氨氮同时被氧化还原成为氮气释放，再经过滤和重金属滤除后，得到有机营养液。

所述干燥物质在进行热解气化之前，使用余热进行烘干，脱出剩余的水分，得到含水率为6%的干物质，将干物质送入热解气化炉中进行热解气化。

所述热裂解中，对有机干物质在600℃绝氧加热条件下，可使干物质中的含碳物质发生热裂解反应，释放出部分含碳可燃气体，伴随释放部分水蒸气，剩余成分92%为碳元素。

所述湿法气化处理中，对热裂解完成后的剩余成分继续绝氧加热到850℃的红热状态，同时向红热区域喷入水蒸气，可使碳元素与水蒸气发生水合反应，生成甲烷和一氧化碳。

实施例3

本实施例与上述实施例基本相同，主要区别在于：

所述物化步骤中，通过垃圾磁选分离垃圾中的金属成分和危险废弃物，得到有机成分，有机成分再通过挤压脱水，得到污水和含水率为28%的干燥物质。

所述微纳米氧气泡降解步骤中，将臭氧转变成的微纳米气泡注入污水中，在污水中的溶存时间为60分钟，使污水中的有机质被氧化降解，部分氨氮同时被氧化还原成为氮气释放，再经过滤和重金属滤除后，得到有机营养液。

所述干燥物质在进行热解气化之前，使用余热进行烘干，脱出剩余的水分，得到含水率为5%的干物质，将干物质送入热解气化炉中进行热解气化。

所述热裂解中，对有机干物质在550℃绝氧加热条件下，可使干物质中的含碳物质发生热裂解反应，释放出部分含碳可燃气体，伴随释放部分水蒸气，剩余成分95%为碳元素。

所述湿法气化处理中，对热裂解完成后的剩余成分继续绝氧加热到800℃的红热状态，同时向红热区域喷入水蒸气，可使碳元素与水蒸气发生水合反应，生成甲烷和一氧化碳。

实施例4

本发明是一种全新的有机废物处理的方法。结合了高浓度高能量微纳米气泡氧化、高温分解技术和传统的高温供氧气化技术。没有传统的锅炉，而是模拟了地层中的化工过程，将有机废物降解气化。在一个封闭环境中，在高温高压之下把废物完全转变成合成气和可回收的固体残留。在高温及较长的驻留时间里，甚至可以摧毁最复杂的有机化合物。 　 

本发明的技术原理为：

1、可燃物和有机生物质热解气化基本原理

可燃物和有机生物质经过强制挤压脱水后，可以脱出20%左右的游离水分，剩余成分成为低含水量（含水量平均为25%—30%）的干燥物质。

这部分干燥物质在进行热解气化之前，首先使用热解气化余热和发电余热进行烘干，进一步脱出剩余的水分，得到含水量低于5%的干物质送入热解气化炉中进行热解气化。

热解气化分为两个过程——热裂解和湿法气化。

热裂解过程是在对热解气化物质绝氧加热（560℃左右）条件下使含碳物质发生热裂解反应，释放出部分含碳可燃气体如甲烷、一氧化碳等，伴随释放部分水蒸气，剩余成分主要是碳元素。

热裂解完成后，对剩余成分继续绝氧加热达到800℃左右的红热状态，同时向红热区域喷入水蒸气，使碳元素与水蒸气发生水合反应，生成甲烷和一氧化碳，化学方程式如下：3C + 2H₂O == CH₄ +2 CO。

生成气体中，甲烷体积含量为33.33%，一氧化碳体积含量为66.67%，甲烷的热值为9460千卡，一氧化碳的热值为3021千卡，总计气体理论热值为5167千卡。由于在生成燃气过程中有部分水蒸汽和其它气体如氯化氢、硫化氢、氮氧化物产生，其中水蒸气比例约为22%，其他成分为0.7%左右，因此实际产生的燃气热值约为4000大卡左右。经过实际测试，平均每吨垃圾中的可燃物和有机生物质可产生300—350m³的燃气。

使用燃气汽轮机发电，平均发电效率为37%，每立方米燃气可以发电1.72kw.h，因此每吨垃圾可以发电500kw.h以上。

垃圾热解气化后，剩余物质约为进入热解气化炉垃圾总量的15%左右，这部分成分中含碳量比较高，可以进行下一步利用。

2、高浓度污水氧化降解除臭及资源化利用的基本原理

垃圾强制挤压脱水产生的高浓度污水，COD达到8500mg/L以上，氨氮含量达到3900mg/L以上，污水有严重的臭味。

采用臭氧微纳米气泡氧化降解高浓度的COD，同时消除大约20%左右的氨氮，杀灭污水中的病毒、病菌和各种臭味，使污水成为高浓度的有机液体。

臭氧对病毒、病菌等有机生物质细胞和大分子有机质有氧化破坏作用，使之氧化降解为稳定碳元素结构的小分子有机物，采用微纳米气泡技术把臭氧转变成高能的微纳米气泡，并将臭氧微纳米气泡打入污水中，在水中溶存时间超过40分钟，使臭氧能够快速彻底完成病毒、病菌以及各种有机生物质和大分子有机物的氧化降解，部分氨氮同时被氧化还原成为氮气释放。

经过臭氧水解后，污水中的病毒、病菌等各种有机生物质和大分子有机质大部分被氧化降解，分解成为小分子稳定碳元素结构有机物，消除了部分氨氮，消除了液体的臭味。

水解氧化后，液体经过过滤和重金属滤除，得到没有漂浮物杂质的高浓度有机液体。由于大分子大多被氧化降解，液体中的有机物主要以小分子状态存在，可以直接被植物吸收利用，因此这种有机液体可以作为有机营养液，用于无土栽培营养液和生产有机肥料的液体添加粘合剂。

本发明的技术优势主要表现在：

本发明所有消耗的能量全部来源于垃圾处理过程，在生产过程中无需外部能源参与。而且与普通的垃圾焚烧相比，本发明能够最大比例回收垃圾中的能源。

 1、节能

（1）由于本发明采用了强制挤压氧化手段对垃圾脱水，解决了垃圾脱水高能耗问题，平均每处理1吨垃圾，本方法比垃圾直接焚烧减少能耗约12.8万大卡，可多发电55.1kw.h。

（2）本发明使用系统产生的余热做物料残余含水量干燥脱水，与垃圾直接焚烧相比，平均每处理1吨垃圾减少热能消耗16万大卡，可多发电68.8kw.h。

（3）本发明处理中，垃圾的热解气化温度为800℃，比垃圾焚烧温度平均低200℃，垃圾的平均比热按照0.6计算，每处理1吨垃圾可以减少加热能耗12万大卡，可以多发电51.6kw.h。

（4）垃圾直接焚烧的可燃物透烧率只有65%，换言之可燃物的能量回收率仅为65%；而采用热解气化方法后，可燃物的透烧率达到90%，扣除热解气化中消耗的能量之外，可燃物的能量回收率不低于85%。按照垃圾平均热值1000大卡考虑，使用本技术每处理1吨垃圾可多回收能量20万大卡，可多发电86kw.h。

（5）根据以上估算，本发明采用的垃圾处理工艺，比垃圾直接焚烧节省并多回收了大量的能源，节能的结果体现在垃圾发电能力大幅度提高，平均每处理1吨垃圾，本发明采用的垃圾处理工艺比垃圾直接焚烧可以多发电261.5kw.h。

常规的垃圾焚烧方法，每吨垃圾可以发电245—275kw.h，本发明每吨垃圾可以发电500kw.h以上。

2、减排

本发明采用的垃圾处理工艺与填埋方式相比，每天处理100吨生活垃圾，每年可以减少温室气体排放量为3万吨二氧化碳。

 3、环保

本发明由于采用臭氧微纳米气泡降解手段处理垃圾中的有机生物质，然后采用热解气化手段把有机生物质氧化降解产物和可燃物转化为燃气，燃烧过程中因单纯使用燃气而没有其它成分参与，炉温始终处于1200℃以上，因此在全部处理过程中没有任何有害气体如二恶英等产生，也没有污染物排放。

本发明以生活垃圾无害化处理为基本目标，在实现垃圾无害化处理的基础上，最大程度实现生活垃圾的资源化利用。要同步实现生活垃圾的无害化处理和资源化利用，在垃圾处理过程中，产生的所有污水全部统一处理，首先经过除臭水解，使用臭氧微纳米气泡完成水解除臭，然后对污水进行过滤，过滤产生的残渣回到挤压脱水工艺中；过滤后的污水经过浓缩处理，产生的水用于生产回用，部分污水经过深度净化后可以生产出洁净的生活用水，多余的洁净水外排；浓缩后的污水是营养成分丰富的有机液体，经过特殊配置后可以生产有机肥料、无土栽培营养液或者生物农药。

各个车间产生的臭气与烘干产生的水蒸气在本工艺中作为热解气化中的鼓风气体输入到热解气化炉中，供应热解气化使用，发电系统和热解气化系统产生的尾气，使用双碱法处理。

热解气化系统产生燃气后，在进入发电系统之前，燃气先经过热解气化系统的净化处理，消除燃气中含有的有害成分，如氯化氢、硫化氢、氮氧化物和粉尘等，给燃气汽轮机供应的是高热值的净化燃气，保证汽轮机的工作效率。回收的氯化氢、硫化氢、氮氧化物用于生产化学试剂，粉尘生产生态混凝土。

热解气化大约产生15%的固体残渣，这些残渣经过筛分后分离成含碳成分和渣土，含碳成分可以生产沙化土壤保水改良剂，渣土成分用于生产生态混凝土。

垃圾分选中选出的金属直接销售给物质回收公司，分选出来的灯泡、灯管、电池等危险废弃物交给危废处理中心处置。

工艺过程为：首先通过垃圾磁选分离垃圾中的金属成分和电池灯危险废弃物, 必要时可人工拣选剔消除垃圾中的金属成分和灯泡、灯管等危险废弃物，然后对垃圾挤压脱水处理，得到干燥（含水量低于30%）的垃圾成分，再把干燥垃圾成分送入热解气化系统中进行热解气化处理，将这些成分转化为可燃气体，燃气经过净化处理后，输送到燃气汽轮机中进行燃烧发电。在对垃圾进行资源化利用的同时对于污水进行超微纳米气泡降解和有害气体降解完成垃圾无害化处理，并专门设计残余成分的资源化利用方案。

按照上述方式处理生活垃圾，在完成了生活垃圾无害化处理的同时，最大程度回收了垃圾中的能源，并使用垃圾中的渣土成分生产生态混凝土，从而实现了生活垃圾的全部资源化循环利用，基本实现了垃圾处理过程中的三废零排放。

本工艺能够处理20T/日以下的生活垃圾，从而能实现县级、乡镇、乡村小规模量垃圾独立处理。

实施例5

本实施例对本发明中采用的多磁场回旋微细小氧气泡发生器做详细说明，但并不局限于该发生器，只要使输入气泡中95%以上的气泡直径小于50微米，最小直径可以达到10纳米左右即可。

多磁场回旋微细小氧气泡发生器包括高压气水混合室1和旋转压缩腔2，所述高压气水混合室1呈圆筒状，一端封闭，另一端与旋转压缩腔2连通，沿高压气水混合室1的切线设置有带压气水进口3，旋转压缩腔2内壁上设置有磁片层4，例如磁铁层或磁钢层，旋转压缩腔2一端与高压气水混合室1连通，另一端设置有气泡水出口5。气压水混合室1中的进口压力一般为0.25--0.4Mpa，出水口瞬时压力为1.6Mpa。

优选实施方式为，所述旋转压缩腔2呈圆台状，气泡水出口5设置在圆台的小圆上，此为优选方式，并不局限于此方式。

工作原理如下：

如图所示，带压气液混合液体从高压气水混合室的带压气水进口以切线进入，沿高压气水混合室内壁做圆周旋转进入旋转压缩腔，在旋转压缩腔内壁实现加速和加压后，以高速涡旋状态旋转到顶点后，从顶点的气泡水出口以高速涡旋喷出，高压高速涡旋气液混合液体喷射到外部液体的环境中，对外部液体产生电离、溶解等作用，在涡旋过程中，液体中混合的气泡被加速，并且随着加速过程的推进，液体内部压力逐渐增高，气泡被极限压缩，形成高能带电的界观尺寸微小气泡。

该发生器适合一定压力0.25--1.0MPa的气液混合液体加速压缩，制造高能带电的界观尺寸微小气泡。

该发生器可以使用机械精密加工完成，使用的材料包括工程塑料如PVC和聚四氟乙烯、不锈钢等。

采用该发生器后，气液混合液体以一定的压力和流量输入到高压气水混合室中，再进入旋转压缩腔，在导流作用下液体沿旋转压缩腔内壁做涡旋运动，最后从旋转压缩腔的气泡水出口输出，在保持恒定压力和流量的条件下，因旋转压缩腔直径逐步缩小，液体涡旋转速逐步增加，液体内部压力随着液体转速增加而逐步加大，液体运动的线速度也随之增加，到达气泡水出口时，液体的转速、压力和线速度达到最大，在回转多磁场腔体输出口形成了液体的高压快速喷射。

该发生器还具有电离作用：旋转压缩腔内壁上设置有磁片层，形成多磁场，由于气液混合液体中的气泡是经过多磁场，因此形成的气泡带有电离产生的离子，使气泡形成了离子气团。这些离子气团以比较高的线速度喷射到液体中后，对液体产生了强烈的机械切割电离作用和离子放电电离效应，使液体中产生了大量的正负离子并包围了气泡，在这些离子的作用下，气泡表面张力逐步增高，使气泡的直径越来越小，并随着离子的溶解而逐步溶解在水中，且这种离子作用力和表面张力全部或部分抵制了液体对气泡产生的浮力作用，使气泡在液体中不再是直线上升，而是长时间停留或者彻底溶解于液体中。

该发生器还具有分子间能作用：任何分子之间都存在分子间的作用力，称为分子间能。含有气泡的水溶液喷射之前，气泡因压力的作用压缩到最小，气泡直径压缩到微米或纳米级别，分子间能蓄积达到最高，气泡破裂或溶解后，气体分子自由热运动增强，可以随时加入到水分子共价键中成为溶解氧，也可以随时断裂其他物质与水分子形成的共价键，氧化还原其物质。

该发生器因压坏作用产生爆炸能：在水体中，由于微纳米气泡受到水的物理（水的流动过程产生的压缩和膨胀，旋涡流等）作用后，会因瞬间绝热压缩而产生超高压超高温的极限反应场，这个极限反应场能与周围的水作用生成高效的OH等的自由基，而自由基分子是非常不稳定的活性物质，为了从其他的分子夺取电子以求自身的电离平衡，会发挥出极强的氧化能力，可以分解难分解的有害化学物质。

氧气泡进入水中后，因气泡内部压力比较高，导致气泡壁具有比较高的张力，在发生碰撞或其他条件导致气泡破裂或溶解时， 气泡壁的张力作用将释放巨大的爆炸能量——超声波能量，这种超声波具有很强的杀菌作用，可以产生大量的负离子，同时可以促使氧分子溶解于水，破坏污染物与水的共价键连接，也可以破坏污染物内部的化学键连接，完成氧化降解污染物。

微纳米氧气炮的杀菌过程包括吸引与杀灭两个过程，这种带电的气泡可以吸附水体中的细菌与病毒，随着气泡的破裂，激发大量的自由基及破裂所产生的超高温高压，把吸附的细菌病毒杀死。这过程在环境消毒领域中具有更实用的意义。

微气泡自身具有较强的表面张力，高速射入水中时在外围水压的作用下又被进一步不断压缩，而形成气液临界表面积更大的超细微气泡，最后收缩到一定程度则消失溶解于水体中，这是它具有强大溶解性的原因所在。而且在收缩的过程中，随着气泡的缩小，气泡内的气压呈反比例地迅速提高，使泡内气体处于超高压状态，这种超高压状态与超高温效应结合，是微气泡产生超声波性状的重要原因所在。

Claims (10)

1.一种生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：生活垃圾经过物化、微纳米氧气泡降解、热解气化和燃气回收利用的处理后，实现生活垃圾处理零排放。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：所述物化步骤中，通过垃圾磁选分离垃圾中的金属成分和危险废弃物，得到有机成分，有机成分再通过挤压脱水，得到污水和含水率为25%—30%的干燥物质。

3.根据权利要求1或2所述的生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：所述微纳米氧气泡降解步骤中，将臭氧转变成的微纳米气泡注入污水中，在污水中的溶存时间至少为40分钟，再经过滤和重金属滤除后，得到有机营养液。

4.根据权利要求3所述的生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：所述臭氧转变成微纳米气泡采用多磁场回旋微细小氧气泡发生器，该发生器包括高压气水混合室和旋转压缩腔，所述高压气水混合室呈圆筒状，一端封闭，另一端与旋转压缩腔连通，沿高压气水混合室的切线设置有带压气水进口，旋转压缩腔内壁上设置有磁片层，旋转压缩腔一端与高压气水混合室连通，另一端设置有气泡水出口，所述旋转压缩腔呈圆台状，气泡水出口设置在圆台的小圆上。

5.根据权利要求1、2或4所述的生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：所述将臭氧转变成的微纳米气泡中，95%以上的气泡直径小于50微米。

6.根据权利要求5所述的生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：所述干燥物质在进行热解气化之前，使用余热进行烘干，脱出剩余的水分，得到含水率为4—6%的干物质，将干物质送入热解气化炉中进行热解气化。

7.根据权利要求1、2、4或6所述的生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：所述热解气化中，先对干物质进行热裂解，再对热裂解后的物质进行湿法气化处理。

8.根据权利要求7所述的生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：所述热裂解中，对有机干物质在500—600℃绝氧加热条件下，可使干物质中的含碳物质发生热裂解反应，释放出部分含碳可燃气体，伴随释放部分水蒸气，剩余成分90%以上为碳元素。

9.根据权利要求8所述的生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：所述湿法气化处理中，对热裂解完成后的剩余成分继续绝氧加热到750—850℃的红热状态，同时向红热区域喷入水蒸气，可使碳元素与水蒸气发生水合反应，生成甲烷和一氧化碳。

10.根据权利要求1、2、4、6、8或9所述的生活垃圾无害化处理工艺，其特征在于：所述燃气回收利用步骤中，将热解气化产生的燃气经过净化处理，消除燃气中含有的有害成分后，供给燃气汽轮机用于发电。