CN102755983A

CN102755983A - 一种生活垃圾综合处理系统及处理方法

Info

Publication number: CN102755983A
Application number: CN2012102173858A
Authority: CN
Inventors: 侯小兵; 戴礼潜
Original assignee: HUIZHOU SHENZHOU CHUANGYU LOW-CARBON TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: HUIZHOU SHENZHOU CHUANGYU LOW-CARBON TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2012-10-31

Abstract

本发明涉及一种生活垃圾综合化处理系统及方法。所述系统包括机械分选、有机生物质处理及燃气化三个子系统；其中燃气化子系统包括依次连接的热解炉料罐、干燥脱水筒、热裂解炉和燃气收集器；有机生物质处理子系统包括依次连接的水选槽、制浆机、臭氧水解氧化罐及离心脱水机；机械分选子系统首先对垃圾进行分选，选出的有机生物质输出到有机生物质处理子系统中的进行氧化降解；选出的可燃物输出到燃气化子系统中的进行燃气化处理；另外，离心脱水机与热解炉料罐连接，将脱水后的有机物分子也输送至燃气化子系统进行燃气化处理。本发明所述垃圾处理系统及方法投资相对较低，且效果好、经济效益高，适应性强，可实现垃圾中能量最大程度的回收再利用。

Description

一种生活垃圾综合处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾处理技术领域，具体涉及一种生活垃圾的综合处理方法与系统。

背景技术

生活垃圾处理是全球各国的重要难题，尤其是对于没有实施垃圾分类排放的国家，垃圾处理始终没有理想的处理技术。对于中国而言，垃圾处理面对的问题更为严重。中国人口占全球人口的1/4，垃圾日产量接近全球垃圾日产量的1/4，每年4亿吨的垃圾总产量，已经导致中国70%的城市陷入垃圾围城的尴尬境地，成为中国各地政府面临的最大难题。另一方面，由于中国经济实力远逊于发达国家的经济实力，在垃圾处理方面存在建设资金严重不足、垃圾处理补贴费偏低甚至没有、垃圾收运能力和经费不足等诸多问题。

目前，国内常用的垃圾处理手段为垃圾填埋和焚烧。垃圾填埋是最传统的手段，成本较低，但是把垃圾填埋在地下，即使使用最好的防渗漏方式，垃圾遗留的污染依然非常严重，危害地下水资源，传播臭气和疾病，导致土地失去开发利用价值，造成环境彻底破坏，严重的还经常产生填埋气体爆炸。垃圾焚烧方式只适合于原始分类彻底的垃圾，其存在能源回收率低、固体污染转成气体污染和水体污染、产生二恶英、垃圾少投率低、重金属飞灰污染严重等问题。而目前国内的混合垃圾，含水量高、成分复杂，燃烧中平均热值比较低，不适合进行直接焚烧处理。国内因盲目上马垃圾焚烧项目引发了多次社会问题，致使许多垃圾焚烧项目建成后不能运行，如北京的六里屯、高安屯垃圾焚烧厂、广州的番禺垃圾焚烧厂等。

根据中国目前的现状总结，真正适合国内混合垃圾现状的处理技术应该具有如下特点：第一，项目建设成本低，在国家投资扶持之外，项目建设欠缺的投资不高，地方财政或投资人能够承受；第二，能够彻底实现垃圾无害化处理，在满足垃圾无害化处理零排放的基础上，实施垃圾成分的资源化利用，符合国家可再生能源、循环经济等产业政策；第三，垃圾处理费用低，垃圾成分资源化利用程度高，可以不依赖于政府的垃圾处理补贴费独立生存并发展。

发明的内容

本发明需解决的问题是针对目前国内存在的混合垃圾现状，提供一种投资相对小且能够实现垃圾无害化处理的方法及其系统。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种生活垃圾综合处理系统，其特征在于：包括机械分选子系统及与其连接的有机生物质处理子系统和燃气化子系统；

所述燃气化子系统包括依次连接的热解炉料罐、干燥脱水筒、热裂解炉和燃气收集器；

所述有机生物质处理子系统包括依次连接的水选槽、制浆机、臭氧水解氧化罐及离心脱水机；

所述机械分选子系统与垃圾存储槽连接，对垃圾存储槽内的垃圾进行分选，选出的有机生物质输出到有机生物质处理子系统中的水选槽再依次进行处理；选出的可燃物输出到燃气化子系统中的热解炉料罐再依次进行处理；所述离心脱水机与热解炉料罐连接，将脱水后的有机物分子输送至热解炉料罐。

具体的，所述有机生物质处理子系统还包括与离心脱水机依次连接的污水收集装置、净化还原装置。

所述燃气化子系统中热裂解炉中设置水蒸气输出管道，该水蒸气输出管道连接至干燥脱水筒，将裂解过程中产生的水蒸汽作为干燥脱水筒的干燥热源。

本发明还提供一种基于上述生活垃圾综合处理系统的垃圾处理方法，包括以下步骤：

（1）对混合垃圾进行分选，分选出可燃物、有机生物质、渣土、金属等；

（2）将分选出的有机生物质垃圾输送至有机生物质处理子系统进行强制脱水；

（3）将强制脱水后的垃圾及步骤（1）中分选出来的可燃物输送至燃气化子系统进行燃气化处理；

（4）对步骤（2）中强制脱水时产生的污水使用臭氧和超声波协同氧化降解；

（5）对筛选出的渣土及各步骤产生残渣进行处理。

具体的，所述强制脱水包括以下步骤：

（21）把分选得到的有机生物质输送到水选槽，分离出渣土等杂物；

（22）把水选得到的有机生物质输送到制浆机研磨成为浆体；

（23）用气泡发生器把臭氧变成具有高能量密度的微小臭氧气泡，将臭氧气泡通入水中生成高能臭氧水溶液，高能臭氧水溶液通入臭氧水解氧化罐，将步骤（24）研磨成的有机生物质浆体输送到水解氧化罐，进行氧化降解；

（25）将氧化后的溶液输送至离心脱水机，脱水后产生具有稳定碳元素结构的有机物输送至热解炉料罐。

优选的，在步骤（23）中在臭氧水解氧化罐中附有超声波协同氧化作用。本发明的有益效果为：投资低，效果好，经济效益高，适应性强，项目运行成本低，实现垃圾中能量最大程度的回收。

本发明的有益效果在于：所述方法对于中国混合型生活垃圾现状，实现了垃圾中能量的最大程度的回收再利用，并基本实现了三废零排放；具体体现在：脱水后的垃圾成分可进行燃气化处理，产生高热值的燃气用于发电或用于给城市或居民供应燃气；脱水产生的高浓度污水进行除臭处理后，可作为生产有机肥料、有机营养液和有机农药的主要成分进行利用，燃气化残渣可以用于农业荒漠化盐碱化土地改良；处理过程中产生的污水和臭气统一回收处理，达标后排放。

附图说明

图1是本发明所述生活垃圾综合处理系统的实施例示意图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员能够更好地了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的阐述。

如图1所示，本发明实施例所述的生活垃圾综合处理系统包括机械分选子系统及与其连接的有机生物质处理子系统和燃气化子系统，机械分选子系统与垃圾存储槽1连接。

其中，燃气化子系统包括依次连接的热解炉料罐18、干燥脱水筒19、热裂解炉21和燃气收集器24。所述有机生物质处理子系统包括依次连接的水选槽10、制浆机12、臭氧水解氧化罐13、离心脱水机14及污水收集槽15、净化还原槽16。

具体使用时，将生活垃圾送入垃圾暂存槽1，经过机械分选系统2分选后，分离为可燃物3、有机生物质4、渣土5、金属和电池等危险废弃物6，渣土经过加工后可制成生态混凝土8，然后进入环境工程中应用或者直接销售，金属等可直接进行销售。

有机生物质进入水选槽10中进行水选，分离出来的渣土加工成生态混凝土，剩余有机质进入有机质制浆机12制成有机质浆体，然后浆体进入臭氧水解氧化罐13中进行水解氧化，水解氧化后的产物经过离心脱水机14进行脱水，脱水后产生的稳定碳元素结构有机物进入热解炉料罐18中进行燃气化准备；从离心脱水机14中产生的水分汇集到污水收集槽15中，并进入污水净化还原槽16中进行污水净化还原，产生的清水进入净化水生产回收系统30中供生产使用，产生的污泥可进入污泥槽17中收集，并送回到臭氧水解氧化罐5中重新进行水解氧化。被分离出来的可燃物（含纸张、塑料、橡胶、竹木等）直接进入热解炉料罐18中进行燃气化准备。

燃气化从物料干燥开始，物料首先进入干燥脱水筒19中，干燥产生的水蒸气可作为燃气化剂直接供应燃气化使用，干燥后的物料进入热裂解炉21中进行热裂解，热裂解产生的燃气进入燃气收集器24中，热裂解产生的碳元素喷入气化炉23中，在水蒸气的作用下转变成燃气，燃气统一收集到燃气收集器14中，经过净化处理后供应燃气化加热和燃气汽轮机组25发电使用，从而产生电力和热力，供应电网和热力用户使用。

在有机生物质处理子系统中，主要是利用臭氧水解氧化罐对有机生物质垃圾进行氧化降解反应，也就是强制脱水的过程。强制脱水的方法具体包括以下步骤：

（23）用气泡发生器把臭氧变成具有高能量密度的微小臭氧气泡，将臭氧气泡通入水中生成高能臭氧水溶液，高能臭氧水溶液通入臭氧水解氧化罐，将步骤（24）研磨成的有机生物质浆体输送到水解氧化罐，进行氧化降解；该步骤中还可附有超声波协同氧化作用。

下面列举一些在臭氧水解氧化罐中，有机生物质中主要成分的水解氧化的反应方程式如下：

淀粉氧化还原：（C₆H₁₀O₅）n + n OH^- + nH⁺ → n（C₆H₁₂O₆）,反应过程：淀粉——糊精——多糖——低聚糖——双糖——单糖；

纤维素氧化还原：（C₆H₁₀O₅）n + n OH^- + nH⁺ → n（C₆H₁₂O₆）,反应过程：纤维素——短纤维素——多糖——低聚糖——双糖——单糖；

半纤维素氧化还原:（C₅H₈O₄）n + n OH^- + nH⁺ → n（C₅H₁₀O₅）,反应过程：半纤维素——多糖——低聚糖——四糖——单糖；

蛋白质（包括被高温加热固化后的蛋白质）在酸性溶液中接受强氧化作用，在肽键中加入OH和H离子，蛋白质被分解成为肽键，肽键进一步被分解成氨基酸，氨基酸为稳定碳元素结构。反应过程：蛋白质——蛋白胨——多肽——低聚肽——寡肽——氨基酸。

在燃气化子系统中，燃气化反应利用的原理方程式为：C₆H₁₂O₆+C₅H₁₀O₅+H₂O——CH₄+CO+H₂O。

上述过程中，机械分选系统2在分选中可以使用磁选、涡旋磁选、重力分选、水选等各种分选手段；垃圾强制脱水手段可以采用上述优选的水解氧化方式，也可以采用机械加压方式；物料烘干的热源可以是燃气化和燃气发电产生的余热，也可以使用外置锅炉或电热；燃气化方式可以是二次裂解气化方式，也可以使用国内常见的气化燃烧方式；燃气发电可以使用燃气汽轮机发电，也可以使用燃气锅炉加蒸汽汽轮机发电；强制脱水的办法是采用高能氧手段强制氧化降解有机生物质，强制脱水产生的高浓度污水可以除臭后进行资源化利用，也可以进行深度氧化和絮凝沉淀后进行微生物处理，把高浓度污水净化为清水；热解气化产生的残渣以及分选的渣土可以用于资源化利用，也可以直接进行无害化填埋；臭气可以经过收集除臭后作为燃气燃烧的配风，也可以直接输入到双碱液吸收塔净化处理。

据统计，采用本发明所述系统及方法进行垃圾处理，燃气化子系统中，进入燃气化炉内的总热值为194万千卡/吨垃圾，燃气化率为90%，除加热消耗外，每吨垃圾可净产生4000千卡/m³的燃气350m³，回收总热值140万千卡/吨垃圾，使用燃气汽轮机发电，汽轮机的发电效率为35%，系统实际发电能力为569kw.h/吨垃圾，因此确定，每吨垃圾产生的燃气理论上可发电500kw.h以上，考虑到各地生活垃圾成分差异较大，所以在实际运行中按照理论值的80%考虑，即每吨垃圾可以发电400kw.h。可见，本发明所述垃圾处理系统及方法效果好、经济效益高，适应性强，可实现垃圾中能量最大程度的回收再利用，且投资相对较低。

本发明中未具体介绍的部分均可采用现有技术中的成熟技术手段，在此不再赘述。

上述仅为本发明较优的实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种生活垃圾综合处理系统，其特征在于：包括机械分选子系统及与其连接的有机生物质处理子系统和燃气化子系统；

所述燃气化子系统包括依次连接的热解炉料罐（18）、干燥脱水筒（19）、热裂解炉（21）和燃气收集器（24）；

所述有机生物质处理子系统包括依次连接的水选槽（10）、制浆机（12）、臭氧水解氧化罐（13）及离心脱水机（14）；

所述机械分选子系统与垃圾存储槽（1）连接，对垃圾存储槽（1）内的垃圾进行分选，选出的有机生物质输出到有机生物质处理子系统中的水选槽（10）再依次进行处理；选出的可燃物输出到燃气化子系统中的热解炉料罐（18）再依次进行处理；所述离心脱水机与热解炉料罐（18）连接，将脱水后的有机物分子输送至热解炉料罐（18）。

2. 根据权利要求1所述的生活垃圾综合处理系统，其特征在于：所述有机生物质处理子系统还包括与离心脱水机依次连接的污水收集装置（15）、净化还原装置（16）。

3. 根据权利要求1所述的生活垃圾综合处理系统，其特征在于：所述燃气化子系统中热裂解炉（21）中设置水蒸气输出管道，该水蒸气输出管道连接至干燥脱水筒（19），将裂解过程中产生的水蒸汽作为干燥脱水筒（19）的干燥热源。

4. 基于上述权利要求1-3中任意一项所述的生活垃圾综合处理系统的垃圾处理方法，包括以下步骤：

（5）对筛选出的渣土及各步骤产生残渣进行处理。

5. 根据权利要求4所述的生活垃圾综合处理方法，其特征在于：所述强制脱水包括以下步骤：

把分选得到的有机生物质输送到水选槽，分离出渣土等杂物；

把水选得到的有机生物质输送到制浆机研磨成为浆体；

（23）用气泡发生器把臭氧变成具有高能量密度的微小臭氧气泡，将臭氧气泡通入水中生成高能臭氧水溶液，高能臭氧水溶液通入臭氧水解氧化罐，将步骤（21）研磨成的有机生物质浆体输送到水解氧化罐，进行氧化降解；

（24）将氧化后的溶液输送至离心脱水机，脱水后产生具有稳定碳元素结构的有机物输送至热解炉料罐。

6. 根据权利要求5所述的生活垃圾综合处理方法，其特征在于：步骤（23）中在臭氧水解氧化罐中附有超声波协同氧化作用。