CN103722001B

CN103722001B - 一种生活垃圾资源化利用方法

Info

Publication number: CN103722001B
Application number: CN201310753197.1A
Authority: CN
Inventors: 李江山; 薛强; 王平; 刘磊; 李振泽
Original assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Current assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103722001A

Abstract

本发明涉及一种生活垃圾资源化利用方法。该方法将生活垃圾破碎并过5mm筛，调节过筛后生活垃圾颗粒物含水率在20%-25%范围内，pH值在7-9范围内，向生活垃圾颗粒物中添加由白腐菌或芽胞杆菌或葡萄球菌或成团泛菌的一种或几种组成的菌剂，在30℃-50℃及厌养环境下进行发酵5-7天。向发酵后的生活垃圾颗粒物中按质量比添加花岗岩石粉、水泥，生活垃圾颗粒物占70%、花岗岩石粉占15%-20%、水泥占10%-15%，混合并搅拌5～10分钟，于磨具中在1Mpa力作用下压实成型，再在温度20℃±2℃、湿度95%条件下进行养护28天，得到生活垃圾建筑材料。该材料实现了生活垃圾和花岗岩石粉的资源化利用，具有强度大、质量轻、污染小、价格低及制作方便等特点。

Description

一种生活垃圾资源化利用方法

技术领域

本发明涉及一种生活垃圾处理与资源化方法。

背景技术

我国城镇生活垃圾年产生量过亿吨，占世界垃圾总产生量的26.5%，且每年以8%-9%的速度增长；若加上农村的垃圾量数目更是惊人。今后30-50年是我国人口和城市化的高峰期，垃圾将对我国可持续发展提出严峻挑战，因地制宜地选择垃圾处理方式势在必行。

目前，国内外广泛采用的城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、焚烧、堆肥和综合利用(再生循环利用)四种处理方式。其中卫生填埋法占到全部垃圾处理的70%以上，堆肥法也占有较大比例，部分大城市采用焚烧法。卫生填埋法是在科学选址的的基础上，采用必要的场地防护手段和合理的填埋场结构。它的特点是成本低廉、适用范围广，但存在占用土地、二次污染严重及运行管理费用高等缺点。堆肥处理是指在有控制的条件下，利用微生物对垃圾中的有机物进行分解转化的过程，此方法对垃圾质量要求高，且发酵期间易产生恶臭，工艺条件难以控制，堆肥产品中易残留污染物，因此该方法未得到推广。焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的物质在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏的一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术，但该方法处理费用高，只有少数大城市采用，且处理过程中会产生有毒气体及危害性残渣，环境污染严重。综合处理是先对垃圾进行分类，再根据分出的垃圾种类，选择垃圾处理方式。目前我国城市垃圾的分类回收除在北京、上海等少数大城市得到初步实施外，大部分地区还是混合收集。针对混合垃圾的高效环保处理与资源化利用方法是我国建设生态文明所面临的重大难题和挑战。

由于我国粘土资源宝贵，粘土用于制砖已被禁止。采用生活垃圾制备建筑材料将是一种很好的出路。国内外已有少量的相关研究，但由于垃圾不均匀，且含有大量的有机质，导致制备的建材强度不达标、稳定性差。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开了一种生活垃圾资源化利用方法，该方法的目的在于提供一种环境污染小、附加值高、成本低、操作简单、质量轻且可规模化应用的生活垃圾建筑材料，其技术解决方案为：

一种生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：所述的方法按以下步骤进行：

A、将生活垃圾破碎并过5mm筛，调节过筛后生活垃圾颗粒物的含水率在20%-25%范围内，调节pH值在7-9范围内。

B、向生活垃圾颗粒物中添加菌剂并混合均匀，将添加了菌剂的生活垃圾颗粒物在30℃-50℃及厌养环境下进行发酵5-7天。

C、过滤出发酵后生活垃圾颗粒物中的渗沥液，向过滤后的生活垃圾颗粒物中按质量比添加花岗岩石粉、水泥，其中，生活垃圾颗粒物占70%、花岗岩石粉占15%-20%、水泥占10%-15%。

D、将上述配比的生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉和水泥混合并搅拌5～10分钟形成均匀混合物，将混合物置于磨具中在1Mpa力作用下进行压实成型。

E、将成型后的生活垃圾固化体在温度20℃±2℃、湿度95%条件下进行养护28天，得到生活垃圾建筑材料。

所述的菌剂为白腐菌或芽胞杆菌或葡萄球菌或成团泛菌的一种或几种的混合物。

所述的花岗岩石粉粒径小于100μm且Al₂O₃+SiO₂含量大于50%。

所述的菌剂添加量按质量比为生活垃圾颗粒物的1/10-1/20。

由于采用了以上技术方案，本发明的一种生活垃圾资源化利用方法，采用白腐菌或芽胞杆菌或葡萄球菌或成团泛菌的一种或几种的混合物对生活垃圾进行厌氧发酵，加速生活垃圾的陈腐和产沼过程，沼气收集可资源化利用，腐熟的生活垃圾可提高后期的固化效果。水泥的加入增加了生活垃圾颗粒物的强度，水泥水化产物氢氧化钙能与花岗岩石粉中的活性氧化物反应生成新的胶凝体，加速生活垃圾硬化，提高生活垃圾中污染物的稳定性。花岗岩石粉为废弃物，比表面积大，具有微珠效应，可充填生活垃圾固化体中的孔隙，减少生活垃圾中有机质对水化反应的阻滞作用，提高生活垃圾建筑材料强度和防渗性能。该生活垃圾建筑材料不但解决了生活垃圾和花岗岩石粉的出路问题，而且制备过程简单，环境污染小，抗压强度大且稳定，质量轻，是一种资源节约且环境友好的建筑材料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：

一种生活垃圾资源化利用方法，采用对辊粉碎机挤压生活垃圾并过5mm筛，提高生活垃圾的均匀度，细小颗粒有利于后期发酵和固化，调节过筛后生活垃圾颗粒物含水率在20%-25%范围内，调节pH值在7-9范围内，提供微生物生存适宜环境，向生活垃圾颗粒物中添加由白腐菌或芽胞杆菌或葡萄球菌或成团泛菌的一种或几种组成的菌剂，并混合均匀，加速生活垃圾降解和陈腐过程，陈腐垃圾性质稳定，有利于后期生活垃圾固化体强度增长，白腐菌主要降解生活垃圾中的木质素，芽胞杆菌主要降解生活垃圾中的有机质，葡萄球菌主要降解生活垃圾中的葡萄糖、麦芽糖和蔗糖，成团泛菌主要降解生活垃圾中的有机物和糖类，根据生活垃圾颗粒物中主要成分的含量调整各微生物之间的比例及菌剂的添加量，菌剂添加量按质量比为生活垃圾颗粒物的1/10-1/20之间，将加入菌剂的生活垃圾颗粒物在30℃-50℃及厌养环境下进行发酵5-7天，收集此过程产生的气体进行资源化利用，过滤出发酵后生活垃圾颗粒物中的渗沥液，防止渗沥液中的可溶盐和有机质对后期固化反应的影响，向过滤后的生活垃圾颗粒物中添加花岗岩石粉、水泥，水泥水化产物胶结生活垃圾颗粒，提高生活垃圾强度，同时，水化产物可通过物理包裹、化学反应等钝化生活垃圾中的污染物，降低污染物的释放，花岗岩石粉为采石场废料，粒径小于100μm且Al₂O₃+SiO₂含量大于50%，花岗岩石粉中由于含有大量的活性氧化物而具有较高的资源化利用价值，水泥水化产物氢氧化钙可和花岗岩石粉中的Al₂O₃、SiO₂等氧化物发生波索来反应，产生大量胶凝，且花岗岩石粉具有微珠效应，可填充孔隙，降低生活垃圾颗粒物中有机质对水泥水化反应的不良影响，按质量百分比称取生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉、水泥，生活垃圾颗粒物占70%、花岗岩石粉占15%-20%、水泥占10%-15%，将上述配比的生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉和水泥混合并搅拌5～10分钟形成均匀混合物，将混合物于磨具中在1Mpa力作用下进行压实成型，得到生活垃圾固化体，压实作用可增加固化体压实度，提高固化体强度，磨具形状根据生活垃圾建筑材料用途确定，且能承受大于1Mpa的力，将生活垃圾固化体在温度20℃±2℃、湿度95%条件下进行养护28天，得到生活垃圾建筑材料，该材料强度大、质量轻、价格便宜，可用于路基、墙体及矿坑充填等。

具体实施例

实施例1

本实施例称取生活垃圾5000g，采用对辊粉碎机挤压生活垃圾后过5mm筛，采用烘干法测筛下生活垃圾颗粒物中的含水率为23.8%，采用玻璃电极法测得pH为7.8。将生活垃圾颗粒物填于厌氧发酵罐中。由于该生活垃圾成分较均匀，白腐菌、芽胞杆菌、葡萄球菌和成团泛菌按体积比1：1：1：1混合均匀，各菌剂浓度为10¹⁰cfu/ml，混合液体菌剂按质量比1：10（菌剂：生活垃圾）添加到生活垃圾颗粒物中，并混合均匀，调节环境温度为30℃，发酵5天，期间每天收集沼气。取出发酵后的生活垃圾颗粒物，采用板框过滤出生活垃圾颗粒物中的渗沥液。向生活垃圾颗粒物中添加花岗岩石粉和32.5#水泥，花岗岩石粉为采石场废料，粒径为95μm且Al₂O₃+SiO₂含量为64%，按质量百分比称取生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉、水泥，生活垃圾颗粒物占70%、花岗岩石粉占15%、水泥占15%，将上述配比的生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉和水泥混合并搅拌5分钟形成均匀混合物，将混合物于240mm×115mm×53mm钢制磨具中在1Mpa力作用下进行压实成型，得到生活垃圾固化体，将生活垃圾固化体在18℃、95%湿度的养护箱中进行养护28天，用于高速路路基，测定其抗压强度、重金属浸出浓度，抗压强度采用万能试验机，浸出浓度采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）标准。各测试结果见表1。

表1实施例1生活垃圾固化体试验结果

实施例2

本实施例称取生活垃圾5000g，采用对辊粉碎机挤压生活垃圾后过5mm筛，采用烘干法测筛下生活垃圾颗粒物中的含水率为18.3%，通过添加自来水调节其含水率为24.7%，采用玻璃电极法测得生活垃圾颗粒物pH为7.2。将生活垃圾颗粒物填于厌氧发酵罐中。由于该生活垃圾颗粒中有机物含量较高，且不含有木质素，芽胞杆菌、葡萄球菌和成团泛菌按体积比3：1：2混合均匀，各菌剂浓度为10¹⁰cfu/ml，混合液体菌剂按质量比1：20（菌剂：生活垃圾）添加到生活垃圾颗粒物中，并混合均匀，调节环境温度为40℃，发酵6天，期间每天收集沼气。取出发酵后的生活垃圾颗粒物，采用板框过滤出生活垃圾颗粒物中的渗沥液。向生活垃圾颗粒物中添加花岗岩石粉和32.5#水泥，花岗岩石粉为采石场废料，粒径为90μm且Al₂O₃+SiO₂含量为69%，按质量百分比称取生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉、水泥，生活垃圾颗粒物占70%、花岗岩石粉占20%、水泥占10%，将上述配比的生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉和水泥混合并搅拌5分钟形成均匀混合物，将混合物于240mm×115mm×53mm钢制磨具中在1Mpa力作用下进行压实成型，得到生活垃圾固化体，将生活垃圾固化体在20℃、95%湿度的养护箱中进行养护28天，用于围墙墙体，测定其抗压强度、重金属浸出浓度，抗压强度采用万能试验机，浸出浓度采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）标准。各测试结果见表2。

表2实施例2生活垃圾固化体试验结果

——：未检出。

实施例3

本实施例称取生活垃圾5000g，采用对辊粉碎机挤压生活垃圾后过5mm筛，采用烘干法测筛下生活垃圾颗粒物中的含水率为21.4%，采用玻璃电极法测得生活垃圾颗粒物pH为6.6，采用0.01mol/L的NaOH溶液调节生活垃圾颗粒物pH为8.3。将生活垃圾填于厌氧发酵罐中。由于该生活垃圾有机质含量占90%以上，芽胞杆菌菌剂按质量比1：15（菌剂：生活垃圾）添加到生活垃圾颗粒物中，并混合均匀，芽胞杆菌菌剂浓度为10¹⁰cfu/ml，调节环境温度为50℃，发酵7天，期间每天收集沼气。取出发酵后的生活垃圾颗粒物，采用板框过滤出生活垃圾颗粒物中的渗沥液。向生活垃圾颗粒物中添加花岗岩石粉和32.5#水泥，花岗岩石粉为采石场废料，粒径为100μm且Al₂O₃+SiO₂含量为58%，按质量百分比称取生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉、水泥，生活垃圾颗粒物占70%、花岗岩石粉占18%、水泥占12%，将上述配比的生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉和水泥混合并搅拌5分钟形成均匀混合物，将混合物于240mm×115mm×53mm钢制磨具中在1Mpa力作用下进行压实成型，得到生活垃圾固化体，将生活垃圾固化体在22℃、95%湿度的养护箱中进行养护28天，用于废弃矿坑充填，测定其抗压强度、重金属浸出浓度，抗压强度采用万能试验机，浸出浓度采用《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》（HJ/T300-2007）标准。各测试结果见表3。

表3实施例3生活垃圾固化体试验结果

——：未检出。

Claims

1.一种生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：所述的方法按以下步骤进行：

A、将生活垃圾破碎并过5mm筛，调节过筛后生活垃圾颗粒物的含水率在20％-25％范围内，调节pH值在7-9范围内；

B、向生活垃圾颗粒物中添加菌剂并混合均匀，将添加了菌剂的生活垃圾颗粒物在30℃-50℃环境下厌养发酵5-7天；

C、过滤出发酵后生活垃圾颗粒物中的渗沥液，向过滤后的生活垃圾颗粒物中按质量比添加花岗岩石粉、水泥，其中，生活垃圾颗粒物占70％、花岗岩石粉占15％-20％、水泥占10％-15％；

D、将步骤C所述的生活垃圾颗粒物、花岗岩石粉和水泥混合并搅拌5～10分钟形成均匀混合物，将混合物置于磨具中在1Mpa压力下压实成型；

E、将成型后的生活垃圾固化体在温度20℃±2℃、湿度95％条件下养护28天，得到生活垃圾建筑材料。

2.根据权利要求1所述的一种生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：所述的菌剂为白腐菌或芽胞杆菌或葡萄球菌或成团泛菌的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：所述的花岗岩石粉粒径小于100μm且Al₂O₃+SiO₂的质量含量大于50％。

4.根据权利要求1或2所述的一种生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：所述的菌剂添加量按质量比为生活垃圾颗粒物的1/10-1/20。