CN103934253B - 生活垃圾全资源化无害综合处理方法 - Google Patents

生活垃圾全资源化无害综合处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,在生活垃圾处理过程中,采用精细化分选、高值化再生利用及三废无害化处理三大工序,第一步为通过多级精细化分选工序,将生活垃圾细分出包括无机物、废金属、厨余垃圾、可燃垃圾四类可利用物质;第二步为通过高值化再生利用工序,建立包括制砖、有机物制肥、木塑制品和垃圾衍生燃料RDF四个再生生产模块,使生活垃圾全资源化生产出新型肥料、能源材料系列技术产品;第三步为通过三废无害化处理工序,建立包括残余固废能源化、工艺废水处理零排放、废气达标排放模块,实现所有生活垃圾的全部资源化利用和无害化处置。本发明是一种对生活垃圾进行无害减量、资源化处理的方法。

Description

生活垃圾全资源化无害综合处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种对生活垃圾进行无害减量、资源化处理的方法,属城市垃圾处理技术领域。
背景技术
[0002] 随着全球经济和工业化的快速发展,城市规模的不断扩大,到2009年中国的城镇化率达到46.6%,城镇化人口的数量已经是美国总人口的两倍,比欧盟27国的总人口还多两倍。与此同时,城市生活垃圾的产生的总量也与日倶增,而且,城市生活垃圾的成分也变得越来越复杂。据统计,全世界的垃圾年增长率为8.42%,而中国的垃圾年增长率要在10%以上,是面临垃圾威胁最大的国家之一。80年代中国垃圾年产量为1.15亿吨,90年代已达到1.43亿吨。到2005年全世界每年4.9亿吨的城市垃圾,仅中国就占了其中的1.5亿吨。2010年,我国城市生活垃圾年清运量为2.21亿吨。预计到2030年,中国城市垃圾总量将达到4.09亿吨,2050年达到5.28亿吨。长此以往,中国大多数城市都将遭受生活垃圾所带来的危害,垃圾问题也将成为中国可持续发展所要面临的巨大挑战。
[0003]如此之多的城市生活垃圾,如果放任自流,不进行合理的处理,会侵占大量的土地,造成土地资源的严重浪费;垃圾中含许多有毒物质,长期堆放不仅污染土壤,还会随雨水下渗污染地下水资源;我们都知道垃圾聚集地是蚊蝇、蟑螂、老鼠以及微生物的滋生地和繁殖地。许多病菌、病毒和支原体通过蚊蝇鼠虫等传播媒介的传播,使人生病,危及健康。城市人每天所带来的大量生活垃圾所造成的环境污染已达到了不容忽视的地步。
[0004]由于全球人口急速增长,社会不断进步,人类对资源的需求,特别是能源的需求,也越显紧张。目前,能源的产生主要是靠石油,当消耗与日倶增,再加上人们对能源挥霍无度,在还没发现更好的替代能源时,对石油的需求量是越来越大,石油短缺造成供不应求的现象,有限的石油储藏资源恐怕会因此受到了威胁。虽然在核能应用方面已有一段时间,但是核能的潜在危险性与对环境的污染威胁也还没有比较成熟的解决方案,为了应付石油储藏资源逐渐用尽的危机,各国都想尽办法在寻找新的解决方案,来解决能源短缺问题,就如开发太阳能,风能,水电,潮电等等。其中不可忽视的一个方向是再生能源的开发,以便在石油储藏用尽之前能找到替代能源。
[0005]与此同时,科技的进步使得人们越来越懂得使用废物循环再用,再生能源也因此开始受到重视。此为可持续经济发展的一部分,这将为我们的后代保留宝贵的资源,为将来谋取幸福。生活垃圾的再循环,已不仅仅局限于垃圾的清理和运送那么简单,科学家们正绞尽脑汁,除了想办法将垃圾处理好之外,还要考虑到环境保护的问题,也同时想要把垃圾转化为可用的资源。探讨生活垃圾无害化与垃圾资源化,以期在新科技上的突破,既能把环境处理得更好,人们过更健康的生活,又使垃圾变废为宝,减少了宝贵的原生资源的消耗,为将来的生活谋福利,成为了人们在生活垃圾处理领域共同奋斗的目标。
[0006]可以看到,社会经济发展水平、城市规模,地理条件、居民生活习惯和季节差异性等因素致使城市生活垃圾的组成成分复杂多变,增大了垃圾的处理难度。因此,不同的城市和区域要因地制宜选择合适的垃圾处理技术。目前,世界各国最常见的垃圾处理方式有堆月巴、填埋和焚烧三种方式和一些其它的处理方式:
[0007] 高温堆肥
[0008]上个世纪20年代的荷兰开始对堆肥技术进行研究。堆肥法是利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物的新陈代谢作用,在适宜的条件下进行自我繁殖,从而将可降解的有机物质转化,使之稳定的过程。
[0009] 堆肥适合处理易腐烂、可降解有机物质含量高的的垃圾。不仅将有机成分转化成为可供施用的有机肥料,同时还可以减小环境污染,杀灭垃圾中的病菌,具有无害化和资源化的特征。但微生物对生存环境有一定的要求,受到如堆肥温度、PH值、有机物的含量、通风供氧情况碳氮比以及自然气候等许多条件的影响。而且堆肥法处理周期长,占地面积大,产生挥发性硫化物会污染大气,特别是垃圾中的一些重金属元素会在土壤中富集,随食物链进入人体,严重危害人类的身体健康。
[0010] 卫生填埋
[0011] 英国最早于1930年,美国于1940年开始使用垃圾填埋技术。卫生填埋是将垃圾运送到选定好的场所进行填埋。填埋法具有技术成熟、操作简单、投资和运营成本低、处理量大、适用于所有类型垃圾等诸多优点,是目前采用最多的处理方式。
[0012] 但是,填埋的垃圾并没有进行无害化处理,残留着大量的细菌、病毒;还潜伏着沼气重金属污染等隐患;其垃圾渗漏液还会长久地污染地下水资源,所以,这种方法潜在着极大危害,会给子孙后代带来无穷的后患。其次填埋场占用大量的土地在土地资源日益紧张的今天,在城市建设填埋场无疑增加了处理成本,也是对土地资源的浪费,因此,场址的选择变得越来越困难。而且这种方法也达不到资源化的目的。目前许多国家已经意识到该方法所带来的危害,现在填埋法已经有下降的趋势。
[0013] 焚烧法
[0014]该工艺是一种高温热处理技术,就是将城市生活垃圾作为固体燃料,投入到垃圾焚烧炉中,在高温条件下,空气中的氧气与垃圾中的可燃物质反生剧烈的燃烧反应,放出热量,转化为高温燃烧气体和性质稳定的固态炉渣以及飞灰。
[0015] 垃圾焚烧法可缩小垃圾的体积,一般焚烧处理后可减容80%_90%减容效果相当显著。占地面积较小选址灵活,靠市区较近,减少垃圾运输费用,处理周期短。同时,可以回收垃圾焚烧的热能用来发电,余气用来取暖,变废为宝,资源化程度高。其缺点是首先对垃圾的热值要求高,若热值低,需要添加辅助燃料,增大了投资成本。其次,焚烧的尾气含有大量的颗粒物、硫氧化物SOx、氮氧化物NOx、重金属、二噁英等多种污染物,存在二次污染问题。
[0016] 二恶英是一种毒性十分大的一类有机化合物,万分之一甚至亿分之一克的二恶英就会给健康带来严重的危害。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。二恶英除了具有致癌毒性以外,还具有生殖毒性和遗传毒性,直接危害子孙后代的健康和生活。并且,自然界的微生物和水解作用对二恶英的分子结构影响较小,环境中的二恶英很难自然降解消除。因此二恶英污染是关系到人类存亡的重大问题,必须严格加以控制。
[0017] 研究表明,大气环境中的二恶英90%来源于城市和工业垃圾焚烧。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物,在无组织焚烧时,极易产生二恶英。解决垃圾处理中产生二恶英的问题也就成为攻克二恶英污染问题的重中之重。正因为这样,人们在这方面投入了大量精力,开发研究,了解了二恶英的特性,并在垃圾处理方面取得了重大的突破。
[0018]显然,这类垃圾焚烧主流技术的核心就是采用高温焚烧防止二恶英的产生,同时在焚烧后,其焚烧产物(包括残渣和高温废气)的快速冷却,阻止再次聚合产生二恶英类的异构体。以确保处理后垃圾的产物无害化。当然,这二个核心工序已有相应的成熟技术来实施。但这也必然带来高温焚烧所需要的可观的能耗以及实现快速冷却所必需的激冷措施(如喷水激冷等)。并且这样往往会因焚烧产物冷却不均匀或不够快,而导致排放废气中二恶英残留过高的问题。
[0019] 综合上述讨论,我们可以看到,世界各国最常见的垃圾处理方式有堆肥、填埋和焚烧三种方式和一些其它的处理方式都存在这样那样的问题和应用的局限性。不仅在无害化方面,各有不同的不足之处,而且特别在资源化方面,这些常见的处理方法,都没有充分挖掘出生活垃圾所潜在的巨大的资源量,无法实现最大程度的变废为宝,使垃圾的潜在资源循环利用达到最大化。即使是资源化程度高的垃圾焚烧法,尽管它回收了垃圾焚烧时产生的部分热能用来发电,余气用来取暖,变废为宝,但可以看到,这种方法对生活垃圾的热值要求高,若热值低,仍需要添加辅助燃料。有研究表明,垃圾焚烧法对城市垃圾内含的能量热值的利用率仅有15%_20%,并且生活垃圾中相当部分有价值的资源在焚烧中变成了废气而排放出去,并导致垃圾焚烧产生的碳排放高达0.561吨C02/吨,给环境带来了负面影响。
[0020] 针对世界各国最常见的垃圾处理方式存在这样那样的不足和应用的局限性,本发明提供一种对生活垃圾进行全资源化无害减量处理的方法及生态产业链。以期实现所有生活垃圾的全部资源化再生利用和无害化处置。使生活垃圾处理成为了生态循环经济的重要组成部分,可以与其它产业相融合,形成共生发展的生态产业链,促进生态文明建设,既可以产生良好的经济效益,又可为两型社会的发展做出应有贡献。
发明内容
[0021] 本发明的目的是提供一种生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法。
[0022] 为了实现上述目的,本发明提供的技术方案为:提供一种对生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,在生活垃圾处理过程中,采用精细化分选、高值化再生利用及三废无害化处理三大工序,其包括:
[0023] 第一步为通过多级精细化分选工序,将生活垃圾进行人工初选,将垃圾中的棉被、鞋、木材、玻璃瓶以及大块建材砖瓦分拣出来,再通过破袋筛分工序将垃圾中渣土与有用垃圾分离,二级人工分选将塑料和橡胶从垃圾中分选出来,且拣出电子产品和电池,通过物理分选工序将金属分离,剩余垃圾通过滚筒筛分机分离出不能做有机肥的塑料和纸质物,将不能做有机肥的塑料和纸质物进一步分拣出加工附加值更高的木塑制品的塑料;
[0024] 第二步为通过高值化再生利用工序,建立包括制砖、有机物制肥、木塑制品和垃圾衍生燃料RDF四个再生生产模块,使生活垃圾全资源化生产出新型肥料、能源材料系列技术
τώ: 口广PR ;
[0025] 第三步为通过三废无害化处理工序,建立包括残余固废能源化、工艺废水处理零排放、废气达标排放模块,实现所有生活垃圾的全部资源化利用和无害化处置。
[0026] 在垃圾精细化分选工序中,包括建立以破袋筛分、物理分选、滚筒筛分及深度分选四级机械化、自动化分选工序为核心,辅以二级人工分选的工序,将生活垃圾进行人工初选,将垃圾中的棉被、鞋、木材、玻璃瓶以及大块建材砖瓦分拣出来,再通过破袋筛分工序将垃圾中渣土与有用垃圾分离,二级人工分选将塑料和橡胶从垃圾中分选出来,且拣出电子产品和电池,通过物理分选工序将金属分离,剩余垃圾通过滚筒筛分机分离出不能做有机肥的塑料和纸质物,将不能做有机肥的塑料和纸质物进一步分拣出加工附加值更高的木塑制品的塑料;
[0027] 通过高值化再生利用工序,建立制砖、有机物制肥、木塑制品和垃圾衍生燃料RDF四个再生生产模块,而将分选出的少量废金属、废玻璃直接出售,使生活垃圾全资源化生产出新型肥料、能源材料系列技术产品服务于当地的高效农业、清洁能源、新农村建设和新型城镇化建设;
[0028] 通过三废无害化处理工序,建立残余固废能源化、工艺废水处理零排放、废气达标排放处理模块,进一步把残余固废中的能量资源释放出来,实现使残余固废最大化地减量,并将其能量资源变成可利用的能源(如蒸汽)和还可以利用的物料(炉渣)加以回用;并由工艺废水处理零排放处理模块,对工业废水无害化处理,使工艺废水得到净化,返回流程中使用,并增添反渗透工艺,利用渗透膜来获得满足锅炉应用要求的净水。从而,实现了工艺废水的零排放处理。
[0029]多级精细化分选工序中,首先对包装的生活垃圾解包,进行一级人工初分,将垃圾中的大块可燃物(如棉被、鞋等)、木材、树枝、玻璃瓶以及大块建材砖瓦等分拣出来。使垃圾能够安全地进入下面一系列的机械化精细分选流程,不至于这些垃圾损坏设备。
[0030] 然后,进入第一个核心工序:破袋筛分工序:采用破袋滚筒筛分机进行破袋筛分,将垃圾中渣土类杂物与有用垃圾分离;破袋滚筒筛分机内设有筛筒,筛筒内的刀片将垃圾袋切碎,附着在垃圾表面的渣土类颗粒杂物在滚动带振动中抖落,掉入筛筒下的筛下物输送带,送往残余固废能源化模块作进一步处理;筒内分离出的有用垃圾则进入下一道工序。
[0031] 为防止电子产品、电池等有害垃圾混入金属材质类有用垃圾中,并把无法通过物理分选工序分选出来的有用塑料和橡胶人工拣出,在破袋滚筒筛分工序后设置了二级人工分选工序。通过人工分选将有用塑料和橡胶选出,送至木塑制品生产模块生产木塑制品;而拣出的电子产品、电池有害垃圾,送至有资质的危废处理中心加以处置;分离出的有用垃圾在二级人工分选工序后,进入第二道核心工序‘物理分选工序’。
[0032] 物理分选工序设置有电涡流及磁选分选装置,通过电涡流产生的电磁场与金属内感应产生的反电磁场的作用力,将导电的金属物,推出垃圾堆,并利用铁质材料的磁性,将铁质垃圾分选出来,实现金属类废料与其他生活有机垃圾分离。
[0033]与金属类废料分离的生活有机垃圾,在物理分选工序后,即进入破碎、滚筒筛分工序,将可制作有机肥的原料和不可分解制肥的塑料、纸质物分开。
[0034]由专用低破碎力的破碎机完成破碎工序,将可制作有机肥的原料破碎成设定粒度颗粒,而其余的塑料、纸质物则没有破碎;并由特定设计的滚筒筛分机实施筛分工序,将可制作有机肥的有机物原料颗粒,通过筛分从有机物垃圾中分选出来,成为筛分滚筒的筛下物,送往制作有机肥的再生模块进行高值化处理;而留在滚筒筛分机之筛筒内的,则是残余的不能做有机肥的塑料、纸质物。
[0035] 在精细分选工序的最后阶段设置了深度分选工序,将前工序分选出的不能做有机肥的残余的塑料、纸质物进一步分选,将可作为加工附加值更高的木塑制品的塑料部分分拣出来。
[0036] 深度分选工序由一套风选和光电拣选装置组合的设备系统来完成,利用物料的比表面的差异及表面漫反射的差异,采用受控气流将塑料、纸质物分离开来,把可作为加工附加值更高的木塑制品的塑料分拣出来,送至木塑制品生产模块;其余作为可燃垃圾送往垃圾衍生燃料RDF生产模块进行加工。
[0037] 本生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法还包含整个处理过程中出现的三废的资源化、无害化处理工序,建立残余固废能源化、工艺废水处理零排放、废气达标排放处理模块,最大程度地扩大生活垃圾资源化利用的程度。
[0038] 包括对流程中的残余固废进行循环流化床锅炉燃烧处理,残余固废中内含的能量资源释放出来,使其变成可利用的能源(如蒸汽);
[0039] 残余固废在循环流化床锅炉燃烧处理后产生的炉渣,供作为供制砖生产的原料,同时该生产线的高效的热交换器,又将500-600 °C的锅炉尾气迅速冷却,把热量截留下来作制砖蒸压釜的热源。既避免了有毒的二恶英化合物的产生,也使残余固废中释放出来的能量资源得到进一步的利用。
[0040]同时,包括建立工业废水的零排放处理模块,采用废水处理工艺和反渗透工艺综合处理,使工艺废水得到净化,将各个工序中产生的工艺废水全部得到了无害化处理,并分别提供给各个模块和循环流化床锅炉用水,实现了完全返回使用的零排放的目标。
[0041] 建立废气达标排放模块,其包括废气收集管道系统、除尘处理和除臭处理三大部分,采取全系统封闭负压收集,使每个模块的废气不向外泄漏地进入废气处理系统。选用了具有领先水平的喷淋除尘机组,利用多级喷淋废气处理技术,实现废气的除尘、除可溶性有害气体;并采用多级除臭,运用臭氧、光催化剂等除臭技术进行废气的除臭。最终实现排放出达到国家标准。
[0042] 通过以下的描述并结合附图,本发明将变得更加清晰,这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
[0043]图1为本发明生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法的流程框图。
[0044]图2为如图1所示生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法的流程中产生的三废资源化、无害化处理工序流程框图。
具体实施方式
[0045] 现在参考附图描述本发明的实施例。如上所述,如图1、2所示:
[0046] 生活垃圾又称为生活废弃物是指在居民生活、商业活动、旅游、市政维护、企事业、机关单位办公等过程中所产生的固体废弃物。生活垃圾按其化学组分大致可分为无机废物和有机废物两大类,前者包括废金属、玻璃碎片、煤灰渣等,后者有餐厨余物、纸类、塑料以及橡胶制品等;按其属性又可分成可燃性垃圾(废塑料、废橡胶、废纸、植物废料等)、餐厨垃圾、无机建筑类垃圾(砖砾、沙土等)以及其他杂类垃圾(废金属、高品质塑料橡胶、电子垃圾等)O经不完全统计,其中约含有25 %-30 %可燃性垃圾,35 %-40 %餐厨垃圾,30 % -35 %无机建筑类垃圾,5 % -10 %其他杂类垃圾。一般生活垃圾都与水分混杂,含水量约为:厨余垃圾含30 %水分,塑料橡胶为2 %水分,纸张含10 %水分等,这些数值因垃圾来源而有所差别。
[0047] 本发明是对所有生活垃圾实现的全部资源化利用和无害化处置的一种方法,设立垃圾精细化分选系统、高值化再生利用系统、三废无害化处理系统三大系统,由一条生活垃圾精细分选流水线、四个高值化再生生产模块,再加上残余固废能源化、废水处理零排放、废气达标排放等三废处理模块组成,形成了完整的产业链,对生活垃圾实施全资源化、无害综合处理的生态化过程。
[0048] 生活垃圾全资源化无害综合处理的生态产业链的工艺流程如下:
[0049] I)生活垃圾精细化分选系统
[0050]垃圾精细化分选系统是以破袋筛分、物理分选、滚筒筛分以及深度分选四级分选工序为技术核心,配以少量人工分选,将被处理的生活垃圾细分出无机物、废金属及废玻璃、厨余垃圾、废旧高分子(废塑料等)、可燃垃圾等五类可利用物质,将其输送至相关的高值化再生利用系统实现再生生产成具有较高价值的再生产品;而分选中产生的残余固废、工艺废水和废气送往三废处理系统实施残余固废能源化、废水处理零排放、废气达标排放处理,从而达到生活垃圾的全资源化利用的最大化和垃圾无害化处置的生态循环最佳效应。
[0051] 生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法的流程框图,如图1所示,可以看到:
[0052] 生活垃圾由各处收集拉至处理场所的地镑房过镑后,倒入垃圾地库储存,并放空垃圾中的渗沥液。渗滤液通过专门的通道送入工艺废水零排放处理模块进行无害化处理。淋空的垃圾由行车抓斗抓上输送带,进入解包工序。
[0053] 解包工序是专门设计来拆解为输运垃圾而专用包袋的工序。拆开后垃圾在进入分选程序时可摊铺在输送带上,便于人工分选。
[0054]实现生活垃圾的精细分选,一级人工分选是分选的第一步。首先对垃圾进行人工初选,将垃圾中的大块可燃物(如棉被、鞋等)、木材、树枝、玻璃瓶以及大块建材砖瓦等分拣出来。这样才有可能使垃圾能够安全地进入下面一系列的机械化精细分选流程,不至于这些垃圾损坏设备。
[0055] 破袋筛分工序是精细分选,将垃圾中渣土类杂物与有用垃圾分离的第一个重要环节。选用了专用的破袋滚筒筛分机来完成这道工序。设备筛筒内的刀片将垃圾袋切碎,附着在垃圾表面的渣土类颗粒杂物在滚动带振动的运动中抖落,掉入筛筒下的筛下物输送带,送往残余固废能源化模块作进一步处理;筒内分离出的有用垃圾则进入下一道工序。
[0056] 物理分选工序这是在再进行一道二级人工分选后设置的又一精细分选流程中的一个重要工序,通过这道分选,采用电磁等物理原理,将金属类材质从垃圾中分选出来。物理分选由设置的电涡流及磁选分选装置来完成的。电涡流分选是通过电涡流产生的电磁场与金属内感应产生的反电磁场的作用力,将导电的金属物,推出垃圾堆;磁选则是利用铁质材料的磁性,将铁质垃圾分选出来。
[0057] 在此物理分选前设置的二级人工分选是防止电子产品、电池等有害垃圾混入金属材质类有用垃圾中,并把电磁等物理原理无法分拣出的有用塑料和橡胶人工拣出。有用塑料和橡胶,送至木塑制品生产模块生产木塑制品,而电子产品、电池有害垃圾拣出,送至有资质的危废处理中心加以处置。
[0058] 经过前面的破袋筛分、物理分选工序和附加的二道人工分选工序,使无机成分和有害组分完全从生活垃圾中分离出来,从而让含有99%以上有机物的生活垃圾进入精细分选的最后几道工序,再把这有机垃圾细分成制作有机肥的原料和木塑制品等的原料,分别送往有机物制肥、木塑制品和垃圾衍生燃料RDF三个再生生产模块,进行高值化处理。
[0059]统计分析表明,经过本发明的精细分选的前几道工序,含有99 %以上有机物的生活垃圾,根据不同地区收集的生活垃圾,包含有30%-65%的可制作有机肥的原料,其余的组成则是一些塑料、纸质物等可燃有机物。进一步将这些可制作有机肥的原料和那些不可分解制肥的塑料、纸质物等可燃有机物分开同样是本发明的生活垃圾精细分选流水线的实现高值资源化工艺流程中又一个重要环节。
[0060] 本发明设置了破碎、滚筒筛分工序,来实现将这些可制作有机肥的原料和那些不可分解制肥的塑料、纸质物等有机物分开。
[0061] 破碎工序是由特定设计的低破碎力的破碎机完成,可将可制作有机肥的原料破碎成设定粒度颗粒,而其余的塑料、纸质物等可燃有机物组成则没有破碎。
[0062] 筛分工序也是由特定设计的滚筒筛分机实施。可制作有机肥的有机物原料颗粒,通过筛分从有机物垃圾中分选出来,成为设定粒度大小的筛下物,送往制作有机肥的再生模块进行高值化处理;而留在滚筒筛分机之筛筒内的,则是残余的塑料、纸质物等有机物。
[0063]可以看到,尽管残余的塑料、纸质物等有机物都可作为加工成RDF垃圾衍生燃料的可燃垃圾,但里面尚有相当部分塑料可作为加工附加值更高的木塑制品,深度分选工序即是将这部分塑料分拣出来,实现生活垃圾的资源化利用价值的最大化。
[0064] 本发明设置的深度分选工序位置,如附图1所示,是对滚筒筛分工序中滚筒筛分机筛筒内的筛上物一残余的塑料、纸质物等有机物进行再次的分选。深度分选工序是实现生活垃圾全资源化产业链中精细分选的最后环节。
[0065] 本发明的深度分选工序是由一套风选和光电拣选装置组合的设备系统来完成。利用物料的比表面的差异及表面漫反射的差异,采用受控气流将塑料、纸质物等有机物分离开来,把可作为加工附加值更高的木塑制品的塑料分拣出来送至木塑制品生产模块,其余作为可燃垃圾送往RDF垃圾衍生燃料生产模块加工成可作燃料的RDF。
[0066] 本发明的生活垃圾精细化分选系统,即是采用整合集成各种分选技术手段,在流程中形成以四级机械化、自动化分选工序为核心,辅以二级人工分选,对生活垃圾按属性实施分门别类地精细分选,分选出无机物、厨余垃圾、废旧高分子(废塑料等)、可燃垃圾、废金属及废玻璃等五类可利用物质,将其送往高值化再生利用系统,包括制砖、有机物制肥、木塑制品和RDF等四个再生生产模块,在废金属、废玻璃量较小时,不建立相关的再生生产模块,采用直售,对按属性分选出的各类可利用物质的垃圾进行高值化再生生产,使生活垃圾实现全资源化利用;再通过三废处理系统,对流程中各个环节出现的残留固废、工艺废水及废气进一步作资源化、无害化处理,实现所有生活垃圾的全部资源化利用和无害化处置。
[0067] 2)高值化再生利用系统
[0068] 在该系统中将生活垃圾全资源化无害综合处理的生态产业链的精细分选系统环节精细分选出的无机物、厨余垃圾、废旧高分子(废塑料等)、可燃垃圾、废金属及废玻璃等五类可利用物质分门别类地作为原料,通过本发明设置的高值化再生利用系统,进行高值化再生生产,使生活垃圾全资源化研发新建材、新型肥料、新能源材料等系列技术产品。
[0069] 制砖生产模块:
[0070] 加气混凝土制品是以生活垃圾中无机硅质材料和钙质材料为主要原料,掺加发气剂,经加水搅拌,经浇注成型,并由化学反应在内部形成无数圆形孔状,互不连通的空洞,经过预养、切割、蒸压养护等工艺过程形成的多孔硅酸盐混凝土制品,是一种轻质、多孔的新型建筑材料,具有质量轻、保温好,可加工和不燃烧、隔音、抗震等优点。可以制成不同规格的砖块、砌块、板材和保温制品,广泛用于工业和民用建筑的承重、非承重、保温建材等,受到世界各国的普遍重视,成为我国强制使用和发展的优选建筑材料。本发明的制砖生产模块即是选用了生产这系列产品的技术路线构成的生产模块,使生活垃圾中无机材质的垃圾实现资源化,得到了高值化的利用。
[0071] 有机物制肥生产模块:
[0072] 生活垃圾中的分离出来的有机物,包含各种动物废弃物和植物残体(农作物秸杆、落叶、枯枝、草炭等),采用物理、化学、生物或三者兼有的处理技术,经过一定的加工工艺(包括但不限于堆制;高温;厌氧等),消除其中的有害物质(病原菌、病虫卵害、杂草种籽等)达到无害化标准即可形成符合国家相关标准的营养土和有机肥。
[0073] 本发明设置的有机物制肥生产模块采用全自动高温高压脉动真空灭菌的水解-水热氧化反应釜,彻底解决了灭菌不彻底、灭菌时间长、浪费能源、效率低等一系列问题。既节约大量能源又保证灭菌效果,并达到快速消解难溶物质、降解、重金属元素脱出的目的。再经过富氧堆肥、混料翻堆、振动筛分、弹跳分选等工序,配制成符合国家相关标准的营养土和有机肥。从而实现生活垃圾中的分离出来的有机物的高值化利用,服务于当地的高效农业、新农村建设事业。
[0074] 在本模块生产中,振动筛分、弹跳分选出的筛上非肥料的可燃物还可以作为生产RDF的原料,进一步得到充分利用。
[0075] 木塑制品生产模块:
[0076] 木塑复合材料英文名称:wood plastic composite,是以木材为原料,经过适当的处理使其与各种塑料通过不同的复合方法生成的高性能、高附加值的新型复合材料。木塑复合材料这种新兴的环保材料产品在世界范围得到越来越多的关注和认向,具有广阔的应用前景和市场前景。
[0077] 本发明设置的木塑制品生产模块,以本发明的生活垃圾全资源化无害综合处理的生态产业链精细分选出的废塑料为原料,经过筛分、去杂质,再用专门的表面处理技术对选用的木质纤维材料(木粉、锯末等)表面加以处理,然后加入专用的偶联剂,进行混合、压塑成型,制成木塑制品。为生活垃圾中分选出的废塑料找到了高值化的应用途径。
[0078] RDF再生生产模块:
[0079] 固态垃圾衍生燃料(Refuse Derived Fuel,缩写RDF)是将有机可燃废弃物经破碎、分选、干燥、混合添加剂及成型等处理过程,制成的固态锭型(或颗粒型)燃料。其热值均匀(约为煤的2/3)、易于运输及储存,在常温下可储存6〜12个月而不会腐败,因此十分便于利用。可将其直接应用于的机械床式的锅炉、流体化床锅炉及发电锅炉等,做为主要燃料或与燃煤混烧。
[0080] 本发明涉及的RDF再生生产模块与其他模块相同,也是引入了国内领先的固态垃圾衍生燃料的生产技术路线建立的RDF再生生产线,以本发明的生活垃圾全资源化无害综合处理的生态产业链精细分选出的垃圾可燃物为原料,经过多级破碎、添加农牧废弃物和其他添加剂、混合搅拌、干燥、挤压成型,制成RDF成品,应用于锅炉、发电锅炉等,作为主要燃料或与燃煤混烧。使生活垃圾中非肥料的可燃物实现了高值化的充分利用。
[0081] 本发明的高值化再生利用系统还可以根据收集的生活垃圾的具体组成的情况,组建其他高值化再生生产模块。例如,当收集的垃圾中包含有足够量的废金属垃圾,经过可行性论证,就可建立金属再生生产模块,来实现这金属类垃圾的高值化处理,以获得更大的经济效益。
[0082] 3)三废资源化、无害化处理系统
[0083] 本发明所涉及的生活垃圾综合处理的生态产业链,还包含了对在生活垃圾全资源化后产生的残余物(固废、工艺废水及尾气)的无害化综合处理的工艺程序。该流程见附图2
[0084]该系统的特征在于:将生活垃圾细分出无机物、废金属及废玻璃、厨余垃圾、废旧高分子(废塑料等)、可燃垃圾等五类可利用物质后的残余垃圾以及可利用物质通过高值化再生利用系统,在生活垃圾全资源化后产生的残余物(固废、工艺废水及尾气),送入该系统的残余固废能源化、工艺废水处理零排放、废气达标排放等三个处理模块,通过以循环硫化床锅炉为主体设备的残余固废能源化模块处理,使残余固废最大化地减量和生产蒸汽,实现能源化;由工艺废水处理零排放处理模块,对工业废水无害化处理,实现零排放;并对废气进行处理,实现达标排放。这样,本发明‘生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法’所涉及的生活垃圾综合处理的生态产业链,最终实现所有生活垃圾的全部资源化的无害化利用。
[0085] 残余固废能源化模块:
[0086] 生活垃圾综合处理的生态产业链中,无机物、废金属及废玻璃、厨余垃圾、废旧高分子(废塑料等)、可燃垃圾等五类可利用物质从生活垃圾细分出来后的残余垃圾以及可利用物质通过高值化再生利用系统,全资源化过程中产生的固体残余物统称为残余固废。统计表明,尽管这些残余固废已没有再生生产有使用价值的再生制品的可能,但尚还含有2000-3500大卡/kg的热值,残余固废能源化模块就是将这些内含的能量资源释放出来,将其变成可利用的能源和还可以利用的物料加以回用,实现生活垃圾的全资源化利用。
[0087] 本发明的残余固废能源化模块选用具有高效燃烧技术的循环流化床锅炉为主设备形成的流水线进行残余固废的处理。利用特殊的喷嘴将残余固废喷入炉膛,使其以悬浮状态在炉膛里充分燃烧,并通过设置在炉膛内热交换管道与传热介质进行热传递,将水变成含有高热值的蒸汽,供高值化再生利用系统中水解-水热氧化反应釜、制砖蒸压釜等应用,多余的蒸汽可向周边的企业工厂作为能源出售。残余固废在循环流化床锅炉燃烧后产生的炉渣,还可以作为原料供制砖生产模块。由于锅炉尾气还有500-600°C余热,尾气在送往废气处理模块前,再通过一个高效的热交换器,是尾气迅速冷却,并把热量截留下来作烘干用的热源。一方面避免了有毒的二恶英化合物的产生,也使残余固废中释放出来的能量资源得到进一步的利用。
[0088] 工艺废水处理零排放模块:
[0089] 如附图2所示,工业废水的零排放处理也是生活垃圾进行全资源化无害综合处理的重要组成部分。本发明中的工业废水处理模块是常用而有效的废水处理工艺的有机组合。在工业废水的零排放处理流程中,采用了澄清工序、PH调节、絮凝、溶气、气浮等工序,使工艺废水得到净化,使之达到高值化生产系统工艺用水和在废气处理中喷淋除尘机组用水的要求,并增添了反渗透工艺,利用渗透膜来获得满足锅炉应用要求的净水。这样,所有的在本发明的生活垃圾全资源化无害综合处理流程中产生的工艺废水全部得到了无害化处理,并分别提供给高值化生产系统各个模块工艺和残余固废处理的循环流化床锅炉用水,实现了完全返回使用的零排放的目标。
[0090] 废气达标排放处理模块:
[0091] 生活垃圾在整个处理流程、输运过程中的每个环节都不可避免的会产生一些废气,而对周边环境产生严重污染。废气达标排放处理是本发明的生态产业链不可缺少的一环。
[0092] 本发明的废气达标排放处理模块,如附图2所示,是由废气收集管道系统、除尘处理和除臭处理三大部分组成:I,对本发明的生活垃圾进行全资源化无害综合处理生态产业链整个流程建立全封闭的废气收集罩、管道系统,并采取全系统负压收集,使每个环节的废气不向外泄漏地进入废气处理模块;2,设计喷淋除尘机组,利用多级喷淋废气处理技术,实现废气的除尘、除可溶性有害气体;3,采用多级除臭,运用臭氧、光催化剂等除臭技术进行废气的除臭。最终实现排放出达到国家标准大气污染物综合排放标准’ ®B16297-2003)的无嗅、无味、无害的气体。
[0093] 综上所述,本发明生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法涉及一种对生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法及其生态产业链。该方法是一个采用垃圾精细化分选、高值化再生利用和三废资源化无害化处理三大系统构成的生活垃圾全资源化利用的系统。首先以垃圾精细化分选系统为龙头,建立以破袋筛分、物理分选、滚筒筛分及深度分选四级机械化、自动化分选工序为核心技术,辅以二级人工分选的流水线,将生活垃圾细分出无机物、废金属及废玻璃、厨余垃圾、废旧高分子(废塑料等)、可燃垃圾等五类可利用物质;通过高值化再生利用系统,建立制砖、有机物制肥、木塑制品和RDF (垃圾衍生燃料)等四个再生生产模块(分选出的少量废金属、废玻璃直售),使生活垃圾全资源化研发新型肥料、能源材料等系列技术产品服务于当地的高效农业、清洁能源、新农村建设和新型城镇化建设等;再通过残余固废能源化、工艺废水处理零排放、废气达标排放等三个三废处理模块的建立,进一步把流程中产生的残余固废中内含的能量资源释放出来,实现使残余固废最大化地减量,将其能量资源变成可利用的能源(蒸汽)和还可以利用的物料(炉渣)加以回用。并由工艺废水处理零排放处理模块,对工业废水无害化处理,使工艺废水得到净化,并增添了反渗透工艺,利用渗透膜来获得满足锅炉应用要求的净水。使产生的工艺废水全部得到了无害化处理后,提供给高值化生产系统各个模块工艺和残余固废处理的循环流化床锅炉用水,实现了完全返回使用的零排放的目标。再加上废气达标处理模块对废气进行达标无害化处理,最终实现所有生活垃圾的全资源化利用和无害化处置。本发明使生活垃圾处理成为了生态循环经济的重要组成部分,可以与其它产业相融合,形成共生发展的生态产业链,促进生态文明建设,既可以产生良好的经济效益,又可为两型社会的发展做出应有贡献。
[0094]以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明申请专利范围所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,在生活垃圾处理过程中,采用精细化分选、高值化再生利用及三废无害化处理三大工序,其特征在于: 第一步为通过多级精细化分选工序,将生活垃圾进行人工初选,将垃圾中的棉被、鞋、木材、玻璃瓶以及大块建材砖瓦分拣出来,再通过破袋筛分工序将垃圾中渣土与有用垃圾分离,二级人工分选将塑料和橡胶从垃圾中分选出来,且拣出电子产品和电池,通过物理分选工序将金属分离,剩余垃圾通过滚筒筛分机分离出不能做有机肥的塑料和纸质物,将不能做有机肥的塑料和纸质物进一步分拣出加工附加值更高的木塑制品的塑料; 第二步为通过高值化再生利用工序,建立包括制砖、有机物制肥、木塑制品和垃圾衍生燃料RDF四个再生生产模块,使生活垃圾全资源化生产出肥料、能源材料系列技术产品;第三步为通过三废无害化处理工序,建立包括残余固废能源化、工艺废水处理零排放、废气达标排放模块,实现所有生活垃圾的全部资源化利用和无害化处置; 还包括对残余固废进行循环流化床锅炉燃烧处理,残余固废中内含的能量资源释放出来,使其变成可利用的能源; 残余固废在循环流化床锅炉燃烧处理后产生的炉渣,供作为供制砖生产的原料;同时由热交换器将500-600°C的锅炉尾气迅速冷却,把热量截留下来作制砖蒸压釜的热源。
2.如权利要求1所述的生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,其特征在于: 在垃圾精细化分选工序中,包括建立以破袋筛分、物理分选、滚筒筛分及深度分选四级机械化、自动化分选工序为核心,辅以二级人工分选的工序,将生活垃圾进行人工初选,将垃圾中的棉被、鞋、木材、玻璃瓶以及大块建材砖瓦分拣出来,再通过破袋筛分工序将垃圾中渣土与有用垃圾分离,二级人工分选将塑料和橡胶从垃圾中分选出来,且拣出电子产品和电池,通过物理分选工序将金属分离,剩余垃圾通过滚筒筛分机分离出不能做有机肥的塑料和纸质物,将不能做有机肥的塑料和纸质物进一步分拣出加工附加值更高的木塑制品的塑料; 通过高值化再生利用工序,建立制砖、有机物制肥、木塑制品和垃圾衍生燃料RDF四个再生生产模块,使生活垃圾全资源化生产出新型肥料、能源材料系列技术产品服务于当地的高效农业、清洁能源、新农村建设和新型城镇化建设; 通过三废无害化处理工序,建立残余固废能源化、工艺废水处理零排放、废气达标排放处理模块,进一步把残余固废中的能量资源释放出来,实现使残余固废最大化地减量,将其能量资源变成可利用的能源和还可以利用的物料加以回用;并由工艺废水处理零排放处理模块,对工业废水无害化处理,使工艺废水得到净化,返回流程中使用,并增添了反渗透工艺,利用渗透膜来获得满足锅炉应用要求的净水;再由废气达标排放处理模块,对生活垃圾全资源化无害综合处理产生的废气实施无害化处理,使尾气达到国标GB16297-2003规定的二级排放标准排放。
3.如权利要求1所述的生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,其特征在于:多级精细化分选工序中,包括对包装的生活垃圾解包,进行人工初分,采用破袋滚筒筛分机进行破袋滚筒筛分工序,将垃圾中渣土类杂物与有用垃圾分离;破袋滚筒筛分机内设有筛筒,筛筒内的刀片将垃圾袋切碎,附着在垃圾表面的渣土类颗粒杂物在滚动带振动中抖落,掉入筛筒下的筛下物输送带,送往残余固废能源化模块作进一步处理;筒内分离出的有用垃圾则进入下一道工序。
4.如权利要求2所述的生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,其特征在于:在破袋滚筒筛分工序后设置二级人工分选工序,在二级人工分选工序中,为防止电子产品、电池有害垃圾混入金属材质类有用垃圾中,并把无法通过物理分选工序分选出来的有用塑料和橡胶人工拣出;并将有用塑料和橡胶送至木塑制品生产模块生产木塑制品,而电子产品、电池有害垃圾拣出,送至有资质的危废处理中心加以处置;在二级人工分选工序后,进入物理分选工序,物理分选工序设置有电涡流及磁选分选装置,通过电涡流产生的电磁场与金属内感应产生的反电磁场的作用力,将导电的金属物,推出垃圾堆,并利用铁质材料的磁性,将铁质垃圾分选出来,实现金属类废料与其他生活有机垃圾分离。
5.如权利要求4所述的生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,其特征在于:在物理分选工序后,设置了破碎、滚筒筛分工序,将可制作有机肥的原料和不可分解制肥的塑料、纸质物分开;由低破碎力的破碎机完成破碎工序,将可制作有机肥的原料破碎成设定粒度颗粒,而其余的塑料、纸质物则没有破碎;并由特定设计的滚筒筛分机实施筛分工序,将可制作有机肥的有机物原料颗粒,通过筛分从有机物垃圾中分选出来,成为筛下物,送往制作有机肥的再生模块进行高值化处理;而留在滚筒筛分机之筛筒内的,则是残余的塑料、纸质物。
6.如权利要求2所述的生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,其特征在于:在精细分选工序的最后阶段设置了深度分选工序,将前工序分选出的残余的塑料、纸质物中可作为加工附加值更高的木塑制品的塑料部分分拣出来。
7.如权利要求6所述的生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,其特征在于:深度分选工序由一套风选和光电拣选装置组合的设备系统来完成,利用物料的比表面的差异及表面漫反射的差异,采用受控气流将塑料、纸质物分离开来,把可作为加工附加值更高的木塑制品的塑料分拣出来送至木塑制品生产模块,其余作为可燃垃圾送往垃圾衍生燃料生产模块进行加工。
8.如权利要求1所述的生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,其特征在于:还包括建立工业废水的零排放处理模块,采用废水处理工艺和反渗透工艺综合处理,使工艺废水得到净化,将各个工序中产生的工艺废水全部得到了无害化处理,并分别提供给流程中各个模块和循环流化床锅炉用水,实现了完全返回使用的零排放的目标。
9.如权利要求1所述的生活垃圾进行全资源化无害综合处理方法,其特征在于:建立废气达标排放模块,其包括废气收集管道系统、除尘处理和除臭处理三大部分:废气收集管道系统采取全系统封闭负压收集,使每个模块的废气不向外泄漏地进入废气处理系统。
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