CN104259176A - 一种生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统 - Google Patents

Abstract

生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统，包括在设备间内依次设置的垃圾料仓、均匀送料装置、一级磁选机、一级破碎机、二级磁选机、一级处理池、二级破碎机、二级处理池、冲压裁切机、三级磁选机、酸化厌氧罐、筛选设备、缓冲调节罐、深化厌氧罐和污泥沉淀罐。本发明不需要进行垃圾子分类，垃圾的分类和筛选贯穿于垃圾利用的全过程，克服了制约垃圾处理的最大瓶颈，实用性较强；不但不产生处理成本，而且能获得巨大的经济效益；可以使厌氧方法处理垃圾连续化，处理量较大；彻底解决了垃圾中废塑料、废化纤等不可厌氧垃圾无法回收利用的问题，使垃圾中的资源得到完全地回收。

Description

一种生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统

技术领域

本发明涉及环保领域，具体为一种生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统。

背景技术

人类只有一个地球，地球是我们赖以生存的家园，而这个家园正在被垃圾所包围。生活垃圾是人类生活的副产品，随着社会经济的迅速发展和城市人口的高度集中，生活垃圾的产量正在逐步增加，垃圾对人类生活和环境的危害主要表现在以下几个方面。

第一、占地过多。堆放在城市郊区的垃圾，侵占了大量农田。现在北京人每人平均年产垃圾440公斤，全市年产400万吨左右，相当于两个半景山。北京的垃圾堆放场地已有4500余处，占地超过1万多亩。垃圾在自然界停留的时间也很长：烟头、羊毛织物1-5年；橘子皮2年；经油漆的木板13年；尼龙织物30-40年；皮革50年；易拉罐80-100年；塑料100-200年；玻璃1000年。为此，我们既要少制造垃圾，更要注重垃圾的分类，再利用，变废为宝。

第二、污染空气。垃圾是一种成份复杂的混合物。在运输和露天堆放过程中，有机物分解产生恶臭，并向大气释放出大量的氨、硫化物等污染物，其中含有机挥发气体达100多种，这些释放物中含有许多致癌、致畸物。塑料膜、纸屑和粉尘则随风飞扬形成“白色污染”。

第三、污染水体。垃圾中的有害成份易经雨水冲入地面水体，在垃圾堆放或填坑过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染物，同时将垃圾中的重金属溶解出来。垃圾污染源产生的渗出液经土壤渗透会进入地下水体；垃圾直接弃入河流、湖泊或海洋，则会引起更严重的污染。

第四、土壤渣土化。垃圾直接施用于农田，或仅经简易处理后用于农田会破坏土壤的团粒结构、理化性质和保水、保肥能力。特别是塑料袋、塑料布，如果埋在农田内，庄稼的根就不能生长，农田就会减产，可供人们食用的粮食就会减少。

第五、火灾隐患。垃圾中含有大量可燃物，在天然堆放过程中会产生甲烷等可燃气，遇明火或自燃易引起火灾。随着城市垃圾中有机质含量的提高和由露天分散堆放变为集中堆存，而在长期堆存中只采用简单覆盖致使垃圾产生沼气的危害日益突出，垃圾爆炸事故不断发生，造成重大损失。

第六、有害生物的巢穴。垃圾不但含有病原微生物，而且能为老鼠、鸟类及蚊蝇提供食物、栖息和繁殖的场所，也是传染疾病的根源。

综上所述，对于城市垃圾问题的严重性和迫切性显而易见。要让这些垃圾变废为宝，就要做好垃圾的回收和利用。如何正确处理和回收生活垃圾，是各级政府面临急需解决的难题。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统，包括在设备间内依次设置的垃圾料仓、均匀送料装置、一级磁选机、一级破碎机、二级磁选机、一级处理池、二级破碎机、二级处理池、冲压裁切机、三级磁选机、酸化厌氧罐、筛选设备、缓冲调节罐、深化厌氧罐和污泥沉淀罐；所述设备间内还设置有沉淀物清洗装置和沼气释放罐，设备间外设置有补水箱和沼气集气罐；所述的一级处理池、二级处理池和酸化厌氧罐的沉淀物出料口通过送料装置连接沉淀物清洗装置；所述沉淀物清洗装置的上清液出口连接酸化厌氧罐的进液口；所述沉淀物清洗装置连接补水箱；所述的一级处理池、二级处理池的出液口通过管道连接酸化厌氧罐的进液口；所述深化厌氧罐的上清液出口连接沼气释放罐，沼气释放罐通过管道连接一级处理池、二级处理池、酸化厌氧罐的进液口；所述的酸化厌氧罐、缓冲调节罐、深化厌氧罐、污泥沉淀罐和沼气释放罐的出气口通过管路连接沼气集气罐；所述设备间具有两道闸门，垃圾料仓位于两道闸门之间；所述沼气集气罐连接锅炉和燃气发电机组，所述缓冲调节罐内设置热交换器，热交换器的热媒介来自于燃气发电机组的冷却水和尾气。

作为优选的技术方案，所述的一级磁选机、二级磁选机和三级磁选机的废铁出料口通过送料装置连接位于设备间外的炼铁炉。

作为优选的技术方案，所述沉淀物清洗装置的出料口通过送料装置连接位于设备间外的建材生产设备。

作为优选的技术方案，所述筛选设备的塑料化纤出料口通过送料装置连接位于设备间外的裂解设备。

作为优选的技术方案，所述设备间内还设有多个通过管路连接至燃气发电机组空气进口的负压混合空气收集口。

采用上述技术后，垃圾自开始就不需要人工的直接参入，通过磁选分离出废铁，使废铁回收利用；通过曝气淘洗浮选，使无机垃圾被分离出来回收利用；垃圾中的厌氧垃圾在破碎和淘洗浮选后，大部分通过淘洗浮选液进入酸化厌氧罐，剩余的厌氧垃圾和附着厌氧垃圾的塑料、纺织品被裁切后也进入酸化厌氧罐；在酸化厌氧罐内，厌氧垃圾被酸化并发生初步的厌氧反应，厌氧垃圾中的部分能量被提取，而塑料和化纤上附着的厌氧垃圾也被酸化剥离，因此在后续筛分步骤中很容易被分选出来；在深化厌氧罐中，垃圾的剩余物发生充分的厌氧反应，厌氧垃圾中包含的能量被进一步释放并转换成沼气；垃圾处理结束后的污泥可以做肥料或者燃煤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明在整个处理过程中，垃圾包含的资源被逐步分离或释放并被收集，直至处理完毕也没有污染物排出。

2.本发明不需要进行垃圾子分类，垃圾的分类和筛选贯穿于垃圾利用的全过程，克服了制约垃圾处理的最大瓶颈，实用性较强；不但不产生处理成本，而且能获得巨大的经济效益。

3.本发明可以使厌氧方法处理垃圾连续化，处理量较大。

4.本发明彻底解决了垃圾中废塑料、废化纤等不可厌氧垃圾无法回收利用的问题，使垃圾中的资源得到完全地回收。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图中：1 垃圾料仓、2 均匀送料装置、3 一级磁选机、4 一级破碎机、5 二级磁选机、6 一级处理池、7 二级破碎机、8 二级处理池、9 冲压裁切机、10三级磁选机、11 酸化厌氧罐、12 筛选设备、13 缓冲调节池、14 热交换器、15 深化厌氧罐、16 污泥沉淀罐、17 清洗池、18 补水箱、19 炼铁炉、20 建材生产设备、21 裂解设备、22 燃煤生产设备、23 肥料生产设备、24 锅炉、25燃气发电机组、26 沼气集气罐、27 沼气释放罐、28 负压混合空气收集口、29设备间。

具体实施方式

为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，在本实施例中，所有垃圾综合处理设备均设置在设备间29内，所有资源化利用设备均设置在设备间29外，所述设备间29内设有多个通过管路连接至燃气发电机组25空气进口的负压混合空气收集口28，所述负压混合空气收集口28设置在设备间29内的异味散发处，而且在设备间29墙壁上向外扩散异味的异味逃逸处(例如窗户)也设有负压混合空气收集口28。这样设备间29内的污染气体就被收集并被燃气发电机组25燃烧，所述设备间29仅仅是相对封闭的，外界的空气通过缝隙被不断补充到所述设备间29内，从而使整个处理工厂不会散发异味，彻底解决了异味扰民的问题，因此解决了垃圾处理工厂选址的局限性。

下面详细阐述本发明的工作过程。

垃圾料仓1：将垃圾车收集来的城乡生活垃圾卸入垃圾料仓中，垃圾车进出所述设备间29设有两道闸门；首先开启外道闸门，此时内道闸门关闭，垃圾车进入；关闭外道闸门，然后开启内道闸门，垃圾车卸载；卸载完成后，关闭内道闸门，开启外道闸门，垃圾车驶出；保证了整个卸载过程无异味逸出。

均匀送料装置2：将垃圾料仓1中的垃圾均匀传送到一级磁选机3，保证后续步骤的连续进行，防止后续步骤的阻塞或间断；首先将垃圾料仓中的垃圾袋撕开，将大的塑料垃圾、大的废木材、纺织品垃圾撕裂切断，并将无法撕裂的大的无机垃圾和有机垃圾从垃圾中分离出来；然后将撕裂切断后的垃圾均匀地传送到下一步骤；处理后的固体垃圾的体积保证满足一级破碎机的破碎要求；垃圾处理的最大难题是垃圾中的塑料和纤维，传统的破碎机根本不起作用，并会造成破碎机的缠绕和损坏。如果直接破碎，垃圾袋无法打开，大的垃圾无法喂入，造成处理过程的阻塞和间断。

一级磁选机3：将均匀送料装置2传送来的垃圾进行磁选，将垃圾中的废铁从垃圾中分离出来，并输送到炼铁炉19中；另外，为后续的破碎提供方便，防止废铁破坏一级破碎机，并使垃圾中的废铁回收利用；因为铁极硬且具有一定的塑性，容易给损坏破碎机。

一级破碎机4：将一级磁选机3传送来的垃圾进一步破碎，将塑料和纺织品垃圾切断，将固体垃圾包覆的废铁等分离出来，将部分有机垃圾打成浆状，使固体垃圾的体积变小，固体垃圾的大小保证在一级浮选中能够被沉淀物输送装置输送，塑料和纺织品垃圾的大小保证后续程序中能够进行筛选分离。

二级磁选机5：将一级破碎机4处理后的垃圾再次进行磁选，将垃圾中的剩余废铁从垃圾中分离出来，并输送到炼铁炉19中。

一级处理池6：将二级磁选机5处理后的垃圾放入二级破碎机7中，并进行曝气淘洗，将一级处理池6底部的比重较大的固体垃圾通过螺旋输送器转入沉淀物清洗装置17中，清洗后回收利用，例如传送到建材生产设备20用于制造建材；将一级处理池6中比重较轻的垃圾通过螺旋输送器传送到二级破碎机7；将包含有浆状有机垃圾的处理液通过管路传送至所述酸化厌氧罐11中。

二级破碎机7：将传送来的比重较轻的垃圾进一步破碎，将残存的部分有机垃圾打成浆状，使固体垃圾的体积变小，并将垃圾中包裹的无机垃圾从有机垃圾中脱离出来，方便后续的有机垃圾和无机垃圾的分离；固体垃圾的大小保证在二级处理池8中能够被螺旋输送器输送，塑料和纺织品垃圾的大小保证后续程序中能够进行筛选分离。

二级处理池8：将二级破碎机7处理后的垃圾放入二级破碎机7中，并进行曝气淘洗，将二级处理池8底部的比重较大的垃圾通过螺旋输送器转入沉淀物清洗装置17中，清洗后回收利用；将二级处理池8中比重较轻的垃圾通过螺旋输送器传送到冲压裁切机9中；将包含有浆状有机垃圾的二级处理液通过管路传送至所述酸化厌氧罐11中。

冲压裁切机9：将传递来的比重较轻的垃圾进一步裁切，彻底切断长条形的垃圾；或者将传递来的比重较轻的垃圾中的长条形的垃圾挑选出来进一步裁切，彻底切断长条形的垃圾；防止后续物料输送过程中管道的堵塞，并保证酸化厌氧后塑料和化纤的有效分离；为避免后续步骤中管道的堵塞，有利于后续步骤中塑料和化纤的筛选分离，采用冲压裁切方法将垃圾的二维尺寸处理到设定的尺寸范围之内，基本杜绝了长条形塑料和纺织品的存在。

三级磁选机10：将冲压裁切机9处理后的垃圾再次进行磁选，将垃圾中的剩余废铁从垃圾中分离出来，并输送到炼铁炉19中。

酸化厌氧罐11：将三级磁选机10处理后的垃圾送入酸化厌氧罐11中，所述罐体内腔的上部为酸化反应区，所述罐体内腔的下部为厌氧分解区；在酸化厌氧罐中，酸化反应区的垃圾包括位于液位以上的干式酸化层和位于液位以下的湿式酸化层；所述厌氧分解区包括位于所述厌氧分解区上层的漂浮层、位于所述厌氧分解区中间层的悬浊液层和位于所述厌氧分解区底层的重物沉淀层；所述罐体上对应于所述酸化反应区的上部设有单向进料口，从所述单向进料口进来的垃圾均匀地洒落于所述酸化反应区的上表面，所述厌氧分解区的底部设有沉淀物排出口，所述沉淀物排出口排出的重物进入沉淀物清洗装置17，所述厌氧分解区的下部设有第一固液排出口，所述厌氧分解区的中上部设有第二固液排出口，所述罐体的顶部还设有沼气出气口，所述沼气出气口通过管路连接至所述沼气集气罐26，所述罐体上还设有进液口。本发明所述的酸化厌氧罐的主要作用是使垃圾进行酸化反应，其兼顾厌氧干发酵法和厌氧湿发酵法二者的优点，厌氧干发酵法的优点是由于空气的流通有利于酸化反应但不利于厌氧反应，厌氧湿发酵法的优点是由于不直接接触空气不利于酸化反应但有利于厌氧反应，两种方法都不能使酸化反应和厌氧反应得到最好的发挥。本发明酸化反应区的垃圾包括位于液位以上的干式酸化层和位于液位以下的湿式酸化层，干式酸化层使垃圾进行充分高效的酸化，并产生热量，湿式酸化层进行进一步酸化并向所述厌氧分解区下落，然后厌氧垃圾不断变成沼液进行初步的厌氧反应，比重较轻的垃圾例如木块、泡沫塑料等漂浮在湿式酸化层的下底面，经过一定时间的累积，可通过第二固液排出口排出。酸化厌氧罐的第一固液排出口和第二固液排出口交替开启，不能同时开启，以保证酸化厌氧罐中不产生紊流，破坏罐内物料的层状分布结构。

筛选设备12：将酸化厌氧罐11的第一固液排出口和第二固液排出口排出物料分别输送至筛选设备12，在筛选设备12中将固含物进行碾压，对厌氧的有机垃圾被进一步粉碎，塑料、化纤清洗后被筛分出来，并将筛分出来的塑料和化纤输送到裂解裂解设备21进行裂解，制备燃油；混合有未充分厌氧分解垃圾的沼液被传送到缓冲调节罐13。

缓冲调节罐13：所述缓冲调节池设有接收筛选设备12中沼液的进液口和向深化厌氧罐15供液的沼液出液口；所述缓冲调节罐13中设有热交换器14，热交换器14的热媒介来自于燃气发电机组25的冷却水和尾气；所述缓冲调节罐13的顶部还设置有沼气出气口，所述沼气出气口通过管路连接至所述沼气集气罐26。

深化厌氧罐15：将缓冲调节罐13传送过来的沼液送入深化厌氧罐15中进行厌氧反应，所述深化厌氧罐的顶部设有沼气出气口，所述沼气出气口通过管路连接至所述沼气集气罐26，所述深化厌氧罐15的底部设有至污泥沉淀罐16的污泥出口，所述深化厌氧罐的上部设有上清液出口，所述上清液出口通过管路连接有沼气释放罐27，经过沼气释放罐的所述上清液回送至一级处理池6、二级处理池8、酸化厌氧罐11中；所述沼气释放罐27的出气口通过管路连接至所述沼气集气罐26。本步骤中，垃圾中的有机垃圾包含的能源基本被完全释放。

污泥沉淀罐16：将深化厌氧罐15传送过来的污泥放入污泥沉淀罐中沉淀，污泥沉淀罐中的上清液回送至缓冲调节罐13中，沉淀的污泥取出后输送至燃煤生产设备22和肥料生产设备23，制成肥料或燃煤；所述污泥沉淀罐16设有沼气出气口，所述沼气出气口通过管路连接至所述沼气集气罐26。

沉淀物清洗装置17：所述沉淀物清洗装置17与补水箱18连接。

本发明不需要进行垃圾子分类，垃圾的分类和筛选贯穿于垃圾综合处理的全过程，克服了制约垃圾处理的最大瓶颈，实用性较强，不但不产生处理成本，而且能获得巨大的经济效益；本发明可以使厌氧方法处理垃圾连续化，处理量较大；本发明彻底解决了垃圾中废塑料、废化纤等不可厌氧垃圾无法回收利用的问题，使垃圾中的资源得到完全地回收。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统，其特征是：包括在设备间(29)内依次设置的垃圾料仓(1)、均匀送料装置(2)、一级磁选机(3)、一级破碎机(4)、二级磁选机(5)、一级处理池(6)、二级破碎机(7)、二级处理池(8)、冲压裁切机(9)、三级磁选机(10)、酸化厌氧罐(11)、筛选设备(12)、缓冲调节罐(13)、深化厌氧罐(15)和污泥沉淀罐(16)；所述设备间(29)内还设置有沉淀物清洗装置(17)和沼气释放罐(27)，设备间(29)外设置有补水箱(18)和沼气集气罐(26)；所述的一级处理池(6)、二级处理池(8)和酸化厌氧罐(11)的沉淀物出料口通过送料装置连接沉淀物清洗装置(17)；所述沉淀物清洗装置(17)的上清液出口连接酸化厌氧罐(11)的进液口；所述沉淀物清洗装置(17)连接补水箱(18)；所述的一级处理池(6)、二级处理池(8)的出液口通过管道连接酸化厌氧罐(11)的进液口；所述深化厌氧罐(15)的上清液出口连接沼气释放罐(27)，沼气释放罐(27)通过管道连接一级处理池(6)、二级处理池(8)、酸化厌氧罐(11)的进液口；所述的酸化厌氧罐(11)、缓冲调节罐(13)、深化厌氧罐(15)、污泥沉淀罐(16)和沼气释放罐(27)的出气口通过管路连接沼气集气罐(26)；所述设备间(29)具有两道闸门，垃圾料仓(1)位于两道闸门之间；所述沼气集气罐(26)连接锅炉(24)和燃气发电机组(25)，所述缓冲调节罐(13)内设置热交换器(14)，热交换器(14)的热媒介来自于燃气发电机组(25)的冷却水和尾气。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统，所述的一级磁选机(3)、二级磁选机(5)和三级磁选机(10)的废铁出料口通过送料装置连接位于设备间(29)外的炼铁炉(19)。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统，所述沉淀物清洗装置(17)的出料口通过送料装置连接位于设备间(29)外的建材生产设备(20)。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统，所述筛选设备(12)的塑料化纤出料口通过送料装置连接位于设备间(29)外的裂解设备(21)。

5.根据权利要求1所述的生活垃圾综合处理与资源化利用的环保系统，所述设备间(29)内还设有多个通过管路连接至燃气发电机组(25)空气进口的负压混合空气收集口(28)。