CN104338737A - 一种分类垃圾资源化处理站 - Google Patents

Abstract

本发明在垃圾源头附近设置有装卸平台、分类仓库、加工车间、分拣流水线、营业室、员工生活区的分拣站，还可在分拣站旁边设置沼气装置，形成能够将生活分类垃圾处理成二手物品、工业原料、清洁能源、有机肥的分类垃圾资源化处理站。分拣流水线设置光谱成像仪和并联机械手分拣效率更高，产品的纯度更高。

Description

一种分类垃圾资源化处理站

一、技术领域

本发明属于B07C物品的分选，固体废物处理处理技术领域。 

二、技术背景

垃圾分类就是将生活垃圾分门别类地投放，并通过分类地清运和回收利用使之变废为宝，这无疑是一条节能减排，减少污染的生活垃圾处理路线。但是组成这些生活垃圾的材质品种繁多，能够用于生产的原料却要求材质单一，多种材质混在一起的分类垃圾仍然是垃圾，不能用于工业生产。让每个人把他(她)产生的生活垃圾分类成相同材质的物料是不可能的：不借助仪器或经过特殊训练，人类仅能分辨塑料、纺织品等物体的大类，不能分辨聚乙烯、聚苯乙烯、丙纶、天然棉等具体材质。即便是全社会每一个人经过特殊训练或在每个室内都配备辨别物体材质的仪器，人们的工作和生活场所也没有那么多场地和容器把生活垃圾分类成几十上百种单一材质的物料，将不同材质的物料贮存在不同的容器中，根据回收人员规定的时间把这些原料一一投送出去。即便是每个有人的场所都设置了可以贮存几十上百个品种，像中药柜一样的分类垃圾柜，人们也没有那么多精力完成这项每天都要做的工作。即便是人类奇迹般地把日常产生的生活垃圾分类贮存成了几十上百种相同材质的物料并且按照要求投送到回收点，大多数品种的物料数量很小，无法即时收集到整车数量，把零星的物料专车运送到几十甚至几百上千公里外的工厂用于生产显然经济上不划算，能耗上不划算，环保上也不划算。即便是全球垃圾分类做得最好的日本，大多数县市把垃圾分类成9类，仍然有相当数量相互混杂的分类垃圾无法用于工业生产而填埋、焚烧，即便是把垃圾分类成四十三类的上胜町，还是离不开焚烧和填埋，全日本还没有垃圾不填埋、不焚烧，全部回收利用的零垃圾县市。基于同样的原因，我国开展垃圾分类的城市初期状况是：在垃圾源头实施了分类，到回收阶段仅有废纸和饮料瓶罐得到再生利用，大部分分类垃圾因送不出去又被混合送到了填埋场，小部分混合送到了垃圾焚烧厂，到后来垃圾源头收来的分类垃圾大部分混合送到填埋场，小部分混合送到了垃圾焚烧厂，形成了所谓“先分后混”的装模作样的垃圾分类，再到后来，小区、单位、街头的分类垃圾箱里全都是没有分类的混合垃圾，连干湿分类(生物垃圾与非生物垃圾分别投放到不同的公共垃圾箱)都做不到。目前有效从事垃圾分拣回收利用的是在垃圾箱和垃圾堆里捡拾垃圾的个体拾荒者和收购拾荒者交售物品的废品收购站。受场地、设备的限制，他们仅能收集重量轻价值高体积小的物品，绝大部分垃圾他们还是无能为力。腐臭和细菌侵害在他们的健康，他们的生活场所往往堆放着捡来或者收购来的、大多被污染了的垃圾。 

生活垃圾中超过一半以上体积和重量的成分是人粪尿、餐厨垃圾草枝树叶等生物垃圾，由于缺乏集约的处理装置和措施，这部分垃圾大多填埋，不可避免地污染土地、水体和空气，滋生细菌和病毒。 

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是： 

找到一种能将垃圾源头初步分类了的非生物垃圾处理成相同材质物料和有使用价值和售卖价值的二手物品、将生物垃圾处理成有机肥和清洁能源的工艺，找出一种能够集中实现这种工艺的装置。这种工艺和装置的处理效率高，能将每一种成品原料累积到经济运量(数量较大，单位重量的物流成本接近整车发运的物料成本的数量)后安排运送给用户，占地小、无污染，能在商住区域设置。 

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是： 

设置在垃圾源头附近的分类垃圾资源化处理站由分拣站7和沼气装置15构成，营业室18、装卸平台20、加工车间17和分类仓库16构成分拣站7，它们可以分别在相邻的不同房屋内，也可以集成在一栋房屋内；可以处同一水平面，也可以分层设置在不同的水平面；若处同一水平面，相互之间用通道连通，若不在同一层面，相互之间用垂直升降电梯21连通。沼气装置15设可以设在分拣站7的室外空地，也可以设在距离分拣站20公里以内的其他区域。 

加工车间17里设有分拣流水线14、压块打包机11和缝包机12。 

分拣流水线14由带式输送机1、并联机械手4、工作台5、座椅2、投料口3等组成，至少有一台并联机械手是光谱成像仪并联机械手。 

普通并联机械手是动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，有数据处理器和摄像机，且以并联方式驱动的一种闭环机构。其特点是无累积误差，精度较高；驱动装置置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大；完全对称的并联机构具有较好的各向同性；工作空间较小，生产厂家多，成熟的产品，如苏州市博仕德自动化有限公司生产的boschet／LW型号并联机械手。将普通并联机械手的影像摄取装置换成光谱成像仪(如Hyperspec品牌的VNIR高光谱成像光谱仪)，并联机械手4与光谱成像仪1通过计算机13数据联通，用光谱成像仪1做并联机械手4的影像摄取装置，并联机械手4根据光谱成像仪1摄取的物品方位和光谱特征，将选择物品放在预定方位，这种并联机械手就是光谱成像仪并联机械手。 

带式输送机1：是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。例如德科品牌的DK-1500型号带式输送机。 

压块打包机11：将松散的物料压缩成高密度成型料块的机械，如昆山中杰成机械有限公司生产的ZJC8060T20型号的液压压块打包机。 

缝包机12：用于各种装满物料袋子的袋口缝合，例如纽朗品牌的NEWLONG DS-9C型号自动缝包机。 

非生物垃圾经过装卸平台20送到分拣流水线14的带式输送机进料口10，在上分拣流水线14的过程中和分拣流水线14的人工工位上，有使用价值和售卖价值的二手物品被挑选出来后送到营业室18，人工拣出玻璃瓶和陶瓷瓶等重的垃圾，将多种物料组合成的复合物拆解成单一物料，剩下的小型非生物垃圾平铺在带式输送机1上匀速前行，通过计算机13给每个分拣机械手分配选择物料的品种和相应的投料口3，小型非生物垃圾在带式输送机1上匀速前进到分拣机械手的下方，并联机械手4在光谱成像仪的引导下根据预定模式从带式输送机1上的非生物垃圾中挑选选定材质的物料投入相应的投料口3，每个投料口3收集的都是同一种材质的物料，最终将带式输送机1上的非生物垃圾分拣成聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、钢铁、不锈钢、铝、铜、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、瓷、陶、钙塑纸、铝锡纸、铜锡纸、过塑纸、白纸、色纸、新闻纸、箱板纸、棉、麻、尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、毛、棉麻混纺、棉涤纶混纺、毛涤纶混纺等单一材质的物料。 

一个光谱成像仪可以给多个仅安装了普通摄像机而没有安装光谱成像仪的普通并联机械手4提供带式输送机1上的物料信息，前端的光谱成像仪将经过物料的形状和光谱特征数据传递给计算机13，计算机13筛选出其后端普通摄像机并联机械手4的选择物料， 并将选择物料的形状、相应的投料口3信息和到达的时间信息数据传递给普通摄像机并联机械手4，普通摄像机并联机械手4根据收到的选择物料形状、相应的投料口3和到达时间的信息数据，将该时间到达的具有选择物料形状特征的物料投入相应的投料口3。 

将各种形状和颜色混在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶直立在另一条带式输送机1上匀速前行，通过计算机13给每个分拣机械手分配选择包装瓶的颜色和形状，玻璃瓶或陶瓷瓶在带式输送机1上匀速前进到分拣机械手的下方，并联机械手4在影像识别系统的引导下根据预定模式从不同形状、颜色的玻璃瓶或陶瓷瓶中挑选选定的投料口3，每个投料口3收集的都是同形状和颜色的包装瓶，最终将不同形状和颜色混杂在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶分拣成单一形状和颜色的包装瓶。 

分拣流水线不仅可以分拣出形状和颜色相同的包装瓶，还可以分拣出形状、颜色和材质相同的包装瓶。前端的光谱成像仪将经过玻璃瓶、陶瓷瓶的形状和光谱特征数据传递给计算机13，计算机13根据形状和光谱特征筛选出普通摄像机并联机械手4的选择包装瓶，并将选择包装瓶的形状、相应的投料口3信息和到达的时间信息数据传递给普通摄像机并联机械手4，普通摄像机并联机械手4根据收到的选择包装瓶形状、相应的投料口3和到达时间的信息数据，在该时间到达的具有选择包装瓶形状特征的瓶子中选择预定颜色的包装瓶投入相应的投料口3，每个投料口3收集的包装瓶不仅同形状和颜色相同，材质也相同。 

在带式输送机1上匀速前行的小型非生物垃圾也可以用人工分拣：经过特殊训练的分拣工人可以根据物料的外观判断物料的材质，在带式输送机(1)上的非生物垃圾中挑选选定材质的物料投入相应的投料口，遇到不确定的材质的物料，拿到旁边的光谱分析仪上确定该物料的材质，从而完善物料材质对应的外观与手感的特征知识，最终掌握其负责分拣材质的物料外观特征，带式输送机1上的非生物垃圾被人工分拣成聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、钢铁、不锈钢、铝、铜、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、瓷、陶、钙塑纸、铝锡纸、铜锡纸、过塑纸、白纸、色纸、新闻纸、箱板纸、棉、麻、尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、毛、棉麻混纺、棉涤纶混纺、毛涤纶混纺等单一材质的物料。 

挑选出的物料经过压块打包机11压缩或装袋后用缝包机12封口制成单一材质物料的料块或袋装物料，投入相应的分类仓库16。电器等复杂的复合物不拆解，而是分类存放在分类仓库16中累积到经济运量后发送给相应的回收厂商。 

分类仓库16设在加工车间17的四周或邻近的区域，有遮雨的顶棚，用来分类存放分拣出的产品，累积到整车数量后安排发送给相应工厂。 

和装卸平台20在地上一层，是可以停靠大型车辆的室内停车位，布有电梯21或其他装卸机械。 

营业室18：顾客和货品可以自由出入的房间，有门和橱窗，有通道或楼梯与分拣车间连通。如超市般，有分类堆放或码放的各类二手物品和其他待售商品的商品展区，业务洽谈区、和收银台等。 

分拣站7还设有员工休息室，盥洗室，餐厅、宿舍等员工生活区19。员工生活区19一般设在分拣站7多层建筑的顶层。 

沼气装置15是设置在分拣站7旁边或者在与分拣站7的距离小于20公里的场地，厌氧发酵池容积大于1000立方米，配套耗氧发酵池、沼气发电机房、渣液分离机、有机肥造粒车间，操作间等辅助设施等，将生物垃圾消化成沼液、沼渣和沼气或沼气发电产生的电能的装置。沼气装置技术成熟，应用广泛。 

本发明的有益效果是： 

本发明在垃圾源头附近设置分类垃圾资源化处理站，由于采用了有光谱成像仪并联机械手4的分拣流水线14，能将多种材质的物料混合在一起的非生物分类垃圾分拣成单一材质的物料，还能将玻璃瓶、陶瓷瓶分拣成形状、颜色和材质相同的包装瓶，而且效率高，使得将非生物垃圾变成可用于工业生产的原料和用于生活和工作二手物品等资源成为可能。用机械将垃圾中的组合物拆解成单一材质物料、从非生物垃圾中检出有售卖价值和使用价值的二手物品是难以做到，但是在分拣流水线14上设置人工拆解工位，用人工拆解组合物和检出二手物品具有简单快捷的优势，如果不设置并联机械手和光谱成像仪，经过特殊训练的分拣工人可以根据物料的外观判断物料的材质，也能将将分拣流水线上的垃圾分拣成相同材质的物料。 

分类仓库16的设置能将分拣出的所有单一材质的物料累积到经济运量后安排运送到工厂，使得很多产量小的物料通过累积成经济运量，变成了有价值的资源。 

压块打包机11的使用，可以将分拣出的单一材质物料压缩体积，统一形状，有利于在分类仓库16中累积存放，也有利于运输。 

缝包机12的使用有利于将分拣出的单一材质物料的贮存和运输。 

生活垃圾中最大比例(约占生活垃圾总量的50％以上)的成分是生物垃圾，沼气装置15的设置为这些污染水体、土壤、空气，滋生病毒和细菌的生物垃圾建设了一条使其转化成有机肥和清洁能源等资源的化害为利、变废为宝的通道。 

分拣站7配合沼气装置15的成功应用有希望实现生活垃圾全部资源化利用的零垃圾。 

四、附图说明

图1分类垃圾资源化处理站布局图 

图2加工车间17布局图 

图3为流水线俯视图 

图4为安装光谱成像仪的并联机械手示意图 

图5生活垃圾资源化回收利用的工艺流程图 

附图标记对应的部件名 

编号名称  编号名称 

1带式输送机    2座椅         3投料口 

4并联机械手    5工作台       6光谱成像仪 

7分拣站        8口袋         9材料输送管道 

10传送带进料口 11压块打包机  12缝包机 

13计算机       14分拣流水线  15沼气装置 

16分类仓库     17加工厂间    18营业室 

19员工生活区   20装卸平台    21电梯 

五、具体实施方式

设置在垃圾源头附近的分类垃圾资源化处理站由分拣站7和沼气装置15构成，营业室 18、装卸平台20、加工车间17和分类仓库16构成分拣站7，它们集成在一栋房屋里，分拣站7看似一栋三层的楼房。沼气装置15设在分拣站7楼外空地。 

加工车间17里设有分拣流水线14、压块打包机11和缝包机12。 

分拣流水线14由带式输送机1、并联机械手4、工作台、投料口3等组成，还设有人工拆解和分拣工位。带式输送机1方有一台光谱成像仪并联机械手4，有四台普通并联机械手4。 

压块打包机11：将松散的物料压缩成高密度成型料块的机械，采用昆山中杰成机械有限公司生产的ZJC8060T20型号的液压压块打包机。 

缝包机12：用于各种装满物料袋子的袋口缝合，采用纽朗品牌的NEWLONG DS-9C型号自动缝包机。 

非生物垃圾经过装卸平台20送到分拣流水线14的带式输送机进料口10，在上分拣流水线14的过程中和分拣流水线14的人工工位上，有使用价值和售卖价值的二手物品被挑选出来后送到营业室18，人工拣出玻璃瓶和陶瓷瓶等重的垃圾，将多种物料组合成的复合物拆解成单一物料，剩下的小型非生物垃圾平铺在带式输送机1上匀速前行，通过计算机13给每个分拣机械手分配选择物料的品种和相应的投料口3，小型非生物垃圾在带式输送机1上匀速前进到分拣机械手的下方，并联机械手4在光谱成像仪的引导下根据预定模式从带式输送机1上的非生物垃圾中挑选选定材质的物料投入相应的投料口3，每个投料口3收集的都是同一种材质的物料，最终将带式输送机1上的非生物垃圾分拣成聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、钢铁、不锈钢、铝、铜、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、瓷、陶、钙塑纸、铝锡纸、铜锡纸、过塑纸、白纸、色纸、新闻纸、箱板纸、棉、麻、尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、毛、棉麻混纺、棉涤纶混纺、毛涤纶混纺等单一材质的物料。 

光谱成像仪还给普通并联机械手提供带式输送机1上的物料信息，光谱成像仪并联机械手4设在前端，光谱成像仪将带式输送机1上经过物料的形状和光谱特征数据传递给计算机13，计算机13筛选出其后端普通摄像机并联机械手4的选择物料，并将选择物料的形状、相应的投料口3信息和到达的时间信息数据传递给普通摄像机并联机械手4，普通摄像机并联机械手4根据收到的选择物料形状、相应的投料口3和到达时间的信息数据，将该时间到达的具有选择物料形状特征的物料投入相应的投料口3。 

将各种形状和颜色混在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶直立在另一条带式输送机1上匀速前行，通过计算机13给每个分拣机械手分配选择包装瓶的颜色和形状，玻璃瓶或陶瓷瓶在带式输送机1上匀速前进到分拣机械手的下方，并联机械手4在影像识别系统的引导下根据预定模式从不同形状、颜色的玻璃瓶或陶瓷瓶中挑选选定的投料口3，每个投料口3收集的都是同形状和颜色的包装瓶，最终将不同形状和颜色混杂在一起的玻璃瓶、陶瓷瓶分拣成单一形状和颜色的包装瓶。 

若要分拣出形状、颜色和材质均相同的包装瓶。前端的光谱成像仪将经过玻璃瓶、陶瓷瓶的形状和光谱特征数据传递给计算机13，计算机13根据形状和光谱特征筛选出普通摄像机并联机械手4的选择包装瓶，并将选择包装瓶的形状、相应的投料口3信息和到达的时间信息数据传递给普通摄像机并联机械手4，普通摄像机并联机械手4根据收到的选择包装瓶形状、相应的投料口3和到达时间的信息数据，在该时间到达的具有选择包装瓶形状特征的瓶子中选择预定颜色的包装瓶投入相应的投料口3，每个投料口3收集的包装瓶不仅同形状和颜色相同，材质也相同。 

挑选出的物料经过压块打包机11压缩或装袋后用缝包机12封口制成单一材质物料的料块或袋装物料，投入相应的分类仓库16。电器等复杂的复合物不拆解，而是分类存放在分类仓库16中累积到经济运量后发送给相应的回收厂商。 

分类仓库16设在二层加工车间17的四周，用来分类存放分拣出的产品，累积到整车数量后安排发送给相应工厂。 

和装卸平台20在地上一层，是可以停靠大型车辆的室内停车位，旁边有电梯21。 

营业室18：顾客和货品何以自由出入的房间，有门和橱窗，有电梯21分拣车间连通。有分类堆放或码放的各类二手物品和其他待售商品的商品展区，业务洽谈区、和收银台等如超市般。 

分拣站7还设有员工休息室，盥洗室，餐厅、宿舍等员工生活区19。员工生活区19一般设在分拣站7地上三层顶层。 

沼气装置15是设置在分拣站7旁边，厌氧发酵池容积3000立方米，耗氧发酵池、沼气发电机房、渣液分离机、有机肥造粒车间，操作间等辅助设施配套齐全，能将生物垃圾消化成沼液、沼渣和沼气或沼气发电产生的电能的装置，沼气装置采用技术成熟应用广泛的工艺和装备。 

实施例2 

设置在垃圾源头附近的分类垃圾资源化处理站由分拣站7和沼气装置15构成，营业室18、装卸平台20、加工车间17和分类仓库16构成分拣站7，它们分别在相邻的不同房屋内，相互之间用通道连通。沼气装置15设在距离分拣站715公里的另一区域。 

加工车间17里设有分拣流水线14、压块打包机11和缝包机12。 

分拣流水线14由带式输送机1、工作台、投料口3等组成，还设有人工拆解和分拣工位。 

压块打包机11：将松散的物料压缩成高密度成型料块的机械，采用昆山中杰成机械有限公司生产的ZJC8060T20型号的液压压块打包机11。 

缝包机12：用于各种装满物料袋子的袋口缝合，采用纽朗品牌的NEWLONG DS-9C型号自动缝包机12。 

非生物垃圾经过装卸平台20送到分拣流水线14的带式输送机进料口10，在上分拣流水线14的过程中和分拣流水线14的人工工位上，有使用价值和售卖价值的物品被挑选出来后送到营业室18，人工拣出玻璃瓶和陶瓷瓶等重的垃圾，将多种物料组合成的复合物拆解成单一物料，剩下的小型非生物垃圾平铺在带式输送机1上匀速前行，经过特殊训练的分拣工人可以根据物料的外观判断物料的材质，在带式输送机(1)上的非生物垃圾中挑选 选定材质的物料投入相应的投料口，遇到不确定的材质的物料，拿到旁边的光谱分析仪上确定该物料的材质，从而完善物料材质对应的外观与手感的特征知识，最终掌握其负责分拣材质的物料外观特征，带式输送机1上的非生物垃圾被人工分拣成聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、钢铁、不锈钢、铝、铜、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、瓷、陶、钙塑纸、铝锡纸、铜锡纸、过塑纸、白纸、色纸、新闻纸、箱板纸、棉、麻、尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、毛、棉麻混纺、棉涤纶混纺、毛涤纶混纺等单一材质的物料。 

挑选出的物料经过压块打包机11压缩或装袋后用缝包机12封口制成聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯、钢铁、不锈钢、铝、铜、硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、瓷、陶、钙塑纸、铝锡纸、铜锡纸、过塑纸、白纸、色纸、新闻纸、箱板纸、棉、麻、尼龙、涤纶、锦纶、腈纶、毛、棉麻混纺、棉涤纶混纺、毛涤纶混纺等单一材质物料的料块或袋装物料，投入相应的分类仓库16。电器等复杂的复合物不拆解，而是分类存放在分类仓库16中累积到经济运量后发送给相应的回收厂商。 

分类仓库16设在加工车间17的旁边，有遮雨的顶棚，用来分类存放分拣出的产品，累积到整车数量后安排发送给相应工厂。 

和装卸平台20在地上一层，是可以停靠大型车辆的室内停车位，布有电梯21或其他装卸机械。 

营业室18在路边，顾客和货品可以自由出入，是有门和橱窗的房间，有通道与分拣车间连通，有分类堆放或码放的各类二手物品和其他待售商品的商品展区，业务洽谈区、和收银台等如超市般。 

当然本发明的使用范围不限于分类处理垃圾的分拣、中转和加工，用于其他混杂在一起的物品的分拣、中转和加工也属于本发明的保护范围。 

Claims (8)

1.一种分类垃圾资源化处理站，有装卸分类垃圾和成品的运输装卸平台(20)和加工车间(17)，其特征在于加工车间(17)里至少设置一条由带式输送机(1)和投料口(3)组成，带式输送机(1)旁边设置两个以上投料口(3)的分拣流水线(14)，分类垃圾资源化处理站里还设有分类仓库(16)。

2.按照权利要求1所述的分拣流水线(14)，其特征在于在带式输送机(1)上方设有与计算机(13)数据联通的光谱成像仪(6)和并联机械手(4)。

3.按照权利要求1所述的一种分类垃圾资源化处理站，其特征在于车辆装卸区、分类仓库、加工车间设置在一栋楼内。

4.按照权利要求1所述的一种分类垃圾资源化处理站，其特征在于加工车间至少有一台压块打包机(7)。

5.按照权利要求1所述的一种分类垃圾资源化处理站，其特征在于在加工厂间至少安装一台缝包机(13)。

6.按照权利要求1所述的一种分类垃圾资源化处理站，其特征在于在分类垃圾资源化处理站至少设置一间营业室(18)。

7.按照权利要求1所述的一种分类垃圾资源化处理站，其特征在于在分类垃圾资源化处理站至少设置一间员工宿舍。

8.按照权利要求1所述的一种分类垃圾资源化处理站，其特征在于在分拣站(7)旁边设有以厌氧消化池为核心设施，配电室、操作间等辅助设施齐全的将生物垃圾厌氧消化产生沼气和沼液沼渣的沼气装置(15)。