CN104646391A - 一种厨余垃圾能源化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种厨余垃圾能源化处理工艺，将厨余垃圾经一级机械脱水或/和二级机械脱水，得到废水和固体废渣，其特征在于：向得到的固体废渣中添加计量的吸附剂进一步脱水，然后将进一步脱水后的固体废渣以及所述吸附剂制成改性燃料，所述吸附剂包含石灰，膨润土，高岭土等，将所述改性燃料与煤或其他燃料混合燃烧，本发明工艺设计合理，充分利用氧化钙的吸水性和脱硫作用，膨润土，高岭土等的吸水性和富含酸性硅铝成分的特性；本发明在实现了厨余垃圾无害化，减量化处理的同时，实现了资源的优化使用，将垃圾真正转化为脱除燃煤锅炉污染物的环保产品和改进锅炉操作性能的改性燃料。

Description

一种厨余垃圾能源化处理工艺
技术领域
本发明涉及环保、能源技术领域，尤其涉及一种厨余垃圾能源化处理工艺。
背景技术
厨余垃圾是居民家庭及饮食业的饭店，餐厅，宾馆，酒楼，及企事业单位食堂等单位抛弃的剩余饭菜的统称,主要包括米和面粉类食物残余、蔬菜、植物油、动物油、肉骨、鱼刺等。其化学组份主要为淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等。由于我国的特殊饮食文化，尤其是近年来随着城市生活设施和居住条件的改善，厨余垃圾的发生量有越来越大的趋势，因此，厨余垃圾的无害化、资源化和减量化处理日益受到各界的关注。
目前厨余垃圾处理技术，可以分为非生物处理和生物处理技术两大类。非生物处理技术主要是指传统垃圾处理方式，如直接排入下水道，焚烧、填埋，饲料化等；生物处理技术主要包括厌氧消化，好氧堆肥，及工业油脂化等。由于厨余垃圾含水量，含盐量高，容易发酵、变质、腐烂，产生大量毒素，散发恶臭气体，污染水体和大气环境。尤其是厨余垃圾饲料化或肥料化时，由于厨余垃圾通常含有大量病原微生物、寄生虫及其虫卵，腐烂变质速度快、易携带滋生病菌，将厨余垃圾饲料化或肥料化，易引起人畜共患疾病，存在食物链危险。
发明内容
本发明的一个目的是为了解决上述问题提供了一种经济效益高、无二次污染的厨余垃圾能源化处理工艺。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种厨余垃圾能源化处理工艺，将厨余垃圾经一级机械脱水或/和二级机械脱水，得到废水和固体废渣，向得到的固体废渣中添加计量的吸附剂进一步脱水，所述吸附剂包含石灰，然后将进一步脱水后的固体废渣以及所述吸附剂制成改性燃料，将所述改性燃料与煤或其他燃料混合燃烧，所述改性燃料和与其混合燃烧的煤或其它燃料的重量比为10～300％，所述石灰和与其混合燃烧的煤或其它燃料的重量比为0.2～40％，与煤混合燃烧后的Ca/S比为1.5～3.0；本发明工艺充分利用氧化钙的吸水和脱硫作用，将固体废渣用作燃料，实现能源化利用，经济效益高，且无二次污染；向垃圾中加入含氧化钙等吸附剂，起到化学脱水的作用，降低垃圾的表观湿度，改善处理后物料的流动特性；特别是在厨余垃圾处理时即加入含氧化钙的吸附剂，使得制成的改性燃料在储藏并运输至煤电厂之前，能够控制垃圾中细菌生长、臭气散发、起防腐效果；另外按计量加入的氧化钙在油脂和固体废渣与煤混合燃烧过程中，能够有效脱除或降低燃烧过程所生成的污染物(硫，卤素，汞等)。
优选的，所述工艺还包括将得到的废水经油水分离，并回收其中的油脂，将所述油脂和所述改性燃料与煤或其他燃料混合燃烧，其中所述废水经离心分离器、沉降器或膜分离器进行油水分离，或所述废水经固体吸油剂进行油水分离，经油水分离后的废水经净化后，再外排或循环至脱水设备，进行洗涤、脱盐，所述固体吸油剂为膨润土、焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、木炭以及煤灰中的一种或几种。采用固体吸油剂吸附油脂时，可以先将油水分离(如静置或油水分离器)，然后再用固体吸油剂吸附油脂。将所述油脂部分和固体废渣用作燃料，充分利用可燃物，而且从根本上杜绝“地沟油”等现象的发生；对厨余垃圾处理彻底，无二次污染，对处理后的废水循环利用，节约资源。
优选的，所述其他燃料包括垃圾和/或生物质，厨余垃圾经本发明工艺处理后，不仅能与煤混燃，也能添加在其他燃料中混合燃烧，广泛适用。
优选的，所述一级机械脱水采用离心式脱水机、旋转筛或震动筛进行脱水；所述二级机械脱水采用螺旋挤压机或双棍挤压机进行脱水。本发明采用两级机械脱水，与烘干脱水相比，节省能量和处理成本。当厨余垃圾含大量自由水时(如含水量30～60％或以上时)，先经过一级机械脱水，脱除大部分自由水，脱水后厨余垃圾含水率在30～40％；当厨余垃圾不含或含少量自由水时，厨余垃圾可直接采用二级脱水－即挤压式或压榨式脱水，脱水后厨余垃圾含水率小于30％左右，根据厨余垃圾的含水量选择不同脱水工艺，节约成本。
优选的，所述吸附剂还包含富含酸性硅铝成分的添加剂。
优选的，所述吸附剂还包括蒙脱土、活性炭、磺化煤、活性白土、硅藻土、活性氧化铝、活性沸石、焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、木炭、硅胶、煤灰以及腐殖酸中的一种或几种。
优选的，所述富含酸性硅铝系成分的添加剂为膨润土或/和高岭土，所述膨润土或/和高岭土添加量和与其混合燃烧的煤或其他燃料的重量比为0～35％，将所述改性燃料与煤混合燃烧后的碱/酸比小于0.4或大于0.7，或煤灰的软化温度大于1200℃。膨润土，高岭土等富含酸性硅铝成分的物质可以有效地调节混合燃料灰的熔点，避免灰的熔融、结渣，提高燃煤过程操作性能。充分利用氧化钙的吸水和脱硫作用及膨润土、高岭土等的吸水性和富含酸性硅铝成分的特性，在实现厨余垃圾无害化、减量化处理的同时，实现了资源的优化使用。调节含氧化钙的吸附剂及膨润土、高岭土等富含酸性硅铝成分的计量加入，控制厨余垃圾与煤混燃后的Ca/S比及灰的碱/酸比(定义为(CaO+MgO+Fe2O3+K2O+Na2O)/(SiO2+Al2O3+TiO2)，这里，CaO，MgO，Fe2O3，K2O，Na2O，SiO2，Al2O3，TiO2为灰中氧化钙，氧化镁，氧化铁，氧化钾，氧化钠，二氧化硅，三氧化二铝及氧化钛的重量含量)，从而调节灰的熔融及腐蚀特性，将厨余垃圾变为燃煤锅炉的环保产品和锅炉操作性能改进产品。
优选的，所述石灰和与其混合燃烧的煤或其它燃料的重量比分别为0.2～25％，所述膨润土或/和高岭土添加量和与其混合燃烧的煤或其他燃料的重量比为0～31％。
本发明的有益效果：本发明工艺设计合理，充分利用氧化钙的吸水性和脱硫作用，特别是在厨余垃圾到达煤电厂之前加入含氧化钙的吸附剂，能够控制垃圾在运输过程中细菌生长、臭气散发、起防腐效果；本发明在满足厨余垃圾无害化、减量化和资源化的同时，将含氧化钙的吸附剂按计量加入，控制厨余垃圾与煤混燃后的Ca/S比，将厨余垃圾变为了燃煤锅炉的环保产品，利用膨润土、高岭土等富含酸性硅铝成分的物质有效调节混合燃料灰的熔点及腐蚀能力，避免灰的熔融、结渣，提高燃煤过程操作性能，将厨余垃圾变为改进燃煤锅炉操作性能的改性产品。
附图说明
图1是厨余垃圾处理工艺流程图。
具体实施方式
在下述实施例中，为了说明本发明的原理和方法，假设厨余垃圾、生活垃圾、生物质、煤的含硫量，及其灰分含量和组成如表1所示。另外，假设石灰的吸水率(kg/kg)为0.32；膨润土的吸水率(kg/kg)为2.00；有关术语的含义为：
总吸水量＝(石灰量×0.32)+(膨润土量×2.00)；
吸水后的含水量＝吸水后自由水量/改性燃料重量；
改性燃料重量＝厨余垃圾脱水后重量+吸附剂重量；
混烧比＝改性燃料重量/(改性燃料重量+混烧燃料重量)；
Ca/S比＝((改性燃料中石灰％×改性燃料重量)/(混烧燃料中硫的重量+厨余垃圾中硫的重量))×(32/56)；
其中，32和56分别为硫和CaO分子量；混烧燃料是煤、生活垃圾、生物质或其它燃料的混合物；
表1 厨余垃圾、生活垃圾、生物质、煤的含硫量，及其灰分含量和组成
实施例1
按图1所示的处理工艺对厨余垃圾进行处理，其中添加剂为含石灰和膨润土的吸附剂，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入20％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同)，膨润土5％，充分混合后，固体废渣的自由水含量为11％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾80％，石灰16％，膨润土4％。按18.5％的混烧比(重量比)与含硫量1％的燃煤混和燃烧，可达到Ca/S比为2的脱硫效果，此时，在假设的燃煤含硫量，含灰量及灰成分的条件下，混合燃料的灰的碱/酸比为0.81，预计灰的软化温度为1213℃，具体效果如表2所示。
实施例2
与实施例1一样，对厨余垃圾进行处理，其中添加剂为含石灰的吸附剂，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入25％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同)，充分混合后，固体废渣的自由水含量为18％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾80％，石灰20％。按15.3％的混烧比(重量比)与含硫量1％的燃煤混和燃烧，可达到Ca/S比为2的脱硫效果，此时，在假设的燃煤含硫量，含灰量及灰成分的条件下，混合燃料的灰的碱/酸比为0.87，预计灰的软化温度为1220℃，具体效果如表2所示。
实施例3
与实施例1一样，对厨余垃圾进行处理，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入5％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同)和10％的膨润土，充分混合后，固体废渣的自由水含量为7.3％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾87％，石灰4.3％，膨润土8.7％。按15.5％的混烧比(重量比)与含硫量0.15％的生活垃圾混和燃烧，可达到Ca/S比为2.5的脱硫效果，此时，混合燃料的灰的碱/酸比为0.80，预计灰的软化温度为1209℃，生活垃圾的含硫量及灰分含量和组成见表1。
实施例4
与实施例1一样，对厨余垃圾进行处理，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入3％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同)和10％的膨润土，充分混合后，固体废渣的自由水含量为8.0％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾88.5％，石灰2.7％，膨润土8.8％。按14.7％的混烧比(重量比)与含硫量0.10％的木质生物质燃料混和燃烧，可达到Ca/S比为2.0的脱硫效果，此时，混合燃料的灰的碱/酸比为0.72，预计灰的软化温度为1219℃，生物质的含硫量及灰分含量和组成见表1。
实施例5
与实施例1一样，对厨余垃圾进行处理，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入25％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同)和83％的高岭土，充分混合后，固体废渣的自由水含量为10.5％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾48.0％，石灰12.0％，高岭土40％。按23.1％的混烧比(重量比)与含硫量1.0％的煤混和燃烧，可达到Ca/S比为2.0的脱硫效果，此时，混合燃料的灰的碱/酸比为0.35，预计灰的软化温度为1287℃，煤的含硫量及灰分含量和组成见表1。
实施例6
与实施例1一样，对厨余垃圾进行处理，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入15％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同),5％膨润土和49％的高岭土，充分混合后，固体废渣的自由水含量为9.0％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾59.2％，石灰8.9％，膨润土3.0％，高岭土29％。按29.3％的混烧比(重量比)与含硫量1.0％的煤混和燃烧，可达到Ca/S比为2.0的脱硫效果，此时，混合燃料的灰的碱/酸比为0.37，预计灰的软化温度为1282℃，煤的含硫量及灰分含量和组成见表1。
实施例7
与实施例1一样，对厨余垃圾进行处理，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入5％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同),10％膨润土和109％的高岭土，充分混合后，固体废渣的自由水含量为3.7％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾44.6％，石灰2.2％，膨润土4.5％，高岭土48.7％。按21.5％的混烧比(重量比)与含硫量0.15％的生活垃圾混和燃烧，可达到Ca/S比为2.0的脱硫效果，此时，混合燃料的灰的碱/酸比为0.35，预计灰的软化温度为1298℃，生活垃圾的含硫量及灰分含量和组成见表1。
实施例8
与实施例1一样，对厨余垃圾进行处理，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入5％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同),10％膨润土和132％的高岭土，充分混合后，固体废渣的自由水含量为3.4％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾40.5％，石灰2.0％，膨润土4.0％，高岭土53.5％。按16.8％的混烧比(重量比)与含硫量0.15％的木质生物质燃料混和燃烧，可达到Ca/S比为2.0的脱硫效果，此时，混合燃料的灰的碱/酸比为0.25，预计灰的软化温度为1362℃，生物质的含硫量及灰分含量和组成见表1。
实施例9
与实施例1一样，对厨余垃圾进行处理，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入15％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同)，5％膨润土和17.6％高岭土，充分混合后，固体废渣的自由水含量为11.0％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾72.7％，石灰10.9％，膨润土3.6％，高岭土12.8％。按68.1％的混烧比(重量比)与含硫量5％的煤混和燃烧，可达到Ca/S比为2.5的脱硫效果，此时，混合燃料的灰的碱/酸比为0.74，预计灰的软化温度为1309℃，煤的含硫量及灰分含量和组成见表1。
实施例10
与实施例1一样，对厨余垃圾进行处理，初始厨余垃圾含水量60％，经机械方式初步脱水至含水量30％。加入15％石灰(相对于厨余垃圾机械脱水后重量，下同)，5％膨润土和53.0％高岭土，充分混合后，固体废渣的自由水含量为8.8％，流动性好，此时，改性燃料的组成为：厨余垃圾57.8％，石灰8.7％，膨润土2.9％，高岭土30.6％。按72.8％的混烧比(重量比)与含硫量5％的煤混和燃烧，可达到Ca/S比为2.5的脱硫效果，此时，混合燃料的灰的碱/酸比为0.38，预计灰的软化温度为1317℃，煤的含硫量及灰分含量和组成见表1。
上述实施例只是根据选定的燃煤，生活垃圾或生物质的特性(表1)，说明本发明的实施原理和方法，但本发明并不局限于这些实施例。混烧燃料可以是单一燃料，也可以是多种燃料组成的混合燃料，如煤和生活垃圾的混合，煤和生物质的混合，煤，生活垃圾和生物质的混合等，其组成和特性不限于表1所示。另外，虽然实施例中只使用了膨润土和/或高岭土，其它富含硅铝添加剂也同样适用，在所有这些情况下，本发明的实施原理和方法均适合。总之，以上所述仅为本发明技术方案的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
表2 厨余垃圾能源化处理工艺脱水效果以及与混烧燃料燃烧效果表
注：厨余垃圾经机械脱水后含水量30％，取100kg；H2O％为加入吸附剂后进一步脱水后厨余垃圾的自由水含量；与改性燃料混烧的混烧燃料取100kg；a1为膨润土，a2为高岭土，CaO％、a1％和a2％分别为石灰、膨润土、高岭土和与其混合燃烧的煤或其他燃料(即混烧燃料)的重量比；碱/酸为混合的灰的碱/酸比。

Claims (8)

1.一种厨余垃圾能源化处理工艺，将厨余垃圾经一级机械脱水或/和二级机械脱水，得到废水和固体废渣，其特征在于：向得到的固体废渣中添加计量的吸附剂进一步脱水，所述吸附剂包含石灰，然后将进一步脱水后的固体废渣以及所述吸附剂制成改性燃料，将所述改性燃料与煤或其他燃料混合燃烧，所述改性燃料和与其混合燃烧的煤或其它燃料的重量比为10～300％，所述石灰和与其混合燃烧的煤或其它燃料的重量比为0.2～40％，与煤混合燃烧后的Ca/S比为1.5～3.0。
2.根据权利要求1所述的厨余垃圾能源化处理工艺，其特征在于：所述工艺还包括将得到的废水经油水分离，并回收其中的油脂，将所述油脂和所述改性燃料与煤或其他燃料混合燃烧，其中所述废水经离心分离器、沉降器或膜分离器进行油水分离，或所述废水经固体吸油剂进行油水分离，经油水分离后的废水经净化后，再外排或循环至脱水设备，进行洗涤、脱盐，所述固体吸油剂为膨润土、焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、木炭以及煤灰中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的厨余垃圾能源化处理工艺，其特征在于：所述其他燃料包括垃圾和/或生物质。
4.根据权利要求1所述的厨余垃圾能源化处理工艺，其特征在于：所述一级机械脱水采用离心式脱水机、旋转筛或震动筛进行脱水；所述二级机械脱水采用螺旋挤压机或双棍挤压机进行脱水。
5.根据权利要求1～4中任一权利要求所述的厨余垃圾能源化处理工艺，其特征在于：所述吸附剂还包含富含酸性硅铝成分的添加剂。
6.根据权利要求5所述的厨余垃圾能源化处理工艺，其特征在于：所述吸附剂还包括蒙脱土、活性炭、磺化煤、活性白土、硅藻土、活性氧化铝、活性沸石、焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、木炭、硅胶、煤灰以及腐殖酸中的一种或几种。
7.根据权利要求5所述的厨余垃圾能源化处理工艺，其特征在于：所述富含酸性硅铝系成分的添加剂为膨润土或/和高岭土，所述膨润土或/和高岭土添加量和与其混合燃烧的煤或其他燃料的重量比为0～35％，将所述改性燃料与煤混合燃烧后的碱/酸比小于0.4或大于0.7，或煤灰的软化温度大于1200℃。
8.根据权利要求7所述的厨余垃圾能源化处理工艺，其特征在于：所述石灰和与其混合燃烧的煤或其它燃料的重量比分别为0.2～25％，所述膨润土或/和高岭土添加量和与其混合燃烧的煤或其他燃料的重量比为0～31％。
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