CN105219445B - 处理生活垃圾的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了处理生活垃圾的方法，该方法包括：(1)将生活垃圾进行脱水，以便获得散料和水；(2)所述散料进行磁选，以便获得黑色金属和经过磁选的散料；(3)将所述经过磁选的散料进行破碎，以便获得经过破碎的散料；(4)将所述经过破碎的散料进行分选，以便获得无机垃圾和有机垃圾；(5)将所述有机垃圾进行烘干，以便获得经过烘干的有机垃圾；(6)将所述经过烘干的有机垃圾与秸秆、煤、钙系添加物以及膨润土混合，并将所得到的混合物进行成型处理，以便获得垃圾衍生燃料棒；(7)将所述垃圾衍生燃料棒进行气化，以便获得可燃气和固体残渣。利用本发明的方法，能够有效地对生活垃圾进行无害化、资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾处理领域，具体的，涉及处理生活垃圾的方法。
背景技术
我国城市生活垃圾分类意识不高，垃圾组成复杂且含有较高的水分。目前我国城市生活垃圾的主要处理手段有焚烧和填埋。垃圾直接填埋，则其中的塑料等成分需要几十年乃至上百年的时间进行降解，此过程中不断的有渗沥液和温室气体排出，严重污染地下水。垃圾直接焚烧，则因为垃圾高水分的原因，燃烧不充分且燃烧温度较低，因此产生大量的二噁英，严重污染大气。而且上述两种方法均浪费了垃圾中大量热值较高的成分，如塑料、纸片、纤维和布条等有机组分。因此，城市生活垃圾的无害化、资源化利用，进而提高经济效益和环境效益一直是相关研究的关注重点。
有研究者通过将生活垃圾发酵后再进行分拣、烘干、燃烧的方法进行处理，燃烧用的风来自发酵的废气，发酵产生的废水进入污水处理厂，焚烧后的炉渣可被充分的利用成铺路砖或它用。但在该方法中，垃圾需要进行发酵，发酵产生大量的污染性气体，难以控制其扩散；需要人工分拣，垃圾中碎玻璃以及其他易燃易爆物品容易对人造成伤害；干燥采用间接传热，垃圾水分高，间接加热热效率低；且处理后的垃圾只能做焚烧用，不能与其他技术耦合，如热解、气化等。另外，目前生物降解技术没有得到重大的突破，高额的投入使其具有一定的局限性。由于城市生活垃圾的复杂性，垃圾堆肥也不是一种理想的处理方式。同时，垃圾水分含水量极高，普通干燥能耗大，造成其后续利用难度大。
因而，关于处理城市生活垃圾的方法仍有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种不产生污染性气体、干燥效率高、或者能有效与垃圾热解、垃圾气化等其他技术耦合的处理生活垃圾的方法。
本发明提供了一种处理生活垃圾的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将生活垃圾进行脱水，以便获得散料和水；(2)将所述散料进行磁选，以便获得黑色金属和经过磁选的散料；(3)将所述经过磁选的散料进行破碎，以便获得经过破碎的散料；(4)将所述经过破碎的散料进行分选，以便获得无机垃圾和有机垃圾；(5)将所述有机垃圾进行烘干，以便获得经过烘干的有机垃圾；(6)将所述经过烘干的有机垃圾与秸秆、煤、钙系添加物以及膨润土混合，并将所得到的混合物进行成型处理，以便获得垃圾衍生燃料棒；(7)将所述垃圾衍生燃料棒进行气化，以便获得可燃气和固体残渣。发明人发现，利用本发明的方法，能够快速有效地对生活垃圾进行无害化、资源化利用，且该方法处理完全自动化，无需人工分拣环节，采用双工序干燥能有效降低垃圾中的含水量，避免高温干燥的高热耗和产生大量有害气体的问题，通过添加秸秆、煤、膨润土以及少量的钙系添加剂，制备的垃圾衍生燃料棒成型率高、强度高、热值高且能长期储存，制备的垃圾衍生燃料棒有广泛的适应性，既能用作焚烧发电又能进行热解、气化等。
根据本发明实施例的处理生活垃圾的方法，还可以具有以下附加技术特征：
根据本发明的实施例，在所述步骤(1)中，利用预压脱水机将所述生活垃圾脱除15wt％的水分，以便获得所述散料和所述水。
根据本发明的实施例，在所述步骤(3)中，利用双轴破碎机将所述经过磁选的散料破碎至尺寸为50毫米以下。
根据本发明的实施例，在所述步骤(4)中，利用滚筒筛对所述经过破碎的散料进行分选。
根据本发明的实施例，在所述步骤(4)中，所述无机垃圾包括碎石和玻璃，所述有机垃圾包括塑料、纸片以及木屑。
根据本发明的实施例，在所述步骤(4)中，所述有机垃圾的含水量为50wt％。
根据本发明的实施例，所述步骤(5)进一步包括：(5-1)将所述有机垃圾进行一段干燥，以便获得经过一段干燥的有机垃圾；(5-2)将所述经过一段干燥的有机垃圾进行二段干燥，以便获得经过烘干的有机垃圾。
根据本发明的实施例，在所述步骤(5-1)中，于180-220摄氏度下，通过并流干燥方法，利用旋转筒式干燥器对所述有机垃圾进行一段干燥10分钟。
根据本发明的实施例，在所述步骤(5-1)中，所述经过一段干燥的有机垃圾的含水量为20％。
根据本发明的实施例，在所述步骤(5-2)中，于80-120摄氏度下，对所述有机垃圾进行二段干燥15分钟。
根据本发明的实施例，在所述步骤(5-2)中，所述经过二段干燥的有机垃圾的含水量为10wt％。
根据本发明的实施例，在所述步骤(6)中，在所垃圾衍生燃料棒中，基于所述垃圾衍生燃料棒的总质量，所述秸秆的质量分数为10％-20％。
根据本发明的实施例，在所述步骤(6)中，在所述垃圾衍生燃料棒中，基于所述垃圾衍生燃料棒的总质量，所述煤的质量分数为10％。
根据本发明的实施例，在所述步骤(6)中，在所述垃圾衍生燃料棒中，基于所述垃圾衍生燃料棒的总质量，所述钙系添加物的质量分数为1％-5％。
根据本发明的实施例，在所述步骤(6)中，在所述垃圾衍生燃料棒中，基于所述垃圾衍生燃料棒的总质量，所述膨润土的质量分数为6％。
根据本发明的实施例，在所述步骤(6)中，所述钙系添加物为氧化钙。
本发明至少具有以下有益效果：
(1)生活垃圾处理完全自动化，无需人工分拣环节；
(2)双工序干燥能有效降低垃圾中的含水量，避免高温干燥的高热耗问题；
(3)通过添加秸秆、煤以及少量的氧化钙，制备的垃圾衍生燃料棒成型率高、强度高、热值高且能长期储存；以及
(4)制备的垃圾衍生燃料棒有广泛的适应性，既能用作焚烧发电又能进行热解、气化等。
附图说明
图1显示了根据本发明的一个实施例，处理生活垃圾的方法的流程示意图；以及
图2显示了根据本发明的另一个实施例，处理生活垃圾的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种处理生活垃圾的方法。根据本发明的实施例，参照图1，该方法包括以下步骤：
S100：将生活垃圾进行脱水，以便获得散料和水。由此，能够有效降低生活垃圾的含水量，有利于后续步骤的进行。
根据本发明的实施例，将生活垃圾进行脱水的方式不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。根据本发明的一个具体示例，可以利用预压脱水机将所述生活垃圾脱除15wt％的水分，以便获得所述散料和所述水。所述散料进入下一个工序，所述水进入污水处理系统。由此，能够快速有效地去除生活垃圾中的水分，且操作简单、方便，易于实现。
S200：将所述散料进行磁选，以便获得黑色金属和经过磁选的散料。由此，能够快速有效地将黑色金属和其他垃圾分离开来，且磁选获得的黑色金属可以进一步回收利用，有利于提高生活垃圾的回收利用率。
S300：将所述经过磁选的散料进行破碎，以便获得经过破碎的散料。由此，有利于后续步骤的进行。
根据本发明的实施例，将所述经过磁选的散料进行破碎的方式不受特别限制，可以为本领域技术人员所公知的任何方法。根据本发明的一个具体示例，可以利用双轴破碎机将所述经过磁选的散料破碎至尺寸为50毫米以下。由此，有利于后续步骤的进行，进而提高处理生活垃圾的效率。如果散料的尺寸过大，后续处理不方便操作，散料破碎至尺寸为50毫米以下有利于后续步骤的进行，使操作更容易，适合工业化、自动化生产。
S400：将所述经过破碎的散料进行分选，以便获得无机垃圾和有机垃圾。由此，能够有效将经过破碎的散料进行分类，从而分别对不同种类的垃圾进行分类回收。
根据本发明的实施例，将所述经过破碎的散料进行分选的方式不受特别限制，可以为本领域技术人员所公知的任何方法。根据本发明的一个具体示例，可以利用滚筒筛对所述经过破碎的散料进行分选。由此，分选效率较高。
根据本发明的实施例，分选获得的无机垃圾主要包括碎石和玻璃，分选获得的有机垃圾主要包括塑料、纸片以及木屑。由此，可以根据无机垃圾和有机垃圾的具体种类分别有效回收利用。
根据本发明的实施例，经过分选获得的有机垃圾的含水量为50wt％。
S500：将所述有机垃圾进行烘干，以便获得经过烘干的有机垃圾。由此，能够快速有效的去除有机垃圾中的水分，有利于后续步骤的进行，且能够有效避免垃圾产生有害气体及不良气味而污染环境。
根据本发明的实施例，参照图2，步骤S500进一步包括：
S501：将所述有机垃圾进行一段干燥，以便获得经过一段干燥的有机垃圾。
根据本发明的实施例，可以于180-220摄氏度下，通过并流干燥方法，利用旋转筒式干燥器对所述有机垃圾进行一段干燥10分钟。由此，能够快速降低垃圾中的含水量，不仅干燥时间短，且干燥效率较高，同时可以避免干燥温度过高而导致耗能过多和产生大量有害气体。
根据本发明的实施例，经过一段干燥的有机垃圾的含水量约为20wt％。由此，经过一段干燥，有机垃圾的含水量迅速减低，有利于后续步骤的进行，进而有利于提高处理生活垃圾的效率。
S502：将所述经过一段干燥的有机垃圾进行二段干燥，以便获得经过二段干燥的有机垃圾。
根据本发明的实施例，可以于80-120摄氏度下，对所述经过一段干燥的有机垃圾进行二段干燥15分钟。由此，有机垃圾中的水分进一步减少，有利于后续步骤的进行，进而提高处理生活垃圾的效率。
根据本发明的实施例，所述经过二段干燥的有机垃圾的含水量为10wt％。由此，经过二段干燥，有机垃圾的含水量迅速减低，有利于后续步骤的进行，进而有利于提高处理生活垃圾的效率。
S600：将所述经过烘干的有机垃圾与秸秆、煤、钙系添加物以及膨润土混合，并将所得到的混合物进行成型处理，以便获得垃圾衍生燃料棒。
根据本发明的实施例，在所垃圾衍生燃料棒中，基于所述垃圾衍生燃料棒的总质量，所述秸秆的质量分数为10％-20％。由此，制备的垃圾衍生燃料棒成型率高、强度高、热值高且能长期储存，且具有广泛的适应性，既能用作焚烧发电又能进行热解、气化等。
根据本发明的实施例，在所述垃圾衍生燃料棒中，基于所述垃圾衍生燃料棒的总质量，所述煤的质量分数为10％。由此，制备的垃圾衍生燃料棒成型率高、强度高、热值高且能长期储存，且具有广泛的适应性，既能用作焚烧发电又能进行热解、气化等。
根据本发明的实施例，在所述垃圾衍生燃料棒中，基于所述垃圾衍生燃料棒的总质量，所述钙系添加物的质量分数为1％-5％。由此，制备的垃圾衍生燃料棒成型率高、强度高、热值高且能长期储存，且具有广泛的适应性，既能用作焚烧发电又能进行热解、气化等。
根据本发明的实施例，在所述垃圾衍生燃料棒中，基于所述垃圾衍生燃料棒的总质量，所述膨润土的质量分数为6％。由此，制备的垃圾衍生燃料棒成型率高、强度高、热值高且能长期储存，且具有广泛的适应性，既能用作焚烧发电又能进行热解、气化等。
根据本发明的实施例，所述钙系添加物为氧化钙。由此，有利于垃圾衍生燃料棒的成型和气化，提高垃圾的利用率和可燃气的产率。
S700：将所述垃圾衍生燃料棒进行气化，以便获得可燃气和固体残渣。
垃圾气化是指在一定的温度和压力下，用气化剂与垃圾中的有机成分进行反应，生成燃料气的方法。步骤如下：将原料进行装炉，自上而下依次经过干燥、干馏、气化层后达到燃烧层。在此干馏后的垃圾与空气(氧气或者富氧空气)以及水蒸气发生气化反应，生成粗煤气。
发明人发现，利用本发明的方法，能够快速有效地对生活垃圾进行无害化、资源化利用，且该方法处理完全自动化，无需人工分拣环节，采用双工序干燥能有效降低垃圾中的含水量，避免高温干燥的高热耗和产生大量有害气体的问题，通过添加秸秆、煤、膨润土以及少量的氧化钙，制备的垃圾衍生燃料棒成型率高、强度高、热值高且能长期储存，制备的垃圾衍生燃料棒有广泛的适应性，既能用作焚烧发电又能进行热解、气化等。
实施例1
在本实施例中，处理对象为北京市南口镇秋季生活垃圾，具体操作如下：
首先，将收集到的生活垃圾运输到卸料房，进行破袋，分散的垃圾通过皮带输送机运输至预压脱水机进行高压脱水，脱除15％左右的水分，脱掉的水进入污水处理系统进行处理，得到的散料进行磁选机选出黑色金属回收利用，经过磁选后的其他散料进入双轴破碎机破碎至尺寸为50毫米以下，经过破碎的散料进入滚筒筛分选成无机垃圾和有机垃圾，此时的有机垃圾含水量为50wt％左右，分选后的北京市南口镇秋季生活垃圾成分分布见表1，接着，有机垃圾进入烘干阶段(薄层烘干)，烘干分为两道工序，即恒速干燥和降速干燥，有机垃圾先进入一段烘干工序，具体为采用旋转筒式干燥器，烟气温度为180～220℃，采用并流干燥，干燥时间为10分钟左右，有机垃圾含水量降低到20wt％左右。然后，经过一段烘干的有机垃圾进入二段烘干工序，此时的有机垃圾中水的水主要为结合水或存在于垃圾中细微孔结构中的水，干燥速率较慢，如果采用高温干燥，很容易发生燃烧，因此，二段烘干温度为80～120℃，烘干时间为15分钟左右，二次烘干后的有机垃圾的含水量为10wt％左右，符合垃圾成型对于水分的要求，对烘干得到的有机垃圾进行元素分析和工业分析，元素分析和工业分析结果见表2。有机垃圾干燥得到的水分冷凝后，进入污水处理池处理。接着，烘干后的有机垃圾进入混料仓，添加10～20％的秸秆、10％左右的煤、1～5％左右的钙系添加物(可以为氧化钙等)以及6％左右的膨润土，充分混料后进入垃圾成型机，制备成高强度高热值的垃圾衍生燃料棒。然后，将垃圾衍生燃料棒置入气化炉进行气化，气化温度为900摄氏度，气化得到的可燃气一部分经燃烧得到热烟气后对垃圾进行烘干，多余的部分民用或制备化学原料等。气化的后固体残渣排除后作为它用。垃圾气化后得到的主要气体的组成见表3。另外，也可以对垃圾衍生燃料棒进行热解处理，热解温度为600摄氏度。垃圾热解后的产物组成见表4。
表1：北京市南口镇秋季生活垃圾过筛(50mm)后成分分布：
| 名称 | 织物 | 塑料 | 纸 | 木竹 | 厨余 | 金属、玻璃 | 石块建材等 | 总计 |
| 湿基百分比(％) | 11.36 | 32.13 | 10.54 | 4.96 | 10.95 | 5.58 | 24.48 | 100 |
表2：垃圾处理后的元素分析与工业分析
| Ad％ | Vd％ | FCd％ | Q/KJ.kg-1 | Cd％ | Hd％ | Nd％ | Od％ | Cld％ | Sd％ |
| 13.23 | 56.67 | 30.10 | 20120 | 56.34 | 5.89 | 0.63 | 30.92 | 3.39 | 0.21 |
表3：垃圾热解后产物质量百分比
| 热解温度℃ | 热解残渣(碳化物)％ | 焦油产率％ | 热解气产率％ | 水产率％ |
| 600 | 52.20 | 4.82 | 24.08 | 18.90 |
表4：垃圾气化后主要气体体积分数
| 气化温度℃ | CO2 | CO | H2 | CH4+C2 | H2S | N2 | 其他 |
| 900 | 24.29 | 20.71 | 30.09 | 10.21 | 0.13 | 2.10 | 12.47 |
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种处理生活垃圾的方法，其特征在于，包括：
(1)将生活垃圾进行脱水，以便获得散料和水；
(2)将所述散料进行磁选，以便获得黑色金属和经过磁选的散料；
(3)将所述经过磁选的散料进行破碎，以便获得经过破碎的散料；
(4)将所述经过破碎的散料进行分选，以便获得无机垃圾和有机垃圾；
(5)将所述有机垃圾进行烘干，以便获得经过烘干的有机垃圾；
(6)将所述经过烘干的有机垃圾与秸秆、煤、钙系添加物以及膨润土混合，并将所得到的混合物进行成型处理，以便获得垃圾衍生燃料棒；
(7)将所述垃圾衍生燃料棒进行气化，以便获得可燃气和固体残渣，
其中，所述步骤(5)进一步包括：
(5-1)将所述有机垃圾进行一段干燥，以便获得经过一段干燥的有机垃圾；
(5-2)将所述经过一段干燥的有机垃圾进行二段干燥，以便获得经过烘干的有机垃圾，
在所述步骤(5-1)中，于180-220摄氏度下，通过并流干燥方法，利用旋转筒式干燥器对所述有机垃圾进行一段干燥10分钟，所述经过一段干燥的有机垃圾的含水量为20wt％，在所述步骤(5-2)中，于80-120摄氏度下，对所述有机垃圾进行二段干燥15分钟，所述经过烘干的有机垃圾的含水量为10wt％，
在所述步骤(6)中，在所述垃圾衍生燃料棒中，基于所述垃圾衍生燃料棒的总质量，所述秸秆的质量分数为10％-20％，所述煤的质量分数为10％，所述钙系添加物的质量分数为1％-5％，所述膨润土的质量分数为6％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，利用预压脱水机将所述生活垃圾脱除15wt％的水分，以便获得所述散料和所述水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，利用双轴破碎机将所述经过磁选的散料破碎至尺寸为50毫米以下。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，利用滚筒筛对所述经过破碎的散料进行分选。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，所述无机垃圾包括碎石和玻璃，所述有机垃圾包括塑料、纸片以及木屑。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，所述有机垃圾的含水量为50wt％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤(6)中，所述钙系添加物为氧化钙。
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