CN106001055A - 生活垃圾完全资源化的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种生活垃圾完全资源化的方法及系统，其包括：垃圾卸料暂存送料处理过程；垃圾分选处理过程，用于将垃圾分类为：有机生物质厨余成分、废塑料成分、可燃物成分、无机成分以及危险废弃物；有机生物质水解腐熟处理过程；有机肥料制备处理过程；再生塑料原料制备处理过程；可燃物处理和热解气化处理过程；无机盐烧结陶粒制备处理过程；污染气体处理过程，用于对其他过程释放的污染气体进行回收和处理；水解密水和垃圾渗滤液处理过程，用于对其他过程产生的废水进行回收和处理；以及危废品处理过程，用于对危险废弃物进行处理。本发明可以实现垃圾治理过程的零排放，符合环保要求，也为社会再生资源领域创造了新的手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种垃圾处理的方法及装置，特别涉及一种生活垃圾处理的方法及装置。
背景技术
通常所谓的生活垃圾，是指人们日常生活过程中产生的垃圾，一般是成分极其复杂的混合垃圾，其特点，一是有机生物质的厨余垃圾成分含量高，二是含水量高，三是经济发达地域的塑料和纸张等废弃包装物多，四是经济落后地域的砖瓦和玻璃以及金属等建筑垃圾多，五是寒带地域冬季炉灰多。
常用的生活垃圾处理手段，主要是填埋和焚烧以及垃圾堆肥三种技术，这三种垃圾处理技术存在的严重缺陷，主要是处理过程中二次污染严重，减量化程度低，遗留危害巨大等重大隐患，特别是垃圾资源化利用的程度非常低下，难以满足社会和经济发展的需求。
目前国内生活垃圾带来的环境问题非常严重，多数城市陷入了垃圾围城的紧张境地，而现有的垃圾处理手段技术不完善，无法满足生活垃圾彻底净化处理、消除环境污染的要求，必须选择完善的技术手段解决生活垃圾污染问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，本发明提出了一种生活垃圾完全资源化的方法及系统，可以实现零排放，符合环保要求，也为社会再生资源领域创造了新的手段。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：提供一种生活垃圾完全资源化的方法，其包括：垃圾卸料暂存送料处理过程；垃圾分选处理过程，用于将垃圾分类为：有机生物质厨余成分、废塑料成分、可燃物成分、无机成分以及危险废弃物；有机生物质水解腐熟处理过程，用于对有机生物质厨余成分进行处理；有机肥料制备处理过程，用于在有机生物质水解腐熟处理过程的基础上对有机生物质厨余成分进行进一步处理；再生塑料原料制备处理过程，用于对废塑料成分进行处理；可燃物处理和热解气化处理过程，用于对可燃物成分进行处理；无机盐烧结陶粒制备处理过程，用于对无机成分进行处理；污染气体处理过程，用于对其他过程释放的污染气体进行回收和处理；水解密水和垃圾渗滤液处理过程，用于对其他过程产生的废水进行回收和处理；以及危废品处理过程，用于对危险废弃物进行处理。
在一些实施例中，对于集中收集的垃圾，须经由所述的垃圾卸料暂存送料处理过程和垃圾分选处理过程；对于分类收集的垃圾，可以跳过所述的垃圾卸料暂存送料处理过程和垃圾分选处理过程，直接根据垃圾的类别投入相应的处理过程。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：提供一种生活垃圾完全资源化的系统，其包括：垃圾卸料暂存送料单元；垃圾分选单元，用于将垃圾分类为：有机生物质厨余成分、废塑料成分、可燃物成分、无机成分以及危险废弃物；有机生物质水解腐熟单元，用于对有机生物质厨余成分进行处理；有机肥料制备单元，用于在有机生物质水解腐熟单元的基础上对有机生物质厨余成分进行进一步处理；再生塑料原料制备单元，用于对废塑料成分进行处理；可燃物处理和热解气化单元，用于对可燃物成分进行处理；无机盐烧结陶粒制备单元，用于对无机成分进行处理；污染气体处理单元，用于对其他过程释放的污染气体进行回收和处理；水解密水和垃圾渗滤液处理单元，用于对其他过程产生的废水进行回收和处理；危废品处理单元，用于对危险废弃物进行处理；以及控制与监测单元，用于监测及控制其他各单元的工作过程。
在一些实施例中，对于集中收集的垃圾，须经由所述的垃圾卸料暂存送料单元和垃圾分选单元进行处理；对于分类收集的垃圾，可以跳过所述的垃圾卸料暂存送料单元和垃圾分选单元，直接根据垃圾的类别投入相应的处理单元。
在一些实施例中，该污染气体处理单元采用高温辉光等离子体空气净化技术。
在一些实施例中，该水解密水和垃圾渗滤液处理单元采用微生物培养技术，在8—14微米红外线波作用下，实现微生物的快速繁育。
在一些实施例中，该可燃物处理和热解气化单元是能够将可燃物成分制成燃料块并进而能够热解气化生产燃气的。
在一些实施例中，该再生塑料原料制备单元是能够将塑料成分先净化处理再制成洁净的再生塑料资源的。
在一些实施例中，该有机生物质水解腐熟单元是能够处置城市粪便、养殖粪便、餐厨垃圾、食品加工厂食品垃圾以及农场的有机废弃物的。
在一些实施例中，该有机肥料制备单元是采用微生物光能来制备有机肥料的。
与现有技术相比，本发明的生活垃圾完全资源化的方法及系统，通过巧妙地设置垃圾卸料暂存送料单元、垃圾分选单元、有机生物质水解腐熟单元、有机肥料制备单元、再生塑料原料制备单元、可燃物处理和热解气化单元、无机盐烧结陶粒制备单元、污染气体处理单元、水解密水和垃圾渗滤液处理单元、危废品处理单元以及控制与监测单元，可以实现垃圾治理过程的零排放，符合环保要求，也为社会再生资源领域创造了新的手段。
附图说明
图1为本发明生活垃圾完全资源化的系统的结构示意图。
图2为本发明系统中垃圾卸料暂存送料单元的结构示意图。
图3为本发明系统中垃圾集中式分选单元的结构示意图。
图4为本发明系统中有机生物质水解腐熟单元的结构示意图。
图5为本发明系统中有机肥料制备单元的结构示意图。
图6为本发明系统中再生塑料原料制备单元的结构示意图。
图7为本发明系统中无机盐烧结陶粒制备单元的结构示意图。
图8为本发明系统中可燃物处理和热解气化单元的结构示意图。
图9为本发明系统中污染气体处理单元的结构示意图。
图10为本发明系统中水解密水和垃圾渗滤液处理单元的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
本发明提出一种生活垃圾完全资源化的方法及系统，具有：生活垃圾无害化处理和资源分类功能；生活垃圾各种资源综合利用功能；无害化处理和资源化利用过程中产生的恶臭气体、废弃、废水、垃圾渗滤液处理净化功能；以及综合利用功能。
参见图1，图1为本发明生活垃圾完全资源化的系统的结构示意图。该系统包括：垃圾卸料暂存送料单元1-1、垃圾分选单元1-2、有机生物质水解腐熟单元1-3、有机肥料制备单元1-4、再生塑料原料制备单元1-5、可燃物处理和热解气化单元1-6、无机盐烧结陶粒制备单元1-7、污染气体处理单元1-8、水解密水和垃圾渗滤液处理单元1-9、控制与监测单元1-10以及危废品处理单元1-11。
本发明生活垃圾完全资源化的方法，包括以下工艺流程：
垃圾卸料暂存送料单元1-1经自动送料进入垃圾分选单元1-2，再经自动分选后分别送入有机生物质水解腐熟单元1-3、再生塑料原料制备单元1-5、可燃物处理和热解气化单元1-6、无机盐烧结陶粒制备单元1-7和危废品处理单元1-11进行处理。
有机生物质水解腐熟单元1-3再进入有机肥料制备单元1-4产出有机肥1-41。再生塑料原料制备单元1-5产出原油1-51、板材1-52、颗粒1-53和原料1-54。可燃物处理和热解气化单元1-6产出燃料块1-61、燃气1-62和电力1-63。无机盐烧结陶粒制备单元1-7可产出陶粒1-71和砌块1-72。
以上的生产过程由控制与监测单元1-10集中自动化控制。该系统中产生的尾气进入污染气体处理单元1-8处理，废水进入水解密水和垃圾渗滤液处理单元1-9处理。
参见图2，图2为本发明系统中垃圾卸料暂存送料单元的结构示意图。该垃圾卸料暂存送料单元1-1具体包括：垃圾卸料平台2-1、垃圾上料推版2-2、垃圾上料步进给料机2-3、垃圾板链传输机2-4和垃圾送料皮带传输机2-5。见附图2。
参见图3，图3为本发明系统中垃圾集中式分选单元的结构示意图。该垃圾分选单元1-2包括：步进给料机3-2、垃圾破袋机3-4、弹跳分选机3-5、滚筒筛选机3-6、风选机3-8、综合分选机3-10、传输皮带3-2、传输板链3-3以及多个脉动电磁铁金属分选器3-13等。可以将垃圾堆3-1进行处理分选得到多种的分类垃圾3-7、3-9、3-11、3-12、3-14以及3-15。这种方式，适用于县城、乡镇、小型城市等地区的集中式压缩式运输的垃圾分选。
参见图4，图4为本发明系统中有机生物质水解腐熟单元的结构示意图。该有机生物质水解腐熟单元1-3包括：生活垃圾翻斗倒料机4-1、落料仓4-2、平面皮带传输机4-3、分选平台4-4、有机生物质粉碎机4-5、离心脱水机4-6、污水处理设备4-7、气体整流罩4-8、除臭设备4-9以及空气净化设备4-10等。该有机生物质水解腐熟单元1-3，除了可以水解处理生活垃圾中分选的有机生物质之外，还可以水解处理餐厨垃圾干基、粪便、食品加工厂废弃物等所有有机生物质材料。
这种方式，适用于垃圾源头零散式分选和减量化处理。也就是说，把生活垃圾处理厂的厂界外延到居民社区中，在生活垃圾刚刚排放出来，在生活垃圾腐烂发酵之前利用机械加人工分选方式完成生活里垃圾的分类工作，并将含水量最大的生活垃圾有机生物质厨余成分直接粉碎后脱水，可以脱除厨余成分中80%—90%的水分，从而实现生活垃圾的减量化，减量化程度视生活垃圾中厨余成分含量而定。这种方式，适用于城市比较发达、人口比较集中、垃圾产量比较大的城市生活垃圾处理，从源头实现垃圾的减量化，把垃圾分选成各类可再生利用的资源，减少了生活垃圾的处理压力，为生活垃圾资源化利用奠定了基础。
参见图5，图5为本发明系统中有机肥料制备单元的结构示意图。该有机肥料制备单元1-4包括：皮带机5-2，水解反应釜5-3、喷爆仓及固体液体分离设备5-4、水解密水收集5-5、烘干机5-6、滚筒筛5-8、物料混合配料机5-11、造粒机5-12、振动筛5-13以及包装机5-14等可以将有机质垃圾5-1处理成腐熟有机质5-7、洁净制肥基料5-9、筛上可燃物5-10及成品肥5-15等。其中，在水解反应釜5-3配备高压高温喷爆阀门，阀门电动、气动均可；烘干机5-6可以是电加热、电磁感应加热、蒸气加热、热风炉加热等几种方式；物料混合配料机5-11可以是电脑程控，也可以是手动控制；造粒机5-12可以选择圆盘造粒、对撞造粒、离心造粒、挤压造粒等多种形式，在造粒后对粉碎料通过振动筛5-13筛选后回收，重新送入物料混合配料机5-11中，用以继续造粒。
参见图6，图6为本发明系统中再生塑料原料制备单元的结构示意图。该再生塑料原料制备单元1-5包括：皮带机6-2、塑料破碎机6-3、塑料风洗机6-4、塑料炼油机6-6、木塑板生产设备6-8及低温造粒机6-10等。可以将塑料垃圾6-1处理为沙土6-5、燃油6-7、木塑板6-9及塑料再生颗粒6-11等。其工作原理大致为：经过废塑料粉碎和风洗，完成废塑料原料的再生，然后由四个出路决定废塑料原料利用方式，在废塑料产量比较大时使用废塑料炼油机6-6炼制燃油6-7；在废塑料产量适中时使用木塑板生产设备6-8或者低温造粒机6-10生产塑料板6-9或塑料再生颗粒6-11，在废塑料产量比较小时，将废塑料再生原料直接销售给市场。
参见图7，图7为本发明系统中无机盐烧结陶粒制备单元的结构示意图。无机盐烧结陶粒制备单元1-6包括：皮带传输机7-2、破碎机7-3、回转烧结炉7-4以及制砖机7-6等。其工作原理大致为：含玻璃、砖瓦、陶瓷等建筑垃圾7-1经过烧结后，无机成分粉末烧结成建筑陶粒7-5，建筑陶粒7-5可以经过制砖机7-6制造建筑砌块保温砖7-7，也可以用于公路铺路替代沙石做渗水层7-8，还可以用于代替沙石生产再生混凝土7-9。
参见图8，图8为本发明系统中可燃物处理和热解气化单元的结构示意图。该可燃物处理和热解气化单元1-7包括：可燃物粉碎机8-2、燃料块挤压机8-3、热解气化炉8-5、燃气汽轮机8-6、混合制陶机8-8及旋转烧结窑炉8-9等。其工作原理为：可燃物8-1经过可燃物粉碎机8-2粉碎后加入3%的生石灰和1%的渣土成分混合通过燃料块挤压机8-3压制成生物质燃料块8-4，完成可燃物8-1的再生利用，进一步的，可以利用该燃料块8-4经热解气化炉8-5和燃气汽轮机8-6进行发电送入电网8-7，或者，经该混合制陶机8-8和旋转烧结窑炉8-9制得固态再生物品。
可燃物再生生物质燃料块8-4有热解气化生产燃气和直接销售两种利用方式：使用可燃物热解气化炉8-5对燃料块8-4做热裂解和水合气化，水合气化的化学反应式为：C+H2O——CH4+CO，热裂解产生的裂解燃气用于热解气化的加热能源，总产量为可燃物重量的18%左右，加热热源消耗量约为13%，剩余部分混入水合气化燃气中；将热裂解后剩余的炭渣随水蒸气喷射到密闭高温气化反应釜中，水蒸气与炭渣在800—1000℃条件下发生水合气化反应，生成3000大卡/标立的可燃气体。这种可燃气体可以用于发电，余热可用于生产有机肥使用，还可以供应空调使用；在没有批准发电的条件下，可以使用热解气化生产燃气并使用燃气烧锅炉，减少煤炭或者燃料油的使用量，达到再生能源利用目的；第二种方式是生物质燃料块8-4可以直接销售，解决取代燃煤问题。
参见图9，图9为本发明系统中污染气体处理单元的结构示意图。该污染气体处理单元1-8包括：垃圾暂存间9-1、引风机9-2、分选车间9-3、制肥车间9-4、废塑料处理车间9-5、布袋除尘器9-6、等离子体空气净化机9-7以及排气烟囱9-8等。其中，引风机9-2的引风管道遍布垃圾暂存间9-1、分选车间9-3、制肥车间9-4、废塑料处理车间9-5等所有的生产车间，把所有的车间臭气和粉尘气体有组织回收并处理后排放。除臭处理可以是等离子体除臭，也可以是高温离子生物除臭，还可以使一体化生物除臭设备；除尘处理可以使布袋除尘器9-6，也可以是水膜除尘系统，还可以通过控制物料湿度防止粉尘产生。
参见图10，图10为本发明系统中水解密水和垃圾渗滤液处理单元的结构示意图。该水解密水和垃圾渗滤液处理单元1-9的处理对象为水解密水、垃圾渗滤液、车间生产废水、清洗设备和运输车辆废水等。其包括：水收集池10-1、重金属沉淀池10-2、金属泥过滤槽10-3、高能臭氧微气泡氧化池10-4、高能氧微气泡氧化池10-5、微生物光培养池10-6、NBR生物膜过滤器10-7、微生物菌剂储罐10-8、微生物启动池10-9、微生物加工子单元10-10、过滤清水池10-11、高效人工湿地10-12、臭氧发生器10-13、微气泡发生器10-14、15等。其工作原理大致为：水解密水为高浓度有机营养质溶解于水中形成的富营养污水，具有很高的再利用价值，但是其中含有一定量的重金属离子，必须消除。首先，使用重金属鏊合絮凝剂絮凝沉淀重金属，并使用滤膜过滤；然后，使用高能臭氧微气泡氧化分解水中的大分子有机营养质，并再使用高能氧微气泡继续氧化分解有机营养质，在BOD/COD比值大于0.4后，向其中投入定向微生物，微生物主要包括光合微生物、EM菌等原菌种，投放之前在微生物启动罐中完成微生物启动，启动后菌剂投放到微生物光培养池中，在8—14微米红外线波作用下，实现微生物的快速繁育，繁育完成后，再使用MBR生物膜过滤，滤出浓缩微生物菌剂后，经过微生物定向加工，制成生物除臭剂、肥料用菌剂和污水处利用微生物等，然后生产使用或销售；MBR生物膜过滤后产生的水质量为微污染水，流入到高效人工湿地中深度净化达到地表V—IV类水质后，排放或者生产中循环使用。
回参图1，该系统的控制与监测单元1-10采用在线监测方式，在空气排放口、烟气排放口、污水排放口、污水对外敞口处设置空气质量和水质实时在线监测探头，并将探头监测的数据直接上网传输到该系统的控制与监测单元1-10和当地环保局监测中心，以监控整个生活垃圾处理工艺中的环境质量。该系统的控制与监测单元1-10设置大屏幕实时监测录像，录像探头需遍布车间内，保证生产工艺的监控没有死角。在该系统的运行控制中，各单元采用智能控制方式运行，各单元中的设备的控制系统作为整体智能控制的子单元，整个系统建立中央控制系统，通过数据传输控制每个工艺环节的设备，反馈每个工艺设备的运行状态。
以下，对本发明的生活垃圾完全资源化的方法的工作原理予以详细说明。
生活垃圾分选的基本原则是按照各个成分的物理性能进行分选，依据各个成分的弹跳性、比重、粘稠度、漂浮性能、磁性等，使用不同的手段分选。
如果厂界外延，在生活垃圾源头进行分选和减量化初步处理，则利用生活垃圾腐烂发酵之前对人体无害的基本条件，进行人工分选。分选后得到的各种资源分类回收，然后送回厂内。生活垃圾分选完成后，各个成分立即进入资源化产品生产进程，在资源化产品生产过程中完成垃圾各个成分的无害化处理。
对于有机生物质厨余成分，本发明选择的生活垃圾有机生物质厨余成分资源合理用的方向是：生产有机生物质水解腐熟后得纯净、消除了重金属、农业化学、盐分残留的稳定态有机生物营养质。分选后得到的厨余成分直接送入水解腐熟系统中，在密闭液体环境中，使用酸性水解催化剂，在高温140—180℃和高压0.8MPa条件下，经过1小时的化学反应，使有机生物质成分水解腐熟，腐熟度达到95%以上；
水解腐熟过程中的化学反应如下：
（1）淀粉水解
△水解
（C6H10O5）n + n H2O —— nC6H12O6
H+
反应过程：淀粉——糊精——多糖——低聚糖——双糖——单糖
（2）纤维素水解
△水解
（C6H10O5）n + nH2O —— nC6H12O6
H+
反应过程：
纤维素——短链纤维素——多糖——低聚糖——双糖——单糖
（3）半纤维素水解
△水解
（C5H8O4）n + nH2O —— n（C5H10O5）
H+
反应过程：半纤维素——多糖——低聚糖——四糖——单糖
（4）果胶水解
果胶比半纤维素多一个甲基有很好的水溶性，最易水解。
△水解
（C6H10O7）n + nH2O —— n（C5H7O5）
H+
（5）木质素水解
木质素是以苯丙烷为单元的有机高分子化合物，结合键有三种类型：包括不易水解键，如醚键、芳芳键、烷基芳基键型；部分易水解键；是容易水解键。在高温高压和酸做催化剂下，木质素水解形成三种类型低聚物。
（RHC3H6— —H3）n +n OH+nH+ == n（R— —OH）—M
式中，R为H、CHO、COOH、CH3、CH2COOH
M为OMe、2OMe，分别与苯环直接键连接。
（6）脂质水解
脂质也叫脂肪和油脂，脂肪水解成脂肪酸和甘油
△水解
RCOO（RCOOCH2）RCOOCH2CH+3H2O——3RCOOH（CH2OH）CH2OH + CHOH
H+
R：为碳原子数
（7）蛋白质水解
氨基酸是蛋白质的基本构成单位，氨基酸有含硫氨基酸、非含硫氨基酸、含烷基氨基酸和含芳香基氨基酸等20多种。
蛋白质在水解过程中分子量逐步降低，水解过程如下：
蛋白质→蛋白胨 →蛋白眎 →多肽 →低聚肽 →寡肽 →氨基酸
水解过程中产生大量的水解液体——水解密水，密水中含有大量的有机氨氮、有机磷和有机钾成分，水解腐熟后继续保持高压和高温条件，在催化剂的作用下，水解后有机生物质与密水中的部分有机氨氮、有机磷和有机钾发生美拉德反应，将氮磷钾固定在水解后的有机生物质本体上。
在水解反应过程中，由于高温高压的作用，有机生物质中的化肥、农药、抗生素、激素残留物被彻底分解，消除了这些药物残留；混入有机生物质中的电池漏液等重金属残留物在酸性催化剂的作用下转变成离子溶解在密水中，在密水处理中消除；盐分（NaCl）在反应过程中与催化剂中的硫酸根发生离子交换，生成肥料中的重要营养成分硫酸钠，氯离子则与水溶解成盐酸，在美拉德反应中充当催化剂。经过水解反应和美拉德反应后，有机生物质水解后的固体产物具备了营养充分、氮磷钾含量充分、成分稳定等肥料特性，经固体液体分离后，固体成分用于生产洁净的腐熟有机营养质，密水则进入水处理系统之中。
有机生物质水解过程经过了重金属脱除、农业化学残留消除、脱盐、美拉德反应固氮等工艺处理，固体成分经过干燥和二次筛分后，分选出混入有机营养质中的可燃物残余成分，成为洁净的腐熟有机营养质，既可以作为制肥基料生产精制有机肥、本发明独创的微生物光能有机肥产品，也可以生产菌类植物、特殊植物和育秧育种所需要的营养有机土、有机营养包、有机营养基等产品。
使用有机生物质资源再生新产品的方向，需要因地制宜，根据当地的产业结构和产业特色选择制定有机生物质再生资源产品的方向。
在有机生物质资源化利用中，除了可以水解处理生活垃圾中分选的有机生物质外，还可以水解处理餐厨垃圾、城市粪便、养殖粪便、食品加工厂有机生物质垃圾等所有成分。
对于废塑料成分而言，废塑料首先进行粉碎，再经过风洗，清除废塑料表面粘附的灰尘等杂物，洁净废塑料成为一种可直接再生利用的资源，资源化利用的手段有三种，生活垃圾处理规模比较大、回收的废塑料总量比较多的条件下，或者相近的生活垃圾处理厂比较多、可以把废塑料调集在一处集中处理时，可以使用废塑料炼制再生轻质燃料油；如果废塑料产量一般，则可以把废塑料经过低温（140℃）炼制后生产出再生塑料板材、再生塑料颗粒或其它型材；如果废塑料产量比较小，则可以直接将洁净废塑料碎片作为资源对外销售。具体采用哪种方式回收废塑料再生资源，需要根据项目当地的具体情况决定。
对于可燃物而言，可燃物作为生物垃圾分选中的一个主要成分，因其中吸附了一定量的有机质液体（本身的水分、汤汁和渗滤液），因此含水量可达50%左右，必须彻底处理，消除危害。处理办法是，首先将可燃物进行粉碎，粉碎后加入3%的生石灰粉和1%的渣土粉，加入生石灰粉的目的是，脱除可燃物部分水分，抑制可燃物发酵，在后续燃烧或热解气化使用中可以吸收释放的硫、氯、氨成分，加入渣土粉的目的是给生产燃料块提供固定骨架，吸收部分水分。
粉碎配料完成后，将可燃物粉料输入到挤压机中，使用机械压力将粉末材料压缩成块状或者棒材，完成可燃物的无害化处理，然后放置入库后自然干燥，待含水量低于30%后，作为成品出厂或使用，这种燃料称为生物质燃料。
生物质燃料的处置方式有三种，第一种是热解气化生产燃气后发电，第二种是热解气化生产燃气后供应社会使用，第三种是直接销售生物质燃料，用于取代燃料煤和燃料油。
生物质采用热解气化方式处理，使用两段式热解气化炉完成。在470℃条件下对可燃物进行热裂解，所有的可燃成分发生裂解，生成混合可燃气体和炭渣，混合可燃气体包括多种成分，有CO、CO2、水蒸气、甲烷、乙烯、乙炔、醇类、醚类、烃类等。混合可燃气体产生量是可燃物重量的18%左右，其中可燃烧成分约为13%左右，热值约为1300千卡/标立，用于热裂解和水合气化的加热源；通过喷入水蒸气带动热裂解后的炭渣进入高温区，水蒸气在800—1000℃条件下与炭渣发生水合气化反应，生成甲烷和一氧化碳，热值约为3000千卡/标立。燃气产生后，首先经过变压吸附装置净化、提纯燃气，成为燃气产品。在未取得上网发电许可证时，可以使用燃气供应社会使用或者生产LPG产品供应车辆使用，在取得上网发电许可证后可以直接使用燃气汽轮机发电。
热解气化剩余约5%左右的残渣，残渣含碳量约为25%，可以作为制肥的原料或者土壤改良剂。热解气化和发电产生的余热可以供应生产使用，在有机肥生产、物料脱水干燥、水处理以及办公空调和员工洗浴中需要大量的热能，完全以余热解决。生物质燃料和热解气化的燃气还可以用于建筑陶粒生产中。
对于玻璃、陶瓷、砖瓦、灰土等而言，玻璃、陶瓷、砖瓦、灰土等成分采用粉碎生产陶粒方式处理，将玻璃、陶瓷、砖瓦、灰土等成分粉碎到200目以下，然后将这些粉体材料送入回转窑炉中，在1200℃和氧化气氛条件下进行烧结，烧结前和烧结过程中不作压铸预加工，保持粉体材料的散态，在烧结过程中由膨胀的粉末颗粒之间自行粘结成颗粒，完成陶瓷化进程，全部过程需要24小时，回转窑的主要作用是促进陶粒的自然形成。
对于二次污染防治而言，在垃圾处理过程中，最关键的问题是避免产生新的污染物，彻底消除二次污染，做到基本零排放。在垃圾处理过程中，二次污染包括生活垃圾释放的臭气、有机生物质水解释放的臭气、有机生物质水解产生的密水、塑料风洗和制肥过程中产生的粉尘等，对于这些二次污染物，本发明分别采用高温辉光等离子体空气净化技术、水解密水和垃圾渗滤液净化处理和微生物培养技术、材料湿度控制除尘技术解决，基本实现了零排放。
高温辉光等离子体是同时使用多种气体作为产生等离子体的气体介质，在高电压击穿作用下产生辉光放电，等离子体的温度控制在600—800℃之间，通过等离子体的电力作用，可以电离臭气分子，电离后臭气分子分解为碳离子、氢离子、氢氧根离子、氮离子、硫离子、碳氢根离子等，这些离子分别与介质气体的离子结合成新的无害成分，从而消除了臭气。
在气体进入等离子体电离空间之前，首先经过生物处理区，通过含有微生物的液体对气体进行初步处理，消除气体中的粉尘，通过生物氧化消除气体中部分臭气成分，然后气体进入等离子体电离空间，实现臭气彻底消除。初步净化气体过程中产生的废水进入污水处理系统中。
不同的介质气体可以消除不同的臭气源，这是由臭气分子电离后形成的离子与介质气体电离的离子之间能发生的化学反应关系决定的，每一种介质气体可以对应一种或两种臭气源，所以现行的单介质等离子体空气净化设备只能消除一种或两种臭气源，而面对生活垃圾之类的复杂臭气源，单介质系统只能减轻臭气浓度，却无法彻底除臭；双介质系统的除臭效果也只能达到90%左右除臭，消除其中2—3种臭气源；而高温辉光等离子体系统则可以同时使用多种介质气体生成等离子体，同时消除多种臭气源，实现复杂臭气源的彻底消除。
在垃圾暂存间将产生垃圾渗滤液，在有机生物质水解过程中将产生大量的水解密水，垃圾渗滤液和水解密水的污染浓度很高，普通垃圾渗滤液的COD约为15000mg/L，水解密水的COD高达68000mg/L，氨氮浓度高达15000mg/L，是严重的污染物。垃圾渗滤液和水解密水除了浓度高之外，里面还有重金属离子成分，而且液体中含有大量的高浓度有机营养成分，因此在密水处理中首先需要消除重金属离子，然后再进行后续的处理。
从资源化角度考虑，水解密水和垃圾渗滤液中含有大量的有机营养成分，但是这些有机营养成分因分子量比较大，不能被直接利用，必须对这些有机营养质进行分解，降低有机营养成分的分子量，以达到全面资源化利用的目的。
具体处理手段如下：首先对重金属离子做絮凝沉淀处理，沉淀方法为使用重金属络合沉淀剂形成重金属沉淀物，然后分离沉淀污泥，之后使用高能臭氧微气泡对密水中的有机营养质进行初步氧化处理，提高有机营养质的可生化性；当水解密水的BOD/COD的比值上升到0.4左右时，可以完成密水和渗滤液除臭，此时向密水中投放目标微生物原菌种，经过24小时的培养繁育，可以得到微生物菌剂；然后再使用生物过滤膜过滤，使菌剂与水分离，得到菌剂和初步净化水；净化水经过高能氧微气泡深度氧化后，再经过微藻净化处理，可以得到地表IV类水；得到的菌剂用于生产产品。
本发明的目标菌剂是生产微生物光能有机肥的微生物菌剂和具有除臭功能的光合微生物菌剂以及水处理使用的微生物菌剂。
在密水处理的同时，本发明同时把生产废水、除尘废水、清洗车辆和设备的废水统一纳入到密水处理中，处理后的净化水用于生产循环和生活杂用水。
综上，本发明生活垃圾完全资源化的方法的工作原理包括：生活垃圾用车辆运输到厂后，直接进入垃圾卸料暂存送料单元1-1中，从压缩状态转变成散落状态，经过步进给料机等送料系统，进入垃圾分选单元1-2中，经过垃圾自动分选后，分离出有机生物质厨余成分、废塑料成分、可燃物成分、无机成分（砖瓦、玻璃、陶瓷、渣土等）、危险废弃物成分等。如果采用厂界外延方式在社区进行生活垃圾源头分类减量化处理，则经过源头分类减量化处理后，各类资源从图1中的有机生物质水解腐熟单元1-3进入系统。
有机生物质厨余成分送入有机生物质水解腐熟单元1-3中，经过水解腐熟河干燥筛分后，形成洁净制肥基料，送入有机肥料制备单元1-4中，经过配料、混合、造粒后，生产出合格的微生物光能有机肥。值得一提的是，无论生产微生物有机肥，还是生产光能有机肥，或者生产微生物光能有机肥，都是属于生产合格有机肥的范畴，加入微生物、加入光能母料、加入微量元素等，仅仅是增加肥料的特殊功能。
废塑料成分送入再生塑料原料制备单元1-5中，经过净化和粉碎处理后，制成废塑料资源，再进行深度利用，包括废塑料炼制燃料油、废塑料生产再生颗粒和再生塑料板材，也可以直接把资源销售给社会。
可燃物成分送入可燃物处理和热解气化单元1-6中，除了生产生物燃料块之外，还可以直接进行热解气化处理，生产燃气供应社会，也可以直接使用燃气发电，还可以将生物燃料直接供应社会，取代燃煤。
生活垃圾分选的无机成分送入无机盐烧结陶粒制备单元1-7中，经过粉碎和烧结后，生产出建筑陶粒，之后可以直接销售或者生产建筑保温砌块。
生活垃圾分选的危废成分直接收集后送交危废品处理单元1-11集中处置。
生产中，所有单元1-1至1-7释放的臭气、含尘气体、锅炉烟气等全部回收到污染气体处理单元1-8中，经过彻底的除臭净化，实现所有排放气体的有组织收集、处理和排放，空气粉尘净化率不低于99%，空气臭气净化率不低于98%。
生产中，所有单元1-1至1-7产生的废水，包括垃圾渗滤液、水解密水、设备和车辆清洗废水全部收集到水解密水和垃圾渗滤液处理单元1-9中统一处理，处理后的排放水达到地表IV类水标准；处理后得到浓缩微生物菌剂，用于生产目标产品。
生产中，工厂建立控制与监测单元1-10，并通过数据线传输，进一步控制各个单元1-1至1-9的所有设备，实现厂内远传遥控。
生活垃圾按照本发明的方法处理，无论采用厂界外延方式从生活垃圾源头进行分类减量化处理，还是生活垃圾集中收运并在厂内集中分选处理，经过后续工艺处理后，可以彻底实现生活垃圾100%减量化处理和100%资源化利用，在垃圾处理和资源化利用过程中，基本实现了三废零排放。
本发明的生活垃圾处理方式，可以彻底解决目前困扰全社会的垃圾围城问题和垃圾污染问题，并可以全面回收生活垃圾中的所有废弃资源，给社会经济的发展提供可再生的资源化产品和可再生能源，降低矿石资源的开采，获得丰厚的经济效益，进而可以保证生活垃圾处理项目可持续发展和长期运营能力。
本发明的生活垃圾完全资源化的方法及系统，通过巧妙地设置垃圾卸料暂存送料单元1-1、垃圾分选单元1-2、有机生物质水解腐熟单元1-3、有机肥料制备单元1-4、再生塑料原料制备单元1-5、可燃物处理和热解气化单元1-6、无机盐烧结陶粒制备单元1-7、污染气体处理单元1-8、水解密水和垃圾渗滤液处理单元1-9、危废品处理单元1-11以及控制与监测单元1-10，可以实现垃圾治理过程的零排放，符合环保要求，也为社会再生资源领域创造了新的手段。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种生活垃圾完全资源化的方法，其特征在于，包括：垃圾卸料暂存送料处理过程；垃圾分选处理过程，用于将垃圾分类为：有机生物质厨余成分、废塑料成分、可燃物成分、无机成分以及危险废弃物；有机生物质水解腐熟处理过程，用于对有机生物质厨余成分进行处理；有机肥料制备处理过程，用于在有机生物质水解腐熟处理过程的基础上对有机生物质厨余成分进行进一步处理；再生塑料原料制备处理过程，用于对废塑料成分进行处理；可燃物处理和热解气化处理过程，用于对可燃物成分进行处理；无机盐烧结陶粒制备处理过程，用于对无机成分进行处理；污染气体处理过程，用于对其他过程释放的污染气体进行回收和处理；水解密水和垃圾渗滤液处理过程，用于对其他过程产生的废水进行回收和处理；以及危废品处理过程，用于对危险废弃物进行处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于集中收集的垃圾，须经由所述的垃圾卸料暂存送料处理过程和垃圾分选处理过程；对于分类收集的垃圾，可以跳过所述的垃圾卸料暂存送料处理过程和垃圾分选处理过程，直接根据垃圾的类别投入相应的处理过程。
3.一种生活垃圾完全资源化的系统，其特征在于，包括：垃圾卸料暂存送料单元；垃圾分选单元，用于将垃圾分类为：有机生物质厨余成分、废塑料成分、可燃物成分、无机成分以及危险废弃物；有机生物质水解腐熟单元，用于对有机生物质厨余成分进行处理；有机肥料制备单元，用于在有机生物质水解腐熟单元的基础上对有机生物质厨余成分进行进一步处理；再生塑料原料制备单元，用于对废塑料成分进行处理；可燃物处理和热解气化单元，用于对可燃物成分进行处理；无机盐烧结陶粒制备单元，用于对无机成分进行处理；污染气体处理单元，用于对其他过程释放的污染气体进行回收和处理；水解密水和垃圾渗滤液处理单元，用于对其他过程产生的废水进行回收和处理；危废品处理单元，用于对危险废弃物进行处理；以及控制与监测单元，用于监测及控制其他各单元的工作过程。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，对于集中收集的垃圾，须经由所述的垃圾卸料暂存送料单元和垃圾分选单元进行处理；对于分类收集的垃圾，可以跳过所述的垃圾卸料暂存送料单元和垃圾分选单元，直接根据垃圾的类别投入相应的处理单元。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该污染气体处理单元采用高温辉光等离子体空气净化技术。
6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该水解密水和垃圾渗滤液处理单元采用微生物培养技术，在8—14微米红外线波作用下，实现微生物的快速繁育。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该可燃物处理和热解气化单元是能够将可燃物成分制成燃料块并进而能够热解气化生产燃气的。
8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该再生塑料原料制备单元是能够将塑料成分先净化处理再制成洁净的再生塑料资源的。
9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该有机生物质水解腐熟单元是能够处置城市粪便、养殖粪便、餐厨垃圾、食品加工厂食品垃圾以及农场的有机废弃物的。
10.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该有机肥料制备单元是采用微生物光能来制备有机肥料的。
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Effective date of registration: 20220325 Address after: 518000 Chengtou business center, Qinglin Road, huanggekeng community, Longcheng street, Longgang District, Shenzhen, Guangdong 912b Applicant after: Zhongke Guofa (Shenzhen) Technology Co.,Ltd. Address before: 518000 No.501, Yangmen Industrial Zone, DAHAO community, Xili street, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: Shenzhen Longtian Bioengineering Co.,Ltd. |
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Application publication date: 20161012 |
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