CN106180158A - 垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，通过多级精细化分选、筛下物中植物纤维粉碎、植物纤维粉末与污泥按比例混合、植物纤维与污泥混合物的碳化处理四步工序，将生活垃圾与污泥制成生物质可燃炭，解决了传统技术中垃圾筛下物处理方式存在的各种不足。其显著效果是：脱水速度快，颗粒炭化灰粉减少，颗粒成型稳定，焦油脱除均匀，纤维炭化速度快、热值损失小；从而彻底实现了废物循环利用，实现了生活垃圾筛下物资源化利用、无害化处置。
Description
技术领域
本发明涉及到城市垃圾环保处理技术领域，具体地说，是一种垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法。
背景技术
随着我国经济和工业化的快速发展，城市规模不断扩大，城市生活垃圾产生总量与日俱增。我国大多数县、地市级城市目前正遭受生活垃圾无法有效处置所带来的困扰，垃圾处置已成为中国可持续发展所面临的巨大挑战。
目前世界各国对垃圾及其筛下物的处理主流方法二种：焚烧法、填埋法，辅助方法有高温堆肥法、RDF衍生燃料法等。然而，上述方法均存在各种不足，具体为：
1、焚烧法：
垃圾完全混合焚烧，产生的尾气含有大量的颗粒物、硫氧化物SOx、氮氧化物NOx、重金属、二噁英等多种污染物，由于无分选工艺，完全混合焚烧，残渣含大量重金属而无法无害处置，存在二次污染问题。产生的二噁英是一种毒性十分大的一类有机化合物，万分之一甚至亿分之一克就会给健康带来严重的危害。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。除了具有致癌毒性以外，还具有生殖毒性和遗传毒性，直接危害子孙后代的健康。自然界的微生物和降解作用对二噁英的分子结构影响较小，很难自然降解消除，研究表明，大气环境中的二噁英90％来源于城市生活垃圾和工业垃圾焚烧。解决方法：采用高耗能的尾气二次升温(1200-1500℃)裂解和净尘后的万伏以上高压电弧电离分解二噁英异构体。这二个核心工序已有相应的成熟技术来实施。但这也必然带来高温焚烧和高压电弧所需要的可观的能源消耗，代价高昂。
2、填埋法：
①没有进行前期分类及灭菌无害化处理，大量的细菌、病毒、重金属污染等隐患未根除；②垃圾长期堆放，渗漏液会长久污染地下水资源，这种方法潜在危害极大。③会带来无穷的后患。土地资源的浪费，④填埋法随着我国“土十条”的颁布而被永久禁止。
3、高温堆肥法：
①对垃圾未进行前期灭菌处理，微生物对生存环境要求高，如：温度、PH值、有机物含量、通风供氧情况，碳、氮、氨比例及自然气候等诸多条件的影响。②发酵处理周期长、占地面积大。③无法去除硫酸根离子等，使土壤板结，污染土地，④发酵中产生挥发性硫化氢会污染大气，特别是肥料中的一些重金属元素会在土壤中富集，随食物链进入人体，严重危害人类的身体健康。
4、RDF衍生燃料法：
①燃料由大量的塑料及橡胶制品，参入低碳烷烃热裂解制成。②裂解后产生大量残渣，带来有机烷烃二次污染问题。③筛下物也只有填埋法处理。
综合以上论述，世界各国最常见的垃圾处理方式都存在这样那样的问题。不仅在无害化方面没有达到人们要求，而且在资源化方面，也没有挖掘出潜在的巨大资源，达到资源循环利用，给环境带来更多负面影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，通过对生活垃圾进行碳化处理，且产出的生物质碳产品可完全用于各类锅炉燃烧，既能产生良好的经济效益，又可为社会提供廉价能源。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其关键在于：第一步为多级精细化分选工序，即根据组成成分对生活垃圾的筛下物进行精细分类，选出富含植物纤维的有用垃圾；
第二步为筛下物中植物纤维粉碎工序，即建立三级破碎系统，将分选出的有用垃圾粉碎成所需尺寸大小的粉末；
第三步为植物纤维粉末与污泥按比例混合工序，即建立水份测检系统对粉碎后的植物纤维粉末与污泥进行水份测定，根据测定结果将植物纤维粉末与污泥按比例进行混合，并进行压制造粒；
第四步为植物纤维与污泥混合物的碳化处理工序，即将植物纤维与污泥混合物颗粒进行高温碳化处理，制成生物质可燃炭颗粒，实现生活垃圾筛下物的资源化利用。
进一步的技术方案是，所述多级精细化分选工序的具体处理步骤为：
步骤1：对包装的生活垃圾按尺寸解包，进行一级人工初分，将垃圾中的大件衣物、木材、树枝、建材垃圾等分拣出来并分类，等待集中进行分类粉碎处理；
步骤2：将垃圾袋及杂物按标定尺寸剪切，使垃圾按尺寸进入二级滚筛内筛分，获得小尺寸筛下物；
步骤3：进行一级电涡流磁选，将小尺寸筛下物中的导电金属物选出，并通过二级人工分拣出化学危险品，将分拣后的筛下物按尺寸分孔、重量分类筛选出三类筛下物；
步骤4：对三类筛下物进行二级电涡流磁选，选出导电金属物，通过采用三级人工分拣将电子产品、电池有害垃圾选出；
步骤5：将步骤4获得的三级筛下物进行中级破碎，并对粉碎后的小尺寸垃圾进行星型筛分选与四级人工分拣，同时进行正压风选机选出轻质塑料与纸张，获得富含植物纤维的有用垃圾。
进一步的技术方案是，所述多级精细化分选工序将生活垃圾精细分出无机物类、金属类、塑料石油制品类、植物纤维类、动物尸体类、电池或电子产品类六类物质。
进一步的技术方案是，所述筛下物中植物纤维粉碎工序中，所述三级粉碎系统为：初级剪切式破碎，将粗大木材板类、树枝、畜类尸体进行强破碎、撕碎；中级剪切式破碎，将初级破碎后的垃圾二次破碎成条块型；三级细破碎，将二次破碎后的垃圾破碎成颗粒状。
进一步的技术方案是，在所述三级细破碎中，首先对二次破碎后的垃圾进行弹跳筛分选，将其中粗大木质成型条块进入再次强剪切成颗粒，而其中的动物骨类小颗粒组成的硬质块状物则进行半锤打式粉碎形成粉末状。
进一步的技术方案是，所述三级粉碎系统中，各级破碎后的垃圾的尺寸分别为200～300亳米、50～100毫米、1～5毫米。
进一步的技术方案是，所述植物纤维粉末与污泥按比例混合工序，所述水分测检系统还对植物纤维粉末中脂类含量、高密度纤维含量进行测定。
进一步的技术方案是，所述水份测检系统所测定的数据还用于计算压制造粒时挤压颗粒的压力、碳化处理的温度、颗粒的进窑量。
进一步的技术方案是，所述植物纤维与污泥混合物的碳化处理工序采用浮法流化床热风炉烘干旋窑，窑内温度大于400℃，并按S型循环往返走料。
通过上述方式，使新进物料与先进烤制物料轮翻循环，最大限度利用其高温热空气交换脱水，由于是成型有一定强度颗粒进料，高温炉风让操落的物料颗粒单向旋转，热交换率成倍提高，物料受热均匀，旋转窑内氧气少，物料自氧化率低。
本发明的显著效果是：解决了传统技术中垃圾筛下物处理方式存在的各种不足，脱水速度快，颗粒炭化灰粉减少，颗粒成型稳定，焦油脱除均匀，纤维炭化速度快、热值损失小；生成的生物质可燃炭可用于碳化炉提供热能，实现自产自给，从而彻底实现了废物循环利用，实现了生活垃圾筛下物资源化利用、无害化处置。
附图说明
图1是本发明的工序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
如图1所示，一种垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，处理步骤如下：
第一步为多级精细化分选工序，即根据组成成分对生活垃圾的筛下物进行精细分类，细分出无机物类、金属类、塑料石油制品类、植物纤维类、动物尸体类、电池或电子产品类六类物质，并选出富含植物纤维的有用垃圾；在本例中的具体步骤为：
步骤1：首先对包装的生活垃圾按尺寸解包，进行一级人工初分，将垃圾中的大件衣物、木材、树枝、建材垃圾等分拣出来分类，等待集中进行分类粉碎处理，使垃圾安全进入下面一段机械化精细分选流程，避免垃圾损坏设备；
步骤2：采用专用设计尺寸的“破碎机和滚筒二级漏筛”进行分选：首先采用液压剪切器将垃圾袋及杂物按标定尺寸剪切，使垃圾按尺寸进入二级滚筛内筛分，其中的小型渣土、杂物颗粒首先与塑料类垃圾分离；附着在大尺寸垃圾表面上的渣土类颗粒杂物在滚动筛中滚动、振动中抖落，筛筒内垃圾按大、小尺寸自动进行一级和二级漏下筛分，更大、更轻的筛上物质按工序进入正压选风选机工序，风造筒内分离出产品：轻质塑料膜、微重塑料，将衣物、鞋类、动物尸体类进入碳化炉焚烧，另一类进入下一级处理。
步骤3：进入滚筒筛分二级尺寸筛漏工序：一级通过小尺寸筛下物进入到第一级电涡流磁选器，将导电的金属物选出；二级人工分拣对化学危险品如电池、电子产品进行收集存放，剩下小型垃圾筛下物，统一进入最后一级星型筛分选。一定数值大尺寸筛下物进入弹跳筛，弹跳筛按尺寸分孔、重量分类分选出：一类筛上物规格尺寸(塑料瓶、玻璃瓶、纸盒)分类收集存放；二类筛上物规格尺寸(橡胶制品、木制品、棉制品)分类收集存放；三类筛下物规格尺寸(小渣瓷类、水果类、残渣类)；
步骤4：对三类筛下物进行二级电涡流磁选，选出导电金属物，通过采用三级人工分拣将电子产品、电池有害垃圾选出并送至有资质的危废处理中心加以处置；
步骤5：将步骤4获得的三级筛下物进行中级破碎，粉碎后小尺寸垃圾和一级、二级电涡流分选出的统统进入星型筛分选工序，为防止电子产品、电池、玻璃、瓷片等有害垃圾混入纤维质类有用垃圾中，通过四级人工分选平台再次将电子产品、电池物质分选拣出，同时进行正压风选机选出轻质塑料与纸张，获得富含植物纤维的有用垃圾。
而本例中正压风选机选出的轻质塑料和纸张的处理方法为：①轻型塑料膜，进入干法旋转脱泥器脱尘，脱泥、尘后进入设定尺寸粉碎器，粉碎后进入清洗池搅动水洗，去除少量纸溶物，进入旋转脱水器，脱干水的小尺寸各色塑料，进入光电色分器按色分类，分类后按分色别进入造粒机，完成热塑性塑料的再生。②厚重硬质纸张、塑料类，又返回弹跳筛二次分选，分选出纸张、纸板、硬质塑料。将分类选出纸张打包售卖，硬质塑料切片按质售卖。从而实现全部垃圾的全资源化处理。
第二步为筛下物中植物纤维粉碎工序，即建立三级破碎系统，将分选出的有用垃圾粉碎成所需尺寸大小的粉末，具体为：
①液压大功率初级剪切式破碎，将粗大木材板类、树枝、畜类尸体进行强破碎、撕碎成200～300亳米的较大块碎片；②液压中级强剪切式破碎，将其二次破碎成50～100毫米条块型，然后将其进行弹跳筛分选：其中的粗大木质成型条块进入液压细破碎再次强剪切成1～5毫米颗粒，而动物尸体中的骨类小颗粒10～15毫米硬质块状物进入半锤打式粉碎机破碎成粉末状。
第三步为植物纤维粉末与污泥按比例混合工序，即建立水份测检系统对粉碎后的植物纤维粉末水份、脂类含量、高密度纤维含量以及污泥的水分进行测定，按以上测定粉末水份、脂、纤维含量结果决定，计算与污泥的混合量，如：垃圾粉末总体水含≤38％、脂含量低于≤15％、木材类纤维≥60％：这样与污泥(≤85％)含水量混合达≤60％以上比例。从而根据测定结果将植物纤维粉末与污泥按比例进行混合，并计算造粒压力进行压制造粒以及设定最佳窑炉温度和预测炭化速度；
第四步为植物纤维与污泥混合物的碳化处理工序，即将植物纤维与污泥混合物颗粒进行高温碳化处理，制成生物质可燃炭颗粒，实现生活垃圾筛下物的资源化利用。
本例中，高温碳化处理采用浮法流化床热风炉烘干旋窑，目前是很成熟的工艺设备。而且本实施例对流化床锅炉进行了改进设计，将其燃烧能源改进为生物质可燃炭，以实现自产自给，完整利用循环。而且，旋窑内由操板将物料抛下并按S型循环往返走料，使新进物料与先进烤制物料轮翻循环，最大限度利用其高温热空气交换脱水，由于是成型有一定强度颗粒进料，高温炉风让操落的物料颗粒单向旋转，热交换率成倍提高，物料受热均匀，旋转窑内氧气少，物料自氧化率低。
在具体实施时，所述植物纤维粉末还可与生活污泥、农业秸秆类废弃物按比例混合，经造粒机压制造粒后进入碳化烘干旋窑在高溫(500-800℃)碳化，制成生物质可燃炭颗粒。其自产自给的碳燃烧后残渣炭灰多含钾、磷、钙，是良好土壤改良剂碳基肥原料，因此可将残渣碳灰用于土壤改良，实现废渣资源化利用。
Claims (9)
1.一种垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其特征在于包括以下工序：
第一步为多级精细化分选工序，即根据组成成分对生活垃圾的筛下物进行精细分类，选出富含植物纤维的有用垃圾；
第二步为筛下物中植物纤维粉碎工序，即建立三级破碎系统，将分选出的有用垃圾粉碎成所需尺寸大小的粉末；
第三步为植物纤维粉末与污泥按比例混合工序，即建立水份测检系统对粉碎后的植物纤维粉末与污泥进行水份测定，根据测定结果将植物纤维粉末与污泥按比例进行混合，并进行压制造粒；
第四步为植物纤维与污泥混合物的碳化处理工序，即将植物纤维与污泥混合物颗粒进行高温碳化处理，制成生物质可燃炭颗粒，实现生活垃圾筛下物的资源化利用。
2.根据权利要求1所述的垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其特征在于：所述多级精细化分选工序的具体处理步骤为：
步骤1：对包装的生活垃圾按尺寸解包，进行一级人工初分，将垃圾中的大件衣物、木材、树枝、建材垃圾等分拣出来并分类，等待集中进行分类粉碎处理；
步骤2：将垃圾袋及杂物按标定尺寸剪切，使垃圾按尺寸进入二级滚筛内筛分，获得小尺寸筛下物；
步骤3：进行一级电涡流磁选，将小尺寸筛下物中的导电金属物选出，并通过二级人工分拣出化学危险品，将分拣后的筛下物按尺寸分孔、重量分类筛选出三类筛下物；
步骤4：对三类筛下物进行二级电涡流磁选，选出导电金属物，通过采用三级人工分拣将电子产品、电池有害垃圾选出；
步骤5：将步骤4获得的三级筛下物进行中级破碎，并对粉碎后的小尺寸垃圾进行星型筛分选与四级人工分拣，同时进行正压风选机选出轻质塑料与纸张，获得富含植物纤维的有用垃圾。
3.根据权利要求1或2所述的垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其特征在于：所述多级精细化分选工序将生活垃圾精细分出无机物类、金属类、塑料石油制品类、植物纤维类、动物尸体类、电池或电子产品类六类物质。
4.根据权利要求1所述的垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其特征在于：所述筛下物中植物纤维粉碎工序中，所述三级粉碎系统为：初级剪切式破碎，将粗大木材板类、树枝、畜类尸体进行强破碎、撕碎；中级剪切式破碎，将初级破碎后的垃圾二次破碎成条块型；三级细破碎，将二次破碎后的垃圾破碎成颗粒状。
5.根据权利要求4所述的垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其特征在于：在所述三级细破碎中，首先对二次破碎后的垃圾进行弹跳筛分选，将其中粗大木质成型条块进入再次强剪切成颗粒，而其中的动物骨类小颗粒组成的硬质块状物则进行半锤打式粉碎形成粉末状。
6.根据权利要求4所述的垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其特征在于：所述三级粉碎系统中，各级破碎后的垃圾的范围尺寸分别为200～300亳米、50～100毫米、1～5毫米。
7.根据权利要求1所述的垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其特征在于：所述植物纤维粉末与污泥按比例混合工序，所述水分测检系统还对植物纤维粉末中脂类含量、高密度纤维含量进行测定。
8.根据权利要求7所述的垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其特征在于：所述水份测检系统所测定的数据还用于计算压制造粒时挤压颗粒的压力、碳化处理的温度、颗粒的进窑量。
9.根据权利要求1所述的垃圾筛下物中植物纤维与污泥的混合碳化处理方法，其特征在于：所述植物纤维与污泥混合物的碳化处理工序采用浮法流化床热风炉烘干旋窑，窑内温度大于400℃，并按S型循环往返走料。
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