CN1085138A - 城市垃圾综合利用技术 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种城市垃圾无害化处理方法和 资源回收系统，方法是将垃圾经初级剪切破碎后送入 处理池内并在传送途中喷洒生化活性剂，在自然条件 下由驯化后的微生物及自然微生物在生化活性剂的 作用下对垃圾进行好氧、厌氧处理，系统特点在于具 有原垃圾收集池和处理池结构以及进、出料结构，回 收采用多级磁选、筛选、风选及电动分选，将分离出的 物质分别进行再加工，作为装饰建材、固体燃助剂和 新型建材的原料。

Description

城市垃圾综合利用技术

本发明涉及一种垃圾处理技术的无害化处理方法和资源回收。

随着城市入口的迅速增长及人民生活水平的提高，城市垃圾的排放量也日趋增加。目前，全球每年新增加垃圾约100亿吨，人均2吨。垃圾排放量增长速度是人口增长速度的数十倍。这是一个十分惊人的数字！世界各国都在惊呼：与日俱增的垃圾正严重地威胁着人类的健康和赖以生存的环境。

这些垃圾，除本身携带的病菌、蝇蛹虫卵外，在堆放、运输过程中，因其自身的降解作用，产生了大量的有毒有害物质，日益严重地污染着大气、水体、土壤等环境。城市垃圾污染已成为社会的一大公害，成为世界各国环境保护的突出问题之一。因此，世界各国都投入了大量人力、物力、财力对垃圾进行无害化处理的研究。

目前，世界各国对垃圾的处理手段主要有堆积、填埋、焚烧、分类收集几种，分述如下：

一、堆积：

只有其中小部分可降解的有机物用作堆肥处理，大多数仍露置于各城市近郊，遇雨便污水横流，虫蛆蚊蝇孳生，不是减少污染，而是转移污染，扩大了污染面。堆肥都存在降解不彻底的缺陷，对农作物造成危害，筛选分离得不彻底，玻璃残碴、破铜烂铁、断砖碎瓦等易对人畜造成伤害。

二、填埋：

存在占地多，运距远、复土材料和安全设施要求高，填埋场地需要严格的设计和地质构造条件几方面的限制，且易造成对地下水和饮用水和土壤的污染。此种手段不排除垃圾爆炸的危险性。

三、焚烧：

只能对其中少部分有机结构进行处理，在处理过程中一般都要预热、干燥或加入部分矿质燃料，而回收的热量少，故成本很高，伴随着焚烧产生的大量复杂气体将造成二次污染，且剩余残碴仍需处理。

四、分类收集：

工作量大，工作条件差，费力费时，非机械化分类使工作效率低下。

综上所述，这几种方式均存在投入大，占地多，运行费高，而主要是不能解决二次污染的问题。我国四百七十余个大中城市，历年堆放的垃圾已达数十亿吨，现每年排放量达七千万吨之多，而无害化处理率仅占2.3％左右，绝大多数的城市都陷入垃圾的重围之中。所以，将垃圾处理处置到无害化的程度，并使之转化为人类的再生资源加以利用的研究确实是势在必行。

针对全人类存在的垃圾困扰问题，本发明的目的是研究一种彻底无害化处理城市垃圾的方法，并将垃圾转化为可利用的再生资源的处理、回收系统。

本发明由实践中逐步完善了城市垃圾的无害化处理方法，其最显著的特征是被剪切破碎后的垃圾在传送带传送途中均匀地混入配剂，进入处理池后，在自然条件下，由自然微生物和培植驯化的微生菌，以及生化活性剂的共同作用下完成好氧性高温主降解转化及兼性厌氧调节，好氧性高温主降解(氧分压在0.15～0.2P之间)温度可达72～82℃，持续时间8～10天，兼性厌氧(氧分压在0.15P以下)调节3～5天，以调节、蒸发垃圾中多余的水份(水份以蒸汽形式由排气道排出)，最后，严格厌氧处理2～3天，垃圾在处理池内产生的气体由池顶排气道收集，并送往气体处理室，用碱液和生石灰处理，以完成彻底的无害化，无害化处理的周期为13-18天。

为了配合上述城市垃圾无害化处理方法的实施及综合利用回收资源，本发明还在现有城市垃圾处理设施的基础上研究出一种无害化处理及资源完全回收系统，包括剪切破碎装置、磁选装置、筛选装置、风选装置、电动分选装置、气流过滤装置和传送装置，其显著特征是具有原垃圾收集池、配剂调节装置、处理池和气体处理室，原垃圾收集池由三方进料，顶部有顶盖，顶盖由大梁支撑，进料各方有绕轴转动的自动离合封闭板，当垃圾的重力下压时，可自动向下开启，倾倒完毕后自动闭合，以避免垃圾臭气溢出和粉尘飞扬，收集池底部安装了传送料装置，其传送带与剪切破碎装置动力设备相连，垃圾由传送带传送至剪切破碎装置，由该装置将大块垃圾和袋装垃圾及线状垃圾剪切破碎，以便于处理。初级剪切破碎装置与处理池顶之间有一封闭传送带，配剂调节装置位于该封闭传送带途中，由支架支撑，该配剂调节装置由生化活性剂料室、粉末喷嘴、生化活性剂加料口，喷洒制控、湿度调节容液器、液体喷雾嘴、进液导管和喷液制控构成，制控分别在配剂调节装置外部，喷嘴分别在相应的料室和容液器下端，伸入于传送空间，以便将生化活性剂较均匀地混入剪切破碎后的垃圾中，并根据具体情况调节湿度，使其有利于生物降解。处理池内纵切面为梯形，四壁有观察、检测孔，用软质物堵塞，顶部有自动运送、进料装置，分段式密封自动离合门和制控排气道，处理池底部有布气网、架、中间高、两侧低(呈∧形)，下方有一检修透气道与外部相连，有密封结构，布气网上并列数个螺旋出料装置，固定在处理池内壁底两端。处理池外侧池壁底部有出料槽，上有可绕轴转动的盖板，内有动力传送带与磁选或筛选装置衔接，制控排气道与气体处理室相连，起排放处理池产生的气体和水蒸汽的作用，制控阀用于调节处理池无害化处理降解转化的气压。自动运送、进料装置由电机、转运带及转轴、自动进料斗、挡料板和钢轨构成，转运带和钢轨安装在各处理池顶部，相互连接，挡料板固定在自动进料斗上方，自动进料斗与钢轨滑动连接，可沿钢轨滑动到需要进料之处。分段式密封自动离合门的转轴平行于钢轨且在钢轨下方，其离合方式与原垃圾收集池离合板一致。当料斗中垃圾压迫时，分段式密封自动离合门自动向下打开，进料完毕后，该门自动复原密封，以防止产生气体的溢出和保证降解所需的气压。

城市垃圾经上述无害化处理系统处理后，成为无毒、无害，无臭、无污染的干燥、蓬松的稳定物态，进入资源回收处理系统，该系统由磁选、筛选、风选、电动分选、旋流沉积装置、传送装置和综合粉碎装置构成，其特征是初级磁选后的筛选装置具有封闭的细粒度物传送通道，在细筛和适合风选的粒度筛之间安装了次级剪切破碎设备，风选装置由强力风选设备和普通风选设备构成，旋流沉积装置连接于两级风选设备之间，次级磁选设备安装在强力风选与电动分选设备之间，电动分选剩余物传送通道与细粒度物传送通道均与综合粉碎装置相连。

无害化处理后的垃圾首先经过初级磁选和筛选，将铁系物和细粒度物回收，筛出物经次级剪切破碎装置处理后，再进入适合风选的粒度筛，并再次筛除细粒度物，筛选出的细粒度物经封闭传送通道传送，以避免增加风选难度和粉尘污染周围环境。进入风选装置的物质先经强力风选，下沉物经次级磁选和电动分选，将铁系物和有色金属选出，直接利用回收，强力风选后的轻质物经旋流沉积后再经次级风选，分别将轻质毛纺、薄膜类、纤维、木质类和塑料、橡胶高分子类分选出来，分别作为新型装饰建材、固体燃助剂的原料或其它再生原料加以利用。

本发明研制的城市垃圾无害化处理方法及资源回收系统解决了城市垃圾的无害化处理及综合利用的问题，使该技术与现有同类技术相比较具有无害化处理彻底，资源回收完全，环境效益明显、无二次污染、投资小、占地少、工艺简便，处理成本低、处理量及运转负荷容量大、经济效益可观、系统工程运转费低、综合系统使用寿命长、处理场地无特殊要求、机械化程度高的显著特点，具有很好的实施和推广价值。

下面结合附图详细说明本发明。

图1系统示意图

图2垃圾收集池结构示意图

图3图2的A-A剖面图

图4配剂调节装置结构示意图

图5处理池正剖面图

图6处理池侧剖面左视图

图7处理池俯视图

图8分段式密封自动离合门结构示意图

图9无害化处理平均温度曲线参考图

起垃圾中转作用的垃圾收集池(2)可在平地上挖坑，并在坑底及四壁用水泥或混凝土处理，三个方向均可倾倒。收集池(2)上有自动离合封闭板(3)，可绕轴(4)向下打开，由运输车(1)运来的垃圾向池内倾倒时，垃圾的重量使自动离合封闭板向下打开，垃圾自动入池，然后，封闭板自动弹回，呈水平状，与收集池顶盖(5)将池关闭，以避免垃圾气味及粉尘污染周围空气。该垃圾池底部有一传送料装置(6)将垃圾沿传送带(7)送入初级剪切破碎装置(8)。该装置将大块物、袋装物、线状物剪切破碎、然后由连接于初级剪切破碎装置与无害化处理池之间的封闭传送带(11)传送到处理池(14)，在传送路途上设有一配剂调节装置(9)，由支架(10)支撑，该配剂调节装置由生化活性剂料室(53)、粉末喷嘴(54)、生化活性剂加料口(55)、活性剂喷洒制控(56)、湿度调节容液器(57)、液体喷雾嘴(58)、进液导管(59)、喷液制控(60)构成。粉末喷嘴和液体喷雾嘴均伸入传送空间，将生化活性剂较均匀地混入剪切破碎后的垃圾中。当垃圾中的水份较少时，配剂调节装置可自动喷洒水雾以调节湿度。封闭传送带(11)以初级剪切破碎装置(8)中的电机为动力，由钢筋混凝结构的传送带支架(10)支撑。与无害化处理池顶上的转运带(15)相连的转运轴(13)由钢筋混凝结构的支架(12)支撑。无害化处理池可视实际需要决定其设置的数量及容量。一般情况下三个即可。池顶设有分段式密封自动离合门(19)、排气道(20)和自动运送、进料装置，该装置由钢轨(18)，动力转送带(15)、自动进料斗(16)、挡料板(17)和转轴(13)构成。分段式密封自动离合门(19)的门轴与钢轨(18)平行，且固定在钢轨下方池顶，该门的结构原理与垃圾收集池一致，当有重物压迫时，门自动向下打开，进料完毕后复原为水平状，将处理池顶密封。进料斗(16)与挡料板(17)连为一体，可沿钢轨滑行到需要进料的处理池顶。处理池顶的排气道(20)与气体处理室相连，将无害化处理过程中产生的气体收集入气体处理室予以处理、回收。排气道上有一气阀(62)，可控制和调节降解气压。处理池内纵切面为梯形，池子四壁各有两个观察、检测孔(21)用以观察和检测温度、pH值和湿度，平时用软质堵塞物堵塞。池内底部有一中部高、两边低，用耐磨腐蚀材料制作的布气网(63)置于布网架上。布气网下面有透气检修道(65)，布气网上并列了三个螺旋出料装置(25)，其上有间断螺旋齿(66)，处理池外壁底部有出料槽(24)，其槽内有传送带(23)，其上有绕轴(67)转动的槽盖(68)。

垃圾混合了自然微生物、生化活性剂，并接种了培植驯化的微生菌后，在处理池中经过好氧性高温主降解转化，此时氧分压应满足0.15～0.2P，自开始处理后的第2天，温度升高到72℃以上(可达82℃)，持续8天后，进行兼性厌氧处理，此时，氧分压应控制在0.15p以下，调节4天，使垃圾中多余的水份蒸发，由排气道排出。密封检修透气道(65)，堵塞所有观察、检测孔(21)，严格厌氧处理3天，这时处理池内所产气体由排气道入气体处理室中，经碱液和生石灰处理后作为资源燃气回收。无害化处理的周期为18天。

经处理后的垃圾由螺旋出料装置(25)向外输送至出料口(69)送出，由出料动力带(22)和出料传送带(23)经出料槽送至出料转运带(26)，由转运带将处理后的垃圾送至平动筛(27)和初级磁选装置(28)，由初级磁选装置选出的铁系物质经通道(29)回收利用。筛下的细状物质由平筛接料传送装置(30)传送到综合粉碎装置(44)，筛下的粗状物由接料装置(31)回收，经次级剪切破碎装置(32)处理后，再经滚动筛(33)筛选，滚动筛接送料装置(34)下方为细网平动筛(35)，将粉末状物质送入细网平筛接料装置，与平筛接送料装置(30)将所筛出的细状物共入综合粉碎装置(44)。滚动筛选出的适合风选的粒度物经滚动筛接送料装置(34)送往强力风选装置(37)，该装置内有“之”字形反射板，以加强风选效果，由一刀状气流鼓风机(38)向强力风选装置(37)内鼓风。垃圾进入强力风选装置顶部，并在重力作用下降落，打在不同高度上的“之”字形反射板上，每次都改变运动方向，在反射板和迎着下降物面上的气流的共同作用下，使垃圾分成轻重两种成份，轻质或较轻物质经强力风选后进入旋流沉积装置(45)，将具有一定运动速度的风选物减速沉积后再入下一级风选装置(46)，由鼓风机(47)向内鼓风。风选装置(46)为一倒置圆柱形结构，以一定的可调风量分离沉积装置内的沉积物，将轻质毛纺、薄膜类(48)、纤维、木质类(49)和塑料、橡胶高分子类(50)分选出来，分别作为新型装饰建材、固体燃助剂的原料或其它再生原料加以利用。强力风选剩下的物质经次级磁选装置(39)再次将含铁物质选出，剩余物质经接料斗(41)送入电动分选装置(42)除去有色金属(43)，其余物质如玻璃、泥土、断砖碎瓦、砂石陶瓷等成分送至综合粉碎装置处理，作为建材原料。

在次级风选过程中，加上气流过滤装置(51)以除去风选粉尘，便于空气净化、排放。

Claims (6)

1、城市垃圾综合利用无害化处理方法，其特征是被剪切破碎后的垃圾在传送带传送途中均匀地混入配剂，进入处理池后，在自然条件下，由自然微生物和培植驯化的微生菌，以及生化活性剂的共同作用下完成好氧性高温主降解转化及兼性厌氧调节，好氧性高温主降解(氧分压在0.15～0.2P之间)温度可达72～82℃，持续时间8～10天，兼性厌氧(氧分压在0.15P以下)调节3～5天，以调节、蒸发垃圾中多余的水份(水份以蒸汽形式由排气道排出)，最后，严格厌氧处理2～3天，垃圾在处理池内产生的气体由排气道收集，并送往气体处理室经碱液和生石灰处理，以完成彻底的无害化，无害化处理的周期为13-18天。

2、城市垃圾综合利用资源回收系统，包括剪切破碎装置，磁选装置、筛选装置、风选装置、电动分选装置、气流过滤和传送装置，其特征是具有原垃圾收集池、配剂调节装置、处理池和气体处理室，原垃圾收集池三方进料，顶部有顶盖和自动离合封闭板，顶盖由大梁支撑，底部安装了传送料装置，与剪切破碎装置动力设备相连，初级剪切破碎装置与处理池顶之间有一封闭传送带，配剂调节装置位于该封闭传送带途中，处理池四壁有观察、检测孔，用软质物堵塞，顶部有自动运送、进料装置、分段式密封自动离合门和制控排气道，该排气道与气体处理室相连，其上有控制阀，处理池底部有布气网、架、中间高、两侧低(呈∧形)，下方有一检修透气道，与外部相连，有密封结构，布气网上并列数个螺旋出料装置，处理池外侧池壁底部有出料槽，上有可绕轴转动的盖板，内有动力传送带与筛选装置衔接。

3、根据权利要求2所述的城市垃圾综合利用资源回收系统，其特征是配剂调节装置由生化活性剂料室、粉末喷嘴、生化活性剂加料口、喷洒制控、湿度调节容液器，液体喷雾嘴，进液导管和喷液制控构成，制控分别在配剂调节装置外部，喷嘴分别伸入封闭传送带传送空间。

4、根据权利要求2所述的城市垃圾综合利用资源回收系统，其特征是处理池顶的自动运送、进料装置由电机、转运带及转轴、自动进料斗、挡料板和钢轨构成，分段式密封自动离合门的转动轴平行于钢轨，且固定在钢轨下方池顶上，转运带和钢轨在各处理池顶部，相互连接，挡料板固定在自动进料斗上方，自动进料斗与钢轨滑动连接。

5、根据权利要求2所述的城市垃圾综合利用资源回收系统，其特征是处理池内壁纵切面为梯形。

6、根据权利要求2所述的城市垃圾综合利用资源回收系统，其特征是初级磁选后的筛选装置具有封闭的细粒度物传送通道，在细筛和适合风选的粒度筛间安装了次级剪切破碎设备，风选装置由强力风选设备和普通风选设备构成，两级风选设备之间连接了一个旋流沉积装置，次级磁选设备安装在强力风选与电动分选设备之间，电动分选剩余物传送通道与细粒度物传送通道均与综合粉碎装置相连。

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