CN108627005B - 太阳能集热式垃圾干化筛选系统及其使用方法 - Google Patents

太阳能集热式垃圾干化筛选系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太阳能集热式垃圾干化筛选系统及使用方法，所述太阳能集热式垃圾干化筛选系统包括一长方形的密封干化仓，密封干化仓的端口设有透明保温仓盖，密封干化仓整体与水平面呈5～10度的倾角，仓内设有至少一个与其底部平行的圆柱形滚筒筛。所述方法包括进料、干化和初筛。本发明的太阳能集热式垃圾干化筛选系统，结构简单、成本较低。使用所述太阳能集热式垃圾干化筛选系统进行干化处理的方法，利用太阳能辅助干化，能够将原生生活垃圾在焚烧前利用其自身的代谢活动高效、快速地降解其含有的有机物质，缩短干化时间，提高垃圾衍生燃料的品质，减少二次污染，提高原生生活垃圾的资源化预处理水平。

Description

太阳能集热式垃圾干化筛选系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种集垃圾干化、初筛及物料输送为一体的生活垃圾处理系统及其使用方法。
背景技术
随着社会和经济的发展，我国以生活垃圾为主体的可燃固体废弃物产量日益增加。然而大量的生活垃圾被简易填埋处置或堆放在城市周边的露天填埋场中，不仅占用了大量土地，造成填埋周边地下水和臭气污染，还浪费大量能源。从能源角度来看，将垃圾转化成热能并充分利用的发展潜力很大。然而，目前国内原生垃圾一般含水率较高、热值较低且均匀性差。直接焚烧这些具有复杂组分的原生湿垃圾会带来燃烧不稳定、燃烧效率以及发电效率低下、污染物生成和排放控制难度大以及可回收资源的再生利用率低等问题。此外，国内垃圾高含水率使垃圾中不同组分相互粘连严重，机械可分选性差，限制了通过分选实现垃圾处理过程优化的可能性。因此，为了提高我国垃圾资源化利用水平、降低生活垃圾管理成本，迫切需要降低生活垃圾含水率的技术。
美国康奈尔大学Jewell等人于1984年提出了生物干化的概念。由于生物干化不需外加热源，干化所需能量来源于微生物的好氧发酵活动，是一种非常经济、节能、环保的干化技术。因此，生物干化被广泛应用于欧洲的一些生活垃圾MBT工厂。然而，现有的生活垃圾生物干化系统复杂，投资成本较高。此外，生物干化往往会受制于原生垃圾物料本身的性质，一旦易腐有机质含量低或者其中的营养元素失衡将难于产生足够的生物热，进而整个系统的干化将无法有效的对原生垃圾进行处理。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本较低的太阳能集热式垃圾干化筛选系统，以及使用所述的太阳能集热式垃圾干化筛选系统进行干化处理的方法，利用太阳能辅助干化，能够将原生生活垃圾在焚烧前利用其自身的代谢活动高效、快速地降解其含有的有机物质(如糖、淀粉、脂肪和蛋白质等)，缩短干化发酵时间，提高垃圾衍生燃料即RDF的品质，为后续垃圾物料的发酵、稳定、腐熟奠定好的基础，减少二次污染，提高原生生活垃圾的资源化预处理水平。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种太阳能集热式垃圾干化筛选系统，包括一长方形的密封干化仓，所述密封干化仓的四壁内侧和底部内侧均设有表面涂黑的保温层，密封干化仓的端口设有透明保温仓盖，密封干化仓内设有至少一个与其底部平行的圆柱形滚筒筛，该密封干化仓整体与水平面呈5～10度的倾角，密封干化仓较高一端的顶部设有进料口，密封干化仓较低一端的下部设有出料口，该进料口通过弯管与圆柱形滚筒筛的较高一端的端口衔接，该出料口与位于其上方的圆柱形滚筒筛较低一端的滚筒筛出口相接应，该滚筒筛出口处设有物料出口开关，密封干化仓较高一端的下部设有进风口，密封干化仓较低一端的上部设有出风口。
所述密封干化仓的长为13～25米、宽为13～25米，高为5～7米，所述圆柱形滚筒筛为多个，其直径为3.5～5米、长度为12.5～24.5米；所述圆柱形滚筒筛的内壁设有多个物料抄板；所述圆柱形滚筒筛的筛孔直径为10～80毫米。
所述密封干化仓为土工构筑结构，所述保温层为聚氨酯泡沫保温层，所述透明保温仓盖由中间有真空缝腔的双层有机玻璃制成。
密封干化仓较低一端的仓底设置渗滤液流出孔。
在所述密封干化仓的底部设有一沿圆柱形滚筒筛的轴线移动的刮泥板。
在所述密封干化仓内设有氧气、温度、湿度传感器，所述氧气、温度、湿度传感器通过相应的线路与控制装置电连接。
一种使用所述的太阳能集热式垃圾干化筛选系统进行干化处理的方法，包括如下步骤：
步骤一：进料
将所述出料口、进风口、出风口关闭，使用传输带将经过初步破碎的生活垃圾通过进料口送入圆柱形滚筒筛，开启圆柱形滚筒筛，在所述物料抄板及重力作用下使生活垃圾逐渐向圆柱形滚筒筛较低一端滑入；
步骤二：干化
关闭进料口、出料口，打开进风口、出风口，利用气泵从进风口鼓入一定量的新鲜空气，停止鼓入新鲜空气后，利用气泵使新鲜空气在密封干化仓内从进风口向出风口流动、再经外部管道流回进风口进行循环，在所述新鲜空气循环过程中，利用所述氧气、温度、湿度传感器实时检测进风口、出风口的温度和含氧量、及滚筒筛内生活垃圾的温度、含氧量和湿度，通过控制进、出风量使装置内生活垃圾的温度在40～60℃之间、氧气含量在14～17%之间进行生物好氧发酵，当氧气含量不足和/或循环空气温度超过设定温度时，进风口鼓入新鲜空气并从出风口排出部分气体，当生活垃圾含水量低于30%时干化结束；
步骤三：初筛
打开出料口，开启圆柱形滚筒筛和刮泥板，将筛下物从密封干化仓底刮出送至出料口，无筛下物出来时，打开物料出口开关，使圆柱形滚筒筛内干化后的生活垃圾在重力作用下进入后续分选系统，供进一步处理。
从出风口排出的所述部分气体首先进入到除臭系统，消除异味后再排出。
所述生活垃圾中的有机物在好氧微生物的作用下，生成CO2、H2O、NO2、SO2，并放出热量，且在阳光照射下，使圆柱形滚筒筛内的温度逐渐上升，初期腐烂阶段温度为45℃，适宜嗜温菌类微生物生长；当温度升高到50～55℃时，高温菌起主要作用；圆柱形滚筒筛内最高温度可达到60℃，然后逐渐降温，当降至40℃时，发酵过程终止，形成基本稳定的垃圾衍生燃料（RDF）。
在所述步骤一的进料过程中，适当添加草炭土、和/或秸杆、和/或后续工艺分选出来未降解的有机物料，以控制圆柱形滚筒筛内生活垃圾的碳氮比为(25～30)︰1，以使生物发酵的完全；当圆柱形滚筒筛内生活垃圾的含水率较高时，通过加大鼓风量和/或添加低含水率的生活垃圾，以降低含水率。
与现有技术相比本发明的有益效果是：本发明的太阳能集热式垃圾干化筛选系统，结构简单，成本较低，利用太阳能辅助干化，能够将原生生活垃圾在焚烧前利用其自身的代谢活动高效、快速地降解其含有的有机物质(如糖、淀粉、脂肪和蛋白质等)，缩短干化发酵时间，提高垃圾衍生燃料即RDF的品质，为后续垃圾物料的发酵、稳定、腐熟奠定好的基础，减少二次污染，提高原生生活垃圾的资源化预处理水平。圆柱形滚筒筛的搅拌，将经过前处理的生活垃圾均匀混合，同时可以很方便地掺入草炭土、和/或秸杆、和/或后续工艺分选出来未降解的有机物料等，以调节垃圾原料的组分来为微生物创造更大的生存条件，达到有机物降解、产热的目的。
由于圆柱形滚筒筛内温度可高达60℃，垃圾中一般致病菌、寄生虫和草籽都将被杀死，生产的堆肥符合卫生要求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的A-A向剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案更加清晰，以下结合附图1至3，对本发明进行详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明的保护范围。
本发明是一种太阳能集热式垃圾干化筛选系统，包括一长方形的密封干化仓1，所述密封干化仓1的四壁内侧和底部内侧均设有表面涂黑的保温层2，密封干化仓1的端口设有透明保温仓盖3，密封干化仓1内设有至少一个与其底部平行的圆柱形滚筒筛4，该密封干化仓1整体与水平面呈5～10度的倾角，密封干化仓1较高一端的顶部设有进料口5，密封干化仓1较低一端的下部设有出料口7，该进料口5通过弯管6与圆柱形滚筒筛4的较高一端的端口衔接，该出料口7与位于其上方的圆柱形滚筒筛4较低一端的滚筒筛出口相接应，该滚筒筛出口处设有物料出口开关41，密封干化仓1较高一端的下部设有进风口8，密封干化仓1较低一端的上部设有出风口9。
作为优选，所述密封干化仓1的长为13～25米、宽为13～25米，高为5～7米，所述圆柱形滚筒筛4为多个，其直径为3.5～5米、长度为12.5～24.5米；所述圆柱形滚筒筛4的内壁设有多个物料抄板；所述圆柱形滚筒筛4的筛孔直径为10～80毫米。所述密封干化仓1为土工构筑结构，所述保温层2为聚氨酯泡沫保温层，所述透明保温仓盖3由中间有真空缝腔的双层有机玻璃制成。密封干化仓1较低一端的仓底设置渗滤液流出孔10。在所述密封干化仓1的底部设有一沿圆柱形滚筒筛4的轴线移动的刮泥板11。在所述密封干化仓1内设有氧气、温度、湿度传感器，所述氧气、温度、湿度传感器通过相应的线路与控制装置电连接。
作为优选，所述圆柱形滚筒筛4由两组托轮支承，由外齿圈传动作绕轴线的旋转运动，随着圆柱形滚筒筛4的转动，生活垃圾由物料抄板抄起、跌落、不断翻动，与圆柱形滚筒筛4内空气充分接触，进行好氧消化，并由圆柱形滚筒筛4的较高一端的端口慢慢地向滚筒筛出口移动。
一种使用上述太阳能集热式垃圾干化筛选系统进行干化处理的方法，包括如下步骤：
步骤一：进料
将所述出料口7、进风口8、出风口9关闭，使用传输带将经过初步破碎的生活垃圾通过进料口5送入圆柱形滚筒筛4，开启圆柱形滚筒筛4，在所述物料抄板及重力作用下使生活垃圾逐渐向圆柱形滚筒筛4较低一端滑入；
步骤二：干化
关闭进料口5、出料口7，打开进风口8、出风口9，利用气泵从进风口8鼓入一定量的新鲜空气，停止鼓入新鲜空气后，利用气泵使新鲜空气在密封干化仓1内从进风口8向出风口9流动、再经外部管道流回进风口8进行循环，在所述新鲜空气循环过程中，利用所述氧气、温度、湿度传感器实时检测进风口8、出风口9的温度和含氧量、及滚筒筛4内生活垃圾的温度、含氧量和湿度，通过控制进、出风量使装置内生活垃圾的温度在40～60℃之间、氧气含量在14～17%之间进行生物好氧发酵，当氧气含量不足和/或循环空气温度超过设定温度时，进风口8鼓入新鲜空气并从出风口9排出部分气体，当生活垃圾含水量低于30%时干化结束；
步骤三：初筛
打开出料口7，开启圆柱形滚筒筛4和刮泥板11，将筛下物从密封干化仓1底刮出送至出料口7，无筛下物出来时，打开物料出口开关41，使圆柱形滚筒筛4内干化后的生活垃圾在重力作用下进入后续分选系统，供进一步处理。
作为优选，从出风口9排出的所述部分气体首先进入到除臭系统，消除异味后再排出。所述生活垃圾中的有机物在好氧微生物的作用下，生成CO2、H2O、NO2、SO2，并放出热量，且在阳光照射下，使圆柱形滚筒筛4内的温度逐渐上升，初期腐烂阶段温度为45℃，适宜嗜温菌类微生物生长；当温度升高到50～55℃时，高温菌起主要作用；圆柱形滚筒筛4内最高温度可达到60℃，然后逐渐降温，当降至40℃时，发酵过程终止，形成基本稳定的垃圾衍生燃料RDF。在所述步骤一的进料过程中，适当添加草炭土、和/或秸杆、和/或后续工艺分选出来未降解的有机物料，以控制圆柱形滚筒筛4内生活垃圾的碳氮比为(25～30)︰1，以使生物发酵的完全；当圆柱形滚筒筛4内生活垃圾的含水率较高时，通过加大鼓风量和/或添加低含水率的生活垃圾，以降低含水率。
生活垃圾从进料至出料，一个周期一般为5～10h，其时间长短与垃圾中有机物含量、环境温度、通风量及设备运行条件有关。
在水分、碳氮比、氧含量、温度等条件成熟后，圆柱形滚筒筛4内的生活垃圾中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物迅速繁殖，利用其代谢活动降解垃圾中的有机物质，将容易降解的物质如糖、淀粉、脂肪和蛋白质等在圆柱形滚筒筛4内快速降解，无需额外添加细菌、放线菌、真菌等微生物。

Claims (4)

1.一种使用太阳能集热式垃圾干化筛选系统进行干化处理的方法，所述太阳能集热式垃圾干化筛选系统包括一长方形的密封干化仓（1），所述密封干化仓（1）的四壁内侧和底部内侧均设有表面涂黑的保温层（2），密封干化仓（1）的端口设有透明保温仓盖（3），密封干化仓（1）内设有至少一个与其底部平行的圆柱形滚筒筛（4），该密封干化仓（1）整体与水平面呈5～10度的倾角，密封干化仓（1）较高一端的顶部设有进料口（5），密封干化仓（1）较低一端的下部设有出料口（7），该进料口（5）通过弯管（6）与圆柱形滚筒筛（4）的较高一端的端口衔接，该出料口（7）与位于其上方的圆柱形滚筒筛（4）较低一端的滚筒筛出口相接应，该滚筒筛出口处设有物料出口开关（41），密封干化仓（1）较高一端的下部设有进风口（8），密封干化仓（1）较低一端的上部设有出风口（9），所述密封干化仓（1）的长为13～25米、宽为13～25米，高为5～7米，所述圆柱形滚筒筛（4）为多个，其直径为3.5～5米、长度为12.5～24.5米；所述圆柱形滚筒筛（4）的内壁设有多个物料抄板；所述圆柱形滚筒筛（4）的筛孔直径为10～80毫米，所述密封干化仓（1）为土工构筑结构，所述保温层（2）为聚氨酯泡沫保温层，所述透明保温仓盖（3）由中间有真空缝腔的双层有机玻璃制成，密封干化仓（1）较低一端的仓底设置渗滤液流出孔（10），在所述密封干化仓（1）的底部设有一沿圆柱形滚筒筛（4）的轴线移动的刮泥板（11），在所述密封干化仓（1）内设有氧气、温度、湿度传感器，所述氧气、温度、湿度传感器通过相应的线路与控制装置电连接，其特征包括如下步骤：
步骤一：进料
将所述出料口（7）、进风口（8）、出风口（9）关闭，使用传输带将经过初步破碎的生活垃圾通过进料口（5）送入圆柱形滚筒筛（4），开启圆柱形滚筒筛（4），在所述物料抄板及重力作用下使生活垃圾逐渐向圆柱形滚筒筛（4）较低一端滑入；
步骤二：干化
关闭进料口（5）、出料口（7），打开进风口（8）、出风口（9），利用气泵从进风口（8）鼓入一定量的新鲜空气，停止鼓入新鲜空气后，利用气泵使新鲜空气在密封干化仓（1）内从进风口（8）向出风口（9）流动、再经外部管道流回进风口（8）进行循环，在所述新鲜空气循环过程中，利用所述氧气、温度、湿度传感器实时检测进风口（8）、出风口（9）的温度和含氧量、及滚筒筛（4）内生活垃圾的温度、含氧量和湿度，通过控制进、出风量使装置内生活垃圾的温度在40～60℃之间、氧气含量在14～17%之间进行生物好氧发酵，当氧气含量不足和/或循环空气温度超过设定温度时，进风口（8）鼓入新鲜空气并从出风口（9）排出部分气体，当生活垃圾含水量低于30%时干化结束；
步骤三：初筛
打开出料口（7），开启圆柱形滚筒筛（4）和刮泥板（11），将筛下物从密封干化仓（1）底刮出送至出料口（7），无筛下物出来时，打开物料出口开关（41），使圆柱形滚筒筛（4）内干化后的生活垃圾在重力作用下进入后续分选系统，供进一步处理。
2.根据权利要求1所述的使用太阳能集热式垃圾干化筛选系统进行干化处理的方法，其特征在于：从出风口（9）排出的所述部分气体首先进入到除臭系统，消除异味后再排出。
3.根据权利要求2所述的使用太阳能集热式垃圾干化筛选系统进行干化处理的方法，其特征在于：所述生活垃圾中的有机物在好氧微生物的作用下，生成CO2、H2O、NO2、SO2，并放出热量，且在阳光照射下，使圆柱形滚筒筛（4）内的温度逐渐上升，初期腐烂阶段温度为45℃，适宜嗜温菌类微生物生长；当温度升高到50～55℃时，高温菌起主要作用；圆柱形滚筒筛（4）内最高温度可达到60℃，然后逐渐降温，当降至40℃时，发酵过程终止，形成基本稳定的垃圾衍生燃料（RDF）。
4.根据权利要求3所述的使用太阳能集热式垃圾干化筛选系统进行干化处理的方法，其特征在于：在所述步骤一的进料过程中，适当添加草炭土、和/或秸杆、和/或后续工艺分选出来未降解的有机物料，以控制圆柱形滚筒筛（4）内生活垃圾的碳氮比为(25～30)︰1，以使生物发酵的完全；当圆柱形滚筒筛（4）内生活垃圾的含水率较高时，通过加大鼓风量和/或添加低含水率的生活垃圾，以降低含水率。
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