CN109226172A - 一种生活垃圾综合资源化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生活垃圾综合资源化处理方法,包括如下步骤:S1,对生活垃圾粗破碎后,进行第一次水选,根据比重分选出第一类物质、第二类物质和第三类物质;S2,将所述步骤S1中的第三类物质制成生物质浆料;S3,对所述步骤S2中的生物质浆料进行厌氧发酵,得到沼气、沼液和沼渣;S4,对所述步骤S1中的第一类物质进行分类,得到金属物质和无机惰性物;S5,对所述步骤S1中的第二类物质进行热解处理,生成热解气和热解碳。本发明具有适用范围广、过程环保、资源化彻底,减量化程度高,产物经济价值高,成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物处理技术领域,特别涉及一种生活垃圾综合资源化 处理方法。
背景技术
随着城镇化速度加快,城市生活垃圾产生量逐年增加。生活垃圾的恶臭、 渗沥液污染日益加剧,严重威胁农村、乡镇和城市的环境。目前,世界各国最 常见的生活垃圾处理方法是堆肥法、填埋法和焚烧法。
以填埋方式处理生活垃圾,不仅占有大量的土地而且存在污染隐患,不利 于土地资源的利用。采用焚烧的方法处置生活垃圾投资大,建设周期长,还会 产生大量的飞灰和二噁英,严重危及周边环境和居民身体健康。
消除生活垃圾污染的终极途径是以资源化方式进行垃圾处置,根据生活垃 圾特点,充分利用垃圾各组分的特性,把垃圾转化成社会生活、生产活动的资 源,人类才能从根本上免受垃圾困扰。
中国生活垃圾特性是混合性与高水分含量。高水分含量是分选解决混合性 的最大障碍,混合性是资源化利用最大障碍,解决中国生活垃圾资源化必须从 解决水分和合理分选入手。
专利文献CN201610785342.8公开了一种将城市生活垃圾分类并进行资源 化利用的方法,该方法使用人工分类与机械分类协同作业,将生活垃圾分类筛 选得到玻璃、金属、无机颗粒、有机质、可燃物和混杂塑料六类,前述有机质 生产合格的生物有机肥,混杂塑料制备为塑料颗粒,可燃物通过干馏制气技术 生产清洁可燃气。上述方法虽然一定程度上解决了生活垃圾资源化的问题,但 是其垃圾分选方式较为复杂,还需要人工分选出大体积物料,增加了人力成本; 同时,对于生活垃圾中高水分的问题被忽视,垃圾分类的效果会受到影响,进 而影响垃圾资源化的效果。
另一专利文献CN201310705715.2公开了一种生活垃圾处理系统和方法, 该专利介绍了生活垃圾破袋后通过水选,得到的不同分类物质的资源化用途: 比重小于1的生活垃圾漂浮在水面上,用于干馏以生成涂料调和剂、碳黑等; 比重大于等于1而小于1.5的生活垃圾悬浮在水中,用于厌氧发酵后制肥,比 重大于1.5的生活垃圾沉在水选筒的底部,用于进行破碎。上述方法正是在考 虑到生活垃圾高水分的影响下,以水为介质,在自动化、低成本对垃圾进行分 类处理的同时,一定程度上实现了生活垃圾的资源化处置。但是上述处置方式 对于生活垃圾水选分类后的分类物资源化处理方式简单、粗暴,尤其是比重大 于1.5的生活垃圾破碎后的产物如何处置亦并未交代,并不能物尽其用的完全 实现生活垃圾的资源化与减量化,且上述方法亦没有描述对系统影响巨大的分 选介质--水的来源和去处。
发明内容
有鉴于此,本发明提出一种生活垃圾综合资源化处理方法,以期望在低成 本、高效地对生活垃圾进行分选与分类的同时,能够彻底减量化、资源化,同 时以低污染的方式处理生活垃圾中难以处置物质,并将其转化为工业生产的能 源产品,实现了废弃物的资源化,解决了环保与资源两个问题。
为实现上述目的,本发明提供了一种生活垃圾综合资源化处理方法,包括 如下步骤:S1,对生活垃圾粗破碎后,进行第一次水选,根据比重分选出第一 类物质、第二类物质和第三类物质,所述第一类物质沉于水底,所述第二类物 质浮于水面,所述第三类物质悬浮于水中;S2,将所述步骤S1中的第三类物 质制成生物质浆料;S3,对所述步骤S2中的生物质浆料进行厌氧发酵,得到 沼气、沼液和沼渣,所述沼液再返回所述步骤1用于生活垃圾水选预处理的工 作介质进行循环利用,所述沼气用于发电和制作CNG,所述沼渣用于制肥;S4, 对所述步骤S1中的第一类物质进行分类,得到金属物质和无机惰性物;S5, 对所述步骤S1中的第二类物质进行热解处理,生成热解气和热解碳。本方法以 水为介质,通过将生活垃圾进行分类预处理,根据不同垃圾组分的比重不同, 将其分为第一类物质、第二类物质与第三类物质,第一类物质比第二类物质重, 沉在底部,多为重金属和泥沙等无机惰性物,第二类物质漂浮在水面,多为如 塑料、橡胶、织物、纸张类的难腐有机质,第三类物质悬浮于水中,多为如饭 渣、菜渣、菜余、果余、青草类的易腐有机质,上述水选过程操作方便简单易 行,实现了各种物料的无害化分选,为后高效资源化转化提供了前提。
进一步地,所述步骤3中产生的沼液在返回所述步骤1用于生活垃圾水选 预处理的工作介质前进行经过脱氮处理。沼液的循环利用,提高了易腐有机质 的利用率,同时能降低高浓度有机废水的排放,降低水处理成本,减少污染物 排放。
进一步地,在所述步骤S3中,生物质浆料通过湿法厌氧反应器进行厌氧发 酵。
进一步地,所述步骤S2中的生物质浆料通过对第三类物质与水进行打浆处 理工序得到。
进一步地,所述步骤S5中第二类物质通过隔绝空气外部加热的方式进行热 解处理。
进一步地,所述步骤S5的热解气通过冷凝得到热解液和不凝性气体,所述 热解液用于燃料化或化工原料提取的原料,所述不凝性气体净化后燃烧产生的 热风用于给步骤S5中的热解系统供热。将热解气冷凝为热解液,既消除了大气 污染,又得到社会生产需要的原料和能源。
进一步地,所述步骤S1中的第二类物质进行步骤S5之前还包括如下处理 步骤:S01,将步骤S1中的第二类物质暂存于存储坑进行干化;S02,将所述 步骤S01中的第二类物质进行细碎处理,得到细碎物料;S03,将所述步骤S02 中得到的细碎物料进行烘干,形成符合热解要求的物料,所述细碎物料烘干利 用的余热来自于步骤S5为热解过程供热后的烟气。
进一步地,在所述步骤S5中:对热解过程供热后的烟气经烘干系统回收利 用后,通过尾气净化系统处理后排放。
进一步地,所述步骤S5的热解过程加入催化剂。催化剂要么可以有效的降 低反应温度,加快热解速度,要么可以提高热解液产率。
进一步地,在所述步骤S4中第一类物质通过第二次水选得到金属物质和无 机惰性物,所述无机惰性物用于制作建材,所述金属物质用于直接回收。
故此,本发明提供的生活垃圾综合资源化处理方法,包括如下步骤:S1, 对生活垃圾粗破碎后,进行第一次水选,根据比重分选出第一类物质、第二类 物质和第三类物质,所述第一类物质沉于水底,所述第二类物质浮于水面,所 述第三类物质悬浮于水中;S2,将所述步骤S1中的第三类物质制成生物质浆 料;S3,对所述步骤S2中的生物质浆料进行厌氧发酵,得到沼气、沼液和沼 渣,所述沼液进行循环利用,所述沼气用于发电和制CNG,所述沼渣用于制肥; S4,对所述步骤S1中的第一类物质进行分类,得到金属物质和无机惰性物; S5,对所述步骤S1中的第二类物质进行热解处理,生成热解气和热解碳。
相比现有技术,本方法首先通过水选,根据垃圾不同组分的比重不同,将 生活垃圾分为第一类物质、第二类物质与第三类物质,第一类物质,沉在底部, 多为重金属和泥沙等无机惰性物,第二类物质漂浮在水面,多为如塑料、橡胶、 织物、纸张类的难腐有机质,第三类物质悬浮于水中,多为如饭渣、菜渣、菜 余、果余、青草类的易腐有机质,上述水选过程操作方便简单易行,实现了各 种物料的无害化分选,为此后高效资源化转化提供了前提;其次,第一类物质 最终得到金属物质和无机惰性物,第二类物质最终得到热解液和热解碳,第三 类物质最终制成沼气、沼液和沼渣,其中,沼气可制CNG和发电,沼渣可制 肥,沼液可循环使用生活垃圾水选预处理分类的介质,热解液可作为原料油加 工成汽油、柴油和溶剂油,热解碳可作为成型燃料、碳黑及活性碳生产的原料, 资源化程度极高,且热解过程尾气污染排放低,无大气污染小,实现了废弃物 的资源化,解决了环保与资源两个问题。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图 中:
图1为本发明实施例提供的生活垃圾综合资源化处理方法的工艺流程图;
图2为本发明第二类物质热解处理的流程图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征 可以相互组合。下面结合附图,对本发明的各优选实施例作进一步说明。
根据本发明一种生活垃圾综合资源化处理方法的实施例,参照图1,该方 法包括如下步骤:
S1,对生活垃圾粗破碎后,进行第一次水选,根据比重分选出第一类物质、 第二类物质和第三类物质,所述第一类物质沉于水底,所述第二类物质浮于水 面,所述第三类物质悬浮于水中。即以水为工作介质,通过将生活垃圾进行水 选,将生活垃圾分为第一类物质、第二类物质与第三类物质,第一类物质沉于 水底,多为重金属和泥沙等无机惰性物,第二类物质浮于水面,多为如塑料、 橡胶、织物、纸张类的难腐有机质,第三类物质悬浮于水中,多为如饭渣、菜 渣、菜余、果余、青草类的易腐有机质。
上述水选过程操作方便简单易行,依据生活垃圾中腐败特性不同的物料其 比重亦不相同进行粗分类,不需要巨大的设备投入,简单易行且可节约成本, 实现了各种物料的无害化分选,为后高效资源化转化提供了前提。
S2,将步骤S1中的第三类物质制成生物质浆料;优选地,该生物质浆料 通过对步骤S1中第三类物质与沼液进行打浆处理工序得到。
S3,对步骤S2中的生物质浆料进行厌氧发酵,得到沼气、沼液和沼渣, 所述沼液进行循环利用,所述沼气用于发电和制CNG,所述沼渣用于制肥。优 选地,该步骤3中产生的沼液经过脱氮处理后,再返回步骤1生活垃圾预处理 分类的工作介质进行循环利用,沼液的循环利用,提高了易腐有机质的利用率, 同时能降低高浓度有机废水的排放,降低水处理成本。
在进一步地技术方案中,在步骤S3中,生物质浆料通过湿法厌氧反应器进 行厌氧发酵。
S4,对步骤S1中的第一类物质通过第二次水选得到金属物质和无机惰性 物,金属物质用于直接回收出售,无机惰性物用于制作建材。
S5,对步骤S1中的第二类物质进行热解处理,生成热解气和热解碳。需 要说明的是,本实施例中步骤S5中的第二类物质即为RDF(垃圾衍生燃料)。 具体地,步骤S5的热解气通过冷凝得到热解液和不凝性气体,该热解液用于燃 料化或化工原料提取的原料,不凝性气体净化后燃烧产生的热风用于给步骤S5 中的热解系统供热,为热解系统加热后的烟气再次用于RDF烘干后进入尾气净 化系统,除去颗粒物、酸性气体、碱性气体、有机气体后达标排放。即为热解 过程供热后的烟气经烘干系统回收利用后,通过尾气净化系统处理排放。
本发明中热解过程是在隔绝空气条件进行,利用外部热能将物料(RDF) 加热到400℃--500℃,由于金属物质和泥沙等无机惰性物已通过水选筛分出来, 第二类物质比较纯净,物料中的有机质完全分解,变成气体,得到较为纯净的 热解碳。在连续热解系统中,热解过程主要经历了干化段(105℃以下)、升温 段(105-180℃)、热解断链段(180-350℃)和碳化段(350-400℃),期间产 生的热解碳则通过冷却排渣系统排出,热解气则进入到冷凝系统。此过程产生 的热解碳热值高、固定碳含量高,可作为成型燃料、碳黑及活性碳生产的原料。
进一步地,为有效的降低反应温度,加快热解速度,提高热解液产率,步 骤S5的热解过程可以加入催化剂。
在本实施例中RDF热解工作原理如下:
RDF热解机理:RDF(化学式:~R—(R)n—R·H2O~)
RDF干化失水阶段原理:
RDF热解引发形成自由基反应:
RDF分子链断裂反应:
RDF分子链终止反应:
Rm·+Rn·——→Rm—Rn
Rm·+ROn·——→Rm-(OR)n
ROm·+ROn·——→(RO)m-(OR)n
如图2所示,第二类物质热解产生的热解气通入冷凝系统,热解气温度降 低后,高沸点组分凝结为液体被收集下来,称之为热解液,剩余的不凝气净化 后进入热解系统的热风炉中,作为燃料燃烧产生热风,热风为热解系统供热。
即本发明利用RDF一少部分热能,将絮状、蓬松、组分复杂、性能不稳定 的RDF转化为密度高,储存、运输方便,资源化升值空间大的热解液、热解碳。 既消除了生活垃圾的污染,又得到社会生产需要的原料和能源。此外,在将生 活垃圾转化成资源的过程中,最大限度保护环境。从上面叙述可知,热解不是 焚烧,没有飞灰、尾渣、二噁英的二次污染物产生。
鉴于第二类物质(难腐有机质类)为RDF,经过水选,含有附着水分,第 二类物质在进行步骤S5之前还包括如下处理步骤:
S01,将步骤S1中的第二类物质暂存于存储坑进行暂存干化。利用风干去 除水分。
S02,将步骤S01中的第二类物质进行细碎处理,得到细碎物料;
S03,将步骤S02中得到的细碎物料进行烘干,形成符合热解要求的物料, 该细碎物料烘干利用的热风是来自于步骤S5为热解过程供热后的烟气。
综上所述,本发明提供了一种利用生活垃圾综合资源化处理方法,依据生 活垃圾中组分比重不同的特性,通过水选进行分组分类:对于比重最大大的第 一类物质进一步水洗得到金属物质及泥沙等无机惰性物;对于比重第二的悬浮 于水中的第三类物质制成生物质浆料,通过湿法厌氧发酵技术生成的沼液、沼 渣、沼气,沼液返回步骤1作为生活垃圾预处理分类的工作介质进行循环利用, 沼气用于发电和制CNG,沼渣用于制肥;对与比重最小的第二类物质(多为如 塑料、橡胶、织物、纸张类的难腐有机质)通过RDF热解,产出热解液和热解 碳,燃油的热值8500-10000千卡/kg,能量密度高,便于运输、加工和销售, 作为原料油还可以加工成汽油、柴油和溶剂油,也可以作为化工原料提取的原 料,具有很高的经济价值,此过程产生的热解碳热值高、固定碳含量高,可作 为成型燃料、碳黑及活性碳生产的原料。由于热解气经过冷凝收集热解液后剩 余不凝气,不凝气经过净化除去HCl、SO2等酸性气体后,进入热风炉经过1100 ℃--1300℃的高温燃烧,得到干净的热风为热解炉加热后再用于RDF烘干,最 后再次经过净化后排放,污染排放极低。
总之,本发明的工艺方案在充分考虑到生活垃圾高水分含量的情况下,对 生活垃圾进行水选预处理分类,成本低、分选高效,再分别对分类的相关组分 物料进行资源化处理,整个方案具有适用范围广、过程环保、资源化程度高, 减量彻底,产物经济价值空间大,处理成本低的优点,实现了废弃物的资源化, 解决了环保与资源两个问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发 明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发 明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,对生活垃圾粗破碎后,进行第一次水选,根据比重分选出第一类物质、第二类物质和第三类物质,所述第一类物质沉于水底,所述第二类物质浮于水面,所述第三类物质悬浮于水中;
S2,将所述步骤S1中的第三类物质制成生物质浆料;
S3,对所述步骤S2中的生物质浆料进行厌氧发酵,得到沼气、沼液和沼渣,所述沼液再返回所述步骤1用于生活垃圾水选预处理的工作介质进行循环利用,所述沼气用于发电和制作CNG,所述沼渣用于制肥;
S4,对所述步骤S1中的第一类物质进行分类,得到金属物质和无机惰性物;
S5,对所述步骤S1中的第二类物质进行热解处理,生成热解气和热解碳。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,所述步骤3中产生的沼液在返回所述步骤1用于生活垃圾水选预处理的工作介质前进行经过脱氮处理。
3.根据权利要求1所述的生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,在所述步骤S3中,生物质浆料通过湿法厌氧反应器进行厌氧发酵。
4.根据权利要求1所述的生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,所述步骤S2中的生物质浆料通过对第三类物质与水进行打浆处理工序得到。
5.根据权利要求1所述的生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,所述步骤S5中的第二类物质通过隔绝空气外部加热的方式进行热解处理。
6.根据权利要求5所述的生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,所述步骤S5的热解气通过冷凝得到热解液和不凝性气体,所述热解液用于燃料化或化工原料提取的原料,所述不凝性气体净化后燃烧产生的热风用于给步骤S5中的热解系统供热。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,所述步骤S1中的第二类物质进行步骤S5之前还包括如下处理步骤:
S01,将步骤S1中的第二类物质暂存于存储坑进行干化;
S02,将所述步骤S01中的第二类物质进行细碎处理,得到细碎物料;
S03,将所述步骤S02中得到的细碎物料进行烘干,形成符合热解要求的物料,所述细碎物料烘干利用的余热来自于步骤S5为热解过程供热后的烟气。
8.根据权利要求7所述的生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,在所述步骤S5中:为热解过程供热后的烟气经烘干系统回收余热后,通过尾气净化系统处理后排放。
9.根据权利要求1所述的生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,所述步骤S5的热解过程加入催化剂。
10.根据权利要求1所述的生活垃圾综合资源化处理方法,其特征在于,在所述步骤S4中第一类物质通过第二次水选得到金属物质和无机惰性物,所述无机惰性物用于制作建材,所述金属物质用于直接回收。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190118 |