CN109226213A - 一种生活垃圾综合资源化处理方法 - Google Patents

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，对生活垃圾进行破袋处理；S2，将经过步骤S1的生活垃圾送入生物质反应器进行生物干化处理；S3，对步骤S2得到的干化物进行进行精细化处理，得到第一组有机质、金属物质及第二组有机质；S4，对步骤S3中的第一组有机质进行筛分与分选，分选出无机物、腐殖质和第三组有机质；S5，将步骤S4中的腐殖质进行腐熟处理；S6，将步骤S3中的第二组有机质和步骤S4中的第三组有机质进行热解处理，生成热解气和热解固体混合物；S7，对步骤S6中的热解固体混合物经过筛分处理，分选出热解碳及热解渣料。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

一种生活垃圾综合资源化处理方法

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。

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。

以焚烧方式处理生活垃圾不可避免造成二噁英、飞灰、尾渣等二次污染， 影响周围大气、土壤和居民健康，造成邻避效应，甚至酿成流血事件。此外， 焚烧离开政府的高额补贴，按照规定安全处理飞灰、尾渣的话，没有效益，是 不可持续的生活垃圾处置方式。

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。

随着人们生活水平的提高，城市生活垃圾成分的变化趋势是石油化工类合 成材料增多。生活垃圾的混合性与高水分含量是中国生活垃圾特性。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CN 201620293362.9公开了一种生活垃圾综合处理系统，在生活 垃圾处理过程中，首先将生活垃圾脱水形成固体垃圾和渗滤液，然后将固体垃 圾分类为废塑料、废金属、可燃物、无机物和餐厨垃圾，废塑料用于裂解炼油， 无机物类物质用于制营养土，作为绿化用土，可燃物进行燃烧处理，废金属中 废电池送入危废中心，剩余金属打包出售，渗滤液和餐厨垃圾进行高温高压水 解，一定程度上实现了生活垃圾的减量化与资源化处理。尽管该专利文献考虑 到水分含量对垃圾分类及垃圾处置的影响，在生活垃圾分类处置之前将其置于 物料仓进行脱水，但是这种通过静置方式使生活垃圾脱水效果的效果一般，无 法真正实现生活垃圾的脱水，同时，这种垃圾处理过程产生难闻的恶臭，严重 影响作业区域与周边环境。

专利文献CN201410834645.5公开了一种基于生物干化的生活垃圾处理方 法，该专利文献中生活垃圾通过生物干化的方法将原生活垃圾减量45％，含水 率降低到25％以下，然后对得到的干化产物机械破碎、筛分、磁选、分选和风 选后，根据分选产物性质的不同分别回收利用。尽管该专利文献中考虑到了高 效脱水的生物干化方式，但是对于干化产物的最终处置方式并未具体涉及。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种生活垃圾综合资源化处理方法，以期望：一 方面，能够低成本、高效率地脱出生活垃圾中的水分，提高生活垃圾后续资源 化的利用效率，另一方面，利用生活垃圾生产高值化燃油、热解碳、肥料及其 他可利用物质，实现了废弃物的资源化，同时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，对生活垃圾进行破袋处理；S2，将经过所述步骤S1的生活垃 圾送入生物质反应器进行生物干化处理，得到干化物；S3，对所述步骤S2得 到的干化物进行精细化处理，得到第一组有机质、金属物质及第二组有机质， 所述第一组有机质比第二组有机质更易腐化；S4，对所述步骤S3中的第一组 有机质进行筛分与分选，分选出无机物、腐殖质和第三组有机质；S5，将所述 步骤S4中的腐殖质进行腐熟处理；S6，对所述步骤S3中的第二组有机质和所 述步骤S4中的第三组有机质进行热解处理，生成热解气和热解固体混合物； S7，对所述步骤S6中的热解固体混合物经过筛分处理，分选出热解碳及热解 渣料。

进一步地，所述步骤2中生物质反应器采用膜覆盖结构或滚筒式结构，所 述生物质反应器中微生物反应过程为好氧反应。

进一步地，所述步骤S3中精细化处理过程包括：筛分、磁选和风选。

进一步地，在所述步骤S3中利用滚筒筛进行筛分；和/或，所述步骤S4中 利用弹跳风选设备进行筛分。

进一步地，所述步骤S4中的腐殖质在进行步骤S5之前还包括如下工艺： 对所述腐殖质进行提纯处理，剔除其中的泥沙和不腐物，得到纯净的腐殖质。

进一步地，所述步骤S6中的第二组有机质和第三组有机质通过隔绝空气外 部加热的方式进行热解处理。

进一步地，所述步骤S6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S6中的热解系统供热。

进一步地，所述步骤S3中的第二组有机质和所述步骤S4中的第三组有机 质进行热解处理前，还包括如下步骤：S01，将所述步骤S3中的第二组有机质 和所述步骤S4中的第三组有机质进行磁选、细碎处理，得到细碎物料；S02， 将所述步骤S01中得到的细碎物料进行烘干、筛分处理，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S6为热解过程供热后的烟气。

进一步地，在所述步骤S6中：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后排放。

进一步地，所述步骤S6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，所述热解渣料包括无机物和金属物质，所述无机物用于制作建 材，所述金属物质用于直接回收。

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 垃圾进行破袋处理；S2，将经过所述步骤S1的生活垃圾送入生物质反应器进 行生物干化处理，利用微生物分解垃圾中可以作为微生物养分的组分，利用微 生物反应热，将生活垃圾中的水分转化为水蒸气，并及时排出，于是得到干化 物；S3，对所述步骤S2得到的干化物进行精细化处理，得到第一组有机质、 金属物质及第二组有机质；S4，对所述步骤S3中的第一组有机质进行筛分和 分选，分选出无机物、腐殖质和第三组有机质，所述腐殖质来自被微生物分解 而稳定化，不再产生恶臭的有机质；S5，将所述步骤S4中的腐殖质进行腐熟 处理；S6，对所述步骤S3中的第二组有机质和所述步骤S4中的第三组有机质 进行热解处理，生成热解气和热解固体混合物；S7，对所述步骤S6中的热解 固体混合物经过筛分处理，分选出热解碳及热解渣料，具体地，热解渣料包括 无机物和金属物质。一方面，本发明通过将微生物技术引入生活垃圾干化，利 用微生物反应本身消耗和反应热的蒸发去除混合生活垃圾的水分，实现了生活 垃圾的低成本干化，同时消除生活垃圾的恶臭与渗滤液污染；另一方面，本发 明热解过程可生产出高值化燃油、热解碳，且尾气排放污染物低，具有适用范 围广、资源化程度高，产物价值提升空间大，过程环保，处理成本低的优点； 再一方面，本发明的生活垃圾经过处理后的其他产物，无机物如泥沙、砂石之 类可用作建材或填埋，腐殖质腐熟后可作为有机肥的原料，金属物质可直接销 售等等，实现了实现了废弃物的资源化利用，变废为宝。

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为本发明步骤S6中第二组有机质、第三组有机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。

为更好地理解本发明，本发明中生物干化的基本原理如下：微生物以生活 垃圾中易腐有机质为养分发生生物反应，把不腐物料上沾染、夹带的易腐有机 质去除，在微生物反应热的作用下，将物料升温，使水分蒸发，及时排出含水 空气，物料得到干化。

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，对生活垃圾进行破袋处理；通过对生活垃圾进行破袋处理，使各种物 料处于相对离散状态，便于物料混合，便于水分散发。

S2，将经过所述步骤S1的生活垃圾送入生物质反应器进行生物干化处理， 利用微生物反应分解垃圾中可以作为微生物养分的组分，利用微生物反应热， 将生活垃圾中的水分转化为水蒸气，并及时排出，得到干化物，该过程可视为 一次腐熟；将微生物技术引入生活垃圾干化，利用微生物反应本身消耗和反应 热的蒸发去除混合生活垃圾的水分，依靠大自然的力量实现生活垃圾的低成本 干化，同时，在生活垃圾的生物干化过程依靠微生物菌种复配可维持生物质反 应器高温，从而实现快速腐熟，2-8天即可完成干化。

需要说明的是，前述生物质反应器设计严格按照热能、微生物自身循环的 方式进行，保证干化过程不需要外部加热即可持续维持高温状态，保证微生物 浓度始终均衡，同时，干化过程将恶臭控制与排湿兼顾考虑，利用生物质反应 器本身物料厚度和其中含有的微生物消除气体中夹杂的臭气，保证排出的湿气 没有恶臭污染。

此外，值得提及的是，上述生物质反应器可以采取膜覆盖或连续滚筒式等 可以形成相对密闭空间的结构形式。优选地，上述微生物反应过程为好氧反应。 反应过程中不断排出含有水蒸汽的无恶臭气体，达到物料干化和消除污染的目 的。

S3，对所述步骤S2得到的干化物进行精细化处理，得到第一组有机质、 金属物质及第二组有机质，第一组有机质比第二组有机质更易腐化，将第二组 有机质(主要由塑料、橡胶、织物等组成)称谓RDF。

本发明优选通过滚筒筛进行筛分，实现细碎物料与大块物料的分离，筛上 物即为第二组有机质(RDF)，筛下物即为第一组有机质。

S4，筛下物(步骤S3中的第一组有机质)需要进一步分选，第一组有机 质经过筛选与分选后，分选出无机物、腐殖质和第三组有机质，所述腐殖质来 自被微生物分解而稳定化，不再产生恶臭的有机质，将第三组有机质亦称谓 RDF。

优选地，筛下物的分选采用弹跳风选设备用于实现细碎物料和轻、重物料 的同时分离，将干化、筛分后的筛下物分成富含有机质的细碎物料，大块无机 物和第三组有机质。细碎物料经过进一步提纯，得到纯净的腐殖质和泥沙。泥 沙用作建材或填埋；腐殖质用作有机肥原料。

为更好地得到较为纯净的腐殖质，S4中的腐殖质在进行步骤S5之前还包 括如下工艺：对该腐殖质进行提纯处理，剔除其中的泥沙和不腐物，得到纯净 的腐殖质。优选地，该提纯分选方法可选用水力分选，分选介质循环使用。

S5，将所述步骤S4中的腐殖质进行腐熟处理，该过程可视为二次腐熟； 由于腐殖质在前面工序已经经过筛分提纯，腐殖质里面含有的杂质低，经过腐 熟过程即可得到营养基质,进而制成纯净的有机肥料。

S6，将前述步骤S3中的第二组有机质和所述步骤S4中的第三组有机质(即 RDF)进行热解处理，生成热解气和热解固体混合物。

具体地，步骤S6中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S6中的热解系统供热，为热解系统供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加热到400℃--500 ℃，物料中的有机质完全分解，变成气体，剩余固定碳与不分解惰性物质混合 在一起成为热解固体混合物。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。

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S6的热解过程中可以加入催化剂。

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：

R_m·+R_n·——→R_m-R_n

R_m·+RO_n·——→R_m-(OR)_n

RO_m·+RO_n·——→(RO)_m-(OR)_n

如图2所示，RDF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。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后排放。优 选地，热解过程产生的尾气经过碱液喷淋塔净化处理后排放。

S7，对所述步骤S6中的热解固体混合物经过筛分处理，分选出热解碳及 热解渣料。

此过程产生的热解碳固定碳含量高，可作为成型燃料、碳黑及活性碳生产 的原料。热解渣料包括热解过程稳定的金属、泥砂和玻璃、陶瓷等无机物。通 过筛分、风选、磁选等手段可实现上述物料的分选分类，为他们的资源化利用 提供条件，无机物用于制作建材或填埋，金属物质用于直接回收。

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、 无机惰性物质和金属物质，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，最大限度保护和环境。 根据上述论述，热解不是焚烧，没有飞灰、尾渣、二噁英的二次污染物产生。

为更好地形成热解符合的垃圾衍生燃料RDF，前述RDF在进行步骤S6之 前还包括如下精细化处理步骤：

S01，将步骤S6中的RDF进行磁选、细碎处理，得到细碎物料；

S02，将步骤S01中得到的细碎物料进行烘干、筛分处理，形成符合热解 要求的物料，该细碎物料烘干利用的余热来自于步骤S6为热解过程供热后的烟 气。

综上所述，本发明提供了一种生活垃圾综合资源化处理方法，大致经过了 生活垃圾破袋-生物干化(一次腐熟)-生物质提纯-二次腐熟和RDF热解等过程， 通过将微生物技术引入生活垃圾干化，首先利用微生物自身的分解和反应热的 蒸发实现生活垃圾中可以作为微生物养分的有机质的稳定化，消除恶臭散发和 渗滤液污染，低成本去除水分，降低垃圾分选的难度、设备投入和成本，实现 了生活垃圾的低成本干化，消除了恶臭与渗滤液污染。同时，RDF水分的降低， 有利于降低热解成本，提高系统效率和产出物的品质。

对于难腐有机质(第二组有机质和第三组有机质)通过RDF热解，产出热 解液和热解碳，热解油的热值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，具有很高的价值提升空间；产生的热解碳固定碳含量高，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解热后再用于RDF烘干， 最后再次经过净化后排放，污染排放极低。

总之，本发明的工艺方案处理生活垃圾脱水成本低廉，有效消除恶臭与渗 滤液污染，分类分选效率高，设备投入小，系统稳定，产出物品质高，过程环 保等优点，实现了生活垃圾的资源化，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 (11)

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，对生活垃圾进行破袋处理；

S2，将经过所述步骤S1的生活垃圾送入生物质反应器进行生物干化处理，得到干化物；

S3，对所述步骤S2得到的干化物进行精细化处理，得到第一组有机质、金属物质及第二组有机质，所述第一组有机质比第二组有机质更易腐化；

S4，对所述步骤S3中的第一组有机质进行筛分与分选，分选出无机物、腐殖质和第三组有机质；

S5，将所述步骤S4中的腐殖质进行腐熟处理；

S6，对所述步骤S3中的第二组有机质和所述步骤S4中的第三组有机质进行热解处理，生成热解气和热解固体混合物；

S7，对所述步骤S6中的热解固体混合物经过筛分处理，分选出热解碳及热解渣料。

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2中生物质反应器采用膜覆盖结构或连续滚筒式结构，所述生物质反应器中微生物反应过程为好氧反应。

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，所述步骤S3中精细化处理过程包括：筛分、磁选和风选。

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，在所述步骤S3中利用滚筒筛进行筛分；和/或，所述步骤S4中利用弹跳风选设备进行筛分。

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S4中的腐殖质在进行步骤S5之前还包括如下工艺：对所述腐殖质进行提纯处理，剔除其中的泥沙和不腐物，得到纯净的腐殖质。

6.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S6中的第二组有机质和第三组有机质通过隔绝空气外部加热的方式进行热解处理。

7.根据权利要求6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S6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S6中的热解系统供热。

8.根据权利要求1至7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S3中的第二组有机质和所述步骤S4中的第三组有机质进行热解处理前，还包括如下步骤：

S01，将所述步骤S01中的第二组有机质和第三组有机质进行磁选、细碎处理，得到细碎物料；

S02，将所述步骤S01中得到的细碎物料进行烘干、筛分处理，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S6为热解过程供热后的烟气。

9.根据权利要求8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S6中：

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后排放。

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，所述步骤S6的热解过程加入催化剂。

11.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，所述热解渣料包括无机物和金属物质，所述无机物用于制作建材或填埋，所述金属物质用于直接回收。