CN111069243A - 一种城市生活垃圾处理系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种城市生活垃圾处理系统，包括：垃圾破块机、垃圾分选系统、集气系统、有机物发酵系统和碳化系统；垃圾破块机的出料口连通至垃圾分选系统的进料口，以通过垃圾分选系统将块状垃圾分选为轻质垃圾、有机物垃圾、玻璃、金属；分选出的轻质垃圾输送通过皮带传输至碳化系统，以进行碳化处理；分选出的有机物垃圾通过传输皮带输送至有机物发酵系统，发酵形成有机质粉末，并将有机质粉末制备成有机肥；集气系统收集垃圾分选系统中散发出来的气体，并且对收集的气体进行处理。本申请可以避免城市生活垃圾对环境的污染，并且还有效的利用城市生活垃圾中的有用资源。
Description
技术领域
本申请涉及垃圾处理技术领域，尤其涉及一种城市生活垃圾处理系统。
背景技术
随着城市人口的增加，人民生活水平的提高，城市生活垃圾的产量也越来越大，对环境的危害也越来越严重，因此对垃圾进行处理就显得尤为重要。
然而，目前居民对于生活垃圾的处理，均是家庭日常生产的垃圾装入垃圾袋，打包后扔到小区垃圾点或者垃圾箱，待清洁人员对垃圾清理，进行统一的填埋、焚烧等，但是现有的这些垃圾处理方式不仅对土壤、空气造成了严重的污染，而且还浪费了城市生活垃圾中一些有用资源，导致城市生活垃圾中的有用资源无法实现可持续利用。
因此，如何避免城市生活垃圾对环境的污染，并且有效的利用城市生活垃圾中的有用资源，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种城市生活垃圾处理系统，以避免城市生活垃圾对环境的污染，并且还有效的利用城市生活垃圾中的有用资源，实现城市生活垃圾中有用资源的可持续利用。
为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
一种城市生活垃圾处理系统，包括：垃圾破块机、垃圾分选系统、集气系统、有机物发酵系统和碳化系统；垃圾破块机的出料口连通至垃圾分选系统的进料口，以通过垃圾分选系统将块状垃圾分选为轻质垃圾、有机物垃圾、玻璃、金属；分选出的轻质垃圾输送通过皮带传输至碳化系统，以进行碳化处理；分选出的有机物垃圾通过传输皮带输送至有机物发酵系统，发酵形成有机质粉末，并将有机质粉末制备成有机肥；集气系统收集垃圾分选系统中散发出来的气体，并且对收集的气体进行处理。
如上所述的城市生活垃圾处理系统，其中，优选的是，垃圾分选系统包括：轻质分选机、有机物分选机和玻璃分选机；垃圾破块机的出料口连通至轻质分选机，轻质分选机的腔体内通入具有预定压强的分选气流，以分选轻质垃圾；轻质分选机的轻质出料口连接至垃圾中破机，将分选出的轻质垃圾进行破块处理，垃圾中破机连接至碳化系统，以将破碎后的轻质垃圾进行碳化处理；轻质分选机的重质出料口连通至有机物分选机的高压膨化腔的进料口，高压膨化腔的出料口连通至有机物分选机的轻质分选腔的进料口，高压膨化腔通入高压超临界气体，以膨化其内的垃圾中的有机物，轻质分选腔内通入分选气流，以分选膨化后的有机物垃圾；有机物分选机的轻质分选腔的重质出料口连通至玻璃分选机的进料口，通过对金属、玻璃进行加压，以将玻璃进行破碎，将金属挤压成扁平状，以将玻璃与金属分离。
如上所述的城市生活垃圾处理系统，其中，优选的是，依据公式
获得不同重量下，通入轻质分选机的腔体内的分选气流的压强，其中，P为分选气流的压强、X为分选批次中标准体积下垃圾的重量、a为标准体积下参考垃圾的重量、p为处理参考垃圾下分选气流的强度、b为修正系数，b取值5.23，1m3体积下生活垃圾的重量为0.8t，p取值1000pa。
如上所述的城市生活垃圾处理系统，其中，优选的是，将玻璃破坏时所受的冲击强150％设置为对金属、玻璃进行加压的加压阈值。
如上所述的城市生活垃圾处理系统，其中，优选的是，玻璃破坏时所受的冲击强D＝P/S，其中，S＝∑Ph/V；其中，P为耐压强度，S为单位体积所受的破坏功，∑Ph为冲击物做的功，V为玻璃块的体积。
如上所述的城市生活垃圾处理系统，其中，优选的是，碳化系统包括无氧碳化系统、烟气进化系统、碳渣分选系统；纸质垃圾在无氧碳化系统中进行无氧碳化，烟气进化系统对无氧碳化系统产生的烟气进行净化处理，碳渣分选系统将无氧碳化的物质进行碳粉和渣土的分选。
如上所述的城市生活垃圾处理系统，其中，优选的是，有机物发酵系统包括：加热筒、有机物发酵反应罐、鼓风机、筛选装置、样品获取分析装置、微量元素添加设备；有机物垃圾通过传输皮带传输至加热筒内，并且通过鼓风机向加热筒内输入热风以预热有机物垃圾；预热后的有机物垃圾输送至有机物发酵反应罐，并向其内添加好氧发酵菌剂进行高温耗氧发，待进行完毕高温耗氧发酵后，进行三小时的高温灭菌，降温到50度，加入生物菌种，进行发酵形成有机质粉末；筛选装置对发酵形成的有机质粉末进行筛选，将废料进行填埋，将剩余的有机质粉末通过样品获取分析装置分析其中的氮和磷所占的比例，通过在微量元素添加设备内向剩余的有机质粉末添加需要添加的氮和磷的量，生成有机肥。
如上所述的城市生活垃圾处理系统，其中，优选的是，在有机物发酵反应罐中发酵的过程中，依据Q＝200RV计算向有机物发酵罐内供氧所需的风量；其中，Q表示供氧所需的风量，R表示通过分析仪测得的发酵菌剂所需的耗氧速率，V表示有机肥底料的体积；耗氧速率的计算公式为：
其中，Mt1表示t1时刻氧气体积浓度；Mt2表示t2时刻氧气体积浓度；t2和t1均表示时间。
如上所述的城市生活垃圾处理系统，其中，优选的是，集气系统包括：垃圾储坑集气系统和干燥仓集气罩系统，垃圾储坑集气系统通过管道连接至存储城市生活垃圾的垃圾储坑，干燥仓集气罩系统通过管道连接至干燥分选出来废纸的干燥仓,并将收集到的气体通入生物滤池进行降解，将生物滤池处理后的气体通入光氧化塔进行处理，以处理到达标尾气，通过尾气风机将达标的尾气进行排放。
如上所述的城市生活垃圾处理系统，其中，优选的是，还包括：下水处理系统，下水处理系统连接至存储城市生活垃圾的垃圾储坑，以对所产生的下水进行处理，达到排放标准。
相对上述背景技术，本发明提供的城市生活垃圾处理系统，可以对城市生活垃圾进行处理，从而避免城市生活垃圾对土壤、空气等造成污染，并且还可以再次利用城市生活垃圾中的有用物资，例如：废纸、塑料、玻璃、金属、布料、有机物垃圾等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的城市生活垃圾处理系统的示意图；
图2是本申请实施例提供的垃圾分选系统的示意图；
图3是本申请实施例提供的碳化系统的示意图；
图4是本申请实施例提供的有机物发酵系统的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
城市生活垃圾可分为可回收垃圾、有机物垃圾、其他垃圾三类，其中可回收垃圾分为废纸、塑料、玻璃、金属和布料等，有机物垃圾主要包括剩菜、剩饭、骨头、菜根、菜叶、树叶等，其他垃圾主要包括砖瓦陶瓷、渣土等。
本申请提供了一种城市生活垃圾处理系统，以对上述城市生活垃圾进行处理，从而避免城市生活垃圾对土壤、空气等造成污染，并且还可以再次利用城市生活垃圾中的有用物资，例如：废纸、塑料、玻璃、金属、布料、有机物垃圾等。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的城市生活垃圾处理系统的示意图。
本申请提供的城市生活垃圾处理系统，包括：垃圾破块机2、垃圾分选系统3、集气系统4、有机物发酵系统5和碳化系统6。
其中，垃圾破块机2的出料口通过传输皮带连接至垃圾分选系统3的进料口。还可以在垃圾破块机2与垃圾分选系统3之间设置筛选设备8，以将破块完的垃圾按照体积分类，从而输送至不同的轻质分选机。具体的，从垃圾储坑1中将垃圾输送至垃圾破碎机2中，垃圾破块机2将城市生活垃圾中的袋装垃圾、体积较大的垃圾进行破块，并且通过传输皮带传送至垃圾分选系统3中，通过垃圾分选系统3将垃圾分选为轻质垃圾(纸质垃圾、塑料垃圾、布料垃圾)、有机物垃圾、玻璃、金属。
请参阅图2，图2是本申请实施例提供的垃圾分选系统的示意图；
具体的，垃圾分选系统3包括：轻质分选机31(轻质分选机311和轻质分选机312)、有机物分选机32、玻璃分选机33。垃圾破块机2的出料口通过传输皮带连接至轻质分选机31，轻质分选机31与鼓风机(图中未示出)连通，以通过鼓风机向轻质分选机31的腔体内通入具有预定压强的分选气流，从而风选出“废纸、塑料、布料”这些轻质垃圾。
为了避免每一批次的垃圾种类的占比不同而带来的重量差异对分选的影响，本申请依据公式
获得不同重量下，通入轻质分选机31的腔体内的分选气流的压强，其中，P为分选气流的压强、X为分选批次中标准体积下垃圾的重量、a为标准体积下参考垃圾的重量(1m3体积下生活垃圾的重量0.8t)、p为处理参考垃圾下分选气流的强度(取值1000pa)、b为修正系数，取值5.23。其中公式
是通过采集大量实测数据，实测通入气流的压强与标准体积下垃圾重量，建立的数学回归分析模型。该数学回归分析模型的相关系数r＝0.93541,r值越接近1说明模型的数据拟合度越好。
轻质分选机31的轻质出料口通过传输皮带连接至垃圾中破机34，从而将分选出的轻质垃圾进行再次破块处理。垃圾中破机34的出料口通过传输皮带输送至干燥仓37的进料口，可以通过干燥滚筒38向干燥仓37通入气体，以对废纸进行干燥。
干燥仓37的出料口通过传输皮带分别连接至碳化系统6，以待干燥之后，将轻质垃圾输送至碳化系统6以碳化处理分选出来的轻质垃圾，从而利用碳化过程中产生的热量，并且还利用碳化后的产生的碳粉、渣土。
请参阅图3，图3是本申请实施例提供的碳化系统的示意图；
具体的，碳化系统6包括无氧碳化系统61、烟气进化系统62、碳渣分选系统63，进入碳化系统6的纸质垃圾在无氧碳化系统61中进行无氧碳化，在此同时烟气进化系统62对无氧碳化系统61产生的烟气进行进化处理，具体可以通过好氧发酵菌剂进行高温耗氧处理，产生的有机溶剂溶解二噁英等有毒有害物质，待碳化处理后，通过碳渣分选系统63将碳粉和渣土进行分选，分选出来的碳粉可以进行再次利用，剩余的渣土可以进行制砖。
请继续参阅图2，轻质分选机31的重质出料口通过传输皮带连接至有机物分选机32的高压膨化腔的进料口，高压膨化腔的出料口连通至有机物分选机32的轻质分选腔的进料口，高压膨化腔通入高压超临界气体，以膨化其内的垃圾中的有机物，待进行膨化完毕后，垃圾进入有机物分选机的轻质分选腔，轻质分选腔内通入分选气流，由于膨化后的有机物变得蓬松，密度减少，通过风选就可以将膨化后的有机物垃圾分选出来。有机物分选机32的轻质分选腔的轻质出料口通过传输皮带连接至有机物储仓36，对分选出来的有机物垃圾进行存储，以储备向有机物发酵系统5内输送，进行有机物发酵，从而利用发酵后生成的有机质粉末，配制成有机肥，进而充分利用城市生活垃圾中的有机物垃圾。有机物分选机32的轻质分选腔的重质出料口通过传输皮带连接至玻璃分选机33的进料口，以对分选剩余的垃圾进行玻璃的分选。
请参阅图4，图4是本申请实施例提供的有机物发酵系统的示意图；
具体的，有机物发酵系统5包括：加热筒51、有机物发酵反应罐52、鼓风机53、筛选装置54、样品获取分析装置、微量元素添加设备55。
有机物垃圾从有机物储仓36中通过传输皮带传输至加热筒51，具体的加热筒51的进口和出口可以均朝向水平方向，传输皮带从加热筒51的进口传入直至从加热筒51的出口穿出，热风管道的进口处连接加热设备和鼓风机53，另一头通入至加热筒51内，以预热由传输皮带传输至加热筒51内的有机物垃圾，以使后续有机物在有机物发酵反应罐52内快速达到所需的发酵温度。在上述基础上，还通过分料皮带分成不同的通道将有机物垃圾传输至不同的加热筒51内。
除此之外，有机物发酵系统5还包括：除尘管道和除尘设备，除尘管道收集加热筒51中的气体，并且连接至除尘设备，以除去加热过程中悬浮起来的灰尘。
传输皮带从加热筒51穿出后连接至有机物发酵反应罐52，有机物垃圾通过皮带进入有机物发酵反应罐52后，向内添加好氧发酵菌剂，通过好氧发酵菌剂进行高温耗氧发酵，产生的有机溶剂溶解二噁英等有毒有害物质，筛滤颗粒类塑料。待进行完毕高温耗氧发酵后，进行三小时的高温灭菌，然后降温到50度，或者50度±3.5度，加入生物菌种，进行发酵，发酵后的成有机质粉末。
具体的，在发酵过程中，每隔一定时间根据微生物的耗氧速率，依据Q＝200RV计算供氧所需的风量；其中，Q表示供氧所需的风量，R表示发酵菌剂所需的耗氧速率(通过分析仪测得)，V表示有机肥底料的体积。
耗氧速率的计算公式为：
其中，Mt1表示t1时刻氧气体积浓度；Mt2表示t2时刻氧气体积浓度；t2和t1均表示时间。
待发酵完毕后，有机物垃圾形成有机质粉末，通过皮带传输将有机物发酵反应罐52内的产生有机质粉末的输出，并且通过筛选装置54将有机质粉末和其他废料进行筛选，具体的可以通铲车将废料运输至填埋区进行填埋，而有机质粉末通过样品获取分析装置获取部分样品，分析其中的氮和磷所占的比例，获得需要添加的氮和磷的量，将有机质粉末传输至微量元素添加设备55内，通过螺旋输送皮带将所需要的微量元素输送至微量元素添加设备55中，以向有机质粉末中添加所需的微量元素，待生成所需要的有机肥后，通过皮带传输将有机肥输送至预定地点，并且通过叉车将有机肥存储至仓库中。
请继续参阅图2，玻璃分选机33通过对金属、玻璃进行加压，以将具有脆性的玻璃进行破碎，同时将具有延展性的金属挤压成扁平状，从而更加便于将玻璃与金属分离。待分离后，将金属和玻璃分别通过传输皮带输送至不同的储仓，以重复利用分选出来的玻璃和金属，从而充分利用垃圾中的有用物质。
由于处于玻璃分选机的分选腔中的垃圾中不同种类的垃圾能够承受的压力不同，比如玻璃具有脆性，承受的压力较小，金属具有较大的强度，承受的压力较大，砖瓦陶瓷较玻璃而言，也能承受较大的压力，因此将玻璃破坏时所受的冲击强150％设置为对分选腔内的挤压部件的加压阈值。具体的，玻璃破坏时所受的冲击强D＝P/S，其中，S＝∑Ph/V；其中，P为耐压强度，S为单位体积所受的破坏功，∑Ph为冲击物做的功，V为玻璃块的体积。待挤压部件承受的压强值达到设定的加压阈值，则暂停继续加压，保持在加压阈值，从而在挤压破坏玻璃的前提下，尽量避免将硬度较强的其他垃圾也挤压破碎。
请继续参阅图2，集气系统4收集垃圾分选系统3中散发出来的气体，并且对收集的气体进行处理。具体的，垃圾储坑集气系统41通过管道连接至垃圾储坑1，干燥仓集气罩系统42通过管道连接至干燥仓37,并将收集到的气体通入生物滤池43进行降解，然后将生物滤池43处理后的气体通入光氧化塔44进行处理，以处理到达标尾气，通过尾气风机45将达标的尾气进行排放。
在上述基础上，本申请实施例提供的城市生活垃圾处理系统还包括：下水处理系统7，下水处理系统7连接至垃圾储坑1，以对所产生的下水进行处理，达到排放标准。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种城市生活垃圾处理系统，其特征在于，包括：垃圾破块机、垃圾分选系统、集气系统、有机物发酵系统和碳化系统；
垃圾破块机的出料口连通至垃圾分选系统的进料口，以通过垃圾分选系统将块状垃圾分选为轻质垃圾、有机物垃圾、玻璃、金属；
分选出的轻质垃圾输送通过皮带传输至碳化系统，以进行碳化处理；
分选出的有机物垃圾通过传输皮带输送至有机物发酵系统，发酵形成有机质粉末，并将有机质粉末制备成有机肥；
集气系统收集垃圾分选系统中散发出来的气体，并且对收集的气体进行处理。
2.根据权利要求1所述的城市生活垃圾处理系统，其特征在于，垃圾分选系统包括：轻质分选机、有机物分选机和玻璃分选机；
垃圾破块机的出料口连通至轻质分选机，轻质分选机的腔体内通入具有预定压强的分选气流，以分选轻质垃圾；
轻质分选机的轻质出料口连接至垃圾中破机，将分选出的轻质垃圾进行破块处理，垃圾中破机连接至碳化系统，以将破碎后的轻质垃圾进行碳化处理；
轻质分选机的重质出料口连通至有机物分选机的高压膨化腔的进料口，高压膨化腔的出料口连通至有机物分选机的轻质分选腔的进料口，高压膨化腔通入高压超临界气体，以膨化其内的垃圾中的有机物，轻质分选腔内通入分选气流，以分选膨化后的有机物垃圾；
有机物分选机的轻质分选腔的重质出料口连通至玻璃分选机的进料口，通过对金属、玻璃进行加压，以将玻璃进行破碎，将金属挤压成扁平状，以将玻璃与金属分离。
3.根据权利要求2所述的城市生活垃圾处理系统，其特征在于，依据公式
获得不同重量下，通入轻质分选机的腔体内的分选气流的压强，其中，P为分选气流的压强、X为分选批次中标准体积下垃圾的重量、a为标准体积下参考垃圾的重量、p为处理参考垃圾下分选气流的强度、b为修正系数，b取值5.23，1m3体积下生活垃圾的重量为0.8t，p取值1000pa。
4.根据权利要求2所述的城市生活垃圾处理系统，其特征在于，将玻璃破坏时所受的冲击强150％设置为对金属、玻璃进行加压的加压阈值。
5.根据权利要求4所述的城市生活垃圾处理系统，其特征在于，玻璃破坏时所受的冲击强D＝P/S，其中，S＝∑Ph/V；其中，P为耐压强度，S为单位体积所受的破坏功，∑Ph为冲击物做的功，V为玻璃块的体积。
6.根据权利要求1-5任一项所述的城市生活垃圾处理系统，其特征在于，碳化系统包括无氧碳化系统、烟气进化系统、碳渣分选系统；
纸质垃圾在无氧碳化系统中进行无氧碳化，烟气进化系统对无氧碳化系统产生的烟气进行净化处理，碳渣分选系统将无氧碳化的物质进行碳粉和渣土的分选。
7.根据权利要求1-5任一项所述的城市生活垃圾处理系统，其特征在于，有机物发酵系统包括：加热筒、有机物发酵反应罐、鼓风机、筛选装置、样品获取分析装置、微量元素添加设备；
有机物垃圾通过传输皮带传输至加热筒内，并且通过鼓风机向加热筒内输入热风以预热有机物垃圾；预热后的有机物垃圾输送至有机物发酵反应罐，并向其内添加好氧发酵菌剂进行高温耗氧发酵，待进行完毕高温耗氧发酵后，进行三小时的高温灭菌，降温到50度，加入生物菌种，进行发酵形成有机质粉末；
筛选装置对发酵形成的有机质粉末进行筛选，将废料进行填埋，将剩余的有机质粉末通过样品获取分析装置分析其中的氮和磷所占的比例，通过在微量元素添加设备内向剩余的有机质粉末添加需要添加的氮和磷的量，生成有机肥。
8.根据权利要求7所述的城市生活垃圾处理系统，其特征在于，在有机物发酵反应罐中发酵的过程中，依据Q＝200RV计算向有机物发酵罐内供氧所需的风量；其中，Q表示供氧所需的风量，R表示通过分析仪测得的发酵菌剂所需的耗氧速率，V表示有机肥底料的体积；
耗氧速率的计算公式为：
其中，Mt1表示t1时刻氧气体积浓度；Mt2表示t2时刻氧气体积浓度；t2和t1均表示时间。
9.根据权利要求1-5任一项所述的城市生活垃圾处理系统，其特征在于，集气系统包括：垃圾储坑集气系统和干燥仓集气罩系统，垃圾储坑集气系统通过管道连接至存储城市生活垃圾的垃圾储坑，干燥仓集气罩系统通过管道连接至干燥分选出来废纸的干燥仓,并将收集到的气体通入生物滤池进行降解，将生物滤池处理后的气体通入光氧化塔进行处理，以处理到达标尾气，通过尾气风机将达标的尾气进行排放。
10.根据权利要求1-5任一项所述的城市生活垃圾处理系统，其特征在于，还包括：下水处理系统，下水处理系统连接至存储城市生活垃圾的垃圾储坑，以对所产生的下水进行处理，达到排放标准。
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