CN111961575B - 城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法 - Google Patents

城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法 Download PDF

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Abstract

一种城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，可将城市中大量厌氧池的沼气收集，集中输送至垃圾焚烧炉中，作为垃圾燃烧助燃剂使用；此举既可以解决厌氧池沼气污染城市环境，又可以节省垃圾焚烧所使用的煤、油和天然气等助燃剂。从根本上改善了城市固体废物、城市废气的环境问题。

Description

城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法
技术领域
本发明涉及环保工程领域，具体为一种城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法。
背景技术
随着城市规模的不断扩张，城市中产生的固体废弃物、废气、废水呈几何增长。现阶段，城市固体废物主要以纸类、纤维类、皮革、塑胶类、金属和玻璃等，以焚烧或直接填埋处理为主。由于垃圾的水分过高或可燃物比例低等因素，在垃圾焚烧炉中，常常需要添加辅助燃烧物，例如煤、油或催化物等，燃烧后会产生二氧化硫、氮化物等有害气体和空气悬浮颗粒。
生活小区、学校、医院、宾馆、企事业单位、公共厕所和菜市等人口密集区域，会设置很多化粪池或厌氧池对人粪尿、厨余废物等有机物进行收集并厌氧分解，分解后的水化物排入城市下水管道，沉淀的污泥定期使用抽污车抽走处理。在化粪池或厌氧池废物腐化过程中，产生大量一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、硫化氢等有害气体（沼气），这些有害气体自然流动通过水道进入城市污水管网，有害气体在地下管网蔓延造成细菌病毒滋生，沼气从地下下水管网逸出到地面，污染城市环境，积聚在管网中的沼气遇到明火还会有爆炸的风险。
通常，现有技术中的化粪池或厌氧池所产生的沼气进行收集后，可直接燃烧消耗消除有毒气体；可用来燃烧加热水制备生活用水；燃烧加热空气后干燥垃圾；燃烧加热水加快厌氧池的反应速度等。以上方式均为单个厌氧池为单位，对沼气收集利用的案例，但是城市中厌氧池数量庞大，如果如现有文件中所述均设置独立的沼气处理利用装置进行运行，将占用极大的空间，消耗极大的成本，将城市中大范围内的沼气进行收集、运输集中后作为助燃剂与城市中所收集的固体废弃物进行燃烧，一来可消除沼气对城市空气环境的污染，二来可节省垃圾焚烧中助燃所需的煤和气。
发明内容
本发明的目的是提供一种城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，可将城市中大量厌氧池的沼气收集，集中输送至垃圾焚烧炉中，作为垃圾燃烧助燃剂使用；此举既可以解决厌氧池沼气污染城市环境，又可以节省垃圾焚烧所使用的煤、油和天然气等助燃剂。从根本上改善了城市固体废物、城市废气的环境问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，包括以下步骤：
（1）家庭或各单位将其固体垃圾按照可燃垃圾和不可燃垃圾进行分类丢弃并处理；
（2）垃圾中可燃干垃圾进行压缩后直接运输到垃圾焚烧地点；
（3）折包麻物为沾染有机物的塑料包装物，包装物经过清洗后，转变为可燃干垃圾与步骤2中相同处理，冲洗后的污水排到区域指定的厌氧池中；
（4）家庭或各单位的有机可分解污物直接通过落料管进入厌氧池中；
（5）各个厌氧池运行中所生成的水化物通过出水口进入城市管网排走，生成的沼气通过顶部的出气管进入沼气收集管网，汇集后进入输送管道通过气压加压机进入到储气罐中收集；
（6）沼气通入垃圾焚烧炉与步骤2所得压缩垃圾进行辅助燃烧；
（7）燃烧后的固体灰渣进行收集直接填埋处理；
（8）燃烧后所得的烟气，通过喷淋塔进行喷淋处理；
（9）步骤8处理后的烟气，经过活性炭过滤和布袋除尘器进行净化处理，净化后的气体可直接排放大气；
可燃干垃圾主要包括塑料、包装纸等；有机可分解污物主要包括厨余、水果、蔬菜、动物骨头、淀粉、鸡蛋、动物排泄物、油脂、清洗剂废水等。
所述厌氧池的池体内设置溢流墙将其分成腐化池和清水池，腐化池上方通落料管，落料管侧壁连接下水管；清水池中设置出水管，出水管的池内端部设置出水管罩，池体顶部设置出气管连接至输送管道。餐厅里面的厨余垃圾打碎后可从落料管进入腐化池，人粪尿等经下水管通过落料管进入腐化池，落料管下端进入液面以下20cm，防止腐化池系中沼气从落料管向上溢出；腐化池中有机物通过厌氧腐化水解后，上层的水解液通过溢流墙流入清水池，出水管罩为侧面三面和上端封闭，下端开放的罩子，侧壁下端进入液面以下20cm，清水池中的水可进入出水管，但是所形成的沼气被出水管罩的封闭作用无法从出水管进入城市下水管网；另一方面，也可以阻挡浮壳和浮渣进入出水管。落料管下端设置成倾斜45°的形状，从落料管上方落下的垃圾，如果比重较水轻，脱离落料管下端管口后，会漂浮到管的外侧的水面，不会堆积在落料管口，造成堵塞。另外，出水管罩的边缘也为斜面，此结构方便从出水管口插入泵管，泵管通过斜面斜插入到厌氧池清水池底部，对厌氧池进行抽吸或喷淋清水，直接对池底清洗，无需人工下到厌氧池底进行清理，方便快捷，避免沼气中毒的事故发生。
所述厌氧池的池体上方设置压力表；压力表用来检测厌氧池中沼气的压力，通常，沼气池的压力控制在10-15kPa。
所述厌氧池的出气管处设置压力安全阀A和开关阀A；压力安全阀为泄压作用，当厌氧池内压力超过限定值，压力安全阀打开，将沼气排出，以免沼气积聚在厌氧池压力过大发生爆炸；开关阀的作用是当厌氧池需要检修或清理时，关闭开关阀，切断沼气收集管网与厌氧池的连接。
所述输送管道后段设置滤水坑；滤水坑为下凹的坑，中间设置隔板，当沼气混杂泡沫等杂质通过滤水坑，泡沫被隔板形成的弯角所阻挡，掉入坑下，而沼气则可顺利通过弯角，到达储气罐。
所述储气罐上设置压力表B和压力安全阀B，的出气管处设置调压器；压力表B用于检测储气罐内气体压力，通常储气罐内气压保持在0.5MPa；压力安全阀B为泄压作用，当储气罐内压力超过限定值，压力安全阀B打开，将沼气排出，以免沼气积聚在储气罐压力过大发生爆炸；出气管的调压器作用是将从储气罐中沼气减压通入垃圾焚烧炉进行燃烧，如沼气压力过大，流速过快，将导致燃烧不利。
所述垃圾焚烧炉中，沼气进气管通入炉内气室，气室上多个喷嘴通入焚烧室中燃烧；垃圾焚烧炉一侧为垃圾进料口，将压缩的可燃垃圾投入燃烧室，焚烧炉还设置鼓风机，将空气送入燃烧室助燃，沼气则通入燃烧室内的一个沼气室，沼气室上设置多个喷口，沼气从各个喷口向燃烧室内供气，以保持沼气受控进入燃烧室充分燃烧助燃，没有残留。
所述储气罐进气管和出气管处分别设置电动紧急切断安全阀，其作用是进一步保证沼气储气罐的安全，当储气罐压力超过设定压力，进气管的安全阀自动切断，防止沼气收集管网的沼气进一步进入储气罐，同时自动控制加压装置停止加压；当垃圾焚烧炉燃烧发生异常，出气管的安全阀自动切断，防止沼气从储气罐继续供气，防止事故发生。
所述气压加压机之前输送管道内气体压力为10-15KPa。
所述储气罐内的气体压力为0.5Mpa，最高限压0.8 Mpa。
沼气和可燃垃圾经过垃圾焚烧炉燃烧后，主要以灰渣、飞灰和有害气体组成。灰渣可将其粉碎后作为建筑混凝土的填料，或者铺设路面的填料等；有害气体包括二氧化硫SO2、氯化氢HCl、硫化氢H2S等酸性有害气体；飞灰中含有二恶英等有害物质，必须对其进行吸附收集才能实现无害化。飞灰和有害气体通过垃圾焚烧炉顶部管道进入喷淋塔，喷淋塔中侧壁设置多个喷头，将碱性的石灰水进行雾化后喷出，石灰水与酸性有害气体接触，将气体冷却并进行中和反应，消除酸性气体的毒性；喷淋塔底部为碱性石灰水池，中和后的液体滴落在水池中，定期进行更换和清理；在喷淋塔顶部设置活性炭层，并设置引风机将气体经过活性炭层，活性炭层将飞灰中的二恶英微粒吸附；最后，气体引入布袋吸尘器，进行净化后，即可完成无害化处理，排放到大气中。
本发明的优点：
（1）本发明可将城市中大量厌氧池的沼气收集，集中输送至垃圾焚烧炉，作为垃圾燃烧助燃剂使用；此举既可以解决厌氧池沼气污染城市环境，又可以节省垃圾焚烧所使用的煤、油和天然气等助燃剂。从根本上改善了城市固体废物、城市废气的环境问题。
（2）本发明在沼气收集和输送的过程中安全、高效、并可实时监控沼气在各个阶段的压力状态等，沼气几乎不发生泄漏的情况；当紧急情况发生时，安全保障阀门均可实现设备的安全。
（3）本发明解决了传统厌氧池沼气中含有的病毒细菌等对城市人体健康的不良影响，沼气在整个收集和运输的过程中，没有任何泄漏，杜绝了病毒或细菌的滋生。
附图说明：
图1为本发明总体设备结构示意图；
图2为厌氧池的结构示意图；
图3为本发明方法步骤流程图；
图中标号名称为：1、厌氧池；11、池体；12、落料管；13、下水管；14、溢流墙；15、出水管；16、出气管；17、出水管罩；18、压力表A；19、压力安全阀A；110、开关阀A；2、输送管道；21、滤水坑；3、气压加压机；4、储气罐；41、压力安全阀B；42、压力表B；43、调压器；5、垃圾焚烧炉；6、喷淋塔；7、吸风除尘器。
具体实施方式
实施例1
城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，包括以下步骤：
（1）家庭或各单位将其固体垃圾按照可燃垃圾和不可燃垃圾进行分类丢弃并处理；
（2）垃圾中可燃干垃圾进行压缩后直接运输到垃圾焚烧地点；
（3）折包麻物为沾染有机物的塑料包装物，包装物经过清洗后，转变为可燃干垃圾与步骤2中相同处理，冲洗后的污水排到区域指定的厌氧池1中；
（4）家庭或各单位的有机可分解污物直接通过落料管12进入厌氧池1中；
（5）各个厌氧池1运行中所生成的水化物通过出水口进入城市管网排走，生成的沼气通过顶部的出气管进入沼气收集管网，汇集后进入输送管道2通过气压加压机3进入到储气罐4中收集；
（6）沼气通入垃圾焚烧炉5与步骤2所得压缩垃圾进行辅助燃烧；
（7）燃烧后的固体灰渣进行收集直接填埋处理；
（8）燃烧后所得的烟气，通过喷淋塔6进行喷淋处理；
（9）步骤8处理后的烟气，经过活性炭过滤和布袋除尘器7进行净化处理，净化后的气体可直接排放大气；
所述厌氧池1的池体11内设置溢流墙14将其分成腐化池和清水池，腐化池上方通落料管12，落料管12侧壁连接下水管13；清水池中设置出水管15，出水管15的池内端部设置出水管罩17，池体顶部设置出气管16连接至输送管道2；
所述厌氧池的池体11上方设置压力表18；
所述厌氧池的出气管16处设置压力安全阀A19和开关阀A110；
所述输送管道2后段设置滤水坑21；
所述储气罐4上设置压力表B42和压力安全阀B41，储气罐5的出气管处设置调压器43；
所述垃圾焚烧炉5中，沼气进气管通入炉内气室，气室上多个喷嘴通入焚烧室中燃烧；
所述储气罐4进气管和出气管处分别设置电动紧急切断安全阀44；
所述气压加压装置3之前输送管道2内气体压力为10-15KPa；
所述储气罐4内的气体压力为0.5MPa。
应用实施例：
以广西南宁武鸣县双桥镇的三处厌氧池A、B和C进行部分沼气的收集使用：
1、厌氧池A是淀粉加工企业厌氧池，容积为1500m³左右，每日产沼气约4000m³；
2、厌氧池B是肉类屠宰企业厌氧池，容积2000m³左右，每日产沼气约10000m³；
3、厌氧池C是淀粉加工企业厌氧池，容积800m³左右，每日产沼气约2000m³；
测得三处出气管处的沼气成分为：
Figure SMS_1
三处厌氧池A、B和C到储气罐的管道长度分别为：4.5km、2.4km和3.7km，管道使用燃气输送管道、阀体、压力表、开关和控制器等采用河北福瑞达燃气调压器有限公司产品，在储气罐出口处检测沼气成分为：
Figure SMS_2
由以上数据可看出，沼气在收集和长距离的运输后，用来辅助垃圾燃烧，其过程中沼气没有发生泄漏等现象，其成分依然保持稳定，可供垃圾焚烧炉助燃使用，燃烧时气体反应完全，净化处理后的排放气体完全符合国家排放标准。

Claims (6)

1.城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，包括以下步骤：
（1）家庭或各单位将其固体垃圾按照可燃垃圾和不可燃垃圾进行分类丢弃并处理；
（2）垃圾中可燃干垃圾进行压缩后直接运输到垃圾焚烧地点；
（3）折包麻物为沾染有机物的塑料包装物，包装物经过清洗后，转变为可燃干垃圾与步骤2中相同处理，冲洗后的污水排到区域指定的厌氧池（1）中；
（4）家庭或各单位的有机可分解污物直接通过落料管（12）进入厌氧池（1）中；
（5）各个厌氧池（1）运行中所生成的水化物通过出水口进入城市管网排走，生成的沼气通过顶部的出气管进入沼气收集管网，汇集后进入输送管道（2）通过气压加压机（3）进入到储气罐（4）中收集；
（6）沼气通入垃圾焚烧炉（5）与步骤2所得压缩垃圾进行辅助燃烧；
（7）燃烧后的固体灰渣进行收集直接填埋处理；
（8）燃烧后所得的烟气，通过喷淋塔（6）进行喷淋处理；
（9）步骤8处理后的烟气，经过活性炭过滤和布袋除尘器（7）进行净化处理，净化后的气体可直接排放大气；
所述厌氧池（1）的池体（11）内设置溢流墙（14）将其分成腐化池和清水池，腐化池上方通落料管（12），落料管（12）侧壁连接下水管（13），落料管（12）下端进入液面以下20cm，落料管下端设置成倾斜45°的形状；清水池中设置出水管（15），出水管（15）的池内端部设置出水管罩（17），出水管罩（17）为侧面三面和上端封闭，下端开放的罩子，出水管罩（17）侧壁下端进入液面以下20cm，出水管罩（17）的边缘也为斜面，池体顶部设置出气管（16）连接至输送管道（2）；
所述输送管道（2）后段设置滤水坑（21），滤水坑（21）为下凹的坑，中间设置隔板，当沼气混杂泡沫等杂质通过滤水坑（21），泡沫被隔板形成的弯角所阻挡，掉入坑下，而沼气则可顺利通过弯角，到达储气罐（4）；
所述厌氧池的池体（11）上方设置压力表（18）；
所述厌氧池的出气管（16）处设置压力安全阀A（19）和开关阀A（110）。
2.权利要求1所述城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，其特征在于：所述储气罐（5）上设置压力表B（42）和压力安全阀B（41），储气罐（4）的出气管处设置调压器（43）。
3.权利要求1所述城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，其特征在于：所述垃圾焚烧炉（5）中，沼气进气管通入炉内气室，气室上多个喷嘴通入焚烧室中燃烧。
4.权利要求1所述城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，其特征在于：所述储气罐（4）进气管和出气管处分别设置电动紧急切断安全阀（44）。
5.权利要求1所述城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，其特征在于：所述气压加压机（3）之前输送管道（2）内气体压力为10-15KPa。
6.权利要求1所述城市密集人口区域的垃圾和沼气综合处理方法，其特征在于：所述储气罐（4）内的气体压力为0.5MPa。
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