CN112676318B

CN112676318B - 一种生活垃圾资源化利用方法

Info

Publication number: CN112676318B
Application number: CN202110004064.9A
Authority: CN
Inventors: 尹海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-01-04
Filing date: 2021-01-04
Publication date: 2022-04-19
Anticipated expiration: 2041-01-04
Also published as: CN112676318A

Abstract

本发明提供了一种生活垃圾资源化利用方法，所述方法是，生活垃圾按照现有分类方法分为可燃垃圾、厨余垃圾、其它垃圾后，占总量90％以上的可燃垃圾、厨余垃圾分别采用干化装置和热解装置处理。所述干化装置利用所述热解装置产生的挥发份的显热、排出烟气的余热及太阳能加热；干化后产物送入热解装置。所述热解装置产生的挥发份通过干化装置中厨余垃圾的堆层去除焦油和颗粒物，随后经过冷凝和洗涤后进入燃烧炉，产生高温烟气对热解装置进行加热，排放的烟气通过干化装置的多管支架加热厨余垃圾。热解装置产生的炭一部分做生物炭或者建材，一部分与厨余垃圾混合送入干化装置。本发明实现生活垃圾的无害化和资源化。

Description

一种生活垃圾资源化利用方法

技术领域

本发明属于废弃物处理与资源化领域，特别是涉及一种生活垃圾资源化利用方法。

背景技术

生活垃圾处理专指日常生活或者为日常生活提供服务的活动所产生的固体废弃物，以及法律法规所规定的视为生活垃圾的固体废物的处理，包括生活垃圾的源头分类、分类收集、分类储存、分类运输、分类处理和处置及相关管理活动。源头分类是使垃圾的更便于后续收集、运输与处理，使垃圾变废为宝。垃圾处理遵循减量化、无害化、资源化的原则，解决填埋和焚烧资源化程度低、环境污染等问题，确保经济效益、社会效益、环境效益的实现。例如为了更便于居民从源头做好垃圾分类。

生活垃圾只分成三大类，厨余垃圾(能烂的)、可燃垃圾(能烧的)、其它垃圾。厨余垃圾和可燃垃圾直接资源化利用，其它垃圾经过二次分类后再进行无害化处理和资源化利用。

特别是乡镇生活垃圾一般距离比较偏远，有些地方离县城有60kM以上，转运距离长，不仅能耗大，沿途有二次污染风险，因此就地处置具有经济性和合理性。过去主要是随地乱堆，因影响环境改为填埋处理，填埋占据宝贵的土地资源，并且也需要运送到集中填埋场地，因此不是非常好的处置方法。现有技术中乡镇垃圾就地处理主要是小型焚烧炉，存在着因规模小投资偏高、在线监控偏难、解决烟气的二次污染的投资高和运行费用太高等问题。为了保护乡镇环境，确保经济效益、社会效益、环境效益，急需更合理、更经济的乡镇垃圾处置方法。

住房和城乡建设部2019年4月26日，部署全国地级及以上城市要全面开展生活垃圾分类的各项工作。具体是要求，自2019年起在全国地级及以上城市全面启动生活垃圾分类工作。到2020年底，先行先试的46个重点城市，要基本建成垃圾分类处理系统；2025年前，全国地级及以上城市要基本建成垃圾分类处理系统。除城市外，乡镇也要实施垃圾分类收集。

乡镇垃圾的分类可以按照可燃垃圾、厨余垃圾、其它垃圾，其中其它垃圾中可回收物作为资源直接回收进入下一步生产环节，有害垃圾单独处理。而占质量90％以上的可燃垃圾和厨余垃圾需要妥善就地处置。所需投资费用和运行费用应该在乡镇可以承担，所需技术维护应该便于掌握。

发明内容

由于目前生活垃圾分类混乱不合理，且对分类的不可回收垃圾、干垃圾、湿垃圾没有妥善处理方法，为了不仅能够实现生活垃圾的妥善处理，还能实现资源化利用，并彻底解决固废问题，本发明提供了一种生活垃圾资源化利用方法，具体步骤：

(1)垃圾分类

将生活垃圾分类方法，分为可燃垃圾、厨余垃圾、其它垃圾，其中可燃垃圾为能烧的垃圾、厨余垃圾为能烂的垃圾分别采用干化装置和热解装置处理；

(2)垃圾资源化处理

所述干化装置利用所述热解装置产生的挥发份的显热、排出烟气的余热及太阳能加热，干化后产物与可燃垃圾一起送入热解装置；

所述热解装置产生的挥发份通过干化装置中厨余垃圾的多孔堆层、去除其所含的焦油和颗粒物，随后经过冷凝器和洗涤塔后进入燃烧炉，产生高温烟气对热解装置进行加热；

自热解装置排放的烟气通过干化装置内支撑厨余垃圾堆层的固定支架加热厨余垃圾；

厨余垃圾与来自热解装置产生的部分炭混合后再送入干化装置。

作为改进，热解装置经过隔绝氧气加热后产生炭和挥发份两种产物，所述的炭60％以上做生物炭或者建材，剩余部分与厨余垃圾直接混合。

作为改进，热解装置选自螺旋推进式热解装置，回转窑热解装置及固定床热解装置中任一种。

作为改进，干化装置的厨余垃圾堆层支架由内部通过热烟气的固定架和活动支架构成；分类厨余垃圾和热解炭混合后堆于支架上，顶部是太阳房，下部是干化后物料，以螺旋方式输出。

作为改进，所述干化装置中厨余垃圾从上部投入，其堆层厚度维持在150-650mm，总量为15-30天的厨余垃圾产量，其温度维持在60-95℃。

作为改进，所述的冷凝器是单程竖管式结构，外部通入冷水或者冷风；内部通过从干化装置排出的挥发份，每间隔至多3个月对管内进行一次清洗。

作为改进，所述的洗涤塔洗去挥发份中的HCl、NH₃及H₂S。

有益效果：本发明与现有的技术相比，具有如下几点优势：

(1)本发明可广泛应用于城乡，特别是乡镇地区场地较为宽敞、垃圾产量小的优势，利用热解装置和干化装置分别处理可燃垃圾和厨余垃圾，最后所有的垃圾都进入热解装置进行更为环保式的处理，产生的生物炭可以做生物炭及建材利用，产生的气体在净化后燃烧供热，不仅实现能量自平衡，更是省去一长串的烟气净化装置，具有经济性、实用性。

(2)将热解装置产生的挥发分送入干化装置的厨余垃圾层进行过滤，一方面利用挥发分的显热干燥厨余垃圾，另一方面利用厨余垃圾水分净化挥发分中所含的焦油以及灰尘，一举多得。

(3)将热解装置产生的炭部分与厨余垃圾混合后送入干化装置，使得厨余垃圾具有透气性，便于干燥，也便于挥发分通过厨余垃圾的堆层。

(4)干化装置中厨余垃圾的堆层厚度维持在150-650mm，总量为15-30天的厨余垃圾产量，因此新鲜的厨余垃圾从上部堆于其上时，新鲜的厨余垃圾带入的水分对整个垃圾层的水分影响很小。其温度维持在60-95℃，既能蒸发水分，又能去除挥发分中的焦油。

(5)干化装置顶部为温室并良好密封，可以利用太阳能为干化装置加热。从热解装置排出的烟气既可以通过厨余垃圾堆层下部的支架，又可以旁通进入其他的余热利用装置，这样多种加热方式便于维持温度在60-95℃。

(6)本发明提供的冷凝器利用风或者水冷却从干化装置排出的带有水汽的挥发分，冷凝其中的水汽，所携带的颗粒同时也被分离，产生的冷凝液含有少量的COD，可能存在的少量的氨氮，但是不含重金属和盐分等污染物，完全可以用作灌溉、绿化用水。设计为单程直管型便于清洗。

(7)本发明提供的洗涤塔利用小苏打、Ca(OH)₂等溶液洗涤从冷凝器排出的挥发分，去除其中少量的HCl，H₂S以及NH₃，可以很长时间(1周)才需要更换一部分或者补充新液，排出的废液可以用烟气的余热将水分蒸发，只剩下极少的盐分。洗涤后的挥发分燃烧产生的烟气可以达标直接排放。

(8)本发明提供的生活垃圾资源利用方法，不产生飞灰和大量废水。没有复杂的烟气净化系统，操作简单，运行费用低、维护费用低。

附图说明

图1是本发明提供的一种生活垃圾资源化利用方法示意图。

图2是本发明提供的干化装置结构示意图。

图3是本发明提供的干化装置的厨余垃圾堆层支架。

附图中：1是可燃垃圾，2是热解装置，3是干化装置，4是厨余垃圾，5是冷凝器；6是洗涤塔，7是燃烧室，8是挥发分，9是干化后的厨余垃圾，10是热解炭；11是高温烟气，厨余垃圾堆层34。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种生活垃圾资源化利用方法，具体步骤：

(1)垃圾分类

(2)垃圾资源化处理

进一步地，热解装置经过隔绝氧气加热后产生炭和挥发份两种产物，所述的炭60％以上做生物炭或者建材，剩余部分与厨余垃圾直接混合。

进一步地，热解装置选自螺旋推进式热解装置，回转窑热解装置及固定床热解装置中任一种。

进一步地，干化装置的厨余垃圾堆层支架由内部通过热烟气的固定架和活动支架构成；分类厨余垃圾和热解炭混合后堆于支架上，顶部是太阳房，下部是干化后物料，以螺旋方式输出。

进一步地，所述干化装置中厨余垃圾从上部投入，其堆层厚度维持在150-650mm，总量为15-30天的厨余垃圾产量，其温度维持在60-95℃。

进一步地，所述的冷凝器是单程竖管式结构，外部通入冷水或者冷风；内部通过从干化装置排出的挥发份，每间隔至多3个月对管内进行一次清洗。

进一步地，所述的洗涤塔洗去挥发份中的HCl、NH₃及H₂S。

本发明中通过生活垃圾资源化利用方法，还提供了上述利用方法对应的一种生活垃圾的资源化利用装置，包括热解装置2、干化装置3、冷凝器5、洗涤塔6、燃烧室7；所述热解装置2，用于处理可燃垃圾产生挥发分8和热解炭10；所述干化装置3，用于干化内部厨余垃圾4；

其中所述资源化利用装置可以包括多组工作循环过程，具体为：

所述热解装置2产生的挥发分8进入干化装置3处理，干化装置3的输出端输出的挥发分8依次进入冷凝器5、洗涤塔6，再进入燃烧室7；所述燃烧室7产生的高温烟气11输送至热解装置2内部，组成第一工作循环过程；

所述热解装置2产生的热解炭10与厨余垃圾4混合，输送至干化装置3内部，组成第二工作循环过程；

所述高温烟气11与干化装置3处理后的干化厨余垃圾进行二次处理，输送至热解炭10混合，组成第三工作循环过程；

所述燃烧室7产生的高温烟气11输送至热解装置2内部，一部分高温烟气11从热解装置2排出后进入干化装置3，一部分高温烟气11进入蒸发器，用于蒸发洗涤塔6排出的废水，组成第四工作循环过程。

进一步地，所述干化装置3为封闭结构，包括支架、太阳能温室32、出料口；

所述太阳能温室32设置在干化装置3的上部，为透明封闭结构，下端与厨余垃圾堆层相接触；

所述支架固定安装在干化装置3的底部，为骨架结构，用于放置厨余垃圾堆层，具体包括固定支架312、活动支架311，其中固定支架312固定设置在支架的中间位置，按照“十”字型，间隔排列；所述活动支架311可拆卸地、间隔地活动安装在固定支架312的周围，其中高温烟气11在固定支架312内部流通；

所述出料口，通过螺旋出料的结构方式固定安装在干化装置3的底部，用于螺旋旋出干化厨余垃圾。

进一步地，所述冷凝器5，设置为单程竖管式结构，入口端输送干化装置3输出的挥发分8，内部结构中循环有冷风或冷却水，出口端排出的挥发分8输送至洗涤塔6；其中间隔2-6个月，需要进行定期清洗。

进一步地，所述洗涤塔6，内部装有洗涤液，用于洗涤冷凝器5输出的挥发分8，排除挥发分8中掺杂的HCl、NH₃及H₂S。

所述洗涤液为小苏打溶液、Ca(OH)₂中任一种。所述热解装置2产生的挥发分8和热解炭10，所述热解炭10至少60％，用于制作生物炭或建筑材料，剩余热解炭与厨余垃圾4混合。

所述干化装置3中放置的厨余垃圾堆层，设置为由干化装置3顶部进入，其堆层厚度设置为150-650mm，总量为15-30天的输送特定区域内厨余垃圾产量，温度控制在60-95℃。

可选择进行，(1)将可燃垃圾1放置于热解装置2中，产生的挥发分8、热解炭10，其中至少60％热解炭10，用于制作生物炭或建筑材料，剩余热解炭与厨余垃圾4混合，从干化装置3顶部进入干化装置3中，放置在干化装置3的支架上，组成厨余垃圾堆层；建筑材料为多孔透气砖或其原材料。

(2)热解装置2产生的挥发分8，通过干化装置3的支架上的厨余垃圾堆层后，输出处理后的挥发分8，再依次通过冷凝器5、洗涤塔6、燃烧室7，输送回热解装置2，重复(1)；

(3)厨余垃圾堆层在干化装置3内部，通过热解装置2产生的挥发分8、太阳能温室32及热解装置2排出的高温烟气11进行干化处理，通过活动活动支架311进行动作，将干化后的厨余垃圾9自由落下，排出，再与可燃垃圾1混合，输送至热解装置2中，重复(1)。

下面以具体的实施例进行讲述本发明取得的实际效果。

实施例1

一个8千人口的小乡镇，生活垃圾产量为5.6t/d，离开县城的运输距离较远。分类收集后，有可燃垃圾1的3吨/d、厨余垃圾4的2吨/d。采用本发明的技术进行处理，采用螺旋推进式的热解装置2，对可燃垃圾1进行连续热解，产生挥发分8在550-600℃下为188m³/h,标准状态下为62.5Nm³/h,厨余垃圾4的含水量为80％左右，比重为0.91t/m³.正常运行以后，热解装置2中排出的热解炭10的38％和厨余垃圾4混合，然后分2次摊铺于厨余垃圾堆层34的表面。

厨余垃圾堆层34的厚度正常稳定在350-450mm范围内。干化装置3内的温度冬季约60-70℃，夏季约82-95℃。热解装置2产生的挥发分8送入厨余垃圾堆层34的下部，以不高于0.1m/s的速度穿过湿垃圾堆层34，挥发分中的尘粒以及焦油绝大部分被厨余垃圾堆层34所拦截，挥发分8同时也加热了厨余垃圾堆层34、蒸发了水分，然后挥发份8携带水分进入冷凝器5，在冷凝器5中水分和少量的颗粒物被分离，每间隔3个月对冷凝管内进行一次清洗。

然后挥发分8进入洗涤塔6，用Ca(OH)₂乳液去除残存的H₂S、NH₃等气体，最后送入燃烧室7中燃烧，产生烟气11加热热解装置，从热解装置排出的烟气11送入干化装置3底部的固定支架312，补充供热。在夏季，从热解装置2排出的烟气11送入蒸发器，蒸发从洗涤塔6排出的废水。

每天，干化装置底部的活动支架311进行动作，使得干燥后的厨余垃圾9落下，输出后与可燃垃圾1混合送入热解装置2。热解装置2产生的热解炭10用作多孔透水砖的制作材料。本发明的运行费用低于70元/吨装置，尤其适合于乡镇垃圾的资源化。

实施例2

一2万人口的乡镇，生活垃圾产量为19t/d。分类收集后，有可燃垃圾11吨/d、厨余垃圾7.5吨/d。采用本发明的技术进行处理，采用螺旋推进式的热解装置，对可燃垃圾进行连续热解，产生挥发分在550-600℃下为691m³/h,标准状态下为229.2Nm³/h,可燃垃圾的含水量为81％左右，比重为0.92t/m³.正常运行以后，热解装置中的炭40％和厨余垃圾混合，然后分2次摊铺于可燃垃圾堆层的表面。厨余垃圾堆层的厚度正常稳定在350-450mm范围内。干化装置内的温度冬季约60-70℃，夏季约82-95℃。

热解装置产生的挥发分送入可燃垃圾堆层的下部，以低于0.1m/s的速度穿过厨余垃圾堆层，挥发分中的尘粒以及焦油绝大部分被厨余垃圾堆层所拦截，挥发分同时也加热了厨余垃圾层蒸发水分，然后挥发份携带水分进入冷凝器，在冷凝器中水分和少量的颗粒物被分离，每间隔3个月对冷凝管内进行一次清洗。

挥发分然后进入洗涤塔、用小苏打溶液去除去除残存的H₂S、NH₃等气体，最后送入燃烧室燃烧，产生烟气加热热解装置，从热解装置排出的烟气送入干化装置底部的多管支架，补充供热。在夏季，从热解装置排出的烟气送入蒸发器，蒸发从洗涤塔排出的废水。每天，干化装置底部的支架可活动部分进行动作，使得干燥的厨余垃圾落下，输出后与可燃垃圾混合送入热解装置。热解装置产生的炭用作生物炭，配置绿化肥料。本发明的运行费用约60元/吨装置，尤其适合于乡镇垃圾的资源化。

实施例3

一5万人口的中型镇，生活垃圾产量为40t/d，离开县城的运输距离较远。分类收集后，有可燃垃圾24吨/d、厨余垃圾16吨/d。采用本发明的技术进行处理，采用螺旋推进式的热解装置，对可燃垃圾进行连续热解，产生挥发分在550-600℃下为1508m³/h，标准状态下为500Nm³/h左右,厨余垃圾的含水量为82％左右，比重为0.94t/m³。

正常运行以后，热解装置中的炭40％和湿垃圾混合，然后每天分3次摊铺于可燃垃圾堆层的表面。厨余垃圾堆层的厚度正常稳定在300-400mm范围内。干化装置内的温度冬季约60-70℃，夏季约82-95℃。

热解装置产生的挥发分送入厨余垃圾堆层的下部，以大约0.1m/s的速度穿过厨余垃圾堆层，挥发分中的尘粒以及焦油绝大部分被厨余垃圾堆层所拦截，挥发分同时也加热了厨余垃圾层蒸发水分，然后挥发份携带水分进入冷凝器，在冷凝器中水分和少量的颗粒物被分离，每间隔3个月对冷凝管内进行一次清洗。

然后进入洗涤塔、用小苏打溶液去除去除残存的H₂S、NH₃等气体，最后送入燃烧室燃烧，产生烟气加热热解装置，从热解装置排出的烟气送入干化装置底部的固定支架，补充供热。

在夏季，从热解装置排出的烟气送入蒸发器，蒸发从洗涤塔排出的废水。每天，干化装置厨余垃圾堆层的活动支架进行动作，使得干燥的厨余垃圾落下，输出后与可燃垃圾混合送入热解装置。热解装置产生的炭用作燃料。本发明的运行费用大约50元/吨装置，没有飞灰等二次污染物产生。产生的烟气直接排放。无需烟气净化设施。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：具体步骤：

（1）垃圾分类

（2）垃圾资源化处理

厨余垃圾与来自热解装置产生的部分炭混合后再送入干化装置；

干化装置的厨余垃圾堆层支架由内部通过热烟气的固定架和活动支架构成；分类厨余垃圾和热解炭混合后堆于支架上，顶部是太阳房，下部是干化后物料，以螺旋方式输出。

2.根据权利要求1所述生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：热解装置经过隔绝氧气加热后产生炭和挥发份两种产物，所述的炭60%以上做生物炭或者建材，剩余部分与厨余垃圾直接混合。

3.根据权利要求1所述生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：热解装置选自螺旋推进式热解装置，回转窑热解装置及固定床热解装置中任一种。

4.根据权利要求1所述生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：所述干化装置中厨余垃圾从上部投入，其堆层厚度维持在150-650mm，总量为15-30天的厨余垃圾产量，其温度维持在60-95℃。

5.根据权利要求1所述生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：所述的冷凝器是单程竖管式结构，外部通入冷水或者冷风；内部通过从干化装置排出的挥发份，每间隔至多3个月对管内进行一次清洗。

6.根据权利要求1所述生活垃圾资源化利用方法，其特征在于：所述的洗涤塔洗去挥发份中的HCl、NH₃及H₂S。