CN113522933A - 一种城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法 - Google Patents
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Abstract
为了克服现有技术问题，基于生态工业园和循环经济理念，本发明提出一种城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，将城市固体废物处理系统作为一个有机整体，根据生活垃圾、餐厨垃圾、市政污泥和废旧轮胎等不同固废的物理化学特性，以及燃烧、厌氧发酵和热解等工艺特点，建立起能量、中间产物、再生水高效流转和梯级利用的协同耦合方法，实现能量和物质的循环利用，提高能源效率，减少化学药剂消耗，降低污染排放；通过共用部分处置设施，节约土地资源，减少投资成本；同时将沼气/可燃气进行重整制氢，供应氢能垃圾运输车使用，成功打造成固废绿色低碳闭环治理的模式，充分体现出碳中和固废能源站的理念。
Description
技术领域
本发明涉及城市固体废弃物处理领域，尤其涉及一种城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法。
背景技术
随着城市的快速发展和人民生活水平的日益提高，维持城市发展运作和居民消费生活而产生的固体废物种类日趋复杂、数量急剧增长。
近年来，为了实现城市生活垃圾零填埋的目标，各地均在加快建设城市生活垃圾的末端处置设施。我国各地区固废处理产业水平、设计规划虽有差异，但都普遍存在处理设施分散、选址困难、环境影响面大、独立运行综合效益较低等问题。因此，提高城市固废低碳治理水平、提升固废综合能源效率，对促进我国固废治理领域绿色低碳发展具有重要现实意义。
面对固废清运量持续增长、固废种类差异性大、组分复杂、土地资源日益稀缺的严峻挑战，基于生态工业园和循环经济理念，将多种固废的不同处理工艺进行集成耦合，实现能量/物质梯级利用和污染物集中控制，充分发挥协同处理增效作用，是一种变废为宝的综合解决方案。
中国发明专利CN107008733B公开了城市静脉产业园及构建方法以及固体废物处理系统及方法，提出城市生活垃圾通过生活垃圾分流系统分为旧家电、建筑垃圾、家庭生活垃圾、餐饮垃圾、污泥及粪便和其他生物质废物；家庭生活垃圾通过干湿分离装置分为干垃圾和湿垃圾；旧家电、建筑垃圾和干垃圾通过化石类垃圾处理系统处理后形成玻璃、塑料、金属、垃圾衍生燃料和再生材料，同时化石类垃圾处理系统分别与发电系统、供暖系统连接；湿垃圾、餐饮垃圾、污泥及粪便和其他生物质废物通过生物质垃圾处理系统处理后形成再生水、生物碳土、甲烷气和二氧化碳。本发明实现了“资源—产品—再生资源”的闭环模式，垃圾变废为宝、循环利用。但该专利只是将不同种类垃圾和不同处理工艺进行简单聚集和组合，并未构造不同垃圾和工艺之间的强耦合协同处理关系，未形成物质和能量的高效循环利用。
中国专利公开号CN111750357A公开了一种以垃圾焚烧发电厂为核心的静脉产业园系统，实现市政污泥、餐厨垃圾、医疗垃圾、动物尸体和/或粪便固体废弃物的协同处置。该专利申请虽加强了不同固废处理之间的物质和能量循环利用，但是并未达到最优的协同处理关系，实现最佳的利用效率。比如，该专利提出将餐厨垃圾厌氧发酵产生的沼气直接送入垃圾焚烧炉进行焚烧，这虽然对沼气燃烧热量进行了回收，但是在保持垃圾焚烧炉总设计热量不变情况下，会造成炉膛垃圾处理量减少，而且沼气燃烧器安装位置处温度较高，长期运行会对设备造成一定损害。
另一方面，目前城市机动车更换的废旧轮胎大部分未得到妥善处理，已公开的专利也未考虑依托现有的垃圾焚烧发电厂对工业固废，特别是废旧轮胎进行强耦合协同处理，以便提高废旧轮胎的资源化利用率。
发明内容
为了解决现有协同处理方法中耦合关系较弱，综合能源效率未实现最大化，且未综合考虑协同处理工业固废的问题，本发明提供了一种城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，把生活垃圾、餐厨垃圾、市政污泥、废旧轮胎多种固废和处理工艺在园区中进行网络化集成，优化园区不同处理技术的耦合匹配和各中间产物的高效协同方式，实现园区物质和能量的高效循环利用，提高系统整体综合能源效率和低碳化水平。
本发明解决技术问题采用的方案：一种城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，包括市政污泥处理、生活垃圾处理、废旧轮胎处理、餐厨垃圾处理和污水综合处理；
生活垃圾经过焚烧发电处理后实现减量和无害化，产生的电能和热能除首先供应给其他处理单元使用之后，剩余部分外送；
所述的废旧轮胎处理采用“预破碎＋催化热解＋焦炭活化”（催化热解）工艺；
生活污水厂产生的市政污泥、污水综合处理产生的污泥以及餐厨垃圾经过处理后产生的沼渣经过脱水干化，最后进入生活垃圾焚烧处理；
所述生活垃圾处理、餐厨垃圾处理及市政污泥处理产生的污水汇集后统一进行污水综合处理，达到中水回用标准；
其特征在于，所述污水综合处理产生的一次风沼气直燃预热与一次风蒸汽预热灵活配合用于加热生活垃圾焚烧所需的一次风；废旧轮胎催化热解得到的焦炭通过进一步活化得到活性炭，并作为吸附剂用于生活垃圾焚烧烟气处理，脱除烟气中的二噁英和重金属；餐厨垃圾处理和废旧轮胎催化热解产生的沼气/可燃气，与来自生活垃圾焚烧的高温蒸汽，通过沼气重整制氢制取氢气，供应氢能垃圾运输车使用。
进一步的，所述的生活垃圾焚烧采用机械炉排焚烧炉，配套凝汽抽汽式汽轮发电机组和烟气处理系统；其产生的电能除供应园区内部使用外，剩余电能并网外送；同时根据园区其他处理单元的用热需求，从汽轮机抽汽口抽取蒸汽提供热能。
进一步的，所述的餐厨垃圾处理采用“预处理制浆提油＋全物料湿式厌氧发酵”工艺；餐厨垃圾厌氧发酵及提油所需的热能来自生活垃圾焚烧的蒸汽，耗电来自生活垃圾焚烧产生的电能；餐厨垃圾处理产生的沼渣进入垃圾焚烧炉焚烧；餐厨垃圾处理产生的沼气进行沼气重整制氢。
进一步的，所述的沼渣/污泥脱水干化采用“板框压滤脱水＋蒸汽间接式干化”工艺；来自餐厨垃圾处理产生的沼渣和污水综合处理产生的污泥经过板框压滤脱水后与市政污泥混合，一并进行蒸汽间接式干化；干化后的沼渣和污泥进入垃圾焚烧炉协同焚烧；沼渣/污泥脱水干化所需的热能和电能由生活垃圾焚烧单元提供。
进一步的，废旧轮胎经过催化热解产生的可燃气除用于设备自用外，剩余部分进行沼气重整制氢；产生的活性炭作为吸附剂用于生活垃圾焚烧的烟气处理；废旧轮胎催化热解所需的电能来自生活垃圾焚烧单元。
进一步的，所述的污水综合处理实现对生活垃圾、餐厨垃圾、沼渣/污泥、废旧轮胎等固废在处置过程中产生的污水集中进行净化处置，处置过程产生的沼气进入一次风沼气直燃预热器燃烧，污水综合处理得到的中水满足回用水标准后供园区回用。
进一步的，所述的一次风沼气直燃预热布置在生活垃圾焚烧单元一次风蒸汽预热后端；常规情况下，一次风沼气直燃预热启用，一次风蒸汽预热停用，污水综合处理产生的沼气通入一次风沼气直燃预热器中直接燃烧，用来加热生活垃圾焚烧所需的一次风；遇到沼气量不足等特殊情况，一次风沼气直燃预热停用，一次风蒸汽预热启用，采用生活垃圾焚烧产生的高温蒸汽对一次风进行加热。
优选地，冬天可采用一次风沼气直燃预热和一次风蒸汽预热同时投运的方式来获得更高一次风温。
进一步的，所述的沼气重整制氢包括餐厨垃圾处理和废旧轮胎催化热解产生的沼气/可燃气中的甲烷气体进行重整制取氢气，氢气供应氢能垃圾运输车使用。
优选地，沼气重整制氢采用水蒸汽重整方法，所需高温水蒸汽由生活垃圾焚烧单元提供。
本发明的有益效果：基于生态工业园和循环经济理念，本发明提出一种城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，将城市固体废物处理系统作为一个有机整体，根据生活垃圾、餐厨垃圾、市政污泥和废旧轮胎等不同固废的物理化学特性，以及燃烧、厌氧发酵和热解等工艺特点，建立起能量、中间产物、再生水高效流转和梯级利用的协同耦合方法，实现能量和物质的循环利用，提高能源效率，减少化学药剂消耗，降低污染排放；通过共用部分处置设施，节约土地资源，减少投资成本；同时将沼气/可燃气进行重整制氢，供应氢能垃圾运输车使用，成功打造成固废绿色低碳闭环治理的模式，充分体现出碳中和固废能源站的理念。
附图说明：
图1为本发明提出的一个实施例的工艺流程示意图。
具体实施例
图1为本发明提出的一个实施例的工艺流程示意图。图中显示，本例中，一种城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，包括市政污泥处理、生活垃圾处理、废旧轮胎处理、餐厨垃圾处理和污水综合处理；
生活垃圾经过焚烧发电处理后实现减量和无害化，产生的电能和热能除首先供应给其他处理单元使用之后，剩余部分外送；
所述的废旧轮胎处理采用“预破碎＋催化热解＋焦炭活化”（催化热解）工艺；
生活污水厂产生的市政污泥、污水综合处理产生的污泥以及餐厨垃圾经过处理后产生的沼渣经过脱水干化，最后进入生活垃圾焚烧处理；
所述生活垃圾处理、餐厨垃圾处理及市政污泥处理产生的污水汇集后统一进行污水综合处理，达到中水回用标准；
图中显示，本例中，所述污水综合处理产生的一次风沼气直燃预热与一次风蒸汽预热灵活配合用于加热生活垃圾焚烧所需的一次风；废旧轮胎催化热解得到的焦炭通过进一步活化得到活性炭，并作为吸附剂用于生活垃圾焚烧烟气处理，脱除烟气中的二噁英和重金属；餐厨垃圾处理和废旧轮胎催化热解产生的沼气/可燃气，与来自生活垃圾焚烧的高温蒸汽，通过沼气重整制氢制取氢气，供应氢能垃圾运输车使用。
本发明提示，所述的生活垃圾焚烧采用机械炉排焚烧炉，配套凝汽抽汽式汽轮发电机组和烟气处理系统；其产生的电能除供应园区内部使用外，剩余电能并网外送；同时根据园区其他处理单元的用热需求，从汽轮机抽汽口抽取蒸汽提供热能。
本发明提示，所述的餐厨垃圾处理采用“预处理制浆提油＋全物料湿式厌氧发酵”工艺；餐厨垃圾厌氧发酵及提油所需的热能来自生活垃圾焚烧的蒸汽，耗电来自生活垃圾焚烧产生的电能；餐厨垃圾处理产生的沼渣进入垃圾焚烧炉焚烧；餐厨垃圾处理产生的沼气进行沼气重整制氢。
本发明提示，所述的沼渣/污泥脱水干化采用“板框压滤脱水＋蒸汽间接式干化”工艺；来自餐厨垃圾处理产生的沼渣和污水综合处理产生的污泥经过板框压滤脱水后与市政污泥混合，一并进行蒸汽间接式干化；干化后的沼渣和污泥进入垃圾焚烧炉协同焚烧；沼渣/污泥脱水干化所需的热能和电能由生活垃圾焚烧单元提供。
本发明提示，废旧轮胎经过催化热解产生的可燃气除用于设备自用外，剩余部分进行沼气重整制氢；产生的活性炭作为吸附剂用于生活垃圾焚烧的烟气处理；废旧轮胎催化热解所需的电能来自生活垃圾焚烧单元。
本发明提示，所述的污水综合处理实现对生活垃圾、餐厨垃圾、沼渣/污泥、废旧轮胎等固废在处置过程中产生的污水集中进行净化处置，处置过程产生的沼气进入一次风沼气直燃预热器燃烧，污水综合处理得到的中水满足回用水标准后供园区回用。
本发明提示，所述的一次风沼气直燃预热布置在生活垃圾焚烧单元一次风蒸汽预热后端。需要进一步提示的是，常规情况下，一次风沼气直燃预热启用，一次风蒸汽预热停用，污水综合处理产生的沼气通入一次风沼气直燃预热器中直接燃烧，用来加热生活垃圾焚烧所需的一次风；遇到沼气量不足等特殊情况，一次风沼气直燃预热停用，一次风蒸汽预热启用，采用生活垃圾焚烧产生的高温蒸汽对一次风进行加热。还需要进一步提示的是，冬天可采用一次风沼气直燃预热和一次风蒸汽预热同时投运的方式来获得更高一次风温。
本发明提示，所述的沼气重整制氢包括餐厨垃圾处理和废旧轮胎催化热解产生的沼气/可燃气中的甲烷气体进行重整制取氢气，氢气供应氢能垃圾运输车使用。
进一步提示，沼气重整制氢采用水蒸汽重整方法，所需高温水蒸汽由生活垃圾焚烧单元提供。
Claims (10)
1.一种城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，包括市政污泥处理、生活垃圾处理、废旧轮胎处理、餐厨垃圾处理和污水综合处理；
生活垃圾经过焚烧发电处理后实现减量和无害化，产生的电能和热能除首先供应给其他处理单元使用之后，剩余部分外送；
所述的废旧轮胎处理采用预破碎＋催化热解＋焦炭活化催化热解工艺；
生活污水厂产生的市政污泥、污水综合处理产生的污泥以及餐厨垃圾经过处理后产生的沼渣经过脱水干化，最后进入生活垃圾焚烧处理；
所述生活垃圾处理、餐厨垃圾处理及市政污泥处理产生的污水汇集后统一进行污水综合处理，达到中水回用标准；
其特征在于，所述污水综合处理产生的一次风沼气直燃预热与一次风蒸汽预热灵活配合用于加热生活垃圾焚烧所需的一次风；废旧轮胎催化热解得到的焦炭通过进一步活化得到活性炭，并作为吸附剂用于生活垃圾焚烧烟气处理，脱除烟气中的二噁英和重金属；餐厨垃圾处理和废旧轮胎催化热解产生的沼气/可燃气，与来自生活垃圾焚烧的高温蒸汽，通过沼气重整制氢制取氢气，供应氢能垃圾运输车使用。
2.根据权利要求1所述的城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，其特征是，所述生活垃圾焚烧采用机械炉排焚烧炉，配套凝汽抽汽式汽轮发电机组和烟气处理系统；其产生的电能除供应园区内部使用外，剩余电能并网外送；同时根据园区其他处理单元的用热需求，从汽轮机抽汽口抽取蒸汽提供热能。
3.根据权利要求1所述的城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，其特征是，所述餐厨垃圾处理采用“预处理制浆提油＋全物料湿式厌氧发酵”工艺；餐厨垃圾厌氧发酵及提油所需的热能来自生活垃圾焚烧的蒸汽，耗电来自生活垃圾焚烧产生的电能；餐厨垃圾处理产生的沼渣进入垃圾焚烧炉焚烧；餐厨垃圾处理产生的沼气进行沼气重整制氢。
4.根据权利要求1所述的城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，其特征是，所述脱水干化采用“板框压滤脱水＋蒸汽间接式干化”工艺；来自餐厨垃圾处理产生的沼渣和污水综合处理产生的污泥经过板框压滤脱水后与市政污泥混合，一并进行蒸汽间接式干化；干化后的沼渣和污泥进入垃圾焚烧炉协同焚烧；沼渣/污泥脱水干化所需的热能和电能由生活垃圾焚烧单元提供。
5.根据权利要求1所述的城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，其特征是，废旧轮胎经过催化热解产生的可燃气除用于设备自用外，剩余部分进行沼气重整制氢；产生的活性炭作为吸附剂用于生活垃圾焚烧的烟气处理；废旧轮胎催化热解所需的电能来自生活垃圾焚烧单元。
6.根据权利要求1所述的城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，其特征是，所述污水综合处理实现对生活垃圾、餐厨垃圾、沼渣/污泥、废旧轮胎等固废在处置过程中产生的污水集中进行净化处置，处置过程产生的沼气进入一次风沼气直燃预热器燃烧，污水综合处理得到的中水满足回用水标准后供园区回用。
7.根据权利要求1所述的城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，其特征是，所述的一次风沼气直燃预热布置在生活垃圾焚烧单元一次风蒸汽预热后端；常规情况下，一次风沼气直燃预热启用，一次风蒸汽预热停用，污水综合处理产生的沼气通入一次风沼气直燃预热器中直接燃烧，用来加热生活垃圾焚烧所需的一次风；遇到沼气量不足等特殊情况，一次风沼气直燃预热停用，一次风蒸汽预热启用，采用生活垃圾焚烧产生的高温蒸汽对一次风进行加热。
8.根据权利要求7所述的城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，其特征是，冬天可采用一次风沼气直燃预热和一次风蒸汽预热同时投运的方式来获得更高一次风温。
9.根据权利要求1所述的城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，其特征是，所述沼气重整制氢包括餐厨垃圾处理和废旧轮胎催化热解产生的沼气/可燃气中的甲烷气体进行重整制取氢气，氢气供应氢能垃圾运输车使用。
10.根据权利要求9所述的城市静脉产业园废弃物强耦合协同处理方法，其特征是，沼气重整制氢采用水蒸汽重整方法，所需高温水蒸汽由生活垃圾焚烧单元提供。
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