CN114160544A - 用于处理固体废物的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于处理固体废物的方法及设备，接收场接收废物后，将所述废物装载到配料系统，所述配料系统通过传送带以预定量转送到SC装置进行水热处理，其中，城市固体废物的有机处理时产生的渗滤液循环到生物消化装置；所述生物消化装置将渗滤液处理为沼气和消化物，所述沼气作为可燃气体输入锅炉，所述消化物中的液体消化物经过净化装置处理为净化水后分别接入接收场、蓄积罐和交换器中；所述SC装置在对固体废物的有机部分处理完毕后输送至固液分离器，所述固液分离器将分离出的液体糊状流、固体糊状流对应输送到沉降器和金属分离器中进一步处理。本发明能够提高城市固体废物有机部分的回收效率，对相应部分进行循环利用，减少臭味散发。
Description
技术领域
本发明涉及废物回收处理相关领域，尤其涉及一种用于处理固体废物的方法及设备。
背景技术
垃圾分类产生的城市固体垃圾的有机部分的处置是一个备受关注的社会环境问题，将城市固体垃圾的有机部分作为可持续发展的生物燃料来源源于管理越来越多的此类差异化废物的需要。城市固体垃圾的有机部分不仅包含食物、草、修剪物、水果等的残渣，还包括包括金属、塑料、玻璃、无机惰性材料、不可生物降解的材料、坚果壳、甲壳类动物壳和软体动物壳等。而城市固体垃圾的有机部分一般含有有机性质的物质，具有高度可用的碳-碳化学键，这使得城市固体垃圾的有机部分有可能适用于生物增值和回收过程，例如发酵，以获得沼气，以及可用于农业的稳定固体残留物，作为土壤改良剂或肥料。
目前本领域已知几种处理城市固体废物的方法仍存在一些问题：
第一、城市固体废物的有机部分具有高发酵性，会产生具有强烈气味排放的腐败现象，处理城市固体废物的有机部分的现有技术工厂由于源自有机物渗滤液的排水液体部分的释放和自然渗滤而产生各种类型的环境影响，尤其在夏季月份尤为明显。渗滤液气味难闻，处理成本高，而且，传统的堆肥和生物气化设备占用空间大，增加成本。
第二、现有技术还采用机械或液压方式对有机部分与不可消化部分，如：金属、塑料、玻璃、无机惰性材料和不可生物降解材料的分离，以增加城市固体废物的有机部分的生物潜力。而待处理的物质中存在金属、塑料、玻璃、无机惰性材料和不易消化的材料，可能会对分选机造成严重缺陷和损坏，尤其是泵和管道磨损以及储液器堵塞的问题。
第三，有些工厂将城市固体废物的有机部分加入到第三方工厂的沼气生产厌氧消化池，为了提高反应速度，一般通过研磨、散列来减小工厂上游有机部分的大小，或将其与足够的工艺用水混合来稀释它以产生污泥，负责厌氧发酵的细菌可以在其中扩散并起作用。但散列和磨碎的有机材料倾向于与稀释水分离，一方面沉淀在底部，另一方面作为纤维层漂浮在表面上，大大减慢了厌氧发酵效率。
此外，现有技术方法还无法允许物质的优化处理和能量回收，以实现循环和可持续经济。因此，仍然需要一种处理方法，除能够克服上述缺点之外，还能够通过将废物转化为进一步可利用的产品，例如燃料，在不进一步损害环境的情况下最大化废物回收和次生原料。
发明内容
为了克服上述问题，本发明提供一种用于处理固体废物的方法及设备，通过以下技术措施实现的：
一种用于处理固体废物的方法，接收场接收废物后，将所述废物装载到配料系统，所述配料系统通过传送带以预定量转送到SC装置进行水热处理，其中，城市固体废物的有机处理时产生的渗滤液循环到生物消化装置；
所述生物消化装置将渗滤液处理为沼气和消化物，所述沼气作为可燃气体输入锅炉，所述消化物中的液体消化物经过净化装置处理为净化水后分别接入接收场、蓄积罐和交换器中；
所述交换器对净化水进行热交换后输入锅炉以产生SC装置所需的加压热水；
所述SC装置在对固体废物的有机部分处理完毕后输送至固液分离器，所述固液分离器将分离出的液体糊状流、固体糊状流对应输送到沉降器和金属分离器中进一步处理。
作为一种优选方式，所述水热处理包括以下步骤：S1、装载，移送废物到处理装置中；S2、关闭，一旦加载完全，其中处理装置自动关闭；S3、引入加压热水，将加压热水引入处理装置，所述加压热水温度为240℃至260℃，压力值为30巴至50巴；S4、水热处理，处理装置中的废物在150℃至170℃范围内的温度下进行处理，处理时长为20至50分钟；S5、放空，压力恢复至大气压值，温度降至 100℃以下；S6、运作，废物输送至SC，处理装置自动开启，处理完毕，自动卸载处理过的物质。
作为一种优选方式，所述沉降器将液体糊状流分为固体惰性材料和有机糊状材料，同时，沉降器中的过量水流经过前置存储装置后输送至生物消化装置进行处理。
作为一种优选方式，所述金属分离装置将固液流依次经过黑色金属分离器、有色金属分离器和废料容器后分别分离出黑色金属、有色金属和其他金属，对应输送至第一收集料斗、第二收集料斗及第三收集料斗。
作为一种优选方式，所述交换器提取SC装置在水热处理产生的富含微粉化营养物质的蒸汽，进行热回收后通过前置存储装置输送至生物消化装置。
一种用于处理固体废物的设备，用于执行上述权利要求所述的处理固体废物的方法，包括接收场，所述接收场连接有配料系统、前置存储装置及净化装置，所述前置存储装置通过一生物消化装置连接到净化装置；
所述净化装置还通过一蓄积罐连接到SC装置，所述SC装置的固液出口和蒸汽出口对应连接到固液分离器和交换器，所述固液分离器的液体糊状流出口连接到沉降器，所述固体糊状流出口连接到金属分离器；
所述交换器还连接有前置存储装置和锅炉，所述生物消化装置还包括一沼气出口，所述沼气出口与锅炉连接，所述锅炉的加压热水出口与SC装置相连接。
作为一种优选方式，所述沉降器还设有固体惰性材料出口、有机糊状材料出口和过量水流出口，所述有机糊状材料出口连接到油罐车，所述过量水流出口连接前置存储装置。
作为一种优选方式，所述金属分离器下依次连接有黑色金属分离器、有色金属分离器、和其余金属分离器，所述黑色金属分离器、有色金属分离器、和其余金属分离器的金属分离出口还对应连接有第一收集料斗、第二收集料斗和第三收集料斗。
作为一种优选方式，所述接收场和前置存储装置之间还设有用于晒离固体颗粒的过滤装置，所述过滤装置与SC装置连接。
作为一种优选方式，所述SC装置至少有一个。
本发明提供的一种用于处理固体废物的方法及设备，对城市固体废物的有机部分进行水热处理以生产可处理的、均匀的、体积和重量减小、经过消毒和灭菌并且具有低气味影响的糊状材料的方法，可以有利地使用该材料，经过处理以消除无机惰性材料和不可消化物质，以便供给第三方工厂用于生产沼气；
接着，通过从城市固体废物的有机部分的水热处理中排出的蒸汽进行的热回收。此外，由于这种富含微粉化营养物质的蒸汽，在热回收之后，可以有利地将其送入快速生物消化装置，用于生产本发明方法的经济性所必需的电力；
其次，能够从固体废物的有机部分中获得的渗滤液，并及时将其运送到快速生物消化装置，从而避免渗滤液的长期存在，从而导致腐烂现象和臭味排放；
同时，固体废物中有机部分的转化时间较传统方式更短，有效提高城市固体废物的有机部分回收效率，实现固体废物的循环利用，降低成本。
附图说明
图1为本发明实施例的废物处理流程示意图；
图2为本发明实施例的在厌氧消化中进行的生产甲烷潜力测试的数据示意图；
图中标记序号及名称：1.固体废物 2.接收场 3.第一渗滤液 4.过滤装置 5.前置存储装置 6.生物消化装置 7.固体颗粒 8. 配料系统 9.消化物 10.固体消化物 11.液体消化物 12.部分液体消化物 13.净化装置 13a.净化水 14.蓄积罐 15.交换器 16.锅炉17.SC装置 18.第二渗滤液 19.加压热水 20.固液分离器 21.液体糊状流 22.固体糊状流23.沉降器 24.有机糊状材料 25.油罐车 26.固体惰性材料 27.金属分离器 28.黑色金属分离器 29.有色金属分离器 29a.剩余金属材料 30.第一收集料斗 31.第二收集料斗 32.废料容器 33.第三收集料斗 34.过量水流
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
一种用于处理固体废物的方法，接收场2接收废物后，将所述废物装载到配料系统8，所述配料系统8通过传送带以预定量转送到SC 装置17进行水热处理，其中，城市固体废物1的有机处理时产生的渗滤液循环到生物消化装置6；将固体废物1称重后，对接收场2的地面上进行强制目视检查，其中，城市固体废物1的有机部分及城市固体废物1的有机部分处理的过程中会含有较多渗滤液均被排放到接收场2，接收场2具有一定坡度，通过泵将渗滤液输送到前置存储装置5后供给快速生物消化装置6，其他固体废物1可选择地发送到配料系统8；此外，接收场2和配料系统8的尺寸略大于容纳废物和允许装卸操作所需的尺寸。该空间保持在较小的负压下，以防止臭味扩散到外部，有利于快速、廉价和有效地净化存在于所述空间内的臭气。比如通过石膏板等制成的结构形成受限空间，该结构具有可关闭的废物引入口。其中，渗滤液的产生包括：接收场2收纳时产生的第一渗滤液3、配料系统8累积的第二渗滤液18及SC装置17水热处理后产生的液体，该液体经过交换器15分离处理，其中部分液体进入前置存储装置5，另一部分经过交换器15预热后作为水热处理的液体进行循环使用；接收场2和配料系统8均与前置存储装置5连接，将处理固体废物1过程中产生的渗滤液输送到前置存储装置5内，前置存储装置5主要用于收集和存储渗滤液，并进行预先处理。
生物消化装置6主要用于分离出液体消化物11、固体消化物10 并提取出沼气，其将渗滤液处理为沼气和消化物9，所述沼气作为可燃气体输入锅炉16，所述消化物9中的液体消化物11经过净化装置 13处理为净化水13a后分别接入接收场2、蓄积罐14和交换器15中；所述交换器15对净化水进行热交换后输入锅炉16以产生SC装置17 所需的加压热水19。部分液体消化物12的在通过净化装置13净化处理为净化水，该净化水分为三部分使用，包括：1.送到蓄积罐14，蓄积罐14的净化水用于本发明植物处理城市固体废物1的有机部分的需要；2.还有一部分净化水在交换器15中进行热交换后被送到锅炉16以生产加压热水19，用于SC装置进行的水热处理，水热处理后的部分水再输入到交换器15中预热，并通过锅炉16转化为加压热水19，实现循环使用；3.净化水13a用于结束时涤城市固体废物1 的接收场2，以消除有机物质和渗滤液的残留物，所得液体循环至前置存储装置5后供给到快速生物消化装置6。在快速生物消化装置6 中产生的沼气用作可燃气体进料锅炉16生产，用作SC装置17水热处理城市固体废物1的有机部分所需的加压热水19。
所述SC装置17在对固体废物1的有机部分处理完毕后输送至固液分离器20，所述固液分离器20将分离出的液体糊状流21、固体糊状流22对应输送到沉降器23和金属分离器27中进一步处理；从SC 设备卸载的材料通过传送和层压板被送到传送带，传送带将其运送到固液分离器20，通过该传送带，材料被处理后分为液体糊状流21和固体糊状流22。离开生物消化装置6的消化物9被分成固体消化物 10和液体消化物11，来自接收场2固体废物1被装载到配料系统8 上，配料系统8将其装载到传送带上，以便它可以使每个SC装置17 能接受预定的处理量，能够防止易腐烂的材料留在传送带上，避免气味排放。在配料系统8中和传送带上由城市固体废物1的有机部分处理产生的进一步渗滤液再循环到前置存储装置5。固体废物1在SC 装置17中用加压水在合适的温度和合适的时间进行水热处理，结合作用在所述装置中的液压和机械剪切力，除了从有机物质中分离惰性部分外，还产生可处理的、均匀的、体积和重量减小的糊状材料,经过消毒和灭菌，具有很高的碳-碳化学键潜力和低气味影响，该材料可以有利地用于消除无机惰性材料和不可消化物质的处理，以便通过厌氧消化为第三方工厂提供沼气生产。此外，所述SC装置17内设有至少一个水热分离器，在本实施例中设有三个，三个水热分离器相串联，固体废物1进入里面经过热处理后，分离出液体和固体，液体进入交换器15中处理后送入锅炉16加热后，再输入SC装置17内循环使用；固体送入固液分离器20进一步处理。
所述水热处理包括以下步骤：S1、装载，移送废物到处理装置中； S2、关闭，一旦加载完全，其中处理装置自动关闭，SC装置17在接收到固体废物1时，自动启动，处理完毕后，自动卸载并关闭加载功能；
S3、引入加压热水19，将加压热水19引入处理装置，所述加压热水19温度为240℃至260℃，压力值为30巴至50巴；加压热水 19一般为250℃左右，压力值约为40巴。
S4、水热处理，处理装置中的废物在150℃至170℃范围内的温度下进行处理，处理时长为20至50分钟；固体废物1通常在150℃至170℃的温度下处理30分钟左右；
S5、放空，压力恢复至大气压值，温度降至100℃以下；S6、运作，废物输送至SC，处理装置自动开启，处理完毕，自动卸载处理过的物质。SC装置17的装载和卸载通过内部叶片轻微旋转以帮助散布和处理团块而发生，同时辅以来自蓄水箱的少量回收水喷射来促进SC室的卸载。
所述沉降器23将液体糊状流21分为固体惰性材料26和有机糊状材料24，同时，沉降器23中的过量水流34经过前置存储装置5 后输送至生物消化装置6进行处理。含有混合有机材料和细惰性材料的液体糊状流21通过沉降器23被分成细固体惰性材料26，如固体，玻璃)及有机糊状材料24。由于其已进行水热处理而具有高产甲烷潜力，通过泵送收集，如通过凸轮泵，并通过油罐车25送到第三方工厂生产沼气。而来自沉降器23的过量水流34被送到前置存储装置 5后送往快速生物消化装置6。
所述金属分离装置将固液流依次经过黑色金属分离器28、有色金属分离器29和废料容器32后分别分离出黑色金属、有色金属和其他金属，对应输送至第一收集料斗30、第二收集料斗31及第三收集料斗33。含有不可生物降解材料、金属、塑料和无机惰性材料的固体糊糊状流在金属分离器27中收集，固体糊糊状流被转移到传送带上，黑色金属和有色金属通过黑色金属分离器28和有色金属分离器 29被回收并送到第一收集料斗30和第二收集料斗31进行回收。剩余金属材料29a、即剩余的其他金属29a，主要包括无机惰性材料和塑料，被送到废料容器32后通过第三收集料斗33收纳。
所述交换器15提取SC装置17在水热处理产生的富含微粉化营养物质的蒸汽，进行热回收后通过前置存储装置5输送至生物消化装置6。用加压热水19对城市固体废物1的有机部分进行水热处理会产生饱和蒸汽，该蒸汽通过交换器15中提取和冷凝，从而提供富含营养物质的液体，如碳水化合物、蛋白质、醇、脂肪、有机酸和其他微粉化有机物质，可有利地用于送至快速生物消化装置6进行利用。
其中，实验室测试表明，该种富含营养物质的液体在厌氧发酵的产量和质量方面非常好，沼气的净产量约五天内发生。具体请参考图 2，通过混合2.5公斤面包、2.5公斤蔬菜、2.5公斤水果废料和2.5 公斤煮熟的面，制备了一种异质有机材料。以这种方式生产的基质被适当地分成每份2公斤的部分，包装在超轻且可堆肥的袋子中。袋子一直保持在28-30℃和60-80％的相对湿度(通常在夏季达到的值)，然后在随后的48小时内用于测试，根据沼气生产量的标准测量方法，在厌氧消化中进行的产甲烷潜力测试的结果报告如图2所示，其显示根据本发明处理的材料具有更高的产甲烷潜力。在150℃水热处理15分钟的情况下，所获得的相(液体材料与有机糊状材料24) 没有分离，已检测到甲烷产量增加了43％；
在工业上：用于实施本发明方法的工厂具有处理约30,000吨/ 年城市固体废物1的有机部分的能力，相当于每天100吨，足以服务于约250,000名居民的城市群，而居民人均城市固体废物1的有机部分产量约为每年110公斤，相应的，工厂占地约7,000平方米，相当于现有技术堆肥厂占地的五分之一左右。
一种用于处理固体废物的设备，用于执行上述权利要求所述的处理固体废物1的方法，包括接收场2，所述接收场2连接有配料系统 8、前置存储装置5及净化装置13，所述前置存储装置5通过一生物消化装置6连接到净化装置13；其中，所述接收场2和配料系统8 的尺寸略大于固体废物1，比例约为10:9；接收场2和给料系统8，给料系统8定量接收废物，其尺寸相对较小，最好被限制在具有减小尺寸的合适的受限空间内，略超过容纳废物和允许装卸操作所需的尺寸。该空间保持在较小的负压下，以防止臭味扩散到外部。减小的尺寸有利地允许快速、廉价和有效地净化存在于所述空间内的臭气。例如，可通过石膏板等制成的结构获得受限空间，该结构具有可关闭的材料引入开口。
所述净化装置13还通过一蓄积罐14连接到SC装置17，所述SC 装置17的固液出口和蒸汽出口对应连接到固液分离器20和交换器 15，所述固液分离器20的液体糊状流21出口连接到沉降器23，所述固体糊状流22出口连接到金属分离器27；
所述交换器15还连接有前置存储装置5和锅炉16，所述生物消化装置6还包括一沼气出口，所述沼气出口与锅炉16连接，所述锅炉16的加压热水19出口与SC装置17相连接。
所述沉降器23还设有固体惰性材料26出口、有机糊状材料24 出口和过量水流34出口，所述有机糊状材料24出口连接到油罐车 25，所述过量水流出口连接前置存储装置5。
所述金属分离器27下依次连接有黑色金属分离器28、有色金属分离器29、和其余金属分离器，所述黑色金属分离器28、有色金属分离器29、和其余金属分离器的金属分离出口还对应连接有第一收集料斗30、第二收集料斗31和第三收集料斗33。
所述接收场2和前置存储装置5之间还设有用于晒离固体颗粒7 的过滤装置4，所述过滤装置4与SC装置17连接。渗滤液可以任选地进行物理处理，如细网筛，通过细筛网过滤，以保留固体颗粒7。
所述SC装置17至少有一个。在本实施例中，SC装置17为六个，将预定量的城市固体废物1的有机部分加载到第一SC设备中；一旦材料被装载到第一个SC设备中，转移传送带接着将其余固体废物1 传送到第二个SC设备供应相同的数量，直到加载了其他SC装置中。
以上是对本发明一种用于处理固体废物的方法及设备进行的阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于处理固体废物的方法，其特征在于，接收场接收废物后，将所述废物装载到配料系统，所述配料系统通过传送带以预定量转送到SC装置进行水热处理，其中，城市固体废物的有机处理时产生的渗滤液循环到生物消化装置；
所述生物消化装置将渗滤液处理为沼气和消化物，所述沼气作为可燃气体输入锅炉，所述消化物中的液体消化物经过净化装置处理为净化水后分别接入接收场、蓄积罐和交换器中；
所述交换器对净化水进行热交换后输入锅炉以产生SC装置所需的加压热水；
所述SC装置在对固体废物的有机部分处理完毕后输送至固液分离器，所述固液分离器将分离出的液体糊状流、固体糊状流对应输送到沉降器和金属分离器中进一步处理。
2.根据权利要求1所述的用于处理固体废物的方法，其特征在于，所述水热处理包括以下步骤：S1、装载，移送废物到处理装置中；S2、关闭，一旦加载完全，其中处理装置自动关闭；S3、引入加压热水，将加压热水引入处理装置，所述加压热水温度为240℃至260℃，压力值为30巴至50巴；S4、水热处理，处理装置中的废物在150℃至170℃范围内的温度下进行处理，处理时长为20至50分钟；S5、放空，压力恢复至大气压值，温度降至100℃以下；S 6、运作，废物输送至SC，处理装置自动开启，处理完毕，自动卸载处理过的物质。
3.根据权利要求1所述的用于处理固体废物的方法，其特征在于，所述沉降器将液体糊状流分为固体惰性材料和有机糊状材料，同时，沉降器中的过量水流经过前置存储装置后输送至生物消化装置进行处理。
4.根据权利要求1所述的用于处理固体废物的方法，其特征在于，所述金属分离装置将固液流依次经过黑色金属分离器、有色金属分离器和废料容器后分别分离出黑色金属、有色金属和其他金属，对应输送至第一收集料斗、第二收集料斗及第三收集料斗。
5.根据权利要求1所述的用于处理固体废物的方法，其特征在于，所述交换器提取SC装置在水热处理产生的富含微粉化营养物质的蒸汽，进行热回收后通过前置存储装置输送至生物消化装置。
6.一种用于处理固体废物的设备，其特征在于，用于执行权利要求1至5所述的处理固体废物的方法，包括接收场，所述接收场连接有配料系统、前置存储装置及净化装置，所述前置存储装置通过一生物消化装置连接到净化装置；
所述净化装置还通过一蓄积罐连接到SC装置，所述SC装置的固液出口和蒸汽出口对应连接到固液分离器和交换器，所述固液分离器的液体糊状流出口连接到沉降器，所述固体糊状流出口连接到金属分离器；
所述交换器还连接有前置存储装置和锅炉，所述生物消化装置还包括一沼气出口，所述沼气出口与锅炉连接，所述锅炉的加压热水出口与SC装置相连接。
7.根据权利要求6所述的用于处理固体废物的设备，其特征在于，所述沉降器还设有固体惰性材料出口、有机糊状材料出口和过量水流出口，所述有机糊状材料出口连接到油罐车，所述过量水流出口连接前置存储装置。
8.根据权利要求6所述的用于处理固体废物的设备，其特征在于，所述金属分离器下依次连接有黑色金属分离器、有色金属分离器、和其余金属分离器，所述黑色金属分离器、有色金属分离器、和其余金属分离器的金属分离出口还对应连接有第一收集料斗、第二收集料斗和第三收集料斗。
9.根据权利要求6所述的用于处理固体废物的设备，其特征在于，所述接收场和前置存储装置之间还设有用于晒离固体颗粒的过滤装置，所述过滤装置与SC装置连接。
10.根据权利要求6所述的用于处理固体废物的设备，其特征在于，所述SC装置至少有一个。
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