CN114522968A - 一种隧道窑式垃圾生物干化系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及垃圾干化处理技术领域，公开了一种隧道窑式垃圾生物干化系统及方法，包括隧道窑式干化仓，所述隧道窑式干化仓一侧开设有进出料口和用于封闭进出料口的仓门；所述隧道窑式干化仓底部铺设有鼓风曝气装置；所述鼓风曝气装置包括通风管道和设置于通风管道上的若干曝气喷嘴；所述隧道窑式干化仓通过臭气收集管道与臭气收集处理装置相连接；所述臭气收集处理装置包括热交换器、化学洗涤塔以及冷却塔；所述热交换器与污水收集装置通过冷凝液收集管道相连接；所述污水收集装置设于隧道窑式干化仓外部并与通风管道相连通。本发明可有效缩短垃圾输送转运流程，提高曝气效率，保证较高的干化效率；减少臭气处理量，有效降低处理成本。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾干化处理技术领域，尤其涉及一种隧道窑式垃圾生物干化系统及方法。
背景技术
我国生活垃圾以混合收集为主，成分复杂，具有有机质含量高、含水率高、热值低的特点，目前我国大多采用填埋或焚烧的方式处理生活垃圾。填埋处置会产生大量高浓度垃圾渗滤液，处理难度大，成本高，而直接焚烧将导致发电效率低、后续烟气处理负荷重等问题。因此，需要对生活垃圾的无害化、减量化、资源化处理。
垃圾资源化处理的前提是需要进行干化处置，以便更有效的分选、资源化利用。传统生活垃圾干化方式采用室外自然风干或者垃圾库内堆酵等方式，占地面积大、干化效率低、效果差，产生的臭气、污水以及其他有害物质容易对环境造成二次污染。现采用生物干化技术处理生活垃圾，使得垃圾中的有机物好养发酵，快速削减垃圾中的水分和有机物，以便提升垃圾品质，为后续机械分选和焚烧减少污染创造条件。
公开号为CN102557764A的中国发明专利公开了一种生活垃圾生物干化反应器及垃圾生物干化方法，对进排风进行在线调节气体流量和频次，并对进风空气进行除湿加热，管道上设置监测仪表实时监测空气温、湿度，压力等参数；干化产生的臭气集中收集统一处理；通过PLC工控机上位组态界面设定和调整翻堆频率，加速物料的干化；定期采集不同层次、不同深度物料的温度、水分数据，定期监测渗滤液产生量及成分；采用自动控制和手动控制两种控制方式，通过上位组态控制和监控设备仪表的运行。其不足之处在于该反应器进行生物干化时的垃圾输送转运流程较为复杂，且曝气并不充分，还有垃圾堵塞风险，尾气排放量较大，处理成本也较高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隧道窑式垃圾生物干化系统及方法，采用隧道窑式干化仓以缩短垃圾输送转运流程，于干化仓底部设置的通风曝气装置可以保证曝气充分性，同时尾气、污水等可进行回收利用，降低处理成本。
本发明的具体技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种隧道窑式垃圾生物干化系统，包括隧道窑式干化仓，所述隧道窑式干化仓一侧开设有进出料口和用于封闭进出料口的仓门；所述隧道窑式干化仓底部铺设有鼓风曝气装置；所述鼓风曝气装置包括通风管道和设置于通风管道上的若干曝气喷嘴；所述隧道窑式干化仓与通风自动控制装置相连接；所述通风自动控制装置包括设置于隧道窑式干化仓内部的温度传感器；所述隧道窑式干化仓通过臭气收集管道与臭气收集处理装置相连接；所述臭气收集处理装置包括依次连接于臭气收集管道上的热交换器和化学洗涤塔、以及与热交换器相连接的冷却塔；所述热交换器与污水收集装置通过冷凝液收集管道相连接；所述污水收集装置设于隧道窑式干化仓外部并与通风管道相连通。
垃圾生物干化是在强制通风的情况下，微生物利用混合垃圾中的易腐有机物发酵产热，高温下通风加速水分挥发，混合垃圾的水分显著下降，实现生物干燥的效果。经过生物干化后的垃圾，将大大改善后续垃圾分选效果和入炉焚烧质量。本发明直接通过铲车在干化仓进行布料，取代传统行车和皮带机组合的输料方式，弥补其结构复杂、运行费用高、占地面积大、垃圾输送不便的不足，缩短垃圾输送转运流程，降低设备投入成本和垃圾干化运行处理成本。干化仓为隧道窑式干化仓，仅设有进出料口，仓门用于封闭进出料口，形成密闭空间，保证仓内的干化过程不受外界气候条件影响。干化仓底部设置有鼓风曝气装置，通风管道上设有曝气喷嘴。该曝气方式可以尽可能增大曝气面积，提高曝气效率，保证易腐有机物在短时间的充分发酵，并且可以加速垃圾中的水分挥发。
通风自动控制装置对各测量参数在设定时间段内的实际值和目标值会进行比较，以便通过温度控制鼓风曝气装置启停和通风量，为干化过程提供最适宜的温度曲线及最佳供氧量，以保证干化进程，避免人工盲目控制，影响干化效果。在干化仓中产生的尾气通过臭气收集管道输送至热交换器，经冷却塔冷却后通过化学洗涤塔净化达标后排入大气。干化过程产生的热空气进入热交换器，经过冷却塔冷却后产生的冷凝水进入污水收集装置，另外，污水收集装置还与通风管道相连通，用于接收干化仓中产生的少量垃圾渗滤液，渗滤液主要在干化初期产生。系统产生的污水、废气经过统计收集处理达标后回收利用或排放，避免了对环境造成二次污染，同时提高了循环利用率。
作为优选，所述热交换器中经由冷却塔冷却的尾气分别由引风机通入洗涤塔和由鼓风机经隧道窑式干化仓通入通风管道。热交换器中经由冷却塔冷却的大部分气体经过冷却后回到干化仓，剩余少部分尾气通过洗涤塔净化达标后排放，以便减少臭气处理量。鼓风机设有就地手动启停和自动选择开关连接，为干化仓输入空气。
尾气中还含有少量的挥发性有机物和微生物等，将尾气再通入干化仓中可以重新将微生物附着于垃圾上，依靠挥发性有机物让未完全发酵的垃圾再次发酵，提高生物干化效率。另外，在垃圾好氧生物降解过程中，有机废物中携带有的大量细菌分解有机物质释放能量，使堆体温度上升，整个好氧降解过程中，受高温影响较小的嗜温细菌和放线菌仍能够保持活性，而受高温影响较大的常温细菌和真菌的活性降低，甚至含量减少。将携带有微生物的尾气经过尾气收集管道进入热交换器，由冷却塔冷却后再次通过底部铺设的通风管道曝气进入干化仓，不仅可以调节到微生物最适宜生长温度以提高活性，而且尾气由底部自下（低温）而上（高温）进入垃圾堆内，微生物的活跃期延长，并促进其在堆体内的活动，进一步提高生物降解速率。
作为优选，所述鼓风机还与大气相连通；所述由隧道窑式干化仓通入热交换器的尾气量与所述鼓风机通入通风管道的空气量相等。由鼓风机进入干化仓的空气包括循环利用的气体和大气，均由管道引入，经由干化仓通入通风管道内，由曝气喷嘴曝气至干化仓内，大气中的氧气为微生物提供需氧量，尤其是伴随着大气一同通入干化仓内尾气中的微生物，可以促进其好氧降解，提高其在活跃期内的生物降解效率。干化仓内循环的空气量保持不变，即经净化排出的废气量与从大气中引入的新鲜空气量是相等的。
作为优选，所述温度传感器通过PLC自动控制系统控制鼓风机开度。PLC控制系统根据干化仓内垃圾的温度控制鼓风机开度，以自动设定不同气流满足生物干化过程。
作为优选，所述通风管道包括若干平行设置的若干通风支管和与通风支管相连接的通风主管；所述通风支管均设置有若干曝气喷嘴。
作为优选，所述曝气喷嘴为沿水平方向向上倾斜45~60°设置。能够较好地避免垃圾堵塞，且可以提高空气与底层垃圾的接触率，使得底层垃圾先进行充分发酵后，再由底层向上层逐步进行，有利于垃圾渗滤液的收集，加快空气流通。同时，这也会导致底层垃圾能够较快产生较大热量，促进上层垃圾的水分蒸发，进而提高生物干化效率。
作为优选，所述污水收集装置包括污水收集池、与污水收集池依次连接的排水泵和污水处理组件。
作为优选，所述隧道窑式干化仓的外部设有破碎分选装置；所述破碎分选装置包括依次连接的预破碎组件和机械除铁组件；在破碎分选装置和隧道窑式干化仓间通过铲车运输。垃圾通过破碎磁选处理，分选出可以资源化利用的铁金属，破碎是为了让垃圾均质化，更有利于后续有氧发酵。
作为优选，所述隧道窑式干化仓设有保温隔热层并且仓体四周密封设置；所述仓门为液压侧开门。干化仓由混凝土制成，采用液压侧开门隧道窑形式并设有保温隔热层，仓盖的边缘采用四周密封以确保生物干化过程与外界隔绝，保证仓内的干化过程不受外界气候条件影响。
第二方面，本发明还提供了一种隧道窑式垃圾生物干化方法，包括如下步骤：
步骤1：垃圾先经过破碎分选装置进行预破碎和机械除铁，再由铲车运入隧道窑式干化仓并进行布料；隧道窑式干化仓内的垃圾量达到规定值后，停止堆料，关闭仓门；
步骤2：开启鼓风曝气装置、通风自动控制装置、臭气收集处理装置和污水收集装置，温度传感器通过PLC自动控制系统控制鼓风机开度，以自动设定不同气流满足生物干化过程，使得隧道窑式干化仓内的温度控制在45~55℃；
步骤3：从隧道窑式干化仓排出的尾气通入热交换器，经过冷却后分别由引风机通入洗涤塔和由鼓风机经隧道窑式干化仓通入通风管道；通风管道还与大气相连通，由隧道窑式干化仓通入热交换器的尾气量与所述鼓风机通入通风管道的空气量相等；
步骤4：热交换器中产生的冷凝水连同通风管道中流出的垃圾渗滤液通入污水收集池，并由排水泵进入污水处理组件集中处理，达标后去冷却塔回用；
步骤5：隧道窑式干化仓中垃圾干化完成后，关闭鼓风曝气装置，打开仓门，利用铲车将干化后垃圾运出。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
（1）采用隧道窑式干化仓以取代传统行车和皮带机组合的输料方式，缩短垃圾输送转运流程，降低设备投入成本和垃圾干化运行处理成本；
（2）垃圾干化前需要经过预破碎和机械除铁处理，使垃圾成分和大小均匀，提高干化效率；
（3）干化仓底部设置有鼓风曝气装置可以尽可能地增大曝气面积，提高曝气效率，保证易腐有机物在短时间的充分发酵，并且可以加速垃圾中的水分挥发；
（4）干化过程中产生的废气经过冷却脱水后部分输送回干化仓，减少臭气处理量，有效降低处理成本。
附图说明
图1为本发明中一种隧道窑式垃圾生物干化系统的结构示意图；
图2为本发明中通风支管的结构示意图。
附图标记为：隧道窑式干化仓1、仓门2、破碎分选装置3、铲车4、鼓风机5、通风支管6、通风主管7、曝气喷嘴8、污水收集池9、排水泵10、污水处理组件11、温度传感器12、冷却塔13、热交换器14、冷凝液收集管道15、臭气收集管道16、引风机17、化学洗涤塔18。
具体实施方式
以下用具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
为满足1000t/d垃圾干化需求，本发明设置有10个隧道窑式干化仓1，垃圾在隧道窑式干化仓1中干化7天后，原生垃圾的垃圾热值提升至2300 kcal/kg以上，水份下降至38%以下。
隧道窑式干化仓1为对开门式布置，设置两列，每个干化仓宽 9.5m、长41m、高6m。隧道窑式干化仓1由混凝土制成且仓体四周密封，其内部设有保温隔热层。隧道窑式干化仓1一侧开设有进出料口和用于封闭进出料口的仓门2，仓门2为液压侧开门。
如图1所示，垃圾先经由隧道窑式干化仓1前端的破碎分选装置3进行破碎、分选，破碎分选装置3包括依次连接的预破碎组件和机械除铁组件。之后利用装载机输送至隧道窑式干化仓1，利用铲车进行布料，为保证通风效果，隧道窑式干化仓1内的垃圾堆高不超过4米。
隧道窑式干化仓1底部设有鼓风曝气装置，鼓风曝气装置包括PVC通风管道和曝气喷嘴8，通风管道包括24条平行设置的若干通风支管6和与通风支管6相连接的2条通风主管7。通风支管6的管径为20cm，如图2所示，每个通风支管6每隔50cm设置通风孔，通风孔孔径为8cm，每个通风孔均安装有一个曝气喷嘴8，曝气喷嘴8为倾斜45°设置。倾斜设置能够较好地避免垃圾堵塞，且可以提高空气与底层垃圾的接触率，使得底层垃圾先进行充分发酵后，再由底层向上层逐步进行，有利于垃圾渗滤液的收集，加快空气流通。同时，这也会导致底层垃圾能够较快产生较大热量，促进上层垃圾的水分蒸发，进而提高生物干化效率。
从隧道窑式干化仓1排出的尾气通过臭气收集管道16相连接设置的臭气收集处理装置排出，臭气收集处理装置包括依次连接于臭气收集管道16上的热交换器14和化学洗涤塔18、以及与热交换器14相连接的冷却塔1。化学洗涤塔18布置在隧道窑式干化仓1侧面，以减少管道铺设。冷却塔13的进出口均与热交换器14相连接，热交换器14中经由冷却塔13冷却的尾气分别由引风机17通入洗涤塔18和由鼓风机5经隧道窑式干化仓1侧墙下端通入通风管道。
隧道窑式干化仓1的顶部设有通风自动控制装置，通风自动控制装置包括温度传感器12，温度传感器12通过PLC自动控制系统控制鼓风机5开度。鼓风机5还与大气相连通，由鼓风机5进入隧道窑式干化仓1的空气包括循环利用的气体和大气，均由管道引入，经由隧道窑式干化仓1侧墙下端通入通风管道内，由曝气喷嘴8曝气至隧道窑式干化仓1内，循环的空气量保持不变，即由隧道窑式干化仓1通入热交换器14的尾气量与所述鼓风机5通入通风管道的空气量相等。
热交换器14中经由冷却塔13冷却产生的冷凝水由冷凝液收集管道15通入污水收集装置，另外，污水收集装置设于隧道窑式干化仓1外部，在隧道窑式干化仓1内产生的少量垃圾渗滤液也会通过通气主管7通入污水收集装置。污水收集装置包括污水收集池9、排水泵10和污水处理组件11，污水收集池9中的污水经由排水泵10排出到污水处理组件11内进行处理，处理达标后去干化系统冷却塔回用。
利用上述隧道窑式垃圾生物干化系统进行垃圾生物干化的方法，包括如下步骤：
步骤1：垃圾先经过破碎分选装置3进行预破碎和机械除铁处理，使垃圾成分和大小均匀，提高干化效率；再由铲车4运入隧道窑式干化仓1并进行布料；隧道窑式干化仓1内的垃圾量达到规定值后，停止堆料，关闭仓门；
步骤2：开启鼓风曝气装置、通风自动控制装置、臭气收集处理装置和污水收集装置，温度传感器12通过PLC自动控制系统控制鼓风机5开度，以自动设定不同气流满足生物干化过程，使得隧道窑式干化仓1内的温度控制在50℃；
步骤3：从隧道窑式干化仓1排出的尾气通入热交换器（14），经过冷却后分别由引风机17通入洗涤塔18和由鼓风机5经隧道窑式干化仓1通入通风管道；通风管道还与大气相连通，由隧道窑式干化仓1通入热交换器14的尾气量与所述鼓风机5通入通风管道的空气量相等；
步骤4：热交换器14中产生的冷凝水连同通风管道中流出的垃圾渗滤液通入污水收集池9，并由排水泵10进入污水处理组件11集中处理，达标后去冷却塔13回用；
步骤5：隧道窑式干化仓1中垃圾干化完成后，关闭鼓风曝气装置，打开仓门，利用铲车4将干化后垃圾运出。
实施例2
与实施例1的区别在于：曝气喷嘴8为沿水平方向向上倾斜60°设置。
利用上述隧道窑式垃圾生物干化系统进行垃圾生物干化的方法，包括如下步骤：
步骤1：垃圾先经过破碎分选装置3进行预破碎和机械除铁处理，使垃圾成分和大小均匀，提高干化效率；再由铲车4运入隧道窑式干化仓1并进行布料；隧道窑式干化仓1内的垃圾量达到规定值后，停止堆料，关闭仓门；
步骤2：开启鼓风曝气装置、通风自动控制装置、臭气收集处理装置和污水收集装置，温度传感器12通过PLC自动控制系统控制鼓风机5开度，以自动设定不同气流满足生物干化过程，使得隧道窑式干化仓1内的温度控制在55℃；
步骤3：从隧道窑式干化仓1排出的尾气通入热交换器（14），经过冷却后分别由引风机17通入洗涤塔18和由鼓风机5经隧道窑式干化仓1通入通风管道；通风管道还与大气相连通，由隧道窑式干化仓1通入热交换器14的尾气量与所述鼓风机5通入通风管道的空气量相等；
步骤4：热交换器14中产生的冷凝水连同通风管道中流出的垃圾渗滤液通入污水收集池9，并由排水泵10进入污水处理组件11集中处理，达标后去冷却塔13回用；
步骤5：隧道窑式干化仓1中垃圾干化完成后，关闭鼓风曝气装置，打开仓门，利用铲车4将干化后垃圾运出。
实施例3
与实施例1的区别在于：曝气喷嘴8为沿水平方向向上倾斜50°设置。
利用上述隧道窑式垃圾生物干化系统进行垃圾生物干化的方法，包括如下步骤：
步骤1：垃圾先经过破碎分选装置3进行预破碎和机械除铁处理，使垃圾成分和大小均匀，提高干化效率；再由铲车4运入隧道窑式干化仓1并进行布料；隧道窑式干化仓1内的垃圾量达到规定值后，停止堆料，关闭仓门；
步骤2：开启鼓风曝气装置、通风自动控制装置、臭气收集处理装置和污水收集装置，温度传感器12通过PLC自动控制系统控制鼓风机5开度，以自动设定不同气流满足生物干化过程，使得隧道窑式干化仓1内的温度控制在52℃；
步骤3：从隧道窑式干化仓1排出的尾气通入热交换器（14），经过冷却后分别由引风机17通入洗涤塔18和由鼓风机5经隧道窑式干化仓1通入通风管道；通风管道还与大气相连通，由隧道窑式干化仓1通入热交换器14的尾气量与所述鼓风机5通入通风管道的空气量相等；
步骤4：热交换器14中产生的冷凝水连同通风管道中流出的垃圾渗滤液通入污水收集池9，并由排水泵10进入污水处理组件11集中处理，达标后去冷却塔13回用；
步骤5：隧道窑式干化仓1中垃圾干化完成后，关闭鼓风曝气装置，打开仓门，利用铲车4将干化后垃圾运出。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种隧道窑式垃圾生物干化系统，其特征在于，包括隧道窑式干化仓（1），
所述隧道窑式干化仓（1）一侧开设有进出料口和用于封闭进出料口的仓门（2）；
所述隧道窑式干化仓（1）底部铺设有鼓风曝气装置；所述鼓风曝气装置包括通风管道和设置于通风管道上的若干曝气喷嘴（8）；
所述隧道窑式干化仓（1）与通风自动控制装置相连接；所述通风自动控制装置包括设置于隧道窑式干化仓（1）内部的温度传感器（12）；
所述隧道窑式干化仓（1）通过臭气收集管道（16）与臭气收集处理装置相连接；所述臭气收集处理装置包括依次连接于臭气收集管道（16）上的热交换器（14）和化学洗涤塔（18）、以及与热交换器（14）相连接的冷却塔（13）；所述热交换器（14）与污水收集装置通过冷凝液收集管道（15）相连接；所述污水收集装置设于隧道窑式干化仓（1）外部并与通风管道相连通。
2.如权利要求1所述的一种隧道窑式垃圾生物干化系统，其特征在于，所述热交换器（14）中经由冷却塔（13）冷却的尾气分别由引风机（17）通入洗涤塔（18）和由鼓风机（5）经隧道窑式干化仓（1）通入通风管道。
3.如权利要求2所述的一种隧道窑式垃圾生物干化系统，其特征在于，所述鼓风机（5）还与大气相连通；由隧道窑式干化仓（1）通入热交换器（14）的尾气量与所述鼓风机（5）通入通风管道的空气量相等。
4.如权利要求3所述的一种隧道窑式垃圾生物干化系统，其特征在于，所述温度传感器（12）通过PLC自动控制系统控制鼓风机（5）开度。
5.如权利要求1所述的一种隧道窑式垃圾生物干化系统，其特征在于，所述通风管道包括若干平行设置的若干通风支管（6）和与通风支管（6）相连接的通风主管（7）；所述通风支管（6）均设置有若干曝气喷嘴（8）。
6.如权利要求5所述的一种隧道窑式垃圾生物干化系统，其特征在于，所述曝气喷嘴（8）为沿水平方向向上倾斜45~60°设置。
7.如权利要求6所述的一种隧道窑式垃圾生物干化系统，其特征在于，所述污水收集装置包括污水收集池（9）、与污水收集池（9）依次连接的排水泵（10）和污水处理组件（11）。
8.如权利要求1所述的一种隧道窑式垃圾生物干化系统，其特征在于，所述隧道窑式干化仓（1）的外部设有破碎分选装置（3）；所述破碎分选装置（3）包括依次连接的预破碎组件和机械除铁组件；在破碎分选装置（3）和隧道窑式干化仓（1）间通过铲车（4）运输。
9.如权利要求1所述的一种隧道窑式垃圾生物干化系统，其特征在于，所述隧道窑式干化仓（1）设有保温隔热层并且仓体四周密封设置；所述仓门（2）为液压侧开门。
10.一种包括权利要求1-9任一所述系统的隧道窑式垃圾生物干化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：垃圾先经过破碎分选装置（3）进行预破碎和机械除铁，再由铲车（4）运入隧道窑式干化仓（1）并进行布料；隧道窑式干化仓（1）内的垃圾量达到规定值后，停止堆料，关闭仓门；
步骤2：开启鼓风曝气装置、通风自动控制装置、臭气收集处理装置和污水收集装置，温度传感器（12）通过PLC自动控制系统控制鼓风机（5）开度，以自动设定不同气流满足生物干化过程，使得隧道窑式干化仓（1）内的温度控制在45~55℃；
步骤3：从隧道窑式干化仓（1）排出的尾气通入热交换器（14），经过冷却后分别由引风机（17）通入洗涤塔（18）和由鼓风机（5）经隧道窑式干化仓（1）通入通风管道；通风管道还与大气相连通，由隧道窑式干化仓（1）通入热交换器（14）的尾气量与所述鼓风机（5）通入通风管道的空气量相等；
步骤4：热交换器（14）中产生的冷凝水连同通风管道中流出的垃圾渗滤液通入污水收集池（9），并由排水泵（10）进入污水处理组件（11）集中处理，达标后去冷却塔（13）回用；
步骤5：隧道窑式干化仓（1）中垃圾干化完成后，关闭鼓风曝气装置，打开仓门，利用铲车（4）将干化后垃圾运出。
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