CN115090651B - 一种含杂厨余垃圾综合处理的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境工程技术领域，公开了一种含杂厨余垃圾综合处理的方法，步骤如下：(1)含杂厨余垃圾分选得到可腐类和发酵惰性杂质；发酵惰性杂质包括纤维类、骨贝类、橡塑类、木竹类及其他残渣；(2)纤维类加入固体酸，水热反应得到呋喃类化学品；(3)将骨贝类经焙烧/酸化得到骨架材料，经组分负载得到复合催化剂；(4)木竹类经热解得到热解气、生物炭；(5)将可腐类中添加生物炭，经生物发酵得到发酵气和发酵残渣；(6)将橡塑类和发酵残渣经混合后加入复合催化剂，得到气化气；(7)将其他残渣经干燥除臭后进行回收；(8)气化气、发酵气、热解气经净化提质后得到生物燃气。本发明对含杂厨余垃圾的所有组分都得到了处置利用。

Description

一种含杂厨余垃圾综合处理的方法
技术领域
本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种含杂厨余垃圾综合处理的方法。
背景技术
目前，我国已经在多个重点城市开展生活垃圾分类先行先试，垃圾分类正成为“新时尚”。各城市结合自身的特点和实际情况，制定了相应分类标准，将生活垃圾中的可腐组分以“湿垃圾”、“厨余垃圾”、“易腐垃圾”等名义进行分类收集。本发明根据CJ/T 313-2009以及行业习惯，将上述组分称为厨余垃圾。根据目前的生活垃圾清运量以及生活垃圾中厨余组分的含量，如果进行全面的彻底分类我国每年有需要处理的厨余垃圾超过1亿吨。由于目前的分类相关的设施、设备、等原因，不同于以前处理的从食堂、餐馆等场所收集到的组分相对单一的餐厨垃圾，目前通过生活垃圾分类得到的厨余垃圾中含有大量的杂质。
专利CN111701992A公开了一种厨余垃圾处理和综合利用系统及其方法，包括：厨余垃圾粉粹机、厨余垃圾料液收集系统、固液分离机、固体包装机、灭菌机和油水分离机、油脂贮罐、废水贮罐。该发明系将厨余垃圾首先使用粉碎机粉碎后，将厨余垃圾料液输入至厨余垃圾料液收集系统，再泵至固液分离机进行固液分离，将厨余垃圾料液分离成固态厨余垃圾和液态厨余垃圾；固态厨余垃圾经过包装和灭菌后经二次加工作为生产饲料或有机肥的原料；液态厨余垃圾经过油水分离机分离成油脂和废水，油脂收集于油脂贮罐回收，废水排入市政污水管网中。专利CN110125149A公开了一种生活湿垃圾的处理方法，其包含以下步骤：步骤1，收集生活湿垃圾，并向所述生活湿垃圾喷洒复合微生物；步骤2，将所述的生活湿垃圾粉碎、挤压以进行固液分离，得到含有所述的复合微生物的固态物及液态物；步骤3，将所述的固态物分袋包装，袋中撒入硅酸盐细菌以及粪产碱杆菌，袋子封口后进行堆肥处理，获得第一有机肥料；步骤4，将所述的液态物进行油水分离，得到油脂及废水；步骤5，通过处理装置对所述的废水进行处理。
但上述专利均未涉及生活垃圾分类得到的含杂量较大的厨余垃圾的综合利用问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术在处理厨余垃圾时沿用了早期处理组分相对单一的餐厨垃圾的处理方法，没有充分考虑从生活垃圾中分类出来的可腐组分得到的厨余垃圾中发酵惰性组分较多的特点，提供一种将厨余垃圾中的发酵惰性组分及可腐组分综合利用的方法。
本发明的目的是提供一种含杂厨余垃圾综合处理的方法，包括如下步骤：
(1)将含杂厨余垃圾进行分选，得到以厨余为主的可腐类，以及发酵惰性杂质；所述发酵惰性杂质包括纤维类、骨贝类、橡塑类、木竹类及其他类；
(2)将步骤(1)得到的纤维类加入固体酸，在添加氢气或惰性气氛的条件下进行水热反应，在加热条件下整个反应体系处于还原性气氛制备得到呋喃类化学品；
(3)将步骤(1)得到的骨贝类经过焙烧/酸化处理后，得到骨架材料，再通过浸渍法负载活性金属或组分负载活性金属，制备得到复合催化剂；
(4)将步骤(1)得到的木竹类在500～800℃热解处理后，制备得到热解气、生物炭；
(5)将步骤(1)得到的可腐类中添加步骤(4)得到的生物炭，通过生物厌氧发酵得到发酵气和发酵残渣；
(6)步骤(1)得到的橡塑类和步骤(5)得到的发酵残渣进行混合得到混合物，将步骤 (3)得到的所述复合催化剂加入到上述混合物中，利用氧气和水蒸气作为气化介质，在700～900℃下催化气化制备得到气化气；
(7)将步骤(1)得到的其他类经过干燥除臭后进行回收处理。具体地，按照生活垃圾国家标准的分类，其他类是指含杂厨余垃圾中的少量无机惰性物质，主要为玻璃、金属及毒害组分(比如电池)，将上述无机惰性物质进行回收后送至有相应处理能力的第三方公司进行回收处理；
(8)上述步骤得到的气化气、发酵气、热解气经过净化提质后，得到生物燃气。
厨余垃圾中不可腐组分含量通常在20～35％之间，事实上只要可能出现在生活垃圾中的组分都有可能出现在厨余垃圾中，这些杂质主要是：木竹类，包括筷子、果木等；纤维类，包括废弃纸巾、抹布等；骨贝类，包括贝壳、动物筒骨等；塑料类，包括餐盒、塑料布等；其他类，主要为可能混入餐厨垃圾的破碎碗碟、金属、电池等其他杂物。经过上述处理，含杂厨余中的全部有机组分及部分的无机组分都得到了利用。少量的其他无机惰性物质如玻璃、金属及毒害组分(如电池)等进行回收后送至有相应处理能力的第三方公司处理。
优选地，所述步骤(1)中，所述骨贝类、橡塑类、木竹类在进行下一步高温处理前先进行干燥处理，干燥至含水率10％以下。
优选地，所述步骤(1)中，所述骨贝类、橡塑类、木竹类、可腐类、纤维类组分在进行下一步处理前先进行破碎处理。
优选地，所述步骤(3)中，所述骨贝类焙烧温度为900～1000℃。在该温度下焙烧可以有效的分解骨贝类物质中的碳酸盐矿物，得到在高温下性质稳定的多孔催化剂骨架材料。
优选地，所述步骤(2)中，所述固体酸选自固体硫酸、固体磷酸中的任意一种。
优选地，所述步骤(2)中，所述活性金属为铁。采用廉价易得的铁作为活性金属，必要时部分铁可以从含杂厨余垃圾收集得到，另一方面，使用铁可以降低成本及环境毒性。
优选地，所述步骤(2)中，水热反应条件为：温度150℃～300℃，停留时间1h～10h。在该温度下对应的反应压力为0.6～16Mpa。
优选地，所述步骤(6)中，所述混合物与复合催化剂的重量比为1:0.2～0.05。
本发明与现有技术相比具有如下优点：经过上述处理，含杂厨余垃圾中的全部有机组分及部分无机组分都得到了利用，少量的其他无机惰性物质如玻璃、金属及毒害组分等进行回收后送至有相应处理能力的第三方公司处理。由此，含杂厨余垃圾的所有组分都得到了处置利用。
附图说明
图1为本发明含杂厨余垃圾综合利用方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除特别说明，本发明使用的设备和试剂为本技术领域常规市购产品。
实施例1
请参见图1所示，本实施例1的含杂厨余垃圾综合处理的方法，包括如下步骤：
(1)将含杂厨余垃圾进行分选，得到以厨余为主的可腐类，以及发酵惰性杂质；所述发酵惰性杂质包括纤维类、骨贝类、橡塑类、木竹类及其他残渣；并将骨贝类、橡塑类、木竹类、可腐类、纤维类进行破碎处理，再将破碎处理后的骨贝类、橡塑类、木竹类进行干燥处理，干燥至含水率10％以下；
(2)将步骤(1)经破碎处理后得到的纤维类加入固体磷酸，在添加氢气的条件下进行水热反应，水热反应条件具体为：温度240℃、压力3.5MPa、停留时间5小时，其中所添加的氢气分压为1MPa，制备得到呋喃类化学品；
(3)将步骤(1)经破碎、干燥处理后得到的骨贝类经过900℃焙烧处理后，得到骨架材料，再通过浸渍法负载10％活性金属铁，制备得到复合催化剂；
(4)将步骤(1)经破碎、干燥处理后得到的木竹类在800℃热解处理后，制备得到热解气、生物炭；
(5)将步骤(1)经破碎处理后得到的可腐类中添加步骤(4)得到的生物炭，通过生物厌氧发酵得到发酵气和发酵残渣；
(6)将上述得到的橡塑类和发酵残渣进行混合得到混合物，再将步骤(3)得到的所述复合催化剂加入到上述混合物中，其中混合物与复合催化剂的重量比为1:0.1，利用氧气和水蒸气作为气化介质，在900℃下催化气化制备得到气化气；
(7)将步骤(1)得到的无机惰性物质经过干燥除臭后进行回收处理。具体地，含杂厨余垃圾中的无机惰性物质主要为玻璃、金属及毒害组分(比如电池)，将上述无机惰性物质进行回收后送至有相应处理能力的第三方公司进行回收处理。
(8)上述步骤得到的气化气、发酵气、热解气经过净化提质后，得到生物燃气。
实施例2
请参见图1所示，本实施例2的含杂厨余垃圾综合处理的方法，包括如下步骤：
(1)将含杂厨余垃圾进行分选，得到以厨余为主的可腐类，以及发酵惰性杂质；所述发酵惰性杂质包括纤维类、骨贝类、橡塑类、木竹类及其他残渣；并将骨贝类、橡塑类、木竹类、可腐类、纤维类进行破碎处理，再将破碎处理后的骨贝类、橡塑类、木竹类进行干燥处理，干燥至含水率10％以下；
(2)将步骤(1)经破碎处理后得到的纤维类加入固体硫酸，在惰性气氛下进行水热反应，水热反应条件具体为：温度180℃、压力1MPa、停留时间10小时，制备得到呋喃类化学品；
(3)将步骤(1)经破碎、干燥处理后得到的骨贝类经过1000℃焙烧处理后，得到骨架材料，再通过组分负载活性金属铁，制备得到复合催化剂；
(4)将步骤(1)经破碎、干燥处理后得到的木竹类通过热解烧处理后，制备得到热解气、生物炭；
(5)将步骤(1)经破碎处理后得到的可腐类中添加步骤(4)得到的生物炭，通过生物发酵得到发酵气和发酵残渣；
(6)将上述得到的橡塑类和发酵残渣进行混合得到混合物，再将步骤(3)得到的所述复合催化剂加入到上述混合物中，其中混合物与复合催化剂的重量比为1:0.2，利用氧气和水蒸气作为气化介质，在800℃下催化气化制备得到气化气；
(7)将步骤(1)得到的其他残渣经过干燥除臭后进行回收。具体地，该其他残渣包括少量的无机惰性物质，比如可能混入餐厨垃圾的破碎碗碟、金属以及毒害组分等残渣，将其回收后，再送至有相应处理能力的第三方公司进行回收处理；
(8)上述步骤得到的气化气、发酵气、热解气经过净化提质后，得到生物燃气。
实施例3
请参见图1所示，本实施例3的含杂厨余垃圾综合处理的方法，包括如下步骤：
(1)将含杂厨余垃圾进行分选，得到以厨余为主的可腐类，以及发酵惰性杂质；所述发酵惰性杂质包括纤维类、骨贝类、橡塑类、木竹类及其他残渣；并将骨贝类、橡塑类、木竹类、可腐类、纤维类进行破碎处理，再将破碎处理后的骨贝类、橡塑类、木竹类进行干燥处理，干燥至含水率10％以下；
(2)将步骤(1)经破碎处理后得到的纤维类加入固体磷酸，在添加氢气的条件下进行水热反应，水热反应条件具体为：温度300℃、压力8.6MPa、停留时间1小时，其中所添加的氢气分压为1MPa，制备得到呋喃类化学品；
(3)将步骤(1)经破碎、干燥处理后得到的骨贝类经过950℃焙烧处理后，得到骨架材料，再通过组分负载活性金属铁，制备得到复合催化剂；
(4)将步骤(1)经破碎、干燥处理后得到的木竹类通过热解处理后，制备得到热解气、生物炭；
(5)将步骤(1)经破碎处理后得到的可腐类中添加步骤(4)得到的生物炭，通过生物厌氧发酵得到发酵气和发酵残渣；
(6)将上述得到的橡塑类和发酵残渣进行混合得到混合物，再将步骤(3)得到的所述复合催化剂加入到上述混合物中，其中混合物与复合催化剂的重量比为1:0.05，利用氧气和水蒸气作为气化介质，在700℃下催化气化制备得到气化气；
(7)将步骤(1)得到的无机惰性物质经过干燥除臭后进行回收处理。具体地，含杂厨余垃圾中的无机惰性物质主要为玻璃、金属及毒害组分(比如电池)，将上述无机惰性物质进行回收后送至有相应处理能力的第三方公司进行回收处理。
(8)上述步骤得到的气化气、发酵气、热解气经过净化提质后，得到生物燃气。
实施例4
本实施例4与实施例1的区别仅在于：步骤(3)中，将得到的骨贝类经过酸化处理后，得到骨架材料，再通过浸渍法负载活性金属，制备得到复合催化剂。
实施例5
本实施例5与实施例1的区别仅在于：步骤(3)中，将得到的骨贝类经过酸化处理后，得到骨架材料，再通过组分负载活性金属，制备得到复合催化剂。
如表1所示，厨余垃圾中不可腐组分含量通常在20～35％之间，事实上只要可能出现在生活垃圾中的组分都有可能出现在厨余垃圾中，这些杂质主要是：木竹类，包括筷子、果木等；纤维类，包括废弃纸巾、抹布等；骨贝类，包括贝壳、动物筒骨等；塑料类，包括餐盒、塑料布等；其他类，包括可能混入餐厨垃圾的金属、破碎碗碟、电池等其他杂物。
表1含杂厨余垃圾典型组成
Figure BDA0003691762440000051
Figure BDA0003691762440000061
实施例1-5经过上述处理，含杂厨余垃圾中的全部有机组分及部分无机组分都得到了有效利用，少量的其他无机惰性物质如玻璃、金属及毒害组分(如电池)等送第三方公司进行回收处理。由此，含杂厨余垃圾的所有组分都得到了有效处置利用。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种含杂厨余垃圾综合处理的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将含杂厨余垃圾进行分选，得到以厨余为主的可腐类，以及发酵惰性杂质；所述发酵惰性杂质包括废弃纸巾类、骨贝类、橡塑类、木竹类及其他类，并将骨贝类、橡塑类、木竹类、可腐类、废弃纸巾类进行破碎处理，再将破碎处理后的骨贝类、橡塑类、木竹类进行干燥处理，干燥至含水率10%以下；
（2）在步骤（1）得到的废弃纸巾类中加入固体酸，在惰性气氛或添加氢气的条件下进行水热反应，制备得到呋喃类化学品；
（3）将步骤（1）得到的骨贝类经过焙烧或酸化处理后，得到骨架材料，再通过浸渍法负载活性金属或组分负载活性金属，制备得到复合催化剂；
（4）将步骤（1）得到的木竹类在500℃~800℃热解处理后，制备得到热解气、生物炭；
（5）在步骤（1）得到的可腐类中添加步骤（4）得到的生物炭，通过生物厌氧发酵得到发酵气和发酵残渣；
（6）将步骤（1）得到的橡塑类和步骤（5）得到的发酵残渣进行混合得到混合物，将步骤（3）得到的所述复合催化剂加入到上述混合物中，利用氧气和水蒸气作为气化介质，在700℃~900℃下催化气化制备得到气化气；
（7）将步骤（1）得到的其他类经过干燥除臭后进行回收；
（8）上述步骤得到的气化气、发酵气、热解气经过净化提质后，得到生物燃气。
2.如权利要求1所述的含杂厨余垃圾综合处理的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述骨贝类焙烧温度为900℃~1000℃。
3.如权利要求1所述的含杂厨余垃圾综合处理的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述固体酸选自固体硫酸、固体磷酸中的任意一种。
4.如权利要求1所述的含杂厨余垃圾综合处理的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述活性金属为铁。
5.如权利要求1所述的含杂厨余垃圾综合处理的方法，其特征在于，所述步骤（2）中，水热反应条件为：温度150℃~300℃，停留时间1~10 h。
6.如权利要求1所述的含杂厨余垃圾综合处理的方法，其特征在于，所述步骤（6）中，所述混合物与复合催化剂的重量比为1:0.05~0.2。
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