CN1165713A - 废弃物的水中破碎方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种废弃物水中破碎方法及设备，它具有：带有充满着碱性液体8的破碎机构9的槽7、用于往槽内投入废弃物的投入机构2、用于过滤从破碎机构排出之液体的一次分级机构12、使废弃物泥浆化的二次分级机构14；其特征在于，还备有：把从二次分级机构14出来的过滤液返回到液体8中的返回管18、往充满破碎机构的液体8中添加碱性的水溶液和/或粉粒体的添加机构26、用于检测充满破碎机构的液体pH值的检测机构24和调节机构27。
Description
本发明涉及废弃物的水中破碎方法，特别是涉及为了通过水热反应处理把含有城市垃圾、工业废弃物、农业废弃物等固体物的可燃性废弃物燃料化而进行泥浆化的水中破碎方法及设备。
历来，在废弃物的水中破碎处理中，通常设备内的液体的pH不进行调节地放置着。进行此液体pH的调节，是在废水处理之际为了调节液体的表面张力或者促进沉淀或排水而弄成中性附近或pH8左右。
再者，在通过水热反应处理对把废弃物水中破碎而得到的废弃物泥浆进行燃料化的过程中，为了防止由废弃物引起脱氯反应等使pH降低，或者为了提高油脂成分的回收率，曾实行在水热反应处理过程开始阶段添加碱，把废弃物泥浆弄成碱性的。
但是，上述废弃物的水中处理存在以下问题。
就是说，虽然在仅有废包装材料或废纸等几乎没有腐败性的东西的场合没有问题，但是在收进的废弃物中有厨房垃圾或农业废弃物或有机污泥的场合，用于破碎的液体不久就开始腐败，产生恶臭，招致环境的恶化和附近居民的不满。而且，腐败由于腐败生成物提高粘度，所以水中破碎设备的破碎机构和用来输送液体的泵的动力上要留有余地设计，同时必须在配管系统上想办法，此外，运行中或运行结束时从设备内排出的水中破碎设备内的液体的排水，因为腐败生成物而成为很高的生化需氧量(BOD)或化学需氧量(COD)，废水处理很不容易。水中破碎设备内的液体，由于腐败生成的有机酸或亚硝酸等而降低到pH5左右，引起金属腐蚀。还有，卫生方面问题也很多，对作业者或附近的居民来说很不好。
此外，对城市垃圾厨房垃圾而言，从各家庭排出并存留之后已开始腐败，一般由于在腐败中所产生的有机酸或亚硝酸等，降低到pH5左右。因此，用于破碎的液体即使添加一些碱液也不容易提高pH值。这样，pH降低时，由于混入的贝壳、蛋壳或骨头等碳酸钙或磷酸钙的溶解，在废弃物浆料的水热反应处理等处理过程中，成为在热交换或反应的过程中在传热面或器壁表面上形成钙质水垢的原因。因此，这些处理过程的连续长期运行是困难的，不得不时时中断运行，用药剂溶解或分解清除等实施除垢作业，负担很大。
本发明的目的在于提供能解决上述问题，抑制腐败的进行，减少恶臭，液体的管理能很容易地长期运行，经济的废弃物的水中破碎方法及设备。
为了解决上述问题，本发明的废弃物的水中破碎方法，将含有有机固体物的废弃物在液体中浮游状态下破碎，然后从该含有废弃物的液体中除去液体成分使其成为泥浆状，把使上述废弃物浮游的液体的pH值保持为碱性，并且把为了形成泥浆状而除去的液体成分返回到使废弃物浮游的液体中。
另外，本发明的废弃物的水中破碎装置，具有槽、投入机构、一次分级机构、二次分级机构，槽带有用于破碎含有有机固体物的废弃物的、充满着碱性液体的破碎机构；投入机构用于把废弃物投入上述槽内；一次分级机构用于过滤从破碎机构排出的液体；二次分级机构用于除去经一次分级机构过滤的、含有废弃物液体中的液体成分，使废弃物泥浆化；另外，还具有返回管、添加机构、检测机构、调节机构，返回管把从二次分级机构出来的过滤液返回到充满破碎机构的液体中；添加机构用于把碱性的水溶液和/或粉粒体添加到充满破碎机构的液体中；检测机构用于检测充满破碎机构的液体的pH值；调节机构根据pH值检测机构的检测值，调节往充满破碎机构的液体中添加的碱性的水溶液和/或粉粒体的添加量，以便把充满破碎机构的液体的pH值保持为碱性。
图1是采用本发明的水中破碎装置的废弃物处理系统的总体构成图。
图中，标号1：废弃物、2：投入输送机、3：输送机接收料斗、4：输送带、5：隔板、6：带变速机的电动机、7：破碎槽、8：液体、9：破碎机、10：旋转齿、11：固定齿、12：筛板、13：泵、14：带式过滤机、15：过滤带、16：刮板、17：接收皿、18：配管、19：废弃物泥浆、20：软管、21：带定位器的气缸、22：液位调节器、23：补充水、24：pH调节器、25：NaOH溶液、26：注药泵、27：流量调节阀、28：流量调节阀
含有机固体成分的废弃物，由投入机构少量连续地、而且以一定程度定量地投入，使一次投入量为充满带有破碎机构的槽中的液体重量的1～3％，以便液体中废弃物的浓度不发生极端的变动。此带有破碎机构的槽可以采用造纸工业中使用的用来把废纸或木屑变成纸浆的通常称为碎浆机的机械。
破碎机构由固定齿和旋转齿构成。槽内的液体靠由旋转齿产生的从破碎机构强力排出的液流整体被强烈地搅拌而形成向旋转齿被吸引的液流。因此，投入的废弃物与液体的流动一起被吸引进入破碎机构，多次反复地在固定齿与旋转齿之间被剪断挤碎，进行细小的破碎。
这时，废弃物中所含的有机酸或亚硝酸类也溶解在液体中，被液体中的碱中和。因而，必须补充由此而消耗掉的碱。为此，检测带有破碎机构的槽中的液体或从槽中取出的液体的pH，如果添加的是水溶液就通过流量控制阀等的开度调节或调节注入的通断间隔，如果添加的是粉粒体就通过调整送料器的转速或运行的通断间隔，一边调节量一边添加碱，使这些检测值持续保持pH9以上，最好是pH10以上。添加可以向带有破碎机构的槽中的液体直接进行，或者以向流入槽中的液体或投入槽中的废弃物中添加的形式进行。
作为碱，在对所得到的废弃物泥浆加热以便产生水热反应，或使液体浓缩的场合，可用碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠或氢氧化钾等的水溶液，最好不要用钙或镁等碱土金属的氢氧化物。因为碱土类金属化合物，在注入点附近或水热反应部等pH上升处、热交换激烈处、或生成氧化硫或二氧化碳处等处，容易在传热面或配管内壁或反应器壁等上产生由碳酸盐、硫酸盐、氢氧基化合物、水合盐、碳酸氢盐等组成的水垢。在pH不上升反而下降的场合，或pH不变的场合，不容易产生水垢，可不必排除碱土类金属。
如果从废弃物的水中破碎时刻开始把液体弄成碱性的，则废弃物中所含的碳酸钙或磷酸钙等钙化合物由于pH为碱性而溶解度低，几乎不溶解在液体中，因而，上述水垢的形成很轻微。对于pH不上升的场合，也不产生这种水垢。从而可以使用廉价的、pH容易调节的氢氧化钙或氢氧化镁。
引起腐败的细菌在pH9以上的碱性环境中几乎都不能活动，如果pH在10以上则不能生存。因而，能抑制腐败。
再者，废弃物一经投入液体中，废弃物中所含的蛋白质或尿素的分解所产生的铵离子的一部分就成为被碱赶出的状态，从液体中产生氨气。因此，作为防止发生恶臭的对策，由槽内其他液体的某些部分吸引的空气，在通过活性碳层吸收吸附恶臭成分之前最好进行酸洗。由于液体是碱性而不产生酸性气体成分，所以不需要碱洗。
在由旋转齿造成的流动的强烈冲击的部分，作为一次分级机构设置具有与废弃物泥浆中可允许的最大粒度大体上一致的、10mm左右的孔径的蓖条筛或滤布板等筛板。令在液体中漂浮的状态下破碎了的废弃物通过此筛从带有破碎机构的槽中取出。粒径不能通过筛的东西留在槽内，继续进入破碎机构。再者，由旋转齿所造成的流动把未能通过筛的东西从筛表面冲走，所以筛不会堵塞。
像这样，由于在槽内在破碎时或在排除一次分级筛板上捕捉的未破碎物等时希望废弃物圆滑地运动，所以液体的粘度低一些更好。与此相反，在所得到的废弃物泥浆的存留或处理过程中，为了使固体成分不沉降分离，使设备尺寸紧凑、减少热损失、抑制排水的发生等，有必要既保持流动性又尽量弄成含水少的泥浆状态。因此，有过滤分离水分的二次分级机构。这个可以采用例如滤布制成的带式过滤机，或孔径6mm左右以下的细滤布板或蓖条筛的旋压机等。在保持流动性方面，过度脱水并不好，最好能调整成适度的含水率。必须通过使过度过滤得到的滤液返回于脱水物，或者调整过滤时间，一边监视粘度或流动状态一边调整含水率。无论是为了减少碱的添加量、还是为了降低废水处理的负担，都应使所得到的滤液返回到原先的带有破碎机构的槽。通常，由于废弃物泥浆的水分比水中破碎前的废弃物要高，所以必须对从带有破碎机构的槽到二次分级机构循环的液体补充由废弃物泥浆带走的水量。
下面用附图来说明本发明。
图1中表示采用本发明的水中破碎装置的废弃物处理系统的总体构成图。含有机固体物的废弃物1被二轴剪切式破碎机或冲击式破碎机等干式地粗破碎成几十mm程度，以便水中破碎机构能吞得进去且不容易发生卷绕，然后集中投入作为投入输送机2的下部输送机接收料斗3的倾斜角的平稳乃至水平的低部分，装载存留于输送带4。接着，借助于输送带4的运动，由隔板5一点一点地搭载运送，从输送带部分被投入破碎槽7的液体8中。投入输送机2可以根据废弃物的种类由带变速机的电动机6调节处理量，而且是可逆的以应付事故。上述中，投入输送机2是带有以向斜上方60～75度的陡角上升的隔板5(间距300～800mm左右，高度100～300mm左右)的皮带输送机4。
由于投入输送机2以陡斜角上升，所以未承载于输送带4的隔板5上的破碎废弃物，在输送带4的上方能确保落下空间的滚落下，以坍塌的形式均布，每个隔板5大体上恒定量地搬送。再者，为了使这种坍塌形式均布而定量化，最好是通过混合等方式把破碎混合物1均匀化，或者细细地进行破碎。在输送机陡倾斜部未承载于隔板5而滚落的破碎废弃物1，在从输送机的低部分倾斜上升部分堆积成山形，靠上升的输送带4从底侧往上挑而上面反复坍塌，作为总体一边旋转不断存留，定量地被隔板5所搬送。
因此，由于存留物始终被持续翻弄、搅拌，所以不会压密，而且输送机的存留物被混合均匀，堆积密度的变化变小。这样一来，输送机输送量的变动更小了。因此，加大作为输送机存留区即输送机角度上升部的容量，进行大量存留，可实现投入物的量与质的均匀化。
在破碎槽7中，电动机使破碎机9旋转，破碎机9的旋转齿10形成的离心力形成从旋转齿10中出来的液流和由于该流动而产生的向破碎机旋转齿的液流，很好地混合，所投入的废弃物1流入破碎机旋转齿10。然后，受到破碎机固定齿11与破碎机旋转齿10的剪切、冲击、磨碎，细细地被破碎。这种由破碎机9的齿引起的破碎，在液体8循环通过破碎机固定齿11与破碎机旋转齿10的部分时进行。破碎机固定齿11与破碎机旋转齿10之间的间隙可以根据所需的破碎粒度和废弃物1的性状来调节，可以变更破碎机固定齿11的高度。
从破碎槽7的破碎机旋转齿10中流出的液体劲头十足地冲击的侧壁上，设有由孔径约10mm的筛板12构成的一次分级机构，经过该一次分级机构用泵13把破碎槽7中的液体8排出，向由带式过滤机14构成的二次分级机构送液。未通过筛板12而残留在其表面的尺寸大的废弃物1，被从破碎机旋转齿10中流出的液体冲掉而留在破碎槽7中，继续受破碎机固定齿11与破碎机旋转齿10的破碎，不久即通过筛板12。
带式过滤机14是由滤布制成的带15构成的输送机，在其头部具有把作为贴在滤布上的过滤残留物的废弃物泥浆19强行剥离的刮板16，设有接收皿17和配管18使透过滤布带15的滤液向下流回破碎槽7。此外，借助于带定位器的气缸20进行位置调节，改变由软管20向过滤带15的液体供给位置，可以调整此废弃物泥浆19的浓度。于是，调节从头部供给液体的位置，使过滤时间变化而调节废弃物泥浆19的含水率。
由于废弃物泥浆19的含水率远高于废弃物1，所以在破碎槽7中循环的液量逐渐减少。因而，在破碎槽7上安装液位计22，用流量调节阀28调节补充水23的量，使破碎槽7中的液位恒定。
用pH计24测定用泵13从破碎槽17抽出的液体的pH，一边用流量调节阀27调节，一边用注药泵26向破碎槽7注入氢氧化钠溶液25，使该值为pH10。通过保持此pH杀灭随废弃物一起进入的细菌保持卫生，抑制在破碎槽7中循环的液体8的腐败。
由于在破碎槽7等中流动的液体是碱性的，所以从液体中产生以废弃物中所含的氨为主体的臭味成分。因此，要吸引与液体相接触的空气不让臭味漏出。从破碎槽7和脱水机罩29吸引的空气30，用送风机31排出后，在填充层32靠由泵33循环的洗净液34来洗，吸收去除了氨等之后，由雾沫分离器35去除相伴的雾沫，通过活性碳36吸附去除恶臭成分之后从烟囱37向大气排出。
再者，此循环洗净液34要经常少量地补充水以便盐类或污物不被浓缩，并且不会没有液体，与此对应，用液位调节器38使填充层下部水箱水面液位恒定，从泵排出侧把多余水40向破碎槽7排水。此外，用pH调节器39检测泵排出水的pH，一边调节盐酸量一边添加循环水，使该pH成为弱酸性的pH5～6，从而使洗净液经常保持酸性。由于破碎槽等的液体由pH调节器24控制成始终为碱性，所以吸引空气为碱性，没有必要向循环洗净水中加碱。此外，从以上说明可知，循环洗净水中所产生的吸收物为氯化铵，靠氯化铵的pH干涉作用，很容易把循环洗净液的pH保持为弱酸性。
再者，本发明不限于此实施例。
如上所述，根据本发明可以抑制水中破碎设备中使用的液体的腐败，并可以杀菌。因而，可以抑制恶臭，改善卫生状态，使作业者和附近居民易于接受。此外，由于消除了腐败引起的粘度上升和排水的生化需氧量、化学需氧量，所以使水中破碎设备中的液体的管理容易了。与液体相接触的金属的腐蚀也可以因为pH的改善得到抑制。
此外，在所产生的废弃物浆料的处理过程中，pH调整不需要了，碱添加量被减少了，传热面或器壁的结垢也大幅度减轻。
这样，本发明大幅度地解决了对含有机固体成分的废弃物进行泥浆化时的问题。
Claims (15)
1.废弃物的水中破碎方法，将含有有机固体物的废弃物在液体中浮游状态下破碎，然后从该含有废弃物的液体中除去液体成分使其成为泥浆状，其特征在于，把使上述废弃物浮游的液体的pH值保持为碱性，并且把为了形成泥浆状而除去的液体成分返回到使废弃物浮游的液体中。
2.如权利要求1所述的废弃物的水中破碎方法，其特征在于，把使废弃物浮游的液体的pH值保持为9以上。
3.如权利要求1所述的废弃物的水中破碎方法，其特征在于，为了把使废弃物浮游的液体的pH值保持为9以上，往上述液体中添加碱性的水溶液和/或粉粒体。
4.如权利要求3所述的废弃物的水中破碎方法，其特征在于，上述碱性的水溶液和/或粉粒体是碱金属氢氧化物的水溶液和/或粉粒体。
5.如权利要求4所述的废弃物的水中破碎方法，其特征在于，上述碱金属氢氧化物是氢氧化钠。
6.如权利要求4所述的废弃物的水中破碎方法，其特征在于，上述碱金属氢氧化物是氢氧化钾。
7.如权利要求3所述的废弃物的水中破碎方法，其特征在于，上述碱性的水溶液和/或粉粒体是碱土类金属化合物的水溶液和/或粉粒体。
8.如权利要求1所述的废弃物的水中破碎方法，其特征在于，还具有吸收或吸附气体中恶臭成分的工序，该工序是将含有氨的气体通过活性碳层，上述氨是从浮游着废弃物的液体中产生的。
9.如权利要求8所述的废弃物的水中破碎方法，其特征在于，还具有将上述气体在通过活性碳层前进行洗净来除去气体中氨的工序。
10.废弃物的水中破碎装置，备有槽、投入机构、一次分级机构、二次分级机构；槽带有用于破碎含有有机固体物的废弃物的、充满着碱性液体的破碎机构；投入机构用于把废弃物投入上述槽内；一次分级机构用于过滤从破碎机构排出的液体；二次分级机构用于除去经一次分级机构过滤的、含有废弃物液体中的液体成分，使废弃物泥浆化；其特征在于，还具有返回管、添加机构、检测机构、调节机构；返回管把从二次分级机构出来的过滤液返回到充满破碎机构的液体中；添加机构用于把碱性的水溶液和/或粉粒体添加到充满破碎机构的液体中；检测机构用于检测充满破碎机构的液体的pH值；调节机构根据pH值检测机构的检测值，调节往充满破碎机构的液体中添加的碱性的水溶液和/或粉粒体的添加量，以便把充满破碎机构的液体的pH值保持为碱性。
11.如权利要求10所述的废弃物的水中破碎装置，其特征在于，投入机构往槽中投入的废弃物量占充满破碎机构的液体的1～3％重量。
12.如权利要求10所述的废弃物的水中破碎装置，其特征在于，破碎机构由固定齿和旋转齿构成。
13.如权利要求10所述的废弃物的水中破碎装置，其特征在于，一次分级机构是筛板。
14.如权利要求10所述的废弃物的水中破碎装置，其特征在于，二次分级机构是滤布做成的带式过滤器。
15.如权利要求10所述的废弃物的水中破碎装置，其特征在于，二次分级机构具有调节从含废弃物液体中除去的液体成分的量的功能，由此可调节废弃物泥浆的含水量。
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