CN117529373A - 混合垃圾的垃圾处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

混合垃圾的垃圾处理方法和装置。公开了一种对包括可堆肥有机垃圾部分和不可堆肥有机垃圾部分的混合垃圾进行垃圾处理的方法和装置。该装置包括：用于将进料混合垃圾碎化的碎料单元(2)；提供用于对进料混合垃圾中的餐厨垃圾部分进行堆肥处理的微生物环境的堆肥单元(3)；提供将无机垃圾部分加热至高于堆肥单元内的温度的加热环境的加热单元(4)；以及用于控制加热单元(4)内的进料混合垃圾的水分含量的控制单元。当达到目标水分含量时，经碎化、堆肥及干燥的进料混合垃圾转移至出料单元(6)，以供可选地进一步加工为垃圾衍生燃料。

Description

混合垃圾的垃圾处理方法和装置

技术领域

本发明涉及一种对包含可堆肥有机垃圾部分和不可堆肥有机垃圾部分的混合垃圾进行垃圾处理，尤其对生活垃圾进行处理的方法和设备。本发明尤其涉及一种在垃圾处理前无需对固体垃圾部分进行预先分拣或分类的混合垃圾的垃圾处理方法和设备。

背景技术

世界上每年产生超过20亿公吨的混合垃圾，此类垃圾也称固体垃圾或普通垃圾。当前，固体垃圾的回收率仅为13.5％。长期以来，中国一直是全世界的回收塑料接收国。然而，其已宣称，因所接收的大部分塑料太脏而停止继续接收此类可回收物。除此之外，行为改变的缓慢性进一步加剧了回收利用的无效性。其中，人们之所以逃避对垃圾进行分类以对其进行回收的主要原因在于不方便。每天，新加坡等人口稠密地区都需要处理大量的普通垃圾，此类垃圾由未经分类如下两部分组成：餐厨垃圾等可堆肥有机垃圾；塑料、玻璃及金属等不可堆肥的有机和无机垃圾。其中，混合垃圾的后一部分通常为可回收垃圾。纸可视为复合垃圾，这是因为处于可堆肥垃圾中的少量纸能够堆肥降解，而大批量的纸应该被回收利用，而且事实上也通常被回收利用。

举例而言，在新加坡当前的普通垃圾处置方法中，先将垃圾在大型压实机中压实至可以运输的程度，然后将其运送至焚烧厂。对于普通垃圾，由于尚无现场处理这一选择，因此压实机往往接连数天处于满负荷运行状态。另一方面，新加坡要求可堆肥有机垃圾需及时处理，以防害虫繁衍。这意味着此类垃圾必须现场处理或运走。然而，以往的经验证明，由于缺乏垃圾分类，可堆肥垃圾/餐厨垃圾的现场处理难以实现。除此之外，垃圾车无休止的来回奔走，产生出大量的温室气体。此类垃圾处置方法不但成本高昂和效率低下，而且对于我们的地球家园和其上的居民而言存在着危险性。

新加坡的状况只是冰山一角。还有很多国家虽然产生的垃圾量远超新加坡，但却不具备焚烧处理垃圾的设施。新加坡在2019年指出，其实马高垃圾填埋场将于2035年之前达到容量极限。不久的将来，地球上的许多其他垃圾填埋场也将无法继续容纳更多的垃圾。

此外，普通垃圾常被餐厨垃圾污染，反之亦然。这方面的一大原因在于垃圾源头未做到垃圾分类。纸等可回收垃圾一旦被餐厨物或油渍等污染物污染，便难以继续回收利用。类似地，餐厨垃圾中往往混有塑料吸管、塑料包装等城市普通垃圾，其将影响餐厨垃圾回收机器的机械运行，从而使得餐厨垃圾难以实现回收利用。为了防止此类情况的发生，源头处的垃圾分类成为重中之重。然而，由于这将要求人们严于律己且对其社会和文化做出改变，因此也难以实现。

传统上，餐厨垃圾通过将其与普通垃圾或混合垃圾手工分类的方式实现回收。分类后的餐厨垃圾可在无任何污染物的餐厨垃圾消化装置或堆肥装置中进一步处理。这一劳动密集型的分类工作的结果往往差强人意，餐厨垃圾因仍有污染而使得消化装置或堆肥装置难以实现有效处理——不但系统常会残留20％～40％重量比的不可分解杂物，而且系统还会因杂物过多而崩溃，或者堆肥装置最终制造的堆肥中仍存在大量杂物。

目前，已有各种用于对普通垃圾、堆肥或其他废物进行处理的大型垃圾处理设施为人所知。例如，CN101215490中描述了一种基于大型设施的管理系统，该系统通过添加煤和化学物质，确保最终产品为可燃物；AU2001097046中描述的垃圾处理设备包括碎料机，用于将所有垃圾精细碎化为颗粒料；US4,203,376公开一种通过大型设施处理方式专门处理餐厨垃圾的垃圾处理系统。燃烧餐厨垃圾可获得能源，但是此类垃圾处理设施均未能减轻上述缺点。

本发明的目的在于提供一种混合垃圾的垃圾处理方法和设备，其结构简单紧凑，可实现高效垃圾处理，工艺有益于环境，产出有用物质，减少温室气体排放，并具有高性价比。

发明内容

上述和其他目的由根据独立权利要求1和12的一种对包含可堆肥有机垃圾部分和不可堆肥有机垃圾部分的混合垃圾进行垃圾处理的方法以及一种混合垃圾的垃圾处理装置实现。此外，还提供一种用于对混合垃圾进行处理的垃圾处理系统。本发明的有利技术特征及优选实施方式公开于各从属权利要求中。

本文中，“混合垃圾”一词应理解为人在个人家庭中产生的垃圾或在办公场所、购物中心、商业综合体或商业企业内积累的垃圾，供消耗的食物等动物饲料，日常生活用品，以及人或动物生活中的其他废弃物。“普通垃圾”和“固体垃圾”两词作为同义词使用。根据本文理解方式，排泄物及沐浴/淋浴残留物等液态废物并不视为混合垃圾。这一点同样适用于家具、废木料、电子废弃物、旧衣物、建筑垃圾或大量的花园及园艺垃圾。制造工艺产生的工业废弃物不视为混合垃圾。此外，电池等存在问题的垃圾不应视为个人家庭产生的混合垃圾。

混合垃圾可视为包括以下两个主要部分：可堆肥有机垃圾部分；以及不可堆肥有机垃圾部分。有时，餐厨垃圾用作普通垃圾的可堆肥有机部分的同义替代词。然而，由于纸本身便可堆肥，因此混合垃圾中的少量纸也应视为构成可堆肥垃圾部分。虽然不可堆肥有机垃圾部分有时也称无机垃圾部分，但首选使用“不可堆肥有机垃圾部分”一词，因此该词具有化学上的辨识意味。从化学角度而言，塑料为有机物，因此“不可堆肥有机垃圾部分”一词似乎更为贴切。不可堆肥有机垃圾部分与混合垃圾的玻璃或金属等不可堆肥无机部分为两种不同的概念。

根据本发明的一种混合垃圾或固体垃圾的垃圾处理方法对包含可堆肥有机垃圾部分和不可堆肥有机垃圾部分的混合垃圾进行处理。该垃圾处理方法尤其适于处理生活垃圾。混合垃圾可例如来自于包装物，一次性餐具，消费品，食品准备及制备过程中的废弃物，以及废弃食品。餐厨垃圾部分可例如包括肉类，骨头，蔬菜，果核(榴莲、苹果、橙子、牛油果等)，果皮及菜皮，果壳(如椰子壳)，甘蔗以及园艺垃圾。一般情况下，餐厨垃圾部分是指可堆肥的有机垃圾部分。不可堆肥的有机垃圾部分可例如包括塑料袋、塑料产品、包装物、湿巾、泡沫塑料盒等。由此可见，混合垃圾可以为一般产生于家庭、办公场所、餐饮场所、小型经营场所等地的已污染或未污染的普通垃圾。

根据本发明的垃圾处理方法，将进料的混合垃圾填入碎料机，以碎化为小于初始大小的碎块。进料既可手工完成，也可在机器辅助下完成，还可全自动化完成。碎化后的固体垃圾转移入堆肥筒等堆肥单元内。可选地，可设置一系列的堆肥单元或堆肥筒，其中，进料固体垃圾依次通过各个堆肥单元。上述两个部分(即餐厨垃圾部分和不可堆肥垃圾部分)同时进入且通过一个或多个堆肥单元。在堆肥单元内，进料混合垃圾的餐厨垃圾部分在微生物环境中进行堆肥处理。随后，将由已在堆肥单元内处理过的进料混合垃圾构成的中间产物自堆肥单元转移入加热筒等加热单元。也就是说，堆肥后的餐厨垃圾部分以及不可堆肥的垃圾部分进入加热单元。在加热筒中，将堆肥筒中处理过的进料垃圾加热至高于堆肥单元内的温度，以将该处理过的垃圾干燥至低于初始水分含量的目标水分含量。最终，根据本发明处理的进料混合垃圾的总体积和总质量得到大幅降低。当达到目标水分含量时，产物转移至出料单元。垃圾处理之后，产物(即处理后的进料混合垃圾)由经碎化、堆肥及干燥的餐厨垃圾部分和经碎化及干燥的不可堆肥有机垃圾部分组成，此两部分可轻易分开，以供回收利用或燃烧等进一步使用。

本发明垃圾处理方法可例如由本发明的用于混合垃圾的垃圾处理装置实施。该垃圾处理装置用于对如上所述的包含可堆肥有机垃圾部分和不可堆肥有机垃圾部分的混合垃圾进行处理。该垃圾处理设备包括：将进料固体垃圾碎化的碎料单元；堆肥筒等为进料固体垃圾的可堆肥部分的堆肥处理提供微生物环境的堆肥单元；提供用于将来自堆肥单元的垃圾加热至高于堆肥单元内的温度的加热环境的加热筒；对加热单元内和/或堆肥单元内的进料固体垃圾的水分含量进行控制的至少一个控制单元；以及将混合垃圾中间产物从堆肥单元转移至加热单元的至少一个装置，例如将堆肥单元内处理后的垃圾转移至加热单元的传送装置。此外，还可设置将固体垃圾从碎化单元转移至堆肥单元且/或从加热单元转移至出料单元的另一装置。此类装置例如为传送带或螺旋传送机等传送装置。

本发明的固体垃圾处理方法和装置提供了一种先进的生物技术方案，该方案可简化垃圾处理操作，且无需进行垃圾分类。与现有垃圾处理相比，这一点具有极大的优势。这是因为，可堆肥部分可实现堆肥处理，并与不可堆肥部分相分离，从而大幅减小需焚烧、回收利用或填埋的残余垃圾的体积和重量。此外，可以实现在公寓楼等场所对混合垃圾进行现场处理。楼群内可安装一个或多个本发明装置，以实现对楼群产生的垃圾进行现场处理。此类现场处理设施可以定期填料。从进料至出料的整个过程大约需要24小时。也就是说，可每天将楼群内各公寓产生的混合垃圾集中填入该设备内。通过这种方式，混合垃圾的可堆肥部分不会产生难闻的气味，且可以定期消灭害虫或致病微生物。此外，非堆肥部分可如下文中进一步详细描述的一样，有利地用作垃圾衍生燃料(RDF)。如此，可以实现零废物目标。

如以上段落中简要描述的一样，本发明固体垃圾处理方法和装置的优点在于，与现有技术中已知的大规模工业设施不同，该方法和装置能够且旨在以更小的规模工作，适于具有空间限制的场所，如居民区的垃圾站、购物中心或商业综合体。此外，大多数现有技术系统无法同时粉碎和处理不同形式和尺寸的垃圾。本发明方法和装置包括粉碎机，能够同时碎化、压碎及粉碎塑料包装、纸、泡沫塑料盒、椰子壳、肉类等物。虽然该系统无需将其内的垃圾粉碎为统一大小，但其能够处理所有形式的垃圾，并将其例如减缩至垃圾衍生燃料和堆肥的大小。目前，在将餐厨垃圾和普通垃圾频繁运送至焚烧厂的过程中，会排放大量的温室气体。为了减轻这一问题，本发明混合垃圾处理方法和装置减小了垃圾体积(例如，10吨的混合垃圾可减小至2吨)。固体垃圾的处理减小了垃圾(尤其易于变质的餐厨垃圾)运送的频次，从而减少了此类废物运送时排放的温室气体。

在本发明垃圾处理方法的优选实施方式中，目标水分含量至少小于初始水分含量的50％质量百分比。已发现，堆肥部分的目标水分含量可实现30～40％的质量百分比，垃圾衍生燃料部分最大可实现15％的质量百分比。本垃圾处理设备可包括水分传感器，此类水分传感器设置于加热筒，且优选还设置于堆肥筒中。水分传感器可向上述至少一个控制单元提供水分含量，以供控制单元确定是否达到目标水分含量。在该情形中，处理后的进料固体垃圾由传送单元进一步转移至下一处理步骤。

在本发明垃圾处理方法的一种实施方式中，堆肥单元内的温度低于70℃且高于30℃，优选高于50℃。需要注意的是，大约60℃的堆肥单元内温度似乎最为有利。对于任何专家而言，容易理解的是，由于堆肥为一种温度敏感型工艺，因此上述温度取决于已存在或所添加的用于降解可堆肥垃圾部分的微生物。因此，专家倾向于选择有利于微生物环境且可实现餐厨垃圾部分的快速堆肥和分解的温度或温度范围。有利地，在堆肥筒中，有机垃圾在60℃微生物环境内的微生物处理的作用下分解，并转化为堆肥。

微生物环境例如在约24小时或更长时间内，将进料固体垃圾的初始体积减小至小于其70％体积百分比。微生物环境例如包括在24小时内将可堆肥垃圾部分降解至小于其初始体积的25％体积百分比，优选15～20％体积百分比的微生物或微生物组合。虽然堆肥筒内使用的微生物无法消化塑料等不可堆肥的有机材料，但在对进料固体垃圾加热的过程中，此类垃圾的体积也会慢慢减小。因此，举例而言，可堆肥垃圾的体积减至15～20％体积百分比，而塑料和纸等不可堆肥垃圾的体积减至50～70％体积百分比。类似地，鉴于混合垃圾的水分会被去除这一事实，混合垃圾的重量也会减小。

微生物能够分解餐厨垃圾，并消除餐厨物腐败时常会发出的任何腐败气味。相反地，这一分解过程中，仅释放CO₂。本工艺和装置在分解过程中不会发出任何臭味。

在本发明垃圾处理方法的另一实施方式中，加热筒内的温度低于110℃，尤其处于80℃～100℃的范围。相应地，在加热筒中，餐厨垃圾部分和不可堆肥垃圾部分接受大约90℃的加热处理，以减小水分含量。优选地，最高温度限于110℃，优选限于100℃，以防止塑料现场熔化并释放有毒烟雾。在加热步骤中，垃圾的不可堆肥部分(尤其塑料)，变得体积更小，更为紧实，而且更脆。因此，与初始大小相比，其尺寸大大缩减。通过根据本发明进行垃圾处理，与具有相同组成的未处理垃圾相比，可以大幅缩小垃圾体积。

优选地，本垃圾处理设备包括测量堆肥单元及加热单元内温度的温度传感器。当堆肥筒内的温度即将超出60℃或加热筒内的温度即将超出100℃时，内置温度传感器将会向控制单元发出警告，而且自动化软件将会进行相应的温度调节。

在本发明垃圾处理方法和装置的另一实施例中，由称重单元测量待进料至碎料机内的进料固体垃圾的重量(单位为千克)。例如，在普通家用垃圾箱内的混合垃圾作为进料固体垃圾进入堆肥筒之前，先将其放至称重单元的载荷传感器上。进料混合垃圾的重量报告至控制单元，以控制进入垃圾处理装置的混合固体垃圾的量。称重的用处在于，在各处理筒还在对前一批进料固体垃圾进行处理的过程中，可优选地向装置进一步加入进料混合垃圾。在最为优选的实施方式中，一台装置可处理的固体垃圾总量约为1～100吨(1000～100000kg)。取决于装置的设置场所，可以增大或减小装置所处理的设计进料量。控制单元可防止实际进入装置的进料量超出装置的设计进料量。当超出设计进料量时，可例如将进料量分为可供后续处理的更小批次的进料量。

在本发明垃圾处理方法和装置的又一替代实施方案中，加热筒处设置冷凝系统，而且优选地，堆肥筒处也设置冷凝系统。该冷凝系统用于从加热单元提取冷凝水，而且优选地，还从堆肥单元提取冷凝水。该冷凝系统可降低两个处理筒内的湿度，以通过降低系统内的湿度促进各处理筒(尤其加热筒)内可堆肥和不可堆肥垃圾部分的干燥，从而进一步减小所处理进料固体垃圾的重量。该冷凝系统收集的水为清水，该水可在从装置取出后供进一步使用。

在另一实施方式中，可通过将每一个处理筒的高温空气导回至筒内，从而实现加热能量的再利用。

在进一步的设想方案中，将来自两个筒的高温空气转入加热单元中，以保持90℃的更高温度。

在本发明垃圾处理方法的另一变形方案中，将经碎化、堆肥及干燥且到达出料单元的进料固体垃圾分成堆肥部分和非堆肥部分。这一分离操作可在出料单元处进行。在替代方案中，该分离操作可在集中处理设施中进行，该设施包括：用于将经碎化、堆肥及干燥的进料固体垃圾分成堆肥部分和非堆肥部分的分离单元；以及用于将非堆肥部分粒化成垃圾衍生燃料的造粒单元。例如，分离单元包括用于分离堆肥部分和非堆肥部分的振动式筛分装置。

有利地，非堆肥部分可粒化成供燃烧等后续使用的垃圾衍生燃料。

本发明垃圾处理方法和设备可使得固体垃圾作为垃圾衍生燃料和堆肥得到重新利用，而不是整体丢弃至垃圾填埋场或焚烧。此外，还可大幅降低垃圾处理前的回收和分拣需求。所得堆肥可用于农业，而垃圾衍生燃料可用作燃料。

在本发明垃圾处理方法的又一实施方式中，在将固体垃圾进料至碎料机之前，将金属垃圾和/或玻璃垃圾等不可堆肥的无机垃圾从混合垃圾中取出。此类废物为宝贵的回收再利用资源。

在本发明垃圾处理装置的一种实施方式中，上述至少一个控制单元用于控制进料固体垃圾重量、堆肥筒内温度、加热筒内温度和/或加热筒内湿度。该控制单元可以为计算机。该控制单元可集成于本装置内，或者可设于本装置外部，并例如通过电子网络系统与本装饰连接。该控制单元可包括自动执行本发明垃圾处理方法的软件。

与集中式大型垃圾处理设施系统不同，本发明垃圾处理设备采用小型且紧凑的分散式结构，以在源头处成吨地减少垃圾。

在一种优选实施方式中，本发明装置为一种设于待处理混合垃圾产生之处(如公寓楼、住宅小区、办公场所和/或庇护所)或其附近的分散式的现场安装和使用的小型设备。与大规模设备相比，本发明可在垃圾产生之处现场使用，从而减少运输工作和CO₂排放。与不通过本发明处理便将垃圾运送至垃圾场、垃圾收购站或垃圾焚烧厂等集中处理设施的做法相比，在利用本发明机械减小混合垃圾的重量和体积之后，可以减少所需的运输容量和频次。

本文中，“小规模”一词应理解为，本装置的尺寸介于4米(最大宽度)×5米(最大高度)×12米(最大长度)的50％和300％。新加坡常见垃圾站所要求的卷闸口为4米(净宽)×5米(净高)，这一要求的适用对象为内放待运走的滚装式垃圾压实机/集装箱及其他垃圾存放系统的垃圾站。如果垃圾站处于建筑围护结构内部或前端带有屋檐或遮蔽物时，必须设有足以供滚装式垃圾压实机/集装箱运走的至少4米(净宽)×5米(净高)这一开口。

附图中示出一种优选装置实施方式的一种优选结构实施方式，其中，堆肥筒和加热筒前后设置，并装有螺旋传送机，以作为将预处理垃圾从堆肥单元转移至加热单元的装置。

在上述串行设置方式的一种替代方案中，堆肥单元和加热单元上下堆叠，而且最优选地，堆肥单元叠于加热单元上方。此两单元可设于同一围护结构内。这一堆叠设置方式的优点在于，当某个场所在地表面积方面存在空间限制时(尤其寸土寸金且实实在在存在空间限制的大城市)，该设备可采取立式结构。在通过碎化单元后，堆肥单元内处理后的物质应移转至堆肥单元下方的加热单元。当将各处理筒堆叠在一起时，两者之间可设置连通门，以通过打开该门而使得堆肥单元内的物质落入加热单元内。或者，也可设置将物质从前一处理筒转移至后一处理筒的内部传送带。与此相应，本发明装置的其他部件也可能需要应上述结构做出相应的改动，例如，如附图实施方式所示，碎化单元可能需要设于堆肥单元与加热单元堆叠体的前方，而非设于堆肥单元上方。

对包含可堆肥有机垃圾部分和不可堆肥有机垃圾部分的混合垃圾进行垃圾处理的本发明系统包括：至少两台，优选多于十台的本发明垃圾处理装置；包括分离单元的设施，所述分离单元用于将产物分成堆肥部分和非堆肥部分；以及将非堆肥部分粒化为垃圾衍生燃料的造粒设施。在一种优选实施方式中，本发明装置例如设置于整个城市的各个地点，而且为了设备运行的经济性，每一个设置地点均为有足量混合垃圾产生的地点。所有装置生成的所有产物均运至集中处理地点，并在该处将堆肥与其他部分分离，并可将堆肥出售。剩余部分(即非堆肥部分)在塑料部分足够清洁的情况下可回收利用，但在大多数情况下用作垃圾衍生燃料。在后一种情形中，可将剩余部分造粒处理，而且制成的颗粒可以出售。如此，无需花费高昂的成本将垃圾填埋或出口，而是可将其转化成可供出售赚钱的有用产品。应该注意的是，另一项优点在于，鉴于产品的重量和体积与进料混合垃圾相比已有所减小，因此可降低所需的运力，从而减少运输过程中的CO₂排放。

总而言之，本发明垃圾处理方法和装置无需任何垃圾分类。本发明可供家庭使用，而且能够将普通垃圾(也称固体垃圾或混合垃圾)转化成易打理且可使用的产品。该方法和装置能够将已污染和未污染的固体垃圾及可堆肥有机垃圾有效地转化成垃圾衍生燃料(RDF)这一可供工业和家庭使用的新形式的能源。该垃圾处理方法和装置颠覆性地改变了当前的垃圾管理措施，后者不但需要大量的劳动力、成本及物理空间，而且会产生大量的污染。该方法和装置有助于缓解垃圾填埋场的负担，并且是迈向零废物目标和可持续生态系统的一步。

本发明垃圾处理方法和装置具有多项优点：餐厨垃圾和普通垃圾可分别处理成有机堆肥和有用能源；自动通风和温度控制使得有机堆肥和已污染垃圾能够进一步处理成垃圾衍生燃料；在当前一批进料固体垃圾处理的同时，可加入下一批进料固体垃圾，从而使得设备能够一天24小时运转；处理完成后，有机堆肥和垃圾衍生燃料可在设备内传送的过程中分离，从而使得系统结构紧凑，无需放弃对此类有用资源的获取。金属和非金属(包括电池)可从普通垃圾中拣出，以供另行处理和/或回收。

附图说明

以下附图示出本发明的一种示例性实施方式，其仅旨在说明，不应理解为构成限制。根据附图，本发明的技术特征将变得显而易见，这些技术特征既可作为单独特征，也可以任何方式组合，并均视为本发明公开内容的一部分。

图1：本发明垃圾处理设备立体图；

图2：图1垃圾处理设备的侧视图；

图3：图1和图2垃圾处理设备的俯视图。

附图标记

具体实施方式

附图所示为垃圾处理设备50的一种优选实施方式。在该设备中，可对包含可堆肥有机垃圾部分(也称“餐厨垃圾部分”)和不可堆肥有机垃圾部分的混合垃圾(下文也称“固体垃圾”)进行处理。垃圾处理设备50包括进料单元1，碎料单元2，堆肥单元3，加热单元4，至少一个控制单元(未图示)，传送机5以及出料单元6。

进料单元1包括垂直升降塔架7和用于沿升降塔架7上下移动的运料装置8。运料装置8可将进料固体垃圾向上移至碎料单元2的进料口10。进料固体垃圾可例如处于垃圾箱9内，该垃圾箱9可在运料装置8处于低处时与运料装置8钩挂，并随运料装置8沿升降塔架7向上移动。在到达高处时，运料装置8将垃圾箱9朝进料口10方向移动，并使得垃圾箱9上下颠倒，从而使得进料固体垃圾在重力作用下落入进料口。倒空后的垃圾箱9可原路返回，并沿升降塔架7向下移动。随后，垃圾箱9可供继续放入垃圾。

包括称重传感器的称重单元11设置为碎料单元2的一部分。在一种替代方案中，称重单元11可另外作为升降塔架7的一部分设于碎料单元上游，或者设置于将垃圾箱9插入升降塔架的上游。称重单元11测量待处理进料混合垃圾的重量，并将重量数据提供给控制单元(未图示)。

在进入碎料单元2后，进料垃圾被碎化处理。在碎料单元2将进料混合垃圾碎化成碎块后，这些碎块落入设于碎料单元2下方的堆肥单元3内。

在该优选实施方式中，堆肥单元3为堆肥筒。该筒由电动机15持续或间歇地转动，从而使得其内盛放的物料实现混合。这一做法的益处在于，在将垃圾与堆肥微生物混合的同时，实现通气。

在堆肥单元3内，碎化后的混合垃圾颗粒暴露于微生物环境以及60℃等合适的温度，以供对进料固体垃圾的可堆肥部分进行堆肥处理。与此同时，不可堆肥垃圾部分也处于堆肥单元3内。如此，无论是否存在不可堆肥垃圾或其存在的比例如何，均可实现对可堆肥垃圾的堆肥处理。虽然不可堆肥有机垃圾部分无法被微生物分解，但是在堆肥单元3内温度导致的蒸发的作用下，其重量和体积均有所减小。

随后，堆肥单元中产生的由可堆肥部分已接受堆肥处理的进料混合垃圾构成的中间产物由传送单元5移至加热单元4。传送单元5可例如为底部与堆肥单元3的出口相连且在加热单元4的顶部区域与加热单元4的入口相连的无轴螺旋传送机。碎化和堆肥处理后的中间产物先转移至加热单元4的入口并释放入加热单元4内，然后在重力作用下下落。

加热单元4优选为由电动机16驱动的加热筒。与堆肥筒的情形类似，通过转动加热单元，可实现使加热单元内的预处理垃圾达到混合和分布的优点。加热单元既可持续转动，也可间歇转动。一般情况下，仅需低速转动即可满足要求，而且对堆肥筒而言同样如此。

加热单元4提供的加热环境使得垃圾被加热至高于堆肥筒内的温度。在最为优选的实施方式中，加热单元4内的温度大约为100℃，但不会过高，以防止产生挥发性的有害气体。

该相对较高的温度进一步提高了预处理垃圾的温度，以使得其内所含的塑料材料收缩，从而减小塑料垃圾的体积。此外，加热单元4内的加热处理可杀死任何未在堆肥单元3内被杀死的病原体。

加热单元4内设有用于检测其内水分的水分传感器(未图示)。该水分传感器向控制单元提供水分数据。

水分传感器可以为堆肥单元3的一部分。

此外，在未图示的一种优选实施方式中，堆肥单元3和加热单元4内安装有冷凝系统，该系统收集从此两单元内处理的进料混合垃圾蒸发并冷凝后形成的冷凝水。该冷凝系统可包括冷凝传感器，该冷凝传感器用于收集与源自各处理筒的冷凝水的量相关的信息。该冷凝传感器向控制单元提供冷凝数据，以使得其能够在确定目标水分含量时将冷凝作用考虑在内。

产物的目标水分含量预先确定，并提供给控制单元。目标水分含量确定为使得堆肥垃圾部分和不可堆肥垃圾部分的干燥程度使产物的重量和体积大幅减小的值。在一种优选实施例中，堆肥垃圾的目标水分含量为40％质量百分比，更优选为30％质量百分比，非堆肥垃圾的目标水分含量为15％质量百分比以下。在达到目标水分含量后，可将干燥后的产物从设备50中取出。干燥后的垃圾产物例如从加热单元4移至出料单元6，该出料单元6例如为出口或任何其他排出单元。

离开垃圾处理设备50的产物包括堆肥和非堆肥垃圾。与进料至垃圾处理设备50时的进料混合垃圾相比，产物的水分含量大幅降低，从而使得其重量和体积大幅减小。

产物可现场分离成堆肥部分和非堆肥部分，或者也可运输至集中处理设施，该集中处理设施具有：用于将经碎化、堆肥及干燥的进料混合垃圾(即产物)分离成堆肥部分和非堆肥部分的分离单元；以及用于将非堆肥部分粒化为垃圾衍生燃料的造粒单元。

在一种优选实施方式中，控制单元用于控制进料固体垃圾的重量、一个或多个堆肥单元3内的温度、加热单元4内的温度、加热单元4的冷凝水去除及其内的湿度。控制单元在考虑各种传感器(如堆肥单元3、加热单元4、传送机5和/或出料单元6内的传感器)所提供的数据的情况下，实现下一批固体垃圾的进料以及产物的出料。控制单元将堆肥单元3内的温度控制为适于微生物环境的值，并将加热单元4的温度控制为适于达到目标水分含量同时不导致塑料垃圾部分熔化但导致其收缩的值。

上述微生物环境可由适于分解有机材料的任何种类的微生物建立，该微生物既可以为单种微生物，也可以为微生物组合。根据进料固体垃圾的可堆肥垃圾部分的常见成分，可以使用特定的微生物。一般情况下，由例如包括细菌、真菌、放线菌及原生动物在内的异养微植物及微动物实现分解。

在本发明垃圾处理方法的一种实施例中，操作人员将内含进料固体垃圾的垃圾箱9推至升降塔架7的运料装置8上后，关闭安全门。在操作人员按下“倾倒”按钮后，运料装置8向上移动，并将进料固体垃圾倾倒至称重单元11上。在本实施方式中，称重单元11设于碎料单元2前方。称重单元11对进料固体垃圾进行测量，吨数记录于控制单元内。将进料固体垃圾承载于称重单元11上的舱门随后打开，以使得进料固体垃圾落入手动启动或由控制单元启动的碎料单元2内。所有垃圾(即可堆肥垃圾和不可堆肥垃圾)随后被压碎，碎化成碎块的垃圾落于堆肥单元3中。在堆肥单元3中，有机垃圾在约60℃下在微生物活性作用下分解转化为堆肥，从而将有机垃圾减少15％质量百分比至20％质量百分比，而且塑料和纸等其余垃圾减少50％质量百分比至70％质量百分比。如上所述，取决于微生物的种类以及纸的量，纸可被微生物良好分解。因此，纸本身为可堆肥物。在约24小时或更长时间后，控制单元启动传送单元5，以将堆肥单元3产生的中间产物经无轴螺旋传送单元5转移至加热单元4。在加热单元4(也称处理筒)内，堆肥垃圾部分以及体积和重量已减小的不可堆肥垃圾部分接受约90℃的加热处理，以降低其水分含量，并使塑料颗粒收缩。当水分传感器检测到加热单元4内的水分含量达到目标水分含量时，软件程序使得最终产物(即堆肥后的餐厨垃圾部分和干燥后的其余垃圾部分)经出料单元6例如转移至收集箱内。收集箱可转移至集中处理设施，而且在该设施内，堆肥垃圾部分和非堆肥垃圾部分通过振动式筛分装置相互分离。在工艺的最后，可以选择性地将干燥后的无机垃圾部分粒化成衍生燃料颗粒，该衍生燃料颗粒可以出售，以供燃烧之用。

本发明垃圾处理方法和设备包括对大量固体垃圾(包括有机/餐厨垃圾以及不可堆肥的普通垃圾)进行处理的工艺流程，该流程无需任何预先分拣操作，仅需将进料固体垃圾倒入本发明设备中即可。

通过专有粉碎或碎化技术，可将包括已污染和未污染固体垃圾(定义见上)在内的所有类型垃圾粉碎成小块。随后，该垃圾在本设备内的各个处理筒之间转移/传送。作为可选步骤或必需步骤，可以对各种类型的垃圾，尤其各种类型的金属和非金属(包括电池)垃圾进行预先分拣。如此，可拣出重新使用的金属，以供另行处理和/或回收。类似地，还可将非金属(包括电池)另行用于处理和/或回收。

如上所述，粉碎后的进料固体垃圾随后在各种处理单元(一般为处理筒)内处理。堆肥筒可以为一个以上，其中，不同堆肥筒可提供不同的微生物环境，每一个处理筒具有处理不同类型垃圾的特定微生物组合。通过将特定的微生物混合物与相应的最佳温度范围相结合，并将混合垃圾保持预定长度的时间，该微生物混合物能够将垃圾的各种成分降解。

本发明方法和设备的优点如下：

可共同处理有机和无机垃圾，无需任何分类操作；

在大约24小时的处理周期内，将可堆肥和不可堆肥垃圾快速转化为堆肥和垃圾衍生燃料；

不产生臭味和二次污染的环境友好型工艺；

可根据给定空间定制；

采用简单的可编程逻辑控制器(PLC)系统的用户友好型工艺；

具有高度连贯一致性的高自动化工艺；

通过降低垃圾运输频次，减少碳排放量；

促进环境的可持续性，迈向“零废物”国家。

Claims (19)

1.一种用于对混合垃圾进行处理的垃圾处理方法，所述混合垃圾包括可堆肥有机垃圾部分和不可堆肥有机垃圾部分，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

-在碎料单元(2)内，将进料混合垃圾碎化，从而生成碎化的进料混合垃圾；

-将所述碎化的进料混合垃圾转移至堆肥单元(3)；

-在所述堆肥单元(3)内的微生物环境中，对所述可堆肥有机垃圾部分进行堆肥处理，从而生成混合垃圾中间产物；

-将所述混合垃圾中间产物从所述堆肥单元(3)转移至加热单元(4)；

-将所述混合垃圾中间产物加热至高于所述堆肥单元(3)内的温度，以将所述混合垃圾中间产物干燥至低于初始水分含量的目标水分含量，从而生成包括堆肥和垃圾衍生燃料的产物；以及

-当达到所述目标水分含量时，将所述产物转移至出料单元(6)，其中，与所述进料混合垃圾相比，转移至所述出料单元的所述产物具有更小的水分含量、重量及体积。

2.根据权利要求1所述的垃圾处理方法，其特征在于，所述堆肥单元(3)内的温度低于70℃，优选低于60℃。

3.根据权利要求1或2所述的垃圾处理方法，其特征在于，所述加热单元(4)内的温度低于110℃，尤其处于80℃～100℃的范围。

4.根据前述权利要求当中任何一项所述的垃圾处理方法，其特征在于，对待进料至所述碎料单元(2)的所述混合垃圾的重量进行确定。

5.根据前述权利要求当中任何一项所述的垃圾处理方法，其特征在于，所述微生物环境是通过向所述堆肥单元(3)加入微生物的方式形成的，其中，所述微生物将所述混合垃圾的所述可堆肥有机垃圾部分至少部分降解成堆肥。

6.根据权利要求5所述的垃圾处理方法，其特征在于，所述微生物在24小时内将所述可堆肥有机垃圾部分降解至小于初始体积的25％体积百分比。

7.根据权利要求5或6所述的垃圾处理方法，其特征在于，所述微生物将所述进料混合垃圾的初始体积减小至小于初始体积的70％体积百分比。

8.根据前述权利要求当中任何一项所述的垃圾处理方法，其特征在于，从所述加热单元(4)提取冷凝水。

9.根据前述权利要求当中任何一项所述的垃圾处理方法，其特征在于，所述产物分离成堆肥和垃圾衍生燃料。

10.根据权利要求9所述的垃圾处理方法，其特征在于，对所述垃圾衍生燃料进行造粒处理。

11.根据前述权利要求当中任何一项所述的垃圾处理方法，其特征在于，所述目标水分含量至少小于所述初始水分含量的50％质量百分比。

12.一种用于对混合垃圾进行处理的垃圾处理装置，所述混合垃圾包括可堆肥有机垃圾部分和不可堆肥有机垃圾部分，其特征在于，所述装置包括：

-碎料单元(2)，用于将进料混合垃圾碎化，从而生成碎化的进料混合垃圾；

-提供微生物环境的堆肥单元(3)，用于对所述碎化的进料混合垃圾中的所述可堆肥有机垃圾部分进行堆肥处理，从而生成混合垃圾中间产物；

-提供加热环境的加热单元(4)，用于将所述混合垃圾中间产物加热至高于所述堆肥单元(3)内的温度，从而生成包括堆肥和垃圾衍生燃料的产物；

-至少一个控制单元，用于控制在所述堆肥单元(3)和/或在所述加热单元(4)内处理的物质的水分含量；

-供所述产物出料的出料单元(6)；以及

-用于将所述混合垃圾中间产物从所述堆肥单元(3)转移至所述加热单元(4)的至少一个装置，如传送装置(5)。

13.根据权利要求12所述的垃圾处理装置，其特征在于，包括称重单元(11)，用于在所述进料混合垃圾进料至所述碎料单元(2)之前，确定所述进料混合垃圾的重量。

14.根据权利要求12或13所述的垃圾处理装置，其特征在于，所述至少一个控制单元用于控制：所述进料混合垃圾的重量、所述堆肥单元(3)内的温度和/或所述加热单元(4)内的温度。

15.根据权利要求12至14当中任何一项所述的垃圾处理装置，其特征在于，至少在所述加热单元(4)处设置冷凝系统，其中，所述冷凝系统用于从所述加热单元(4)提取冷凝水。

16.根据权利要求12至15当中任何一项所述的垃圾处理装置，其特征在于，所述堆肥单元(3)和所述加热单元(4)前后串行设置。

17.根据权利要求12至15当中任何一项所述的垃圾处理装置，其特征在于，所述堆肥单元(3)堆叠于所述加热单元(4)上方。

18.根据权利要求12至17当中任何一项所述的垃圾处理装置，其特征在于，所述装置为设于待处理的所述混合垃圾的产生地点处或附近的分散式的现场安装和使用的小型设备，其中，所述产生地点例如为公寓楼、住宅小区、办公场所和/或庇护所。

19.一种用于对混合垃圾进行处理的垃圾处理系统，所述混合垃圾包括可堆肥有机垃圾部分和不可堆肥有机垃圾部分，其特征在于，所述系统包括：

至少两台根据权利要求12至15当中任何一项所述的垃圾处理装置；包括分离单元的设施，所述分离单元用于将所述产物分离为所述堆肥和非堆肥部分；以及造粒设施，用于将所述非堆肥部分粒化成所述垃圾衍生燃料。