CN201978937U - 用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统 - Google Patents

Abstract

一种用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，包括压滤液预处理装置，对用于发电的垃圾进行稀释，去除小颗粒重杂质；分别与厌氧发酵装置连接的压滤液预处理装置、沼液脱水装置和沼气预处理装置；与所述沼气预处理装置连接的发电装置。本实用新型的技术方案是通过多个设备互相配合与协同实现的垃圾的回收再利用系统，实现分类垃圾的回收再利用，提高垃圾的综合利用率。本实用新型不仅解决了垃圾填埋占地面积大、占用时间长、污染地下水、污染土壤和污染大气等问题；也解决了垃圾纯焚烧及纯焚烧发电运行费用昂贵、焚烧产生的有毒气体难以处理的问题；还解决了堆肥产品肥质低劣难以资源化、堆肥处理厂苍蝇蚊子孳生，损害周边人民群众身体健康的问题。

Description

用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于发电的垃圾回收再利用系统，尤其涉及一种对分类的垃圾进行厌氧发酵，再将发酵所得的沼气用于发电的垃圾回收再利用系统。本系统先将分选出来的有机垃圾进行压榨，再通过厌氧发酵工艺对垃圾压滤液中的有机质进行生物降解，并产生沼气，制得的沼气经过净化处理后，送入沼气发电系统，产生电力和热能，最终实现分类垃圾的回收再利用。

背景技术

随着经济的发展和城市化的进程，城市生活垃圾的产量日益增加。目前我国城市生活垃圾年产量约为1.5亿吨，并按8％-10％的年增长速度增长。历年堆存量累计超过50亿吨，而无害化处理率很低，大量垃圾运到城郊裸露堆放。大量的城市生活垃圾对人们生活环境和城市发展造成了巨大的压力和危害，如何实现城市生活垃圾无害化、减量化和资源化的“三化”处理已成为研究的焦点。

目前城市生活垃圾通常的处理方法有填埋法、堆肥法和焚烧法等。堆肥法是将垃圾中的可降解的有机成分经无害化处理转变成肥料，需要使用大片土地资源。填埋法是将生活垃圾直接填埋于地下。这种处理方法存在不少缺陷，不仅要耗用大片土地资源；而且出于环境保护的考虑，对填埋技术要求也十分严格，处理难度大和成本亦高。此外，填埋后的垃圾在经地下长期发酵后，会产生可然、有毒和有害的气体，不仅易引发爆炸事故，还会加剧地球温室效应。垃圾中的重金属和化学毒物也会渗入地下后污染地下水并造成永久性积聚。同时，垃圾中的其它有害成分也对大气、土壤及水源造成严重污染，不仅破坏了生态环境，而且也严重危害人体健康。焚烧法是一种高温热解处理技术，即以一定量的过量空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害和有毒物质在800-1200℃的高温下氧化、热解而被破坏，但是对垃圾的利用度低，同样也造成环境破坏和危险。这些常规的垃圾处理方法大都产生严重的环境污染问题。

已有不少技术在垃圾的回收再利用方面取得了进步，中国发明专利ZL97107814.9公开了一种城市有机垃圾高浓度发酵产沼气的新技术，将分选后含水量50％左右的有机垃圾加入发酵池进行好氧发酵3-4天后，有机物含量达到30-40％时，再进行15-20天厌氧发酵。该项技术通过对垃圾进行发酵，产生可利用的沼气。

中国实用新型专利ZL200520049965.6公开了一种有机垃圾沼气快速发酵装置，分前处理室、高温发酵室和后处理室三部分，包括酸化池、太阳能和沼气脱硫器，中部高温发酵室的中层为肠道式厌氧发酵器，上层的整个屋面有太阳能热水器，下层有配套的智能型沼气热水锅炉。每个部分均设有三层，高温发酵室在该装置中部的中层，室内设置 有温控热水池，池内并排安装有肠道式厌氧发酵器和专用菌种高温驯化器，厌氧发酵器和专用菌种高温驯化器上均设置有旋转式搅拌传动杆、菌种水润滑循环泵管和沼气导气泵管；中部的下层设智能型沼气热水锅炉和沼气发电机；中的智能型沼气热水锅炉上连接锅炉尾气管；前部的中层设有垃圾分拣室、有机垃圾池和动物死尸池，其上方设行车及抓斗，动物死尸池旁安装绞式粉碎机，有机垃圾池旁安放酸化污泥pH值生物调节器；其上连接有高温菌种回流管和酸水回流管；酸水回流管又分别连接有机垃圾池和动物死尸池；该装置前部的下层为酸化池；上述酸化污泥pH值生物调节器与酸化池之间连接有酸化污泥泵管；该装置后部的中层设有沼气储气柜，微机室和化验室；沼气储气柜旁安装沼气脱硫器，后部的下层为储肥库。屋面安装太阳能热水器，其热水管路连接温控热水池；脱硫器的管路连接沼气发电机和智能型沼气热水锅炉。

中国实用新型专利ZL200620160804.9公开了一种有机质介入法生活垃圾生态环保发酵降解装置，由垃圾降解池、有机质储槽盒有机质循环泵组成，生活垃圾充在垃圾降解池中，有机质储存在有机质储存中，垃圾降解池的外壁上设置有防渗保温层，降解池的底部设置有液体收集槽，液体收集槽有排液管与水泵进液口上的带阀门的三通管连接，垃圾降解池的上部开口设置有密封罩，密封罩上设置有沼气输出管接头，池壁的上部设置有加热管接头，加热管接头与设置在池壁中的加热管连接，水泵的进液口上带阀门的三通管还接有一排液管伸至有机质储槽的底部。

中国发明专利申请200710196892.7公开了一种垃圾厌氧发酵方法及装置，包括由多个仓体块组装而成的简仓体。仓体块由一骨架框且在骨架框上附着一板组成，各相邻仓体块之间采用螺栓紧固连接。各相邻仓体块并接逢进行密封，拼接缝中夹密封垫、涂密封膏。简仓底座是一钢筋混凝土污水池，污水池由池壁和底板组成，污水池底板下有一出水井和一下水支管，下水支管向简仓外延伸接下水总管，下水总管接污水泵进水口。沼气收集装置是在简仓内被储存垃圾堆中均匀分布的若干管壁透气的集气管，集气管在被储存垃圾堆中形成多条集气通道，收集并输送沼气至一排气支管，排气支管向简仓外延伸接排气总管。当垃圾向简仓内持续进料达到设计高度后，安装喷淋装置，喷淋装置是在简仓顶部垃圾堆积面上均匀分布若干根道壁开孔的“笛”形喷淋管，各个“笛”形喷淋管与一上水支管连通，上水支管向简仓外延伸接上水总管。

这些技术虽在垃圾回收再利用取得一定程度的进步，但是这些技术手段过于粗放，未先将垃圾中的纸张、塑料和金属进行分离，使得垃圾的综合利用度较低。虽然某些技术采用了经分选的垃圾进行发酵并产生沼气，但是仍旧使用垃圾物料进行发酵，使得垃圾中的有机成分渗滤液没有被充分利用。此外，现有技术对于发酵残留物未进行有效回收再利用，也没有进一步对产生的沼气就地进行后续开发利用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，主要用来对城市生活垃圾中分选出来的有机垃圾成分进行回收再利用。先将分选出来的有机垃圾进行压榨，再通过厌氧发酵工艺对压榨出的垃圾压滤液中的有机质进行生物降解， 并产生沼气，制得的沼气经过净化处理后，送入沼气发电系统，产生电力和热能，最终实现分类垃圾的回收再利用。

本实用新型所述的生活垃圾为人们日常生活生产过程中产生的不需要的或无用的固体或流体物质，其包括：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾等种类。其中，可回收垃圾又主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料等五大类。

废纸为可回收的不需要的或无用的纸类，如：但不仅限于，报纸、期刊、图书、各种包装纸、办公用纸、广告纸和纸盒(箱)等等。

塑料应当理解为全部或部份由碳与氧、氢、氮及其它有机及无机元素化合而成，在制造的最后阶段成为固体，在制造中某些阶段是液体(塑料材料在成为最终产品以前，在某些阶段必需要能够流动)，因而可以加热或加压力，或二者并用的方式，使其形成各种形状，此庞大而变化多端的材料族类中的任何一种，如：树脂、热固性树脂和纤维素衍生物等，在一条长链的分子结构中存在众多的重复原子或分子。塑料包括人工合成或自然界有机材料，如：聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚酯或纤维素及其衍生物等。其具体物质形态，如：但不仅限于，各种塑料袋、塑料包装物、一次性塑料餐盒和餐具、牙刷、杯子和矿泉水瓶等。

玻璃应当被理解为易碎的非晶体物质，这些物质可以是透明的也可以是半透明的，通常由熔融硅和硅碳酸盐融合组成。玻璃还可以认为是一类不具有结晶过程，而是由熔化状态固化而来的材料，大体上由Na2O、CaO和6SiO2化学氧化物组成，具有光学属性和各种机械属性。其具体物质形态，如：但不仅限于，各种玻璃瓶、碎玻璃片、镜子、灯泡、暖瓶等。

金属应当理解为是一种(类)具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、传热等性质的物质。其可以由一种主要金属元素或其少量氧化物形成，也可以由一种或几种金属元素或其少量氧化物形成的合金。其具体物质形态，如：但不仅限于，易拉罐、罐头盒和牙膏皮等。

布料应当理解为织造品或织物，是用天然纤维或合成纤维制成的纺织品，由线条状物通过交叉、绕结或粘结关系构成的片块状物。其具体物质形态，如：但不仅限于，废弃衣服、化纤地毯、无纺壁布、亚麻布、帆布、桌布、洗脸巾、书包和鞋等。

本实用新型所述的用于发电的垃圾是已经过垃圾分选，除去了废纸、塑料、金属、玻璃和布料等直径大于80mm的重质物或轻质物后，所留下的粒径小于80mm的垃圾，经压滤设备压榨后所得的含有有机质的垃圾废液。垃圾分选的具体方法可以参考中国实用新型专利ZL 200920213805.9，本领域技术人员还可能采用其他的方式对垃圾进行分选，对垃圾进行分选的方式及其步骤不得限定本发明。

本实用新型提供的一种用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，包括：

压滤液预处理装置，对用于发电的垃圾进行稀释，去除小颗粒重杂质。

厌氧发酵装置，与压滤液预处理装置、沼液脱水装置和沼气预处理装置分别连接。

发电装置，与沼气预处理装置连接。

用于发电的垃圾先经压滤液预处理装置去除砂石等固体颗粒后送入厌氧发酵装置发酵，经发酵的发酵液经沼液脱水装置实现固液分离，发酵产生的沼气进入沼气预处理装置，进一步除去硫化氢、硫酸和氨气等腐蚀性成分以及冷凝水后，送入发电设备用于发电。

压滤液预处理装置包括依次连接的接收池、动态混合池、砂石分离器和进料缓冲设备，还包括与动态混合器连接的集水器，用于稀释来自接收池的垃圾，以及与砂石分离器连接的砂石收集器，用于收集所分离的砂石。进料缓冲设备包括一个以上互相连接的进料缓冲池，以便于向厌氧发酵装置进行料液输送。

厌氧发酵装置对来自压滤液预处理装置的料液进行厌氧发酵，发酵产生的沼气进入沼气预处理装置，发酵液进入沼液脱水装置。

沼液脱水装置包括离心机，以及分别与离心机连接的污泥切割设备、絮凝剂配置站、输送机和离心液储存器。来自厌氧发酵装置的发酵液先经污泥切割机切割，打碎颗粒较大的物料，加入配置的絮凝剂后于离心机中离心，离心产生的沉淀由输送机送出用于有机堆肥，产生的液体通入离心液储存器，再经污水处理系统处理。

沼气预处理装置包括过滤器、与过滤器连接的净化单元、与净化单元连接的储气容器，以及与储气容器连接的冷凝水收集器。来自厌氧发酵装置的沼气先经过过滤器去除水沫和灰尘后，于净化单元内进一步去除硫化氢、硫酸和氨气等腐蚀性成分，最后存储于储气容器内，沼气冷却产生的冷凝水收集于冷凝水收集器当中。

发电装置包括增压风机和沼气利用单元，经过净化的沼气有增压风机送入沼气利用单元。沼气利用单元内包括热水锅炉和内燃发电机，沼气在内燃发电机内燃烧产生电能，并加热热水锅炉。

本实用新型的沼气利用单元，不仅产生可用于生产和生活的电能，内燃发电机产生的温度达到500℃的烟气，可以通过空气换热器将产生的热空气供废塑料加工系统使用。

此外，热水锅炉采用燃油燃气两用型，当工程启动或者气化系统提供的热水不能满足需要时，使用备用燃料轻柴油或者沼气用以生产厌氧发酵工艺所需的热水。当厌氧发酵系统产生的沼气量足够时，使用沼气用以生产工艺所需的热水，沼气储罐中来的低压沼气，经调压器调压后进入燃油燃气两用锅炉作为燃料生产热水。当厌氧发酵系统所需要的热水时，热水锅炉作为备用。

本实用新型技术方案实现的有益效果：

本实用新型提供的用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，需要根据不同的垃圾种类先进行垃圾的分类处理，并非采用粗放的焚烧、填埋或堆肥处理，是对已分选的粒径小于80mm的垃圾的回收再利用系统，显著提高了这部分垃圾中的有机质的再次高效利用，通过对这部分垃圾的发酵，不仅产生了清洁能源——沼气，并转化为电能， 还使垃圾中的有毒和有害物质通过厌氧发酵实现无害化，有利于后续的堆肥处理。

本实用新型提供的用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，不仅解决了垃圾填埋占地面积大、占用时间长、污染地下水、污染土壤和污染大气等问题；也解决了垃圾纯焚烧及纯焚烧发电运行费用昂贵、焚烧产生的有毒气体难以处理的问题；还解决了堆肥产品肥质低劣难以资源化、堆肥处理厂苍蝇蚊子孳生，损害周边人民群众身体健康的问题。本实用新型的技术方案是通过多个设备互相配合与协同实现的垃圾的回收再利用系统，实现分类垃圾的回收再利用，提高垃圾的综合利用率。

附图说明

图1为本实用新型用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统一实施例的示意总图；

图2为本实用新型压滤液预处理装置一实施例的示意图；

图3为本实用新型沼气预处理装置一实施例的示意图；

图4为本实用新型发电装置一实施例的示意图；

图5为本实用新型沼液脱水装置一实施例的示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的技术方案。本实用新型实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

图1为本实用新型用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统一实施例的示意图，如图1所示，该发电系统，包括压滤液预处理装置1、厌氧发酵装置2、沼气预处理装置3、沼液脱水装置4和发电装置5。

厌氧发酵装置2分别与压滤液预处理装置1、沼气预处理装置3和沼液脱水装置4连接，发电装置5连接于沼气预处理装置3。压滤液预处理装置1、厌氧发酵装置2、沼液脱水装置4、沼气预处理装置3和发电装置5之间设有连接设备6，如：但不仅限于，泵、风机、管道和输送设备之一种或几种，其作用是将产生的液体、固体、半固体或气体送入下一个装置、设备或器械当中。

图2为本实用新型压滤液预处理装置一实施例的示意图，如图2所示，压滤液预处理装置1包括接收池11、动态混合池12、砂石分离器13和进料缓冲设备14、集水器15和砂石收集器16。接收池11、动态混合池12、砂石分离器13和进料缓冲设备14依次连接，接受池11用于储存用于发电的垃圾，这些垃圾然后被送入动态混合池12，与来自于与动态混合器12连接的集水器15中的水相混合，对用于发电的垃圾进行稀释，之后 送入砂石分离器13除去其中的较小颗粒砂石等重杂质后自流入进料缓冲设备14，分离出的砂石小颗粒送入与砂石分离器13连接的砂石收集器16。进料缓冲设备14包括一个以上互相连接的进料缓冲池141，以便于向厌氧发酵装置2进行料液输送。

结合图1，厌氧发酵装置2对来自压滤液预处理装置1的进料缓冲池141中的料液进行厌氧发酵，发酵产生的沼气进入沼气预处理装置3，发酵液进入沼液脱水装置4。

图3为本实用新型沼气预处理装置一实施例的示意图，如图3所示，沼气预处理装置3包括过滤器31、与过滤器连接的净化单元32、与净化单元连接的储气容器33。结合图1，来自厌氧发酵装置2的沼气先经过过滤器31去除水沫和灰尘后，于净化单元32内进一步去除硫化氢、硫酸和氨气等腐蚀性成分，最后存储于储气容器33内，沼气冷却产生的冷凝水收集于与储气容器33连接的冷凝水收集器34当中。

图4为本实用新型发电装置一实施例的示意图，如图4所示，发电装置5包括增压风机51和沼气利用单元52，结合图3，存储于储气容器33内的沼气在增压风机51作用下送入沼气利用单元52。沼气利用单元52内包括热水锅炉521和内燃发电机522，沼气在内燃发电机522内燃烧产生电能，并加热热水锅炉521。

沼气利用单元52不仅产生可用于生产和生活的电能，内燃发电机522产生的温度达到500℃的烟气，可以通过空气换热器将产生的热空气供废塑料加工系统使用。

此外，热水锅炉521选择燃油燃气两用型，当工程启动或者气化系统提供的热水不能满足需要时，使用备用燃料轻柴油或者沼气用以生产厌氧发酵工艺所需的热水。当厌氧发酵系统产生的沼气量足够时，使用沼气用以生产工艺所需的热水，沼气储罐中来的低压沼气，经调压器调压后进入燃油燃气两用锅炉作为燃料生产热水。当厌氧发酵系统所需要的热水时，热水锅炉521作为备用。

图5为本实用新型沼液脱水装置一实施例的示意图，如图5所示，沼液脱水装置4包括离心机42，以及分别与离心机连接的污泥切割设备41、絮凝剂配置站43、螺旋输送机44和离心液储存器45。结合图1，来自厌氧发酵装置2的发酵液先经污泥切割机41切割，打碎颗粒较大的物料，加入配置的絮凝剂后于离心机42中离心，离心产生的沉淀由螺旋输送机44送出用于有机堆肥，产生的液体通入离心液储存器45，再经污水处理系统处理。

Claims (5)

1.一种用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，其特征在于包括

压滤液预处理装置，对用于发电的垃圾进行稀释，去除小颗粒重杂质；

厌氧发酵装置，与所述压滤液预处理装置、沼液脱水装置和沼气预处理装置分别连接；

发电装置，与所述沼气预处理装置连接。

2.根据权利要求1所述的用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，其特征在于所述压滤液预处理装置包括依次连接的接收池、动态混合池、砂石分离器和进料缓冲设备；集水器与所述的与动态混合器连接，用于稀释来自接收池的垃圾；与砂石分离器连接的砂石收集器，用于收集所分离的砂石。

3.根据权利要求1所述的用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，其特征在于所述沼气预处理装置包括过滤器、与过滤器连接的净化单元、与净化单元连接的储气容器，以及与储气容器连接的冷凝水收集器。

4.根据权利要求1所述的用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，其特征在于所述沼液脱水装置包括离心机，以及分别与离心机连接的污泥切割设备、絮凝剂配置站、输送机和离心液储存器。

5.根据权利要求1所述的用于发电的分类垃圾发酵制沼气系统，其特征在于所述发电装置包括增压风机和沼气利用单元。

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