CN206716713U - 一种城市有机固体废弃物资源能源化处理系统 - Google Patents

一种城市有机固体废弃物资源能源化处理系统 Download PDF

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杨成禹
张茂
陈垒
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本实用新型属于固体废弃物资源化处理领域,涉及一种能集约化处理各类城市有机固体废弃物的废弃物资源化处理系统,城市有机固体废弃物通过预处理单元处理后分为可回收物质、易降解有机废弃物及不易降解的有机废弃物三类,可回收物质直接回收,易降解有机废弃物送入厌氧发酵单元发酵产生沼气、沼渣及沼液,沼渣汇同不易降解的有机废弃物送入热解气化单元处理产生蒸汽和电,沼液汇同渗滤液及其它污水送入污水处理单元处理。本实用新型有益之处在于,协同处理各种城市有机固体废弃物的同时产生电、沼气等产品,能够真正实现城市固体废弃物资源能源化,而且无二次污染产生,能够为社会带来显著的环境效益和经济效益,具有推广价值。

Description

一种城市有机固体废弃物资源能源化处理系统
技术领域
本实用新型属于固体废弃物资源化处理领域,涉及一种能集约化处理各类城市有机固体废弃物的废弃物资源化处理系统。
背景技术
城市有机固体废弃物主要是指城市居民日常生活中或为日常生活提供服务的活动中产生的含有有机可燃或可降解成分的固体废弃物。目前,城市有机固体废弃物主要包括生活垃圾、餐饮垃圾、园林垃圾、果蔬垃圾、市政污泥及市政粪渣等。随着社会的发展,人民生活、生产活动日趋复杂和多样化,由此带来的城市生活垃圾等各种城市有机固体废弃物的产量和类型也随之增加,对环境的影响也愈加突出,已成为环境污染的重要污染源。
当前,我国城市有机固体废弃物的处理方式以填埋、焚烧、堆肥及厌氧发酵为主。其中填埋适合于各种城市有机固体废弃物的处置,但这种处理方法会占用大量土地,且容易污染地下水源,填埋场处理能力也有限、服务期满后仍需新建填埋场,进一步占用土地资源,因此填埋法已不是主流处理方式和发展方向。焚烧处理能够实现固体废弃物的减容减量、能源化利用效果好,逐渐成为生活垃圾的主流处理方式,虽然焚烧法能够将废弃物中难降解的热值较高的有机物(如生活垃圾中废纸、熟料、织物、竹木,及园林垃圾的树叶、树枝、树干等)产生热量并且实现能源化利用,但对于含水率高热值低的餐饮垃圾、果蔬垃圾、市政污泥及市政粪渣则难以直接处理,焚烧产生二噁英、飞灰(危险废弃物)对环境带来二次污染,邻避效应严重。厌氧发酵或堆肥适用于含水率高热值低易降解,有机成分较高的的餐饮垃圾、果蔬垃圾、市政污泥及市政粪渣处理,能耗低,且可产生的沼气、沼渣及沼液等能源资源产品,然而各种垃圾中污染源较多,往往产生的沼渣及沼液类废弃物肥料难以合格,市场推广难度大,而再次成为废弃物,最终导致其资源能源化利用水平低下。
我国城市有机固体废弃物的处理大部分实行的单一处理模式,这种单一的处理模式会带来以下问题。首先,能源问题:单一处理导致各类固废项目多以单独选址、单独建设、分散布局的模式存在,规模效应弱,且各处理项目间物质流网络冗长,能源不能实现高效梯级利用,与循环经济的发展理念不相符。其次,环保问题:项目分散布局,污染源分布广,单独依靠各项目本身,二次污染再处理代价高,且环保指标不断提高,项目本身潜存在着巨大的政策风险。最后,土地问题:各项目均需配套独立的公辅设施,这些公辅系统存在明显的重叠,公辅系统将占用大量宝贵的土地资源。
因此,统筹考虑各类城市有机固体废弃物的处置需求,充分发挥土地、能源、水源等基础设施和相关市政配套条件的共享效应,充分发挥各类处理技术的优势,开发一个能集约化处理各类有机固体废弃物处理的系统是破解上述难题,实现扬长避短,优势互补的现实需要。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型为了解决有机固体废弃物的单一处理模式能源消耗大且不环保的问题,提供一种将多种有机固体废弃物处理技术以适当的方式有机结合在一起,每种处理技术或设施仅处理适宜的城市有机固体废弃物组分,改善城市有机固体废弃物处理的效果,降低城市有机固体废弃物处理费用,最大程度实现城市有机固体废弃物资源化处理的固体废弃物资源能源化处理系统。
为达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:包括:
储存单元:储存单元上开设有若干个有机固体废弃物储存单元,有机固体废弃物储存单元上开设有对应的进料口和出料口;
预处理单元:预处理单元包括与有机固体废弃物储存单元相对应的有机固体废弃物预处理单元,有机固体废弃物预处理单元包括可回收物质收集装置、浆液收集装置和有机固态物料收集装置,可回收物质收集装置、浆液收集装置和有机固态物料收集装置上设有进料口和出料口,浆液收集装置用来收集含固率小于15%的浆液,有机固态物料收集装置用来收集尺寸小于200mm的不易降解的有机固态物料;
厌氧发酵单元:厌氧发酵单元包括厌氧发酵罐、沼气净化单元、沼气储柜、机械脱水装置,厌氧发酵罐上开设有蒸汽换热接口、进料口、出气口和出料口,沼气净化单元和沼气储柜上均开设有进气口和出气口,机械脱水装置上开设有进料口、出渣口和出液口,厌氧发酵罐的进料口与浆液收集装置的出料口相连,厌氧发酵罐的出气口与沼气净化单元的进气口相连,沼气净化单元的出气口与沼气储柜的进气口相连,厌氧发酵罐的出料口与机械脱水装置的进料口相连;
热解气化单元:热解气化单元包括顺序相连的进料装置、热解气化炉、二燃室、余热锅炉、汽轮发电单元、烟气净化单元、飞灰固化单元,进料装置上开设有进料口和进渣口,进料装置上的进料口与有机固态物料收集装置的出料口相连,进料装置上的进渣口与机械脱水装置上的出渣口相连,二燃室上开设有燃气进口,燃气进口与沼气储柜上的出气口相连,余热锅炉上开设有蒸汽出口,汽轮发电单元上开设有蒸汽进口和抽汽口,所述蒸汽出口与汽轮发电单元上的蒸汽进口连接,所述抽汽口与厌氧发酵罐的蒸汽换热接口连接,烟气净化单元包括脱硫装置、除氨装置和除尘装置,飞灰固化单元包括粉尘固化装置;
污水处理单元:污水处理单元上设有废水处理装置。
进一步,有机固体废弃物储存单元包括生活垃圾储存单元、餐饮垃圾储存单元、园林垃圾储存单元、果蔬垃圾储存单元、市政污泥储存单元和市政粪渣储存单元。
进一步,有机固体废弃物储存单元上设有有机固体废气物腐变控制装置。
进一步,有机固体废弃物预处理单元包括生活垃圾预处理单元、餐饮垃圾预处理单元、园林垃圾预处理单元、果蔬垃圾预处理单元、市政污泥预处理单元和市政粪渣预处理单元。
进一步,生活垃圾预处理单元包括给料、破袋、滚筒筛分、磁选、涡电流分选、风选、摇床分选、破碎除杂、制浆除杂装置;所述餐饮垃圾预处理单元包括分拣、破碎制浆、均质除砂、固液分离、湿热处理装置;所述园林垃圾预处理单元包括粗破、细破装置;所述果蔬垃圾预处理单元包括破碎除杂、制浆除杂装置;所述市政污泥预处理单元包括均质除砂、湿热处理装置;所述市政粪渣预处理单元包括过滤、制浆除杂装置。
进一步,热解气化炉为上吸式热解气化炉。
进一步,机械脱水装置中设有沼渣过滤网。
进一步,污水处理单元的废水处理装置上设有污水净化器。
本实用新型的有益效果在于:
本实用新型提供的城市有机固体废弃物资源能源化处理系统能够将生活垃圾、餐饮垃圾、园林垃圾、果蔬垃圾、市政污泥及市政粪渣等城市有机固体废弃物协同、连续、无害化处理,并能回收可用物质、产生电、沼气等能源产品,杜绝了含有有害物质的沼渣沼液作为肥料再次流向市场,较好的实现了城市有机固体废弃物的无害化、资源化以及能源化处理,能够为社会带来显著的环境效益和经济效益,具有推广价值。本实用新型特别适用于人口规模小,城市有机固体废弃物产生量较小的城市。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本实用新型提供如下附图进行说明:
图1为本实用新型城市有机固体废弃物资源能源化处理系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示的城市有机固体废弃物资源能源化处理系统,其主要包括储存单元、预处理单元、厌氧发酵单元、热解气化单元和污水处理单元。
储存单元包括6个有机固体废弃物储存单元,分别为生活垃圾储存单元、餐饮垃圾储存单元、园林垃圾储存单元、果蔬垃圾储存单元、市政污泥储存单元和市政粪渣储存单元,这6个有机固体废弃物储存单元上均开设有对应的进料口和出料口,有机固体废弃物储存单元的储存能力约为3-7天。
预处理单元包括生活垃圾预处理单元、餐饮垃圾预处理单元、园林垃圾预处理单元、果蔬垃圾预处理单元、市政污泥预处理单元和市政粪渣预处理单元,这6个预处理单元上也分别开设对应的进料口和出料口,预处理单元的进料口与储存单元上的出料口分别连接。6个预处理单元对相应的有机固体废弃物进行处理,将处理后的有机固体废弃物分别收集在可回收物质收集装置、浆液收集装置和有机固态物料收集装置中,可回收物质(如金属、熟料瓶、玻璃瓶)收集装置中收集可回收物质、浆液(如瓜果、饭菜、菜皮、捎脚、粪渣等)收集装置中收集容易降解的有机物制成含固率小于15%的浆液、有机固态物料(如废纸、熟料、织物、竹木、砂砾及其它物料)收集装置收集破碎制成的尺寸小于200mm的不易降解的有机固态物料。
厌氧发酵单元包括厌氧发酵罐、沼气净化单元、沼气储柜、机械脱水装置,厌氧发酵罐的进料口与浆液收集装置的出料口相连,厌氧发酵罐的出气口与沼气净化单元的进气口相连,沼气净化单元的出气口与沼气储柜的进气口相连,厌氧发酵罐的出料口与机械脱水装置的进料口相连。厌氧发酵罐的进料条件为预处理单元中含固率小于15%的浆液,厌氧发酵罐的温度保持在50~65℃,沼气净化单元对厌氧发酵罐产生的沼气进行除尘、脱硫以及脱水等净化处理后进入沼气储柜,机械脱水装置对厌氧发酵罐中产生的沼渣和沼液进行分离和脱水,将沼渣脱水至含水率小于50%时送入热解气化单元的进料装置,沼液则送入污水处理单元进行处置。
热解气化单元包括顺序相连的进料装置、热解气化炉、二燃室、余热锅炉、汽轮发电单元、烟气净化单元、飞灰固化单元,进料装置上的进料口与有机固态物料收集装置的出料口相连,进料装置上的进渣口与机械脱水装置上的出渣口相连,热解气化炉为上吸式热解气化炉,二燃室上的燃气进口与沼气储柜上的出气口相连,余热锅炉上的蒸汽出口与与汽轮发电单元上的蒸汽进口连接,汽轮发电单元上的抽汽口与厌氧发酵系统的蒸汽换热接口连接。厌氧发酵罐中的沼渣脱水后送入进料装置,进料装置的进料条件为预处理单元中尺寸小于200mm的不易降解的有机固态物料,热解气化炉的炉温保持在650~1150℃,物料在炉内发生复杂的热解气化反应,反应完全后的炉渣通过炉底排除,炉渣可外送做建材使用。同时厌氧发酵单元产生的沼气可作为补燃燃料进入二燃室燃烧放热,正常工作时二燃室室内温度保持在900-1150℃,烟气在此温度区间停留时间应大于2S,以保证二噁英能有效分解。余热锅炉用于产生蒸汽,蒸汽首先送入汽轮发电单元发电,再从汽轮发电单元抽取部分蒸汽为厌氧发酵罐供热,烟气净化单元对上述余热锅炉排除的烟气进行脱酸、脱二噁英及除尘处理以达到排放标准。飞灰固化单元对上述烟气净化单元产生的粉尘进行固化处理,固化后的物质送入填埋场填埋。
污水处理单元用于处理系统产生的所有废水(如厌氧发酵过程中产生的沼液、储存单元产生的渗滤液及系统其它单元产生的污水),并达中水回用标准。
本实用新型所述系统的处理方法,包括如下步骤:
A、有机固体废弃物的分类收集,将生活垃圾、餐饮垃圾、园林垃、果蔬垃圾、市政污泥和市政粪渣分别分类收集在生活垃圾储存单元、餐饮垃圾储存单元、园林垃圾储存单元、果蔬垃圾储存单元、市政污泥储存单元和市政粪渣储存单元中;
B、将生活垃圾、餐饮垃圾、园林垃、果蔬垃圾、市政污泥和市政粪渣进行预处理,生活垃圾的预处理工序依次为给料、破袋、滚筒筛分、磁选、涡电流分选、风选、摇床分选、破碎除杂、制浆除杂;餐饮垃圾预处理工序依次为分拣、破碎制浆、均质除砂、固液分离、湿热处理;园林垃圾预处理工序依次为粗破、细破;果蔬垃圾预处理工序依次为破碎除杂、制浆除杂;市政污泥预处理工序依次为均质除砂、湿热处理;市政粪渣预处理工序依次为过滤、制浆除杂工序。6种有机固体废弃物经处理后,分为三大类,第一类为可回收物质(如金属、熟料瓶、玻璃瓶)、第二类为容易降解的有机物制成含固率小于15%的浆液(如瓜果、饭菜、菜皮、捎脚、粪渣等)、第三类为尺寸小于200mm的不易降解的有机固态物料(如废纸、熟料、织物、竹木、砂砾及其它物料)。
C、步骤B中第二类含固率小于15%的浆液通入到厌氧发酵罐中发酵,厌氧发酵罐的进料条件为预处理单元中含固率小于15%的浆液,厌氧发酵罐的温度保持在50~65℃,厌氧发酵罐产生的沼气进入沼气净化单元对厌氧发酵罐产生的沼气进行除尘、脱硫以及脱水等净化处理,净化处理后的沼气进入沼气储柜,其中一部分沼气用来给热解气化单元中的二燃室提供燃烧动力,一部分沼气可以进行外卖。厌氧发酵罐中产生的沼渣和沼液通过机械脱水装置对进行分离和脱水,将沼渣脱水至含水率小于50%时送入热解气化单元的进料装置,沼液则送入污水处理单元进行处置。
D、步骤B中的第三类尺寸小于200mm的不易降解的有机固态物料送入进料装置中热解,热解气化炉的炉温保持在650~1150℃,物料在炉内发生复杂的热解气化反应,反应完全后的炉渣通过炉底排除,炉渣可外送做建材使用。同时厌氧发酵单元产生的沼气可作为补燃燃料进入二燃室燃烧放热,正常工作时二燃室室内温度保持在900-1150℃,烟气在此温度区间停留时间应大于2S,以保证二噁英能有效分解。余热锅炉用于产生蒸汽,蒸汽用于汽轮发电单元发电,并从汽轮发电单元抽取部分蒸汽为厌氧发酵罐供热,烟气净化单元对上述余热锅炉排除的烟气进行脱酸、脱二噁英及除尘处理以达到排放标准。飞灰固化单元对上述烟气净化单元产生的粉尘进行固化处理,固化后的物质送入填埋场填埋。
E、污水处理单元将处理系统产生的所有废水(如厌氧发酵过程中产生的沼液、储存单元产生的渗滤液及系统其它单元产生的污水)进行处理,达到水回收利用的标准。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种城市有机固体废弃物资源能源化处理系统,其特征在于,包括:
储存单元:所述储存单元上开设有若干个有机固体废弃物储存单元,所述有机固体废弃物储存单元上开设有对应的进料口和出料口;
预处理单元:所述预处理单元包括与有机固体废弃物储存单元相对应的有机固体废弃物预处理单元,所述有机固体废弃物预处理单元包括可回收物质收集装置、浆液收集装置和有机固态物料收集装置,所述可回收物质收集装置、浆液收集装置和有机固态物料收集装置上设有进料口和出料口,所述浆液收集装置用来收集含固率小于15%的浆液,所述有机固态物料收集装置用来收集尺寸小于200mm的不易降解的有机固态物料;
厌氧发酵单元:所述厌氧发酵单元包括厌氧发酵罐、沼气净化单元、沼气储柜、机械脱水装置,所述厌氧发酵罐上开设有蒸汽换热接口、进料口、出气口和出料口,所述沼气净化单元和沼气储柜上均开设有进气口和出气口,所述机械脱水装置上开设有进料口、出渣口和出液口,所述厌氧发酵罐的进料口与浆液收集装置的出料口相连,所述厌氧发酵罐的出气口与沼气净化单元的进气口相连,所述沼气净化单元的出气口与沼气储柜的进气口相连,所述厌氧发酵罐的出料口与机械脱水装置的进料口相连;
热解气化单元:所述热解气化单元包括顺序相连的进料装置、热解气化炉、二燃室、余热锅炉、汽轮发电单元、烟气净化单元、飞灰固化单元,所述进料装置上开设有进料口和进渣口,所述进料装置上的进料口与有机固态物料收集装置的出料口相连,所述进料装置上的进渣口与机械脱水装置上的出渣口相连,所述二燃室上开设有燃气进口,所述燃气进口与沼气储柜上的出气口相连,所述余热锅炉上开设有蒸汽出口,所述汽轮发电单元上开设有蒸汽进口及抽汽口,所述蒸汽出口与汽轮发电单元上的蒸汽进口连接,所述抽汽口与厌氧发酵罐的蒸汽换热接口连接,所述烟气净化单元包括脱硫装置、除氨装置和除尘装置,所述飞灰固化单元包括粉尘固化装置;
污水处理单元:所述污水处理单元上设有废水处理装置。
2.如权利要求1所述的城市有机固体废弃物资源能源化处理系统,其特征在于,所述有机固体废弃物储存单元包括生活垃圾储存单元、餐饮垃圾储存单元、园林垃圾储存单元、果蔬垃圾储存单元、市政污泥储存单元和市政粪渣储存单元。
3.如权利要求2所述的城市有机固体废弃物资源能源化处理系统,其特征在于,所述有机固体废弃物储存单元上设有有机固体废气物腐变控制装置。
4.如权利要求3所述的城市有机固体废弃物资源能源化处理系统,其特征在于,所述有机固体废弃物预处理单元包括生活垃圾预处理单元、餐饮垃圾预处理单元、园林垃圾预处理单元、果蔬垃圾预处理单元、市政污泥预处理单元和市政粪渣预处理单元。
5.如权利要求4所述的城市有机固体废弃物资源能源化处理系统,其特征在于,所述生活垃圾预处理单元包括给料、破袋、滚筒筛分、磁选、涡电流分选、风选、摇床分选、破碎除杂、制浆除杂装置;所述餐饮垃圾预处理单元包括分拣、破碎制浆、均质除砂、固液分离、湿热处理装置;所述园林垃圾预处理单元包括粗破、细破装置;所述果蔬垃圾预处理单元包括破碎除杂、制浆除杂装置;所述市政污泥预处理单元包括均质除砂、湿热处理装置;所述市政粪渣预处理单元包括过滤、制浆除杂装置。
6.如权利要求5所述的城市有机固体废弃物资源能源化处理系统,其特征在于,所述热解气化炉为上吸式热解气化炉。
7.如权利要求1~6所述的城市有机固体废弃物资源能源化处理系统,其特征在于,所述机械脱水装置中设有沼渣过滤网。
8.如权利要求7所述的城市有机固体废弃物资源能源化处理系统,其特征在于,所述污水处理单元的废水处理装置上设有污水净化器。
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