CN101314163B - 陈旧垃圾资源化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的陈旧垃圾彻底无害化和最大限度的资源化处理方法；包括清毒灭菌、筛选、风选、将废竹木和塑料经预处理后制成木塑人造板；将腐化土和浓缩废液制成优质有机肥的主要原料。采用本发明的方法来处理陈旧垃圾具有如下优点：1、消除了常规处理陈旧垃圾产生的恶臭、异味和对环境的污染。避免陈旧垃圾，添加新鲜有机物再二次发酵制成堆肥，所带来的温室气体污染和重金属污染及产生的易燃气体而导致易燃易爆的问题。2、避免了焚烧处理产生的大气污染，尤其是二恶英污染；3、能够对陈旧垃圾中的有用物质进行最大限度的回收利用，产生了很好的社会效益、经济效益和生态环境效益。
Description
技术领域：
本发明涉及有机固体废弃物处理及综合利用领域，特别涉及陈旧垃圾资源化处理方法。
背景技术
本发明所称的陈旧垃圾主要是针对未经任何处理的自然堆放垃圾和填埋厂封厂后的垃圾，堆肥终了的减量垃圾。
据建设部2002年发布的统计资料：我国660个建制市生活垃圾产生量1.36亿吨，其中集中处理量7404万吨，有6200万吨未经任何处理，这些生活垃圾或被堆放在指定地点，或随意堆放在河沿、池塘及城乡结合部。生活垃圾“围城”现象十分严重；660个建制市以外的县城，建制镇，年产生生活垃圾约3600万吨，基本没有得到处理，被就近倾倒在坑塘、河沿、湖泊等，对环境造成严重地污染。截至2003年底，全国共建设生活垃圾处理厂(场)575座，处理能力7545万吨，其中生活垃圾填埋场457座，处理能力为6404万吨，分别占79.5％和84.5％，生活垃圾焚烧厂47个，处理能力370万吨，分别占8.2％和4.9％，生活垃圾堆肥厂70个，处理能力717万吨，分别占12％和9.5％。
国家环保总局于2001年对30个省、区、市地329个生活垃圾处理设施进行了调研，结果：“生活垃圾填埋场中基本符合卫生填埋要求的占8.9％，部分符合卫生填埋要求的占43.9％，简易填埋场占40.5％，”严重污染水体，同未处理的垃圾堆放没有本质区别。如果按2002年填埋场457座处理能力为6404万吨的20％估算，简易填埋的占1280.8万吨，加上前面所述的建制市中6200万吨未经任何处理，县、镇基本没有得到处理的垃圾3600万吨，全国共计：11081万吨，再加上堆肥厂被丢弃的减量垃圾，这和近年来其它资料统计的垃圾尚存12000万吨的数据是接近的。
据上海老港填埋场对填埋垃圾十四年平均值测算，填埋场陈旧垃圾的平均热值在2800大卡/kg，40mm筛上物平均热值高达6500大卡/kg，能源、资源利用起来可观。40mm筛下物中稳定的有机质绝大部分不易再分解，其中含类腐殖酸物质或称木质素衍生物在大约15％左右。除了绝大部分为不易再分解的类腐殖酸物质或称木质素衍生物；同时还存在着大量的病菌、病毒和微生物毒素及被浓缩的重金属。如直接做农肥会污染土壤和农产品。如丢弃，会产生二次污染，同时也是资源的浪费。我国大部分用做树木绿化的营养土、或填埋厂覆盖土。有的发达国家为了避免生态风险不再做为绿化用营养土，只重复做为填埋场覆盖土，降低了填埋场的利用率。陈旧垃圾除污染环境外，占用了大量土地，浪费了土地资源。经雨水淋溶，渗沥液会造成水体污染。封场的填埋垃圾有很多城市要清场做二次处理，以便做二次填埋场，节省用地。继续选新的填埋场地，对很多城市来讲，已实属不易。对陈旧垃圾的处理，意义重大。如果用传统技术只能用焚烧法进行处理，存在的问题是成本高、投资大，对大气二次污染严重，解决二次污染的成本很高，而且是浪费资源。没做任何处理的陈旧垃圾，浪费土地资源，浪费可再生能源资源，浪费可再生物质资源，而且继续污染环境。
城市生活垃圾是指在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固体废物。长期以来我国城市生活垃圾一直采用堆放和填埋的方法进行处理。在填埋场堆放或填埋≥2年的城市生活垃圾称为陈旧生活垃圾。陈旧生活垃圾经多年降解后已基本稳定化，其特点是微生物死亡体含量丰富，有机物含量较低，灰分大，热值低。城市生活垃圾采用堆放和填埋的方法不但污染了环境，也造成了资源的浪费。
现有的陈旧垃圾只有传统的堆肥技术，依靠加入新鲜垃圾或秸杆类、工业有机废弃物类进行好氧二次发酵，发酵时间长，有重金属和微生物毒素残留。
中国专利申请号为200510090096.6公开了一种以陈旧生活垃圾为原料生产活性营养肥的方法，其为利用固氮菌、光和细菌、酵母菌、乳酸菌、功能性芽胞杆菌等微需氧或需氧菌组成的复合菌剂和蚯蚓，对陈旧生活垃圾加2-5％的稻糠和长30mm的秸杆做为疏松剂进行发酵，得到的肥料的有机成分含量进行测定，若不能达到：全氮≥0.3％，速效氮≥0.04％，全磷≥0.1％，全钾≥0.2％时，进行氮、磷、钾的平衡，即加入氮肥、磷肥和钾肥等营养平衡剂以达到标准。但陈旧的垃圾中被浓缩的重金属没有被分离，直接做有机肥或加入新鲜有机物。进行二次发酵做有机肥都会造成生态风险。
另外，本发明还发现陈旧垃圾是经长期自然或人工堆肥发酵处理，长期填埋处理，易腐有机物都腐解转化成温室气体，CO2、CO、CH4、H2、NOX、H2S和有机硫化物有机胺等恶臭气体，剩余的是不易发酵的腐殖酸类物质和被浓缩的重金属和死亡菌体的细胞壁及微生物毒素、竹木类、人工合成纤维类、塑料类、金属类，无机类如砂石、泥土、陶瓷玻璃类。达到了稳定化，不能再二次发酵，加入新鲜有机物进行发酵，缺乏实际意义，陈旧垃圾中的重金属和微生物毒素会影响二次发酵有机肥的质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对陈旧垃圾的特点，而提出一种陈旧垃圾资源化处理方法，以解决现有陈旧垃圾处理方法所存在的不足。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种陈旧垃圾资源化处理方法，包含以下步骤：
1)筛选：对陈旧垃圾进行筛选，筛选出尺寸大于300mm以上的大件垃圾进行破碎，破碎成尺寸在20mm以下的碎块垃圾；
2)灭菌：将步骤1)破碎的碎块垃圾连同筛选出来的其余垃圾一起输送到灭菌、消毒罐内，向灭菌消毒罐内通入温度120℃以上、压力在0.2Mpa以上的饱和蒸汽或过热蒸汽，保持时间在2-4小时，以将垃圾中所有的微生物彻底灭掉；灭菌后分离出固体部分和液体部分；
3)筛分：将经过步骤2)灭菌后的固体部分先用10mm-15mm筛孔的筛选机筛选；筛选出来的筛下物输送到水溶解罐中，加入筛下物6-10倍量的含硫酸的水溶液，在常温常压下水解浸泡1-3小时，使筛下物中的重金属溶解，溶解时使用的硫酸浓度为2-5％；水解浸泡结束后，用离心机分离出含泥土杂物和腐殖酸类物质的酸不溶物，离心机转数为2000转-6000转/分，同时将溶解有重金属的硫酸水溶液输送到含重金属溶液罐中，待收集到一定量时，采用铁氧体方法进行处理；加硫酸亚铁的量为重金属总量的10-20倍，PH调整到8-9，用空压机产生的加压空气进行氧化反应，空气量为溶液量的2-6倍，反应温度为50℃-100℃。反应完成后，用离心机分离出湿铁氧体，离心机转数为2000转-6000转/分，然后用150℃以上的热风干燥到含水量2％-5％，再冷却至常温后，计量、包装即成含重金属铁氧体，含量为90％以上。
4)将步骤3)中的含泥土杂物和腐殖酸类物质的不溶物输送到碱溶解罐中，加入2％-5％碱溶液进行浸泡，浸泡过程维持在0.5小时-3小时，碱溶液用量为控制整个浸泡过程pH值为8-10，使不溶物中的腐殖酸类物质完全溶解出来；溶解后的碱溶物用2-8％的硫酸进行中和，中和过程中控制pH值为1-5，使碱溶物中的腐殖酸类物质沉淀出来备用；碱不溶物中含有泥土和杂物填埋处理；
5)将步骤3)中的筛上物进行风选，将筛上物中的竹木类物质、沙石类物质、玻璃类物质和塑料类物质分别风选出来；然后将竹木类物质粉碎成0.1mm-1mm和60目-200目的竹木粉两部分备用；将塑料类物质经水洗后分离出较干净的塑料，经干燥后，粉碎成20目-100目的塑料粉备用；将砂石类物质、玻璃类物质以及陶瓷类物质填埋处理或回收做建材使用；
6)将步骤2)灭菌处理后的液体部分浓缩成浓度为20％-60％的浓缩液，与步骤4)得到的腐殖酸类物质混合均匀，在150℃-300℃条件下，喷雾干燥后得到生成含活性(含五碳糖、六碳糖类)的活性有机质和非活性(含腐殖酸类)有机质的优质有机肥的主要原料。
在本发明中，所述步骤5)得到的0.01mm-1mm竹木粉用成型机压成燃料块，经热解汽化炉进行热解气化产生燃料气体，作为蒸汽锅炉的燃料使用。
在本发明中，所述步骤5)得到60目-200目竹木粉和20目-100目塑料粉，按照重量比为竹木粉∶塑料粉＝3-4∶7-6的比例混合，混合后采用压力机或挤出机制成木塑人造板材(属于已知公开技术)。
由于采用了如上的技术方案，采用本发明的方法来处理陈旧垃圾具有如下优点：
1、消除了常规处理陈旧垃圾产生的恶臭和异味污染和温室气体污染问题，尤其是蚊、蝇寄生，携带病菌、病毒到处传播极易发生传染性疾病，省去了目前陈旧垃圾堆肥的长时间2次发酵。
2、避免了堆肥、填埋处理大量产生可燃气体而导致易燃易爆的危害。
3、避免了焚烧法产生的二次污染，尤其是二恶英污染。
4、解决了陈旧垃圾长期占有大量土地资源。
5、能够对陈旧垃圾中的有用物质最大限度地回收，取得了明显的社会效益、经济效益和生态环境效益。
附图说明
图1为本发明陈旧垃圾资源化处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
参见图1，陈旧垃圾资源化处理方法，具体包括如下步骤：
1、筛选：对陈旧垃圾进行筛选，筛选出尺寸大于300mm以上的大件垃圾进行破碎，经大功率、板牙式破碎机破碎成尺寸在20mm以下的碎块垃圾；在该步骤中，将尺寸大于300mm以上的大件垃圾进行破碎主要是考虑到能够顺利输送到灭菌消毒罐，防止卡住；
2、灭菌：将步骤1破碎的碎块垃圾连同筛选出来的其余垃圾一起输送到灭菌消毒罐内，向灭菌消毒罐内通入温度130℃、压力在0.3Mpa的饱和蒸汽或过热蒸汽，保持时间在2小时左右，以将垃圾中所有的微生物彻底灭掉；在灭菌过程中，体积大的塑料薄膜，会收缩成不规则的球状。使陈旧垃圾体积减量到1/3。在灭菌过程中，陈旧垃圾中的半纤维素分解的不同分子量的五碳糖类先排出，经尾气回收的热量浓缩成含固量60％的浓缩液备用；
3、筛分：将经过步骤2灭菌后的固体部分先用10mm-15mm筛孔的筛选机筛选；筛选出来的筛下物输送到溶解罐中，加入筛下物8倍量的硫酸水溶液在常温常压下水解浸泡2小时，使筛下物中的重金属溶解，溶解时使用的硫酸浓度为2％；水解浸泡结束后，用离心机分离出含泥土杂物和腐殖酸类物质的不溶物，同时将溶解有重金属的硫酸水溶液排入含重金属溶液罐中，待收集到一定量时，采用铁氧体方法进行处理；硫酸业铁加量为重金属的20倍，PH调整到8，鼓空气量为溶液量的2倍，反应温度为70℃，反应时间为30分钟后，用离心机进行离心分离，离心机转数为3000转/分，离心分离出的湿铁氧体用150℃的热风干燥到含水量5％，再冷却至常温后，进行计量、包装，生成含重金属铁氧体90％以上的产品。
4、将步骤3中的含泥土杂物和腐殖酸类物质的酸不溶物输送到碱溶解罐中，加入2％碱溶液进行浸泡，浸泡过程同时搅拌，转数为60转/分维持在2小时，碱溶液用量为控制整个浸泡过程pH值为9，使不溶物中的腐殖酸类物质完全溶解出来；溶解后的碱溶物用重量百分比浓度为5％的硫酸进行中和，中和过程中控制pH值为3，使碱溶物中的腐殖酸类物质溶解出来备用；溶解后的碱不溶物中含有泥土和杂物进行填埋处理；
5、将步骤3中的筛上物进行风选，将其中的竹木类物质、沙石类物质、玻璃类物质和塑料类物质分别风选出来；然后将竹木类物质用粉碎机粉碎成0.3mm和200目二部分；0.3mm竹木粉压成燃料块经热解汽化炉进行热解气化，产生的燃料气作为蒸汽锅炉的燃料使用。200目竹木粉做木塑板材用。经水洗后分离出较干净的塑料，经干燥后粉碎成100目的塑料粉同200目竹木粉按照重量比为竹木粉∶塑料粉＝3∶7的比例混合，混合后采用挤出机制成木塑人造板材。将陈旧垃圾中砂石类物质、玻璃类物质以及陶瓷类物质填埋处理或回收做建材使用；
6、将步骤2灭菌处理后的液体部分浓缩成含固量60％的浓缩液，与步骤4得到的腐殖酸类物质混合均匀，在250℃条件下，喷雾干燥后得到生成含活性(含五碳糖、六碳糖类)有机质成分和非活性(含腐殖酸类)有机质成份的优质有机肥的主要原料。
Claims (3)
1.一种陈旧垃圾资源化处理方法，其特征在于，包含以下步骤：
1)筛选：对陈旧垃圾进行筛选，筛选出尺寸大于300mm的大件垃圾进行破碎，破碎成尺寸在20mm以下的碎块垃圾；
2)灭菌：将破碎步骤的碎块垃圾连同筛选出来的大件垃圾后的其余垃圾一起输送到灭菌消毒罐内，向灭菌消毒罐内通入温度120℃以上、压力在0.2Mpa以上的饱和蒸汽或过热蒸汽，保持时间在2-4小时，以将垃圾中所有的微生物彻底灭掉；灭菌后分离出固体部分和液体部分；
3)筛分：将经过步骤2)灭菌后的固体部分先用10mm-15mm筛孔的筛选机筛选；筛选出来的筛下物输送到水溶解罐中，加入筛下物6-10倍量的含硫酸的水溶液，在常温常压下水解浸泡1-3小时，使筛下物中的重金属溶解，溶解时使用的硫酸水溶液浓度为2-5％；水解浸泡结束后，用离心机分离出含泥土杂物和腐殖酸类物质的酸不溶物，离心机转数为2000转-6000转/分，同时将溶解有重金属的硫酸水溶液输送到含重金属溶液罐中，待收集到一定量时，采用铁氧体方法进行处理；硫酸亚铁加量为重金属总量的10-20倍，pH调整到8-9，用空压机产生的加压空气进行氧化反应，空气量为溶液量的2-6倍，反应温度为50℃-90℃，反应时间为20分钟-2小时后，形成含重金属的湿铁氧体，用离心机分离出湿铁氧体，离心机转数为2000转-6000转/分，然后用150℃以上的热风干燥到含水量2％-5％，再冷却至常温后，计量、包装即生成含重金属的稳定的铁氧体其含量为90％以上；
4)将步骤3)中的含泥土杂物和腐殖酸类物质的酸不溶物输送到碱溶解罐中，加入浓度为2％-5％的碱溶液进行浸泡溶解，浸泡过程同时搅拌，转数在20转-100转/分，维持在0.5小时-3小时，碱溶液用量为固体体积的4-8倍，控制整个浸泡溶解过程pH值为8-10，使不溶物中的腐殖酸类物质完全溶解出来；与泥土杂物分离，溶解后的碱溶物用2-8％的硫酸水溶液进行中和，中和过程中控制pH值为1-5，使碱溶物中的腐殖酸类物质沉淀出来备用；碱不溶物中含有泥土和杂物进行填埋处理；
5)将步骤3)中的筛上物进行风选，将筛上物中的竹木类物质、沙石类物质、玻璃类物质和塑料类物质分别风选出来；然后将竹木类物质粉碎成0.1mm-1mm和60目-200目的竹木粉两部分备用；将塑料类经水选、水洗后分离出较干净的塑料，经干燥后粉碎成20目-100目的塑料粉备用；将砂石类物质、玻璃类物质以及陶瓷类物质填埋处理或回收做建材使用；
6)将步骤2)灭菌处理后的液体部分浓缩成含固量20％-60％的浓缩液，与步骤4)得到的腐殖酸类物质混合均匀，在150℃-300℃条件下，喷雾干燥后得到生成含五碳糖和六碳糖类的活性有机质成份和含腐殖酸类的非活性有机质成份的优质有机肥的主要原料。
2.如权利要求1所述的陈旧垃圾资源化处理方法，其特征在于，所述步骤5)得到的竹木粉0.1mm-1mm的部分用成型机压成燃料块经热解汽化炉进行热解气化产生燃料气，作为蒸汽锅炉的清洁燃料使用。
3.如权利要求1所述的陈旧垃圾资源化处理方法，其特征在于，所述步骤5)得到的60目-200目竹木粉和20目-100目的塑料粉，按照重量比为竹木粉∶塑料粉＝3-4∶7-6的比例混合，混合后采用压力机或挤出机制成木塑人造板材。
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