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CN103586263B - 一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法 - Google Patents

一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法 Download PDF

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商得辰
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Abstract

本发明涉及一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,先将城市垃圾进行一次破碎、堆放;随后将垃圾堆保持内部温度为40~65℃,相对湿度为40%~80%进行好氧-厌氧发酵,发酵周期12~18天;发酵后的城市垃圾再进行二次破碎;最后进行重力和风选双重分选,将其中的无机组分剔除。本发明可在无外加热源情况下,将城市垃圾的含水率从大于50%降低到15%~40%,热值从小于1000 kcal/kg提高到1800 kcal/kg~3000 kcal/kg,显著拓宽了城市垃圾的无害化和资源化处置途径,可广泛应用于我国水分含量高、热值低以及成分复杂的城市垃圾的干化预处理。

Description

一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法
技术领域
一种城市生活垃圾干化预处理技术,本发明涉及一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法。
背景技术
近几十年来,随着我国经济与社会的快速发展,城镇化建设进展迅速,城镇化率已超过50%。城镇化在改善居民生活质量、促进经济社会繁荣发展的同时,也带来了一些突出的社会环境问题。其中,城市垃圾及其引发的环境污染已成为当前城市建设与发展中迫切需要解决的重大问题之一。截至目前,我国历年堆存垃圾总量已逾30亿吨。当前城市垃圾的处置利用方式,如填埋、焚烧和堆肥,面临着土地占用量大、处理费用高、易造成二次污染等问题,难以满足新时期我国对于城市垃圾无害化、资源化的处置要求。将城市垃圾进行干化预处理,降低其含水率,提高其热值,成为当前国内外广泛应用的城市垃圾处置方式。
由于我国城市垃圾的成分复杂、含水量高、热值低的特点,现有的城市垃圾干化预处理技术的重要任务之一就是降低垃圾的含水率,这样既可以提高其热值,又降低了其粘结性,有利于破碎、分选等工艺。专利《一种生活垃圾无害化焚烧处理系统及处理方法》中,运用烘干机烘干的方法来降低垃圾中的含水率,该方法虽然能够有效减低垃圾中的水分含量,却增加了垃圾干化的成本;专利《一种生活垃圾水解-好氧两段生物干化方法》利用水解和好氧发酵相结合的方式,再辅以翻堆的方式干化城市垃圾,虽然无需引入外加热源,但翻堆设备所需的油耗、电耗,以及翻堆机械易损坏、备品备件的消耗同样增加了运行成本和技术难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,实现了城市垃圾的无外加热源和无需翻堆设备的干化预处理工艺,在降低城市垃圾含水量的同时,大幅度提高其热值,易操作、成本低、效率高。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:
一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,它包括一次破碎、好氧-厌氧发酵、二次破碎、分选等步骤,具体步骤为:
(1)一次破碎::将城市垃圾破碎、堆放成垃圾堆;
(2)好氧-厌氧发酵:将上述垃圾堆进行好氧-厌氧发酵,通过控制吹向垃圾堆的风速,使垃圾堆的平均温度保持在40~65℃,并使垃圾堆的相对环境湿度为40%~80%;
(3)二次破碎:将经过发酵的城市垃圾进行二次破碎;
(4)分选:将二次破碎的城市垃圾经过重力-风力分选分离为重颗粒和轻颗粒,所得轻颗粒即为有热值的干化垃圾。
上述方案中,所述的步骤(1)中的破碎将城市垃圾的粒径破碎至200 mm以下,以利于后续的发酵。
上述方案中,所述步骤(1)是将一次破碎后的城市垃圾堆放于长方形或者圆形的垃圾堆池内,控制堆积高度为4m~7m。
上述方案中,所述步骤(2)中吹向垃圾堆的风速为0.1~1.5m/s。
上述方案中,所述步骤(2)好氧-厌氧发酵周期为12~18天。
上述方案中,所述步骤(2)好氧-厌氧发酵周期中,前8~12天为好氧发酵,吹向垃圾堆的风速为0.6~1.5 m/s;后4~6天为厌氧发酵,吹向垃圾堆的风速为0.1~0.6 m/s。
上述方案中,所述步骤(2)吹向垃圾堆的风从垃圾堆底部吹向垃圾堆上方。
上述方案中,所述步骤(2)好氧-厌氧发酵产生的臭气由设置在垃圾堆上方的风机予以收集。
上述方案中,所述的步骤(3)中的二次破碎是将经过发酵的城市垃圾进行再次破碎,使其粒径为50 mm以下。
上述方案中,所述步骤(4)中的重力-风力分选,所用的风速为2.0~4.0 m/s。
上述方案中,所述步骤(4)中重颗粒经过磁选装置、涡流分选,除去黑色金属和有色金属,最得到无热值无机组分。
与现有技术相比,本发明的有益效果是: 
第一,本发明利用城市垃圾中的生物降解产生热量,再辅以通风控制一定的温湿度,实现了城市垃圾的无外加热源和无需翻堆设备的干化预处理工艺,在降低城市垃圾含水量的同时,大幅度提高其热值,具有易操作、成本低、效率高的特点,可广泛应用于我国城市垃圾的干化预处理。
第二,本发明所述方法包括一次破碎、好氧—厌氧发酵、二次破碎、分选等步骤,可将城市垃圾的含水率从大于50%降低到15%~40%,热值从小于1000 kcal/kg提高到1800 kcal/kg~3000 kcal/kg,显著拓宽了城市垃圾的无害化和资源化处置途径。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合实例进一步阐明本发明的内容,但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1:
一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,具体步骤为:
(1)一次破碎:将城市垃圾送入一次破碎机中,降低垃圾粒径到200mm以下,然后将破碎后的垃圾输送到垃圾堆池中进行堆积,垃圾堆池为长方形,总宽度为68m,为利于后续的生物发酵,垃圾堆堆积高度为6m,分17条平行铺设,每条宽度为4m,长度为20m,各条垃圾堆轮流作业实现对城市垃圾的连续处理;垃圾堆池底部设有通风通道口用于控制通风速度,即可控制好氧-厌氧发酵所需的温度,当然也用来收集垃圾渗滤液,垃圾堆上部设有风机,用于控制垃圾堆上部的风速来收集垃圾发酵臭气;
(2)好氧-厌氧发酵:垃圾堆池位于半封闭厂区内,相对湿度控制在80%,垃圾堆的内部温度为45℃,发酵周期为12天,前8天为好氧发酵,以风机控制垃圾堆池底部通风口的风速在0.6m/s;后4天为厌氧发酵,以风机控制垃圾堆池底部通风口的风速在0.1m/s;(注:好氧-厌氧发酵过程中垃圾的发热量不同,所以风速不同,但是温度可以都控制在45℃)
(3)二次破碎:将发酵后的城市垃圾进行二次破碎,将其粒径控制在50mm以下,便于其燃烧和热量的释放。
(4)分选:二次破碎后的城市垃圾进入辅以风力分选的重力筛分机,风速控制在2.0 m/s,筛分机的筛下物即为分离的重颗粒,主要为惰性材料,然后经过磁选装置、涡流分选机,除去黑色金属和有色金属,即得到无热值无机组分,进入无热值无机组分仓库;重力筛分机分离的轻颗粒,即为有热值的干化垃圾,进入有热值的干化垃圾仓库。
实测结果表明:350t/d的平均处理量,初始含水量为69.7%的城市垃圾,经干化预处理后的含水率降到27.5%,平均每天产生低位热值为2331.2 kcal/kg的干化垃圾135 d/t,可用来作为衍生燃料广泛应用于发电厂、水泥厂等。
实施例2:
本实施例处理的为未经过分选的原始城市垃圾,含水率为63.9%,主要分为两大类:无机类,主要包括惰性材料类如各种灰土、砖瓦、陶瓷、玻璃以及金属等,占垃圾总量的18.36%;有机类,主要包括农作物类、纸类、橡塑类、纺织类以及厨余类,占垃圾的81.64%,有机类为热值的主要来源。处理量为350吨/天。
一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,具体步骤为:
(1)一次破碎:将城市垃圾送入一次破碎机中,降低垃圾粒径到200mm以下,然后将破碎后的垃圾输送到垃圾堆池中进行堆积,以利于后续的生物发酵,堆积高度为6m,垃圾堆池为长方形,总宽度为68m,垃圾堆分17条平行铺设,每条宽度为4m,长度为20m,各条垃圾堆轮流作业实现对城市垃圾的连续处理;垃圾堆池底部设有通风通道口用于控制通风速度,即可控制好氧-厌氧发酵所需的温度,当然也用来收集垃圾渗滤液,垃圾堆上部设有风机,用于控制垃圾堆上部的风速来收集垃圾发酵臭气;
(2)好氧-厌氧发酵:垃圾堆池位于半封闭厂区内,相对湿度控制在60%,垃圾堆的内部温度为53℃,发酵周期为14天,前9天为好氧发酵,以风机控制垃圾堆池底部通风口的风速在1.0m/s;后5天为厌氧发酵,以风机控制垃圾堆池底部通风口的风速在0.3m/s;
(3)二次破碎:将发酵后的城市垃圾进行二次破碎,将其粒径控制在50mm以下,便于其燃烧和热量的释放;
(4)分选:二次破碎后的城市垃圾进入辅以风力分选的重力筛分机,风速控制在2.5 m/s,筛分机的筛下物即为分离的重颗粒,主要为惰性材料,然后经过磁选装置、涡流分选机,除去黑色金属和有色金属,即得到无热值无机组分,进入无热值无机组分仓库;重力筛分机分离的轻颗粒,即为有热值的干化垃圾,进入有热值的干化垃圾仓库。
实测结果表明:350t/d的平均处理量,初始含水量为63.9%的城市垃圾,经干化预处理后的含水率降到23.1%,平均每天产生低位热值为2453.6 kcal/kg的干化垃圾138 d/t,可用来作为衍生燃料广泛应用于发电厂、水泥厂等。
实施例3:
本实施例处理的为未经过分选的原始城市垃圾,含水率为60.4%,主要分为两大类:无机类,主要包括惰性材料类如各种灰土、砖瓦、陶瓷、玻璃以及金属等,占垃圾总量的21.54%;有机类,主要包括农作物类、纸类、橡塑类、纺织类以及厨余类,占垃圾的78.46%,有机类为热值的主要来源。处理量为350吨/天。
一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,具体步骤为:
(1)一次破碎:将城市垃圾送入一次破碎机中,降低垃圾粒径到200mm以下,然后将破碎后的垃圾输送到垃圾堆池中进行堆积,以利于后续的生物发酵,堆积高度为6m,垃圾堆池为长方形,总宽度为68m,垃圾堆分17条平行铺设,每条宽度为4m,长度为20m,各条垃圾堆轮流作业实现对城市垃圾的连续处理;垃圾堆池底部设有通风通道口用于控制通风速度,即可控制好氧-厌氧发酵所需的温度,当然也用来收集垃圾渗滤液,垃圾堆上部设有风机,用于控制垃圾堆上部的风速来收集垃圾发酵臭气;
(2)好氧-厌氧发酵:垃圾堆池位于半封闭厂区内,相对湿度控制在50%,垃圾堆的内部温度为60℃,发酵周期为18天,前12天为好氧发酵,以风机控制垃圾堆池底部通风口的风速在1.5m/s;后6天为厌氧发酵,以风机控制垃圾堆池底部通风口的风速在0.6m/s;
(3)二次破碎:将发酵后的城市垃圾进行二次破碎,将其粒径控制在50mm以下,便于其燃烧和热量的释放;
(4)分选:二次破碎后的城市垃圾进入辅以风力分选的重力筛分机,风速控制在3.0 m/s,筛分机的筛下物即为分离的重颗粒,主要为惰性材料,然后经过磁选装置、涡流分选机,除去黑色金属和有色金属,即得到无热值无机组分,进入无热值无机组分仓库;重力筛分机分离的轻颗粒,即为有热值的干化垃圾,进入有热值的干化垃圾仓库。
实测结果表明:350t/d的平均处理量,初始含水量为60.4%的城市垃圾,经干化预处理后的含水率降到24.6%,平均每天产生低位热值为2631.7 kcal/kg的干化垃圾140 d/t,可用来作为衍生燃料广泛应用于发电厂、水泥厂等。

Claims (6)

1.一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,其特征在于它包括一次破碎、好氧-厌氧发酵、二次破碎和分选,具体步骤为:
(1)一次破碎:将城市垃圾破碎、堆放成垃圾堆;
(2)好氧-厌氧发酵:将上述垃圾堆进行好氧-厌氧发酵,通过控制吹向垃圾堆的风速,使垃圾堆的平均温度保持在40~65℃,并使垃圾堆的相对环境湿度为40%~80%;
(3)二次破碎:将经过发酵的城市垃圾进行二次破碎;
(4)分选:将二次破碎的城市垃圾经过重力-风力分选分离为重颗粒和轻颗粒,所得轻颗粒即为有热值的干化垃圾;
所述的步骤(1)中的破碎将城市垃圾的粒径破碎至200 mm以下;所述步骤(1)是将一次破碎后的城市垃圾堆放于长方形或者圆形的垃圾堆池内,控制堆积高度为4m~7m;所述步骤(2)好氧-厌氧发酵周期中,前8~12天为好氧发酵,吹向垃圾堆的风速为0.6~1.5 m/s;后4~6天为厌氧发酵,吹向垃圾堆的风速为0.1~0.6 m/s。
2.根据权利要求1所述的一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,其特征在于所述步骤(2)好氧-厌氧发酵周期为12~18天。
3.根据权利要求1所述的一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,其特征在于所述步骤(2)吹向垃圾堆的风从底部吹向垃圾堆上方。
4.根据权利要求1所述的一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,其特征在于所述步骤(2)好氧-厌氧发酵产生的臭气由设置在垃圾堆上方的风机予以收集。
5.根据权利要求1所述的一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,其特征在于所述的步骤(3)中的二次破碎是将经过发酵的城市垃圾进行再次破碎,使其粒径为50 mm以下。
6.根据权利要求1所述的一种无外加热源的城市垃圾好氧-厌氧生物干化方法,其特征在于所述步骤(4)中重颗粒经过磁选装置、涡流分选,除去黑色金属和有色金属,最得到无热值无机组分;所述步骤(4)中的重力-风力分选,所用的风速为2.0~4.0 m/s。
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