CN104607440A - 一种基于生物干化的生活垃圾处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于生物干化的生活垃圾处理方法，包括如下步骤：1）前处理：生活垃圾进入负压接收间进行破袋与人工分选，分选出的对土壤和地下水有潜在污染威胁的有害垃圾进行无害化处理、分选出的大件垃圾经过大件垃圾破碎机破碎后进入步骤3）处理、剩余生活垃圾进入步骤2）处理，负压接收间每小时换气次数5~7次；2）生物干化：步骤1）处理后的剩余生活垃圾送入生物干化仓，堆积为垃圾堆体；垃圾堆体上覆盖选择性半透膜；3）后处理：对步骤2）得到的干化产物及步骤1）破碎后的大件垃圾依次进行机械破碎、滚筒筛筛分、磁选、近红外分选和风选；4）末端处置：根据步骤3）分选产物性质的不同分别回收利用。
Description
技术领域
本发明属于垃圾处理领域，尤其涉及一种基于生物干化的生活垃圾处理方法。
背景技术
由于居民生活习惯及饮食特点，我国城市生活垃圾具有高含水率、高有机物含量及低热值的特点。长期混合收集的垃圾收运方式也导致了进入处理设施的垃圾成分极为复杂。我国城市生活垃圾的上述特征导致了垃圾处理过程中的一系列技术问题：（1）高水分和高黏性导致机械分选技术适应性差；（2）垃圾堆肥品质低下；（3）有机物含量高致使垃圾填埋场渗滤液负荷高，处理难度大；（4）高含水率、高有机物含量也导致了垃圾处理设施设计容量增加；（5）高含水率、低热值导致垃圾焚烧成本高昂、效率低下等。如何高效、经济地降低垃圾含水率已成为城市生活垃圾综合处理中亟待解决的关键难题。
目前国内外普遍采用生物干化技术降低生活垃圾含水率。生物干化的基本原理是：在强制通风的情况下，利用生活垃圾有机物发酵产生的热量蒸发水分，强制通风加速水分挥发，使生活垃圾含水率显著下降，从而实现生物干化的效果。生物干化特点在于无需外加热源，干化所需能量来源于微生物的好氧发酵活动，属于物料本身的生物能，因此是一种非常经济节能的干化技术。生物干化的目的是在尽可能短的时间内去除尽可能多的水分，实现脱水干化和减容减量。其产物一般不以土地农用为目的，而是填埋处置或焚烧回收热值，因此不需要达到高度腐熟。在以焚烧为最终处置目标时甚至要求适当限制微生物的降解能力，尽量保持产物中的有机组分，从而提高产物热值。焚烧会对环境造成很多不良影响，而且无法实现垃圾的资源、能源再利用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于生物干化的生活垃圾处理方法。原生城市生活垃圾依次经过前处理、生物干化、后处理及末端处置，实现了生活垃圾无害化、减量化处理及资源化、能源化利用。
本发明提供的基于生物干化的生活垃圾处理方法，包括如下步骤：
1）前处理：生活垃圾进入负压接收间，依次经过垃圾破袋机破袋及人工分选处理，分选出对土壤和地下水有潜在污染威胁的有害垃圾进行无害化处理、分选出的大件垃圾经过大件垃圾破碎机破碎后进入步骤3）处理、剩余生活垃圾进入步骤2）处理，负压接收间每小时换气次数5~7次；
2）生物干化：步骤1）处理后的剩余生活垃圾送入生物干化仓，堆积为垃圾堆体；垃圾堆体上覆盖选择性半透膜，利用微生物好氧发酵将生活垃圾中的水分转化为水蒸气，结合强制通风将水蒸气排出；其中，所述选择性半透膜由两层化纤类纺织材料中间夹设聚丙烯中空纤维膜复合而成；所述生物干化仓中氧浓度3mg/L~8mg/L，温度为20℃~55℃，当温度超过55℃时开启通风散热，最高控制温度不超过60℃；所述微生物好氧发酵时间为20天~25天；
3）后处理：对步骤2）得到的干化产物及步骤1）破碎后的大件垃圾依次进行机械破碎、滚筒筛筛分、磁选、近红外分选和风选；
4） 末端处置：根据步骤3）分选产物性质的不同分别回收利用。
作为优选技术方案，步骤2）所述生物干化过程中垃圾堆体每隔7~10天翻耕一次。
优选地，所述聚丙烯中空纤维膜厚度40μm~50μm、孔径0.1μm~0.2μm、孔隙率50%~55%。
作为优选技术方案，所述负压接收间的底板上开设有至少一个导排盲沟，导排盲沟贯穿所述负压接收间的底板；所述导盲排沟中设有渗沥液收集管，所述渗沥液收集管连接渗沥液收集井。
优选地，所述底板沿导盲排沟的轴向具有1%~2%的坡度。
优选地，所述底板向导盲排沟的轴心线倾斜有不小于1%的坡度。
优选地，所述渗沥液收集管包括管壁设有多个孔洞HDPE管和包覆在HDPE管外的土工布，更优选为HDPE土工布。
作为优选技术方案，所述生物干化仓的底板上开设有至少一个导排盲沟，导排盲沟贯穿所述负压接收间的底板；所述导盲排沟中设有渗沥液收集管，所述渗沥液收集管连接渗沥液收集井。
优选地，所述底板沿导盲排沟的轴向具有1%~2%的坡度。
优选地，所述底板向导盲排沟的轴心线倾斜有不小于1%的坡度。
优选地，所述渗沥液收集管包括管壁设有多个孔洞HDPE管和包覆在HDPE管外的土工布，更优选为HDPE土工布。
本发明能够达到以下有益效果：
本发明的经过基于生物干化的生活垃圾处理方法20~25天的生物干化过程，将生活垃圾含水率降低到25%以下并提高低位热值至2500Kcal/kg以上，干化产物经后处理可将原生活垃圾减量45%，解决了城市生活垃圾分选难、堆肥品质低、卫生填埋量大、渗滤液处理负荷高、焚烧效率低下等一系列问题，使生活垃圾实现了无害化、减量化处理及资源化、能源化利用。
本发明一种基于生物干化的生活垃圾处理方法对进入生物干化仓的城市生活垃圾无任何特殊要求。原生城市生活垃圾经负压接收、破袋后无需进行任何破碎分选直接进入生物干化仓，在前处理阶段避免了高含水率生活垃圾分选效果差、分选效率低下这一技术难题。
本发明一种基于生物干化的生活垃圾处理方法采用选择性半透膜覆盖垃圾堆体。所述的选择性半透膜由至少包括一层聚丙烯中空纤维膜与两层化纤类纺织材料双面复合构成；所述聚丙烯中空纤维膜厚度40μm~50μm、孔径0.1μm~0.2μm、孔隙率50%~55%；所述聚丙烯中空纤维膜在0.15Mpa~0.2Mpa、常温的工作条件下，能够使微生物好氧发酵产生的CO2和水蒸气透过，阻隔90%以上的垃圾堆体中的细菌、胶体悬浮物、颗粒、病菌及臭气大分子等透过，同时有效阻止外环境水分进入垃圾堆体。
本发明一种基于生物干化的生活垃圾处理方法为防止垃圾渗沥液对土壤、地下水的污染，在负压接收间及生物干化仓底板设置有垃圾渗沥液收集与导排系统。
本发明一种基于生物干化的生活垃圾处理方法对城市生活垃圾进行生物干化处理后，生活垃圾显著减量，干化产物含水率小于25%、低位热值大于2500Kcal/kg，黏性减小，可分选性提高。
本发明一种基于生物干化的生活垃圾处理系统与方法对生物干化产物采用破碎、筛分、磁选、近红外筛分PVC、风选等后处理。由于产物含水率低，分选效率显著提高。
本发明一种基于生物干化的生活垃圾处理系统与方法对分选产物依据各自的不同特性，分别采取资源回收利用、堆肥、制备垃圾衍生燃料、焚烧发电、卫生填埋等末端处置，真正意义上的实现了生活垃圾处置的无害化、减量化、资源化及能源化。
附图说明
图1是本发明的基于生物干化的生活垃圾处理方法的工艺流程图；
图2是本发明中负压接收间结构示意图；
图3是本发明中生物干化仓部分结构示意图；
图4是本发明的负压接收间和生物干化仓的导盲排沟结构示意图；
图5是本发明的渗沥液收集管截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明的基于生物干化的生活垃圾处理方法，摒弃了破袋—破碎—分选—（发酵）—再利用的传统生活垃圾处理流程，创造性的提出了前处理—生物干化—后处理—末端处置四个步骤，技术环保，对水、大气、土壤等外部环境无影响，且无甲烷等温室气体排放。在本发明的较佳实施方式中，具体步骤如下：
1）前处理：生活垃圾进入负压接收间1，依次经过垃圾破袋机破袋及人工分选处理，分选出的对土壤和地下水存在潜在污染威胁的有害垃圾（废旧电池等）进行无害化处理、大件垃圾（本领域中大件垃圾是指尺寸大于500mm的家具类垃圾，如沙发、床等）经过大件垃圾破碎机破碎后进入步骤3）处理、剩余生活垃圾进入步骤2）处理，负压接收间1每小时换气次数5~7次；
2）生物干化：步骤1）处理后的剩余生活垃圾送入生物干化仓2，堆积为垃圾堆体20；为防止臭气、病原体等污染环境，垃圾堆体上覆盖选择性半透膜21，利用微生物好氧发酵将生活垃圾中的水分转化为水蒸气，结合强制通风及适时翻耕（垃圾生物干化前7天不对堆体进行翻耕，每隔7天翻耕一次）将湿热水蒸气排出，降低垃圾含水率；其中，选择性半透膜21由两层化纤类纺织材料中间夹设聚丙烯中空纤维膜复合而成，聚丙烯中空纤维膜厚度40μm~50μm、孔径0.1μm~0.2μm、孔隙率50%~55%，聚丙烯中空纤维膜在0.15Mpa~0.2Mpa、常温的工作条件下，能够使微生物好氧发酵产生的CO2和水蒸气透过，阻隔90%以上的垃圾堆体中的细菌、胶体悬浮物、颗粒、病菌及臭气大分子等透过，同时有效阻止外环境水分进入垃圾堆体；生物干化仓2中氧浓度3mg/L~8mg/L，温度为20℃~55℃，当温度超过55℃时开启通风散热，最高控制温度不超过60℃；微生物好氧发酵20天~25天后，待选择性半透膜21外无明显水蒸气逸出时停止通风。经过生物干化后，生活垃圾含水率降低至不大于25%，低位热值大于2500Kcal/kg，干化产物经后处理可将原生活垃圾减量45%；
3）后处理：步骤2）得到的干化产物含水率低、黏性减小，可分选性显著增强，对干化产物及步骤1）破碎后的大件垃圾依次进行机械破碎（尺寸60mm）、滚筒筛筛分、磁选、近红外分选（PVC（聚氯乙烯），分选效率大于95%）和风选；
4）末端处置：步骤3）可将生活垃圾分选为性质明显不同的各种分选产物，例如铁金属、非铁金属、惰性物、PVC、干化垃圾等，继而针对各组分分别进行回收利用、堆肥、制备垃圾衍生燃料、焚烧发电、卫生填埋等末端处置。
为防止垃圾渗沥液对土壤、地下水的污染，本发明对负压接收间及生物干化仓的结构进行了进一步改进，在负压接收间1及生物干化仓2底板设置有垃圾渗沥液收集与导排系统。
具体如图2和图4所示，负压接收间1底板10上开设有至少一个导排盲沟11（在本实施方式中为一个，设于负压接收间1的中间），导排盲沟11贯穿（通长）负压接收间的底板；导盲排沟中设有渗沥液收集管12，渗沥液收集管连接渗沥液收集井。
为便于渗沥液流入渗沥液收集井，底板沿导盲排沟的轴向具有1%~2%的坡度。且为便于垃圾堆体的液体流入渗沥液收集管12，底板10向导盲排沟11的轴心线倾斜有不小于1%的坡度。
如图5所示，本发明中，渗沥液收集管12包括管壁设有多个孔洞（孔径20mm~25mm ）HDPE管121和包覆在HDPE（高密度聚乙烯）管外的土工布122（HDPE土工布）。
如图3所示，生物干化仓2尺寸为50m×10m×2m，混凝土结构，其底板22上开设有至少一个导排盲沟23（本实施方式中为两个），导排盲沟贯穿生物干化仓2的底板22；导盲排沟23中设有渗沥液收集管，渗沥液收集管连接渗沥液收集井。
同负压接收间1，为便于渗沥液流入渗沥液收集井，底板沿导盲排沟的轴向具有1%~2%的坡度。且为便于垃圾堆体的液体流入渗沥液收集管，底板向导盲排沟的轴心线倾斜有不小于1%的坡度。
同负压接收间1，渗沥液收集管包括管壁设有多个孔洞（孔径20mm~25mm ）HDPE管和包覆在HDPE（高密度聚乙烯）管外的土工布（HDPE土工布），土工布可防止渗沥液收集管淤堵。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种基于生物干化的生活垃圾处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）前处理：生活垃圾进入负压接收间，依次经过垃圾破袋机破袋及人工分选处理，分选出的对土壤和地下水有潜在污染威胁的有害垃圾进行无害化处理、分选出的大件垃圾经过大件垃圾破碎机破碎后进入步骤3）处理、剩余生活垃圾进入步骤2）处理，负压接收间每小时换气次数5~7次；
2）生物干化：步骤1）处理后的剩余生活垃圾送入生物干化仓，堆积为垃圾堆体；垃圾堆体上覆盖选择性半透膜，利用微生物好氧发酵将生活垃圾中的水分转化为水蒸气，结合强制通风将水蒸气排出；其中，所述选择性半透膜由两层化纤类纺织材料中间夹设聚丙烯中空纤维膜复合而成；所述生物干化仓中氧浓度3mg/L~8mg/L，温度为20℃~55℃，当温度超过55℃时开启通风散热，最高控制温度不超过60℃；所述微生物好氧发酵时间为20天~25天；
3）后处理：对步骤2）得到的干化产物及步骤1）破碎后的大件垃圾依次进行机械破碎、滚筒筛筛分、磁选、近红外分选和风选；
4）末端处置：根据步骤3）分选产物性质的不同分别回收利用。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾处理方法，其特征在于，步骤2）所述生物干化过程中垃圾堆体每隔7~10天翻耕一次。
3.根据权利要求1所述的生活垃圾处理方法，其特征在于，所述聚丙烯中空纤维膜厚度40μm~50μm、孔径0.1μm~0.2μm、孔隙率50%~55%。
4.根据权利要求1所述的生活垃圾处理方法，其特征在于，所述负压接收间的底板上开设有至少一个导排盲沟，导排盲沟贯穿所述负压接收间的底板；所述导盲排沟中设有渗沥液收集管，所述渗沥液收集管连接渗沥液收集井。
5.根据权利要求4所述的生活垃圾处理方法，其特征在于，所述底板沿导盲排沟的轴向具有1%~2%的坡度。
6.根据权利要求4所述的生活垃圾处理方法，其特征在于，所述底板向导盲排沟的轴心线倾斜有不小于1%的坡度。
7.根据权利要求4所述的生活垃圾处理方法，其特征在于，所述渗沥液收集管包括管壁设有多个孔洞HDPE管和包覆在HDPE管外的土工布。
8.根据权利要求1所述的生活垃圾处理方法，其特征在于，所述生物干化仓的底板上开设有至少一个导排盲沟，导排盲沟贯穿所述负压接收间的底板；所述导盲排沟中设有渗沥液收集管，所述渗沥液收集管连接渗沥液收集井。
9.根据权利要求8所述的生活垃圾处理方法，其特征在于，所述底板沿导盲排沟的轴向具有1%~2%的坡度，所述底板向导盲排沟的轴心线倾斜有不小于1%的坡度。
10.根据权利要求8所述的生活垃圾处理方法，其特征在于，所述渗沥液收集管包括管壁设有多个孔洞HDPE管和包覆在HDPE管外的土工布。
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