CN104928324A - 生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法 - Google Patents

Abstract

一种生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，生活垃圾经收集运输车运入垃圾接收站的地坑，经初选后分离有机垃圾作为沼气原料；玉米收获季节用收割机收获时将青绿的玉米秸秆切断30-50mm长，运送至青贮池青贮；分批次将分选的有机垃圾与青贮的玉米秸秆和上批次沼渣混合均匀，装入干式发酵池喷入渗沥液接种并调湿，密封厌氧生物发酵产生甲烷气，经25-30天35-38℃中温发酵，每吨垃圾与玉米秸秆产沼气120-150m³；干式发酵池设计成模块化多池循环使用，保持了垃圾处理和产沼气的连续性。产生的甲烷气贮存于贮气柜，经变压吸附提纯压缩，作车用燃料及装罐作为生活用能；经厌氧发酵后沼渣出池后再利用全膜覆盖生物好氧干化法制肥。本发明占用土地少，无害化处理，资源化利用，社会经济效益好。

Description

生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法

技术领域

本发明涉及一种生活垃圾与玉米秸秆无害化处理、资源化利用干式生物厌氧发酵处理方法。

背景技术

目前我国农村每人每天平均产生的垃圾量为0.86公斤，全国农村每年生活垃圾排放总量3亿吨，约为城市生活垃圾产生量的70%至80%。除此之外，全国农村畜禽粪便的排放量就约有30亿吨，农作物秸秆年产生量约7亿吨。乡村许多地方垃圾堆积如山，生活污水横流，畜禽粪便随处可见，秸秆乱堆乱放随意焚烧，河塘鱼被污染而死，一些破旧农膜塑料、废弃购物袋、菜叶、瓜皮等生活垃圾随处可见。这些生活垃圾不但污染了菜篮子、米袋子、饮水安全的“命根子”，最主要的是破坏了广大农村地区的生态环境，严重影响广大人民群众的身体健康，同时也可能造成各种流行病的传染和蔓延。

《“十二五”农作物秸秆综合利用实施方案》指出我国是农业大国，农作物秸秆产量大、分布广、种类多。据调查统计2010年全国秸秆理论资源量为8.4亿吨。可收集资源量约为7亿吨，其中玉米秸秆2.73亿吨，大量的秸秆用之为宝、弃之为害。据有关统计其中作为饲料4170万吨占15.6%；作为种植食用菌基料710万吨占2.6%，作为燃料使用量（含农户传统取暖，秸秆新兴能源化利用）约4860万吨。部分用作跟茬还田剩余的弃于田间地头、路旁沟边，每到收获季节“禁烧”成为县乡村三级领导干部严防死守重中之重的工作，“烧玉米秸秆罚款2000元，拘留15天”等等禁烧标语随处可见，收到了一定的效果，但禁烧期过后，时有焚烧的现象发生，弃之路旁沟边的秸秆经风吹雨淋、水泡散发出的温室气体污染环境和地下水源。目前的跟茬还田也是一种无奈之举。

气候变化是当今全球面临的重大挑战，低碳绿色发展已成为世界各国的共识。我国政府明确提出控制温室气体排放行动目标，到2020 年非化石能源占一次能源的比重达到15%左右，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年降低40%—45%。秸秆作为优质的生物质能源可部分替代和节约化石能源，有利于改善能源结构，减少二氧化碳排放，缓解和应对全球气候变化。国务院《关于加快推进农作物秸秆综合利用的意见》，提出到2015 年秸秆综合利用率达到80%以上的目标。“十二五”期间，大力发展秸秆沼气、秸秆固化成型燃料，提高可再生能源在能源结构中的比例。

申请号为200710039019.7、发明名为《生活垃圾处理方法》 的专利公开了“一种生活垃圾处理方法，包括如下步骤处理：分选、有机物高温高压水解水热氧化、有机物制肥、不可回收类可燃物制燃料块、无机物制建材、塑料制粒、可回收物再生利用、废气处理、污水处理、热力供给等工艺过程，本发明具有占用土地面积小、处理时间短、避免污染、运行费用低、有效处理有害气体、所产产品质量高、环保高效的优点。可广泛适用于各地生活垃圾的处理” 。 

中国专利CN12800384发明名称为《生活垃圾农植物秸秆应用处理方法》的专利公开了“一种生活垃圾、农作物秸秆应用处理技术，通过在转化仓内温湿度作用下发酵制成有机肥料、牲畜饲料、食用菌基料、清洁燃料等多种终端产品，发酵过程中产生的沼气回收利用。由蒸汽管道供热控制在50-80℃温湿度下发酵”。而本发明与CN12800384《生活垃圾农植物秸秆应用处理方法》公开技术其不同的是在玉米收获季节用收割机收获时将青绿的玉米秸秆切断30-50mm长，经青贮后再与垃圾混合接种生物厌氧菌发酵产沼气，发酵温度35-38℃，沼渣作为有机肥。采用大型发酵池装载机进出料，适合日处理200-1000吨的垃圾及玉米秸，日产沼气3万-15万m3，沼气经提纯压缩作为车用燃料或生活用能，在工艺方法和产品目标上有着根本的区别。

综上所述，我国农村垃圾污染和农作物秸秆污染亟待整治，乡村的污染问题已引起各级领导和有识之士的重视，尤其是党的“十八大”报告中提出“建设美丽中国”就必须先从环境优美低碳排放，循环农业做起。

发明内容

为了解决乡村环境污染的问题，本发明提供了一种农村生活垃圾和玉米秸秆无害化处理、资源化利用的生物处理方法。采用这种方法可以使垃圾和青贮玉米秸秆通过干式生物厌氧发酵获得高纯度甲烷气和高效的生物肥料。不用水没有沼液排放，不产生二次污染，投资少运行成本低。沼气经提纯压缩作为车用及生活用能，沼肥就近施用，便于乡村推广实施。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，生活垃圾经收集运输车运入垃圾接收地坑，地坑地平面处设有向一侧倾斜的篦子，通过篦子的垃圾自流到地坑下面的上料输送机去往破袋圆筒筛，经初选后的垃圾去往铁磁选输送机，大于300mm的物件则在篦子上流往大杂输送机与破袋圆筒筛的筛上物一起去往大粒破碎筛，筛上物无机大杂，作为建筑回填或填埋或做建材，筛选后的垃圾经磁选机去往风筛分选，铁磁物送往废品回收公司，分选出的轻质可燃物（塑、木、棉）收集作为干式发酵池冬季供温燃料，无机物沙石玻璃做其它用，有机垃圾作为沼气原料；玉米收获季节用收割机收获时将青绿的玉米秸秆切断30-50mm长，经青贮后再与垃圾混合接种生物厌氧菌发酵产沼气，发酵温度35-38℃，沼渣作为有机肥，其特征在于包括下列步骤：

步骤1、垃圾分选

生活垃圾经破袋圆筒筛初选后进入大粒破碎筛、磁选、比重风筛分选出无机大杂、可燃物（塑、木、棉）、无机物（沙、石、玻璃）、铁磁金属，筛选出的垃圾作为干式发酵沼气原料；

步骤2、玉米秸秆青贮

收获季节将青绿的玉米秸秆用玉米收获秸秆切碎机，切碎成30-50mm运往青贮池，贮藏作为沼气原料；

步骤3、干式生物厌氧发酵

分批次将分选的有机垃圾与青贮的玉米秸秆和上批次沼渣混合均匀，用装载机装入干式生物发酵池喷入渗沥液接种并调湿密封生物厌氧发酵产生甲烷气，发酵池设计成模块化多池循环使用，保持垃圾处理和产沼气的连续性，产气初期的酸化气通过去往沼气贮罐管道上的分流阀送往紫外线除臭器净化后排出；

步骤4、沼气提纯压缩

干式生物厌氧发酵产生的甲烷气贮存于贮气柜，经变压吸附提纯压缩CH4≥95%，热值≥31.4MJ ，CO2≤3%,H2S≤10ppm，O≤0.5%，作车用燃料及装罐作为生活用能；

步骤5、沼渣生物好氧干化

经厌氧发酵后沼渣含有55-65%的水份，出池后再利用全膜覆盖生物好氧干化法制肥；

步骤6、肥料后筛分

发酵前垃圾含水分45-55%，仅分选出磁性金属物及无机杂质，干化后的沼渣水份30-35%。再分选出有机杂质。

根据所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中的分批次将分选的有机垃圾与青贮的玉米秸秆各50%，再加入25-30%上批次沼渣混合均匀，用装载机装入干式生物发酵池容积的65-75%，密封生物厌氧发酵。

根据所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中的垃圾与青贮玉米秸秆加入25%-30%上批次含生物厌氧菌的沼渣，再喷入含有生物厌氧菌的渗沥液在混合原料中接种生物厌氧菌，多余与新产生的渗沥液回收接种循环使用。

根据所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中干式发酵池保持35-38℃中温发酵，冬季发酵保温仅耗自身产能量的3-5%，使用垃圾中分选出的可燃物供温就不需要消耗自身的产能。

根据所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中产生初期的酸化气及有害气体通过沼气收集管网的分流阀分时段经过紫外线净化排放，沼气的甲烷气含量CH4≥65%，硫化氢含量H2S≤12 ppm。

根据所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中每吨垃圾与玉米秸秆混合原料，经25-30天生物干式厌氧发酵产沼气120-150m3。

根据所述生活垃圾及玉米秸秆生物处理方法，其特征在于干式发酵池根据垃圾的处理量设计成多个交替使用，保持垃圾处理和产沼气的连续性。

所述的混合接种厌氧菌，在原料入池前就与生物菌混合均匀加上喷淋含生物菌的喷洒液，是干式发酵池内不需要搅拌的重要原因。

根据所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于，所述的贮气柜，沼气贮存于贮气柜内，经变压吸附法提纯压缩作为车用燃料及生活用能。

 本发明的有益效果：

1、无害化

垃圾封闭式机械化分选，不与人接触、不焚烧，臭气经紫外线除臭不污染空气，不用水洗或热解磨浆与青贮的玉米秸秆生物干式生物厌氧发酵没有沼液排放，不污染水质；垃圾与秸秆混合发酵沼渣中含重金属低，不污染土壤。

2、资源化

垃圾与秸秆混合生物厌氧发酵，含氨氮比低，每立方混合原料产气120-150m3高纯度甲烷气，经提纯加压作为车辆及生活用能，生物干式发酵肥效完全保留在沼渣中肥效高。

3、易实施推广

生物干式生物厌氧发酵前垃圾不需要过细分选，既节约人工又简化了设备，青贮玉米秸秆起到了提前熟腐的作用，发酵容易，不要加熟腐剂缩短前处理周期，处理量大，易操作，便于实施推广。

4、投资费用低

    生活垃圾与青贮玉米秸秆和上批次带有菌种的沼渣，混合起到均匀接种再喷淋含有大量生物厌氧菌的渗沥液，省去了搅拌，又因干式发酵冬季供温节省能耗60%，既节省设备的投资又节约运行费用。

附图说明

图1是本发明生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法的总工艺流程图。

图2是本发明生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法的垃圾分选系统图。

图3是本发明生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法的玉米秸秆青贮系统图。

图4是本发明生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法的工艺流程细化图。

具体实施方案

下面结合附图对具体实施方式加以说明：

如图1至图4所示，本发明生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法具体工艺步骤如下：

1、生活垃圾分选系统

生活垃圾经收集运输车运入，自动卸入车间外垃圾接收地坑，地坑地平面处设有向一侧倾斜的篦子（格栅），通过篦子的垃圾自流到地坑下面的上料输送机去往破袋圆筒筛，经初选后的垃圾去往铁磁选输送机，大于300mm的物件则在篦子上流往大杂输送机与破袋圆筒筛的筛上物一起去往大粒破碎筛，筛上物无机大杂，作为建筑回填或填埋或做建材。筛选后的垃圾经磁选机去往风筛分选，铁磁物送往废品回收公司，分选出的轻质可燃物（塑、木、棉）收集作为干式发酵池冬季供温燃料。无机物沙石玻璃做其它用，有机垃圾作为沼气原料。因干式发酵过程不受无机物的影响，为此不必过细的分选即能满足要求；重点是分选出磁性金属物减少沼渣的重金属污染。垃圾分选系统是在一个封闭的车间内，车间设有收集排气的紫外线除臭装置。

2、青贮玉米秸秆系统

    在玉米收获季节采用联合收割机或专用的青饲料收获机，在田间一次完成玉米植株的切碎及将切碎物装入青贮拖车，由拖车将切碎的青鲜玉米秸秆运往青贮池，经压实密封，就完成了玉米秸秆青贮过程。联合收获工艺具有突出的优点：一是生产效率高；二是作业成本低。

玉米秸秆青贮池建于地平面便于铲车装卸料，池底略高于地面有利于防雨水，青贮池建成两侧直立墙壁式槽型，经切碎的青绿玉米秸秆堆积于槽内，用车辆压实排出空气，池顶覆盖塑料膜再用土压实，以防进气和雨水，这种方式贮藏量大，存放时间可达8个月，出进料方便，适合装载机作业大规模青贮利用。

3、生物干式厌氧发酵系统

经分选后的垃圾及青贮的玉米秸秆各二分之一，再加入25-30%的上批次已出池的沼渣混合均匀，然后用铲装入干式发酵池至池内容量的65-75%，打开池顶部喷淋系统，喷入含有生物厌氧菌的渗沥液，密封生物厌氧发酵产沼气。这种在混合原料中加入上批次的沼渣回用和喷淋渗沥液，是为了利用沼渣及渗沥液中的生物厌氧菌，达到均匀接种并调节湿度的目的，多余与新产生的渗沥液回流到贮液罐接种循环使用，初次使用发酵池需要培菌接种生物厌氧菌。由于在原料入池前就与生物菌混合均匀加上喷淋含生物菌的渗沥液，是干式发酵池内不需要搅拌的重要原因。干式发酵池保持在35-38℃温度运行，冬季加温仅耗用自身产能量的3-5%，而湿法要耗10-30%的自身产能量；冬季供温锅炉使用分选出的可燃物则自身产能的消耗更低。25-30天为一个处理周期，每吨垃圾与秸秆混合原料产沼气120-150m3，一般干式发酵池按模块化设计，池容量可设计成若干个1000-1500m3，池容的大小个数的多少根据垃圾和玉米秸秆的处理量而定，发酵池的交替循环使用保持了垃圾处理和产沼气的连续性。

4、沼气提纯压缩系统

    沼气提纯是沼气利用替代天然气石油的一种绿色可再生能源，欧美国家对沼气提纯技术研究较早，瑞士是将生物甲烷气最早用于车辆用能的国家，燃沼气的公交汽车已运行在首都街头，伯尔尼已有2万辆各类公交车辆使用甲烷气；世界上第一列燃沼气的火车已在瑞典投入运营。沼气提纯压缩采用公知的已有技术，目前使用的有变压吸附、水吸收、乙醇胺吸收；乙醇胺吸收法是我国小化肥厂已有的二氧化碳吸收技术，借鉴利用技术成熟。干式发酵生产的沼气硫化氢含量低甲烷含量高收集在沼气贮存罐，再经脱硫脱碳脱氧水洗加压，沼气经提纯净化后，CH₄含量由65%提高到95%，热值≥31.4MJ，CO₂≤3%，H₂S≤10 ppm，O₂≤0.5%。送到加气站用于交通运输车辆或装罐作为生活用。

5、沼渣生物干化系统

    沼渣出池后含有55-65%的水份，再经膜覆盖生物好氧干化法进一步分解干化，用铲车堆成3.5米高的堆体，其中铺设数根氧气通风管道必要时使用管道及鼓风机向堆体内供气。用聚四氯乙烯膜覆盖，防止气味及细菌外溢，形成水份和温度与外界气候隔离的小环境，使通风均匀二次发酵分解均匀，没有厌氧区经8-12天分解制成高效肥料。湿式厌氧发酵的肥效80%在沼液中，而干式发酵没有沼液，肥效完全保留在沼渣中，经筛分后直接施用或根据配方施肥的需要添加氮磷钾做成复混肥。

6、肥料后分选系统

 由于干式发酵不受无机物质塑料、木块、沙石的影响，入发酵池前简化了垃圾处理过程，无需过多花费人力和设备精选细分，大幅度降低了工程投入成本。经生物好氧干化的沼渣含水量30-35%，沼渣相对松散，再进行后分选比较容易。生物干化后的沼渣进入带有吹风的圆筒筛，分选出50mm以上的木块、泡沫、大杂粒及选出轻质的塑料、纤维等可燃物，收集作为干式发酵池冬季保温供热的燃料；无机大杂做建筑回填或卫生填埋。

其中垃圾分选是在封闭的车间内进行，恶臭气体经负压吸风由紫外线除臭设备净化后外排，垃圾与青贮的玉米秸秆混合装入干式发酵池密闭生物厌氧发酵，初产气的48-72小时为酸化时间段，不产生沼气而产生的酸化气通过去往沼气贮罐管道系统的分流阀，及时送往紫外除臭设备经净化排出。这是干式发酵具有间歇性可以分时段放出有害气体，与湿式发酵的连续性无法放出有害气体，导致甲烷气含量低硫化氢含量高的根本区别，干式发酵产生的甲烷气CH₄≥65，H₂S≤12ppm，保证了沼气的纯度。

    冬季发酵供温利用垃圾分选出的可燃物，供气化裂解热水炉燃烧，既保证发酵池所需的35-38℃发酵温度，又解决了烟气排放污染。

    最后应说明的是：上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，因此尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，生活垃圾经收集运输车运入垃圾接收地坑，地坑地平面处设有向一侧倾斜的篦子，通过篦子的垃圾自流到地坑下面的上料输送机去往破袋圆筒筛，经初选后的垃圾去往铁磁选输送机，大于300mm的物件则在篦子上流往大杂输送机与破袋圆筒筛的筛上物一起去往大粒破碎筛，筛上物无机大杂，作为建筑回填或填埋或做建材，筛选后的垃圾经磁选机去往风筛分选，铁磁物送往废品回收公司，分选出的轻质可燃物（塑、木、棉）收集作为干式发酵池冬季供温燃料，无机物沙石玻璃做其它用，有机垃圾作为沼气原料；玉米收获季节用收割机收获时将青绿的玉米秸秆切断30-50mm长，经青贮后再与垃圾混合接种生物厌氧菌发酵产沼气，发酵温度35-38℃，沼渣作为有机肥，其特征在于包括下列步骤：

步骤1、垃圾分选

生活垃圾经破袋圆筒筛初选后进入大粒破碎筛、磁选、比重风筛分选出无机大杂、可燃物（塑、木、棉）、无机物（沙、石、玻璃）、铁磁金属，筛选出的垃圾作为干式发酵沼气原料；

步骤2、玉米秸秆青贮

收获季节将青绿的玉米秸秆用玉米收获秸秆切碎机，切碎成30-50mm运往青贮池，贮藏作为沼气原料；

步骤3、干式生物厌氧发酵

分批次将分选的有机垃圾与青贮的玉米秸秆和上批次沼渣混合均匀，用装载机装入干式生物发酵池密封喷入渗沥液接种调湿厌氧发酵产生甲烷气，发酵池设计成模块化多池循环使用，保持垃圾处理和产沼气的连续性，产气初期的酸化气通过去往沼气贮罐管道上的分流阀送往紫外线除臭器净化后排出；

步骤4、沼气提纯压缩

甲烷气贮存于贮气柜，经变压吸附提纯压缩CH4≥95%，热值≥31.4MJ ，CO2≤3%,H2S≤10ppm，O≤0.5%，作车用燃料及装罐作为生活用能；

步骤5、沼渣生物好氧干化

经厌氧发酵后沼渣含有55-65%的水份，再利用全膜覆盖生物好氧干化法制肥；

步骤6、肥料后筛分

发酵前垃圾含水分45-55%，仅分选出磁性金属物及无机杂质，干化后的沼渣水份30-35%再分选出有机杂质。

2.根据权利要求1所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中的分批次将分选的有机垃圾与青贮的玉米秸秆各50%，再加入25-30%上批次沼渣混合均匀，用装载机装入干式生物发酵池容积的2/3，密封厌氧发酵。

3.根据权利要求1所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中的垃圾与青贮玉米秸秆加入25%-30%上批次含生物厌氧菌的沼渣，再喷入含有生物厌氧菌的渗沥液在混合原料中接种生物厌氧菌，多余与新产生的渗沥液回收接种循环使用。

4.根据权利要求1所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中干式发酵池保持35-38℃中温发酵，冬季发酵保温仅耗自身产能量的3-5%，使用垃圾中分选出的可燃物供温就不需要消耗自身的产能。

5.根据权利要求1所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中产生初期的酸化气及有害气体通过沼气收集管网的分流阀分时段经过紫外线净化排放，沼气的甲烷气含量CH4≥65%，硫化氢含量H2S≤12 ppm。

6.根据权利要求1所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于步骤3中每吨垃圾与玉米秸秆混合原料，经25-30天生物干式厌氧发酵产沼气120-150m3。

7.根据权利要求6所述生活垃圾及玉米秸秆生物处理方法，其特征在于干式发酵池根据垃圾的处理量设计成多个交替使用，保持垃圾处理和产沼气的连续性。

8.根据权利要求1所述的生活垃圾与玉米秸秆生物处理方法，其特征在于，所述的贮气柜，沼气贮存于贮气柜内，经变压吸附法提纯压缩作为车用燃料及生活用能。