CN115634907A - 一种建筑垃圾与生活垃圾协同处理制作园林种植土的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑垃圾与生活垃圾协同处理制作园林种植土的方法，包含以下步骤(1)将生活垃圾中的厨余垃圾采用厌氧处理；(2)将生活垃圾或/和建筑垃圾中的可燃部分进行气化焚烧处理；(3)利用气化焚烧所产生的烟气作为热源，将干建筑渣土进行热干化处理而得到初级种植土和出口烟气；(4)将厨余垃圾厌氧处理产生的沼渣和沼泥与保有一定温度的初级种植土混合，得到园林种植土；(5)利用出口烟气作为初始建筑渣土烘干的热源，初始的建筑渣土烘干后得到干建筑渣土，该干建筑渣土用作制作初级种植土的原料。本发明可用极低的成本利用建筑渣土和生活垃圾实现优质园林种植土生产。

Description

一种建筑垃圾与生活垃圾协同处理制作园林种植土的方法

技术领域

本发明属于固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种建筑垃圾与生活垃圾协同处理制作园林种植土的方法。

背景技术

1.生活垃圾分类处理技术及其存在的问题

随着我国城市生活垃圾分类的深入推进，分类之后各类垃圾的处理及其资源化利用则成为了各地普遍面临的亟待解决的突出问题。由于我国生活垃圾的处理已经基本形成以焚烧处理为主的终端处理格局，经垃圾分类后的厨余等有机垃圾，大多只能与其它垃圾重新混合后进入焚烧处理环节，从而使得垃圾分类的实施变得毫无意义，严重背离了推行垃圾分类的初衷。我国《生活垃圾分类制度实施方案》提出的基本分类方法是将垃圾分为有害垃圾、可回收物、易腐垃圾、其它垃圾等四类。按照这一分类方案，厨余垃圾作为易腐垃圾的主要成分的处理和利用问题则是整个垃圾分类工作得以持续稳定推行的主要难点。

国内外厨余垃圾处理普遍采用的主流工艺是厌氧发酵或好氧堆肥。根据有机垃圾固体含量(TS)的不同，厌氧消化过程可分为湿式(TS 6-10％)、半干式(TS 10-20％)和干式(TS>20％)。干式厌氧已成为处理城市固体废弃物中有机废物(OFMSW)的主流方法。近年来，我国先后新建了众多的基于干式厌氧处理技术路线的厨余垃圾处理企业，部分缓解了生活垃圾分类后厨余垃圾处理能力严重不足的问题。然而，厨余垃圾经干式厌氧处理后，除产生沼气从而实现能源回收外，还产生大量厌氧剩余物，即沼液、沼渣和沼泥。如何对这些厌氧剩余物进行经济有效的处理与资源化利用已成为整个垃圾分类处理系统必须解决的突出问题，也是厌氧技术应用于厨余垃圾处理的主要制约因素之一。

国内外对有机废物厌氧处理剩余物进行了大量的研究和实际应用。研究表明，沼液、沼渣和沼泥均含有大量有机质以及植物生长所需要的N、P、K等营养元素，具备作为有机肥或土壤改良基质的应用潜力。我国进行沼液、沼渣的农业利用已有数十年历史。但这些研究与应用大多是针对农业有机废物厌氧产生的沼液和沼渣进行的，关于城镇生活垃圾分类后的厨余垃圾厌氧沼液和沼渣还缺乏系统的研究，其应用领域尚有较大争议，特别是其农业利用时的生态安全性存在较大争议，并没有相应的应用标准与规范。

另一方面，在不适用大规模焚烧处理的偏远县域或乡镇，大多形成了小规模混合生活垃圾直接焚烧或气化焚烧处理格局。但因其规模偏小，焚烧所产生的热量难以通过发电而产生经济效益因而造成能源的浪费；厨余垃圾与可燃垃圾混在一起，垃圾的热值大大降低，焚烧炉内难以形成垃圾焚烧所需的高温；更为麻烦的是，其所产生的废气污染物特别是二恶英类污染物难以达标排放，给生态环境和生命健康造成了潜在危害。为控制垃圾焚烧烟气的二恶英类污染，通常需要将烟气温度控制在850℃以上停留2s以上。

2.建筑垃圾处理技术及其存在的问题

建筑垃圾包括建筑拆除垃圾、装修垃圾、工程渣土、建筑泥浆等。我国建筑垃圾的总量约占城市垃圾总量的一半以上。

我国对建筑拆除垃圾的处理，通常是经简单分拣后，对可利用的金属、砂石类进行回收利用，而塑料、木材、纤维等进入生活垃圾焚烧处理环节；对建筑装修垃圾的处理基本处于无序状态，大多数城市的建筑装修垃圾消纳场所还以填埋为主，资源化利用率低，指定填埋场无法有效容纳的建筑垃圾基本上被随意倾倒，或被运往非法运营的填埋地进行简单处理；对工程渣土以及建筑泥浆的处理，基本上是外运至指定地点(如海洋、山沟等)填埋，或被运往非法运营的填埋地进行简单填埋。

近年来，我国新建了众多的建筑垃圾处理企业，其基本工艺技术路线大多是将拆除垃圾经分拣后，对可利用的金属、砂石类进行回收利用，而塑料、木材、纤维等进入生活垃圾焚烧处理环节；对装修垃圾基本不管或以填埋为主，特别是对巨量的工程渣土以及建筑泥浆，基本不予处理或采用外运填埋。但因为填埋场地的有限性，特别是在国家禁止建筑渣土填海后，使得非法填埋屡禁不绝。

此外，按照以上模式投资建设的项目，其产品附加值竞争力不足、企业自我造血能力不足、政府财政补贴居高不下，这些问题无法有效解决，从而最终使得建筑垃圾处理项目难以长期可持续地运营。

3.园林种植土存在的问题

随着城市规划建设的快速发展,我国园林绿化建设规模不断扩大，所需要的园林种植土的用量也在逐步上升。然而，因为园林种植土通常为本地所产地表土(如黄土等)，随着国家土地政策日趋严格，地表土开采已经被明确禁止。为解决困扰园林建设的种植土需求问题，目前已经出现采用经高温活化后的建筑渣土作为园林种植土的方法。建筑渣土特别是沿海或沿江地区盾构土经高温活化后，其土壤理化性能并不能满足园林种植的要求，特别是其有机质含量很低，土壤结构易于板结。完全采用此类土壤，将成为园林绿化可持续发展的隐患。

此外，建筑渣土(或建筑淤泥)经高温活化后作为园林种植土，其活化温度通常需要达到400-500℃以上。其所需能源通常采用天然气，因此能源消耗巨大，因而成本高昂。

4.相关专利技术存在的缺陷

经查，申请号为CN202010619945.7(公开号为CN111887123A)的发明申请《城市废泥与有机垃圾联合资源化利用方法及应用》提出将城市废泥中的一种或多种，与有机垃圾中的一种或多种混合调配，翻堆爆气，运用好氧或厌氧发酵技术，将两者联合发酵后，加入有机无机配方肥料用于调理产物特性，生产出用于园林绿化工程或生态修复工程的种植替代土。但此法的问题在于：(1)城市废泥与有机垃圾混合调配并翻堆爆气联合发酵，其占地面积太大，发酵周期过长，发酵臭气无法控制，规模化生产基本没有可行性；(2)城市废泥通常含水量高，仅靠好氧发酵产生的热量难以脱水并活化，且气候寒冷时生产无法进行；(3)各地兴建的规模化厨余垃圾处理企业，大多采用厌氧发酵工艺，厨余垃圾经厌氧发酵后仅剩下富含有机质的沼渣和沼泥，无需与废泥混合后进一步发酵。

申请号为CN202011172922.2(公开号为CN112387763A)的发明申请《一种建筑渣土的处理方法》，将建筑渣土依次进行预干燥、分拣、热干化处理和研磨，得到干化建筑渣土。此法可以改变建筑渣土的物理性质，快速降低土壤含水量，改变土壤团粒结构，彻底杀灭病原微生物和杂草种子，可以作为园林种植土应用。但其缺点是：(1)热干化处理能耗巨大；(2)建筑渣土有机物含量很低，而热干化处理的温度为400-500℃，时间为15-30min，在此处理条件下，仅有的有机物几乎全部裂解，因此所产生的种植土有机物含量很低；(3)热干化方法要求渣土含水量<60％，其干燥方法为沥干水分后自然风干，但城市废泥通常含水量高，自然风干受气候条件影响大、时间长且占地面积巨大。

因此，还可以继续改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种建筑垃圾与生活垃圾协同处理制作园林种植土的方法，能够实现建筑垃圾和生活垃圾中能源和资源的高效、低耗、生态化利用，得到优质园林种植土。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种建筑垃圾与生活垃圾协同处理制作园林种植土的方法，其特征在于：包含以下步骤

(1)将生活垃圾中的厨余垃圾进行厌氧处理，产生沼气、沼渣和沼泥；

(2)将生活垃圾中的可燃部分及建筑垃圾中的可燃部分进行气化焚烧处理；

(3)利用步骤(2)所产生的高温烟气作为热源，采用热干化设备将步骤(5)所得的干建筑渣土进行热干化处理而得到初级种植土和出口烟气；

(4)将所述步骤(1)中厨余垃圾厌氧处理产生的沼渣和沼泥与所述步骤(3)得到且还保有一定温度的初级种植土混合，得到园林种植土；

(5)利用所述步骤(3)得到的热干化设备的出口烟气作为初始建筑渣土烘干的热源，初始建筑渣土烘干后得到干建筑渣土，该干建筑渣土用作步骤(3)中制作初级种植土的原料。

为控制垃圾焚烧烟气的二恶英类污染，所述步骤(2)中建筑垃圾和生活垃圾中的可燃部分进行气化焚烧处理的温度大于850℃并停留2s以上，气化焚烧产生的高温烟气经空气换热后，其温度降低至580-620℃，同时空气经高温烟气换热后成为200℃以上的热空气，该热空气能够作为所述步骤(2)中气化焚烧过程的进风补氧。经空气换热后的烟气温度非常适合于干建筑渣土的干热活化，并且热空气还可以继续使用。

为了给所述热干化设备提供足够的热源，所述步骤(3)中，当采用步骤(2)可燃部分气化焚烧所产生的烟气热量不够时，可利用所述步骤(1)厨余垃圾厌氧处理产生的沼气作为补充热源。

所述步骤(3)中所述热干化设备的出口烟气温度为200-300℃；该烟气通入所述步骤(5)中所述初始建筑渣土烘干设备对初始建筑渣土进行烘干，烘干时间20-30min。

所述初始建筑渣土烘干设备可以有多种，优选地，所述烘干设备为烘干机，优选地为转筒烘干机。

优选地，所述初始建筑渣土在进入所述初始建筑渣土烘干设备前，需进行分拣、粉碎处理；

所述初级种植土的含水量≤20wt％。

为了便于将初级种植土和沼渣沼泥混合，同时为了降低沼渣沼泥中的水分，所述步骤(4)中，厨余垃圾厌氧处理产生的沼渣和沼泥与所述初级种植土混合的方式具体为：

在热干化设备出口后面的初级种植土传送带上方，安装给料装置，通过所述给料装置按比例添加沼渣和沼泥至传送带上，初级种植土、沼渣和沼泥从传送带落下而自然混合，得到园林种植土；

其中，沼渣沼泥的重量占初级种植土重量的5-20％；

所述沼渣沼泥中所含水分因初级种植土本身温度较高(约100℃)而被烘干。

厨余垃圾可以有多种处理方式，优选地，所述步骤(1)中，厨余垃圾采用干式厌氧处理。

热干化设备可以有多种，优选地，所述热干化设备为热干化炉。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将建筑垃圾与生活垃圾进行联合处理，通过能量的梯级利用和物质的合理调配，可用极低的成本利用建筑渣土实现优质园林种植土生产，完全避免了建筑渣土烘干所需的天然气等额外能源消耗，极大地减少了其占地面积和处理时间，并同时使得厨余垃圾厌氧处理后的沼渣和沼泥作为种植土的有机质实现零成本合理利用，实现了建筑垃圾和生活垃圾中能源和资源的高效、低耗、生态化利用，从而为垃圾分类普遍推行后厨余垃圾厌氧残渣的出路提供了大规模合理利用的有效途径。

具体如下。

1、初始建筑渣土因为含水量较高而不能直接用于热干化设备处理，目前常用的做法是将初始的建筑渣土晾干，这样晾干所需占地面积较大、处理时间长、受天气影响较大；或者采用额外的能源消耗进行烘干。

本发明采用热干化设备出来的出口烟气进行初始的建筑渣土的烘干热源，占地小、处理时间短、不受天气影响；并且充分利用了出口烟气的残余热量，能源利用率高，不需要消耗额外的能源。

2、初始建筑渣土烘干后水分大大降低，而得到干建筑渣土，干建筑渣土可以投入热干化设备进行干化，具体是采用建筑垃圾和生活垃圾中的可燃部分进行气化焚烧所产生的烟气作为热源，该热源的温度较高，干建筑渣土被热干化，而得到初级种植土和出口烟气，该初级种植土用于制作园林种植土，该出口烟气具有残余热量而能用于对初始的建筑渣土进行初步烘干；如此，能源利用率高。

3、初级种植土从热干化设备出来而具有一定的温度，当与沼渣和沼泥混合时，一方面初级种植土本身的热量对沼渣和沼泥进行烘干，有利于降低水分、改变土壤团粒结构，杀灭病原微生物和杂草种子，另一方面沼渣和沼泥增加了有机质含量，从而有利于最终得到优质园林种植土(有机质含量高、水分含量低、土壤容重小，土壤疏松，土壤渗透率高)。

附图说明

图1为本发明实施例发明对应的步骤和系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

参见图1，本发明实施例建筑垃圾与生活垃圾协同处理制作园林种植土的方法采用的系统主要包括四个子系统，即(1)建筑垃圾和生活垃圾中的可燃烧垃圾气化焚烧子系统；(2)厨余垃圾等有机垃圾厌氧处理子系统；(3)建筑渣土热干化子系统；(4)烟气处理子系统。

制作园林种植土的方法包含以下步骤：

(1)将生活垃圾中的厨余垃圾进行厌氧处理，产生沼气、沼渣和沼泥；优选地，厨余垃圾采用干式厌氧处理，也可以采用其它厌氧处理方式。

(2)将生活垃圾中的可燃部分和建筑垃圾中的可燃部分进行气化焚烧处理。气化焚烧处理的温度达900℃并停留2s以上，气化焚烧产生的高温烟气经空气换热后，其温度降低至580℃，同时空气经高温烟气换热后成为200℃以上的热空气，该热空气能够作为步骤(2)中气化焚烧过程中对气化炉的进风补氧。

(3)利用步骤(2)所产生的烟气作为热源，采用热干化设备将干建筑渣土进行热干化处理而得到初级种植土和出口烟气。干建筑渣土在进入热干化设备前，需进行分拣、粉碎处理。优选地，热干化设备为热干化炉，热干化后的初级种植土的含水量≤20wt％，颗粒粒径≤10mm。必要时，利用步骤(1)厨余垃圾厌氧处理产生的沼气作为补充热源。热干化设备的出口烟气温度300℃。

(4)将步骤(1)中厨余垃圾厌氧处理产生的沼渣和沼泥与步骤(3)得到且还保有一定温度的初级种植土混合，得到优质的园林种植土。

混合的方式具体为：

在热干化设备出口后面的初级种植土传送带上方，安装给料装置，通过给料装置按比例添加沼渣和沼泥至传送带上方，初级种植土、沼渣和沼泥从传送带落下后而自然混合，得到园林种植土；

其中，沼渣沼泥的重量占初级种植土重量的6％；

沼渣沼泥中所含水分因初级种植土本身具有(约200℃)温度而被烘干。

(5)利用步骤(3)得到的热干化设备的出口烟气作为初始建筑渣土烘干的热源，初始建筑渣土烘干后得到干建筑渣土，该干建筑渣土用作步骤(3)中制作初级种植土的原料。具体地，将出口烟气通入初始建筑渣土烘干设备，对初始建筑渣土进行烘干，烘干时间20min。初始建筑渣土烘干设备优选采用转筒烘干机。初始建筑渣土烘干设备的出口烟气进入火烟气处理系统，进行除尘、脱硫、脱硝等处理后达标排放。

生产能力为1000t/d种植土的本系统生产线，可处理2600t/d初始的建筑渣土(含水率70％)，根据可燃垃圾的热值不同，所需热量需要配套50-80t/d的可燃垃圾气化处理能力，并可消耗约至少60t/d的厌氧沼渣沼泥。

采用本发明的高温烟气作为热源+混合沼渣沼泥，并同时以采用天然气为热源作为对照，其所获种植土的基本理化性质表1所示。

表1所用渣土及获得的种植土基本性质

由表1可知，经热干化处理后所得土壤(即初级建筑渣土)和处理前的土壤(即初始建筑渣土)相比，含水量大幅度降低；土壤容重变小，土壤更加疏松；土壤渗透率提高，说明土壤渗透性能提高，土壤质地由粘土转变为壤土。但用初级种植土有机质和全氮降低明显，表明干热化过程存在较大的养分损失；本发明形成的优质种植土因为混合了沼渣沼泥，其土壤容重更小，土壤更加疏松，土壤渗透率更高，特别是其有机质和全氮含量有较大幅度提高。

根据『绿化种植土壤CJ/T340-2016』规定，园林种植土壤有机质含量为12-80g/kg，土壤渗透系数≥5mm/h，容重<1.35mg/cm³。由表1可见，本实施例中建筑渣土经高温烟气热干化并混合沼渣沼泥后所得土壤完全符合该标准，能够作为园林种植土应用，适用于园林绿化工程或生态修复工程。

实施例2：

与实施例1的方法基本相同，其区别在于：参数不同。

步骤(2)建筑垃圾和生活垃圾中的可燃部分进行气化焚烧处理的温度为850℃并停留2s。气化焚烧产生的高温烟气经空气换热后，其温度降低至600℃，同时空气经高温烟气换热后成为200℃的热空气。

步骤(3)中，热干化设备的出口烟气温度200℃；热干化后的初级种植土的含水量20wt％。

步骤(4)中，沼渣沼泥的重量占初级种植土重量的5％。

步骤(5)中，采用第二烘干设备对初始建筑渣土进行烘干，烘干时间30min。

实施例3：

与实施例1的方法基本相同，其区别在于：参数不同。

步骤(2)建筑垃圾和生活垃圾中的可燃部分进行气化焚烧处理的温度为900℃并停留2s，气化焚烧产生的高温烟气经空气换热后，其温度降低至620℃，同时空气经高温烟气换热后成为220℃的热空气。

步骤(3)中，热干化设备的出口烟气温度230℃；热干化后的初级种植土的含水量18wt％。

步骤(4)中，沼渣沼泥的重量占初级种植土重量的20％。

步骤(5)中，采用烘干设备对初始建筑渣土进行烘干，烘干时间25min。

Claims (9)

1.一种建筑垃圾与生活垃圾协同处理制作园林种植土的方法，其特征在于：包含以下步骤

(1)将生活垃圾中的厨余垃圾采用厌氧处理，产生沼气、沼渣和沼泥；

(2)将生活垃圾和/或建筑垃圾中的可燃部分进行气化焚烧处理；

(3)利用建筑垃圾和生活垃圾中的可燃部分气化焚烧所产生的烟气作为热源，采用热干化设备将干建筑渣土进行热干化处理而得到初级种植土和出口烟气；

(4)将所述步骤(1)中厨余垃圾厌氧处理产生的沼渣和沼泥与所述步骤(3)得到且还保有一定温度的初级种植土混合，得到园林种植土；

(5)利用所述步骤(3)得到的热干化设备的出口烟气作为初始建筑渣土烘干的热源，初始建筑渣土烘干后得到干建筑渣土，该干建筑渣土用作步骤(3)中制作初级种植土的原料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)建筑垃圾和生活垃圾中的可燃部分进行气化焚烧处理的温度大于850℃并停留2s以上，气化焚烧产生的高温烟气经空气换热后，其温度降低至580-620℃，同时空气经高温烟气换热后成为200℃以上的热空气，该热空气能够作为所述步骤(2)中气化焚烧过程的进风补氧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，利用所述步骤(1)厨余垃圾厌氧处理产生的沼气作为补充热源。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述热干化设备的出口烟气温度为200-300℃；

所述步骤(5)中，将出口烟气通入初始建筑渣土烘干设备，采用初始建筑渣土烘干设备对初始建筑渣土进行烘干，烘干时间20-30min。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述初始建筑渣土烘干设备为烘干机。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述干建筑渣土在进入热干化设备前，需进行分拣、粉碎处理；

所述初级种植土的含水量≤20wt％。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，厨余垃圾厌氧处理产生的沼渣和沼泥与所述初级种植土混合的方式具体为：

在所述热干化设备出口后面的初级种植土传送带上方，安装给料装置，通过所述给料装置按比例添加沼渣和沼泥至传送带上方，初级种植土、沼渣和沼泥从传送带落下而自然混合，得到园林种植土；

其中，沼渣沼泥的重量占初级种植土重量的5-20％；

所述沼渣沼泥中所含水分因初级种植土本身温度而被烘干。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，厨余垃圾采用干式厌氧处理。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的方法，其特征在于：所述热干化设备为热干化炉。

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