专利名称：焚烧－催化水解联合快速处理城市垃圾的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于城市垃圾处理的技术领域，涉及一种焚烧和化学处理相结合的处理城市垃圾的工艺，尤其涉及一种能制备有机肥料的焚烧和化学处理相结合的处理城市生活垃圾的工艺。
众所周知，随着人类社会的发展，人民物质生活水平的提高，城市城市生活垃圾的迅速增加已成为一个急待解决的大难题。分类处理城市生活垃圾是九十年代以后形成的有效方法。专利[CN1177525A]提出集堆肥、焚烧、填埋于一体的城市有机垃圾处理工艺，通过分选、堆肥发酵、有机垃圾粉生产、复合肥生产和焚烧、无机垃圾填埋或制造建材等过程，将进场垃圾全部消纳。上述专利所提出的方法存在着一个难题是堆肥发酵需要15天以上的时间才能将垃圾降解，处理周期长。
专利[CN1186057A]提出将城市生活垃圾分为硬质垃圾与软质垃圾两部分，其中硬质垃圾送入粉碎机，粉碎至80～100目，与软质垃圾一道在搅拌釜中加水反应，最后加入人工助剂制成复合肥。该专利技术存在的问题是搅拌釜温度为55～60℃，此温度难以对生物有机质进行彻底降解，且要在此温度下保温达48小时之久，同样存在处理周期长的问题。
另外，也有一些其他的垃圾处理方法，如(1)将垃圾填埋处理，这是一种最常用的和最简便的方法，但是，该方法存在着缺少场地和污染环境，尤其污染地下水的缺陷，因此不宜提倡广泛使用；(2)倒入海洋，由于该方法费用较大，而且将造成生态环境的恶化，因此已开始受到法律的禁止；(3)堆肥处理，该方法工艺过程简便易行，但由于占地面积大，有机物转化周期长，难以工业化，同时，由于处理过程中会散发出异味和尘埃，因此其推广应用也受到了一定的局限；(4)焚烧处理，这是目前处理城市生活垃圾最为有效的方法之一，消毒灭菌和减量效果好，并可回收能量，但也存在着投资大，运行成本高的缺点，尤其对于复杂的城市生活垃圾，其处理难度更大，因此对于一般的城市，该方法也是难以接受的。
综上所述，开发研究一种新的处理城市生活垃圾的方法已成为人们迫切需要解决的课题。
本发明的目的在于公开一种焚烧-催化水解联合快速处理城市垃圾的工艺，以克服现有技术的上述缺陷，满足人们的需要。
本发明的构思是这样的城市生活垃圾成分十分复杂，总体上可分为有机物和无机物两大类，而有机物又可分为可燃物与生物有机物质及易腐物。可燃物包括废纸、废塑料、破布等，而生物有机质及易腐物包括木屑、烂草、树枝树叶、果皮、蔬菜等。本发明首先将无机物包括金属物和玻璃选出，将可燃物进行焚烧处理，并通过废热锅炉回收所放出的热量，而有机质及易腐物则进行催化水解，所需的热量则由焚烧过程提供，催化水解后所得的浆态物质，配入农作物所需的氮、磷、钾等肥份后捏合造粒，即可成为农用肥料。
根据上述构思，发明人提出实现本发明目的的技术方案如下所述本发明所述的工艺依次包括如下步骤(1)筛分将城市生活垃圾送进运输机的传送带，传送过程中经过人工挑选和磁选分离机，将玻璃和金属物选出，然后进一步将筛余物分选成可燃物与生物有机物质及易腐物。可燃物包括废纸、废塑料、破布等，而生物有机质及易腐物包括木屑、烂草、树枝树叶、果皮、蔬菜等；(2)焚烧将可燃物在焚烧炉中焚烧，这是一般的工艺，本发明不再叙述，可选用国内成熟的工艺，如循环流化床垃圾焚烧处理系统。焚烧炉设有废热锅炉，用于焚烧过程中的热量的回收；(3)催化水解将生物有机质及易腐物置于加压反应釜中，加水和催化剂进行处理催化水解，获得一种浆态物质。所说的催化剂为无机酸或无机碱，如盐酸、硫酸、碳酸钠、碳酸氢钠或消石灰等其中的一种或一种以上，反应温度为80～200℃，最佳为120～180℃，压力在0.5～20atm内，最佳为2～10atm，反应时间与生物有机质的种类及反应温度有关，一般为2～8小时。该过程是吸热过程，所需的热量由焚烧过程产生的热量来提供，并可配入一定的有机质如粪便，以补充其中有机质的不足；(4)组份检测与元素调配对于催化水解后的浆态物质，分析其水份含量、pH值、氮、磷和钾含量，根据不同的生长作物，配入所需的氮、磷和/或钾元素；(5)成型，将调配后的物质，送入捏合机中，使其混合均匀。再将其送入园鼓造粒机中，进行造粒与烘干，之后进行产品包装，即为成品肥料。
由上述公开的技术方案可见，本发明具有十分显著的优点(1)处理速度快、处理量大。由于焚烧是剧烈的氧化反应，而催化水解过程也以较高的速率进行，因此，处理时间短，可用于大批量的垃圾处理，对一般的中小城市，一般当天垃圾当天可以处理完毕，不会形成滞纳，因而特别适合于城市垃圾的产业化过程。
(2)整个系统热量供需平衡。由于焚烧过程放出的热量用于催化水解过程吸收的热量，从而不需要外界向其提供额外的热量。更重要的是，热量的传递过程可以通过导热介质实现，整个过程传热介质能够在系统内循环利用。
(3)催化水解使用普通的催化剂，普通的酸或普通的碱即可符合要求，运行费用低而且无二次污染。
(4)符合卫生指标，在150℃以上的环境温度下，普通的细菌及病毒均能杀死。例如，在75℃下，垃圾中蛔虫卵死亡率达100％，大肠菌值低于10-2，而在本发明的条件下，焚烧温度在950℃以上，因而具有更优良的灭菌效果，使肥料的卫生指标完全符合国家规定的卫生标准。
以下将通过附图对本发明进行进一步的说明。
图1为该工艺的流程图。
由
图1可见，本发明所说的方法依次包括如下步骤(1)筛分过程，将城市生活垃圾在筛分过程1中经过人工挑选和磁选分离机，将玻璃和金属物选出，然后进一步将筛余物分选成可燃物与生物有机物质及易腐物。可燃物包括废纸、废塑料、废橡胶、破布等，而生物有机质及易腐物包括木屑、烂草、树枝树叶、果皮、蔬菜等；(2)焚烧过程，将可燃物在焚烧炉2中焚烧，焚烧过程中的气体净化后排空，灰渣在筛分系统4中进行筛分，筛上物为砖块、金属制品等大颗粒物料，可进行填埋处理，筛下物为细颗粒灰烬、熟化砂土等，它们含丰富的微量元素，同时又是良好的土壤改良物和肥料载体，筛下物送往后继工段。焚烧炉2设有废热锅炉，用于焚烧过程中的热量的回收；(3)催化水解过程，将生物有机质及易腐物置于加压反应釜3中，加水和催化剂进行处理催化水解，获得一种浆态物质。所说的催化剂为无机酸或无机碱，如盐酸、硫酸、碳酸钠、碳酸氢钠或消石灰等其中的一种或一种以上，反应温度为80～200℃，最佳为120～180℃，压力在0.5～20atm内，最佳为2～10atm，反应时间与生物有机质的种类及反应温度有关，一般为2～8小时。该过程是吸热过程，所需的热量由焚烧过程产生的热量提供，采用饱和蒸汽或导热油作为导热介质，进行热量的传递；根据需要，可配入一定的有机质如粪便，以补充其中有机质的不足；(4)制肥过程，将催化水解后的浆态物质和焚烧过程中的筛下物，送入制肥系统5，根据需要配入所需的氮、磷和/或钾元素，所说的氮、磷和钾元素可选用如尿素、磷铵和氯化钾等肥份，然后将调配后的物质送入捏合机中，混合均匀，再将其送入造粒机中，进行造粒与烘干，之后进行产品包装，即为成品肥料。
以下将通过实施例对本发明的有关内容作进一步的介绍。
实施例1将1000公斤城市垃圾进行筛分后，获得250公斤可燃物和660公斤生物有机质及易腐物，将可燃物置于焚烧炉2中焚烧，并采用加热水的方法回收热量；将生物有机质及易腐物置于高压反应器中，加入消石灰60公斤，配入100公斤的粪便，反应温度为150℃，压力为4.8atm内，反应时间3小时，反应所需的热量由外界过热蒸汽提供，获得一种浆态物质480公斤；将上述浆态物质和焚烧后的筛下物送入制肥系统5，经分析，氮、磷和钾的含量分别为2.5％、0.26％和0.64％(重量百分比)，加入适量的尿素、磷铵、氯化钾等肥份；在捏合机中混合均匀，再将其送入造粒机中，进行造粒与烘干，即可获得成品肥料420公斤，其有效组分及含量为氮磷 钾15.6％14.6％14.8％实施例2采用与实施例1相同的操作过程，其中采用碳酸氢钠作为催化剂，成品肥料的有效组分及含量为氮磷 钾14.6％13.8％ 16.6％实施例3采用与实施例1相同的操作过程，其中采用盐酸和硫酸(1∶1)作为催化剂，成品肥料的有效组分及含量为氮磷钾14.6％15.8％ 14.6％
权利要求
1.一种焚烧-催化水解联合快速处理城市垃圾的工艺，其特征在于依次包括如下步骤(1)筛分过程，将城市生活垃圾在筛分过程(1)中筛分为玻璃、金属物、可燃物和生物有机物质及易腐物；(2)焚烧过程，将可燃物在焚烧炉(2)中焚烧，焚烧过程中产生的热量由导热介质回收；(3)催化水解过程，将生物有机质及易腐物置于加压反应釜(3)中，加水和催化剂进行催化水解，所说的催化剂为无机酸或无机碱，反应温度为80～200℃，压力为0.5～20atm，反应时间为2～8小时；(4)制肥过程，将催化水解后的物质送入制肥系统(5)，配入氮、磷和/或钾元素，进行造粒与烘干，即为成品肥料。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，温度为120～180℃，压力为2～10atm。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，催化水解过程所需的热量由焚烧过程产生的热量提供，采用饱和蒸汽或导热油作为导热介质。
4.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，催化水解过程配入有机质。
5.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所说的催化剂为盐酸、硫酸、碳酸钠、碳酸氢钠或消石灰中的一种或一种以上。
6.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，焚烧过程中的灰渣在筛分系统(4)中进行筛分，筛下物送往制肥系统(5)。
7.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所说的氮、磷和钾元素分别为尿素、磷铵和氯化钾。
全文摘要
本发明公开了一种焚烧－催化水解联合快速处理城市垃圾的工艺。本发明首先对垃圾进行筛选,将可燃物进行焚烧处理,并通过废热锅炉回收所放出的热量,有机质及易腐物则进行催化水解,所需的热量则由焚烧过程提供。催化水解后捏合造粒,即可成为农用肥料。处理速度快、处理量大,特别适合于城市垃圾的产业化过程,整个系统热量供需平衡,运行费用低,无二次污染,肥料的卫生指标完全符合国家规定的卫生标准。
文档编号C05F9/00GK1274824SQ00116610
公开日2000年11月29日 申请日期2000年6月20日 优先权日2000年6月20日
发明者于建国, 李保安, 刘够生, 宋兴福, 刘锦霞, 南海生 申请人:华东理工大学, 李保安