处理乡镇有机垃圾的系统和方法与流程

本发明属于固体废弃物处理技术领域，具体涉及一种处理乡镇有机垃圾的系统和方法。

背景技术：

乡镇有机垃圾包括乡镇用户日常产生的有机垃圾，包括常规的餐饮垃圾、厨余垃圾、畜禽粪便、污泥、农作物等，具有含水率及有机质含量高等特点，易腐烂，易生有害细菌，散发臭味等环境污染，一般不包括煤灰，建筑垃圾等。

目前，县级以下乡镇及村庄个体等分类意识差，多数乡镇有机垃圾混合在生活垃圾内，导致影响尾端处置，例如生活垃圾进行尾端焚烧时热值低，对整体效益有很大影响。生活垃圾填埋处置时容易产生渗滤液，导致夏季时渗滤液产生量急剧增加，增加填埋场运营成本，影响填埋场作业环境。

乡镇有机垃圾产生量约为0.8～1kg/人·d，一般县级城市人口10万以下，乡镇有机垃圾产生量在100t/d，相比常规生活垃圾焚烧发电项目，没有规模化效益。

因此，现有的乡镇有机垃圾处理技术有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理乡镇有机垃圾的系统和方法，采用该系统可以实现乡镇有机垃圾的资源化处理。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理乡镇有机垃圾的系统。根据本发明的实施例，所述系统包括：

筛分装置，所述筛分装置具有乡镇有机垃圾入口、无机杂质出口和有机物出口；

破碎分选装置，所述破碎分选装置具有有机物入口、轻质物出口和浆料出口，所述有机物入口与所述有机物出口相连；

干式厌氧装置，所述干式厌氧装置具有浆料入口、沼气出口和有机残渣出口，所述浆料入口与所述浆料出口相连；

干燥装置，所述干燥装置具有有机残渣入口和干燥有机残渣出口，所述有机残渣入口与所述有机残渣出口相连；

碳化装置，所述碳化装置具有干燥有机残渣入口、热解气出口、生物炭出口和热尾风出口，所述干燥有机残渣入口与所述干燥有机残渣出口相连，所述热尾风出口与所述干燥装置相连。

根据本发明实施例的处理乡镇有机垃圾的系统通过采用筛分装置对乡镇有机垃圾进行处理，实现有机垃圾中无机杂质的分离，然后将有机垃圾进行破碎分选，去除有机垃圾中的轻质部分，而将浆料供给至干式厌氧发酵中进行发酵处理，具有很高的产气率，并且不需要额外补充稀释水，相比湿式厌氧发酵，不产生任何污水，发酵得到的有机残渣供给至碳化装置中进行处理，得到高价值的热解气和生物炭，该生物炭可以用于土壤改良、园林绿化等，资源化和减量化程度高，很好的达到生态循环的目的。

另外，根据本发明上述实施例的处理乡镇有机垃圾的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述筛分装置包括依次相连的第一滚筒筛、输送装置和第二滚筒筛。由此，可以有效去除有机垃圾中的无机杂质，提高后续得到的热解气和生物炭的品位。

在本发明的一些实施例中，上述系统进一步包括：热风炉，所述热风炉具有沼气入口、热解气入口、空气入口和热风出口，所述沼气入口与所述沼气出口相连，所述热解气入口与所述热解气出口相连，所述热风出口与所述碳化装置相连；换热装置，所述换热装置具有换热后水入口、热尾气入口、热水出口和换热后尾气出口，所述热尾气入口与所述干燥装置相连，所述热水出口与所述干式厌氧装置相连，所述干式厌氧装置与所述换热后水入口相连。由此，可以在实现乡镇有机垃圾资源化利用的同时降低处理成本。

在本发明的一些实施例中，上述系统进一步包括：尾气处理装置，所述尾气处理装置与所述换热后尾气出口相连。

在本发明的一些实施例中，所述尾气处理装置为uv光解装置、低温等离子处理装置或活性炭吸附装置。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种处理乡镇有机垃圾的方法。根据本发明的实施例，上述方法包括：

(1)将乡镇有机垃圾供给至所述筛分装置进行筛分，以便得到无机杂质和有机物；

(2)将所述有机物供给至所述破碎分选装置中进行破碎分选，以便得到轻质物和浆料；

(3)将所述浆料供给至所述干式厌氧装置中进行发酵处理，以便得到沼气和有机残渣；

(4)将所述有机残渣供给至所述干燥装置中进行干燥，以便得到干燥有机残渣；

(5)将所述干燥有机残渣供给至所述碳化装置中进行碳化处理，以便得到热解气、生物炭和热尾风，并将所述热尾风供给至步骤(4)的所述干燥装置。

根据本发明实施例的处理乡镇有机垃圾的方法通过采用筛分装置对乡镇有机垃圾进行处理，实现有机垃圾中无机杂质的分离，然后将有机垃圾进行破碎分选，去除有机垃圾中的轻质部分，而将浆料供给至干式厌氧发酵中进行发酵处理，具有很高的产气率，并且不需要额外补充稀释水，相比湿式厌氧发酵，不产生任何污水，发酵得到的有机残渣供给至碳化装置中进行处理，得到高价值的热解气和生物炭，该生物炭可以用于土壤改良、园林绿化等，资源化和减量化程度高，很好的达到生态循环的目的。

另外，根据本发明上述实施例的处理乡镇有机垃圾的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述浆料的粒径为8～10毫米。由此，可以显著提高产气率。

在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述发酵处理温度为35～39摄氏度，时间为25～30天。由此，可以显著提高产气率。

在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括：(6)将所述沼气和所述热解气中的至少之一供给至所述热风炉燃烧后与空气换热，以便得到热风，并将所述热风供给至步骤(5)中的所述碳化装置中作为加热介质；(7)将步骤(4)所述干燥装置得到的热尾气供给至所述换热装置中与冷水换热，以便得到热水和换热后尾气，并将所述热水供给至步骤(3)的所述发酵装置，将所述发酵装置得到的换热后水供给至所述换热装置。由此，可以在实现乡镇有机垃圾资源化利用的同时降低处理成本。

在本发明的一些实施例中，上述方法进一步包括：(8)将步骤(7)得到的所述换热后尾气供给至所述尾气处理装置中进行净化处理后达标排放。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的处理乡镇有机垃圾的系统结构示意图；

图2是根据本发明再一个实施例的处理乡镇有机垃圾的系统结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的处理乡镇有机垃圾的方法流程示意图；

图4是根据本发明再一个实施例的处理乡镇有机垃圾的方法流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理乡镇有机垃圾的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：筛分装置100、破碎分选装置200、干式厌氧装置300、干燥装置400和碳化装置500。

根据本发明的实施例，筛分装置100具有乡镇有机垃圾入口101、无机杂质出口102和有机物出口103，且适于将乡镇有机垃圾进行筛分处理，得到无机杂质和有机物。根据本发明的一个实施例，筛分装置100包括依次相连的第一滚筒筛、输送装置和第二滚筒筛。具体的，本申请中的乡镇有机垃圾包括乡镇用户日常产生的有机垃圾，包括常规的餐饮垃圾、厨余垃圾、畜禽粪便、污泥、农作物等，乡镇有机垃圾经通过板式给料机供给至第一滚筒筛分选出大块无机杂质例如砖头、玻璃等，然后再经输送装置送至第二滚筒筛继续分选无机杂质，该无机杂质与得到的大块无机杂质一起外运，其中，板式给料机的处理能力为5～30t/d，第一滚筒筛的筛孔为150毫米，输送机为螺旋输送机或皮带输送机，第二滚筒筛筛孔为60毫米。

根据本发明的实施例，破碎分选装置200具有有机物入口201、轻质物出口202和浆料出口203，有机物入口201与有机物出口103相连，且适于将上述分离得到的有机物进行破碎分选，得到轻质物和浆料。具体的，该破碎分选装置为立式离心分选机，其筛孔为8～10毫米，上述得到的有机物经高速离心分选后，将轻质物分离出外运，剩余部分浆料通过破碎制浆，获得粒度8～10毫米的浆料。

根据本发明的实施例，干式厌氧装置300具有浆料入口301、沼气出口302和有机残渣出口303，浆料入口301与浆料出口103相连，且适于对上述得到的浆料进行厌氧发酵，得到沼气和有机残渣。具体的，该干式厌氧装置为卧式推流式装置，其外形为圆柱形，上述破碎分选装置得到的浆料经输送装置(柱塞泵或螺旋输送机)供给至干式厌氧装置中，干式厌氧装置内通过间接热水方式加热，保持其内35～39摄氏度，并停留25～30天，使得上述得到的浆料充分发酵。发明人发现，通过将上述得到的浆料供给至干式厌氧发酵中进行发酵处理，具有很高的产气率，并且不需要额外补充稀释水，相比湿式厌氧发酵，不产生任何污水。

根据本发明的实施例，干燥装置400具有有机残渣入口401和干燥有机残渣出口402，有机残渣入口401与有机残渣出口303相连，且适于将上述发酵得到的有机残渣进行干燥，得到干燥有机残渣。具体的，干燥装置内温度为300～400摄氏度，其采用热风直接加热方式进行干燥，且为中轴搅拌，将上述得到的有机残渣干燥至含水率为10％左右。

根据本发明的实施例，碳化装置500具有干燥有机残渣入口501、热解气出口502、生物炭出口503和热尾风出口504，干燥有机残渣入口501与干燥有机残渣出口402相连，热尾风出口504与干燥装置400相连，且适于将上述得到的干燥有机残渣进行碳化处理，得到热解气、生物炭和热尾风，并将热尾风供给至干燥装置作为干燥介质使用。具体的，碳化装置内温度为500～600摄氏度，其为圆柱形结构，且为中轴搅拌，其采用间接热风加热方式，热尾气即为热风换热后得到的换热后热风。

根据本发明实施例的处理乡镇有机垃圾的系统通过采用筛分装置对乡镇有机垃圾进行处理，实现有机垃圾中无机杂质的分离，然后将有机垃圾进行破碎分选，去除有机垃圾中的轻质部分，而将浆料供给至干式厌氧发酵中进行发酵处理，具有很高的产气率，并且不需要额外补充稀释水，相比湿式厌氧发酵，不产生任何污水，发酵得到的有机残渣供给至碳化装置中进行处理，得到高价值的热解气和生物炭，该生物炭可以用于土壤改良、园林绿化等，资源化和减量化程度高，很好的达到生态循环的目的。

根据本发明的实施例，参考图2，上述系统进一步包括：热风炉600、换热装置700和尾气处理装置800。

根据本发明的实施例，热风炉600具有沼气入口601、热解气入口602、空气入口603和热风出口604，沼气入口600与沼气出口302相连，热解气入口602与热解气出口502相连，热风出口604与碳化装置500相连，且适于将上述得到的沼气和热解气中的至少之一燃烧后与空气进行换热，得到热风，并将热风供给至碳化装置中作为加热介质使用。具体的，热风炉为燃气热风炉，其包括燃烧器和燃烧室，燃烧器适应热解气和沼气的燃烧，空气经离心风机供给。

根据本发明的实施例，换热装置700具有换热后水入口701、热尾气入口702、热水出口703和换热后尾气出口704，热尾气入口702与干燥装置400相连，热水出口703与干式厌氧装置300相连，且适于将干燥装置得到的热尾气与冷水进行换热，得到换热后水和热水，并将热水供给至干式厌氧装置中对其进行保温，热水在干式厌氧装置中换热后得到的换热后水再回流至换热装置中进行换热。具体的，换热装置为板式换热器或其他类型换热器。

根据本发明的实施例，尾气处理装置800与换热后尾气出口704相连，且适于对换热后尾气进行处理后使其达标排放。具体的，该尾气处理装置为uv光解装置、低温等离子处理装置或活性炭吸附装置。

如上所述，根据本发明实施例的处理乡镇有机垃圾的系统可以具有选自下列的优点至少之一：

(1)高效率的分离乡镇有机垃圾的无机杂质和有机质，达到“干湿分离”的目的。

(2)通过高效分离后的有机垃圾采用干式厌氧发酵具有很高的产气率，不需要额外补充稀释水，相比湿式厌氧发酵，不产生任何污水。

(3)将有机质很好的转化为沼气、热解气等清洁能源，能源回收效率高，系统中不需要额外补充热源，降低整体运行成本。

(4)将垃圾通过热解碳化后产生生物炭，用于土壤改良、园林绿化等，资源化和减量化程度高，很好的达到生态循环的目的。

在本发明的再一个方面，本发明提出了利用上述系统处理乡镇有机垃圾的方法。根据本发明的实施例，参考图3，该方法包括：

s100：将乡镇有机垃圾供给至筛分装置进行筛分

该步骤中，将乡镇有机垃圾供给至筛分装置进行筛分，得到无机杂质和有机物。根据本发明的一个实施例，筛分装置包括依次相连的第一滚筒筛、输送装置和第二滚筒筛。具体的，本申请中的乡镇有机垃圾包括乡镇用户日常产生的有机垃圾，包括常规的餐饮垃圾、厨余垃圾、畜禽粪便、污泥、农作物等，乡镇有机垃圾经通过板式给料机供给至第一滚筒筛分选出大块无机杂质例如砖头、玻璃等，然后再经输送装置送至第二滚筒筛继续分选无机杂质，该无机杂质与得到的大块无机杂质一起外运，其中，板式给料机的处理能力为5～30t/d，第一滚筒筛的筛孔为150毫米，输送机为螺旋输送机或皮带输送机，第二滚筒筛筛孔为60毫米。

s200：将有机物供给至破碎分选装置中进行破碎分选

该步骤中，将上述分离得到的有机物供给至破碎分选装置中进行破碎分选，得到轻质物和浆料。具体的，该破碎分选装置为立式离心分选机，其筛孔为8～10毫米，上述得到的有机物经高速离心分选后，将轻质物分离出外运，剩余部分浆料通过破碎制浆，获得粒度8～10毫米的浆料。

s300：将浆料供给至干式厌氧装置中进行发酵处理

该步骤中，将上述得到的浆料供给至干式厌氧装置中进行发酵处理，得到沼气和有机残渣。具体的，该干式厌氧装置为卧式推流式装置，其外形为圆柱形，上述破碎分选装置得到的浆料经输送装置(柱塞泵或螺旋输送机)供给至干式厌氧装置中，干式厌氧装置内通过间接热水方式加热，保持其内35～39摄氏度，并停留25～30天，使得上述得到的浆料充分发酵。发明人发现，通过将上述得到的浆料供给至干式厌氧发酵中进行发酵处理，具有很高的产气率，并且不需要额外补充稀释水，相比湿式厌氧发酵，不产生任何污水。

s400：将有机残渣供给至干燥装置中进行干燥

该步骤中，将上述得到的有机残渣供给至干燥装置中进行干燥，得到干燥有机残渣。具体的，干燥装置内温度为300～400摄氏度，其采用热风直接加热方式进行干燥，且为中轴搅拌，将上述得到的有机残渣干燥至含水率为10％左右。

s500：将干燥有机残渣供给至碳化装置中进行碳化处理，并将热尾风供给至步骤s400

该步骤中，将上述得到的干燥有机残渣供给至碳化装置中进行碳化处理，得到热解气、生物炭和热尾风，并将热尾风供给至步骤s400将上述得到的干燥有机残渣进行碳化处理，得到热解气、生物炭和热尾风，并将热尾风供给至干燥装置作为干燥介质使用。具体的，碳化装置内温度为500～600摄氏度，其为圆柱形结构，且为中轴搅拌，其采用间接热风加热方式，热尾气即为热风换热后得到的换热后热风。

根据本发明实施例的处理乡镇有机垃圾的方法通过采用筛分装置对乡镇有机垃圾进行处理，实现有机垃圾中无机杂质的分离，然后将有机垃圾进行破碎分选，去除有机垃圾中的轻质部分，而将浆料供给至干式厌氧发酵中进行发酵处理，具有很高的产气率，并且不需要额外补充稀释水，相比湿式厌氧发酵，不产生任何污水，发酵得到的有机残渣供给至碳化装置中进行处理，得到高价值的热解气和生物炭，该生物炭可以用于土壤改良、园林绿化等，资源化和减量化程度高，很好的达到生态循环的目的。

根据本发明的实施例，参考图4，上述处理乡镇有机垃圾的方法进一步包括：

s600：将s300得到的沼气和s500得到的热解气中的至少之一供给至热风炉燃烧后与空气换热，并将热风供给至步骤s500

该步骤中，将步骤s300得到的沼气和s500得到的热解气中的至少之一供给至热风炉燃烧后与空气换热，得到热风，并将热风供给至步骤s500的碳化装置中作为加热介质使用。具体的，热风炉为燃气热风炉，其包括燃烧器和燃烧室，燃烧器适应热解气和沼气的燃烧，空气经离心风机供给。

s700：将步骤s400得到的热尾气供给至换热装置中与冷水换热，并将热水供给至步骤s300，将发酵装置得到的换热后水供给至换热装置

该步骤中，将步骤s400的干燥装置得到的热尾气供给至换热装置中与冷水换热，得到热水和换热后尾气，并将热水供给至步骤s300的发酵装置对其进行保温，将发酵装置得到的换热后水供给至换热装置。具体的，换热装置为板式换热器或其他类型换热器。

s800：将步骤s700得到的换热后尾气供给至尾气处理装置

该步骤中，将上述得到的换热后尾气供给至尾气处理装置中进行处理后使其达标排放。具体的，该尾气处理装置为uv光解装置、低温等离子处理装置或活性炭吸附装置。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例

采用本发明实施例的处理乡镇有机垃圾的系统处理餐厨垃圾，具体实施流程如下：

100吨/天规模的乡镇有机垃圾处理项目，通过一级滚筒筛分选后除去无机杂质15吨/天，筛孔大小为150mm，通过二级滚筒筛分选后除去无机杂质10吨/天，筛孔大小为60mm，然后利用破碎分选机分选出轻质物5吨/天，并将剩余有机垃圾破碎、制浆至10mm大小的粒径，制浆后的有机垃圾量为8070吨/天，然后通过柱塞泵输送至干式厌氧发酵罐，厌氧发酵装置内的温度保持在35±2℃，进行发酵后产生沼气通过管道输送至热风炉燃烧，沼气的收率为80～90m³/吨有机垃圾，其中，沼气含量为55～60v％的甲烷、35～40v％的二氧化碳等，发酵后产生的有机残渣通过螺旋输送机输送至干燥装置，进入干燥装置的有机残渣量为62吨/天，通过干燥装置干燥后的量为15.5吨/天，干燥装置内的温度为300℃，通过碳化后，产生的生物炭的量为7.5吨/天，碳化装置内的温度为500℃，得到的热解气温度为200℃，收率为15％，并将热解气供给至热风炉进行燃烧，沼气和热解气在热风炉燃烧后与空气进行换热，得到800℃摄氏度的热风，并将该热风供给至碳化装置中作为加热介质，同时干燥装置直接换热后的热尾气供给至换热装置中与冷水换热，得到热水(80摄氏度)和换热后尾气(110摄氏度)，并将热水供给至发酵装置对其进行保温，同时将发酵装置得到的换热后水供给至换热装置循环换热，并将得到的换热后尾气经uv光解装置、低温等离子处理装置或活性炭吸附装置处理后达标排放。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。