专利名称：基于机械生物联合预处理的生活垃圾焚烧工艺及其系统的制作方法
技术领域：
本发明属于环保技术领域，涉及一种生活垃圾进行的焚烧处理工艺。
背景技术：
目前，国内很多城镇的生活垃圾仍采用简易堆放的方法，而混合收集的生 活垃圾是一种极其复杂的废物，包括塑料、橡胶、木竹、纸类、灰土、砖陶、 金属、玻璃、纺织物、厨房有机物等，由于生物降解和化学作用，部分组分逐 渐腐烂和生物降解，产生渗滤液和沼气，对土壤、水体和大气均造成严重污染。
国内外的生活垃圾处理技术均以减量化、资源化和无害化为目标，主要有 卫生填埋、焚烧和堆肥技术，各有不同的使用范围和条件。
卫生填埋是国内应用最广泛的处理技术，适用于处理有机物含量低、含水 率低的生活垃圾，填埋场底部和周围铺有防渗材料，并铺设集水和排水盲沟以 排出渗滤液，避免渗滤液污染地下水，填埋场封场后可作为绿化用地。但国内 卫生填埋技术处理的垃圾普遍为混合收集的生活垃圾，有机物含量高、含水率 大，填埋过程产生大量渗滤液和填埋气，对周边环境造成严重的二次污染。而 且卫生填埋占地面积大，吨投资成本高，对选址要求高。随着其他工艺技术的 发展，卫生填埋将作为其他工艺处理垃圾的最终处置手段。
堆肥法适用于分类收集生活垃圾的可生物降解组分，这部分垃圾有机物含 量高、含水率大，在微生物的作用下将有机废物熟化和稳定化，杀灭有害病菌 和虫卵，制取有机营养土，从而实现垃圾处理的资源化和无害化。堆肥法不适 合处理混合收集的生活垃圾，垃圾中杂质和有害物质含量高，造成堆肥产品品质低，没有销路，使用后造成一定程度的重金属富集。
焚烧法是垃圾的一种高温处理技术，在国外发达国家和国内经济发达的现 代化城市都有广泛应用，其优点是减量化和无害化程度较高，焚烧产生的热量 可用于发电和供热，残渣作为筑路骨料进行资源化利用，可大大减少废物的体 积和重量。在垃圾焚烧过程中，释放出来的热量要足以提供垃圾达到燃烧温度 所需的热量和发生燃烧反应所需的活化能，否则就必须添加辅助燃料增加燃烧
过程所释放的热量。实际经验表明，对生活垃圾来说，当低位热值Q"3344 kj/kg时，不能满足自身稳定燃烧的条件，需要增加辅助燃料；当3344〈QZ4180 kj/kg时，理论上不借助辅助燃料就可以焚烧，但焚烧过程产生的余热的能源 化利用价值不大；当4180〈Q,.〈5000 kj/kg时，固体废物焚烧产生的余热可以 进行能源化利用，即余热可以用来发电和供热；当d〉6000kj/kg时，可以保 证焚烧过程稳定进行，所产生的余热可以稳定地进行发电与供热。与卫生填埋 和堆肥技术相比，焚烧技术吨投资成本高，占地面积小，适用于垃圾日产量大 (〉600 t/d)的经济发达地区。但目前我国混合收集的生活垃圾热值普遍较低， 除少数经济发达的城市外，绝大多数城市的状况均不适合直接进行焚烧处理。
鉴于我国生活垃圾的理化特性和卫生填埋、焚烧和堆肥等传统处理技术的 局限性，生活垃圾处理技术逐渐由单一技术发展为多元化的处理技术。城市生 活垃圾产量较大，适宜采取以焚烧法为核心技术的垃圾处理工艺。我国现有的 垃圾处理工艺，没有根据混合收集生活垃圾的理化特性来探讨适宜的工艺和流 程组合，不能从根本上实现混合垃圾的资源化、无害化处理。
中国专利CN 1292475A "垃圾焚烧预处理系统"公开将垃圾在负压下 进行高温灭蝇杀菌，自动分选去除硬质废物，将软性缠绕物进一步切割、破碎 处理后，垃圾送焚烧炉焚烧发电。这种方法从理论上分析是完全可行的，但在实际操作中，对高含水率的原生垃圾进行高温灭蝇杀菌需耗费大量能源，造成 能源的浪费并提高运行成本，针对国内城市混合收集的生活垃圾处理不具可行 性。
中国专利CN1387962A "城市生活垃圾综合处理方法及其系统"公开提出 将垃圾负压处理后进行烘干，烘干后的垃圾按种类分拣处理，将其中的有机易 腐物、易燃不易腐物、建筑废物、可回收物分离出来分类进行处理。但这种方 法同样需要对高含水率的原生垃圾进行烘干，需耗费大量能源，混合收集的生 活垃圾按种类分拣处理效率难以保证。
中国专利CN1468818A "城市生活垃圾处理工艺"公开工艺包括贮存发 酵、发酵过程中废气废水的处理、烘干、焚烧、烟气处理、清理炉渣等步骤， 贮存过程中使垃圾自然发酵，废水送污水处理厂处理。这种方法中垃圾自然发 酵对垃圾热值提高有限，原生垃圾处理后无法达到自身稳定燃烧所需的低位热 值，垃圾发酵产生的废水属渗滤液，渗滤液需要送往城市二级污水处理厂进行 处理。否则则造成二次污染，处理结果不彻底，而且按照2008年的新规定， 这种渗滤液处理方式2011年后将被禁止。
发明内容
本发明的目的是克服上述传统生活垃圾处理技术的局限性，提供一种基于 机械生物联合预处理的生活垃圾焚烧工艺，将机械、生物、焚烧等方法有机的 结合，从根本上提高垃圾热值、降低运行成本，并消除处理过程中产生的二次 污染。另外本发明还提供基于机械生物联合预处理的生活垃圾焚烧系统，系统 简单，操作方便。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是基于机械生物联合预处理 的生活垃圾焚烧工艺，包括人工预分选、机械破碎、机械生物联合预处理、焚烧和热能利用，具体工艺步骤
1) 人工预分选首先进行机械破袋，然后对破袋后的生活垃圾进行人工 预分选，将生活垃圾中易于分选的大体积惰性组分分选出来；
2) 机械破碎人工预分选后的除去大体积惰性组分的生活垃圾进行机械
破碎，破碎至粒径约30-70mm;
3) 机械生物联合预处理机械破碎后的生活垃圾进行微生物好氧发酵，
发酵过程产生反应热，使生活垃圾物料堆体自主升温至50-6(TC，同时辅以机 械处理，对物料堆体进行翻堆和通风；
4) 焚烧经过机械生物联合预处理后的生活垃圾物料低位热值高于 6000kJ/kg，无须添加辅助燃料进行焚烧处理；
5) 热能利用焚烧产生的余热用于发电，或者供热给机械生物联合预处理。
所述工艺还包括渗滤液处理将各步骤产生的渗滤液收集至渗滤液调节 池，部分渗滤液回灌至机械生物联合预处理，利用微生物好氧过程的生物反应 热和通风作用消耗渗滤液，并将渗滤液中的污染物降解；剩余渗滤液利用焚烧 产生余热进行低温多效蒸发，浓縮液进行焚烧处理；
所述工艺还包括臭气处理各步骤中产生的臭气进行收集，部分臭气送入
焚烧装置中作为二次风，其他臭气送入生物过滤除臭单元处理，达到排放标准 后排放。
所述焚烧产生的底灰与人工预分选出的砖陶等大体积惰性组分用作筑路
填料、填坑，或进行填埋处理；焚烧产生飞灰固化后填埋；焚烧产生的烟气经 过烟气处理工艺脱除其中有害物质。
本发明基于机械生物联合预处理的生活垃圾处理系统:包括人工预分选单元、机械破碎单元、机械生物联合预处理单元、焚烧单元；人工预分选单元设 置有机械破袋装置，人工预分选单元出料输送入机械破碎单元，机械破碎单元 出料输送入机械生物联合预处理单元，翻堆物料机械位于处理单元内对物料堆 体进行翻堆，通风装置连接臭气收集单元，机械生物联合预处理单元出料输送 入焚烧单元，焚烧单元部分余热通过管路输送到发电场所，部分余热通过管路 供热给机械生物联合预处理单元。
所述机械生物联合预处理单元渗滤液出口连通渗滤液调节池，渗滤液调节 池出口分三路，分别连通机械生物联合预处理单元、生物过滤除臭装置和低温 多效蒸发装置，低温多效蒸发装置连通焚烧单元。
本发明的有益效果是:根据我国大多数城市混合收集的生活垃圾可生物降 解组分含量高、含水量大、热值低的特点，对生活垃圾进行机械生物联合预处
理，经过机械生物联合预处理后的垃圾低位热值高于6000 kj/kg，从而降低 含水率、提高热值，为易燃垃圾，进入焚烧单元焚烧处理，焚烧过程中不添加 辅助燃料。焚烧产生底灰与前面分选出的砖陶等惰性组分用作筑路或填坑填 料，也可以进行填埋处理；焚烧产生飞灰固化后填埋。焚烧产生的烟气经过烟 气处理工艺脱除二噁英、HC1、硫氧化物和氮氧化物等有害物质。
本发明工艺采用机械生物联合预处理提高原生垃圾热值，渗滤液在流程中 全部消耗，臭气送入焚烧装置和生物过滤除臭单元处理，焚烧处理减量化效果 明显，焚烧底灰、惰性组分和焚烧余热进行资源化利用，最终实现生活垃圾处 理的减量化、资源化和无害化。该工艺发明与传统焚烧技术相比，成本低，没 有二次污染，更适合中国城市垃圾处理的实际情况。
本发明系统设计紧凑，循环利用能源，吨投资成本低，占地面积小，焚烧 产生的热能利用率高，可直接送去发电场所或者回用于物料升温和降温过程，使物料维持反应所需的温度，提高预处理单元使用效率，增加水分的消耗量; 余热同时还用于渗滤液的低温多效蒸发，而渗滤液处理单元又充分利用渗滤液 的可生化性，将产量约为垃圾处理量的10%的渗滤液(C0D、 BOD和氨氮均明显 低于卫生填埋过程产生的渗滤液)，收集至渗滤液调节池，部分渗滤液回灌至 机械生物联合预处理单元，利用微生物好氧过程的生物反应热和通风作用消耗 渗滤液，并将渗滤液中的污染物降解；剩余渗滤液利用焚烧产生余热进行低温 多效蒸发，浓縮液进行焚烧处理。臭气处理将收集的臭气部分送入焚烧装置作 为二次风，其他臭气送入生物过滤除臭单元处理，没有二次污染，而且充分利 用各步垃圾处理的各种能量，相辅相成，最大限度减少外加能源投入。
图1是本发明的工艺流程示意图。
图2是本发明系统结构示意图。
具体实施例方式
下面结合具体实施例和附图详细叙述本发明，但本发明并不局限于具体实 施例。
实施例1:
如图2所示的基于机械生物联合预处理的生活垃圾处理系统:包括人工预 分选单元、机械破碎单元、机械生物联合预处理单元、焚烧单元；人工预分选 单元设置有机械破袋装置，人工预分选单元出料输送入机械破碎单元，机械破 碎单元出料输送入机械生物联合预处理单元，翻堆物料机械位于处理单元内对 物料堆体进行翻堆，并装有通风装置连接臭气收集单元，机械生物联合预处理 单元出料口连通焚烧单元将物料输送入焚烧单元，机械生物联合预处理单元液 体出口连通渗滤液调节池，渗滤液调节池出口分三路，分别连通机械生物联合预处理单元、生物过滤除臭装置和低温多效蒸发装置，低温多效蒸发装置连通 焚烧单元，焚烧单元部分余热通过管路输送到发电场所，部分余热通过管路供 热给机械生物联合预处理单元。
实施例2
采用实施例1的系统对混合收集生活垃圾进行处理，混合收集生活垃圾主 要包含有塑料、橡胶、木竹、纸类、灰土、砖陶、金属、玻璃、纺织物和厨房
有机物等，具体工艺为
1) 人工预处理生活垃圾收运系统收集的生活垃圾经汽车衡称重后，垃 圾倒入密闭的钢筋混凝土结构的垃圾贮槽中，垃圾贮槽底部收集渗滤液，贮槽 内保持微负压以避免臭气外泄。使用垃圾破袋设备对混合垃圾进行机械破袋， 破袋后经输送带进行人工预分选，分选出大体积砖陶等惰性组分，避免大体积 惰性组分对后续流程造成不利影响。
2) 机械破碎分选出大体积惰性组分后的剩余生活垃圾经垃圾破碎机，
机械破碎至当量直径30-70mm (50左右为最佳)的散体。
3) 机械生物联合预处理破碎后剩余垃圾组分进入机械生物联合预处理 单元，在机械翻堆、间歇通风和微生物(好氧和兼性微生物既能够在有氧气
的环境中活跃地生活，也能够在无氧的条件下生存)的作用下进行好氧生物处
理，利用微生物好氧发酵产生的反应热，使物料堆体自主升温至50-60°C，使 垃圾中水分大量蒸发，改变可生物降解组分的力学特性和粒度分布，降低垃圾 含水率，提高垃圾热值。
4) 焚烧预处理后的垃圾低位热值大于6000kJ/kg，为易燃物质，送入 焚烧装置进行焚烧处理，焚烧产生的烟气经过烟气处理工艺脱除二噁英、HC1、 硫氧化物和氮氧化物等有害物质，焚烧过程采用燃前、燃中和燃后三重措施控制二噁英的排放，燃前收运系统避免将富含氯元素的PVC塑料类物质进入生活
垃圾，燃中通过控制燃烧工况(3T)抑制二噁英前驱物的生成，燃后通过烟气 急冷清洗、活性炭吸附技术脱除烟气中的二噁英，这三种措施可将烟气中的二 噁英浓度降低至0.5 ng/NnrtEQ以下，焚烧产生的烟气处理达标后排放。
5) 焚烧产生的热量经余热锅炉回收利用，产生热能主要用于发电，部分热 能用于渗滤液的低温多效蒸发，部分热能用于机械生物联合预处理单元中垃圾 物料升温和降温过程的供热，使物料维持生物反应所需的最佳温度，提高机械 生物联合预处理单元工作效率。工艺流程中最终产物为焚烧装置产生的飞灰、 底灰和分选出的大体积惰性组分，焚烧产生底灰和惰性组分作为筑路骨料或填 埋，飞灰固化后填埋。
6) 渗滤液处理收集生活垃圾收运系统、垃圾贮存、机械破袋、人工预 分选、机械破碎和机械生物联合预处理过程产生的渗滤液至渗滤液调节池，渗 滤液部分回灌至机械生物预处理单元，在好氧生物反应过程中得以消耗，其余 渗滤液利用焚烧产生的热量进行低温多效蒸发，浓縮液喷入焚烧炉进行焚烧处 理。
7) 臭气处理各流程产生部分臭气用风机输送至焚烧装置，作为二次风 送至焚烧炉，其余臭气送至生物过滤除臭单元。
权利要求
1、基于机械生物联合预处理的生活垃圾焚烧工艺，其特征是其包括人工预分选、机械破碎、机械生物联合预处理、焚烧和热能利用，具体工艺步骤1)人工预分选首先进行机械破袋，然后对破袋后的生活垃圾进行人工预分选，将生活垃圾中易于分选的大体积惰性组分分选出来；2)机械破碎人工预分选后的除去大体积惰性组分的生活垃圾进行机械破碎，破碎至粒径约30-70mm；3)机械生物联合预处理机械破碎后的生活垃圾进行微生物好氧发酵，发酵过程产生反应热，使生活垃圾物料堆体自主升温至50-60℃，同时辅以机械处理，对物料堆体进行翻堆和通风；4)焚烧经过机械生物联合预处理后的生活垃圾物料低位热值高于6000kJ/kg，无须添加辅助燃料进行焚烧处理；5)热能利用焚烧产生的余热用于发电，或者供热给机械生物联合预处理。
2、 根据权利要求1所述的基于机械生物联合预处理的生活垃圾焚烧工艺，其特征是工艺还包括渗滤液处理将各步骤产生的渗滤液收集至渗滤液调节 池，部分渗滤液回灌至机械生物联合预处理，利用微生物好氧过程的生物反应 热和通风作用消耗渗滤液，并将渗滤液中的污染物降解；剩余渗滤液利用焚烧 产生余热进行低温多效蒸发，浓縮液进行焚烧处理；
3、 根据权利要求1或2所述的基于机械生物联合预处理的生活垃圾焚烧 工艺，其特征是工艺还包括臭气处理各步骤中产生的臭气进行收集，部分 臭气送入焚烧装置中作为二次风，其他臭气送入生物过滤除臭单元处理，达到 排放标准后排放。
4、 根据权利要求1或2所述的基于机械生物联合预处理的生活垃圾焚烧工艺，其特征是焚烧产生的底灰与人工预分选出的砖陶等大体积惰性组分用 作筑路填料、填坑，或进行填埋处理；焚烧产生飞灰固化后填埋；焚烧产生的 烟气经过烟气处理工艺脱除其中有害物质。
5、 基于机械生物联合预处理的生活垃圾处理系统，其特征是包括人工 预分选单元、机械破碎单元、机械生物联合预处理单元、焚烧单元；人工预分 选单元设置有机械破袋装置，人工预分选单元出料输送入机械破碎单元，机械 破碎单元出料输送入机械生物联合预处理单元，翻堆物料机械位于处理单元内 对物料堆体进行翻堆，通风装置连接臭气收集单元，机械生物联合预处理单元 出料输送入焚烧单元，焚烧单元部分余热通过管路输送到发电场所，部分余热 通过管路供热给机械生物联合预处理单元。
6、 根据权利要求5所述的基于机械生物联合预处理的生活垃圾处理系统， 其特征是机械生物联合预处理单元渗滤液出口连通渗滤液调节池，渗滤液调 节池出口分三路，分别连通机械生物联合预处理单元、生物过滤除臭装置和低 温多效蒸发装置，低温多效蒸发装置连通焚烧单元。
全文摘要
本发明涉及生活垃圾进行的焚烧处理工艺。基于机械生物联合预处理的生活垃圾焚烧工艺，具体工艺步骤1)人工预分选将生活垃圾中易于分选的大体积惰性组分分选出来；2)机械破碎至粒径约30-70mm；3)机械生物联合预处理机械破碎后的生活垃圾进行微生物好氧发酵，发酵过程产生反应热，使生活垃圾物料堆体自主升温至50-60℃，同时辅以机械处理，对物料堆体进行翻堆和通风；4)焚烧无须添加辅助燃料进行焚烧处理；5)热能利用余热用于发电，或者供热给机械生物联合预处理。本发明的有益效果是该工艺与垃圾收运系统构成城市生活垃圾全过程管理系统，实现生活垃圾处理的减量化、资源化和无害化，符合循环经济和可持续发展的思路。
文档编号B09B3/00GK101530856SQ20091001092
公开日2009年9月16日 申请日期2009年3月27日 优先权日2009年3月27日
发明者卓 刘, 李爱民, 邹德军, 鞠茂伟 申请人:大连理工大学;大连绿诺环境工程科技有限公司