一种城市生活垃圾综合化处理的方法与流程

文档序号:12357829阅读:580来源:国知局

本发明属于生活垃圾处理技术领域,特别是涉及一种城市生活垃圾综合化处理的方法。



背景技术:

目前,大中城市被垃圾包围,有的城市不得不把解决垃圾危机的途径延伸到乡村。造成了城市垃圾的二次污染,导致了城乡结合区域生态环境的恶化。同时,城市公共事业的发展及周边工业化进程也产生了大量的医疗及工业废弃物。事实上,当前城市综合垃圾处理问题已经成为了一个尤为严重的环境问题。

许多年来,城市综合垃圾处理主要采用填埋、堆肥、焚烧这三种处理方法。而大部分城市垃圾的处理方式仅采用简单堆放、简易填埋处理的方式;而卫生填埋、机械化堆肥、焚烧处理等相对复杂的处理技术目前也只有部分应用,其中:

(1)填埋:由于填埋垃圾投资少、处理量大、技术要求不高,一直被广泛应用。但其造成的弊端是:永久性占地面积大;造成潜在的二次污染大。现存的已经封场或将要封场的大都是早期的一些非正规的简易填埋场,状况更是令人担忧。

(2)堆肥:垃圾堆肥主要用于有机易腐垃圾的处理。其方法是:垃圾在微生物作用下,进行生物化学反应,最后形成一种类似腐殖土的物质,用作肥料或改良土壤。垃圾堆肥技术比较简单,关键在于提供有利于微生物生长的环境,以加速分解的过程。堆肥处理的周期较长,占地面积大,卫生条件差,因此比较适合农村地区。但是由于大部分城市的生活垃圾没有分类收集,用于堆肥的垃圾原料含有玻璃、塑料、甚至电池等有毒有害垃圾,导致堆肥产品质量不易控制,肥效不高,而且可能对土壤造成重金属污染,销路不畅,严重制约着垃圾堆肥处理的发展,这在世界各国的应用比例都不是很高。

(3)焚烧:垃圾焚烧处理是指垃圾中的可燃物在焚烧炉中与氧进行燃烧的过程,特点是处理量大,减容性好。垃圾焚烧后,释放出的热能用来发电可以实现垃圾的能源化,但同时垃圾焚烧会产生大量烟气,由于技术瓶颈导致产生的烟气中含有大量的HCl、SO2、NOx、烟尘和“二噁英”等污染因子,烟气处理不当会造成更严重的二次污染,净化技术难度大、运行成本高。此外,由于城市中大部分垃圾还是混合收集,垃圾中有机物含量高 达60%,且含水率较高,导致垃圾热值降低,不利于焚烧,需要增加辅助燃料,造成运行成本增高。

上述3种垃圾处理技术均有利弊及局限性,都存在着不同程度的无害化不彻底、资源化程度低、运行成本高、无法抑制焚烧带来的二噁英类物质(PCDDS/PCDFS)释放、酸性气体排放、重金属挥发转移与富集二次污染等问题。



技术实现要素:

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种城市生活垃圾综合化处理的方法。

本发明的目的是提供一种具有切实解决垃圾减量化、无害化处理特点,对生活垃圾进行最经济的资源最大化的利用等特点的城市生活垃圾综合化处理的方法。

本发明提供了一种针对城市垃圾综合化处理的方法,更具体的说,是将生活垃圾经过前期分选,针对分选出的不同类别垃圾分别利用高温裂解、生物发酵、沼渣制肥等工艺流程将生活垃圾进行能源化处理的过程。

按本发明城市垃圾处理包括以下主要步骤:

1.垃圾预分选:垃圾预分选是将混合的生活垃圾机械分选加工成为两部分:固态的干燥的有机聚合物颗粒(主要包含纸类、木质品,塑料,橡胶等)以及液态的沥渗液和厨余垃圾的混合物(含有大量的有机纤维质,碳水化合物,有益菌,及微生物等)。

2.热解:是利用热解设备将这部分热值较高的固态干燥的有机聚合物颗粒进行热解处理,这部分垃圾颗粒在热解设备中进行中温无氧热解,最终,垃圾颗粒经PCU热解后其产物为热解油、热解气、水蒸气及固体残渣。这些产物都是可以进一步进行利用的能源化产物,热解后端设有专门装置对不同产物进行分类收集及进一步处理。

3.油处理:是利用多级分馏,裂解催化等工序将热解油制备成为成品柴油的过程。

4.发酵前预处理:是将沥渗液及厨余垃圾的混合物通过过滤,混合搅拌,研磨,分批缓存(前置水解酸化)等工序制备制沼原料。

5.生物发酵:发酵原料在发酵罐内,经加温,持续搅拌,添加生物活性剂等工序,将垃圾中的有机质充分发酵制备沼气,沼气经除杂,提纯后制成LNG。

6.沼渣制肥:发酵过程最终剩余的固态沼渣,沼渣内含有大量的氮磷钾等营养元素,是制作有机肥的优良原料。沼渣经除杂,脱水,制粒后制成有机肥。

本发明城市生活垃圾综合化处理的方法所采取的技术方案是:

一种城市生活垃圾综合化处理的方法,其特点是:城市生活垃圾综合化处理工艺过程 为,首先对城市生活垃圾进行分选,分选为干燥固体垃圾和湿有机质垃圾,干燥固体垃圾主要为有机聚合物,即橡胶、塑料、木质品,织物等。湿有机质垃圾为沥渗液及厨余垃圾。然后,干燥固体垃圾然通过热解系统进行热解处理,湿有机质垃圾通过生物发酵系统进行生物发酵。

本发明城市生活垃圾综合化处理的方法还可以采用如下技术方案:

所述的城市生活垃圾综合化处理的方法,其特点是:干燥固体垃圾然通过热解系统进行热解处理后,再通过油处理系统加入热解油进行油处理,利用多级分馏,裂解催化工序将热解油制备成为成品柴油。

所述的城市生活垃圾综合化处理的方法,其特点是:湿有机质垃圾通过生物发酵系统,经加温,持续搅拌,添加生物活性剂,进行生物发酵后得到沼气以及剩余沼渣。

所述的城市生活垃圾综合化处理的方法,其特点是:沼气通过制LNG系统进行提纯、除杂工序制成得到LNG。

所述的城市生活垃圾综合化处理的方法,其特点是:沼渣通过制肥系统进行除杂、干化工序制成得到有机肥。

本发明具有的优点和积极效果是:

城市生活垃圾综合化处理的方法由于采用了本发明全新的技术方案,与现有技术相比,本发明具有以下特点:

1、本发明为综合化处理,经济,环保,安全并利于实现,效益最大化的垃圾热解制油技术工艺方法。真正实现了城市综合垃圾的资源化转变。

2、本发明提高了综合垃圾单位重量的热值,并合理设计工艺逻辑,使得集成工序最优化,降低了分步工序的能耗并提高了生产率,使得运行成本大大降低。

3、本发明充分考虑到实际项目运行过程中的难点,例如:连续进料的实现,安全性的保证等等。体现出了方法的完整性及实用性。

4、本发明特别针对整体工艺过程中有害物质的收集、处理及循环利用,完全避免了二次污染的发生。

5、本发明涉及的垃圾能源化处理的全过程没有有害物质的产生及排放,真正做到了生活垃圾处理的无害化。

6、本方法通过热解技术将城市综合垃圾转化成为一种更热值更高、成分稳定、更易于存储、利于远距离运输的燃料油及液化天然气产品。

7、本方法生产的部分热解油可用于燃油发电机发电,可供自身工艺能耗需求,同时, 产生的热解气及自生沼气燃烧后产生的热可为热解处理单元提供热量。真正做到了能源的自给及循环利用、极大地节减了运行处理成本。

8、本项目工艺简单、规模小,有着良好的实用性,并具备较高的经济效益。

附图说明

图1是本发明城市生活垃圾综合化处理的工艺流程示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:

参阅附图1。

实施例1

一种城市生活垃圾综合化处理的方法,其工艺过程为,首先对城市生活垃圾进行分选,分选为干燥固体垃圾和湿有机质垃圾,分选为干燥固体垃圾和湿有机质垃圾,干燥固体垃圾主要为有机聚合物,即橡胶、塑料、木质品,织物等。湿有机质垃圾为沥渗液及厨余垃圾。然后,干燥固体垃圾然通过热解系统进行热解处理后,再通过油处理系统加入热解油进行油处理,利用多级分馏,裂解催化工序将热解油制备成为成品柴油。湿有机质垃圾通过生物发酵系统,经加温,持续搅拌,添加生物活性剂,进行生物发酵后得到沼气剩余沼渣。

沼气通过制LNG系统进行提纯、除杂工序制成得到LNG。沼渣通过制肥系统进行除杂、干化工序制成得到有机肥。

本实施例的具体实施过程:

一种城市生活垃圾综合化处理的方法,其综合化处理过程包括以下步骤:

1.垃圾预分选:垃圾预分选是将混合的生活垃圾机械分选加工成为两部分:固态的干燥的有机聚合物颗粒(主要包含纸类、木质品,塑料,橡胶等)以及液态的沥渗液和厨余垃圾的混合物(含有大量的有机纤维质,碳水化合物,有益菌,及微生物等)。

2.热解:是利用热解设备将这部分热值较高的固态干燥的有机聚合物颗粒进行热解处理,这部分垃圾颗粒在热解设备中进行中温无氧热解,最终,垃圾颗粒经PCU热解后其产物为热解油、热解气、水蒸气及固体残渣。这些产物都是可以进一步进行利用的能源化产物,热解后端设有专门装置对不同产物进行分类收集及进一步处理。

3.油处理:是利用多级分馏,裂解催化等工序将热解油制备成为成品柴油的过程。

4.发酵前预处理:是将沥渗液及厨余垃圾的混合物通过过滤,混合搅拌,研磨,分批缓存(前置水解酸化)等工序制备制沼原料。

5.生物发酵:发酵原料在发酵罐内,经加温,持续搅拌,添加生物活性剂等工序,将垃圾中的有机质充分发酵制备沼气,沼气经除杂,提纯后制成LNG。

6.沼渣制肥:发酵过程最终剩余的固态沼渣,沼渣内含有大量的氮磷钾等营养元素,是制作有机肥的优良原料。沼渣经除杂,脱水,制粒后制成有机肥。

本项目产出效益分析:

以800吨/天生活垃圾综合化处理项目为例,800吨生活垃圾经预分选系统可分离出200吨的干燥固体垃圾(塑料、橡胶、木质品等)以及520吨的生物有机质垃圾(沥渗液和厨余垃圾)。

200吨的干燥固体垃圾经热解后可产生96吨的热解油,热解油经炼制后产生50吨柴油。

520吨生物有机质垃圾经厌氧发酵,除杂、冷却可以产生约25吨的液化天然气,剩余的沼渣可以制成约160吨的有机肥。

其中,柴油按照4500元/吨的市场价格计算,每年柴油可盈利约8000万元。

液化天然气按照3000元/吨的市场价格计算,每年可盈利约为2000万元。

有机肥经添加给类有效添加剂后,其肥效及市场价值大大提升,按照同类产品的平均市场价格2000元/吨进行计算,每年可盈利约1.1亿元。

由此,按照本发明建立的800吨/天的垃圾处理项目,全年仅产品可实现的销售收入约为2亿元人民币。

本发明为城市生活垃圾综合化处理工艺,具有经济,环保,无害化,无二次污染,成本低,高效率,安全并利于实现,效益最大化的优点,真正实现了城市综合垃圾的资源化转变等积极效果。

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