一种城市生活垃圾资源化处理方法与流程

本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种城市生活垃圾资源化处理方法。

技术背景

随着我国经济的高速发展，城市化水平和人民生活水平的不断提高，城市垃圾产量与日俱增，由此而带来的环境污染问题日益严重，城市垃圾处理已成为影响环境保护、城市建设、人民生活和可持续发展的重要因素。目前我国城市垃圾处理率为60％，而真正达到无害化处理和循环利用的比率则更低。大量城市垃圾采用露天堆放或简易填埋处置，对环境造成巨大危害。

我国已经采用的焚烧发电、卫生填埋、堆肥等基本方式，每种方式都有其不同的长处和优势，又都有劣势和不足。当前普遍存在的垃圾处理厂建设投资和运行成本过高而建设和运行费用支付能力严重不足的矛盾，即使付出了较大的成本，也不能消除其对环境的危害影响，所以城市垃圾处理和废旧物资回收或者说城市垃圾循环利用系统应有机地结合起来，才能使城市垃圾处理沿着可持续发展的方向前进，这也是目前城市垃圾处理中亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术所存在不足，本发明提供了一种资源化利用率极高，废水和废弃物产生少，工业化流水线分选，运行可靠，处理能力大的城市生活垃圾资源化处理方法。

本发明采用的技术方案是该城市生活垃圾资源化处理方法，包括以下步骤：

(p01)将城市及乡镇垃圾桶内收集的生活垃圾经电子计量称重后进行除臭和固液分离；

(p02)经固液分离的渗滤液经二级沉淀池沉淀后进入污水净化处理系统进一步处理；而分离出的固体垃圾先通过人工方式或者机械手分拣出直径超过300mm的异常较大物件，其余固体垃圾送入匀速喂料机；

(p03)利用匀速喂料机将剩余固体垃圾输送至破包装置进行匀速破包处理，使包内所装物料全部裸露出来，便于筛分；

(po4)破包后进行大件分选，人工分选出直径大于200mm的建筑垃圾、玻璃、纺织品和饮料瓶；其余物料输送进入孔径45mm-80mm的筛分机进一步筛分并在输送过程中用磁分选机进行一级磁选，从运行的物料中进一步分选出磁性金属和被磁性金属封装的其他物品，分选出被磁性金属封装的各类电池输送至危险废物处理中心进行集中处理；

(p05)一级磁选分选后剩余有机质垃圾进入孔径45mm-80mm的筛分机进行一次有机质成分分离，分离出体积较大的粗有机质进一步超强磁磁选，分离出磁性金属物质后进行渣土筛分，筛分出的渣土后的剩余物质加入组合催化剂之后进行高温水解、高压裂解，将高分子有机物质裂解反应生成低分子有机质，之后进一步固液分离，分离出有机质废水经沉淀后进入污水净化处理系统，分离出的半熟粗有机质进一步生物脱水；一次有机质成分分离出的其余有机质混合物再经强磁磁选后进行高速破包处理，进一步破碎小袋包装，并将粘附在塑料袋上的有机质成分敲打，使其分离，同时高速刀片撞击，使较大有机物破碎；

(p06)高速破包后将其余有机质混合物送入筛分机进行二次有机质筛分，筛分的有机质成分与步骤(p05)的一次有机质成分分离出的其余有机质混合，剩余混合物输送给正压气流分选设备进一步分离出重质塑料和重质混合物；在物料向筛分机和正压气流分选设备过程中利用负压塑料分选设备将轻质塑料分选出来；正压气流分选出来的重质塑料进行干洗、敲打，使粘附在塑料袋上的有机质成分与塑料袋分离，之后与轻质塑料一起进行人工精选，选出高品质塑料，造粒；人工分选出的低品质塑料橡胶进行液压打包后高温绝氧裂解，分离出碳与灰渣的混合物和混合重油，将混合重油进一步原油精炼制取汽油或柴油；正压气流分选出的重质混合物进一步人工分选出石块、玻璃以及其他织物后，剩余混合物经过一级粉碎、二级粉碎后返回步骤(p05)进行重复进行一次有机质成分分离；(p07)步骤(p05)分离出的半熟粗有机质中接种em菌种，进一步生物脱水，将有机质中的含水量降至25％，向提取物中添加生物菌种或添加剂后进行生物腐熟；提纯后的杂物利用高负压风力筛分，筛分出直径在30-45mm之间的塑料片、塑料袋、织物条以及石块玻、璃片，其余筛下物返回提取物进一步生物腐熟；

(p08)实时监测生物腐熟过程中的腐殖质以及微生物指标，待有害物质达到规定标准后及有机质腐熟状态达到稳定后通过一级有机质精选，分选出较纯的有机质和杂物，剩余筛下物进行二级有机质精选，精选出直径为15mm～30mm的纤维、织物纤维以及塑料碎屑和直径介于8～15mm大粒径粗有机质进行高速粉碎后返回一级有机质精选；二级有机质精选后的筛下物进入二级超细粉碎装置，将大颗粒物质进一步粉碎；

(p09)步骤(p08)二级超细粉碎处理所得粉碎物进入制肥精选处理，进一步分选出纯度高的有机质和难粉碎的天然植物纤维和人造纤维，其余作为制肥基料，并通过配料系统向其中按比例加入n、p、k及其他营养成分，连续搅拌混合均匀，配水，造粒制成高效有机肥或者进菌种接种系统接种菌种制成生物有机肥。

上述方法还包括步骤(p10)，具体是：步骤(p08)一级有机质精选、二级有机质精选、步骤(p09)制肥精选的有机质和杂物以及(p06)高温绝氧裂解产生的碳与灰渣混合物进行基料粉碎，添加燃煤或精炼煤和木屑以及脱胶剂、脱硝剂，加水，搅拌匀混后匀速喂料，成型，在锅炉和热风炉中充分燃烧，燃烧产生热蒸汽返回步骤(p05)高温水解和步骤(p07)生物脱水循环回用。

上述方法还包括步骤(p11)，具体是：步骤(p05)渣土筛分所得渣土化学消毒净化后检测其中有机质含量，若有机质含量小于20％时，将其按照步骤(p10)进行处理；若有机质大于等于20％时，接种复核菌种进行生物发酵，之后添加无机化肥，制成营养土。

上述方法还包括步骤(p12)，具体是：步骤(p04)中大件分选出的建筑垃圾以及步骤(p06)人工分选出的石块、玻璃以及步骤(p10)锅炉和热风炉燃烧后产生的灰渣经多级粉碎，分级筛分，筛分的大颗粒物返回多级粉碎，筛分的其余适中颗粒进入配料系统，添加水泥、水、骨料、沙子以及水泥添加剂，搅拌混匀，成型，制成透水砖或者免烧砖。

上述方法还包括步骤(p13)，具体是：步骤(p04)中大件分选出的纺织品和饮料瓶以及步骤(p06)人工分选出的其他织物以及步骤(p07)高负压风力筛分出的塑料片、塑料袋、织物条统一收集后进行人工分选，分拣出塑料、橡胶以及低品质织物返回步骤(p06)进行高温绝氧裂解处理；分拣出高品质化纤织物，剔除金属，水洗甩干，热力烘干，进行纤维开松，弹花，制成工业纤维；水洗产生废水经多级沉淀后返回污水净化处理系统。

上述方法还包括步骤(p14)，具体是：步骤(p04)中大件分选出的玻璃瓶、饮料瓶以及一级磁选出的磁性金属通过特定净化消毒后作为回用。

上述方法还包括步骤(p15)，具体是：步骤(p05)高温水解、高压裂解产生的大量高温蒸汽和高热水利用高效组合式热交换器后用于加热锅炉进水，实现热能回收。

上述方法还包括步骤(p16)，具体是：步骤(p02)～步骤(p06)所产生气体统一收集后进入除尘系统除尘后进行除臭处理，之后进行脱硫脱硝处理后部分循环利用，剩余排空。

进一步限定，所述污水净化处理系统处理后的达标中水进入中央水循环系统进行循环回用，产生的重金属污泥输送至危险废物处理中心集中处理。

进一步限定，所述异常较大物件是混凝土块、家具、马桶、木板、电器外壳、致密性包装、以及捆装团状物件。

进一步限定，所述步骤(p05)中的高温水解条件为：水解催化剂为浓度为5％-20％的稀盐酸或者浓度为5％-40％的稀硫酸和能够去除有机质中重金属元素的盐类物质；水解温度为150-300°之间，水解时间为2-4小时；高压裂解条件为：裂解催化剂为强酸溶液，压力为0.47mpa-8.6mpa，温度为150-300℃，时间为2-4小时。

进一步限定，步骤(p08)具体是：实时监测生物腐熟过程中的重金属指标以及微生物指标，待重金属指标以及有机质腐熟状态达到稳定后通过一级有机质精选，分选出较纯的有机质和粒径介于30～45mm的石子、玻璃片、塑料片、果壳等杂物，剩余筛下物进行二级有机质精选，精选出直径为15mm～30mm的纤维、织物纤维以及塑料碎屑和直径介于8～15mm的果壳、木屑、木条等大粒径粗有机质进行高速粉碎后返回一级有机质精选；二级有机质精选后的筛下物进入二级超细粉碎装置，将大颗粒物质进一步粉碎。

进一步限定，所述步骤(p09)的高效有机肥的制备过程是将制肥基料加入n、p、k及其他营养成分配料后，连续搅拌混合均匀，配水，进入多级混粉系统后均匀供给到造粒机，并通过精准流量控制达到造粒环节进料的精准控制，之后进入环保热风炉60-400℃恒温烘干5-10分钟时间，之后冷却，自然风干，检验达标后自动称量封包。

进一步限定，所述步骤(p09)的生物有机肥的制备过程是将制肥基料加入n、p、k及其他营养成分配料后，连续搅拌混合均匀，配水，进入多级混粉系统后均匀供给到菌种接种系统50-70℃恒温烘干5-20分钟时间，检验达标后自动称量封包。

进一步限定，所述步骤(p10)中的高温绝氧裂解条件是：催化剂为硅铝氧化物，温度为300-460℃，停留时间为5-15小时，压力为负压。

进一步限定，所述步骤(p06)的高品质塑料造粒得到pp、pe或pet颗粒。

本发明的城市生活垃圾资源化处理方法将人工分选、超强磁选、正压气流分选、负压塑料分选等多种分选对不同阶段以及不同种类的垃圾进行筛分或分拣，使各物质按照特性和作用进行合理化、资源化、无害化处理，并对处理过程中的废水、废气、废渣进行处理，所产生的热能收集回用；与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的整个工艺没有废水、废弃物产生，系统内自行消化回用，节能环保，对环境无二次污染，c排放量达到最小化。

(2)本发明采用不同的分选方式对不同阶段以及不同种类的垃圾进行筛分或分拣，使各类物质资源化利用，除了电池和污水中的污泥，其他资源的有效利用率可高达98％以上，经济效益巨大，大大提高资源利用效率，为国家和社会节约大量的资源。

(3)本发明全部依靠工业流水线分选，运行可靠，处理能力大，特别适合大城市的分区垃圾收集运输和处理。

(4)本发明最终可将处理后的垃圾产物除电池和污泥外其他都加工成为可利用的产品，如肥料、营养土、透水砖、免烧砖、工业纤维以及金属原材料等，降低对应产品的原料成本，实现废物再利用。

(5)本发明的垃圾处理能力大，适合我国各大中城市复杂的垃圾成份，具有很强的适应能力。

附图说明

图1为本发明的城市生活垃圾资源化处理方法流程图。

图2为步骤(p10)的处理流程图。

图3为步骤(p11)的处理流程图。

图4为步骤(p12)的处理流程图。

图5为步骤(p13)的处理流程图。

具体实施方式

现结合附图和实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。

参见图1，本实施例的城市生活垃圾资源化处理方法由以下步骤实现：

(p01)将城市及乡镇垃圾桶内收集的生活垃圾经电子计量称重，生活垃圾指城市及乡镇生活垃圾桶内收集到的物质，不包含专门的拆迁垃圾/医疗垃圾/餐厨垃圾/工业垃圾等废弃物。为消除生活垃圾自身的除味和分离垃圾中携带的渗滤液，通过静止堆放，进行除臭和固液分离，降低垃圾含水量，便于后期设备分拣。

(p02)经固液分离的渗滤液经二级沉淀池沉淀后进入污水净化处理系统进一步处理；而分离出的固体垃圾先通过人工方式或者机械手分拣出直径超过300mm的异常较大物件，如混凝土块/家具/马桶/木板/电器外壳/致密性包装/捆装团状物件等物件，以免影响设备正常运行，装在塑料袋内的垃圾包不在分拣范围。其余固体垃圾送入匀速喂料机。

(p03)利用匀速喂料机将剩余固体垃圾输送至破包装置进行匀速破包处理，使包内所装物料全部裸露出来，便于筛分；在匀速破包处理之前还可以使用弹跳筛或者滚筒筛对未破包的垃圾所携带的渣土进行初步分离，筛分出垃圾中混合的渣土，以提高后期制肥基料中的有机质含量；如果垃圾所携带渣土并不多，如重大城市的垃圾，渣土含量少，可直接进行匀速破包处理。

(po4)破包后进行大件分选，主要是对生活垃圾中的织物/玻璃/饮料瓶，还有直径超过10cm以上的建筑垃圾(砖块/石块/混凝土块)等进行人工初步挑选，分选出建筑垃圾、玻璃、纺织品和饮料瓶；其余物料输送进入孔径45mm-80mm的筛分机进一步筛分并在输送过程中用磁分选机进行一级磁选，从输送机上运行的物料中进一步分选出磁性金属和被磁性金属封装的其他物品，如各类电池/铁制品/含铁零部件物品/易拉罐/瓶盖等，分选的各类电池输送至危险废物处理中心进行集中处理；

(p05)一级磁选后剩余有机质垃圾进入筛分机进行一次有机质成分分离，分离出体积较大的粗有机质(如腐败破碎的树枝和树叶/厨余垃圾/剩饭剩菜/果壳/丢弃的果蔬/各类纸张等)进一步超强磁磁选，分离出磁性金属物质后进行渣土筛分，筛分出的渣土后的剩余物质加入组合催化剂之后进行高温水解、高压裂解，使高分子有机物快速分解为较小的有机物单元，再经将高分子有机物质裂解反应生成低分子有机质，之后进一步固液分离，分离出有机质废水经沉淀后进入污水净化处理系统，分离出的半熟粗有机质进一步生物脱水；一次有机质成分分离出的其余有机质混合物再经强磁磁选后进行高速破包处理。

其中，高温水解条件为：水解催化剂为浓度为5％-20％的稀盐酸或者浓度为5％-40％的稀硫酸和能够去除有机质中重金属元素的盐类物质，如正硅酸乙脂，硝酸盐等常用水解催化剂，水解温度为150-300℃之间，水解时间为2-4小时。

高压裂解条件为：裂解催化剂为常用强酸溶液，如5-30％盐酸等，压力为0.47-8.6mpa，温度为150-300℃，时间为2-4小时。

(p06)高速破包后将其余有机质混合物送入筛分机进行二次有机质筛分，筛分的有机质成分与步骤(p05)的一次有机质成分分离出的其余有机质混合，剩余混合物输送给正压气流分选设备进一步分离出重质塑料和重质混合物；在物料向筛分机和正压气流分选设备过程中利用负压塑料分选设备将轻质塑料分选出来；分离出来的重质塑料进行干洗、敲打，使粘附在塑料袋上的有机质成分与塑料袋分离，之后与轻质塑料一起进行人工精选，选出高品质塑料，造粒(主要为pp/pe/pet等颗粒)；人工分选出的低品质塑料橡胶进行液压打包后高温绝氧裂解，分离出碳与灰渣混合物和混合重油，期间产生可燃气体，将混合重油进一步原油精炼制取汽油或柴油；正压气流分选设备分选的体积较大或比重较大的重质混合物((如尺寸小于200mm的物料，其中有鞋子/砖石块/橡胶制品/复合制品/塑料制品/木棍/湿布条等)进一步人工分选，分选出石块、玻璃以及其他织物后，剩余混合物如木棍/木板/未分拣的塑料包/遗漏的织物等经过一级粉碎、二级粉碎后返回步骤(p05)进行重复进行一次有机质成分分离。(p07)步骤(p05)分离出的半熟粗有机质中接种em菌种，进一步生物脱水，将有机质中的含水量降至25％，向提取物中添加生物菌种或添加剂后进行生物腐熟；提纯后的杂物利用高负压风力筛分，筛分出直径在30-45mm之间的塑料片、塑料袋、织物条以及石块玻、璃片等物品，其余筛下物返回提取物进一步生物腐熟，使有机质中的各类分子结构都能得到有效的腐熟和降解；若不提纯，将造成杂志含量过多，微生物繁殖受阻等问题，严重影响菌群的扩散。

(p08)实时监测生物腐熟过程中的重金属指标以及微生物指标，待重金属指标以及有机质腐熟状态达到稳定后通过一级有机质精选，分选出较纯的有机质和粒径介于30～45mm的石子、玻璃片、塑料片、果壳等杂物，剩余筛下物进行二级有机质精选，精选出直径为15mm～30mm的纤维、织物纤维以及塑料碎屑等和直径介于8～15mm的果壳、木屑、木条等大粒径粗有机质进行高速粉碎后返回一级有机质精选；二级有机质精选后的筛下物进入二级超细粉碎装置，将大颗粒物质进一步粉碎。

(p09)：上述步骤(p08)二级超细粉碎处理所得粉碎物进入制肥精选处理，分选孔径应介于2.5-3.5mm之间，进一步分选出纯度高的有机质和难粉碎的天然植物纤维和人造纤维，其余作为制肥基料，并通过配料系统向其中按比例加入n、p、k及其他营养成分(无机肥料)，连续搅拌混合均匀，自动通过电脑调配水分到合适比例，造粒，并通过精准流量控制达到造粒环节进料的精准控制，之后进入环保热风炉60-400℃恒温烘干5-10分钟时间，之后冷却，自然风干，制成高效有机肥；或者还可以在加入n、p、k的营养成分(无机肥料)之后，连续搅拌混合均匀，配水，进入多级混粉系统后均匀供给到菌种接种系统50-70℃恒温烘干5-20分钟时间，检验达标后自动称量封包制得生物有机肥。在风干仓中是进一步通过长时间的静置，让有机肥中的水分进一步散失，达到稳定的含水量的状态，可以满足装袋要求。接种菌剂后通过严格的温度控制，不超过70℃，提高对有机肥颗粒水分控制的精确度。

步骤(p10)：参见图2，步骤(p08)一级有机质精选、二级有机质精选、步骤(p09)制肥精选的有机质和杂物以及(p06)高温绝氧裂解产生的碳与灰渣混合物进行基料粉碎，添加燃煤或精炼煤和木屑以及脱胶剂、脱硝剂，加水，搅拌匀混后匀速喂料，成型，在锅炉和热风炉中充分燃烧，燃烧产生热蒸汽返回步骤(p05)高温水解和步骤(p07)生物脱水循环回用。本实施例中通过添加燃煤(精炼煤)和木屑，改善最终燃料颗粒的热值，不低于4500大卡/kg。同时添加脱胶剂、脱硝剂等降低燃烧过程中的有害物质的产生。

高温绝氧裂解条件是：催化剂为硅铝氧化物，温度为300-460℃，停留时间为5-15小时，压力为负压。步骤(p11)：参见图3，步骤(p05)渣土筛分所得渣土化学消毒净化后检测其中有机质含量，若有机质含量小于20％时，将其按照步骤(p10)进行处理；若有机质大于等于20％时，接种复核菌种进行生物发酵，之后添加氮磷钾等无机化肥，制成营养土，提高有机土的影响，主要供给对象为各大园林绿化的土壤改良、花卉市场的移栽和幼苗培育、贫瘠土壤的营养改良等。

步骤(p12)：参见图4，步骤(p04)中大件分选出的建筑垃圾以及步骤(p06)人工分选出的石块、玻璃以及步骤(p10)锅炉和热风炉燃烧后产生的灰渣经多级粉碎，分级筛分，筛分的大颗粒物返回多级粉碎，筛分的其余适中颗粒进入配料系统，添加水泥、水、骨料、沙子以及水泥添加剂等物料，搅拌混匀，成型，制成透水砖或者免烧砖。(各种形状和尺寸，也可以加工成为其他类型的水泥制品，如园艺造型砖、路沿石等产品。)

步骤(p13)：参见图5，步骤(p04)中大件分选出的纺织品和饮料瓶以及步骤(p06)人工分选出的其他织物以及步骤(p07)高负压风力筛分出的塑料片、塑料袋、织物条统一收集后进行人工分选，分拣出塑料、橡胶以及低品质织物返回步骤(p06)进行高温绝氧裂解处理；分拣出高品质化纤织物，剔除金属，水洗甩干，热力烘干，进行纤维开松，弹花，制成工业纤维，可用于商业的家具包装保护、工业管道保温、水泥路面的带水养护等领域；水洗产生废水经多级沉淀后返回污水净化处理系统。

步骤(p14)：上述步骤(p04)中大件分选出的玻璃瓶、饮料瓶以及一级磁选出的磁性金属通过特定净化消毒后卖给钢铁厂、玻璃厂、塑料厂回收利用，有效提高了资源的再生利用效率，节省社会资源。

步骤(p15)：上述步骤(p05)高温水解、高压裂解产生的大量高温蒸汽和高热水利用高效组合式热交换器后用于加热锅炉进水，实现热能回收。

步骤(p16)：上述步骤(p02)～步骤(p06)所产生气体统一收集后进入除尘系统除尘后进行除臭处理，之后进行脱硫脱硝处理后部分循环利用，剩余排空。

①原料车间的除臭和温度控制循环系统，少量的气体被排除，保证回到车间内的气体总量少于抽走的气体总量，使车间处于负压状态，防止臭气向外逸散。

②正压分选、负压分选、采用除尘除臭，气体循环使用。

③锅炉与热风炉的烟气，待余热回收后，进行除尘和脱硫脱硝，最后统一排放。

通过上述资源化处理，实现城市垃圾的减量化、资源化、无害化处理，提高资源的利用率，实现废水废弃物的再生回用，对于工艺中未详细说明的工艺条件均属于常规垃圾处理工艺。