一种利用垃圾制备肥料的系统及方法与流程

本发明属于固体废弃物资源化处理领域，具体涉及一种利用垃圾制备肥料的系统及方法。

背景技术：

垃圾处理问题目前已经成为我国继能源危机、水污染治理、工业废物处理后所面临的又一项严峻的环境问题。目前我国城市生活垃圾年产生量约2.5亿吨，城市周边累积堆存垃圾已达70亿吨，占地约80多万亩，661个城市中约有2/3的城市被垃圾包围，每年经济损失高达300亿元人民币。

污泥好氧堆肥技术是利用是在一定条件下通过微生物的作用，使有机物不断被降解和稳定，并产生一种适宜于土地利用的产品的过程。

现有技术中，一些垃圾焚烧工艺，厂区内污水进行处理后得到的污泥大量堆积，对环境造成巨大危害。一些单独的垃圾热解工艺，虽然二噁英含量很低，污泥产量也巨大，难以有效利用，工业化推广困难。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种清洁、高效的垃圾资源化处理的新工艺。

本发明首先提供了一种利用垃圾制备肥料的系统，所述系统包括：

蓄热式旋转床，具有原料入口、燃气入口、烟气出口、热解水出口、热解油气混合物出口、热解炭出口；

污水处理站，具有热解水入口、净化水出口和污泥出口，所述热解水入口与所述蓄热式旋转床的热解水出口相连；以及

好氧堆肥装置，具有污泥入口、肥料出口、热源入口、冷气出口，所述污泥入口与所述污水处理站的污泥出口相连，所述热源入口与所述蓄热式旋转床的烟气出口相连。

在本发明的一些实施例中，所述系统还包括：

油气分离装置，具有热解油气混合物入口、焦油出口、气体出口，所述热解油气混合物入口与所述蓄热式旋转床的热解油气混合物出口相连；

净化装置，具有气体入口、热解气出口，所述气体入口与所述油气分离装置的气体出口相连。

在本发明的一些实施例中，所述净化装置的热解气出口与所述蓄热式旋转床的燃气入口相连。

在本发明的一些实施例中，所述系统还包括熄焦装置，所述熄焦装置具有热解炭入口、灰渣出口、熄焦水入口，所述热解炭入口与所述蓄热式旋转床的热解炭出口相连。

在本发明的一些实施例中，所述蓄热式旋转床包括干燥区和热解区；所述热解水出口布置于所述干燥区末端的侧壁，所述热解油气混合物出口布置于所述热解区末端的顶部。

此外，本发明还提供了一种利用上述系统制备肥料的方法，所述方法包括如下步骤：

准备垃圾；

将所述垃圾送入所述蓄热式旋转床内进行热解，制得热解水；

将所述热解水送入所述污水处理站，采用活性污泥法对所述热解水进行处理，制得污泥；

将所述污泥送入所述好氧堆肥装置进行好氧堆肥处理，制得肥料。

在本发明的一些实施例中，所述污泥热解时还会产生热解油气混合物，将所述热解油气混合物进行油气分离后再净化，得到热解气和焦油。

在本发明的一些实施例中，所述污泥热解时还会产生热解油气混合物，将所述热解油气混合物进行油气分离后再净化，得到热解气和焦油。

在本发明的一些实施例中，用所述热解气作为燃气用于热解所述垃圾。

在本发明的一些实施例中，在720℃-920℃的温度下热解所述垃圾。

本发明采用蓄热式旋转床对垃圾进行热解，并将热解产生的烟气作为好氧堆肥的热源使用，不仅降低了运行成本，还提高了整个工艺的环保性，增加了经济性。

此外，本发明工艺简单、余热回收利用率高、产品经济效益好，易于实现工业化和规模化。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种利用垃圾制备肥料的系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中的一种利用上述系统制备肥料的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

参见图1，本发明提供的利用垃圾制备肥料的系统包括：分选装置1、破碎装置2、蓄热式旋转床3、油气分离装置4、净化装置5、污水处理站6、好氧堆肥装置7、熄焦装置8。

分选装置1和破碎装置2是垃圾的预处理装置，可根据垃圾原料的具体性质，选择是否在系统中布置。

蓄热式旋转床3具有原料入口、燃气入口、烟气出口、热解水出口、热解油气混合物出口、热解炭出口。蓄热式旋转床3的原料入口与破碎装置2的出料口相连。蓄热式旋转床3用于对垃圾进行热解处理，制备热解油气和热解炭。

蓄热式旋转床3包括干燥区和热解区。热解水出口布置于干燥区末端的侧壁，以便在热解水刚产生时就进行收集，降低系统能耗；热解油气混合物出口布置于热解区末端的顶部，以便得到高品质的热解油气；热解炭出口布置于热解区末端的底部，以便出料。

油气分离装置4具有热解油气混合物入口、焦油出口、气体出口，热解油气混合物入口与蓄热式旋转床3的热解油气混合物出口相连。油气分离装置4用于分离热解油和热解气，以提高产品的经济效益。

净化装置5具有气体入口、热解气出口，气体入口与油气分离装置4的气体出口相连。净化装置5用于除去热解气中的杂质，以获得热值较高的热解气，提高产品的经济效益。

当然，热解油气混合物也可另作他用，诸如，不将其分离而直接作为燃料直接进行燃烧。因此，系统也可不包括油气分离装置4和净化装置5。

图1所示的系统中，净化装置5的热解气出口与蓄热式旋转床3的燃气入口相连。此时，热解气作为燃料用于热解垃圾，可以降低整个系统的运行成本。当然，本发明制得的热解气也可另作他用。

污水处理站6具有热解水入口、净化水出口和污泥出口，热解水入口与蓄热式旋转床3的热解水出口相连。污水处理站6用于处理热解水，本发明采用活性污泥法处理污水，活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法，能有效处理污水。

好氧堆肥装置7具有污泥入口、肥料出口、热源入口、冷气出口，污泥入口与污水处理站6的污泥出口相连，热源入口与蓄热式旋转床3的烟气出口相连。好氧堆肥装置7用于处理从污水处理站6排出的污泥，污泥经过好氧堆肥后变为肥料。

本发明将蓄热式旋转床3产生的烟气送入好氧堆肥装置7中作为热源使用，充分利用了烟气的余热，不仅降低了运行成本，还提高了整个工艺的环保性，增加了经济效益，有利于工业化推广。

熄焦装置8具有热解炭入口、灰渣出口、熄焦水入口，热解炭入口与蓄热式旋转床3的热解炭出口相连。熄焦装置8用于冷却热解炭，当然，热解炭也可采用其他方式进行处理。

图2为本发明实施例中的一种处理垃圾的工艺流程图，包括如下步骤：

准备垃圾；

将垃圾送入蓄热式旋转床3内进行热解，制得热解水；

将热解水送入污水处理站6，采用活性污泥法对热解水进行处理，制得污泥；

将污泥送入好氧堆肥装置7进行好氧堆肥处理，制得肥料。

同前所述，污泥热解时还会产生热解油气混合物，将热解油气混合物进行油气分离后再净化，制备热解气和焦油。获得的热解气和焦油热值较高。其中，焦油可以作为锅炉燃料油使用，热解气可作为蓄热式旋转床3的燃料使用，能降低系统的运行成本。

进入蓄热式旋转床3的垃圾的平均粒径最好≤100mm，粒径太大，垃圾的热解效果不好。

由于垃圾经过分选和破碎后就直接进行热解了，因此最好将蓄热式旋转床3干燥区的温度设置得高一些，以便能有效的除去垃圾中的水分，提高后续热解效果。优选地，将蓄热式旋转床3干燥区的蓄热式辐射管的温度设置为420℃-720℃。

垃圾的成分很多，优选地，将蓄热式旋转床3热解区的蓄热式辐射管的温度设置为720℃-920℃。在此温度下，垃圾能被完全热解。当然，也可根据垃圾的原料成分，适当地调整热解温度。

同前所述，本发明采用活性污泥法对热解水进行处理，后续的污泥采用好氧堆肥处理。经过大量实验发现，好氧堆肥的温度最好在50℃-60℃之间，太高或太低，制得的肥料的质量不高。

本发明制得的热解炭大部分为无机物残渣，经过熄焦处理后，可直接送至填埋场进行处理。

上述系统中各装置的有益效果和上述利用该系统制备肥料的方法的有益效果有部分重叠，为了更加简洁，并未过多叙述。

本发明实现了垃圾热解和污泥好氧堆肥的高效结合，不仅降低了运行成本，还提高了整个工艺的环保性，增加了经济效益，且易于工业化推广。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。

实施例1

本实施例采用图1所示的系统及图2所示的工艺路线对垃圾进行处理。所用垃圾的含水率为36％，其具体成分如表1所示，具体处理流程如下：

将含水率36％的垃圾送入分选装置1，去除玻璃、金属等无机物，再进入破碎设备2，选取平均粒径小于100mm的垃圾原料。将垃圾原料送入蓄热式旋转床3，在干燥区蓄热式辐射管的温度为600℃，热解区蓄热式辐射管的温度为720℃。垃圾在旋蓄热式旋转床3中依次经过干燥、热解制气等过程，最后得到的热解水从蓄热式旋转床3干燥区末端炉膛侧壁(热解水出口)流至污水处理站6处理，热解油气混合物在蓄热式旋转床3热解区的末端顶部(热解油气混合物出口)排出，进入油气分离装置4，将其分离为热解气和焦油；热解气进一步净化后送入蓄热式辐射管作为燃气热解垃圾；热解炭在旋转床末端底部(热解炭出口)通过螺旋输送装置排出，送至熄焦装置8中处理后，直接运至填埋场进行处置。污水处理站6得到的污泥送入好氧堆肥装置7进行处理。其中，污泥好氧堆肥的温度为55℃。

最终制得的焦油产率为5％，焦油热值为8500kcal/kg；热解气产率为42％，热值为4500kcal/Nm³，肥料产率为10％。

实施例2

本实施例采用图1所示的系统及图2所示的工艺路线对垃圾进行处理。所用垃圾的含水率为35％，其具体成分如表1所示，具体处理流程如下：

将含水率36％的垃圾送入分选装置1，去除玻璃、金属等无机物，再进入破碎设备2，选取平均粒径小于100mm的垃圾原料。将垃圾原料送入蓄热式旋转床3，在干燥区蓄热式辐射管的温度为550℃，热解区蓄热式辐射管的温度为920℃。垃圾在旋蓄热式旋转床3中依次经过干燥、热解制气等过程，最后得到的热解水从蓄热式旋转床3干燥区末端炉膛侧壁(热解水出口)流至污水处理站6处理，热解油气混合物在蓄热式旋转床3热解区的末端顶部(热解油气混合物出口)排出，进入油气分离装置4，将其分离为热解气和焦油；热解气进一步净化后送入蓄热式辐射管作为燃气热解垃圾；热解炭在旋转床末端底部(热解炭出口)通过螺旋输送装置排出，送至熄焦装置8中处理后，直接运至填埋场进行处置。污水处理站6得到的污泥送入好氧堆肥装置7进行处理。其中，污泥好氧堆肥的温度为50℃。

最终制得的焦油产率为6％，焦油热值为8300kcal/kg；热解气产率为40％，热值为4300kcal/Nm³，肥料产率为15％。

表1垃圾各组分百分含量(wt％)

从上述实施例可知，本发明制得的焦油和热解气的热值很高，经济效益高。上述实施例中，制得的肥料的产率大于10％，说明本发明将垃圾热解和污泥好氧堆肥进行结合处理垃圾的方案是可行的。

此外，上述实施例制备的焦油的产率很低，不会对设备的管道造成损害，降低了生产成本。

综上，本发明采用蓄热式旋转床对垃圾进行热解，并将热解产生的烟气作为好氧堆肥的热源使用，不仅降低了运行成本，还提高了整个工艺的环保性，增加了经济性，易于工业化推广。

此外，本发明工艺简单、余热回收利用率高、产品经济效益好，易于实现工业化和规模化。

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。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。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。