一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法与流程

本发明属于固体废弃物处理处置方法领域，特别是涉及城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法。

背景技术：

1、城市有机固废处理处置的方式主要包括填埋、堆肥、厌氧发酵、焚烧。填埋和堆肥处置手段落后，随着国家对城市有机固废农用、填埋处置的限制，未来发展受限；厌氧发酵属于负碳技术，不会引发大气中co2的净增长，有利于国家“双碳”战略目标实现，但仍然存在发酵后大量的沼渣沼液难以处置，沼气提纯成本高，利用方式受限，部分火炬燃烧浪费资源的情况；城市有机固废焚烧减量化明显，但焚烧后仍存在约10～15％的炉渣，且由于城市有机固废含水率过高，在焚烧前需进一步脱水干化处理才能满足自持燃烧要求，干化过程中臭气大、干化方式耗时长且能耗较大。

2、我国建筑弃土产生量大，大多作为建筑垃圾填埋处理，与发达国家90％以上的资源利用率相比，我国资源利用率不到5％。现有的陶粒原料大多采用粘土，造成了土壤资源的浪费，而且需要额外添加一些添加剂，生产成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，本发明首先通过城市有机固废厌氧发酵产生沼气作为陶粒制备过程中的燃料补充，高效利用，并较好的循环利用高温烟气与产品余热，节约能源，在确保城市有机固废减量化、稳定化及无害化的基础上，真正让城市有机固废变废为宝。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，将城市有机固废进行厌氧发酵，发酵完成后产生的沼气作为陶粒煅烧燃料循环利用，沼渣作为原料与经太阳能干化房、烘干窑干化后的建筑弃土混合，沼渣与干化后的建筑弃土的质量比为2～3:5，经陈化、造粒后在回转窑中预热与高温烧制成陶粒。

4、进一步地，所述的城市有机固废主要包括厨余垃圾、餐厨垃圾、果蔬垃圾或市政污泥；

5、进一步地，所述的城市有机固废厌氧发酵的含固率为8％～12％；

6、进一步地，所述的厌氧发酵的发酵温度为33～36℃，发酵底物经固液分离后，沼渣含水率为75％～85％。

7、所述的建筑弃土初始含水率为15％～25％，通过太阳能干化房干化后含水率减少为5％～10％，再进入烘干窑进一步干化后含水率减少为2％～5％。

8、进一步地，建筑弃土与沼渣混合均匀后物料的含水率为20％～30％。

9、进一步地，所述的太阳能干化房包括进料螺旋、布料机、翻抛机、水平集料螺旋、料斗和倾斜出料螺旋，其中太阳能干化房顶面及墙体覆盖材料为双层玻璃、底部设有地热系统，并配有通风循环系统和温控系统；

10、建筑弃土通过进料螺旋输送至布料机，布料机向干化场进料端横向范围内均匀布料，翻抛机则对物料进行翻抛、混合操作，太阳能干化的同时地热系统对建筑弃土层进行加热，并通过通风循环系统和温控系统对太阳能干化房内的空气流通和干化的气候条件进行控制和优化；干化场末端的建筑弃土通过翻抛机推入地埋水平集料螺旋内，集料螺旋将干化后的建筑弃土收集至地埋出料斗，并通过料斗内的倾斜螺旋出料后输送至建筑弃土烘干窑。

11、进一步地，所述的通风循环系统包括太阳能干化房内顶部的轴流风扇和进料端山墙上配置的排气风扇；所述的温控系统通过温度湿度监测探头实现。

12、进一步地，所述的太阳能干化房作为建筑弃土的储料场，地面设置夹层地热系统的热源为陶粒烧制后250～300℃的烟气与空气混合使得其温度为100～150℃的气体。

13、进一步地，陶粒产品出料后进入冷却窑使高温陶粒产品的温度冷却至50℃以下，同时回收其热量通入建筑弃土烘干窑，用于建筑弃土干化。

14、进一步地，所述的回转窑通过燃料量的控制，使窑头温度为1000～1200℃，烟气到达窑尾时温度为250～300℃，符合陶粒预热、烧制工艺需求。

15、进一步地，所述的回转窑采用的燃料包括厌氧发酵产生的沼气和砻糠或天然气。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、1、本发明首先通过城市有机固废厌氧发酵产生沼气作为陶粒制备过程中的燃料，高效利用，并较好的循环利用高温烟气与产品余热，节约能源，降低成本，用沼渣和建筑弃土作为原料，实现城市固废来源多样、高度集约的协同处置。

18、2、本发明采用的建筑弃土含水率一般为20％左右，经过太阳能、高温烟气、成品余热回收利用干化后含水率为3％左右，直接与厌氧发酵后经固液分离的含水率为80％左右的沼渣进行混合配比，调整含水率为陶粒制备工艺对入窑物料含水率要求的20～30％即可。城市有机固废经厌氧发酵能实现一定程度的减量化，对建筑弃土干化使得城市有机固废掺混量进一步增加(现有技术中有机固废的掺杂量一般不超过20％，否则会由于含水率过高陶粒成球困难，且陶粒烧制过程中容易产生过大收缩导致开裂，制得的陶粒性能较差，而本申请由于采用了干化后的建筑弃土与其混合，可以大大提高有机固废的掺杂量)，同时避免城市有机固废干化难及干化过程中臭气大的问题。

19、3、本发明利用城市有机固废厌氧发酵后的沼渣制备陶粒，不仅解决了城市有机固废处理行业发展的“梗阻”问题，还充分利用了城市有机固废中的有机质作为陶粒焙烧过程中的发泡剂，而且焙烧的高温环境可以完全将病原体灭活，并把城市有机固废中可能存在的重金属固化在陶粒中，消除重金属的污染问题。

20、4、本发明回转窑焚烧除沼气外还需要外购砻糠或天然气进行燃料补充，燃烧后形成的高温烟气与空气混合后通入太阳能干化房，使用后烟气经烟气处理后达标排放。一方面厌氧发酵产生的沼气纯度不高，在本方法中无需提纯，可以直接送至回转窑燃烧，去除沼气中的有害物质，另一方面直接作为燃料实现资源的最大化利用。为避免沼气不足或产气不连续，在回转窑的窑头进行砻糠或天然气的补充燃烧，通过燃料用量控制其温度为1000～1200℃，烟气到达窑尾时温度为250～300℃左右，满足陶粒焙烧过程中从低温到高温从预热到焙烧的工艺温度控制。

技术特征：

1.一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，将城市有机固废进行厌氧发酵，发酵完成后产生的沼气作为陶粒煅烧燃料循环利用，沼渣作为原料与经太阳能干化房、烘干窑干化后的建筑弃土混合，沼渣与干化后的建筑弃土的质量比为2～3:5，经陈化、造粒后在回转窑中预热与高温烧制成陶粒。

2.根据权利要求1所述的一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，所述的城市有机固废主要包括厨余垃圾、餐厨垃圾、果蔬垃圾或市政污泥；

3.根据权利要求1所述的一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，所述的建筑弃土初始含水率为15％～25％，通过太阳能干化房干化后含水率减少为5％～10％，再进入烘干窑进一步干化后含水率减少为2％～5％。

4.根据权利要求1所述的一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，建筑弃土与沼渣混合均匀后物料的含水率为20％～30％。

5.根据权利要求1或3所述的一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，所述的太阳能干化房内包括进料螺旋、布料机、翻抛机、水平集料螺旋、料斗和倾斜出料螺旋，其中太阳能干化房顶面及墙体覆盖材料为双层玻璃、底部设有地热系统，并配有通风循环系统和温控系统；

6.根据权利要求5所述的一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，所述的通风循环系统包括太阳能干化房内顶部的轴流风扇和进料端山墙上配置的排气风扇；所述的温控系统通过温度湿度监测探头实现。

7.根据权利要求5所述的一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，所述的太阳能干化房作为建筑弃土的储料场，地面设置夹层地热系统，其热源为陶粒烧制后250～300℃的烟气与空气混合使得其温度为100～150℃的气体。

8.根据权利要求1所述的一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，陶粒产品出料后进入冷却窑使高温陶粒产品的温度冷却至50℃以下，同时回收其热量通入建筑弃土烘干窑，用于建筑弃土干化。

9.根据权利要求1所述的一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，所述的回转窑通过燃料量的控制，使窑头温度为1000～1200℃，烟气到达窑尾时温度为250～300℃，符合陶粒预热、烧制工艺需求。

10.根据权利要求1所述的一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，其特征在于，所述的回转窑采用的燃料包括厌氧发酵产生的沼气和砻糠或天然气。

技术总结
本发明涉及一种城市有机固废厌氧后与建筑弃土制备陶粒的方法，包括以下步骤：将城市有机固废进行厌氧发酵，产生的沼气作为陶粒煅烧燃料循环利用，发酵底物经固液分离后，沼渣无需干化直接作为原料与在太阳能干化房内干化后再进入烘干窑进一步干化的建筑弃土混合制备陶粒，回转窑产生的高温烟气及成品冷却过程中的余热进行回收利用于建筑弃土的干化。与现有技术相比，本发明产品性能指标符合国标GB/T17431.1‑2010《轻集料及其试验方法》，城市有机固废处理方法各步骤优势互补，有效节约能源的同时，最大限度的实现城市有机固废处理处置与全量资源化利用且具有良好的社会和经济效益。

技术研发人员：杨梦霞,陈小欢,沈鹏飞,刘鸣燕,李旭芳,宋肖飞
受保护的技术使用者：中国铁工投资建设集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16