城乡固废垃圾集成处理方法和系统与流程

本发明属于固废协同处理技术，具体涉及一种能源化、资源化利用的城乡固废垃圾集成处理方法和系统。

背景技术：

城乡固废主要有生活垃圾、生活污泥、餐厨垃圾、医疗垃圾、病死畜禽、畜禽粪便。固废处理处置自上而下未形成统一的管理体系，造成部门间各自为政、多头管理的现象，资金要从各个不同部门拔付，时间额度不同，难以形成有效合力。各种固废单一处理目前虽有成熟的处理技术和行业标准，但由于规模所限，单一的处理方式往往技术上可行，但经济上不可行，不能充分吸引社会资本投入，可能还会存在二次污染风险，基于以上原因，在国家环保政策的倒逼下城乡生活垃圾、餐厨垃圾、生活污泥、畜禽粪便、病死畜禽、医疗垃圾无害化处置成为政府的难点和痛点，上述固废单独处置普遍存在分类难、收运难、成规模化处置难、选址难、财政支付能力弱等问题，依托生活垃圾焚烧发电协同处置各种固体废弃物是解决上述问题的有效突破途径，协同处置可创造一种“升级版的生物质再生能源发电厂，缩小版的环保静脉产业园”产业模式，有机固废经高温干化灭菌杀毒后，更有利于实现工业化堆肥。

生活垃圾焚烧发电目前作为最适合的生活垃圾处置技术，因其产业政策与技术标准高起点引导，项目景观园林化、二次污染近零排放、投资效益有一定保障而被社会资本和公众所接受，全国各地正在大力推广。

生活污泥主要来源于污水处理厂，具有水分含量高、有机物含量高、并含有重金属污染物等特点，目前主要采用填埋、堆肥和焚烧处理技术。采用污泥干化焚烧处理技术时，需要配备污泥干化设备、焚烧设备、烟气处理设备，占地面积大，系统投资费用高，且由于污泥发热值较低，需要添加辅助燃料，运行成本高。

餐厨垃圾具有含水量大、有机物油脂含量多，成分复杂等特点，处理工艺主要有粉碎直排、卫生填埋、固态发酵制饲料、好氧堆肥、厌氧消化、生物发酵制氢、焚烧、湿解、微生物处理技术等。国内目前餐厨垃圾处理的主流技术为厌氧消化，系统流程长、投资高、占地面积大，臭味处理难度大，沼渣与沼液后续处理不彻底，处理成本高等，应用中遇到了瓶颈，国内已建项目运行问题多；餐厨垃圾单独焚烧时加热干燥、脱油脂需要配置单独的供热系统，焚烧设备、烟气处理设备和废水处理设备，且由于水分高、热值低，运行中需要添加辅助燃料，运行成本高。

医疗垃圾是卫生机构在医疗、预防、保健以及其他相关活动中产生的具有直接或者间接感染性、毒性以及其他危害性的废物，是《国家危险废物名录》47类危险废物中的首要废物。处理方法主要有物理消毒法、化学消毒法、高压蒸汽消毒法、微波消毒法、焚烧处理法和热解焚烧法等。单独焚烧处理时，需配备焚烧设备、烟气处理设备及废水处理设备，且焚烧效果差，难以达到灭菌目的，二次污染严重，焚烧热能也不能得到有效利用。

我国对病死畜禽的无害化处理主要采用深埋、焚烧或发酵。深埋和焚烧由于受土地资源环境、高成本燃烧费、臭气污染等影响，只有大规模瘟疫爆发时才辅助采用。目前小规模和中等规模养殖，都配建1～2个自然发酵池，即“无害化处理池”。这些方法简单，但是会大量消耗土地资源，若处理不当可能会造成各种类型的二次污染。

目前畜禽粪便处理与资源化利用主要有三种模式，即能源化利用、肥料化利用和工业化处理，其中能源化利用和肥料化利用是主要方向。近年来，我国畜禽粪便处理和资源化利用工作取得了一些成效，但全面实现畜禽粪便能源化、肥料化利用还面临不少实际困难。种养结合不紧密，畜禽粪肥还田难。农业生产重化肥、轻有机肥问题突出，耕地基础地力下降；畜禽粪便沼气化利用存在铺设沼气管网投资大，安全风险高，养殖企业不愿发展的问题；粪便能源化利用产生的气、电成本较高，与天然气、大电网相比缺乏竞争力。

上述生活污泥、餐厨垃圾、医疗垃圾、病死畜禽、畜禽粪便的处理国内现状普遍为单独分散投资处理，存在系统设备投资费用高、占地面积大、运行成本高、资源化利用程度低、污染物排放标准低等缺点。采用生活垃圾焚烧发电协同处置上述固废是有效解决城乡固废面源污染的必然途径。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对以上城乡垃圾处理过程中存在占地面积大、设备投资费用高、运行成本高、资源化利用程度低、污染物排放标准低的问题，提供一种能源化、资源化利用的城乡固废垃圾集成处理方法和系统。

本发明采用如下技术方案实现：

城乡固废垃圾集成处理方法，以汽轮发电机组的抽汽作为热源，利用所述热源对病死畜禽进行化制处理，利用所述热源对医疗垃圾进行高温蒸煮处理，利用所述热源对餐厨垃圾进行预处理，对预处理后的餐厨垃圾、病死畜禽化制浆液混合物进行三相分离，得到有机废水、餐厨残渣、粗油；

利用所述热源对餐厨残渣、畜禽粪便、生活污泥进行分类造粒干化处理，干化物料用来工业好氧堆肥，或者与消毒后的医疗垃圾、生活垃圾掺混后送焚烧炉焚烧，焚烧产生的烟气通过余热回收对汽轮发电机组进行发电，余热回收后的烟气经净化处理后排放，对焚烧后的炉渣进行资源化利用，对焚烧后的飞灰进行无害化处理后填埋；

所有处理过程中产生的臭气用于焚烧炉的焚烧助燃；

所有处理过程中产生的垃圾渗滤液、有机废水送至渗滤液处理单元，经处理达标后回用。

进一步的，所述干化物料的含水率在40％～45％。

由于所述干化物料由于水分大幅度降低，热值提升不影响焚烧温度，与生活垃圾掺混入炉焚烧比例不受限制。

本发明还公开了采用上述处理方法的城乡固废垃圾集成处理系统，包括：

医疗垃圾处理单元1，用于对医疗垃圾进行高温蒸煮处理；

病死畜禽处理单元2，用于对病死畜禽进行化制处理；

餐厨垃圾处理单元3，用于餐厨垃圾进行加热预处理；

造粒干化单元5，用于对处理后的餐厨残渣、畜禽粪便、生活污泥进行分类造粒干化；

垃圾焚烧炉7，用于对干化物料进行焚烧；

汽轮发电机组9,用于提供医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3和造粒干化单元5的热源。

进一步的，所述汽轮发电机组9中通过蒸汽管道分别与医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3和造粒干化单元5的加热设备连接。

进一步的，所述垃圾焚烧炉7与余热锅炉8整体布置，利用焚烧垃圾产生的高温烟气在余热锅炉8内进行热交换产生蒸汽供给汽轮发电机组9。

进一步的，还包括烟气处理单元10，所述垃圾焚烧炉7经过余热锅炉8后与烟气处理单元10连通。

进一步的，所述病死畜禽处理单元2与餐厨垃圾处理单元3通过浆液输送管道连通，所述餐厨垃圾处理单元3与造粒干化单元5共一座具有分类暂存功能的有机固废储池4。

进一步的，所述垃圾焚烧炉7与垃圾池6连通，接收存储造粒干化单元5的干化物料以及医疗垃圾处理单元1消毒灭菌后的医疗垃圾，所述垃圾池6同时通过臭气管道与医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3和有机固废储池4连通，所有产臭点臭味气体均汇集进垃圾池6。

进一步的，还包括渗滤液处理单元11，所述渗滤液处理单元11通过渗滤液管道与医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3、造粒干化单元5和垃圾池6连通，所有有机废水均汇集到渗滤液处理单元11集中处理。

将医疗垃圾处理单元1通过运输车将消毒灭菌后的医疗垃圾运送到垃圾池6，病死畜禽处理单元2将病死畜禽化制处理后的浆液泵送至餐厨垃圾处理单元3，餐厨垃圾处理单元3对餐厨垃圾进行加热处理，对餐厨浆液与病死畜禽化制浆液混合物进行三相分离，得到有机废水、餐厨残渣、粗油，粗油暂存外售，餐厨残渣机械转运至有机固废储池4，有机固废储池4还接收畜禽粪便、生活污泥并分类暂存，有机固废储池4中的有机固废通过抓斗等进入到造粒干化单元5，造粒干化物既可通过工业好氧堆肥法制成有机肥，也可通过运输车转运至垃圾池6与生活垃圾、消毒后的医疗垃圾掺混后送至焚烧炉7焚烧，焚烧产生的高温烟气进入余热锅炉8通过热交换产生高温蒸汽，高温蒸汽送入汽轮发电机组9推动汽轮机发电，从余热锅炉出来的烟气进入烟气净化处理单元10经净化处理后达标排放，对产生的炉渣进行资源化利用，对捕捉的飞灰无害化处理后填埋。医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3、有机固废储池4产生的臭气抽送至垃圾池6，垃圾池6中的臭气作为焚烧炉一次风送入焚烧炉助燃。医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3、造粒干化单元5、垃圾池6中的有机废水送入渗滤液处理单元11处理达标后回用。

本发明的具有如下有益效果：

一、本发明充分利用了生活垃圾焚烧发电系统的有利条件，首次提出了将生活垃圾、生活污泥、餐厨垃圾、医疗垃圾，病死畜禽、畜禽粪便在垃圾焚烧发电厂内协同处置，投资经济、用地节省、成本节约、环保高效，可以大幅度地节约工程占地面积、降低设备投资费用、减少运行成本、提高城乡固废资源化、能源化利用程度。

二、本发明将城乡固废集中进行处理，所有污染物排放标准按生活垃圾焚烧发电厂所遵循的现行标准执行，污染物排放要求远高于分散处理执行标准，有利于城乡固废处置环境风险控制管理，提高管理效能。

三、本发明将城乡固废采用协同焚烧发电方式进行处理，有利于实现固渣、废水、废气的处理和循环利用，减少污染物的排放。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为实施例中的城乡固废垃圾集成处理系统的结构框图。

图中标号：1-医疗垃圾处理单元，2-病死畜禽处理单元，3-餐厨垃圾处理单元，4-有机固废储池，5-造粒干化单元，6-垃圾池，7-垃圾焚烧炉，8-余热锅炉，9-汽轮发电机组，10-烟气处理单元，11-渗滤液处理单元，12-工业好氧堆肥。

具体实施方式

实施例

参见图1，图示中的城乡固废垃圾集成处理系统为本发明的一种优选方案，具体包括医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3、有机固废储池4、造粒干化单元5、垃圾池6、焚烧炉7、余热锅炉8、汽轮发电机组9、烟气处理单元10、渗滤液处理单元11、工业好氧堆肥12。其中，医疗垃圾处理单元1对医疗垃圾进行高温蒸煮消毒处理；病死畜禽处理单元2对病死畜禽进行化制处理；餐厨垃圾处理单元3处理餐厨垃圾，还处理病死畜禽化制浆液；有机固废储池4储存生活污泥、畜禽粪便、餐厨残渣；造粒干化单元5对处理后的餐厨残渣、畜禽粪便、生活污泥分类进行造粒干化；垃圾池6存储用于焚烧的固体物料，余热锅炉8用于提供汽轮发电机组9的蒸汽，汽轮发电机组9的蒸汽提供以上各个单元的热源；烟气处理单元10处理焚烧后的烟气并排放，渗滤液处理单元11对产生的渗滤液进行处理排放，工业好氧堆肥12对干化物料进行工业化好氧堆肥生产农用有机肥。

图1中所示的路线中，粗虚线为水固混合物连接线路示意，粗实线为生活污泥或医疗垃圾等固态物料的连接线路示意，长划短划虚线为烟气的连接线路示意，细实线为蒸汽的连接线路示意，点划线为冷凝水连接线路示意，等长虚线为有机废水、渗滤液的连接线路示意，双点划线为臭气的连接线路示意，粗点线为粗油的连接线路示意，细点线为电能的连接线路示意。

以下结合图中的各个路线详细说明本实施例中各个单元的连接关系。

汽轮发电机组9中通过蒸汽管道分别与医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3和造粒干化单元5的加热设备连接，实现对以上四个单元提供蒸汽加热。病死畜禽处理单元2与餐厨垃圾处理单元3通过浆液输送管道连通，病死畜禽化制浆液泵送进入到餐厨垃圾处理单元3中，餐厨残渣通过机械转运进入到与造粒干化单元5连通的有机固废储池4，有机固废储池4中的有机固体物通过运输设备进入到造粒干化单元5进行造粒干化。造粒干化单元5输出的干化物料分罐暂存，既可汽车转运至工业好氧堆肥12进行堆肥处理，也可将部分干化物料转运到与垃圾焚烧炉7连通的垃圾池6进行存储，用于焚烧发电，由于干化物料水分大幅度降低，热值提升不影响焚烧温度，与生活垃圾掺混入炉焚烧比例不受限制。同时垃圾池6还接收医疗垃圾处理单元1输送过来的固体医疗垃圾。垃圾池6通过臭气管道与医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3和有机固废储池4连通，将以上单元处理过程中产生的臭气输送到垃圾焚烧炉7内进行助燃。垃圾焚烧炉7的烟气出口与余热锅炉8连接，并将垃圾焚烧炉7与余热锅炉8整体布置，直接利用垃圾焚烧炉7的高温烟气对余热锅炉8进行加热，余热锅炉8通过蒸汽管道与汽轮发电机组9连接，利用焚烧垃圾产生的高温烟气在余热锅炉8内进行热交换产生蒸汽提供到汽轮发电机组9进行发电，垃圾焚烧炉7经过余热锅炉8后与烟气处理单元10连通，将烟气处理达标后排放。医疗垃圾处理单元1、病死畜禽处理单元2、餐厨垃圾处理单元3、造粒干化单元5和垃圾池6通过渗滤液管道与渗滤液处理单元11连通，对以上单元处理过程中产生的渗滤液进行集中处理。

具体的，医疗垃圾采用专业运输车送至医疗垃圾处理单元1进行高温消毒灭菌，高温蒸汽来自汽轮发电机组9，并在蒸汽管道上设置有减温装置，控制进入医疗垃圾高温蒸汽处理设备的蒸汽过热度；经过高温蒸汽处理后的医疗固废含水量小于40％，经过破碎后的医疗固废采用密闭运输车送至垃圾池6。经蒸汽高温消毒的医疗废水通过管道送至渗滤液处理单元11，产生的医疗废气通过管道送至垃圾池6。

病死畜禽采用专业运输车送至病死畜禽处理单元2，进行破碎、加热化制、消毒灭菌，高温蒸汽来自汽轮发电机组9，经过处理后的病死畜禽化制浆液泵送至餐厨垃圾处理单元3。该系统产生的有机废水经蒸汽高温消毒后通过管道送至渗滤液处理单元11，产生的臭气通过管道送至垃圾池6。

餐厨垃圾由专用收运车送至餐厨预处理系统3的受料斗，先由初清机清除杂物，然后与畜禽化制浆混合破碎制浆，餐厨浆液泵送至蒸煮釜，用汽轮发电机组9提供的高温蒸汽对餐厨浆液高温消毒、油水分离，然后对化制浆液和餐厨垃圾的混合物三相分离，得到粗油、有机废水、餐厨残渣，得到的粗油厂内暂存外售，三相分离后的餐厨残渣机械转运至有机储池4，有机废水引入渗滤液处理单元11集中处理，产生的餐厨臭气通过管道送至垃圾池6。

有机固废储池4接收的生活污泥要求含水率不超过65％，畜禽粪便、生活污泥采用密闭自卸式运输车从卸料平台卸入有机储池4，餐厨残渣机械转运至有机固废储池4，有机固废储池4采用密闭结构并设有负压抽吸装置，抽吸臭气送至垃圾池6。

畜禽粪便、生活污泥、餐厨残渣等有机固废分类通过抓斗抓取后喂入受料斗，受料斗下部对接设置的螺旋给料机将有机固废均匀送入造粒干化单元5，分批次造粒干化。

造粒干化单元5分别采用污泥造粒机与盘式干燥机，污泥造粒机与盘式干燥机垂直布置，污泥造粒机在上部，盘式干燥机在下部，湿有机固废在污泥造粒机重复造粒破壁热蒸发，形成了中间镂空的、极不规则的有机固废颗粒，该颗粒表面积非常大、堆比重很轻、透气性很强，粒径约为3～10mm且独立相互不粘连，进一步提高有机固废颗粒的受热表面积。造粒有机固废进入盘式干燥机后，在各层耙齿的耙动下，逐级干燥下落，造粒干化物料终端出口含水率不超过45％。

造粒干化单元5采用汽轮发电机组9的高温蒸汽作为干燥热源，造粒干燥机和盘式干燥机采用间接加热方式，造粒干化单元5的加热通道分别为造粒干燥机和盘式干燥机的加热夹套，来自汽轮发电机组9的高温蒸汽通过管道阀门调节控制分别进入污泥造粒干燥机和盘式干燥机的加热夹套内，与下落的有机固废接触传导热量，使湿有机固废内部的水分蒸发。蒸汽在换热过程中温度降低，凝结成水，冷凝水经泵加压送入余热锅炉8回用，产生的臭气抽送至垃圾池6，热空气冷却凝结产生的有机废水泵送至渗滤液处理单元11。

干化物料既可通过工业好氧堆肥法生产有机肥，也可由由厂内自卸汽车转运至垃圾池，与生活垃圾、医疗垃圾掺混焚烧，垃圾池的臭气经一次风机抽吸到焚烧炉助燃，臭味气体经850℃以上高温焚烧彻底消解，产生的高温烟气进入余热锅炉8产生高温蒸汽，高温蒸汽送入汽轮发电机组9推动汽轮机发电，从余热锅炉出来的烟气进入烟气净化处理单元10经净化处理后达标排放，对焚烧后的炉渣进行资源化利用，对焚烧后的飞灰进行无害化处理后填埋。生活垃圾、餐厨垃圾、生活污泥、畜禽粪便、病死畜禽、医疗垃圾处理过程中产生的臭气、废水以及它们在焚烧过程中产生的烟气和灰渣通过共有的废水、废气、灰渣污染防治设施共同处理。本发明实现了节省建设投资、减少占地面积、节约能源消耗、降低处理成本的有益效果，提供了一种生活垃圾、餐厨垃圾、生活污泥、畜禽粪便、病死畜禽、医疗垃圾能源化、资源化集成处理方法和系统。

本发明不局限于上述实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。