专利名称：一种生活垃圾水解-好氧两段生物干化方法
技术领域：
一种生活垃圾水解-好氧两阶段垃圾生物干化的方法，涉及一种垃圾水分去除和 部分生物稳定化处理工艺，属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域。
背景技术：
我国生活垃圾的特征为含水率高，大中城市生活垃圾平均含水率为60%，部分季 节甚至高达75%，使得垃圾中不同组分的相互粘联严重，机械可分选性差，阻碍分选效果的 改善，限制了通过分选实现垃圾处理过程优化的可能性。同时，高含水率降低生活垃圾的低 位热值，削减了焚烧能量回收效率。为提高我国生活垃圾资源化利用水平、降低生活垃圾管 理成本，迫切需要降低生活垃圾含水率的技术方法。利用生活垃圾中生物可降解组分好氧降解产生的热量和充分通风，驱动水分以水 蒸汽的形式去除是有效的降低生活垃圾含水率方法。目前，已发展了单纯通过好氧生物过 程进行生活垃圾干化的工艺。但是，好氧生物干化的原理是通过有机物生物降解驱动水分 蒸发，因此，当水分和有机物的比例过高(即含水率过高)时，有机物生物降解产生的热 量就不足以驱动水分充分蒸发，如垃圾含水率大于70%时，最佳条件下好氧生物干化产物 含水率约50%，仍对后续分选有一定的不利影响(Zhang D. Q.，He P. J.，Jin T. F.，Shao L. M. Bio-drying of municipal solid wastewith high water content by aeration procedures regulation and inoculation. Bioresour. Technol.，2008，99 :8796_8802)。
发明内容
本发明的目的是公开一种水解_好氧两阶段垃圾生物干化的方法，用该方法能使 原始含水率70%以上的生活垃圾，处理后含水率降至低于45%，生活垃圾低位热值提高1 倍以上，分选效率提高至80%，显著增加了生活垃圾通过焚烧和分选实现资源化的价值。为达到上述目的，本发明以物料水分去除最大化作为操作流程和控制方法的目 标，发明者发现生活垃圾水份主要存在于厨余果皮组分之中，而其水解时的有机物溶出与 水份流出量之比，小于其好氧降解时的有机物降解与水份蒸发量之比；据此，本发明采用水 解_好氧两阶段工艺进行生活垃圾生物干化，生活垃圾堆置后，先通过少量通风(低于有机 物好氧降解需要的供氧量)形成堆体内的兼性代谢环境；同时，将堆体有机物水解产生的 渗滤液循环回流至堆体，利用渗滤液中富含水解能力高的土著微生物破坏厨余果皮组分的 细胞壁或细胞膜，促进水解发酵，为避免渗滤液中酸性物质(挥发性脂肪酸等)对水解代谢 的抑制，渗滤液回流前，进行中和至中性。水解基本达到平衡后，再进行好氧阶段的处理，利 用有机物降解产生的热量蒸发去除以吸附等方式存在于堆体之中的水分，进一步降低垃圾 的含水率，因此，此阶段加大通风量以满足堆体内有机物的好氧降解需求；同时对堆体进行 周期性的翻堆，以改善物料均勻性并保持氧传递必须的堆体空隙率。本发明通过实验研究，确定了水解-好氧两阶段垃圾生物干化工艺的最优操作条 件，包括水解和好氧阶段的处理时间，各阶段的通风和翻堆时间，及通风量和渗滤液中和回流方法等。本发明的技术方案如下第一步，垃圾装填先筛除混合收集生活垃圾或以易腐废物为主的固体废弃物中粒径大于20cm的大 块杂物，再堆置于槽式堆肥反应器中，堆置高度1. 2 2. Om,然后在垃圾表面按宽度每隔Im 铺设1条渗滤液回流布水管，再覆盖20cm厚的捆扎稻草垫，完成垃圾堆体的装填；第二步，垃圾水解干化垃圾装填完成后6小时，进行第一次通风，通风持续时间5-lOmin，累计的通风量 为垃圾装填体积的3至5倍，以后每隔8小时进行1次通风；垃圾装填完成后12小时，将通 过槽式堆肥反应器底部通风沟内收集到的渗滤液，用5%质量浓度的NaOH溶液，在渗滤液 调节罐内中和至PH6. 8-7. 8，再全部泵入垃圾表面铺设的渗滤液回流布水管，使渗滤液渗流 通过垃圾堆体，促进垃圾水解，，以后每隔12小时进行1次渗滤液中和回流，垃圾装填4d后 完成垃圾水解干化；第三步，垃圾好氧干化水解干化完成后，终止渗滤液中和回流，缩小间歇通风的间隔时间，每小时通风2 次，每次通风持续时间5-lOmin，累计的通风量为垃圾装填体积的3至5倍，同时，用翻堆 装置每2天1次进行垃圾堆体的翻堆，好氧干化操作持续12天，完成干化处理后得到的干 化垃圾从槽式堆肥反应器中移出，机械分选后资源化利用或者直接运至焚烧厂进行能量回 收。所述的第一步中的渗滤液回流布水管为圆形截面的柔性塑料管，内径6-lOcm，表 面均勻开有渗滤液流出孔，孔径5mm，孔中心间距径向为120度，轴向为8-lOcm。所述的第二步中的槽式堆肥反应器底部通风沟通过三通管和阀门分别与渗滤液 调节罐和鼓风机连接，通风时关闭连接渗滤液调节罐的阀门，以避免通风外泄，不通风时打 开连接渗滤液调节罐的阀门，关闭与鼓风机连接阀门，保证渗滤液收集。所述的第三步中的干化垃圾机械分选后资源化利用，采用椭圆孔(孔尺寸长轴 3cm，短轴2cm)筛面的振动筛分选干化垃圾，筛下物为土壤调理剂作土地利用，筛上物作衍 生燃料利用。本发明具有如下有益之处1.本发明采用水解与好氧两阶段生物干化工艺处理高含水率垃圾，突破了高含水 率垃圾生物干化效果受可降解有机物与水份之比限制的阻碍，可使含水率大于70%的垃 圾，处理后含水率降至45%以下，低位热值和可分选性同时提高，为其资源化利用提供了可 行条件。2.本发明采用水解与好氧两阶段生物干化工艺，水解阶段可去除大量水分，而通 风量少，因此，降低了好氧阶段因去除水分所需的通风量，具有节能的效益。3.本发明方法用于处理高含水率垃圾，可使垃圾含水率显著下降，干化垃圾的低 位热值增加一倍，焚烧发电的热效率相应提高，而其分选效率亦可增至80%，可通过筛分回 收生物稳定的细颗粒堆肥用于土壤调理，并进一步地增加筛上物的热值使之可用于作辅助 燃料利用。
具体实施例方式本发明实施处理的为混合收集的生活垃圾，处理量为300t/d。垃圾初始含水率 71.6%,厨余和果皮垃圾质量百分率69%、纸类16%、塑料10%、其它5%；干物质中有机物 质量百分率为88%。生活垃圾的堆放密度为550kg/m3，处理周期共16天，用于处理的槽式堆肥反应器， 宽度为4m，垃圾堆置高度1. 5m,槽式反应器总长度为1440m，分16条平行布置，每条长度 90m，可处理1天的垃圾量，各条轮流使用满足连续处理的要求。该槽式堆肥反应器设有翻堆装置，底部铺设通风沟道并兼用于渗滤液收集，通风 沟道的一端通过装有阀门的三通管与渗滤液调节罐和鼓风机连接。每条槽式堆肥反应器配 一个渗滤液调节罐，容积为40m3(按容纳每天处理垃圾质量10%的水量设计)，其中设有搅 拌器和加药口，用于中和渗滤液；池底设潜水泵，与槽式堆肥反应器垃圾面上的渗滤液回流 管连接，用于中和后渗滤液的回流。每条槽式堆肥反应器配一台鼓风机，风量按通风4min 的风量与反应器内垃圾初始体积相等确定，为8100m3/h，风压按(1000+1000X垃圾堆置高 度m) Pa确定，为2500Pa。操作时，混合收集的生活垃圾先经过破袋机破袋，再经大孔(孔径25cm)滚筒筛、 筛除大块杂物，并经磁选机选出铁金属后，进入槽式堆肥反应器，按设计高度堆置，完成后， 在垃圾表面沿长度方向平行铺设4条渗滤液回流布水管，布水管为圆形截面的柔性塑料 管，内径6-lOcm，表面均勻开有渗滤液流出孔，孔径5mm，孔中心间距径向为120度，轴向为 8-lOcm ；再在其上覆盖20cm厚的捆扎稻草垫，并将各布水管并联连接至渗滤液调节罐潜水 泵的出口，如此即完成垃圾的装填操作。然后开始水解阶段操作，即垃圾装填完成后6小时，进行第一次通风，通风持续 时间lOmin，以后每隔8小时进行1次通风，通风前关闭通风沟道与渗滤液调节罐连接的三 通管阀门，通风后再打开；垃圾装填完成后12小时，将通过槽式堆肥反应器底部通风沟道 内收集到的渗滤液，用5%质量浓度的NaOH溶液，在渗滤液调节罐内中和至pH6. 8-7. 8，再 全部泵入垃圾表面铺设的渗滤液回流布水管，使渗滤液渗流通过垃圾堆体，促进垃圾水解， 以后每隔12小时进行1次渗滤液中和回流，垃圾装填4d后完成垃圾水解干化；紧接着进行好氧阶段操作，即终止渗滤液中和回流，缩小间歇通风的间隔时间， 每小时通风2次，每次通风持续时间lOmin，同时，用翻堆装置每2天1次进行垃圾堆体的翻 堆，翻堆时先揭除垃圾表面的覆盖物，翻堆后再重新覆盖，好氧干化操作持续12天后完成。然后将干化的垃圾从槽式堆肥反应器中移出，采用椭圆孔(孔尺寸长轴3cm，短 轴2cm)筛面的振动筛分选干化垃圾，筛下物为土壤调理剂作土地利用，筛上物作衍生燃料 禾丨J用° °实测结果表明300t/d的平均处理量，初始含水率为71. 6%的生活垃圾，处理后 平均得到81t/d的干化产物；干化产物含水率为43. 1%，低位热值7700kJ/kg(原始垃圾 低位热值3600kJ/kg)；分选后筛下物为30t/d，含水率45%，干基有机物含量35%，干基氮 磷钾总含量8.3%，可以作为土壤调理剂使用；筛上物约为50t/d，含水率42%，低位热值 8600kJ/kg,可作为衍生燃料利用。
权利要求
一种生活垃圾水解 好氧两段生物干化方法，其特征在于第一步，垃圾装填先筛除混合收集生活垃圾或以易腐废物为主的固体废弃物中粒径大于20cm的大块杂物，再堆置于槽式堆肥反应器中，堆置高度1.2～2.0m，然后在垃圾表面铺设渗滤液回流布水管，布水管按宽度每隔1m铺设1条进行，再覆盖20cm厚的捆扎稻草垫，完成垃圾堆体的装填；上述槽式堆肥反应器底部通风沟与三通和阀门连接，三通分别与渗滤液调节罐和鼓风机连接；第二步，垃圾水解干化垃圾装填完成后6小时，进行第一次通风，通风时关闭连接渗滤液调节罐的阀门，以避免风外泄，通风量为垃圾堆体体积的3至5倍，通风时间5 10min，以后按同样的通风时间和通风量每间隔8小时进行1次通风，并于垃圾装填完成后12小时进行渗滤液中和回流，回流时打开连接渗滤液调节罐的阀门，关闭与鼓风机连接阀门，将槽式堆肥反应器底部通风沟内的渗滤液收集到渗滤液调节罐内，用5％质量浓度的NaOH溶液，将渗滤液调节罐内的渗滤液pH中和至6.8 7.8，然后全部泵入垃圾表面铺设的渗滤液回流布水管，使渗滤液渗流到垃圾堆体中，促进垃圾水解，以后每隔12小时进行1次渗滤液中和回流，垃圾装填完成后4d完成垃圾水解干化；上述垃圾表面铺设的渗滤液回流布水管为圆形截面的柔性塑料管，内径6 10cm，表面均匀开有孔径为5mm的渗滤液流出孔，孔中心间距径向为120度，轴向为8 10cm；第三步，垃圾好氧干化水解干化完成后，终止渗滤液中和回流，进行好氧干化每小时进行2次通风，每次通风5 10min，通风量为垃圾堆体体积的3至5倍，同时，每隔2天进行1次垃圾堆体的翻堆，12天完成干化处理后得到干化垃圾，将干化垃圾从槽式堆肥反应器中移出，分选后资源化利用，或者直接运至焚烧厂焚烧进行能量回收；所述的分选后资源化利用，是通过筛面开设有长轴3cm，短轴2cm椭圆孔的振动筛将干化垃圾分选，筛下物作为土壤调理剂被土地利用，筛上物作衍生燃料利用。
全文摘要
一种生活垃圾水解-好氧两段生物干化方法，涉及一种垃圾水分去除和部分生物稳定化的处理工艺，先将生活垃圾堆置于槽式堆肥反应器中，进行长间隔间歇通风，同时将产生的全部渗滤液中和至pH为6.8-7.8后，再回流至槽式堆肥反应器中的垃圾堆体，4d完成垃圾水解干化。接着停止渗滤液回流，每小时通风2次，配以每2天1次翻堆，持续12天完成垃圾干化。最后将干化垃圾从槽式堆肥反应器中移出，作资源化利用或直接焚烧进行能量回收。经本发明生物干化后，垃圾含水率从大于70％降为45％以下，低位热值提高一倍以上，分选效率提高至80％，显著提高了生活垃圾的资源化价值，可广泛适用于含水率高于65％的生活垃圾和以生物可降解废物为主的固体废弃物干化处理。
文档编号B09B3/00GK101947534SQ20101021638
公开日2011年1月19日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者何品晶, 吕凡, 张冬青, 章骅, 邵立明 申请人:同济大学