一种生活垃圾综合资源化处理方法与流程

本发明涉及固体废弃物处理技术领域，特别涉及一种生活垃圾综合资源化处理方法。

背景技术：

随着城镇化速度加快，城市生活垃圾产生量逐年增加。生活垃圾的恶臭、渗沥液污染日益加剧，严重威胁农村、乡镇和城市的环境。目前，世界各国最常见的生活垃圾处理方法是堆肥法、填埋法和焚烧法。

以填埋方式处理生活垃圾，不仅占有大量的土地而且存在污染隐患，不利于土地资源的利用。采用焚烧的方法处置生活垃圾投资大，建设周期长，还会产生大量的飞灰和二噁英，严重危及周边环境和居民身体健康。

消除生活垃圾污染的终极途径是以资源化方式进行垃圾处置，根据生活垃圾特点，充分利用垃圾各组分的特性，把垃圾转化成社会生活、生产活动的资源，人类才能从根本上免受垃圾困扰。

中国生活垃圾特性是混合性与高水分含量。高水分含量是分选解决混合性的最大障碍，混合性是资源化利用最大障碍，解决中国生活垃圾资源化必须从解决水分和合理分选入手。

专利文献cn201610785342.8公开了一种将城市生活垃圾分类并进行资源化利用的方法，该方法使用人工分类与机械分类协同作业，将生活垃圾分类筛选得到玻璃、金属、无机颗粒、有机质、可燃物和混杂塑料六类，前述有机质生产合格的生物有机肥，混杂塑料制备为塑料颗粒，可燃物通过干馏制气技术生产清洁可燃气。上述方法虽然一定程度上解决了生活垃圾资源化的问题，但是其垃圾分选方式较为复杂，还需要人工分选出大体积物料，增加了人力成本；同时，对于生活垃圾中高水分的问题被忽视，垃圾分类的效果会受到影响，进而影响垃圾资源化的效果。

另一专利文献cn201310705715.2公开了一种生活垃圾处理系统和方法，该专利介绍了生活垃圾破袋后通过水选，得到的不同分类物质的资源化用途：比重小于1的生活垃圾漂浮在水面上，用于干馏以生成涂料调和剂、碳黑等；比重大于等于1而小于1.5的生活垃圾悬浮在水中，用于厌氧发酵后制肥，比重大于1.5的生活垃圾沉在水选筒的底部，用于进行破碎。上述方法正是在考虑到生活垃圾高水分的影响下，以水为介质，在自动化、低成本对垃圾进行分类处理的同时，一定程度上实现了生活垃圾的资源化处置。但是上述处置方式对于生活垃圾水选分类后的分类物资源化处理方式简单、粗暴，尤其是比重大于1.5的生活垃圾破碎后的产物如何处置亦并未交代，并不能物尽其用的完全实现生活垃圾的资源化与减量化，且上述方法亦没有描述对系统影响巨大的分选介质--水的来源和去处。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出一种生活垃圾综合资源化处理方法，以期望在低成本、高效地对生活垃圾进行分选与分类的同时，能够彻底减量化、资源化，同时以低污染的方式处理生活垃圾中难以处置物质，并将其转化为工业生产的能源产品，实现了废弃物的资源化，解决了环保与资源两个问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种生活垃圾综合资源化处理方法，包括如下步骤：s1，对生活垃圾粗破碎后，进行第一次水选，根据比重分选出第一类物质、第二类物质和第三类物质，所述第一类物质沉于水底，所述第二类物质浮于水面，所述第三类物质悬浮于水中；s2，将所述步骤s1中的第三类物质制成生物质浆料；s3，对所述步骤s2中的生物质浆料进行厌氧发酵，得到沼气、沼液和沼渣，所述沼液再返回所述步骤1用于生活垃圾水选预处理的工作介质进行循环利用，所述沼气用于发电和制作cng，所述沼渣用于制肥；s4，对所述步骤s1中的第一类物质进行分类，得到金属物质和无机惰性物；s5，对所述步骤s1中的第二类物质进行热解处理，生成热解气和热解碳。本方法以水为介质，通过将生活垃圾进行分类预处理，根据不同垃圾组分的比重不同，将其分为第一类物质、第二类物质与第三类物质，第一类物质比第二类物质重，沉在底部，多为重金属和泥沙等无机惰性物，第二类物质漂浮在水面，多为如塑料、橡胶、织物、纸张类的难腐有机质，第三类物质悬浮于水中，多为如饭渣、菜渣、菜余、果余、青草类的易腐有机质，上述水选过程操作方便简单易行，实现了各种物料的无害化分选，为后高效资源化转化提供了前提。

进一步地，所述步骤3中产生的沼液在返回所述步骤1用于生活垃圾水选预处理的工作介质前进行经过脱氮处理。沼液的循环利用，提高了易腐有机质的利用率，同时能降低高浓度有机废水的排放，降低水处理成本，减少污染物排放。

进一步地，在所述步骤s3中，生物质浆料通过湿法厌氧反应器进行厌氧发酵。

进一步地，所述步骤s2中的生物质浆料通过对第三类物质与水进行打浆处理工序得到。

进一步地，所述步骤s5中第二类物质通过隔绝空气外部加热的方式进行热解处理。

进一步地，所述步骤s5的热解气通过冷凝得到热解液和不凝性气体，所述热解液用于燃料化或化工原料提取的原料，所述不凝性气体净化后燃烧产生的热风用于给步骤s5中的热解系统供热。将热解气冷凝为热解液，既消除了大气污染，又得到社会生产需要的原料和能源。

进一步地，所述步骤s1中的第二类物质进行步骤s5之前还包括如下处理步骤：s01，将步骤s1中的第二类物质暂存于存储坑进行干化；s02，将所述步骤s01中的第二类物质进行细碎处理，得到细碎物料；s03，将所述步骤s02中得到的细碎物料进行烘干，形成符合热解要求的物料，所述细碎物料烘干利用的余热来自于步骤s5为热解过程供热后的烟气。

进一步地，在所述步骤s5中：对热解过程供热后的烟气经烘干系统回收利用后，通过尾气净化系统处理后排放。

进一步地，所述步骤s5的热解过程加入催化剂。催化剂要么可以有效的降低反应温度，加快热解速度，要么可以提高热解液产率。

进一步地，在所述步骤s4中第一类物质通过第二次水选得到金属物质和无机惰性物，所述无机惰性物用于制作建材，所述金属物质用于直接回收。

故此，本发明提供的生活垃圾综合资源化处理方法，包括如下步骤：s1，对生活垃圾粗破碎后，进行第一次水选，根据比重分选出第一类物质、第二类物质和第三类物质，所述第一类物质沉于水底，所述第二类物质浮于水面，所述第三类物质悬浮于水中；s2，将所述步骤s1中的第三类物质制成生物质浆料；s3，对所述步骤s2中的生物质浆料进行厌氧发酵，得到沼气、沼液和沼渣，所述沼液进行循环利用，所述沼气用于发电和制cng，所述沼渣用于制肥；s4，对所述步骤s1中的第一类物质进行分类，得到金属物质和无机惰性物；s5，对所述步骤s1中的第二类物质进行热解处理，生成热解气和热解碳。

相比现有技术，本方法首先通过水选，根据垃圾不同组分的比重不同，将生活垃圾分为第一类物质、第二类物质与第三类物质，第一类物质，沉在底部，多为重金属和泥沙等无机惰性物，第二类物质漂浮在水面，多为如塑料、橡胶、织物、纸张类的难腐有机质，第三类物质悬浮于水中，多为如饭渣、菜渣、菜余、果余、青草类的易腐有机质，上述水选过程操作方便简单易行，实现了各种物料的无害化分选，为此后高效资源化转化提供了前提；其次，第一类物质最终得到金属物质和无机惰性物，第二类物质最终得到热解液和热解碳，第三类物质最终制成沼气、沼液和沼渣，其中，沼气可制cng和发电，沼渣可制肥，沼液可循环使用生活垃圾水选预处理分类的介质，热解液可作为原料油加工成汽油、柴油和溶剂油，热解碳可作为成型燃料、碳黑及活性碳生产的原料，资源化程度极高，且热解过程尾气污染排放低，无大气污染小，实现了废弃物的资源化，解决了环保与资源两个问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的生活垃圾综合资源化处理方法的工艺流程图；

图2为本发明第二类物质热解处理的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明。

根据本发明一种生活垃圾综合资源化处理方法的实施例，参照图1，该方法包括如下步骤：

s1，对生活垃圾粗破碎后，进行第一次水选，根据比重分选出第一类物质、第二类物质和第三类物质，所述第一类物质沉于水底，所述第二类物质浮于水面，所述第三类物质悬浮于水中。即以水为工作介质，通过将生活垃圾进行水选，将生活垃圾分为第一类物质、第二类物质与第三类物质，第一类物质沉于水底，多为重金属和泥沙等无机惰性物，第二类物质浮于水面，多为如塑料、橡胶、织物、纸张类的难腐有机质，第三类物质悬浮于水中，多为如饭渣、菜渣、菜余、果余、青草类的易腐有机质。

上述水选过程操作方便简单易行，依据生活垃圾中腐败特性不同的物料其比重亦不相同进行粗分类，不需要巨大的设备投入，简单易行且可节约成本，实现了各种物料的无害化分选，为后高效资源化转化提供了前提。

s2，将步骤s1中的第三类物质制成生物质浆料；优选地，该生物质浆料通过对步骤s1中第三类物质与沼液进行打浆处理工序得到。

s3，对步骤s2中的生物质浆料进行厌氧发酵，得到沼气、沼液和沼渣，所述沼液进行循环利用，所述沼气用于发电和制cng，所述沼渣用于制肥。优选地，该步骤3中产生的沼液经过脱氮处理后，再返回步骤1生活垃圾预处理分类的工作介质进行循环利用，沼液的循环利用，提高了易腐有机质的利用率，同时能降低高浓度有机废水的排放，降低水处理成本。

在进一步地技术方案中，在步骤s3中，生物质浆料通过湿法厌氧反应器进行厌氧发酵。

s4，对步骤s1中的第一类物质通过第二次水选得到金属物质和无机惰性物，金属物质用于直接回收出售，无机惰性物用于制作建材。

s5，对步骤s1中的第二类物质进行热解处理，生成热解气和热解碳。需要说明的是，本实施例中步骤s5中的第二类物质即为rdf(垃圾衍生燃料)。具体地，步骤s5的热解气通过冷凝得到热解液和不凝性气体，该热解液用于燃料化或化工原料提取的原料，不凝性气体净化后燃烧产生的热风用于给步骤s5中的热解系统供热，为热解系统加热后的烟气再次用于rdf烘干后进入尾气净化系统，除去颗粒物、酸性气体、碱性气体、有机气体后达标排放。即为热解过程供热后的烟气经烘干系统回收利用后，通过尾气净化系统处理排放。

本发明中热解过程是在隔绝空气条件进行，利用外部热能将物料(rdf)加热到400℃--500℃，由于金属物质和泥沙等无机惰性物已通过水选筛分出来，第二类物质比较纯净，物料中的有机质完全分解，变成气体，得到较为纯净的热解碳。在连续热解系统中，热解过程主要经历了干化段(105℃以下)、升温段(105-180℃)、热解断链段(180-350℃)和碳化段(350-400℃)，期间产生的热解碳则通过冷却排渣系统排出，热解气则进入到冷凝系统。此过程产生的热解碳热值高、固定碳含量高，可作为成型燃料、碳黑及活性碳生产的原料。

进一步地，为有效的降低反应温度，加快热解速度，提高热解液产率，步骤s5的热解过程可以加入催化剂。

在本实施例中rdf热解工作原理如下：

rdf热解机理：rdf(化学式：～r—(r)n—r·h²o～)

rdf干化失水阶段原理：

rdf热解引发形成自由基反应：

rdf分子链断裂反应：

rdf分子链终止反应：

rm·+rn·——→rm—rn

rm·+ron·——→rm-(or)n

rom·+ron·——→(ro)m-(or)n

如图2所示，第二类物质热解产生的热解气通入冷凝系统，热解气温度降低后，高沸点组分凝结为液体被收集下来，称之为热解液，剩余的不凝气净化后进入热解系统的热风炉中，作为燃料燃烧产生热风，热风为热解系统供热。

即本发明利用rdf一少部分热能，将絮状、蓬松、组分复杂、性能不稳定的rdf转化为密度高，储存、运输方便，资源化升值空间大的热解液、热解碳。既消除了生活垃圾的污染，又得到社会生产需要的原料和能源。此外，在将生活垃圾转化成资源的过程中，最大限度保护环境。从上面叙述可知，热解不是焚烧，没有飞灰、尾渣、二噁英的二次污染物产生。

鉴于第二类物质(难腐有机质类)为rdf，经过水选，含有附着水分，第二类物质在进行步骤s5之前还包括如下处理步骤：

s01，将步骤s1中的第二类物质暂存于存储坑进行暂存干化。利用风干去除水分。

s02，将步骤s01中的第二类物质进行细碎处理，得到细碎物料；

s03，将步骤s02中得到的细碎物料进行烘干，形成符合热解要求的物料，该细碎物料烘干利用的热风是来自于步骤s5为热解过程供热后的烟气。

综上所述，本发明提供了一种利用生活垃圾综合资源化处理方法，依据生活垃圾中组分比重不同的特性，通过水选进行分组分类：对于比重最大大的第一类物质进一步水洗得到金属物质及泥沙等无机惰性物；对于比重第二的悬浮于水中的第三类物质制成生物质浆料，通过湿法厌氧发酵技术生成的沼液、沼渣、沼气，沼液返回步骤1作为生活垃圾预处理分类的工作介质进行循环利用，沼气用于发电和制cng，沼渣用于制肥；对与比重最小的第二类物质(多为如塑料、橡胶、织物、纸张类的难腐有机质)通过rdf热解，产出热解液和热解碳，燃油的热值8500-10000千卡/kg，能量密度高，便于运输、加工和销售，作为原料油还可以加工成汽油、柴油和溶剂油，也可以作为化工原料提取的原料，具有很高的经济价值，此过程产生的热解碳热值高、固定碳含量高，可作为成型燃料、碳黑及活性碳生产的原料。由于热解气经过冷凝收集热解液后剩余不凝气，不凝气经过净化除去hcl、so2等酸性气体后，进入热风炉经过1100℃--1300℃的高温燃烧，得到干净的热风为热解炉加热后再用于rdf烘干，最后再次经过净化后排放，污染排放极低。

总之，本发明的工艺方案在充分考虑到生活垃圾高水分含量的情况下，对生活垃圾进行水选预处理分类，成本低、分选高效，再分别对分类的相关组分物料进行资源化处理，整个方案具有适用范围广、过程环保、资源化程度高，减量彻底，产物经济价值空间大，处理成本低的优点，实现了废弃物的资源化，解决了环保与资源两个问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。