一种北方干旱地区村镇生活垃圾生物干化预处理设施

1.本实用新型涉及生活垃圾处理技术领域，特别是涉及一种北方干旱地区村镇生活垃圾生物干化预处理设施。


背景技术：

2.目前北方村镇生活垃圾处理主要采用填埋的方式，少部分采用就地焚烧和资源化利用。生活垃圾填埋有不少问题，除了填埋场选址、建设等，还有运行过程中垃圾填埋后产生的渗滤液和臭气等二次污染控制问题。现有的二次污染处理技术和设备处理的都是生活垃圾填埋后，其中的微生物活动产生的渗滤液和臭气，由于难于收集和处理，投资大，实际在大多数情况下并未得到有效处理，未能达标排放，因此对生态环境和地下水造成污染。
3.目前，有一些尚未实际应用的技术在探讨能否把填埋后生活垃圾中发生的微生物过程提前至填埋前，并在可控的条件下进行，也就是生活垃圾生物干化预处理技术。生活垃圾生物干化预处理能够大幅降低生活垃圾中的含水率，利于控制原生垃圾的二次污染，利于生活垃圾填埋，还利于生活垃圾的焚烧处理和资源化利用，比如：
4.(1)专利名为“一种生活垃圾水解-好氧两段生物干化方法”的发明专利(申请号：cn201010216384.2)，将生活垃圾堆置于水平槽式堆肥反应器，进行通风、水解、翻堆和干化，然后移出反应器。此方法适用于含水率高于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。
5.(2)专利名为“无辅料立式生物干化装置和运行方法”的发明专利(申请号：cn201310109663.2)，将待干化物料提升至干化仓顶部加料，搅拌混合，进行发酵干化，底部出熟料，部分熟料添加新料重复上述过程。
6.(3)专利名为“一种可进行生物干化的垃圾储坑及其使用方法”的发明专利(申请号：cn201710760442.x)，采用了分区干化处理，每个区储存1天的垃圾量，循环使用各区。
7.(4)专利名为“一种原生垃圾好氧生物干化仓”的实用新型专利(申请号：cn201520055921.8)，该专利公布了一种有内外结构的生物干化筒，需提升生活垃圾投入到上部加料口进行干化，排放含水蒸汽臭气，收集渗滤液，以此减少生活垃圾运输时的二次污染。
8.(5)专利名为“一种密闭式生物干化仓”的发明专利(申请号：cn201910319492.3)在地面上建卧式生物干化仓进行干化，并收集了渗沥液和臭气。
9.(6)“生活垃圾生物干化处理装置及处理方法(申请号：cn201811172555.9)”，(7)“生活垃圾生物干化处理装置(申请号：cn201821632550.5)”和(8)“生活垃圾生物干化处理装置及处理方法(申请号：cn201811172555.9)”等专利，利用废水蒸发与冷凝转化技术将高浓度渗滤液废水转化为低浓度的冷凝废水,降低废水处理难度和处理成本；在线监测与循环利用技术可减少新鲜风源的供风量,减少末端废气处理系统处理的废气量,降低废气处理成本。装置中有大量渗沥液管道及设施设备，包括回喷系统，但不作最终处理，也不对整个装置保温，通过加热或停止加热供风，调节垃圾堆体温度。
10.另外，还有一些针对高有机含量固体废弃物，如污泥的生物干化技术、设备，如“一种污泥快速箱式生物干化的装置及方法(申请号：cn201220218962.0)”，“污泥生物干化处理方法(申请号：201410700581.x)”；这些技术、设备更加注重利用污泥中的高有机质含量和高发热量，这些条件在生活垃圾中往往不能实现，如不需要处理渗滤液，从污泥自身发热蒸发水分；村镇生活垃圾有机质含量低，不能产生足够的热量蒸发水分，另外，污泥生物干化需要投加菌剂，调节水分，对于北方村镇生活垃圾生物干化技术，不适用，也不需要。其它技术手段与上述技术和设备基本一致。
11.以上技术和设备，尽管形式和工作方式多样，有槽式、多仓、卧式和立式干化仓，进、出料口均在地平面或进料口位于高处出料口位于地平面，有的还收集了渗沥液甚至臭气，但都没有进行现场处理，也没有为此建设专门的工作间。
12.对于北方干旱地区村镇生活垃圾的生物干化预处理，主要的考虑因素是：
13.(1)温度。生物干化涉及微生物过程，需要一定的温度条件(55℃左右)。典型北方地区冬季气温可达-20℃，冻土深度为1米以上(如内蒙150cm左右，东北200cm左右)。如果没有很好的保温措施，生物过程将因低温(15℃以下)而停滞，设备(尤其是涉及渗沥液的设备)在冬季将上冻，管道冻裂，无法工作。
14.(2)一体化。生物干化产生的二次污染主要包括渗沥液和臭气，需要收集并进行现场处理。因为北方村镇地区普遍没有就近的大型处理设施可以利用，必须要求生物干化设施自身完成渗沥液和臭气的收集处理，要求设备设施一体化协同处理。
15.可现有生活垃圾生物干化技术不能克服北方冬季温度低、生物干化效率低、设备冰冻无法工作的问题，不能保证正常生产，并且不能对渗沥液和臭气进行现场一体化协同处理，容易造成环境污染，不能有效应用于北方干旱地区村镇生活垃圾生物干化预处理。
16.因此，若在北方村镇地区进行生活垃圾生物干化预处理，以上技术和设备都表现出不可克服的困难，不能完成正常的生物干化工作，并造成环境污染。


技术实现要素：

17.本实用新型的目的是提供一种北方干旱地区村镇生活垃圾生物干化预处理设施，以解决上述现有技术存在的问题，使生活垃圾可以对产生的二次污染(渗沥液和臭气)进行现场一体化协同处理，且处理设施适用于北方低温环境。
18.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种北方干旱地区村镇生活垃圾生物干化预处理设施，包括生物干化仓、保温机构和二次污染控制机构；
19.所述生物干化仓顶端开设有进料口，所述生物干化仓底部侧面开设有圆形出入孔，生物干化仓底部开设有出料口；
20.所述保温机构包括地基和保温工作间；所述地基的斜面上开沟槽，所述生物干化仓安装于所述沟槽之中；
21.所述保温工作间围绕设置在所述生物干化仓周围；所述保温工作间包括自下而上依次设置的出料工作间、渗沥液处理工作间、臭气处理工作间、进料工作间；所述进料工作间与所述进料口对应设置；
22.所述二次污染控制机构包括渗沥液处理设备和臭气处理设备，所述渗沥液处理设备安装在所述渗沥液处理工作间内并连通有渗沥液收集桶，所述臭气处理设备安装在所述
臭气处理工作间，所述渗沥液处理设备与所述臭气处理设备连通。
23.优选的，所述渗沥液处理工作间和所述臭气处理工作间内部靠近所述生物干化仓的一面，为弧形并与所述生物干化仓的外壁固接贴合；所述进料工作间安装有卷帘门。
24.优选的，所述出料工作间内安装有螺旋出料机，所述螺旋出料机包括出料槽，所述出料槽一端设有若干出水小孔，所述出水小孔通过导管连通有所述渗沥液收集桶，所述渗沥液收集桶连通有渗沥液调节桶，所述渗沥液调节桶与所述渗沥液处理设备连通。
25.优选的，所述渗沥液处理设备连通有第一出水管道、第二出水管道、第三出水管道；所述第一出水管道连通有中水桶，所述中水桶与所述渗沥液调节桶连通，所述第二出水管道连通所述臭气处理设备，所述第三出水管道连通外界自然；所述渗沥液处理设备顶部通过出气管道与所述臭气处理设备连通。
26.优选的，所述生物干化仓上部开设有与所述臭气处理设备连通的出气孔；所述臭气处理设备顶部通过排气管道与外界连通。
27.优选的，所述生物干化仓上部为圆柱体形的罐体，所述进料口开设在所述罐体顶端；所述生物干化仓下部为两个对称斜面构成的楔形底，所述圆形出入孔开设在所述楔形底前方，所述出料口开设在所述楔形底底部，所述出料口下接螺旋出料机。
28.优选的，所述出料工作间内安装有风机，所述风机连通有若干通风管，所述通风管倾斜对称布置在所述楔形底斜面上，所述通风管在贴近所述生物干化仓底部斜面一面的角棱处开设有若干通风孔，所述通风孔沿所述楔形底斜面向下。
29.优选的，所述螺旋出料机的终点设置有与其对应设置的料斗提升机，所述料斗提升机终点设置有垃圾收集池。
30.优选的，所述保温工作间开设有门，各保温工作间所在平台之间固接有楼梯。
31.本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型公开了一种北方干旱地区村镇生活垃圾生物干化预处理设施，生物干化仓用于储存处理生活垃圾，生物干化仓设置在地基的凹槽内并包围设置有保温工作间，防止冬季生物干化仓冻结，使其在冬季也能正常进行反应，适用的最低气温为-20℃；二次污染控制机构的渗沥液处理设备和臭气处理设备分别用于处理微生物反应产生的渗沥液和臭气，而渗沥液处理设备为臭气处理设备提供必要的水分，臭气处理设备为渗沥液处理设备产生的臭气进行净化，二者相互协助，完成对二次污染的收集处理和回收利用，形成内循环机制，即所谓二次污染控制一体化协同处理，减少能源消耗和资源浪费。本实用新型的设备在寒冷的北方冬季也能正常使用，能耗低，资源浪费少，解决北方村镇地区普遍没有就近的大型处理设施可以利用，从而造成对生态环境和地下水的污染问题，使设施更加适用于北方干旱的村镇地区。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为本发明的整体外观示意图；
34.图2为本发明保温机构结构示意图；
35.图3为本发明进料工作间示意图；
36.图4为本发明二次污染控制机构结构示意图；
37.图5为本发明强制通风系统安装位置示意图；
38.图6为本发明强制通风系统结构示意图；
39.其中，1、生物干化仓；2、进料口；3、出入孔；4、地基；5、沟槽；6、出料工作间；7、渗沥液处理工作间；8、臭气处理工作间；9、保温材料板；10、进料工作间；11、渗沥液处理设备；12、臭气处理设备；13、卷帘门；14、螺旋出料机；15、出料槽；16、出水小孔；17、渗沥液收集桶；18、中水桶；19、第一出水管道；20、第二出水管道；21、第三出水管道；22、出气管道；23、渗沥液调节桶；24、排气管道；25、风机；26、通风管；27、通风孔；28、料斗提升机；29、垃圾收集池；30、楼梯；31、门；32、窗；33、出料口。
具体实施方式
40.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
41.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
42.参照图1-6，本实用新型提供一种北方干旱地区村镇生活垃圾生物干化预处理设施，包括生物干化仓1、保温机构和二次污染控制机构；
43.生物干化仓1顶端开设有进料口2，生物干化仓1底部侧面开设有圆形出入孔3，生物干化仓底部开设有出料口33；
44.保温机构包括地基4和保温工作间；地基4的斜面上开沟槽5，生物干化仓1安装于沟槽5之中；
45.保温工作间围绕设置在生物干化仓1周围；保温工作间包括自下而上依次设置的出料工作间6、渗沥液处理工作间7、臭气处理工作间8、进料工作间10；进料工作间10与进料口2对应设置；
46.二次污染控制机构包括渗沥液处理设备11和臭气处理设备12，渗沥液处理设备11安装在渗沥液处理工作间7内并连通有渗沥液收集桶17，臭气处理设备12安装在臭气处理工作间8，渗沥液处理设备11与臭气处理设备12连通。
47.本实用新型公开了一种北方干旱地区村镇生活垃圾生物干化预处理设施，生物干化仓1用于储存生化垃圾，生物干化仓1设置在地基4的沟槽5内并包围设置有保温工作间，防止冬季生物干化仓1冻结，使其在冬季也能正常进行反应，适用的最低气温为-20℃；二次污染控制机构的渗沥液处理设备11和臭气处理设备12分别用于处理反应产生的渗沥液和臭气，而渗沥液处理设备11为臭气处理设备12提供必要的水分，完成对二次污染的收集处理和回收利用，减少能源消耗和资源浪费。本实用新型的设备在寒冷的北方冬季也能正常使用，能耗低，资源浪费少，解决北方村镇地区普遍没有就近的大型处理设施可以利用，从而造成对生态环境和地下水的污染问题，使设施更加适用于北方干旱的村镇地区。
48.进一步的，生物干化仓1为立式结构，方便进出料，生物干化仓1选用钢质材料，罐
体上设若干加强筋，上部的进料口2，有滑动盖，整个生物干化仓1由若干支柱支撑，支柱立于混凝土基地上，并与预埋地脚焊接，保证生物干化仓1直立不倒；利用支柱建挡土墙，在罐体下部形成工作空间。罐体与地基之间留有间隙(》1米)，以保温土填实(回填土)，形成对罐体三面的保温保护。
49.生物干化仓1开放的一面，如果不向阳并且完全裸露，无法抵御北方冬天的低温，因此本实用新型对此面引申性地增加保温措施，并采取了外建钢结构保温工作间的方式，使生物干化仓1周围都得到保温措施的保护。这些工作间外墙采用保温材料板9(》100mm厚)，在90
°
(1/4圆弧)范围内从上至下包围生物干化仓1，由于生物干化仓1内进行的是好氧发酵过程，会产生一定的热量(55℃左右)，因而这些工作间在为生物干化仓1保温的同时，在冬季也不会寒冷(保持15℃以上)。对于一体化协同处理渗沥液和臭气，新鲜渗沥液可生化性高，可采用现有的农村污水处理技术，如a2o-mbr技术，实用性强；臭气处理可采用生物除臭方式，经济实用。由于渗沥液处理需要曝气，有异味，收集后由臭气处理设备处理；臭气处理需要一定湿度，要喷水，由渗沥液处理后提供水源，达到二次污染协同处理的目的。
50.进一步优化方案，渗沥液处理工作间7和臭气处理工作间8内部靠近生物干化仓1的一面为弧形并与生物干化仓1的外壁贴合；进料工作间10设有卷帘门13。进料工作间10设置在进料口2之上，卷帘门13设在进料工作间10上，位于坡屋顶，供垃圾运输车辆卸料，关闭后保温。
51.进一步优化方案，出料工作间6内安装有螺旋出料机14，螺旋出料机14包括出料槽15，出料槽15一端设有若干出水小孔16，出水小孔16通过导管连通有渗沥液收集桶17，渗沥液收集桶17连通有渗沥液调节桶23，渗沥液调节桶23与渗沥液处理设备11连通。在螺旋出料机14工作时，渗沥液由出水小孔16排出，通过导管，进入到渗沥液收集桶17。渗沥液收集桶17和渗沥液调节桶23内均设有污水泵作为提升水的动力。
52.进一步优化方案，渗沥液处理设备11连通有第一出水管道19、第二出水管道20、第三出水管道21；第一出水管道19连通有中水桶18，中水桶18与渗沥液调节桶23连通，第二出水管道20连通臭气处理设备12，第三出水管道21连通外界自然；渗沥液处理设备11顶部通过出气管道22与臭气处理设备12连通。中水桶18中设有水泵，能将其中污水打入渗沥液调节桶23。
53.进一步优化方案，生物干化仓1上部开设有与臭气处理设备12连通的出气孔；臭气处理设备12顶部通过排气管道24与外界连通。生物干化仓1内氧化反应产生的臭气也进入臭气处理设备12处理，处理完成后由排气管道24排出。
54.进一步优化方案，生物干化仓1上部为圆柱体形的罐体，进料口2开设在罐体顶端；生物干化仓1下部为两个对称斜面构成的楔形底，出入孔3开设在楔形底前方，出料口开设在楔形底底部，出料口33下接螺旋出料机14。垃圾从进料口2进入，从出料口33排出，出入孔3为出入孔，供人作故障处理、进入干化仓内部检修或探测温度之用。
55.进一步优化方案，出料工作间6内安装有风机25，风机25连通有若干通风管26，通风管26倾斜对称布置在楔形底斜面上，通风管26在贴近生物干化仓1底部斜面一面的角棱处开设有若干通风孔27，通风孔27沿楔形底斜面向下。风机25可选用有一定风压的罗茨风机提供新风，使生物干化仓1内的氧化反应氧气充足；通风管26倾斜布置，可使通风范围分布均匀，同时引导上方渗沥液流向罐体前方渗沥液收集口处；通风孔27方向向下，避免上方
杂物进入管内，也防止堵塞，影响出风。
56.进一步优化方案，螺旋出料机14的终点设置有与其对应设置的料斗提升机28，料斗提升机28终点设置有垃圾收集池29。料斗提升机28用于将从螺旋出料机14出来的垃圾送到垃圾收集池29
57.进一步优化方案，保温工作间均开设有门31和窗32，各保温工作间所在平台之间固接有楼梯30。由楼梯30(钢质)连接各工作平台，便于人员交通，有门31进行出入，窗32进行通风。
58.使用方法：
59.垃圾从生物干化仓1顶部的进料口2投入，在罐体内进行好氧发酵(55℃左右)，生物干化；每天投入一定数量的垃圾，罐体容量可满足垃圾连续数日(》7天，使生物质充分腐解)投入。垃圾中的水分(尤其是释放的胞内水)以渗沥液析出方式在生物干化仓1底部被收集然后进行处理，或随曝气以水蒸汽方式与臭气一起被收集处理。经过生物干化的垃圾在重力作用下受到挤压并进一步脱水，落入生物干化仓1底部螺旋出料机14；在生物干化仓1前端出料，落入料斗提升机28的料斗，经料斗提升机28轨道输送到位于高处的垃圾收集池29。垃圾收集池29中的垃圾被清运至填埋场填埋，或在北方干旱条件下进一步蒸发干化后焚烧。
60.本实用新型将生活垃圾生物干化和二次污染控制技术融为一体，保证生活垃圾生物干化处理在北方干旱地区的实施，并独立协同处理二次污染。具体地说，生物干化仓周围保温效果超过1米以上厚(相当于当地冻土深度)的土层保温效果，在冬季环境气温为适用的最低气温-20℃时，干化仓罐体外围温度高于0℃，罐体内垃圾中心温度达到55℃，渗沥液处理工作间和臭气处理工作间温度高于15℃；渗沥液处理后达到国家标准《城市污水再生利用农田灌溉用水水质》(gb20922-2007)，臭气处理符合国家《恶臭污染排放标准》。
61.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
62.以上的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。