以高湿混合城市垃圾为原料一次性制备生物质燃料原料、生物陶粒原料和活性炭原料的方法

专利名称：以高湿混合城市垃圾为原料一次性制备生物质燃料原料、生物陶粒原料和活性炭原料的方法
技术领域：
本发明涉及城市垃圾处理技术领域，具体来说是从高湿混合城市垃圾中一次性地分离出生物质燃料原料、生物陶粒原料和活性炭原料的方法。
背景技术：
传统的垃圾处理方式中，卫生填埋法因占地面积大，处理费用高，浪费大量土地资源，而适用价值逐渐降低。堆肥法因有机物的利用不完全，肥料成份复杂，减量化较小等因素，将逐步被淘汰。垃圾的焚烧因其具有的许多独特优点将已成为城市生活垃圾无害化处理的主流，主要表现在1、垃圾经焚烧处理后，垃圾中的病原体彻底消灭，燃烧过程中产生的有害气体和烟尘经处理后达到排放要求，无害化程度高；2、垃圾经焚烧后可减重80％，减容90％以上，减量效果好，节约大量土地，尾气、热能可充分回收和利用。
但受垃圾成分限制、焚烧装置及热电系统热能输出与回收率低、运行费用大、发电成本高、同时尾汽与炉渣排放环保指标差、治理成本高等因素的影响，此技术的推广应用较为困难。
诸多国际通用的垃圾处理方法在国内的众多工程实践中未取得良好的效果的原因为受消费习惯和环保意识的影响，国外大多数国家的垃圾投放及收集方法均为分类接收，在进入处理设施以前的垃圾，已被良好分类，同时受生活习惯的影响垃圾中的厨余及泔脚类物质的量较少水分及易腐烂物质较低，袋装规范，已为综合回收利用创造了良好条件。
而中国垃圾的收集方法均为混合接收，垃圾中的厨余及泔脚类物质的量较高，水分及易腐烂物质较高，袋装不规范，原始垃圾几乎为“袋中袋”形式投放，且袋内物质成分复杂无法分类，所以在环保工程领域内我们通称其为“高湿混合垃圾”，它具备以下特性①混合接收成分复杂，袋装物含量高，一般方法无法正常有效分类；②水分大平均水分50％，极限水分高达70％；热值低厨余、渣土类含量较高，平均约占50％，分离与脱水难度较大，处理能耗较高；③易腐败物质含量较高，处理不当容易造成严重的二次污染，同时垃圾的回收利用产品的安全性及商品性较差，其典型成分见下表中国垃圾的典型成分统计列表(表一，单位重量％)

以上成份列表以2005年，上海、南京、南宁、重庆四地典型成份含量取综合值之结果。
综上所述因常规的三种垃圾处理方法在中国实施均存在较大缺陷，所以在近几年的研究和工程运用实践中，国内出现了一些以垃圾为原料的制备衍生燃料，活性碳及陶粒的工艺和方法，意在更加地充分利用垃圾资源，更加完整地处理垃圾。比如中国专利200510021985.7公布了一种城市垃圾焚烧炉颗粒燃料的制备方法该工艺以中国高湿混合垃圾为原料，通过机械化分拣破碎去除硬性物质后，所剩余部分全部经粉碎脱水处理后挤压成棒状燃料。该燃料主要用于所有垃圾发电厂的原料预处理工序，由于是将高湿混合垃圾转化为规格颗粒燃料，有效地提高了热值，改变了垃圾燃烧方式，提高了垃圾热电输出能力40-50％，实现了垃圾处理的零填埋。
技术缺陷该技术主要用于所有垃圾发电厂的原料预处理工序，但由于垃圾发电项目投资大，处理能力大，所需垃圾量特别大，因此对于中小城市不适合使用，其适用范围有限；加之所生产的燃料由于成分复杂，其保存和燃烧条件苛刻，不适用于普通工业锅炉。
中国专利02128993.X公布了一种利用城市垃圾生产高热值低污染的固体燃料的制备方法该工艺以中国高湿混合垃圾为原料，通过多种方法分选后提取其中的膜、袋、片状废塑料，经加热聚缩成不规则条、块形状后粉碎成小颗粒，再与垃圾中分选出的竹木制品、化纤织物及果壳类物质的粉碎物进行混合和轧制，制成扁球状燃料。该燃料热值较高，洁净度好，适用于普通工业锅炉，产品适用范围较宽。
技术缺陷垃圾处理技术不完整，回收不彻底，约占总量70％的高湿易腐败物质未得到有效利用，剩余物质按常规方法处理，成本高且易产生二次污染。
中国专利99101469.3公布了一种城市垃圾陶粒及其生产方法以高湿混合垃圾为原料，经过分拣，去除塑料、玻璃及其他坚固物质，通过烘干、风选粉碎，根据垃圾的具体成分加入5-15％的粘土，搅拌均匀，制粒成球，然后烘干，焙烧膨化成陶粒。
技术缺陷垃圾处理技术不完整，回收不彻底，大量含水超过50％的物质存在，原料烘干成本较高，陶粒产品中有机质较高，焙烧膨化后陶粒的强度较小，影响适用范围，加之原料成分复杂，焙烧过程尾气排放指标较差，污染环境。
中国专利02109384.9公布了一种利用垃圾废渣生产陶粒的生产工艺及其设备以混合垃圾为原料之一，占总配料量的50-80％(视垃圾中有机质含量而定)，垃圾通过筛选、粉碎，后与占总配料量的20-50％的粉煤灰(或页岩)进行互配搅拌均匀成粒后，焙烧膨化成陶粒。
技术缺陷垃圾作为陶粒生产原料之一，消耗量小，由于垃圾平均含水率高于50％，生产过程成本较高，加之原料成分复杂焙烧过程尾气排放指标较差，污染环境。
中国专利02112598.8公布了一种城市垃圾生产活性炭的方法及炭化炉其基本工艺为先将城市生活垃圾经粗破碎后再经风选、筛选、去除垃圾中的不可燃性物质，然后将有机物质部分经切碎、破碎或粉碎，再烘干脱水至15-20％，此原料经挤压成块料后进入特殊结构炭化炉炭化活化，制成活性炭(粗制品)。
技术缺陷垃圾垃圾处理技术不完整，回收不彻底，垃圾中的不可燃性物质未得到充分回收利用，大量含水超过50％的物质直接烘干，原料烘干成本较高，垃圾分选工艺不完善，由于成品中一定量的无机成分存在，使活性炭产品品位低，市场适用范围受限。
中国专利93114051.X公布了一种垃圾分类分离生产活性炭的方法垃圾经破碎机破碎、震动筛选后进行干燥处理，再进行风选、电磁选、电热网捕捉等方法对已干燥垃圾进行分选，经上述过程得到的活性炭制作原料，经粉碎后与盐酸和氯化锌溶液均匀混合，进入炭活化工序处理得半成品，半成品通过洗涤渣土，漂氯处理，烘干粉碎后得符合国家标准的活性碳产品。
技术缺陷垃圾垃圾处理技术不完整，回收不彻底，垃圾中的不可燃性物质未得到有效回收利用，大量含水超过50％的物质直接烘干，原料烘干成本较高，垃圾分选工艺不完善，分选过程工艺复杂，设备复杂，运行成本高。
由于现有垃圾资源化工艺技术均存在各种技术缺陷，直接影响了其技术的推广应用和经营效益，主要表现在1.技术集成性差，对垃圾只进行选择性回收，生产产品种类单一，受此限制，现有技术在工程运用中均表现出，规模较小，回收成本高，垃圾分选后剩余物的处理处置费用较高，生产过程产生二次污染，资源化和再利用水平低，环保项目不环保。
2.垃圾分类分选技术落后，造成此工序设备及劳动力投入较大，分选效率低下，可利用物质回收率低，纯度低，增加产品生产成本，制成成品品质低下，资源回收利用率低，很难体现回收效益。
3.对分选出的原材料的加工处理均采用先烘干后粉碎的工艺，生产过程能设备投入大，能耗较高，影响了技术的推广应用。
4.生产加工过程未考虑垃圾中各种病原性微生物对操作人员的潜在危险，卫生及安全条件差。
基于上述分析，针对中国高湿混合垃圾的特性，采用综合治理技术对垃圾中不同的物质进行分类回收利用，生产出不同的工业产品，将垃圾处理彻底的无害化、资源化已经成为垃圾处理技术的重点研究和发展方向。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点而提供一种综合处理高湿混合城市垃圾的方法，即以之为原料一次性制备生物质燃料原料、生物陶粒原料和活性炭原料的方法，充分利用垃圾资源、降低环境污染和能耗、彻底实现垃圾处理无害化。
经过长期的研究发现，对于中国的高湿混合城市垃圾，其处理的难点在于如何分类，如何分好类，只有在分类的前提下，才可能实现垃圾的充分有效利用，为此，本发明提出了如下分类的技术方案本发明根据中国高湿混合城市生活垃圾的特点，首先进行有效的分类，然后根据已分类物质的特性采用不同的工艺方法，使之完全的资源化，最终输出产品为三种1、适合于任何燃烧过程中空气过剩系数大于1.5的工业锅炉的生物质燃料原料；2、适合于多种行业使用的达到国家相关标准的活性炭原料；3、作为新型建材和适合于多种行业使用的多孔生物陶粒原料。本发明的具体技术方案如下以高湿混合城市垃圾为原料一次性制备生物质燃料原料、生物陶粒原料和活性炭原料的方法，它包括垃圾的分选和破碎、滚筒筛选，其中还包括如下步骤(1)将经过滚筒筛选的筛上物进行二次半湿粉碎后至块度≤50mm的块状物，然后再对块状物进行烘干至含水量≤25％以下即得生物质燃料原料；(2)将经过滚筒筛选的筛下物再发酵槽内进行生物发酵脱水，每天按0.8-3立方米空气/每立方米物料通入空气，在55-75℃温度下深度曝气翻推，发酵处理15-20天，直至筛下物含水量≤35％为止；其中，通气量的调节是根据温度及水分变化情况进行的。物料进入发酵过程第1-3天为发酵过程升温段，发酵槽内温度由常温升至75℃，为提高好氧菌种的繁殖速度，充氧量应控制在菌种繁殖所需氧气范围，每天需按1立方米空气/每立方米物料通入空气；物料进入发酵过程第3-10天为发酵过程恒温段，此阶段发酵槽内温度保持在55-75℃，为保证好氧菌种的活性及繁殖率，加速蒸发水分，有效杀灭各种病原性微生物，每天需按3立方米空气/每立方米物料通入空气；在物料进入发酵过程第10-15天为发酵过程降温段，发酵槽内温度由55-75℃降至常温，为保证降温速度，加速蒸发水分，每天需按0.8立方米空气/每立方米物料通入空气；(2-1)将经过生物发酵脱水后的筛下物通过6-10目的筛网进行二次筛选，对筛分出的二次筛上物进行气流风选，得到轻质部分即为含碳纯度达90％以上、含水量为35％的活性炭原料；其中，气流风选是根据物料堆比重和粒度分布特点，气流分选装置中空气平流速度在5-6米/秒，进汽压力200mm水柱，气流分选装置箱体内固形物填充率低于20％的情况下，可以回收漂浮物并沉降得到的轻质部分，即为含碳纯度达90％以上，含水35％的活性炭原料；气流风选后的沉积于气流分选装置箱体内的为重质部分；(2-2)将经过生物发酵脱水后的筛下物通过6-10目的筛网进行二次筛选，筛分出的二次筛下物无机物含量≥80％，即为生物陶粒原料。
为了更好地利用资源，可将经过步骤(2-1)中的气流风选后的沉积于气流分选装置箱体内的重质部分作为生物陶粒原料。
其中，垃圾的分选和破碎、滚筒筛选是常规的对垃圾进行先期分类的公知技术。
其中，垃圾的分选和破碎一般是采用机械式分选和破碎，基本的要求是保证破袋率≥95％，出料块度≤100mm，自动分拣出砖头、瓦砾、金属、电池等硬性物料及皮具、衣服等大件物品。
滚筒筛选是对经过分选和破碎后剩余的含水量达50％破碎垃圾在特制的滚筒筛中进行筛选的过程，它将垃圾分类成筛上物和筛下物两部分，其中筛上物的典型构成为通过上述处理后的筛上物的典型成分列表(表二，单位重量％)

通过上述处理后的筛下物的典型成分列表(表三，单位重量％)

可以明显看出，筛上物具有如下特征主要为纸、塑料及其他高发热值的不易降解的物质，约占总量的21.45％，综合水分40％左右，除粘附渣土外基本不含厨余垃圾及易发酵腐败物质，上述物质具有以下特点
①.不能进行堆肥处理，在发酵过程无法降解，带入成品堆后容易造成土壤二次污染；②.直接回收价值量小，难于彻底分类，综合水分含量高达40％，保存及使用卫生条件差，直接回收不能完全利用，回收率低；③.热值含量高，绝干物质的平均发热值高于4500Kcal/kg；④.具备生产洁净生物质燃料生产的良好原料条件，主要表现在高湿混合城市生活垃圾焚烧过程中的二噁英类物质生成的前趋物为含氯物质，根据中国人的消费习惯其主要来源于厨余垃圾中残存的食盐，通过筛选后可以实现含氯物质的最大减量化。
这些特征表明，筛上物具备了作为生物质燃料的特性，但是其粒度较大、含水量也较高，还必须经过处理后才能达到生物质燃料原料的要求，因此，本发明对筛上物还设计了二次半湿粉碎和烘干的步骤。
二次半湿粉碎是指在物料水分高于30％的情况下，对物料不需作烘干处理直接进行粉碎加工，目的是将上述筛上物在含水量较高(40％)的情况下粉碎成块度≤50mm的块状物，利于后续的烘干和加工。
对上述块度≤50mm的块状物进行烘干，可以采用多种烘干方式，一般是采用专用的高效烟汽式搅拌干燥机，在250-300℃下烘干至含水量≤25％以下，即得生物质燃料原料。
根据筛下物的典型成分可以看出，筛下物具有如下特性筛下物约占总量的77.5％，为四类物质构成
①厨余、果皮、菜根、等易腐败的物质；②渣土(含已破碎硬性物质)；③纸屑、花生瓜子壳、中药渣、茶叶渣、树叶枯枝等纤维类物质的混合物；④残余的塑料及破布类物质。
成分分析结果为①厨余、果皮、菜根、等易腐败的物质占筛下物质量分率的50％，平均水分70％；②渣土(含已破碎硬性物质)占筛下物质量分率的23.5％，平均水分30％；③纸屑、花生瓜子壳、中药渣、茶叶渣、树叶枯枝等纤维类物质占筛下物质量分率的25％，平均水分55％；④残余的塑料及破布类物质占筛下物质量分率1.5％，平均水分15％。
以上物质具有如下特征组分①因含大量不饱和脂肪酸及蛋白类物质，水分较大极易发酵，在好氧条件下发酵温度高，高温持续时间长具有较强的水分蒸发能力，发酵完成产物为腐殖酸类物质和部分长纤维，是生产多孔膨胀陶粒的良好起泡剂；组分②渣土(含已破碎硬性物质)中含有50％左右的煤渣其余为尘土与陶瓷、石质物质的混合物，其组分完全具备生产孔膨胀陶粒的骨架材料条件；组分③由于大量纤维质成分(占决干物质质量分率的90％)的存在，具有生产木质活性炭的良好条件，④残余的塑料及破布类物质占筛下物质量分率1.5％，因含量低通过后工序处理分散到两类产品的生产原料中对后续加工不会造成较大影响。其中，四类物质综合水分50-60％。在此情况下常规方法很难进行分离、分选。原因为①水分高物料之间相互粘连，在筛分设备中容易粘连抱团，加之厨余、果皮、菜根、等易腐败的物质未被分解时颗粒度与纸屑、花生瓜子壳、中药渣、茶叶渣、树叶枯枝等纤维类物质颗粒度相当无法分离，如采用筛分方法容易堵塞筛孔，效率低下，分离率不足60％。②在高含水情况下四种物质堆比重差距较小，流动性差，不能采用风选进行分离。其次，该筛下物中还含有大量病原性微生物，十分容易影响操作者的健康。
因此，采用常规的分离方法是无法将这两类原料进行有效分离的，必须找到一种行之有效的办法将其中的水分含量降低和杀灭病原性微生物，为此，本发明提供了如下方法-对筛下物进行生物发酵脱水经好氧高温发酵，可以脱除大量水分，在深度曝汽翻堆的条件下，通过15-20天的发酵处理后其原料的含水率降至35％以下；厨余、果皮、菜根完全腐熟，所有病原性微生物全部丧失活性，原料的加工及安全性能较好。同时由于原始垃圾有效的分拣破碎和严格的筛分处理，其残余的塑料及破布类物质的含量低于2％，满足后工序原料要求。
对经过生物发酵脱水处理后的筛下物，其分离就变得简单易行了。由于此阶段原料的含水率在35％以下，所以通过6-10目的筛网即可将煤灰、渣土及已腐熟的大量泔脚类、动物类等物质分离成为二次筛下物；二次筛上物主要为纤维、已粉碎废纸屑、花生瓜子壳、中药渣、茶叶渣、树叶枯枝等长纤维物质及少量粘服泥土及小块玻璃、陶瓷等硬性物料。
其中，对筛分出的二次筛上物的特性进行分析，它包括这些特性筛上物占原始垃圾总量13-18％左右，其中纤维、已粉碎废纸屑、花生瓜子壳、中药渣、茶叶渣、树叶枯枝等长纤维物质占原始垃圾总量15-17％；粘服泥土及小块玻璃、陶瓷等硬性物料占原始垃圾总量1-3％。由以上成分分析可以看出其中85％以上的物质为长纤维物质，如果剔出粘服泥土及小块玻璃、陶瓷等硬性物料，就具备生产木质活性炭原料的条件，所以按以下步骤进行处理，可以生产适合于多种行业使用的达到国家相关标准的活性炭原料对二次筛上物进行气流风选，将经过生物发酵脱水后的筛下物通过6-10目的筛网进行二次筛选，对筛分出的二次筛上物进行气流风选，即根据物料堆比重和粒度分布特点，气流分选装置中空气平流速度在5-6米/秒，进汽压力200mm水柱；气流分选装置箱体内固形物填充率低于20％的情况下，可以从漂浮物中沉降得到的轻质部分即为含碳纯度达90％以上，含水35％的活性炭原料，沉积在气流分选装置箱体内的重质部分为小块玻璃、陶瓷等。
其中，被分离的重质物质由于含有大量的硅元素，是制备生物陶粒的上等原料。
对二次筛下物进行分析，发现其有如下特性二次筛下物为煤灰，渣土及已腐熟的大量泔脚类、动物类等物质，还可加上垃圾分类系统回收硬性物质，及活性碳生产过程中风选所产生的重质部分的物质，三部分汇集后可构成为无机含量占80％(陶瓷、玻璃、石质物料等物质占)，有机成分占20％。通过典型成分可以看出此类物质占原生垃圾总量的10-11％，上述物质的成分完全符合国内常规生物多孔陶粒生产用原料指标，具备生产生物多孔陶粒的条件，可以作为新型建材和适合于多种行业使用的多孔生物陶粒原料使用。
需要说明的是，将上述三种原料分别加工成生物质燃料产品、活性炭产品、多孔生物陶粒产品的方法可以采用背景技术中对应的方法，也可以是其它未在本申请中提及的公知的方法，只要能够获得相应的原料，将这些原料加工成相应的产品的方法是很多的。
本发明相比于现有技术有如下优点由于本发明采用了分选破碎、滚筒筛选等常规分离步骤，加上特殊的生物发酵脱水技术，再辅以二次筛选，即可一次性地将高湿混合城市垃圾分离成三种符合加工要求的原料，通过常规的加工方法，可以得到三种产品一是高品位的商品性和安全性极好的生物质燃料；二、是适合于多种行业使用的达到国家相关标准的活性炭原料；三、作为新型建材和适合于多种行业使用的多孔生物陶粒原料。在整个处理过程当中实现了零填埋，处理过程基本上无二次污染物产生，既体现良好的环保效益又得到极大的回收利润，是一项重要技术突破。其次，将气流风选后的重质部分作为生物陶粒原料，更加充分地利用了资源，使整个垃圾分离的工艺得到了完善，实现了无害化处理垃圾的目标。


图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不只限制于这些例子，比如，对于每种分离出的原料的加工方法，不能限制于这些例子中的方法。
实施例1以高湿混合城市垃圾为原料一次性制备生物质燃料原料、生物陶粒原料和活性炭原料的方法，包括如下步骤一、垃圾的分选和破碎对高湿混合城市垃圾进行有效的机械化分拣和破碎，保证破袋率≥95％，出料块度≤100mm，自动分拣出砖头、瓦砾、金属、电池等硬性物料及皮具、衣服等大件物品，其中皮具、衣服等大件物品经大件破碎处理后返回系统二次破碎；二、滚筒筛选是对经过分选和破碎后剩余的含水量达50％破碎垃圾在特制的滚筒筛中进行筛选的过程，它将垃圾分类成筛上物和筛下物两部分，其中筛上物的典型构成为通过上述处理后的筛上物的典型成分列表(表四，单位重量％)

通过上述处理后的筛下物的典型成分列表(表五，单位重量％)

三、制备生物质燃料原料通过滚筒筛选可以实现筛上物垃圾水分降低10个百分点，平均水分含量为40％，同时由于易腐败物质的去除保证了燃料的热值及保存时间、适用范围与安全性。
但是筛上物粒度相对较大，在干燥机内易缠绕且物料脱水表面积相对较小，不利于烘干和造粒，因此将经过滚筒筛选的筛上物进行二次半湿粉碎后至块度≤50mm的块状物，然后进行烘干，可以采用多种烘干方式，一般是采用专用的高效烟汽式搅拌干燥机，在250-300℃下烘干至含水量≤25％以下，即得生物质燃料原料。为充分利用资源，高效烟汽式搅拌干燥机的热源最好采用自产燃料进行燃烧供给。
将上述生物质燃料原料制备成成品，可以采用多种方法，比如，向粒径≤50mm的垃圾块料中添加垃圾块料重量3％的氧化钙，混合均匀后再进行挤压造粒，形成粒径为20mm、长度为40～100mm的垃圾颗粒料；然后再将上述垃圾颗粒料在100℃的温度下烘干，至含水量≤20％为止，即得生物质燃料成品，该工序采用特殊结构的沸腾干燥冷却一体机完成。
通过上述过程制备的生物质燃料，具备如下特点
1.燃料的安全性商品性极好由于垃圾中的厨余等物质的去除燃料具有良好的保存和使用性能。常温下可以保证1年左右的储存期，不粉化和二次发酵。同时由于含氯物质的最大减量化，燃烧生成二噁英类物质的产生量极小，着火点低，燃烧充分排渣量低于15％，排渣热灼减率低于3％，可以直接作为建材原料，尾气指标优于普通无烟煤的燃烧尾汽排放，适合于任何燃烧过程中空气过剩系数大于1.5的工业锅炉；2、有效提高发热值试验证明，低位发热值1100Kcal/kg的垃圾，经上述过程加工后热值可达3000Kcal/kg；3、热值稳定经上述加工后的生物质燃料，热值基本一致，确保了锅炉的运行稳定性；4、由于燃烧条件改善，输出有效利用热能利用率高于70％；既体现环保效益，又最大限度实现回收效益。
采用本发明所制备的生物质燃料与城市垃圾在焚烧炉中燃烧相比各项参数如下表这些参数按2002年8月光明日报出版社出版的《城市垃圾管理与处理处置技术标准规范应用实务全书》，p804-805第五节，主要技术参数和经济参数的内容确定的


总之，通过本发明所提供的方法制备好生物质燃料后，再进行焚烧，是改变现有焚烧炉工作状况的最佳途径，同时减小了垃圾焚烧处理对原料、热值及水份的要求，提高了焚烧法处理垃圾的适用范围，减小能耗及成本，提高处理能力和热能输出，并极大降低尾气所造成之二次污染，是一项重要技术突破，此外，利用该技术可将现已停产的焚烧炉重新启动使用，极大地节约了投资。
四、筛下物生物发酵脱水将经过滚筒筛选的筛下物再发酵槽内进行生物发酵脱水，深度曝气翻推，发酵处理15-20天，直至筛下物含水量≤35％为止；其中，通气量的调节是根据温度及水分变化情况进行的。物料进入发酵过程第1-3天为发酵过程升温段，发酵槽内温度由常温升至75℃，为提高好氧菌种的繁殖速度，充氧量应控制在菌种繁殖所需氧气范围，每天需按1立方米空气/每立方米物料通入空气；物料进入发酵过程第3-10天为发酵过程恒温段，此阶段发酵槽内温度保持在55-75℃，为保证好氧菌种的活性及繁殖率，加速蒸发水分，有效杀灭各种病原性微生物，每天需按3立方米空气/每立方米物料通入空气；在物料进入发酵过程第10-15天为发酵过程降温段，发酵槽内温度由55-75℃降至常温，为保证降温速度，加速蒸发水分，每天需按0.8立方米空气/每立方米物料通入空气；五、活性炭原料制备将经过生物发酵脱水后的筛下物通过6-10目的筛网进行二次筛选，对筛分出的二次筛上物进行气流风选，即根据物料堆比重和粒度分布特点，气流分选装置中空气平流速度在5-6米/秒，进汽压力200mm水柱；气流分选装置箱体内固形物填充率低于20％的情况下，可以从漂浮物中沉降得到的轻质部分即为含碳纯度达90％以上，含水35％的活性炭原料，沉积在气流分选装置箱体内的重质部分为小块玻璃、陶瓷等。
将上述活性炭原料制成成品，可以采用多种方法，比如1、粉碎用半湿粉碎机对活性炭原料水份在30-35％的情况下，半湿粉碎至6-40目；2、活化剂的添加及搅拌利用筒式搅拌槽将粉碎后的活性炭原料与活化剂混合，按活性炭100克∶活化剂300-400ml拌匀混和成下一步需加工的原料；其中活化剂的制备方法为锌渣或锌灰混和后，加入盐酸置换至PH为3-4时，取波美度36-45°的液体制成氯化锌活化剂；3、炭活化用立式回转碳活化炉将上述原料炭活化，炉体上端有大量含氯化锌废气上扬收入冷却塔，在冷却至300℃以下时成粘状液体下落入氯化锌液贮斗之内，又在冷凝塔顶端装以冷水喷雾，把50℃以下的氯化氢水蒸气冷却成雾，随水落入斜形百页窗板流入废水池内，活化碳转入回收氯化锌至尾汽波美度0度活化过程结束，得活化后的活化炭；4、酸洗脱泥利用筒式搅拌器将出炭活化炉物料按活化炭重量的10-18％加入盐酸，以95℃以上热水(热水加热源于上工序水冷却过程对氯化锌废气冷却处理)进行酸煮6-10小时，再将活化炭转入尘沙搅拌器内，使碳、沙分离，沙泥沉入桶底排出；5、漂氯利用筒式搅拌器将酸洗脱泥的活化炭在不断补充水的情况下搅动漂氯至溶液PH值为6-7，去除活化炭中的氯化氢；6、离心脱水利用三足式离心机将经漂氯合格之活化炭进行离心脱水，将其水分降至60％以下，所产生的水返回沉淀池，二次循环利用；7、活性炭烘干利用旋风式汽流干燥机将离心脱水物料通过密封螺旋送入干燥塔内，以鼓风机鼓入洁净热风对物料加热干燥，在旋风分离器和布袋捕集器捕集120目之上的为成品活性炭，未被收集的为120目以下的粗碳；8、粗碳的研磨破碎利用瓷球球磨机将120目以下的粗碳在球磨机中，瓷球球磨2-6小时达120-140目，得成品活性炭。
本方法制备的活性炭产品具有如下特性
因国内生产活性炭的主要原料以煤为主，所以煤质颗粒活性炭的国家标准较完善，木质活性炭的生产均为参照执行，只是规定了相关的检测方法为便于对照现将产品主要控制指标进行比较。
回收溶剂用煤质颗粒活性炭(GB7701.2-87)主要技术指标与本工艺产品指标对比列表

六、生物陶粒原料的制备将经过生物发酵脱水后的筛下物通过6-10目的筛网进行二次筛选，筛分出的二次筛下物无机物含量≥80％，即为生物陶粒原料；为了更好地利用资源，可将在活性炭原料制备中的气流风选后的重质部分作为生物陶粒原料。
将上述生物陶粒原料制备成生物陶粒产品，可以采用多种方法，如1、原料的研磨粉碎利用雷蒙磨将生物陶粒原料加工至粒度160-240目；2、搅拌均质处理利用连续性双轴搅拌机将160-240目生物陶粒原料搅拌均质，同时可以根据情况适时添加一些功能性物质，如加入调节强度的硅酸盐类；3、挤压成型造粒利用滚筒式挤压造粒机对已搅拌均质进行颗粒直径3-30mm，造粒过程中实现对挤压成的颗粒进行矫形滚圆，以保证产品的良好烧结性能；4、烧结处理利用滚筒式干燥烧结一体机对已挤压成型颗粒进行烘干烧结，此过程烘干和烧结操作形成一体化操作，筒体前端为烘干段，高温850-1150℃烟汽由筒体中部喷入，尾汽抽吸位于筒体前端，目的是充分利用烧结过程所产生的余热，烘干后进入烧结过程的物料水分3-8％，烧结温度850-1150℃；5、冷却处理单元利用滚筒式冷却机；将温度850-1150℃的生物陶粒，在微负压条件下进行冷却处理，降温至常温后进行包装，冷却过程为保证陶粒不开裂，冷却时间应保证10-15分钟，即得生物陶粒产品。
该生物陶粒产品具备如下特性粉煤灰陶粒(国家标准GB 2838-81)主要性能指标与本工艺产品指标对比


权利要求
1.以高湿混合城市垃圾为原料一次性制备生物质燃料原料、生物陶粒原料和活性炭原料的方法，它包括垃圾的分选和破碎、滚筒筛选，其特征在于还包括如下步骤(1)将经过滚筒筛选的筛上物进行二次半湿粉碎后至块度≤50mm的块状物，然后再对块状物进行烘干至含水量≤25％以下即得生物质燃料原料；(2)将经过滚筒筛选的筛下物在发酵槽内进行生物发酵脱水，每天按0.8-3立方米空气/每立方米物料通入空气，在55-75℃温度下深度曝气翻推，发酵处理15-20天，直至筛下物含水量≤35％为止；(2-1)将经过生物发酵脱水后的筛下物通过6-10目的筛网进行二次筛选，对筛分出的二次筛上物进行气流风选，得到轻质部分即为含碳纯度达90％以上、含水量为35％的活性炭原料；(2-2)将经过生物发酵脱水后的筛下物通过6-10目的筛网进行二次筛选，筛分出的二次筛下物无机物含量≥80％，即为生物陶粒原料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于经过步骤(2-1)中的气流风选后的重质部分为生物陶粒原料。
全文摘要
本发明公开了一种从高湿混合城市垃圾中一次性地分离出生物质燃料原料、生物陶粒原料和活性炭原料的方法，它包括垃圾的分选和破碎、滚筒筛选、生物质燃料原料的制备、生物发酵脱水、生物陶粒原料和活性炭原料的制备等步骤，可以高湿混合城市垃圾为原料一次性制备生物质燃料原料、生物陶粒原料和活性炭原料，充分利用垃圾资源、降低环境污染和能耗、彻底实现垃圾处理无害化。
文档编号B07B9/00GK1943888SQ20061002214
公开日2007年4月11日 申请日期2006年10月30日 优先权日2006年10月30日
发明者雷建国, 杨启才 申请人:四川雷鸣生物环保工程有限公司