一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法
【專利摘要】本發明涉及一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，先將城市垃圾進行一次破碎、堆放；隨后將垃圾堆保持內部溫度為40～65℃，相對濕度為40%～80%進行好氧-厭氧發酵，發酵周期12～18天；發酵后的城市垃圾再進行二次破碎；最后進行重力和風選雙重分選，將其中的無機組分剔除。本發明可在無外加熱源情況下，將城市垃圾的含水率從大于50%降低到15%～40%，熱值從小于1000kcal/kg提高到1800kcal/kg～3000kcal/kg，顯著拓寬了城市垃圾的無害化和資源化處置途徑，可廣泛應用于我國水分含量高、熱值低以及成分復雜的城市垃圾的干化預處理。
【專利說明】一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法
【技術領域】
[0001]一種城市生活垃圾干化預處理技術，本發明涉及一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法。
【背景技術】
[0002]近幾十年來，隨著我國經濟與社會的快速發展，城鎮化建設進展迅速，城鎮化率已超過50%。城鎮化在改善居民生活質量、促進經濟社會繁榮發展的同時，也帶來了一些突出的社會環境問題。其中，城市垃圾及其引發的環境污染已成為當前城市建設與發展中迫切需要解決的重大問題之一。截至目前，我國歷年堆存垃圾總量已逾30億噸。當前城市垃圾的處置利用方式，如填埋、焚燒和堆肥，面臨著土地占用量大、處理費用高、易造成二次污染等問題，難以滿足新時期我國對于城市垃圾無害化、資源化的處置要求。將城市垃圾進行干化預處理，降低其含水率，提高其熱值，成為當前國內外廣泛應用的城市垃圾處置方式。
[0003]由于我國城市垃圾的成分復雜、含水量高、熱值低的特點，現有的城市垃圾干化預處理技術的重要任務之一就是降低垃圾的含水率，這樣既可以提高其熱值，又降低了其粘結性，有利于破碎、分選等工藝。專利《一種生活垃圾無害化焚燒處理系統及處理方法》中，運用烘干機烘干的方法來降低垃圾中的含水率，該方法雖然能夠有效減低垃圾中的水分含量，卻增加了垃圾干化的成本；專利《一種生活垃圾水解-好氧兩段生物干化方法》利用水解和好氧發酵相結合的方式，再輔以翻堆的方式干化城市垃圾，雖然無需引入外加熱源，但翻堆設備所需的油耗、電耗，以及翻堆機械易損壞、備品備件的消耗同樣增加了運行成本和技術難度。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足而提供一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，實現了城市垃圾的無外加熱源和無需翻堆設備的干化預處理工藝，在降低城市垃圾含水量的同時，大幅度提高其熱值，易操作、成本低、效率高。
[0005]本發明為解決上述提出的問題所采用的技術方案為:
一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，它包括一次破碎、好氧-厭氧發酵、二次破碎、分選等步驟，具體步驟為:
(O 一次破碎::將城市垃圾破碎、堆放成垃圾堆；
(2)好氧-厭氧發酵:將上述垃圾堆進行好氧-厭氧發酵，通過控制吹向垃圾堆的風速，使垃圾堆的平均溫度保持在40~65°C，并使垃圾堆的相對環境濕度為40%~80% ；
(3)二次破碎: 將經過發酵的城市垃圾進行二次破碎；
(4)分選:將二次破碎的城市垃圾經過重力-風力分選分離為重顆粒和輕顆粒，所得輕顆粒即為有熱值的干化垃圾。
[0006]上述方案中，所述的步驟(1)中的破碎將城市垃圾的粒徑破碎至200 mm以下，以利于后續的發酵。
[0007]上述方案中，所述步驟(1)是將一次破碎后的城市垃圾堆放于長方形或者圓形的垃圾堆池內，控制堆積高度為4m~7m。
[0008]上述方案中，所述步驟(2)中吹向垃圾堆的風速為0.1~1.5m/s。
[0009]上述方案中，所述步驟(2)好氧-厭氧發酵周期為12~18天。
[0010]上述方案中，所述步驟(2)好氧-厭氧發酵周期中，前8~12天為好氧發酵，吹向垃圾堆的風速為0.6~1.5 m/s ;后4~6天為厭氧發酵，吹向垃圾堆的風速為0.1~θ.6 m/s。
[0011]上述方案中，所述步驟(2)吹向垃圾堆的風從垃圾堆底部吹向垃圾堆上方。
[0012]上述方案中，所述步驟(2)好氧-厭氧發酵產生的臭氣由設置在垃圾堆上方的風機予以收集。
[0013]上述方案中，所述的步驟(3)中的二次破碎是將經過發酵的城市垃圾進行再次破碎，使其粒徑為50 mm以下。
[0014]上述方案中，所述步驟(4)中的重力-風力分選，所用的風速為2.0~4.0 m/s ο
[0015]上述方案中，所述步驟(4)中重顆粒經過磁選裝置、渦流分選，除去黑色金屬和有色金屬，最得到無熱值無機組分。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
第一，本發明利用城市垃圾 中的生物降解產生熱量，再輔以通風控制一定的溫濕度，實現了城市垃圾的無外加熱源和無需翻堆設備的干化預處理工藝，在降低城市垃圾含水量的同時，大幅度提高其熱值，具有易操作、成本低、效率高的特點，可廣泛應用于我國城市垃圾的干化預處理。
[0017]第二，本發明所述方法包括一次破碎、好氧一厭氧發酵、二次破碎、分選等步驟，可將城市垃圾的含水率從大于50%降低到15%~40%，熱值從小于1000 kcal/kg提高到1800kcal/kg~3000 kcal/kg,顯著拓寬了城市垃圾的無害化和資源化處置途徑。
【具體實施方式】
[0018]為了更好地理解本發明，下面結合實例進一步闡明本發明的內容，但本發明不僅僅局限于下面的實施例。
[0019]實施例1:
一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，具體步驟為:
Cl) 一次破碎:將城市垃圾送入一次破碎機中，降低垃圾粒徑到200_以下，然后將破碎后的垃圾輸送到垃圾堆池中進行堆積，垃圾堆池為長方形，總寬度為68m，為利于后續的生物發酵，垃圾堆堆積高度為6m，分17條平行鋪設，每條寬度為4m，長度為20m，各條垃圾堆輪流作業實現對城市垃圾的連續處理；垃圾堆池底部設有通風通道口用于控制通風速度，即可控制好氧-厭氧發酵所需的溫度，當然也用來收集垃圾滲濾液，垃圾堆上部設有風機，用于控制垃圾堆上部的風速來收集垃圾發酵臭氣；
(2)好氧-厭氧發酵:垃圾堆池位于半封閉廠區內，相對濕度控制在80%，垃圾堆的內部溫度為45°C，發酵周期為12天，前8天為好氧發酵，以風機控制垃圾堆池底部通風口的風速在0.6m/s ;后4天為厭氧發酵，以風機控制垃圾堆池底部通風口的風速在0.lm/s ；(注:好氧-厭氧發酵過程中垃圾的發熱量不同，所以風速不同，但是溫度可以都控制在45°C) (3)二次破碎:將發酵后的城市垃圾進行二次破碎，將其粒徑控制在50mm以下，便于其燃燒和熱量的釋放。
[0020](4)分選:二次破碎后的城市垃圾進入輔以風力分選的重力篩分機，風速控制在
2.0 m/s，篩分機的篩下物即為分離的重顆粒，主要為惰性材料，然后經過磁選裝置、渦流分選機，除去黑色金屬和有色金屬，即得到無熱值無機組分，進入無熱值無機組分倉庫；重力篩分機分離的輕顆粒，即為有熱值的干化垃圾，進入有熱值的干化垃圾倉庫。
[0021]實測結果表明:350t/d的平均處理量，初始含水量為69.7%的城市垃圾，經干化預處理后的含水率降到27.5%，平均每天產生低位熱值為2331.2 kcal/kg的干化垃圾135 d/t，可用來作為衍生燃料廣泛應用于發電廠、水泥廠等。
[0022]實施例2:
本實施例處理的為未經過分選的原始城市垃圾，含水率為63.9%，主要分為兩大類:無機類，主要包括惰性材料類如各種灰土、磚瓦、陶瓷、玻璃以及金屬等，占垃圾總量的18.36% ;有機類，主要包括農作物類、紙類、橡塑類、紡織類以及廚余類，占垃圾的81.64%，有機類為熱值的主要來源。處理量為350噸/天。
[0023]一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，具體步驟為:
Cl) 一次破碎:將城市垃圾送入一次破碎機中，降低垃圾粒徑到200_以下，然后將破碎后的垃圾輸送到垃圾堆池中進行堆積，以利于后續的生物發酵，堆積高度為6m，垃圾堆池為長方形，總寬度為68m，垃圾堆分17條平行鋪設，每條寬度為4m，長度為20m，各條垃圾堆輪流作業實現對城市垃圾的連續處理；垃圾堆池底部設有通風通道口用于控制通風速度，即可控制好氧-厭氧發酵所需的溫度，當然也用來收集垃圾滲濾液，垃圾堆上部設有風機，用于控制垃圾堆上部的風速來收集垃圾發酵臭氣；
(2)好氧-厭氧發酵:垃圾堆池位于半封閉廠區內，相對濕度控制在60%，垃圾堆的內部溫度為53°C，發酵周期為14天，前9天為好氧發酵，以風機控制垃圾堆池底部通風口的風速在1.0m/s ;后5天為厭氧發酵，以風機控制垃圾堆池底部通風口的風速在0.3m/s ；
(3)二次破碎:將發酵后的城市垃圾進行二次破碎，將其粒徑控制在50mm以下，便于其燃燒和熱量的釋放；
(4)分選:二次破碎后的城市垃圾進入輔以風力分選的重力篩分機，風速控制在2.5 m/S，篩分機的篩下物即為分離的重顆粒，主要為惰性材料，然后經過磁選裝置、渦流分選機，除去黑色金屬和有色金屬，即得到無熱值無機組分，進入無熱值無機組分倉庫；重力篩分機分離的輕顆粒，即為有熱值的干化垃圾，進入有熱值的干化垃圾倉庫。
[0024]實測結果表明:350t/d的平均處理量，初始含水量為63.9%的城市垃圾，經干化預處理后的含水率降到23.1%，平均每天產生低位熱值為2453.6 kcal/kg的干化垃圾138 d/t,可用來作為衍生燃料廣泛應用于發電廠、水泥廠等。
[0025]實施例3:
本實施例處理的為未經過分選的原始城市垃圾，含水率為60.4%，主要分為兩大類:無機類，主要包括惰性材料類如各種灰土、磚瓦、陶瓷、玻璃以及金屬等，占垃圾總量的21.54%;有機類，主要包括農作物類、紙類、橡塑類、紡織類以及廚余類，占垃圾的78.46%，有機類為熱值的主要來源。處理量為350噸/天。
[0026]一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，具體步驟為: (1)一次破碎:將城市垃圾送入一次破碎機中，降低垃圾粒徑到200_以下，然后將破碎后的垃圾輸送到垃圾堆池中進行堆積，以利于后續的生物發酵，堆積高度為6m，垃圾堆池為長方形，總寬度為68m，垃圾堆分17條平行鋪設，每條寬度為4m，長度為20m，各條垃圾堆輪流作業實現對城市垃圾的連續處理；垃圾堆池底部設有通風通道口用于控制通風速度，即可控制好氧-厭氧發酵所需的溫度，當然也用來收集垃圾滲濾液，垃圾堆上部設有風機，用于控制垃圾堆上部的風速來收集垃圾發酵臭氣；
(2)好氧-厭氧發酵:垃圾堆池位于半封閉廠區內，相對濕度控制在50%，垃圾堆的內部溫度為60°C，發酵周期為18天，前12天為好氧發酵，以風機控制垃圾堆池底部通風口的風速在1.5m/s ;后6天為厭氧發酵，以風機控制垃圾堆池底部通風口的風速在0.6m/s ；
(3)二次破碎:將發酵后的城市垃圾進行二次破碎，將其粒徑控制在50mm以下，便于其燃燒和熱量的釋放；
(4)分選:二次破碎后的城市垃圾進入輔以風力分選的重力篩分機，風速控制在3.0 m/S，篩分機的篩下物即為分離的重顆粒，主要為惰性材料，然后經過磁選裝置、渦流分選機，除去黑色金屬和有色金屬，即得到無熱值無機組分，進入無熱值無機組分倉庫；重力篩分機分離的輕顆粒，即為有熱值的干化垃圾，進入有熱值的干化垃圾倉庫。
[0027]實測結果表明:350t/d的平均處理量，初始含水量為60.4%的城市垃圾，經干化預處理后的含水率降到24.6%，平均每天產生低位熱值為2631.7 kcal/kg的干化垃圾140 d/t,可用來作為衍生燃料廣泛應用于發電廠、水泥廠等。
【權利要求】
1.一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于它包括一次破碎、好氧-厭氧發酵、二次破碎和分選，具體步驟為: (1)一次破碎:將城市垃圾破碎、堆放成垃圾堆； (2)好氧-厭氧發酵:將上述垃圾堆進行好氧-厭氧發酵，通過控制吹向垃圾堆的風速，使垃圾堆的平均溫度保持在40~65°C，并使垃圾堆的相對環境濕度為40%~80% ； (3)二次破碎:將經過發酵的城市垃圾進行二次破碎； (4)分選:將二次破碎的城市垃圾經過重力-風力分選分離為重顆粒和輕顆粒，所得輕顆粒即為有熱值的干化垃圾。
2.根據權利要求1所述的一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于所述的步驟(1)中的破碎將城市垃圾的粒徑破碎至200 mm以下。
3.根據權利要求1所述的一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于所述步驟(1)是將一次破碎后的城市垃圾堆放于長方形或者圓形的垃圾堆池內，控制堆積高度為4m~7m。
4.根據權利要求1所述的一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于所述步驟(2)中吹向垃圾堆的風速為0.1.5m/s。
5.根據權利要求1所述的一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于所述步驟(2)好氧-厭氧發酵周期為12~18天。
6.根據權利要求1所述的一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于所述步驟(2)好氧-厭氧發酵周期中，前8~12天為好氧發酵，吹向垃圾堆的風速為0.6"?.5 m/s ;后4~6天為厭氧發酵,吹向垃圾堆的風速為0.1 "0.6 m/s。
7.根據權利要求1所述的一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于所述步驟(2)吹向垃圾堆的風從底部吹向垃圾堆上方。
8.根據權利要求1所述的一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于所述步驟(2)好氧-厭氧發酵產生的臭氣由設置在垃圾堆上方的風機予以收集。
9.根據權利要求1所述的一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于所述的步驟(3)中的二次破碎是將經過發酵的城市垃圾進行再次破碎，使其粒徑為50 mm以下。
10.根據權利要求1所述的一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法，其特征在于所述步驟(4)中重顆粒經過磁選裝置、渦流分選，除去黑色金屬和有色金屬，最得到無熱值無機組分；所述步驟(4)中的重力-風力分選，所用的風速為2.0~4.0 m/s。
【文檔編號】B09B5/00GK103586263SQ201310543671
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】胡曙光, 李葉青, 商得辰, 王發洲, 張江 申請人:武漢理工大學