專利名稱：一種垃圾處理及利用的綜合方法
技術領域：
本發明涉及一種垃圾處理方法，具體地說涉及一種垃圾處理及利用的綜合方法，
屬于環保技術領域。
背景技術：
垃圾是人類日常生活和生產中產生的固體廢棄物，由于排出量大，成分復雜多樣， 給處理和利用帶來困難，如不能及時處理或處理不當，就會污染環境，影響環境衛生。垃圾 處理的目的是無害化、資源化和減量化。當今廣泛應用的垃圾處理方法是衛生填埋、堆肥和 焚燒。 其中衛生填埋占地大、選址較困難，要考慮地形、地質條件和防止地表水、地下水 污染。而且填埋地點一般遠離市區，運輸距離較遠且成本高。堆肥形成的產品肥率低，對地 表水、土壤、地下水及大氣造成污染；焚燒垃圾，雖然對地表水、土壤和地下水污染較輕，但 低溫焚燒垃圾難以消除二噁英(Doxlin)，有毒有害氣體污染大氣。 中國專利申請(公開號CN1873326A)涉及城市生活垃圾氣化焚燒處理方法，該方 法回收垃圾氣化熔融焚燒的煙氣余熱獲取的高溫空氣；垃圾經氣化熔融焚燒后產生的高溫 煙氣余熱經高效蓄熱室蓄存并加熱空氣再引入氣化爐、熔融焚燒爐，作為垃圾氣化所需的 空氣和熔融焚燒垃圾所需的助燃空氣；在不加或少加輔助燃料條件下保證垃圾穩定氣化、 完全燃燒。雖然該方法解決二噁英、重金屬、酸性氣體的二次污染。但是由于在焚燒過程中 還會產生大量的二氧化碳和有害煙塵，由于二氧化碳是溫室氣體，過多的排放在地球上使 溫室效應加強，而造成全球暖化的效應；有害煙塵會造成二次污染。
發明內容
本發明針對現有技術存在的缺陷，提供一種垃圾處理及利用的綜合方法，該方法 不僅可以對垃圾進行綜合處理，而且還可以充分利用垃圾處理過程中產生的二氧化碳，變 廢為寶，減少溫室氣體的排放。 本發明的目的是通過下列技術方案來實現的一種垃圾處理及利用的綜合方法， 該方法包括以下步驟 A、垃圾焚燒將垃圾初選分揀，堆存，滲瀝水，然后輸送到焚燒爐中，噴上吸附劑吸 附煙塵，通入助燃空氣，富氧暗火煅燒，爐溫達到1000-160(TC的高溫條件下，二噁英被徹底 分解，廢氣通入凈化器中，爐渣冷卻后制成型磚放入碳化室中待碳化； B、酸性氣體和重金屬成分的處理將廢氣中的酸性氣體在凈化器中采用酸堿中和 法處理，將廢氣中的重金屬成分在凈化器中采用沉淀分離法處理； C、二氧化碳利用廢氣經過上述凈化處理后余下二氧化碳，通入碳化室將型磚碳 化成碳化磚，然后將剩余的二氧化碳經過壓縮機壓入碳化塔中，被碳化塔中堿土金屬氫氧 化物吸收生成碳酸鹽。
在上述的垃圾處理及利用的綜合方法中，該方法還包括步驟D廢水利用將滲瀝水經厭氧發酵制成沼氣供熱能，沼渣可做農業肥料，沼水用于灌溉植物。 本發明的垃圾處理及利用的綜合方法是一個系統工程，包括垃圾初選分揀，堆存， 滲瀝水，輸送，焚燒，爐渣、廢氣和廢水處理與利用。 垃圾包括生活垃圾，工業廢渣，固體廢棄物，屠宰場和養殖場污染物，動物尸體殘 骸等，其中垃圾成分中富含鈣和鎂等元素。首先分揀垃圾中有用的物質(如金屬、玻璃、廢 紙和可回收塑料等)，然后通過堆存和滲瀝水來降低垃圾的含水量，提高其熱值從而達到充 分焚燒的目的，垃圾入爐時噴上吸附劑形成吸附層，可以有效地消除煙塵。在焚燒過程中二 噁英被徹底分解。二噁英是苯環上氫原子被氯原子取代的衍生物，同分異構體多達200多 種的總稱，其根基是苯。實際上苯、甲苯、二甲苯都是普通溶劑，是毒性致癌物，氯代衍生物 在低溫300 50(TC之間形成，在高溫705t:開始分解。由于二噁英不溶于水，在常溫條件 很難降解。本發明采用高溫方法來分解二噁英，具有簡捷、消除徹底、成本低等特點。
焚燒過程主要的化學反應方程式如下所示
C+02 — C02 t富氧煅燒
C+C02 — 2C0 t低溫缺氧還原氣氛
C+H20 — C0+H2水煤氣助燃 C6H6+C12 — C6H5C1+HC1 (300 500°C )產生氯化衍生物有毒物質
C6H5Cl+702 — HC1+2H20+6C02 t (1000 1500°C )毒物氯苯被高溫分解
-CH2+CHCl+5/202 — HC1+H20+2C02 t高溫分解氯乙烯。 垃圾經過高溫焚燒后產生廢氣(含重金屬成分)和爐渣。爐渣經配料可以先做成 型磚，然后吸收廢氣中的二氧化碳碳化成性能較好的建筑材料——碳化磚。型磚的具體制 作過程為將爐渣粉碎后添加Si02、CaO、MgO等無機氧化物并加入水在常溫下成型為型磚。
廢氣中的酸性氣體采用酸堿中和法處理，廢氣中的重金屬可以采用沉淀分離法處 理。在處理過程中采用反應物包括有石灰石、石灰、白云石、燒堿、氯化鎂、高錳酸鉀、發炮 劑[烷基磺酸鈉[R-(S03Na)]、三價鐵鹽、尿素等；作為優選，酸堿中和法處理酸性氣體的反 應物包括石灰石、石灰和白云石中的一種或多種，沉淀分離法處理重金屬的反應物包括燒 堿、高錳酸鉀中的一種或兩種。 在處理過程中的一些主要化學方程式為 A、酸性氣體(主要是HC1和S02)處理中和反應和復分解反應
2HCl+CaC03 — CaCl2+H20+C02 t (復分解反應)
2HC1+Ca (OH) 2 — CaCl2+2H20 (中和反應) S02+CaC03+2H20+l/202 — CaS04 2H20+C02 t生成石膏和二氧化碳
S02+Ca (OH) 2+H20+l/202 — CaS04 2H20生成石膏
B、重金屬成分(主要為汞和鉛)處理，沉淀分離反應 ①汞灰色液體金屬，密度13. 55，熔點38. 87。C，沸點356. 9。C，易揮發。先用高錳 酸鉀氧化生成汞絡合物。 2KMn02+2Hg+H20 — Mn02+3HgO I +2K0H(高錳酸鉀氧化成氧化滎) [OO31]Mn02+2Hg — Hg2Mn02 I (汞與二氧化錳生成絡合物沉淀)
Hg2Mn02+4H2S04+Mn02 — 2HgS04 I +2MnS04+4H20 ②鉛藍灰色金屬固體，密度11. 34，受熱生成PbO，用1%燒堿吸收。
2Pb+02 — 2Pb0 PbO+2NaOH — Na2Pb02 I +H20 廢氣凈化后余下C02可以充分利用。首先，C02進入碳化室，一部分C02被預先放 入碳化室中的型磚吸收將型磚碳化成氣硬性物質——碳化磚，該碳化磚強度較高，比粘土 紅磚高一倍，可以作為理想的建筑材料。其次，從磚縫里出來多余的0)2壓入碳化塔被堿土 金屬(Ca、 Mg、 Sr、 Ba)氫氧化物吸收生成相應的碳酸鹽。碳酸鹽產品如碳酸鈣可以作為橡 塑填充劑，還可以用作高級耐火保溫材料，如碳酸鎂可以制成石棉紡成石棉纖維材料。其中 C02制造碳化磚和碳酸鹽產品的化學反應式如下所示
C02+Ca (OH) 2 — CaC03+H20
C02+Mg (OH) 2 — MgC03+H20 。 在上述的垃圾處理及利用的綜合方法中，步驟A中吸附劑在爐內起到消煙除塵作 用，所述的吸附劑由以下重量百分比的成分配制而成 廢油75% -95% ;添加劑5% -25% ;其中所述的添加劑為弱堿、油酸中的一種或 兩種。原料中廢油主要為廢動、植物油，廢礦物油，弱堿為氨水等。將廢油中加入添加劑，攪 拌均勻后即配制成吸附劑。 在上述的垃圾處理及利用的綜合方法中，步驟A中垃圾輸送到焚燒爐前水分含量 低于60%，熱值高于3000kj/kg ;焚燒溫度優選為1200-1500。C，垃圾灼燒量為80% -90%。
在焚燒垃圾過程中，強化通風，富氧暗火煅燒。由于風量可以調控，因此日焚燒量 可在60 200m3/d之間方便調節。不同季節、不同地區的垃圾可利用自身熱能連續焚燒。 有機物分解放出可燃氣體，劇烈燃燒。二噁英在1000 150(TC高溫中被徹底分解。
綜上所述，本發明具有以下優點 1、本發明的方法使得全部垃圾被綜合處理和利用，垃圾焚燒徹底，細菌、病毒、二 噁英被徹底消除，無二次污染。 2、本發明的垃圾處理及利用的綜合方法資源利用率高，垃圾焚燒減容率高達 80 90%，而且爐渣、廢氣全被利用。 3、本發明的方法使得焚燒和垃圾處理中產生的二氧化碳被充分利用制成碳化磚 和碳酸鹽產品，不僅實現了資源合理利用變廢為寶的目的，而且減少了溫室氣體二氧化碳 的排放，具有較高的環保意義。
具體實施例方式下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明；但是本發明并
不限于這些實施例。
實施例1 將運輸過來的垃圾首先進行初選分揀，篩選出如金屬、玻璃、廢紙和塑料等有用物 質，堆存備用，然后滲瀝水，滲瀝后使垃圾水分含量低于60%，熱值高于3000kj/kg。
滲瀝水后的垃圾經提升機由焚燒爐頂進入焚燒爐內，噴上由表1中實施例1的重 量百分比成分配制的吸附劑，形成吸附層，煙塵被吸附層吸附，回落到燃燒層燒盡，使廢氣 呈白霧狀態。助燃空氣從爐底及爐底周邊雙道進入。在爐溫為120(TC的條件下焚燒，使二 噁英徹底分解，垃圾灼燒量為80 % 。廢氣從焚燒爐頂側面排到凈化器中，爐渣從焚燒爐底排出，制成型磚放入碳化室中待碳化。 將廢氣中的酸性氣體在凈化器中采用酸堿中和法處理，處理酸性氣體的反應物包 括石灰石、石灰和白云石。將廢氣中的重金屬成分采用沉淀分離法處理，處理重金屬的反應 物包括燒堿、高錳酸鉀。 廢氣經過上述凈化處理后余下二氧化碳，將二氧化碳通入碳化室與型磚充分反應 生成氣硬性物質——碳化磚，從磚縫里出來多余的二氧化碳氣體經過空氣壓縮機壓縮，輸 入碳化塔中被堿土金屬(Ca、Mg、Sr、Ba)氫氧化物吸收生成相應的碳酸鹽，經壓濾、烘干、粉 碎即為成品。將滲瀝水經厭氧發酵制成沼氣供熱能，沼渣可做農業肥料，沼水用于灌溉植 物。 實施例2 采用的吸附劑由表l中實施例2的重量百分比成分配制而成，焚燒溫度為1300°C， 垃圾灼燒量為85%。其它工藝同實施例l，不再贅述。
實施例3 采用的吸附劑由表l中實施例3的重量百分比成分配制而成，焚燒溫度為1500°C， 垃圾灼燒量為90%。其它工藝同實施例l，不再贅述。
表1 :實施例1-3采用的吸附劑的重量百分比成分
成分 具^\廢油氨水油酸
實施例175%10%15%
實施例282%8%10%
實施例395%2%3% 垃圾經過本發明綜合處理后有害氣體中S02低于5. 6mg/m3， HC1低于56mg/m3， HF 低于lmg/m3， N0x低于35mg/m3， C0排放量為零。重金屬元素中Hg的殘余量為零，鎘的殘余 量低于1 X 10—4mg/m3，鉛的殘余量低于1 X 10—3mg/m3，煙塵低于5. 3mg/m3，黑度的林格曼級為 1級，對環境無二次污染。而且1噸垃圾焚燒后可產生約400公斤左右的二氧化碳，并可制 成相當數量的碳化磚和碳酸鹽產品，碳化磚強度較高，可以作為理想的建筑材料；碳酸鹽產 品如碳酸鈣可以作為橡塑填充劑，還可以用作高級耐火保溫材料，如碳酸鎂可以制成石棉 紡成石棉纖維材料。 本發明中所描述的具體實施例僅是對本發明精神作舉例說明。本發明所屬技術領
域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替
代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。 盡管對本發明已作出了詳細的說明并引證了一些具體實施例，但是對本領域熟練
技術人員來說，只要不離開本發明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。
權利要求
一種垃圾處理及利用的綜合方法，該方法包括以下步驟A、垃圾焚燒將垃圾初選分揀，堆存，滲瀝水，然后輸送到焚燒爐中，噴上吸附劑吸附煙塵，通入助燃空氣，富氧暗火煅燒，爐溫達到1000-1600℃的高溫條件下，二噁英被徹底分解，廢氣通入凈化器中，爐渣冷卻后制成型磚放入碳化室中待碳化；B、酸性氣體和重金屬成分的處理將廢氣中的酸性氣體在凈化器中采用酸堿中和法處理，將廢氣中的重金屬成分在凈化器中采用沉淀分離法處理；C、二氧化碳利用廢氣經過上述凈化處理后余下二氧化碳，通入碳化室將型磚碳化成碳化磚，然后將剩余的二氧化碳經過壓縮機壓入碳化塔中，被碳化塔中堿土金屬氫氧化物吸收生成碳酸鹽。
2. 根據權利要求1所述的垃圾處理及利用的綜合方法，其特征在于該方法還包括步 驟D廢水利用將滲瀝水經厭氧發酵制成沼氣。
3. 根據權利要求1或2所述的垃圾處理及利用的綜合方法，其特征在于步驟A中所 述的吸附劑由以下重量百分比的成分組成廢油75% -95% ;添加劑5% _25 % ;其中所述的添加劑為弱堿、油酸中的一種或兩種。
4. 根據權利要求1或2所述的垃圾處理及利用的綜合方法，其特征在于步驟A中垃圾輸送到焚燒爐前水分含量低于60%，熱值高于3000kj/kg。
5. 根據權利要求1或2所述的垃圾處理及利用的綜合方法，其特征在于步驟A中焚 燒溫度為1200-150(TC，垃圾灼燒量為80% _90%，二噁英被徹底分解。
6. 根據權利要求1或2所述的垃圾處理及利用的綜合方法，其特征在于步驟B中酸 堿中和法處理酸性氣體的反應物包括石灰石、石灰和白云石中的一種或多種，沉淀分離法 處理重金屬的反應物包括燒堿、高錳酸鉀中的一種或兩種。
全文摘要
本發明提供了一種垃圾處理及利用的綜合方法，屬于環保技術領域。它解決了現有的垃圾處理過程中產生過多溫室氣體和有害煙塵的問題。本垃圾處理及利用的綜合方法，包括以下步驟A、垃圾焚燒；B、酸性氣體和重金屬成分的處理；C、二氧化碳利用。本垃圾處理及利用的綜合方法使得垃圾焚燒徹底，廢氣利用率高，減少了溫室氣體二氧化碳的排放。
文檔編號B01D53/40GK101725988SQ20091015420
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月3日 優先權日2009年11月3日
發明者洪一兵, 許春桂 申請人:洪一兵