基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種城市生活垃圾減量化、能源化和資源化處理方法，公開了一種基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，包括漿液化處理、厭氧消化、水熱碳化和脫水干燥處理步驟。本發(fā)明將生活垃圾和廚余垃圾減量化、能源化和資源化處理，資源回收利用程度高、運(yùn)行成本低、清潔環(huán)保，能確保垃圾中的病原微生物被完全殺滅，使得惡臭物質(zhì)轉(zhuǎn)化分解，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會價(jià)值。
【專利說明】基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種城市生活垃圾減量化、能源化和資源化處理方法，尤其涉及了一種基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家城鎮(zhèn)化工作的推進(jìn)和居民生活水平的提高，我國城市生活垃圾的產(chǎn)生量日益猛增；據(jù)統(tǒng)計(jì)，至2010年，全國城市生活垃圾年產(chǎn)生量已接近1.6億噸。然而，由于長期以來我國城市生活垃圾處理技術(shù)較為落后，配套設(shè)施建設(shè)投入不足，導(dǎo)致大多數(shù)生活垃圾未能得到安全有效的處理處置，城市生活垃圾隨意堆放和由此引發(fā)的二次污染問題已經(jīng)凸顯出來，并引起了社會的廣泛關(guān)注。
[0003]當(dāng)前，我國城市生活垃圾的處理處置主要采用填埋和焚燒等技術(shù)。填埋處置占用有限的土地資源，同時(shí)也難以避免向空氣、地表水、地下水以及土壤環(huán)境中排放污染物，許多國家和地區(qū)對這一處置方式的二次污染防治要求日趨嚴(yán)格，處理成本也隨之增加。焚燒具有減量化徹底、并可部分回收能源等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于垃圾焚燒過程將產(chǎn)生有毒有害氣體，而這些氣體的有效清除和凈化又需要大量的設(shè)施投入和較高的運(yùn)行費(fèi)用，因而該技術(shù)正面臨著“運(yùn)行成本高和公眾可接受性差”兩大挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中填埋處理占用土地資源、焚燒處理運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)，提供了一種基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案得以解決:
[0006]基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，包括如下步驟:
[0007]( I)漿液化處理:將生活垃圾輸送至攪拌池中，注水后攪拌、漿液化處理0.5?lh，獲得含水率為80?90%的漿液；
[0008](2)厭氧消化:將漿液泵入?yún)捬跸剡M(jìn)行厭氧消化，產(chǎn)生的沼氣通入沼氣鍋爐燃燒以產(chǎn)生高溫蒸汽，消化剩余物輸送到預(yù)熱罐預(yù)熱處理I?3h，預(yù)熱處理溫度為40?70 0C ；
[0009](3)水熱碳化:將預(yù)熱處理后物料注入到水熱碳化罐，180?350°C條件下水熱碳化處理0.5?6h ;
[0010](4)脫水干燥:水熱碳化處理后的物料經(jīng)過機(jī)械脫水處理后，獲得半干態(tài)水熱炭，半干態(tài)水熱炭經(jīng)過熱干化裝置進(jìn)行干燥處理，獲得干態(tài)水熱炭。
[0011]漿液化處理后的生活垃圾，經(jīng)過厭氧消化，垃圾中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣而實(shí)現(xiàn)生活垃圾減量化，產(chǎn)生的沼渣經(jīng)過水熱碳化處理，獲得水熱炭，能夠直接作為肥料還田利用，也能作為生產(chǎn)有機(jī)肥料的骨料或生產(chǎn)吸附劑的原料。水熱炭化處理生活垃圾，與傳統(tǒng)的垃圾處理方法相比，發(fā)生了脫水、縮聚、芳構(gòu)化等反應(yīng)，碳化后的污泥中的碳元素以穩(wěn)定的形式存在，不易分解而減少碳排放量；水熱碳化反應(yīng)是一種放熱過程，可為水熱碳化處理提供了一部分能量，能耗低，此方法設(shè)備簡單，操作方便，應(yīng)用規(guī)?？烧{(diào)性強(qiáng)，生活垃圾處理后的終產(chǎn)物水熱炭表面含有豐富的含氧、含氮官能團(tuán)，是一種廉價(jià)原料，能應(yīng)用于多種領(lǐng)域。
[0012]作為優(yōu)選，步驟(I)漿液化處理后，將漿液輸送至格柵以分離出物料中的塊狀物，然后再輸送到除沙裝置中分離出無機(jī)雜物。漿液中篩分出塊狀物和無機(jī)物，保證反應(yīng)正常進(jìn)行。
[0013]作為優(yōu)選,步驟(2)厭氧消化的溫度控制為32?38°C或55?58°C。厭氧消化溫度根據(jù)菌株的最適溫度靈活選擇，保證厭氧發(fā)酵速率。
[0014]作為優(yōu)選，步驟(2)中產(chǎn)生的沼氣先通入脫硫裝置處理后再通入沼氣鍋爐。沼氣中的含有一定量的硫化氫，硫化氫是一種酸性氣體，沼氣燃燒前脫硫能避免硫化氫對環(huán)境、設(shè)備、管道以及儀表的污染和腐蝕。
[0015]作為優(yōu)選，步驟(2)沼氣鍋爐產(chǎn)生蒸汽輸送到厭氧消化池、水熱碳化罐和熱干化裝置的熱交換裝置中。沼氣鍋爐產(chǎn)生的蒸汽輸送到換熱裝置，能為厭氧消化池、水熱碳化罐、熱干化裝置提供能源，降低生活垃圾處理的能耗。
[0016]作為優(yōu)選，步驟(3)中，水熱碳化罐的裝料量為60%?80%。
[0017]作為優(yōu)選，步驟(3)中，加入檸檬酸或乙酸調(diào)節(jié)水熱碳化罐內(nèi)物料pH值為5.0?6.2。酸性條件下，可增加污泥中重金屬的溶出量和提高水熱碳的產(chǎn)量。
[0018]作為優(yōu)選，步驟(3)和步驟(4)之間還包括降壓閃蒸處理，產(chǎn)生的閃蒸蒸汽回收利用于步驟(2)中的預(yù)熱處理。閃蒸蒸汽用于預(yù)熱處理，降低整個(gè)處理工藝的能耗，降低處理成本。
[0019]作為優(yōu)選，步驟(4)中半干態(tài)水熱炭的含水率為40%?60%。
[0020]作為優(yōu)選，步驟(4)中機(jī)械脫水的脫水液回流步驟(I)中的攪拌池中。將脫水液引回至攪拌池，能降低整個(gè)生活垃圾處理工藝的水消耗，節(jié)約資源，降低處理成本。
[0021]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，具有顯著的技術(shù)效果:
[0022]I)資源化程度高:本發(fā)明集成了厭氧消化和水熱碳化兩種技術(shù)對生活垃圾進(jìn)行資源化處理，最終將生活垃圾轉(zhuǎn)化成具有較高能量密度的沼氣和具有較高農(nóng)藝學(xué)價(jià)值的水熱炭；所獲得的水熱炭具有與生物炭相類似的理化性質(zhì)，既可直接作為肥料還田利用，也可以用作生產(chǎn)有機(jī)肥的骨料或生產(chǎn)吸附劑的原料。
[0023]2)運(yùn)行成本低:本發(fā)明在水熱碳化處理工序前增加了厭氧消化處理工序，并對厭氧消化工藝進(jìn)行了優(yōu)化，可將垃圾中的一半左右的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為沼氣而實(shí)現(xiàn)減量化，大幅度減少了后續(xù)的水熱碳化、機(jī)械脫水、熱干化等作業(yè)工序的物料處理量和能耗，因而顯著降低運(yùn)行成本；另一方面，本發(fā)明通過燃燒厭氧消化所產(chǎn)生的沼氣為厭氧消化、水熱碳化、熱干化等耗能工序提供熱量，較少需要甚至不需要補(bǔ)充外源燃料，因而進(jìn)一步降低了工藝系統(tǒng)的運(yùn)行成本。
[0024]3)清潔環(huán)保，環(huán)境效益顯著:生活垃圾經(jīng)厭氧消化和水熱碳化兩道工序處理后，垃圾中的病原微生物被完全滅絕，惡臭物質(zhì)得以轉(zhuǎn)化分解；另一方面，所生成的水熱炭中還含有較為豐富的有機(jī)碳，并以穩(wěn)定的形式存在，其作為肥料或肥料生產(chǎn)的配料使用，可增加土壤中穩(wěn)定性有機(jī)炭的含量，因而可提高土壤碳匯潛力，緩解溫室效應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說明】[0025]圖1是本發(fā)明的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]實(shí)施例1
[0028]基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，如圖1所示，包括
[0029](I)漿液化處理:將生活垃圾輸送至攪拌池中，注水后攪拌、漿液化處理0.5h，隨后輸送至格柵以分離出物料中的橡膠、塑料等大塊物，然后再輸送到除沙裝置中分離出細(xì)小沙粒、玻璃等雜物，獲得含水率為80%的漿液；
[0030](2)厭氧消化:將漿液泵入?yún)捬跸剡M(jìn)行厭氧消化，厭氧消化的溫度控制為32°C，產(chǎn)生的沼氣先通入脫硫裝置處理后，再通入沼氣鍋爐燃燒以產(chǎn)生高溫蒸汽，消化剩余物輸送預(yù)熱罐預(yù)熱處理lh，預(yù)熱處理溫度為70°C ；
[0031](3)水熱碳化:將預(yù)熱處理后物料注入到水熱碳化罐，加入檸檬酸調(diào)節(jié)水熱碳化罐內(nèi)物料pH值為5.0,180°C水熱碳化處理6h，處理后的物料輸送到降壓閃蒸罐，其中，產(chǎn)生的閃蒸蒸汽回收，用于步驟(2)中的預(yù)熱處理；
[0032]( 4)脫水干燥:閃蒸處理后的物料經(jīng)過機(jī)械脫水處理后，獲得汗水率為40%的半干態(tài)水熱炭，產(chǎn)生的脫水液輸送至儲液池中，一部分脫水液回用于步驟(I)中的攪拌池中，多余脫水液用作液態(tài)肥還田利用，半干態(tài)水熱炭再經(jīng)過熱干化裝置進(jìn)行干燥處理，獲得干態(tài)水熱炭，用于生產(chǎn)有機(jī)肥的骨料。
[0033]實(shí)施例2
[0034]基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，如圖1所示，包括
[0035]( I)漿液化處理:將生活垃圾輸送至攪拌池中，注水后攪拌、漿液化處理lh，隨后輸送至格柵以分離出物料中的橡膠、塑料等大塊物，然后再輸送到除沙裝置中分離出細(xì)小沙粒、玻璃等雜物，獲得含水率為90%的漿液；
[0036](2)厭氧消化:將漿液泵入?yún)捬跸剡M(jìn)行厭氧消化，厭氧消化的溫度控制為38°C，產(chǎn)生的沼氣先通入脫硫裝置處理后，再通入沼氣鍋爐燃燒以產(chǎn)生高溫蒸汽，消化剩余物輸送預(yù)熱罐預(yù)熱處理3h，預(yù)熱處理溫度為40°C ；
[0037](3)水熱碳化:將預(yù)熱處理后物料注入到水熱碳化罐，加入乙酸調(diào)節(jié)水熱碳化罐內(nèi)物料pH值為6.2，350°C水熱碳化處理0.5h，處理后的物料輸送到降壓閃蒸罐，其中，產(chǎn)生的閃蒸蒸汽回收，用于步驟(2)中的預(yù)熱處理；
[0038]( 4)脫水干燥:閃蒸處理后的物料經(jīng)過機(jī)械脫水處理后，獲得汗水率為60%的半干態(tài)水熱炭，產(chǎn)生的脫水液輸送至儲液池中，一部分脫水液回用于步驟(I)中的攪拌池中，多余脫水液用作液態(tài)肥還田利用，半干態(tài)水熱炭不經(jīng)過干燥處理，直接作為廢料還田利用。
[0039]實(shí)施例3
[0040]基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，如圖1所示，包括
[0041](I)漿液化處理:將生活垃圾輸送至攪拌池中，注水后攪拌、漿液化處理0.Sh,隨后輸送至格柵以分離出物料中的橡膠、塑料等大塊物，然后再輸送到除沙裝置中分離出細(xì)小沙粒、玻璃等雜物，獲得含水率為83%的漿液；[0042](2)厭氧消化:將漿液泵入?yún)捬跸剡M(jìn)行厭氧消化，厭氧消化的溫度控制為55°C，產(chǎn)生的沼氣先通入脫硫裝置處理后，再通入沼氣鍋爐燃燒以產(chǎn)生高溫蒸汽，消化剩余物輸送預(yù)熱罐預(yù)熱處理1.5h，預(yù)熱處理溫度為60°C ；
[0043](3)水熱碳化:將預(yù)熱處理后物料注入到水熱碳化罐，加入檸檬酸和乙酸調(diào)節(jié)水熱碳化罐內(nèi)物料pH值為5.8，200°C水熱碳化處理5h，處理后的物料輸送到降壓閃蒸罐，其中，產(chǎn)生的閃蒸蒸汽回收，用于步驟(2)中的預(yù)熱處理；
[0044](4)脫水干燥:閃蒸處理后的物料經(jīng)過機(jī)械脫水處理后，獲得汗水率為47%的半干態(tài)水熱炭，產(chǎn)生的脫水液輸送至儲液池中，一部分脫水液回用于步驟(I)中的攪拌池中，多余脫水液用作液態(tài)肥還田利用，半干態(tài)水熱炭再經(jīng)過熱干化裝置進(jìn)行干燥處理，獲得干態(tài)水熱炭，用于生產(chǎn)吸附劑原料。
[0045]實(shí)施例4
[0046]基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，如圖1所示，包括
[0047](I)漿液化處理:將生活垃圾輸送至攪拌池中，注水后攪拌、漿液化處理0.Sh,隨后輸送至格柵以分離出物料中的橡膠、塑料等大塊物，然后再輸送到除沙裝置中分離出細(xì)小沙粒、玻璃等雜物，獲得含水率為86%的漿液；
[0048](2)厭氧消化:將漿液泵入?yún)捬跸剡M(jìn)行厭氧消化，厭氧消化的溫度控制為58°C，產(chǎn)生的沼氣先通入脫硫裝置處理后，再通入沼氣鍋爐燃燒以產(chǎn)生高溫蒸汽，消化剩余物輸送預(yù)熱罐預(yù)熱處理2h，預(yù)熱處理溫度為55°C ；
[0049](3)水熱碳化:將預(yù)熱處理后物料注入到水熱碳化罐，260°C水熱碳化處理3h，處理后的物料輸送到降壓閃蒸罐，其中，產(chǎn)生的閃蒸蒸汽回收，用于步驟(2)中的預(yù)熱處理；
[0050](4)脫水干燥:閃蒸處理后的物料經(jīng)過機(jī)械脫水處理后，獲得汗水率為54%的半干態(tài)水熱炭，產(chǎn)生的脫水液輸送至儲液池中，一部分脫水液回用于步驟(I)中的攪拌池中，多余脫水液用作液態(tài)肥還田利用，半干態(tài)水熱炭再經(jīng)過熱干化裝置進(jìn)行干燥處理，獲得干態(tài)水熱炭，用做肥料還田利用。
[0051]總之，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)漿液化處理:將生活垃圾輸送至攪拌池中，注水后攪拌、漿液化處理0.5?lh，獲得含水率為80?90%的漿液； (2)厭氧消化:將漿液泵入?yún)捬跸剡M(jìn)行厭氧消化，產(chǎn)生的沼氣通入沼氣鍋爐燃燒以產(chǎn)生高溫蒸汽，消化剩余物輸送到預(yù)熱罐預(yù)熱處理I?3h，預(yù)熱處理溫度為40?70°C ； (3)水熱碳化:將預(yù)熱處理后的物料注入到水熱碳化罐，180?350°C條件下水熱碳化處理0.5?6h ; (4)脫水干燥:水熱碳化處理后的物料經(jīng)過機(jī)械脫水處理后，獲得半干態(tài)水熱炭，半干態(tài)水熱炭經(jīng)過熱干化裝置進(jìn)行干燥處理，獲得干態(tài)水熱炭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于:步驟(I)漿液化處理后，將漿液輸送至格柵以分離出物料中的塊狀物，然后再輸送到除沙裝置中分離出無機(jī)雜物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于:步驟(2)厭氧消化的溫度控制為32?38°C或55?58°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于:步驟(2)中產(chǎn)生的沼氣先通入脫硫裝置處理后再通入沼氣鍋爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于:步驟(2)沼氣鍋爐產(chǎn)生蒸汽輸送到厭氧消化池、水熱碳化罐和熱干化裝置的熱交換裝置中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于:步驟(3)中，水熱碳化罐的裝料量為60%?80%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于:步驟(3)中加入檸檬酸或乙酸調(diào)節(jié)水熱碳化罐內(nèi)物料pH值為5.0?6.2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于:步驟(3)和步驟(4)之間還包括降壓閃蒸處理，產(chǎn)生的閃蒸蒸汽回收利用于步驟(2)中的預(yù)熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于:步驟(4)中半干態(tài)水熱炭的含水率為40%?60%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于厭氧消化和水熱碳化的生活垃圾綜合處理方法，其特征在于:步驟(4)中機(jī)械脫水的脫水液回流步驟(I)中的攪拌池中。
【文檔編號】B09B3/00GK103722002SQ201410031722
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】曹玉成 申請人:杭州互惠環(huán)?？萍加邢薰?br>