本發(fā)明涉及固體廢物處理和資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種垃圾酵解干化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)生活垃圾中食品廢物等快速降解組分含量高(絕大部分城市均高于50％)，紙類和竹木等慢速降解組分比例較低。這一特點(diǎn)導(dǎo)致中國(guó)混合收集垃圾中食品廢物組分的水分向紙類和織物等易吸水組分遷移，使紙類和織物等組分的含水率顯著高于發(fā)達(dá)國(guó)家，使得我國(guó)生活垃圾整體的含水率高達(dá)60％-75％ww。我國(guó)生活垃圾高含水率這一特點(diǎn)，為其后續(xù)處理和利用帶來一系列不利的影響，比如高含水率對(duì)應(yīng)著垃圾的低熱值，降低了垃圾焚燒發(fā)電的能源收益、不利于垃圾的穩(wěn)定焚燒，或者降低了垃圾作為廢物衍生燃料(refusederivedfuel,rdf)的價(jià)值。我國(guó)生活垃圾的高位熱值平均為17.3±0.7mj·kg^-1dw，垃圾含水率為75％時(shí)，垃圾低位熱值僅2.44mj·kg^-1ww，含水率每降低5％ww，則垃圾低位熱值相應(yīng)提高1mj·kg^-1ww。根據(jù)歐盟標(biāo)準(zhǔn)《europeanstandardizationofsolidrecoveredfuels》(centc343)要求，廢物衍生燃料第4等級(jí)的熱值需達(dá)到10mj·kg^-1ww，這意味著垃圾的含水率要降至35％以下才可能滿足這一要求。

利用微生物好氧降解垃圾中有機(jī)物的好氧生物反應(yīng)過程產(chǎn)生的生物熱，使得垃圾中的水分得以蒸發(fā)散失的技術(shù)方法稱為生物干化，是一種降低垃圾含水率較經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)。比如中國(guó)專利201010216396.5公開了一種生活垃圾快速生物干化的方法、專利201410561976.6公開了一種垃圾處理系統(tǒng)及方法、專利201410564253.1公開了一種垃圾干化、除臭及滲濾液的處置系統(tǒng)及方法、專利201610366244.0公開了一種生活垃圾的生物干化方法、專利201610394156.1公開了一種生活垃圾生物干化脫水方法及系統(tǒng)、專利201310109663.2公開了一種無輔料立式生物干化裝置和運(yùn)行方法、專利201310109648.8公開了一種無輔料生物干化機(jī)和運(yùn)行方法、專利201410191100.7公開了一種養(yǎng)殖場(chǎng)養(yǎng)殖糞便生物干化系統(tǒng)及方法、專利201510104874.6公開了一種車庫式生物干化的方法、專利201210185589.8公開了一種城市原生垃圾高溫廢氣好氧生物干化方法與系統(tǒng)、專利201210242313.9公開了一種城市原生垃圾與污泥的混合好氧生物干化方法、專利201410834645.5公開了一種基于生物干化的生活垃圾處理方法、專利201310399617.0公開了一種垃圾生物干化方法、專利201410592829.5公開了一種垃圾隧道式生物干化資源利用系統(tǒng)、專利201210185587.9公開了一種熱風(fēng)輔助的城市原生垃圾好氧生物干化方法與系統(tǒng)、專利2016106296338公開了一種生活垃圾熱風(fēng)耦合生物干化的處理方法、專利201210038719.5公開了一種生活垃圾生物干化反應(yīng)器及垃圾生物干化方法、專利2013105436718公開了一種無外加熱源的城市垃圾好氧-厭氧生物干化方法等，均是利用好氧發(fā)酵原理實(shí)現(xiàn)垃圾的干化，通過通風(fēng)控制、菌種添加、外加熱源、輔料添加等方式提高好氧菌的活力，從而提高生物干化效率。

但是，我國(guó)生活垃圾含水率太高，初始含水率在60％-75％ww，夏季時(shí)更可能達(dá)到80％，直接好氧生物干化效率并不高，因?yàn)?)水分降低了堆體空隙率，降低了通風(fēng)效率從而增加了通風(fēng)能耗；2)低空隙率使得堆體部分空間處于缺氧狀態(tài)，無法通過好氧發(fā)酵產(chǎn)熱；3)垃圾中易降解有機(jī)物快速好氧降解維持的高溫時(shí)間較短、產(chǎn)生的熱量能去除的水分量非常有限，上述專利的實(shí)際運(yùn)行效果遠(yuǎn)低于預(yù)期，15-20d的堆置時(shí)間僅能使垃圾含水率降至45％左右；4)盡管延長(zhǎng)堆置時(shí)間可以進(jìn)一步降低垃圾含水率，但也由此增加了反應(yīng)空間、增加了能耗、更不利于惡臭等污染物的控制。針對(duì)這一特點(diǎn)，中國(guó)專利2010102163842公開了一種生活垃圾水解-好氧兩段生物干化方法、專利2014105696921公開了一種高含水率有機(jī)固廢的連續(xù)生物干化方法及設(shè)備，提出了先厭氧水解再好氧發(fā)酵的生物干化策略，也就是先利用微生物厭氧反應(yīng)使原生垃圾有機(jī)物水解，部分水量能先以滲瀝液形式依靠自然重力排出，從而有利于接下來的好氧發(fā)酵通風(fēng)。但該措施在實(shí)踐時(shí)的效果也低于預(yù)期，滲瀝液生成時(shí)間滯后，滲瀝液生成后積聚在垃圾堆體內(nèi)無法及時(shí)排出。前者是因?yàn)槔袕N余果皮等生物質(zhì)殘?bào)w的細(xì)胞壁依靠微生物的厭氧水解破壁需要一定的生物反應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間，而采用如中國(guó)專利201210503180.6公開的生物質(zhì)垃圾預(yù)水解-機(jī)械破碎一體化均質(zhì)工藝，采用的機(jī)械設(shè)備破壁方法則會(huì)大幅增加設(shè)備、能耗和占地；后者則是因?yàn)樯鲜鰧＠芯鶎⒑醚跎锔苫瘏^(qū)和厭氧水解區(qū)放置在同一作業(yè)空間，滲瀝液收集區(qū)同時(shí)也是通風(fēng)布管區(qū)，為了確保好氧生物干化的通風(fēng)效率，垃圾堆體高度一般在2.5米以下，而這樣的堆體高度無法形成足夠的重力驅(qū)動(dòng)滲瀝液向下流動(dòng)，導(dǎo)致垃圾堆體依然水分飽和(我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《生活垃圾堆肥處理技術(shù)規(guī)范》cjj52-2014規(guī)定：“強(qiáng)制機(jī)械通風(fēng)的靜態(tài)堆肥工藝，堆層高度不應(yīng)超過2.5m；當(dāng)原料含水率較高時(shí)，堆層高度不應(yīng)超過2.0m。自然通風(fēng)的靜態(tài)堆肥工藝，堆層高度宜為1.2m～1.5m；原料的有機(jī)物含量或含水率較高時(shí)可取下限，反之取上限?！?。

基于目前的現(xiàn)狀，急需開發(fā)能以較低成本加速垃圾破壁水解、加速滲瀝液排水的垃圾干化方法，以提高垃圾干化效率、縮短垃圾干化周期、減少作業(yè)區(qū)占地，以及優(yōu)化二次污染控制環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種干化效率高、占用空間小的垃圾酵解干化系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種垃圾酵解干化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括相鄰且相互垂直布置的酵解干化區(qū)和好氧干化區(qū)，所述酵解干化區(qū)和好氧干化區(qū)的上方設(shè)有用于垃圾破碎及轉(zhuǎn)移的抓斗單元，垃圾處理時(shí)，原生垃圾堆放在酵解干化區(qū)進(jìn)行瀝水及堆酵，然后抓斗單元將瀝水后的初步干化垃圾轉(zhuǎn)移至好氧干化區(qū)進(jìn)行好氧發(fā)酵。酵解干化區(qū)和好氧干化區(qū)分區(qū)設(shè)置：酵解干化區(qū)和好氧干化區(qū)分開放置在兩個(gè)不同的空間，但相互間緊鄰。垃圾先進(jìn)入酵解干化區(qū)堆酵，去除部分水分后再進(jìn)入好氧干化區(qū)好氧發(fā)酵。

所述的酵解干化區(qū)的底部設(shè)有滲水通道，酵解干化區(qū)側(cè)壁的內(nèi)壁設(shè)有流水通道，酵解干化區(qū)側(cè)壁的中部設(shè)有豎向設(shè)置且底部開放的集水槽，所述集水槽與流水通道連通。采用側(cè)面瀝水和底部瀝水雙重瀝水結(jié)構(gòu)；促進(jìn)生成的滲瀝液能迅速排出，不在堆體中積聚。

所述原生垃圾在酵解干化區(qū)的堆放高度為5～7m，堆放時(shí)間為3～5天。垃圾堆體有效高度為5～7m：促進(jìn)滲瀝液以重力流形式被擠壓出堆體。

所述好氧干化區(qū)中設(shè)有多塊與所述酵解干化區(qū)垂直且相互平行的隔板，所述隔板將好氧干化區(qū)分成多條干化槽。

每條所述干化槽的底部設(shè)有通風(fēng)孔，通風(fēng)孔的下方設(shè)有用于提供新鮮空氣的通風(fēng)區(qū)。

每條所述干化槽中設(shè)有用于對(duì)初步干化垃圾進(jìn)行翻拋、供氧的翻堆機(jī)。垃圾在好氧干化區(qū)通過自然通風(fēng)、強(qiáng)制通風(fēng)或機(jī)械翻拋形式進(jìn)行供氧，促進(jìn)好氧發(fā)酵產(chǎn)熱和水分散發(fā)。

所述好氧干化區(qū)中設(shè)有7～10條干化槽，所述初步干化垃圾在每條干化槽中停留的天數(shù)與干化槽的條數(shù)相等。

所述抓斗單元包括抓斗軌和滑動(dòng)連接在抓斗軌上的抓斗，所述抓斗軌的布置平行于酵解干化區(qū)的長(zhǎng)度方向，抓斗軌的移動(dòng)方向平行于干化槽的長(zhǎng)度方向。通過抓斗實(shí)現(xiàn)垃圾在酵解干化區(qū)和好氧干化區(qū)的布料，以及在酵解干化區(qū)和好氧干化區(qū)之間的傳送，同時(shí)起到垃圾機(jī)械破碎的作用，加速滲瀝液生成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾方面：

1)酵解干化區(qū)和好氧干化區(qū)分區(qū)設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)分區(qū)各自優(yōu)化，分別有利于酵解干化區(qū)的滲瀝液排水以及好氧干化區(qū)的通風(fēng)供氧或機(jī)械翻拋供氧；

2)通過簡(jiǎn)單的抓斗實(shí)現(xiàn)垃圾快速破壁水解，無需額外的機(jī)械破碎設(shè)備，降低能耗；

3)酵解干化區(qū)可同時(shí)作為垃圾集料坑使用，酵解干化區(qū)和好氧干化區(qū)緊鄰，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間，易于操作和惡臭控制；

4)可用于現(xiàn)有好氧生物干化工程的改造，通過增加酵解干化區(qū)提高現(xiàn)有垃圾干化工程的干化效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為酵解干化區(qū)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為酵解干化區(qū)，2為好氧干化區(qū)，3為抓斗軌，4為抓斗，5為原生垃圾，6為初步干化垃圾，7為翻堆機(jī)，8為滲水通道，9為通風(fēng)區(qū)，10為側(cè)面瀝水區(qū)，11為流水通道，12為集水槽，13為隔板，14為干化槽，15為通風(fēng)孔。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例1

設(shè)計(jì)垃圾處理規(guī)模為100t/d，原生垃圾5初始含水率為71％ww，設(shè)計(jì)垃圾容重為0.5t/m³。該垃圾酵解干化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示，原生垃圾5首選運(yùn)送入酵解干化區(qū)1，酵解干化區(qū)1長(zhǎng)寬高分別為5m×28m×8m；通過抓斗4將垃圾在酵解干化區(qū)1攤鋪、堆高、擠壓破碎，平均堆高6m，堆高后通過抓斗軌3和抓斗4在酵解干化區(qū)1平面上另外選點(diǎn)放置新的垃圾再堆高；垃圾在酵解干化區(qū)1的停留時(shí)間為4天，滲瀝液通過底部的滲水通道8和側(cè)面瀝水區(qū)10迅速排水，垃圾含水率降至60％ww。其中，酵解干化區(qū)1的結(jié)構(gòu)如圖3所示，酵解干化區(qū)1的底部設(shè)有滲水通道8，酵解干化區(qū)側(cè)壁的內(nèi)壁設(shè)有流水通道11，酵解干化區(qū)側(cè)壁的中部設(shè)有豎向設(shè)置且底部開放的集水槽12，集水槽12與流水通道11連通。然后已初步干化的垃圾6通過抓斗4抓送到好氧干化區(qū)2。好氧干化區(qū)2中設(shè)有6塊隔板13，將好氧干化區(qū)分割成7條平行的干化槽14，每條干化槽14的長(zhǎng)寬高分別為30m×4m×2.8m，即好氧干化區(qū)2的有效尺寸是長(zhǎng)寬高分別為30m×28m×2.8m(不考慮隔板厚)，垃圾在干化槽14內(nèi)的平均堆高為2m，干化槽14的底部設(shè)有通風(fēng)孔15，通過底部的通風(fēng)區(qū)9連接外部通風(fēng)機(jī)供氧，同時(shí)設(shè)置翻堆機(jī)7進(jìn)行物料混合、翻拋、供氧。每天抓取的初步干化垃圾6堆滿一條干化槽，停留處理7天后出料，通過可移動(dòng)布料軌輔助布料；第二天抓取新的初步干化垃圾6堆滿另一條干化槽，停留處理7天后出料；依次操作，每周實(shí)現(xiàn)1輪周期，出料垃圾含水率為33％ww。垃圾干化處理周期一共為11天。

實(shí)施例2

將本系統(tǒng)用于垃圾干化工程改造擴(kuò)容，具體如下：現(xiàn)有垃圾好氧生物干化工程應(yīng)干化效率較低(初始含水率70％ww僅能降至45％ww)、處理量不足，需進(jìn)行改造。原工程包括20條干化槽，每條長(zhǎng)寬高為50m×4m×2.8m，總占地4000m²，處理能力為200噸垃圾/天，垃圾處理時(shí)間為20天，每天垃圾進(jìn)料堆滿一條干化槽。改造方案為：保留原干化槽作為好氧干化區(qū)；在干化槽進(jìn)料側(cè)新增酵解干化區(qū)，由4格構(gòu)成，每格長(zhǎng)寬高為4m×40m×8m，新增占地720m²。改造后垃圾在酵解干化區(qū)停留4天，在好氧干化區(qū)停留10天，每?jī)商炖M(jìn)料堆滿一條干化槽。由此，改造工程的垃圾處理能力從200噸/天增至400噸/天，垃圾處理時(shí)間從20天降至14天，出料含水率降至35％ww以下，通風(fēng)效率提高，而總占地面積僅增加18％。