CN105903749A - 一种生活垃圾处理的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种生活垃圾处理的系统，包括储料池、隔油池、旋转床热解炉、间接冷凝器、油水分离装置。本发明还提出一种方法，包括步骤：将生活垃圾中的可燃物送入所述旋转床热解炉中进行绝氧热解；将所热解生成的热解气液混合物送入所述间接冷凝器，将冷凝后的热解液送入所述油水分离装置，之后热解液分离为热解油和热解水，将分离出的热解油送入所述隔油池中；将所述餐厨垃圾送入所述储料池，静置分离后得到餐厨垃圾油水混合物，将该油水混合物送入所述隔油池中，将分离得到的油品送入所述旋转床热解炉中，使油品发生热解反应，生成热解气CO、H2。本发明有利于生活垃圾处理的工业化应用，实现了真正的“无害化、减量化、资源化”。
Description
技术领域
本发明属于废弃物资源化处理领域，特别是涉及一种生活垃圾处理的方法和系统。
背景技术
当前，生活垃圾的产生量日益增多，并且对大气、土壤、水源等造成的污染也逐渐加大，是我国和世界各国面临的重大环境问题之一。
目前对生活垃圾中的可燃物主要的热处理技术有直接焚烧和热解利用两种。但焚烧对生活垃圾的热值要求较高，并且二次污染严重，特别是二噁英的排放问题，制约着该技术的广泛应用。热解是在无氧或缺氧的环境下，对物料进行加热，生成热解油、热解气和热解炭等产物，从原理上避免了二噁英的生成，同时大部分的重金属在热解过程中融入灰渣，减少了排放量。但生活垃圾热解后会产生热解油水混合物，其性质复杂，难以作为产品出售，并且对这部分热解油水混合物处理难度较大，费用较高；同时垃圾热解获得的热解气热值较低，作为产品出售时，价格较低，经济效益差。
生活垃圾中的餐厨垃圾主要是家庭、食堂及餐饮行业等产生的食物加工剩余物和食用残渣，其成分复杂，主要是油、水、果皮、蔬菜、米面等多种物质的混合物，不仅污染环境、影响市容，还会传播疾病、危害人体健康；而且餐厨垃圾含水率高，这部分水如果进行热解处理，不仅浪费了能源，还增加了运行成本。传统的餐厨垃圾处理技术主要是好氧堆肥、厌氧消化等。由于餐厨垃圾含油量较高，常规的单独处理方式难以将其有效利用，因此这部分油的资源化水平较低；餐厨垃圾在厌氧消化过程中需要吸收热量，如果进行加热、保温，则会导致成本增加，经济效益不高；餐厨垃圾厌氧消化后排出的沼液、沼渣，利用干化装置可以制备营养土，当作肥料出售，但干化系统所需热量较多，常规的阳光干化棚所需时间较长，占地面积过大，经济效益差。
由于现有技术在对生活垃圾处理方面存在诸多不足，因此如何改进生活垃圾处理技术，提高处理经济效益、节约资源，更好实现工业化应用，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术在对生活垃圾处理方面存在的问题，本发明提出了一种生活垃圾的处理方法和系统，应用本发明可以使生活垃圾处理经济效益较好、资源化水平较高，易于实现工业化应用。
本发明提出一种生活垃圾处理系统，包括储料池、隔油池、旋转床热解炉、间接冷凝器、油水分离装置；
所述储料池包括餐厨垃圾进口、油水混合物出口；
所述隔油池包括油水混合物进口、热解油进口、油品出口；
所述旋转床热解炉包括垃圾可燃物进口、油品进口、热解气液出口；
所述间接冷凝器包括热解气液进口、热解液出口、热解气出口、空气入口、换热空气出口；
所述油水分离装置包括热解液进口、热解油出口、热解水出口；
所述旋转床热解炉的热解气液出口与所述间接冷凝器的热解气液进口相连；
所述间接冷凝器热解液出口与所述油水分离装置的热解液进口相连；
所述储料池的油水混合物出口与隔油池油水混合物进口相连；
所述隔油池的热解油进口与油水分离装置的热解油出口相连，所述隔油池的油品出口与旋转床热解炉的油品进口相连。
进一步的，所述生活垃圾处理系统还包括厌氧消化装置，所述厌氧消化装置包括厌氧消化进口、沼液沼渣出口、热源入口、沼气出口；
所述储料池还包括固体物料出口；
所述旋转床热解炉还包括辐射管燃气入口和辐射管烟气出口；
所述储料池的固体物料出口与所述厌氧消化装置的厌氧消化进口相连；
所述旋转床热解炉的辐射管烟气出口所述厌氧消化装置的热源入口相连。
进一步的，所述生活垃圾处理系统还包括净化装置；
所述净化装置包括热解气进口、净化热解气出口；
所述净化装置的热解气进口与所述间接冷凝器的热解气出口相连。
进一步的，所述生活垃圾处理系统还包括干化装置；
所述干化装置包括沼液沼渣进口、营养土出料口、换热空气入口、余热空气出口；
所述干化装置的沼液沼渣进口与所述厌氧消化装置沼液沼渣出口相连；
所述间接冷凝器的换热空气出口与干化装置的换热空气入口相连；
所述干化装置的余热空气出口与大气相连。
进一步的，所述储料池与所述厌氧消化装置之间设置粉碎装置、调节装置，所述储料池与所述厌氧消化装置通过所述粉碎装置、所述调节装置相连；
所述粉碎装置包括固体物料进口、粉碎物料出口；
所述调节装置包括粉碎物料进口、调节物料出口；
所述粉碎装置的固体物料进口与储料池的固体物料出口相连，所述粉碎装置的粉碎物料出口与所述调节装置的粉碎物料进口相连；
所述调节装置的调节物料出口与所述厌氧消化装置的厌氧消化物料进口相连。
进一步的，所述生活垃圾处理系统还包括分选装置、破碎装置；
所述分选装置包括生活垃圾进口、可燃垃圾出口、餐厨垃圾出口；
所述破碎装置包括可燃垃圾进口、可燃物出口；
所述分选装置的生活垃圾进口用于送入生活垃圾，所述分选装置的餐厨垃圾出口与储料池的餐厨垃圾进口相连；
所述分选装置的可燃垃圾出口与所述破碎装置的可燃垃圾进口相连；所述破碎装置的可燃物出口与旋转床热解炉的垃圾可燃物进口相连。
本发明还提出一种生活垃圾的方法，包括如下步骤：
将生活垃圾中的可燃物送入所述旋转床热解炉中进行绝氧热解；
将所述旋转床热解炉中热解生成的热解气液混合物送入所述间接冷凝器，所述热解气液混合物在所述间接冷凝器冷凝；
将所述间接冷凝器冷凝后的热解液送入所述油水分离装置，在所述油水分离装置中将热解液分离为热解油和热解水，将分离出的所述热解油送入所述隔油池中，将分离出的所述热解水经过处理后达标排放；
将所述餐厨垃圾送入所述储料池，该餐厨垃圾在所述储料池中静置分离后得到餐厨垃圾油水混合物，将该餐厨垃圾油水混合物送入所述隔油池中；
在所述隔油池中分离所述餐厨垃圾油水混合物，将分离得到的油品送入所述旋转床热解炉中，使油品发生热解反应，生成热解气CO、H2。
进一步的，还包括以下步骤：
所述餐厨垃圾在所述储料池中静置分离后，将分离后得到的该餐厨垃圾中的固体物料粉碎、调节，送至所述厌氧消化装置中进行发酵；
将所述旋转床热解炉辐射管的辐射管烟气通过管道输送至所述厌氧消化装置中，给所述餐厨垃圾厌氧消化提供热量；
将所述餐厨垃圾送入所述厌氧消化装置，经厌氧消化，生成沼气、沼液和沼渣。
进一步的，还包括以下步骤：
将所述厌氧消化收集的沼液、沼渣送入所述干化装置中；
将所述间接冷凝器中的空气换热介质，通过与500～600℃的热解气液混合物进行换热，将空气温度升至200～300℃，然后将升温后的空气送至所述干化装置中，为干燥所述沼液、沼渣提供热量。
进一步的，还包括下列步骤：将在所述间接冷凝器中冷凝后的热解气送入所述净化装置，得到净化的热解气。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明所述通入旋转床热解炉进料口的油品包括餐厨垃圾中的油及热解产生的热解油，不仅解决了油品难以处理的问题，还提高了热解气中可燃组分的产率及热值，使整个工艺包括较高的经济效益。
(2)餐厨垃圾厌氧消化所需的热量来自旋转床热解炉辐射管烟气的余热，不仅有效地提高了系统热利用率，还降低了工艺运行成本。
(3)通过间接冷凝器对热解气液混合物进行冷凝，换热介质为空气，餐厨垃圾干化装置所需的热量来自间接冷凝器的换热空气，既能制备高品质的营养土，还有效地利用了工艺产生的余热。
(4)本发明将生活垃圾中的可燃物与餐厨垃圾分开处理，其中可燃物含水率低、热值较高，通过热解可以制备高产率、高热值的热解气；餐厨垃圾含水率、含油率较高，通过隔油池可以把餐厨垃圾中的水分尽量去除，减少了工艺能耗，减少了运行成本。
本发明整个工艺最后可以获得高热值的热解气、沼气，并将沼液、沼渣通过干化装置制备营养土，实现了产品多样化、经济效益最大化。该工艺没有二次污染问题，其运行成本较低、余热回收利用率高，并将生活垃圾中的可燃物与餐厨垃圾进行了协同处理，利于生活垃圾处理的工业化应用，实现了真正的“无害化、减量化、资源化”。
附图说明
图1是本发明实施例的一种生活垃圾处理系统结构示意图。
图2是本发明实施例的一种生活垃圾处理方法的流程图。
附图中的附图标记如下：
1、分选装置；2、破碎装置；3、旋转床热解炉；4、间接冷凝器；
5、净化装置；6、储料池；7、隔油池；8、油水分离装置；
9、粉碎装置；10、调节装置；11、厌氧消化装置；12、干化装置。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明实施例的一种生活垃圾处理系统结构示意图，图中包括分选装置1、破碎装置2、旋转床热解炉3、间接冷凝器4、净化装置5、储料池6、隔油池7、油水分离装置8、粉碎装置9、调节装置10、厌氧消化装置11、干化装置12。
从图1可见，分选装置1包括生活垃圾进口、可燃垃圾出口、餐厨垃圾出口。分选装置1的生活垃圾进口与生活垃圾相连，分选装置1的可燃垃圾出口与破碎装置2的可燃垃圾进口相连，分选装置1的餐厨垃圾出口与储料池6餐厨垃圾进口相连。
见图1，破碎装置2包括可燃垃圾进口、可燃物出口。破碎装置2的可燃物出口与旋转床热解炉3的垃圾可燃物进口相连。
从图1可见，旋转床热解炉3包括垃圾可燃物进口、油品进口、热解炭出口、热解气液出口、辐射管燃气入口和辐射管烟气出口。旋转床热解炉3的热解气液出口与间接冷凝器4的热解气液进口相连。旋转床热解炉3的热解炭出口与输送装置(图中未示出)热解炭进料口相连。旋转床热解炉3的辐射管烟气出口与厌氧消化装置11的热源入口相连。旋转床热解炉3采用辐射管对生活垃圾进行加热，炉膛内保持绝氧环境，辐射管排出的烟气用以餐厨垃圾厌氧消化装置11供热。
如图1所示，间接冷凝器4包括热解气液进口、热解气出口、热解液出口、空气入口、换热空气出口。间接冷凝器4的热解气出口与所述净化装置的热解气进口相连，间接冷凝器4的热解液出口与油水分离装置8的热解液进口相连，间接冷凝器4的换热空气出口与干化装置12的换热空气入口相连。
如图1所示，净化装置5包括热解气进口、净化热解气出口。净化装置5的热解气进口与间接冷凝器4的热解气出口相连。
见图1，储料池6包括餐厨垃圾进口、油水混合物出口、固体物料出口。储料池6的油水混合物出口与隔油池7油水混合物进口相连，储料池6的固体物料出口与粉碎装置9固体物料进口相连。
从图1可见，隔油池7包括油水混合物进口、热解油进口、油品出口。隔油池7的热解油进口与油水分离装置8的热解油出口相连，隔油池7的油品出口与旋转床热解炉3的油品进口相连。
从图1可见，油水分离装置8包括热解液进口、热解油出口、热解水出口。
从图1可见，粉碎装置9包括固体物料进口、粉碎物料出口。粉碎装置9的固体物料进口与储料池6的固体物料出口相连，粉碎装置9的粉碎物料出口与调节装置10的粉碎物料进口相连。
从图1可见，调节装置10包括粉碎物料进口、调节物料出口。调节装置10的调节物料出口与厌氧消化装置11的厌氧消化进口相连。
从图1还可见，厌氧消化装置11包括厌氧消化进口、沼液沼渣出口、热源入口、沼气出口。厌氧消化装置11的沼液沼渣出口与干化装置12的沼液沼渣进口相连。
从图1还可见，干化装置12包括沼液沼渣进口、营养土出料口、换热空气入口、余热空气出口。干化装置12的余热空气出口与大气相连。
如图2所示，实施例给出了一种生活垃圾处理方法，步骤如下：
A、生活垃圾预处理：将含水率为45％～65％的生活垃圾送入储料坑(图中未示出)中堆滤4～7天，然后把含水率降至30％左右的生活垃圾输送至分选装置1，去除其中大部分金属、渣土等无机物。分选后的生活垃圾分为两种，一种为塑料、废纸、生物质等可燃物，送至破碎装置2中进行破碎；另一种为果皮、菜叶等餐厨垃圾，送至储料池6中。
B、可燃物热解：经过预处理得到的可燃物输送至旋转床热解炉3中进行绝氧热解，旋转床热解炉3的主体设备包括旋转床热解炉、上下燃气辐射管燃烧器、以及垃圾可燃物进口、热解气液出口、热解炭出口等。可燃物均匀布在环形炉底上，并连续转动，环形炉底位于上下辐射管中间，辐射管布置于环形炉壁。可燃物随着炉底转动并发生热解反应，生成热解气液混合物及热解炭。热解气液混合物通过旋转床热解炉3末端顶部热解气液出口排出，并进入后续间接冷凝器4；热解炭转至旋转床热解炉3末端，通过炉体底部热解炭出口排出。由于可燃物经过热解后热解炭产率较小、灰分较高、热值很低，且不属于危险废物，可直接进填埋场进行填埋处置。
旋转床热解炉3中上下辐射管的温度设定为600℃～900℃，辐射管内的烟气与旋转床热解炉内的气氛隔绝，旋转床热解炉处于无氧、绝氧状态。辐射管采用蓄热式辐射管，排烟温度较低，只有130～150℃，通过管道输送至厌氧消化装置11中，给餐厨垃圾厌氧消化提供热量。
热解气液混合物经过间接冷凝器4后，冷凝下的热解液进入油水分离装置8中，分离出的热解油送入隔油池7中，剩余热解水进过处理后达标排放。间接冷凝器4中的换热介质为空气，通过换热500～600℃的热解气液混合物，将空气温度升至200～300℃。然后输送至干化装置12中，为沼液沼渣干化提供热量。
热解气液混合物经过间接冷凝器4后，得到的热解气经过净化装置5后，可以获得高热值的热解气，并作为产品出售。
C、餐厨垃圾预处理：经过分选装置1获得的餐厨垃圾，在储料池6中静置分离1～2天，排出的餐厨垃圾油水混合物与油水分离装置8分离出的热解油一同进入隔油池7中。隔油池7分离得到的油品送至旋转床热解炉3中，使油品发生热解反应，生成大量CO、H2等热解气。
储料池6得到的固体物料输送至粉碎装置9中进行粉碎，然后通过调节装置10的调节作用，将物料的pH、含水率等调节到最佳水平。
D、餐厨垃圾厌氧消化：餐厨垃圾经过预处理后，送至厌氧消化装置11中进行发酵，厌氧消化装置内的温度控制在30～50℃。之后收集的沼液沼渣再运往干化装置12中，干化装置内的温度控制在80～120℃。可以制备营养土，作为产品出售。
实施例1：
采用某市城市生活垃圾为原料，污泥含水率为52％，其工业分析及元素分析如下表：
表1原料的工业分析与元素分析
表1中英文缩写含义如下：
Mad――空气干燥原料的水分含量；
Aad――空气干燥原料的灰分含量；
Vad――空气干燥原料的挥发分含量；
FCad――空气干燥原料的固定碳含量；
Cad――空气干燥原料的碳含量；
Had――空气干燥原料的氢含量；
Nad――空气干燥原料的氮含量；
St,ad――空气干燥原料的全硫含量。
生活垃圾在储料坑堆滤4天后送入分选装置，去除其中的金属、土渣等无机物，并将废纸、塑料、织物等可燃物从生活垃圾中分选出来，输送至破碎装置中，再进行旋转床热解炉热解处理，通过冷凝、净化后分别得到热解炭、热解气及热解油水混合物。分选后剩余的餐厨垃圾送入储料池中，其中固体物料进行初步粉碎，再经过调节系统后进行厌氧消化处理，储料池收集的餐厨垃圾油水混合物与生活垃圾热解油水混合物一同输送至隔油池，上层油品再返回至旋转床热解炉中进行二次裂解，其余污水进行净化处理、达标排放。旋转床热解炉采用辐射管对生活垃圾进行加热，炉膛内保持绝氧环境，辐射管排出的烟气用以给餐厨垃圾厌氧消化装置供热，以制备沼气。所获的热解气的热值为4600kcal/Nm3，沼气的热值为5600kcal/Nm3。
实施例2：
采用某小区的生活垃圾，含水率为45％，其各组分百分含量如下表:
表2原料的各组分百分含量
生活垃圾在储料坑堆滤6天后送入分选装置，去除其中的金属、土渣等无机物，并将废纸、塑料、织物等可燃物从生活垃圾中分选出来，输送至破碎装置中，再进行旋转床热解炉热解处理，通过冷凝、净化后分别得到热解炭、热解气及热解油水混合物。分选后剩余的餐厨垃圾送入储料池中，其中固体物料进行初步粉碎，再经过调节系统后进行厌氧消化处理，储料池收集的餐厨垃圾油水混合物与生活垃圾热解油水混合物一同输送至隔油池，上层油品再返回至旋转床热解炉中进行二次裂解，其余污水进行净化处理、达标排放。旋转床热解炉采用辐射管对生活垃圾进行加热，炉膛内保持绝氧环境，辐射管排出的烟气用以给餐厨垃圾厌氧消化装置供热以制备沼气。所获的热解气的热值为4500kcal/Nm3，沼气的热值为5800kcal/Nm3。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种生活垃圾处理系统，包括储料池、隔油池、旋转床热解炉、间接冷凝器、油水分离装置；
所述储料池包括餐厨垃圾进口、油水混合物出口；
所述隔油池包括油水混合物进口、热解油进口、油品出口；
所述旋转床热解炉包括垃圾可燃物进口、油品进口、热解气液出口；
所述间接冷凝器包括热解气液进口、热解液出口、热解气出口、空气入口、换热空气出口；
所述油水分离装置包括热解液进口、热解油出口、热解水出口；
所述旋转床热解炉的热解气液出口与所述间接冷凝器的热解气液进口相连；
所述间接冷凝器热解液出口与所述油水分离装置的热解液进口相连；
所述储料池的油水混合物出口与隔油池油水混合物进口相连；
所述隔油池的热解油进口与油水分离装置的热解油出口相连，所述隔油池的油品出口与旋转床热解炉的油品进口相连。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾处理系统，其特征在于，所述生活垃圾处理系统还包括厌氧消化装置，所述厌氧消化装置包括厌氧消化进口、沼液沼渣出口、热源入口、沼气出口；
所述储料池还包括固体物料出口；
所述旋转床热解炉还包括辐射管燃气入口和辐射管烟气出口；
所述储料池的固体物料出口与所述厌氧消化装置的厌氧消化进口相连；
所述旋转床热解炉的辐射管烟气出口所述厌氧消化装置的热源入口相连。
3.根据权利要求1所述的生活垃圾处理系统，其特征在于，所述生活垃圾处理系统还包括净化装置；
所述净化装置包括热解气进口、净化热解气出口；
所述净化装置的热解气进口与所述间接冷凝器的热解气出口相连。
4.根据权利要求2所述的生活垃圾处理系统，其特征在于，所述生活垃圾处理系统还包括干化装置；
所述干化装置包括沼液沼渣进口、营养土出料口、换热空气入口、余热空气出口；
所述干化装置的沼液沼渣进口与所述厌氧消化装置沼液沼渣出口相连；
所述间接冷凝器的换热空气出口与干化装置的换热空气入口相连；
所述干化装置的余热空气出口与大气相连。
5.根据权利要求2所述的生活垃圾处理系统，其特征在于，所述储料池与所述厌氧消化装置之间设置粉碎装置、调节装置，所述储料池与所述厌氧消化装置通过所述粉碎装置、所述调节装置相连；
所述粉碎装置包括固体物料进口、粉碎物料出口；
所述调节装置包括粉碎物料进口、调节物料出口；
所述粉碎装置的固体物料进口与储料池的固体物料出口相连，所述粉碎装置的粉碎物料出口与所述调节装置的粉碎物料进口相连；
所述调节装置的调节物料出口与所述厌氧消化装置的厌氧消化物料进口相连。
6.根据权利要求1所述的生活垃圾处理系统，其特征在于，所述生活垃圾处理系统还包括分选装置、破碎装置；
所述分选装置包括生活垃圾进口、可燃垃圾出口、餐厨垃圾出口；
所述破碎装置包括可燃垃圾进口、可燃物出口；
所述分选装置的生活垃圾进口用于送入生活垃圾，所述分选装置的餐厨垃圾出口与储料池的餐厨垃圾进口相连；
所述分选装置的可燃垃圾出口与所述破碎装置的可燃垃圾进口相连；所述破碎装置的可燃物出口与旋转床热解炉的垃圾可燃物进口相连。
7.一种用权利要求1-6任一项所述生活垃圾处理系统处理生活垃圾的方法，包括如下步骤：
将生活垃圾中的可燃物送入所述旋转床热解炉中进行绝氧热解；
将所述旋转床热解炉中热解生成的热解气液混合物送入所述间接冷凝器，所述热解气液混合物在所述间接冷凝器冷凝；
将所述间接冷凝器冷凝后的热解液送入所述油水分离装置，在所述油水分离装置中将热解液分离为热解油和热解水，将分离出的所述热解油送入所述隔油池中，将分离出的所述热解水经过处理后达标排放；
将所述餐厨垃圾送入所述储料池，该餐厨垃圾在所述储料池中静置分离后得到餐厨垃圾油水混合物，将该餐厨垃圾油水混合物送入所述隔油池中；
在所述隔油池中分离所述餐厨垃圾油水混合物，将分离得到的油品送入所述旋转床热解炉中，使油品发生热解反应，生成热解气CO、H2。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
所述餐厨垃圾在所述储料池中静置分离后，将分离后得到的该餐厨垃圾中的固体物料粉碎、调节，送至所述厌氧消化装置中进行发酵；
将所述旋转床热解炉辐射管的辐射管烟气通过管道输送至所述厌氧消化装置中，给所述餐厨垃圾厌氧消化提供热量；
将所述餐厨垃圾送入所述厌氧消化装置，经厌氧消化，生成沼气、沼液和沼渣。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将所述厌氧消化收集的沼液、沼渣送入所述干化装置中；
将所述间接冷凝器中的空气换热介质，通过与500～600℃的热解气液混合物进行换热，将空气温度升至200～300℃，然后将升温后的空气送至所述干化装置中，为干燥所述沼液、沼渣提供热量。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤：
将在所述间接冷凝器中冷凝后的热解气送入所述净化装置，得到净化的热解气。
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