垃圾篩下物中植物纖維與汙泥的混合碳化處理方法與流程
2023-07-24 00:46:11 4
本發明涉及到城市垃圾環保處理技術領域，具體地說，是一種垃圾篩下物中植物纖維與汙泥的混合碳化處理方法。
背景技術：
隨著我國經濟和工業化的快速發展，城市規模不斷擴大，城市生活垃圾產生總量與日俱增。我國大多數縣、地市級城市目前正遭受生活垃圾無法有效處置所帶來的困擾，垃圾處置已成為中國可持續發展所面臨的巨大挑戰。
目前世界各國對垃圾及其篩下物的處理主流方法二種：焚燒法、填埋法，輔助方法有高溫堆肥法、RDF衍生燃料法等。然而，上述方法均存在各種不足，具體為：
1、焚燒法：
垃圾完全混合焚燒，產生的尾氣含有大量的顆粒物、硫氧化物SOx、氮氧化物NOx、重金屬、二噁英等多種汙染物，由於無分選工藝，完全混合焚燒，殘渣含大量重金屬而無法無害處置，存在二次汙染問題。產生的二噁英是一種毒性十分大的一類有機化合物，萬分之一甚至億分之一克就會給健康帶來嚴重的危害。國際癌症研究中心已將其列為人類一級致癌物。除了具有致癌毒性以外，還具有生殖毒性和遺傳毒性，直接危害子孫後代的健康。自然界的微生物和降解作用對二噁英的分子結構影響較小，很難自然降解消除，研究表明，大氣環境中的二噁英90％來源於城市生活垃圾和工業垃圾焚燒。解決方法：採用高耗能的尾氣二次升溫(1200-1500℃)裂解和淨塵後的萬伏以上高壓電弧電離分解二噁英異構體。這二個核心工序已有相應的成熟技術來實施。但這也必然帶來高溫焚燒和高壓電弧所需要的可觀的能源消耗，代價高昂。
2、填埋法：
①沒有進行前期分類及滅菌無害化處理，大量的細菌、病毒、重金屬汙染等隱患未根除；②垃圾長期堆放，滲漏液會長久汙染地下水資源，這種方法潛在危害極大。③會帶來無窮的後患。土地資源的浪費，④填埋法隨著我國「土十條」的頒布而被永久禁止。
3、高溫堆肥法：
①對垃圾未進行前期滅菌處理，微生物對生存環境要求高，如：溫度、PH值、有機物含量、通風供氧情況，碳、氮、氨比例及自然氣候等諸多條件的影響。②發酵處理周期長、佔地面積大。③無法去除硫酸根離子等，使土壤板結，汙染土地，④發酵中產生揮發性硫化氫會汙染大氣，特別是肥料中的一些重金屬元素會在土壤中富集，隨食物鏈進入人體，嚴重危害人類的身體健康。
4、RDF衍生燃料法：
①燃料由大量的塑料及橡膠製品，參入低碳烷烴熱裂解製成。②裂解後產生大量殘渣，帶來有機烷烴二次汙染問題。③篩下物也只有填埋法處理。
綜合以上論述，世界各國最常見的垃圾處理方式都存在這樣那樣的問題。不僅在無害化方面沒有達到人們要求，而且在資源化方面，也沒有挖掘出潛在的巨大資源，達到資源循環利用，給環境帶來更多負面影響。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種垃圾篩下物中植物纖維與汙泥的混合碳化處理方法，通過對生活垃圾進行碳化處理，且產出的生物質碳產品可完全用於各類鍋爐燃燒，既能產生良好的經濟效益，又可為社會提供廉價能源。
為達到上述目的，本發明採用的技術方案如下：
一種垃圾篩下物中植物纖維與汙泥的混合碳化處理方法，其關鍵在於：第一步為多級精細化分選工序，即根據組成成分對生活垃圾的篩下物進行精細分類，選出富含植物纖維的有用垃圾；
第二步為篩下物中植物纖維粉碎工序，即建立三級破碎系統，將分選出的有用垃圾粉碎成所需尺寸大小的粉末；
第三步為植物纖維粉末與汙泥按比例混合工序，即建立水份測檢系統對粉碎後的植物纖維粉末與汙泥進行水份測定，根據測定結果將植物纖維粉末與汙泥按比例進行混合，並進行壓製造粒；
第四步為植物纖維與汙泥混合物的碳化處理工序，即將植物纖維與汙泥混合物顆粒進行高溫碳化處理，製成生物質可燃炭顆粒，實現生活垃圾篩下物的資源化利用。
進一步的技術方案是，所述多級精細化分選工序的具體處理步驟為：
步驟1：對包裝的生活垃圾按尺寸解包，進行一級人工初分，將垃圾中的大件衣物、木材、樹枝、建材垃圾等分揀出來並分類，等待集中進行分類粉碎處理；
步驟2：將垃圾袋及雜物按標定尺寸剪切，使垃圾按尺寸進入二級滾篩內篩分，獲得小尺寸篩下物；
步驟3：進行一級電渦流磁選，將小尺寸篩下物中的導電金屬物選出，並通過二級人工分揀出化學危險品，將分揀後的篩下物按尺寸分孔、重量分類篩選出三類篩下物；
步驟4：對三類篩下物進行二級電渦流磁選，選出導電金屬物，通過採用三級人工分揀將電子產品、電池有害垃圾選出；
步驟5：將步驟4獲得的三級篩下物進行中級破碎，並對粉碎後的小尺寸垃圾進行星型篩分選與四級人工分揀，同時進行正壓風選機選出輕質塑料與紙張，獲得富含植物纖維的有用垃圾。
進一步的技術方案是，所述多級精細化分選工序將生活垃圾精細分出無機物類、金屬類、塑料石油製品類、植物纖維類、動物屍體類、電池或電子產品類六類物質。
進一步的技術方案是，所述篩下物中植物纖維粉碎工序中，所述三級粉碎系統為：初級剪切式破碎，將粗大木材板類、樹枝、畜類屍體進行強破碎、撕碎；中級剪切式破碎，將初級破碎後的垃圾二次破碎成條塊型；三級細破碎，將二次破碎後的垃圾破碎成顆粒狀。
進一步的技術方案是，在所述三級細破碎中，首先對二次破碎後的垃圾進行彈跳篩分選，將其中粗大木質成型條塊進入再次強剪切成顆粒，而其中的動物骨類小顆粒組成的硬質塊狀物則進行半錘打式粉碎形成粉末狀。
進一步的技術方案是，所述三級粉碎系統中，各級破碎後的垃圾的尺寸分別為200～300亳米、50～100毫米、1～5毫米。
進一步的技術方案是，所述植物纖維粉末與汙泥按比例混合工序，所述水分測檢系統還對植物纖維粉末中脂類含量、高密度纖維含量進行測定。
進一步的技術方案是，所述水份測檢系統所測定的數據還用於計算壓製造粒時擠壓顆粒的壓力、碳化處理的溫度、顆粒的進窯量。
進一步的技術方案是，所述植物纖維與汙泥混合物的碳化處理工序採用浮法流化床熱風爐烘乾旋窯，窯內溫度大於400℃，並按S型循環往返走料。
通過上述方式，使新進物料與先進烤制物料輪翻循環，最大限度利用其高溫熱空氣交換脫水，由於是成型有一定強度顆粒進料，高溫爐風讓操落的物料顆粒單向旋轉，熱交換率成倍提高，物料受熱均勻，旋轉窯內氧氣少，物料自氧化率低。
本發明的顯著效果是：解決了傳統技術中垃圾篩下物處理方式存在的各種不足，脫水速度快，顆粒炭化灰粉減少，顆粒成型穩定，焦油脫除均勻，纖維炭化速度快、熱值損失小；生成的生物質可燃炭可用於碳化爐提供熱能，實現自產自給，從而徹底實現了廢物循環利用，實現了生活垃圾篩下物資源化利用、無害化處置。
附圖說明
圖1是本發明的工序流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式以及工作原理作進一步詳細說明。
如圖1所示，一種垃圾篩下物中植物纖維與汙泥的混合碳化處理方法，處理步驟如下：
第一步為多級精細化分選工序，即根據組成成分對生活垃圾的篩下物進行精細分類，細分出無機物類、金屬類、塑料石油製品類、植物纖維類、動物屍體類、電池或電子產品類六類物質，並選出富含植物纖維的有用垃圾；在本例中的具體步驟為：
步驟1：首先對包裝的生活垃圾按尺寸解包，進行一級人工初分，將垃圾中的大件衣物、木材、樹枝、建材垃圾等分揀出來分類，等待集中進行分類粉碎處理，使垃圾安全進入下面一段機械化精細分選流程，避免垃圾損壞設備；
步驟2：採用專用設計尺寸的「破碎機和滾筒二級漏篩」進行分選：首先採用液壓剪切器將垃圾袋及雜物按標定尺寸剪切，使垃圾按尺寸進入二級滾篩內篩分，其中的小型渣土、雜物顆粒首先與塑料類垃圾分離；附著在大尺寸垃圾表面上的渣土類顆粒雜物在滾動篩中滾動、振動中抖落，篩筒內垃圾按大、小尺寸自動進行一級和二級漏下篩分，更大、更輕的篩上物質按工序進入正壓選風選機工序，風造筒內分離出產品：輕質塑料膜、微重塑料，將衣物、鞋類、動物屍體類進入碳化爐焚燒，另一類進入下一級處理。
步驟3：進入滾筒篩分二級尺寸篩漏工序：一級通過小尺寸篩下物進入到第一級電渦流磁選器，將導電的金屬物選出；二級人工分揀對化學危險品如電池、電子產品進行收集存放，剩下小型垃圾篩下物，統一進入最後一級星型篩分選。一定數值大尺寸篩下物進入彈跳篩，彈跳篩按尺寸分孔、重量分類分選出：一類篩上物規格尺寸(塑料瓶、玻璃瓶、紙盒)分類收集存放；二類篩上物規格尺寸(橡膠製品、木製品、棉製品)分類收集存放；三類篩下物規格尺寸(小渣瓷類、水果類、殘渣類)；
步驟4：對三類篩下物進行二級電渦流磁選，選出導電金屬物，通過採用三級人工分揀將電子產品、電池有害垃圾選出並送至有資質的危廢處理中心加以處置；
步驟5：將步驟4獲得的三級篩下物進行中級破碎，粉碎後小尺寸垃圾和一級、二級電渦流分選出的統統進入星型篩分選工序，為防止電子產品、電池、玻璃、瓷片等有害垃圾混入纖維質類有用垃圾中，通過四級人工分選平臺再次將電子產品、電池物質分選揀出，同時進行正壓風選機選出輕質塑料與紙張，獲得富含植物纖維的有用垃圾。
而本例中正壓風選機選出的輕質塑料和紙張的處理方法為：①輕型塑料膜，進入幹法旋轉脫泥器脫塵，脫泥、塵後進入設定尺寸粉碎器，粉碎後進入清洗池攪動水洗，去除少量紙溶物，進入旋轉脫水器，脫幹水的小尺寸各色塑料，進入光電色分器按色分類，分類後按分色別進入造粒機，完成熱塑性塑料的再生。②厚重硬質紙張、塑料類，又返回彈跳篩二次分選，分選出紙張、紙板、硬質塑料。將分類選出紙張打包售賣，硬質塑料切片按質售賣。從而實現全部垃圾的全資源化處理。
第二步為篩下物中植物纖維粉碎工序，即建立三級破碎系統，將分選出的有用垃圾粉碎成所需尺寸大小的粉末，具體為：
①液壓大功率初級剪切式破碎，將粗大木材板類、樹枝、畜類屍體進行強破碎、撕碎成200～300亳米的較大塊碎片；②液壓中級強剪切式破碎，將其二次破碎成50～100毫米條塊型，然後將其進行彈跳篩分選：其中的粗大木質成型條塊進入液壓細破碎再次強剪切成1～5毫米顆粒，而動物屍體中的骨類小顆粒10～15毫米硬質塊狀物進入半錘打式粉碎機破碎成粉末狀。
第三步為植物纖維粉末與汙泥按比例混合工序，即建立水份測檢系統對粉碎後的植物纖維粉末水份、脂類含量、高密度纖維含量以及汙泥的水分進行測定，按以上測定粉末水份、脂、纖維含量結果決定，計算與汙泥的混合量，如：垃圾粉末總體水含≤38％、脂含量低於≤15％、木材類纖維≥60％：這樣與汙泥(≤85％)含水量混合達≤60％以上比例。從而根據測定結果將植物纖維粉末與汙泥按比例進行混合，並計算造粒壓力進行壓製造粒以及設定最佳窯爐溫度和預測炭化速度；
第四步為植物纖維與汙泥混合物的碳化處理工序，即將植物纖維與汙泥混合物顆粒進行高溫碳化處理，製成生物質可燃炭顆粒，實現生活垃圾篩下物的資源化利用。
本例中，高溫碳化處理採用浮法流化床熱風爐烘乾旋窯，目前是很成熟的工藝設備。而且本實施例對流化床鍋爐進行了改進設計，將其燃燒能源改進為生物質可燃炭，以實現自產自給，完整利用循環。而且，旋窯內由操板將物料拋下並按S型循環往返走料，使新進物料與先進烤制物料輪翻循環，最大限度利用其高溫熱空氣交換脫水，由於是成型有一定強度顆粒進料，高溫爐風讓操落的物料顆粒單向旋轉，熱交換率成倍提高，物料受熱均勻，旋轉窯內氧氣少，物料自氧化率低。
在具體實施時，所述植物纖維粉末還可與生活汙泥、農業秸稈類廢棄物按比例混合，經造粒機壓製造粒後進入碳化烘乾旋窯在高溫(500-800℃)碳化，製成生物質可燃炭顆粒。其自產自給的碳燃燒後殘渣炭灰多含鉀、磷、鈣，是良好土壤改良劑碳基肥原料，因此可將殘渣碳灰用於土壤改良，實現廢渣資源化利用。