一种生活垃圾综合处理与二次污染控制的方法

摘要

一种生活垃圾综合处理与二次污染控制的方法，其主要流程为：1)生活垃圾粗分选；2)生活垃圾预处理；3)生活垃圾细分选；4)生活垃圾好氧堆肥；5)生物有机肥制备；6)垃圾衍生燃料制作；7)二次污染控制。本发明采用平行双分选线，分选线布局紧凑、各功能单元设备配置合理，易于操作及机械化控制，分拣效率和能源回收效果显著提高，可实现生活垃圾的减量化、无害化、资源化和能源化。

说明书

技术领域

本发明属于固体废弃物处理与资源化利用技术领域，涉及一种生活垃圾综合处理方法，更具体地涉及一种生活垃圾绿色处理与二次污染控制的方法。

背景技术

随着社会经济的发展，世界垃圾产量正在以三倍于经济平均增长速度的趋势增加，我国城市垃圾的产量已占世界垃圾产量的25％以上，全国668座城市中已有70％以上被垃圾包围，垃圾围城产生大量有机物、重金属和病原微生物，严重影响了环境质量和居民的身体健康。早在二十世纪初，人们便发现垃圾资源化后可以用来取暖、发电、驱动汽车，垃圾被认为是最具开发潜力的永不枯竭的“城市矿藏”，是“放错地方的资源”，生活垃圾的减量化、资源化、能源化和无害化，是改善环境质量，实现节能减排的迫切需求，也是我国社会发展的必然要求。

生活垃圾的集中处理方式主要有填埋、堆肥和焚烧。填埋法操作简单、处理成本较低，是目前生活垃圾处理的主要方式，但该法占地面积大，垃圾减量化程度低，产生的渗滤液和臭气容易对地下水及周边空气造成污染。堆肥法适宜处理有机质含量较高的垃圾，能够实现部分资源的回收利用，但由于我国垃圾混合收集，未经分拣的生活垃圾含有大量重金属等有毒有害物质，惰性杂质和病原微生物。堆肥后产品肥效低、杂质多、重金属超标，难以用作肥料或土壤改良剂，市场销路不佳。

焚烧法可实现垃圾的减量化和无害化，但由于我国原生垃圾组成复杂、含水率高、热值低，直接焚烧处理需要消耗大量辅助燃料，投资大，运行费用高。原生垃圾还含有塑料、电池等废物，直接燃烧产生二噁英、飞灰等危险废物，对周围环境造成严重的二次污染。

因此，为实现生活垃圾的减量化、资源化、能源化和无害化，有效遏制二噁英、重金属、飞灰等有毒有害物质的二次污染，改善机械分选线布置分散、各功能单元设备衔接混乱，分选效率普遍偏低等不足，必须探索新型生活垃圾综合处理与二次污染控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生活垃圾综合处理与二次污染控制的方法，以改进公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的生活垃圾综合处理与二次污染控制的方法，其主要流程为：

1)生活垃圾粗分选

生活垃圾首先进行垃圾破袋和大块垃圾的分离收集，分选后的筛下物进行铁磁性物质和难降解物质的分离并回收；

2)生活垃圾预处理

可降解物料进行兼性生物发酵预处理，预处理温度控制在30～65℃，处理后的物料含水率降低60％以上；

3)生活垃圾细分选

将预处理后的物料再次进行细分选，分离出铁磁性物质和难降解物质，将粗分选与细分选分离出的铁磁性物料合并后经两级磁选滚筒筛和弹跳分选机实现不同粒径金属的分离回收；

4)生活垃圾好氧堆肥

细分选后的筛上物进入好氧发酵仓进行好氧堆肥，好氧堆肥的温度为40～70℃，堆肥后的生活垃圾含水率下降80％以上；

5)生物有机肥制备

经粗分选、预处理、细分选和好氧堆肥的物料再进行筛分后进行好氧堆肥，使垃圾中难降解物质进一步分解和无害化，腐熟后的堆肥产品为本成品生物有机肥；

6)垃圾衍生燃料制作

将垃圾分选后的可燃性筛上物与石灰按比例混合，其中塑料、石灰占物料干重的80％和5％，各物料混合后破碎、挤压成型制成垃圾衍生燃料；非可燃性筛上物制成建筑材料；

7)二次污染控制方法

垃圾处理厂的机械分选设备、发酵仓顶部均设有恶臭气体收集管道，臭气先后进入洗涤塔、双层生物滤池进行处理；双层生物滤池中填充有滤料，滤料由好氧堆肥产品和部分筛上物组成，堆肥产品与筛上物比例为10∶1；

垃圾生物处理仓底部设有渗滤液收集槽，处理过程中产生的渗滤液分别经厌氧池进行处理，处理后污水用于厂区绿化、生物发酵过程的补水；处理过程产生的污泥与分选后的垃圾混合进行好氧堆肥。

所述的方法，其中，垃圾粗分选和精细分选线均采用两条平行运行的分选线。

所述的方法，其中，垃圾粗分选由两级破袋滚筒筛、磁分选装置组成；垃圾细分选由一级滚筒筛、磁分选装置、三级滚筒筛组成。

所述的方法，其中，每级滚筒筛的筛上物出口和磁分选装置废料出口均配有风力分选装置，风选出的物料在风选皮带的输送下进入塑料干洗机和塑料打包机。

所述的方法，其中，磁分选装置由电磁分离器、磁选皮带机、物料换向反弹皮带机组成，生活垃圾经进料皮带机输送至磁分选装置后，垃圾中的铁磁性物质在电磁分离器和磁选皮带的共同作用下回收利用，剩余垃圾进入换向反弹机，根据各组分密度、比重及空气阻力不同被分离。

所述的方法，其中，磁分选装置分选出的金属物料进入磁选线，先后经换向磁选皮带机、两级磁选滚筒筛和弹跳分选机，分别实现废金属、瓶盖、电池、打火机不同粒度、密度和弹性铁磁性物质的分离回收。

所述的方法，其中，生活垃圾预处理条件的含氧量0～5％，温度30～65℃。

所述的方法，其中，好氧堆肥的通风方式为堆体底部负压通风，通风频率5～24h/d。

所述的方法，其中，渗滤液收集与通风均通过堆体底部条形沟槽，沟槽横截面为上宽下窄的梯形结构。

所述的方法，其中，垃圾衍生燃料制作中添加固氯剂后经机械破碎后挤压成圆柱体颗粒，固氯剂为Ca(OH)₂和/或CaO₂，固氯剂添加量为垃圾干重的5％～20％。

本发明的优点在于：

(1)本发明创新采用平行双分选线，将破袋、筛分、磁选、风选、弹跳分选技术有机结合，分选线布局紧凑、各功能单元设备配置合理，分拣效率显著提高，可有效分离可燃物质，玻璃、塑料、竹木、织物、橡胶、砖石等组分，以及废金属、电池、打火机等有毒有害物质，能源回收效果佳，有效控制二次污染排放。

(2)本发明分选线设备及发酵仓均为全封闭，设有恶臭气体、渗滤液收集和处理系统，显著减少二次污染排放，改善垃圾处理厂环境，实现垃圾处理机械化、自动化、资源化。

(3)本发明充分利用垃圾分选筛上废料、生物堆肥产品，以不同方法制成具有高附加值的垃圾衍生燃料RDF、生物滤池滤料、建筑材料等。此外，臭气经生物滤池处理后循环通入发酵仓供气，污水处理产生的污泥用作好氧堆肥调节剂，整个综合处理过程无废物产生，实现生活垃圾零排放和资源化、能源化利用。

(4)本发明磁选效果理想，有毒有害物质有效分离，生活垃圾经生物预处理、好氧堆肥、精致堆肥过程有效降低含水率和提高垃圾有机质含量，且塑料和重金属含量极低，有机肥品质高。

(5)本发明易于操作及机械化控制，方法紧凑合理，设备能耗较低，二次污染少，符合可再生能源政策和循环经济理念。

附图说明

图1为本发明方法流程图；

图2为本发明分选装置示意图；

图3为本发明滚筒筛示意图；

图4为本发明磁选皮带机示意图。

附图标记说明：

1.电磁分离器；2.磁选皮带；3.换向反弹皮带机；4.恶臭气体收集管道；5.垃圾进料口；6.进料皮带；7.金属出料口；8.金属接料皮带；9.废料出口；10.外壳；11.皮带轮；12.条形筛网；13.支架；14.挡板；15.发动机；16.磁铁；17.滚轴；18.换向磁选皮带；19棱柱型磁性胶条。

具体实施方式

本发明提供的生活垃圾综合处理的方法，包括原生垃圾粗分选、生物预处理、精细分选、好氧堆肥、精致堆肥、垃圾衍生燃料(RDF)制备、臭气处理、渗滤液处理等系统。原生垃圾经破袋滚筒筛、磁分选装置进行粗分选，分选后垃圾进入生物预处理仓脱水和稳定化，预处理后的垃圾再进入精细分选线，经筛分、磁选、风选等方法将可资源化利用和有毒有害的产品高效分离，剩余有机物料进行好氧堆肥后再筛分，腐熟制成成品肥。

分选获得的高热值可燃筛上物，添加固氯剂后破碎、挤压成型制成RDF。砖石等惰性筛上物再生制成建筑材料。

生物预处理、好氧堆肥和精致堆肥过程产生的渗滤液进入污水处理设施，包括调节池、厌氧池、好氧曝气池、冷却塔、超滤、臭氧催化氧化池。污水处理后用于厂区绿化、发酵补水；处理过程中产生的污泥与分选后垃圾混合进行好氧堆肥。

机械分选设备、发酵仓顶部均设有恶臭气体收集管道，管道与生物滤池处理系统相连，臭气处理系统包括再生池、洗涤塔、生物滤池等装置。

所述的垃圾综合处理方法，其中，垃圾粗分选和精细分选线均采用A、B两条平行运行的分选线。

所述的垃圾综合处理方法，其中，垃圾粗分选由两级破袋滚筒筛、磁分选装置组成。垃圾精细分选由一级滚筒筛、磁分选装置、三级滚筒筛组成。

所述的垃圾综合处理方法，其中，每级滚筒筛的筛上物出口和磁分选装置废料出口均配有风力分选装置。风选出的物料在风选皮带的输送下进入塑料干洗机和塑料打包机。

所述的垃圾综合处理方法，其中，磁分选装置由电磁分离器、磁选皮带机、物料换向反弹皮带机组成。生活垃圾经进料皮带机输送至磁分选装置后，垃圾中的铁磁性物质在电磁分离器和磁选皮带的共同作用下回收利用，剩余垃圾进入换向反弹机，根据各组分密度、比重及空气阻力不同被分离。

所述的垃圾综合处理方法，其中，粗分选和精细分选线的磁分选装置分选出的金属物料进入磁选线后，在换向磁选皮带机的作用下合并在一起，先后经两级磁选滚筒筛和弹跳分选机，实现废金属、瓶盖、电池、打火机等不同粒度、密度和弹性铁磁性物质的分离回收。

所述的垃圾综合处理方法，其中，生活垃圾的生物预处理条件为兼性发酵，堆体高度1.0～3.5米，含氧量0～5％，温度30～65℃，处理时间8～30d。垃圾好氧堆肥条件为好氧发酵，含氧量8～20％，堆体高度1.0～2.5米，温度40～70℃，处理时间10～30d。通风方式为堆体底部负压通风，通风频率5～24h/d。

所述的垃圾综合处理方法，其中，渗滤液收集与通风均通过堆体底部条形沟槽，沟槽横截面为梯形结构，上宽下窄，底宽5～20cm，表面宽10～40cm，槽深10～30cm。

所述的垃圾综合处理方法，其中，RDF制作采用塑料、织物、竹木、纸等筛上物，塑料含量为50％～90％。筛上物添加固氯剂后经机械破碎后挤压成圆柱体颗粒，RDF颗粒直径5～30mm，长度20～100mm。固氯剂可以为Ca(OH)₂、CaO₂，但不仅限于以上化合物。

所述的垃圾综合处理方法，其中，生物滤池的填料采用生活垃圾好氧堆肥产品、垃圾分选出的竹木和织物等筛上物。堆肥产品与筛上物比例为5∶1～20∶1。

本发明提供的生活垃圾综合处理的方法由生活垃圾机械分选、生物处理、恶臭气体处理、渗滤液处理等系统组成，并将处理后的垃圾用于制备有机肥、RDF、建筑材料等产品，实现生活垃圾的无害化、资源化和能源化。

原生垃圾经两条平行运行的分选线进行机械分选。垃圾粗分选由两级破袋滚筒筛、磁分选装置组成；垃圾精细分选由一级滚筒筛、磁分选装置、三级滚筒筛组成。滚筒筛的筛上物出口和磁分选装置废料出口均配有风选装置，风选出的物料在风选皮带的输送下进入塑料干洗机和塑料打包机。磁分选装置分选出的金属物料进入磁选线，先后经换向磁选皮带机、两级磁选滚筒筛和弹跳分选机，分别实现不同粒度、密度和弹性铁磁性物质的分离回收。

粗分选后垃圾送入生物预处理仓，在30～65℃温度下兼性发酵处理8～30d进行垃圾脱水和稳定化。预处理后的垃圾再进入精细分选线，经筛分、磁选、风选等方法将可资源化利用和有毒有害的产品高效分离，剩余有机物料进行好氧堆肥，堆肥条件为好氧发酵，含氧量8～20％，堆体高度1.0～2.5米，温度40～70℃，处理时间10～30d。

好氧堆肥产品经筛分后进行精致堆肥后制成有机成品肥。机械分选获得的高热值可燃筛上物，添加固氯剂后破碎、挤压成型制成垃圾衍生燃料RDF。砖石等惰性筛上物再生制成建筑材料。

机械分选设备、发酵仓顶部均设有恶臭气体收集管道，臭气经再生池、洗涤塔、生物滤池等装置进行处理。生物滤池的滤料由好氧堆肥产品和分选出的竹木、织物等组成。垃圾生物处理过程中产生的渗滤液经调节池、厌氧池、好氧曝气池、冷却塔、超滤、臭氧催化氧化池等设施进行处理。污水处理后可用于厂区绿化、发酵补水；处理过程中产生的污泥与分选后垃圾混合进行好氧堆肥。

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，列举实施例并结合图1进行详细说明。

实施例1

处理量为1200吨/天的城市生活垃圾处理厂，原生垃圾经钢板受料槽送入厂后经过垃圾粗分选进入生物预处理仓脱水和稳定化，预处理后的垃圾再进入精细分选线，经筛分、磁选、风选等方法将可资源化利用和有毒有害的产品高效分离，剩余有机物料进行好氧堆肥。生物处理后的垃圾、筛上物、惰性物料分别用于生产生物有机肥、RDF、建筑材料等产品，实现生活垃圾的减量化、无害化和资源化。

1、生活垃圾粗分选

原生垃圾经钢板送料口进行粗分选线，粗分选线由A、B两条平行运行的分选线构成，垃圾首先送至两级破袋筛分装置，进行垃圾破袋和大块垃圾、鞋的分离收集。破袋滚筒筛长8m，滚筒直径2.5m，筛孔为10cm条形，与水平面夹角为1～5度。

筛下物进入高6m的磁分选装置，电磁分离器1和磁选皮带2位于装置5.5米高处，垂直下方1米处为换向反弹皮带机3，垃圾经磁选和换向反弹分选后，铁磁性物质经换向磁选机进入磁选线，两级磁选滚筒筛将易拉罐等废金属分离回收，再经弹跳分选机将电池、打火机等分离，剩余砖石、鞋、橡胶等难降解物质作为建筑材料加以利用，分选后剩余可降解物料由物料输出皮带运送至生物预处理仓进行处理。破袋滚筒筛筛上物出口和磁分选装置废料线出口处均设有风选装置，并与塑料干洗机和打包机相连，用于塑料回收，塑料回收装置为公知设备。

2、生活垃圾预处理

生活垃圾进入开放式预处理仓进行兼性生物发酵，粗分选后的垃圾采用条垛式堆放，堆体宽5～8m，长10～30m，高2.5～3.5米，并按照垃圾进仓时间不同进行单独堆放，整个处理过程不需通风或翻堆，预处理温度控制在35～65℃，处理时间8～30d，处理后垃圾含水率降低60％以上。仓体顶部设有臭气收集管道，堆肥产生的渗滤液经仓底导流槽进入污水处理系统，分别经厌氧反应池、A/O处理池、超滤和臭氧催化氧化池进行深度处理，污水处理装置为公知设备，处理后的污水用于厂区绿化。

3、生活垃圾精细分选

将生物预处理后的垃圾运至A、B两条平行运行的精细分选线，垃圾先后经一级滚筒筛、磁分选装置和三级滚筒筛进行分离分选。该磁分选装置高6m，顶部设有恶臭气体收集管道4，电磁分离器1和磁选皮带2位于装置5.5米高处，垂直下方1米处为换向反弹皮带机3。垃圾进料口5与水平面呈8度角，进料皮带6宽为160cm，金属出料口7位于进料口正下方，金属接料皮带8宽80cm，方向与进料皮带呈90度。垃圾经磁选和换向反弹分选后，砖石、玻璃、鞋、橡胶等难降解物质经废料出口输送至废料线，废料出口9与水平面呈8度。滚筒筛直径2m，长8m，由外壳10、皮带轮11、条形筛网12、支架13、挡板14、发动机15组成，与水平面均呈1.5度角。经初级磁选的混合铁磁选物料，经磁选线皮带带入滚筒筛，滚筒筛在皮带轮带动下以0.2～0.8m/s速度旋转，不同粒度的物料经筛分后收集。四级滚筒筛的尺寸相同，环形筛孔孔径分别为10cm、5cm、5cm和3cm。破袋滚筒筛筛上物出口和磁分选装置废料线出口处均设有风选装置，并与塑料干洗机和打包机相连，用于塑料回收，塑料回收装置为公知设备。

磁分选装置分选出的金属物料进入磁选线，粗分选与细分选产生的铁磁性物料在换向皮带机的作用下合并后经两级磁选滚筒筛和弹跳分选机实现不同粒径金属、打火机、电池等有毒有害物料的分离回收。其中，换向磁选皮带安装于金属出料皮带上方处，换向磁选皮带的支架上下方各安装两个中部为磁铁16的滚轴17，换向磁选皮带18与金属出料皮带8垂直，且与磁选线皮带平行。换向磁选皮带的磁选皮带上间隔地横向安装有棱柱型磁性胶条19。磁性滚筒筛为两级，与磁选线皮带连接的第一级磁性滚筒筛的筛网孔径大于第二级磁性滚筒筛的筛网孔径；磁性滚筒筛安装进与水平面呈1～8度，出料端设有挡板14，便于物料收集。弹跳分选机的弹跳皮带与水平面呈1～5度角。

4、生活垃圾好氧堆肥

垃圾精细分选后的筛下物进入好氧发酵仓进行好氧堆肥，筛上物经破碎、压块制作衍生燃料。垃圾采用条垛式堆放，堆体宽5～8m，长10～30m，高1～2米，并按照垃圾进仓时间不同进行单独堆放，温度控制在40～65℃，处理时间为15～30d，通过堆体底部负压通风，使堆体含氧量保持在10％以上，通风频率10～24h/d。堆肥后的垃圾实现无害化，垃圾含水率下降80％以上。

5、生物有机肥制备

生活垃圾经粗分选、生物预处理、精细分选和好氧堆肥的产品再进行筛分后精细堆肥，使垃圾中难降解物质进一步分解和无害化，精细堆肥的堆体高度1～2m，在30～70℃条件下处理时间10～30d，不需通风处理。腐熟后的堆肥产品经破碎、造粒、抛光和打包制备成品生物有机肥。

6、垃圾衍生燃料制作

将垃圾分选后的高热值可燃筛上物与石灰按比例混合，其中塑料、石灰占物料干重的80％和5％。各物料混合后破碎、挤压成型制成垃圾衍生燃料RDF。RDF为圆柱体颗粒，直径10～30mm，长度30～100mm。砖石等惰性筛上物再生制成建筑材料。

7、二次污染控制方法

垃圾处理厂的机械分选设备、发酵仓顶部均设有恶臭气体收集管道，臭气先后进入洗涤塔、双层生物滤池进行处理。双层生物滤池中填充有高吸附性能滤料，滤料由好氧堆肥产品和部分筛上物(竹木、织物等)组成，堆肥产品与筛上物比例为10∶1。

垃圾生物处理仓底部设有渗滤液收集槽，处理过程中产生的渗滤液分别经厌氧池(22×25×7，3850m³)、好氧曝气池(18×20×7，2520m³)、冷却塔(2套)、臭氧催化氧化池(6×8×7，336m³)等设施进行深度处理。处理后污水主要用于厂区绿化、生物发酵过程的补水；处理过程产生的污泥与分选后垃圾混合进行好氧堆肥。

本发明创新采用平行双分选线，将破袋、筛分、磁选、风选、弹跳分选技术有机结合，分选线布局紧凑、各功能单元设备配置合理，分拣效率显著提高。充分利用垃圾分选筛上废料、生物堆肥产品，以不同方法制成具有高附加值的垃圾衍生燃料RDF、生物滤池滤料、建筑材料等，实现生活垃圾零排放和资源化、能源化利用。