城市生活垃圾全部回收利用的方法

摘要

本发明公开了一种城市生活垃圾全部回收利用的方法，包括垃圾分类、垃圾的稳定化、催化裂解步骤，将城市生活垃圾全部回收再生利用，完全做到了无害化、资源化处理，不存在垃圾焚烧法和垃圾填埋法长期占用和污染土地资源的缺点；无废水、废渣、废气排放，不存在垃圾填埋法中垃圾渗出液、臭气等对环境造成严重污染的缺点；生产过程最高温度不超过180℃，无有害有毒物“二噁英”合成；最终的产品可以是建材，无有机肥料生成，不存在垃圾堆肥中的重金属通过食物链对人畜造成危害的缺点；本回收利用法生成的建材产品，环保指标均达到国家相关标准要求，产品市场容量巨大，不存在因为产品无出路，旧垃圾转变成新垃圾的困境。

说明书

技术领域

本发明涉及城市垃圾的处理办法，具体是一种城市生活垃圾全部回收利用 的方法。

背景技术

世界各国各地区的城市生活垃圾因经济发展水平、生活习惯及消费水平等 不同，生活垃圾的组成成分、形态、产出特性以及收集方式等诸多方面存在很 大区别，所选择的处理技术和处理方式也就不同，但归纳起来，主要三种：焚 烧处理方法、填埋处理方法和堆肥处理方法。

焚烧处理法的缺点在于：

1，焚烧垃圾会产生二次环境危害，特别是焚烧垃圾产生的残渣需要填埋处 理，长期占用和污染土地资源；2，垃圾焚烧设备投资大，运营费用高。

填埋处理方法的主要缺点：

1，垃圾填埋场存在严重的二次污染；2，垃圾填埋场排放出来的生物燃气 存在爆炸及火灾隐患；3，垃圾填埋场长期占用和污染大量土地资源。

堆肥处理方法的缺点：

1，堆肥处理法减量及无害化程度低；2，堆肥处理法对环境造成二次污染； 3，经济效益差。

发明内容

本发明针对上述缺点，研发出一种城市垃圾全部回收再生利用的方法，主 要是通过物理破碎、生物降解、高分子催化裂解、高分子聚合等方法完全解决 了垃圾无害化和垃圾资源化的问题，是目前世界上最环保最经济的垃圾处理方 法，也是最符合中国国情的垃圾处理方法，为实现上述发明的目的，本发明是 采用以下技术方案来解决的：

一种城市生活垃圾全部回收利用的方法，包括如下步骤：

（1）、垃圾分类，采用机械或人工分类和磁选装置分类的将收集到的生活 垃圾分类成：有害垃圾、可直接回收利用的垃圾以及不可直接回收利用的垃圾， 其中不可直接回收利用的垃圾是分选出有害垃圾和可直接回收利用的垃圾后剩 余的垃圾；

（2）、垃圾的稳定化，将分选出的有机垃圾进行厌氧发酵，获得残渣料；

（3）、催化裂解，将分选出的高分子材料、残渣料进行催化裂解反应，得 到高活性物料。

优选的，所述垃圾分类步骤包括：

一级分选，拣选垃圾中的大件垃圾，将大件垃圾进行粗破碎和磨粉，再经 过磁选装置将废黒金属磁选出，剩下的粉料输送到催化裂解车间，废黑金属集 中输送到金属清洗干燥装置，其它垃圾输均匀地撕裂、破碎，然后由皮带输送 装置输送到二级分选工序；

二级分选，通过强磁选机、电晕分选机、强风分选机、中强分风选机、中 风风选机进行分选，同时分别拣选垃圾中的有害垃圾、废金属、废玻璃、废纸、 废橡胶和废塑料。

优选的，还包括筛分处理，将分选后可直接回收利用的垃圾筛分成大于 60mm和小于60mm两类，粒径小于60mm的垃圾经磁选后，由输送带将其直接 送往厌氧发酵车间，经预处理后进入垃圾的稳定化步骤。

优选的，所述垃圾的稳定化之前，对分选出的有机垃圾进行稀释、混匀和 加热。

优选的，所述垃圾的稳定化时，对分选出的有机垃圾进行搅拌。

优选的，所述厌氧发酵产生的气体经冷凝及脱硫处理。

优选的，未能厌氧发酵完全的所述有机垃圾进行有氧发酵，获得完全稳定 的残渣料。

优选的，所述催化裂解步骤包括：

分选出的高分子材料、残渣料混合均匀后通过管道输送到一级催化裂解装 置，得到初级活性物料；

初级活性物料和二级裂解助剂经过计量后，通过管道输送到二级催化裂解 装置，进行二级催化裂解反应，得到高活性物料；

将高活性物料输送带除臭装置中进行除臭冷却处理。

优选的，所述一级催化裂解装置为回转筒式催化裂解炉。

优选的，所述二级催化裂解装置为中温加压捏合式催化裂解装置。

本发明提供的城市生活垃圾全部回收利用的方法如有以下工艺特点：

（1）、城市生活垃圾（未分类）全部回收再生利用，完全做到了无害化、 资源化处理。不存在垃圾焚烧法和垃圾填埋法长期占用和污染土地资源的缺点。

（2）、垃圾在处理全过程均处于密封空间中，做到了生产过程无三废排放， 即无废水、废渣、废气排放。不存在垃圾填埋法中垃圾渗出液、臭气等对环境 造成严重污染的缺点。

（3）、生产过程，最高温度不超过180℃，无有害有毒物“二噁英”合成。不 存在垃圾焚烧处理中产生剧毒致癌物质“二噁英”污染环境伤害人们身体健康的 缺点。

（4）、最终的产品是建材，无有机肥料生成，不存在垃圾堆肥中的重金属 通过食物链对人畜造成危害的缺点。

（5）、本回收利用法生成的建材产品，环保指标（可溶性重金属含量、挥 发物等）均达到国家相关标准要求。产品市场容量巨大，不存在因为产品无出 路，旧垃圾转变成新垃圾的困境。

具体实施方式

以下结合通过实施例对本发明进行阐述，然而本发明的保护范围并非仅仅 局限于以下实施例。所属技术领域的普通技术人员依据本发明公开的内容，均 可实现本发明的目的。

一种城市生活垃圾全部回收利用的方法，包括：

第一部分，主要是解决垃圾分类的问题，即采用机械（或人工）分类和磁 选装置分类的将收集到的生活垃圾分类成：有害垃圾、可直接回收利用的垃圾、 不可直接回收利用的垃圾。其中有害垃圾主要包含干电池、日光灯、体温计等 废物；可直接回收利用的垃圾是指废金属、废玻璃、废纸、废橡胶、废塑料； 不可直接回收利用的垃圾是指分选出有害垃圾和可直接回收利用的垃圾后剩余 的垃圾。不可直接回收利用的垃圾进入下一道工艺进行稳定化。

第二部分，主要解决的问题是垃圾的稳定化。将不可直接回收利用的垃圾 进行厌氧发酵，其产生的生物气体用于发电、加热用。未能厌氧发酵完全的垃 圾则进行进一步的有氧发酵，完全稳定后的残渣料经消毒干燥后进入下一道催 化裂解生产工序。

第三部分，主要解决的问题是将垃圾物料（包括发酵残渣）进行有条件的 催化裂解，制作活性材料。该活性材料可以添加各种辅料后生产各种建材产品。

各部分具体工艺如下：

第一部分，垃圾分选分类：

垃圾运送到处理厂经过磅后倒入地下收料仓，收料仓容积设计为处理厂30 天以上的处理量。然后用装载机将圾铲倒进输送带给料装置中，通过输送带给 料装置将垃圾均匀地送到预处理工序。当输送带上的垃圾通过分选作业平台时， 输送带两侧的拣选工人根据作业分工要求，分别拣选垃圾中的大件垃圾（包括 大件建筑垃圾），其它垃圾继续输送到破袋装置系统。将大件垃圾输送到粗破碎 装置和粉碎装置进粗破碎和磨粉，再经过磁选装置将废黒金属磁选出，剩下的 粉料（简称为L1料）输送到催化裂解车间。废黑金属集中输送到金属清洗干燥 装置。

经过破袋装置处理后，袋装垃圾被均匀地撕裂、破碎，然后由皮带输送装 置输送到二级分选工序。

二级分选是对垃圾进行分类分选回收的关键工序。当输送带上的垃圾通过 强磁选机、电晕分选机、强风分选机、中强分风选机、中风风选机，、分选作业 平台时，输送带两侧的拣选根据作业分工要求，分别拣选垃圾中的有害垃圾、 废金属、废玻璃、废纸、废橡胶和废塑料，置于操作工人旁边的分类漏斗中。 分类漏斗的底部与相应的垃圾装运箱相通，被拣选的物料通过漏斗落入相应的 垃圾装运箱内，在规定的时间内，由专用的运输车将其运送到指定地点，进入 下一道处理工序。

筛分处理主要是通过滚筒筛对经过破碎袋以及二级人工拣选后的垃圾进行 筛分处理。另外，考虑到我国垃圾的实际情况，在滚筒筛内会加入第二次破 袋设计，以确保所有垃圾均能通过机械筛分。根据粒径的不同，一级滚筒筛可 以将垃圾筛分成大于60mm和小于60mm两类。粒径小于60mm的垃圾经磁选 后，由输送带将其直接送往厌氧发酵车间，经预处理后进入发酵系统。

经磁选后的粒径大于60mm的垃圾再次进行人工分选，以进一步回收其中 能直接回收利用的物质。当输送带上的垃圾经过分选作业平台时，输送带两边 的工人拣选出垃圾中的有害垃圾、废金属、废玻璃、废纸、废橡胶和废塑料。 余下的部分由输送带直接输送到破碎机破碎。经破碎的垃圾由输送带输送到筛 分系统，再进行筛分处理。

将人工分选出的废塑料或废橡胶输送到粉碎装置进行粉碎，经粉碎后的废 橡胶粉和粉塑料粉由输送带输送到磁选装置回收黑色金属。经磁选后的粉料（简 称为L1料）输送到催化裂解车间。

将人工分选出的非金属和废玻璃输送到清洗干燥装置，经清洗干燥后，包 装出售。清洗液回收产量，循环使用。经废水回收处理装置处理后得到的污泥 直接输送到厌氧发酵车间。

将人工分选出的废纸直接输送到废纸打包装置进行打包后出售。

将人工分选出的有害垃圾集中交由有资质的公司处理，或输送到粉碎装置 中进行粉碎，然后同树脂水泥混凝土材料一起输送到混合设备中进行混合。再 将混合物料倒入经预制好的树脂混凝土空心块中，密封后固化成型。该树脂混 凝土块可以作为公路隔离带或挡土墙等用途。

第二部分，垃圾的稳定化：

经过第一部分工艺分选后的有机垃圾（粒径小于60mm）和污泥通过输送带 输送到厌氧发酵车间。为了达到设计处理能力，并控制物料在发酵罐中的流量 以及设备的运行，需要对进入厌氧发酵车间的垃圾进行精确的计量。因此，在 连续混合泵的传送带上集成一个可以连续计量的装置。

为达到最佳的微生物降解条件，垃圾在进入发酵罐发酵之前，需在混合泵 中进行必要的稀释、混匀和加热。经混合泵稀释、混匀和加热达到要求后的物 料即为待发酵浆，由一个特别坚固的活塞泵将混合泵中的均匀混合物注入到发 酵罐中。待发酵浆直接由管道输送到完全密闭的发酵罐中，整个厌氧发酵过程 在同一个发酵罐中进行，避免了有机酸的外逸。

为了待发酵物料快速降解，提高厌氧发酵的效率，在发酵过程需要对发酵 物料进行搅拌，让发酵物料充分混匀和接触面积的更新。因此，一个有效的搅 拌器装置对于该过程来说十分必要。

厌氧发酵过程产生的生物气体是一种混合气体，主要成分为CH₄、CO₂、H₂S、 以及水汽。因此，为保护设备，方便生物气体的储存与利用以及控制SO₂排放 对环境的影响，需对生物气体进行净化处理，去除其中的H2S与水汽。水汽的 去除主要在冷凝器中进行，从发酵罐出来的含有饱和水汽的生物气体在经过冷 凝器时，其中所含水汽冷却凝结，达到干燥的目的。H₂S主要通过箱式脱硫设备 去除，其中脱硫以氧化铁为主要活性催化组分，并添加多种助催化剂与载体， 在常温下通过催化作用去除H₂S，脱硫率可达90%以上。

发酵过程产生的生物气体储存在发酵罐内物料上方的自由气室（圆顶盖） 内，每个发酵罐可设计容纳局够体积的低压生物气体。生物燃气收集后经过检 测可直接并入城市天然气销售管道。

如经过厌氧发酵后，垃圾混合物料无法完全稳定，则在追加有氧发酵，待 发酵物完全稳定后，通过管道流入湿气破碎装置中，经破碎完成后的物料为均 质浆状物料，由防腐泥浆泵将其输送到脱水装置。每条生产线设有三个特殊螺 杆压渣机对发酵物进行脱水经脱水后得到的发酵渣料，直接输送到微波消毒干 燥装置进行处理。物料经微波消毒烘干后，直接由输送带输送到细粉碎设装置 中破碎。细粉碎粉设备主要由辊式粉碎机及辅助设备组成，物料经细粉碎成粉 状后，经震动筛网过筛，粒径大于3mm的物料，重新回流到细粉碎装置中再进 行粉碎，粒径小于等于3mm的物料（简称L2料），输送到一级催化裂解装置处 理。

第三部分，催化裂解，生产建材

本工艺中催化裂解处理垃圾的原理是：将垃圾中的高分子材料，包括橡胶、 热塑性塑料、热固性塑料、工程塑料、合成纤维等进行催化裂解，将部化学基 团的分子链打断，形成有活性的化学分子基团，这些活性分子基团可以在一定 温度、催化剂条件下通过交联剂进行聚合交链反应，将原来偏向于线性状态的 大分子基团变成网状立体结构的基团结构，同时通过分子之间的范德华力的作 用，将其它不能参加聚合交链反应的分子或分子团粒（即垃圾粉粒）包裹在其 中，形成紧密稳定的一个整体结构。热塑性塑料产品，在加热到其软化点温度 以上时，在外力的捏合下和分子之间的范德华力的作用下，它会同其它垃圾粉 粒很好的熔合，当废塑料成分含量足够时，同其它垃圾粉粒熔融混合并冷却凝 固后，现场紧密结构的物体。

具体工艺流程为：将从垃圾分选车间输送过来L1料，从发酵车间输送过 来的L2料、废橡胶粉、废塑料粉粒、发酵车间输送过来的未发酵固体粉粒按设 计配方进行计量后，直接投入混合设备中混合。混合均匀后通过管道输送到一 级催化裂解装置。

一级催化裂解装置采用回转筒式催化裂解炉。一级催化裂解完毕后，得到 初级活性物料，并直接由管道输送到初级活性物料储存罐中储存备用。

二级催化裂解装置采用中温加压捏合式催化裂解装置，初级活性物料和二 级裂解助剂经过计量后，通过管道输送到二级催化裂解装置，进行二级催化裂 解反应。

二级催化裂解完毕后，得到高活性物料。通过输送带直接将高活性物料输 送带除臭装置中进行除臭冷却处理。

经出臭冷却后的物料，由自动包装装置进行称量和包装，并直接由输送带 将包装好的高活性物料输送到高活性物料储存仓。

该高活性物料可以通过添加不同的助剂，制作成达到弹性要求、强度要求、 硬度要求及颜色要求的物体，根据物体的不同物料性能，生产成不同用途的建 材产品。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的 原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方 法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在 具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理 解为对本发明的限制。