申请日2016.09.19
公开(公告)日2017.02.15
IPC分类号C02F11/10; B01D53/84; B01D50/00
摘要
本发明公开了一种垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法，包括干法脱酸脱焦工序、布袋除尘工序、强制冷凝工序、自洁循环水洗与生物菌噬滤工序、臭氧紫外光解工序、活性炭吸附工序等六道工序进行组合，实现了六级臭气去除，最终实现了排放出的气体达到国家标准。其显著效果是：创新的应用了干法脱酸、脱焦技术，放弃了传统喷淋脱酸、脱焦、脱尘产生大量废水，浪费资源的工艺技术，再加上成熟的旋风和布代除尘技术、生物滤床技术、紫外光催氧化技术以及活性炭吸附等除臭技术进行臭气去除，且实现了整个过程的零排放。
权利要求书
1.一种垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法，其特征在于：包括以下六道工序;
第一步为干法脱酸脱焦工序，将垃圾与污泥混合隔氧加热碳化排出的高温混合臭气和碱性石灰干粉按比例混合，进入旋风高速混合反应塔中进行中和除酸、吸附焦油、初步脱臭、降温;
第二步为布袋除尘工序，将反应后合成的酸钙颗粒、焦油粒、粉尘进行排出，剩下弱酸性无尘臭气;
第三步为强制冷凝工序，将弱酸性无尘臭气在不接触冷媒的热交换中，以足够热当量冷媒进行热交换，将臭气降至一定温度;
第四步为自洁循环水洗与生物菌噬滤床工序，将冷凝后的无尘臭气进行水洗净尘、脱酸，并滞留一段时间由菌噬体分秘胶原体吸附;
第五步为臭氧紫外光解工序，将菌噬吸附后排放的净化气中遗漏的异味分子体，经紫外光强烈瞬时照射，击碎并氧化遗漏逃逸的异味分子体;
第六步为活性炭吸附工序，将紫外光解后任逃逸的残余异味有机分子、以及前几道工序产生的全部二氧化碳气体，通过活性炭进行彻底吸附。
2.根据权利要求1所述的垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法，其特征在于：在干法脱酸脱焦工序中，通过双螺旋高速反应塔旋转空气流，让石灰干粉与混合臭气充分接触反应，并对混合气体进行降温冷却。
3.根据权利要求2所述的垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法，其特征在于：在强制冷凝工序中，所述的冷媒选用水，换热媒介选用不锈钢加散热翅片，并以不锈钢耐压基数及取材厚薄决定热交换常数，从而以此依据换算冷凝换热总量、所需时间和需水量，进行热交换后将无尘臭气的温度降至30℃度。
4.根据权利要求1所述的垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法，其特征在于：在自洁循环水洗与生物菌噬滤床工序中，所需滞留时间至少为30秒。
5.根据权利要求1所述的垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法，其特征在于：在臭氧紫外光解工序中，所述异味分子体为臭气中未被破坏的各类长碳链体、短碳链体、单分子体、小孢子、单细胞等异味分子体。
6.根据权利要求1所述的垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法，其特征在于：在活性炭吸附工序中，所述活性炭为具有多层结构箱体，且颗粒为多腔结构，腔径为0.5～1.7nm，由活跃的C12-18碳颗粒组成。
说明书
垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法
技术领域
本发明涉及到垃圾“臭气”处理技术领域，具体地说，是一种垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法。
背景技术
随着全球经济和工业化的快速发展，城市规模的不断扩大，城市生活垃圾产生总量与日俱增，在工业化处理城市生活垃圾的的过程中,为达到减量化和完整处理垃圾，都是以焚烧和填埋二种方式进行处理。带来了无法根除的隐患：臭气污染问题。
由于人们对大气污染环境意识加强，对垃圾产生的臭气污染，要求治理呼声越来越高，目前，世界各国最常见的对垃圾为臭气源头的处理方式，只有填埋和焚烧二种主流方式;高温堆肥、RDF衍生燃料等辅助方式，臭气问题也同样未彻底解决!
高温堆肥
堆肥法是利用自然界广泛存在的细菌、放线菌、真菌等微生物的新陈代谢作用机理，在适宜的温度、湿度条件下进行自我增生、繁殖、代谢，从而将有机脂、纤维质类降解，消除垃圾减量。
“堆肥技术”适合处理易腐烂、可降解类有机质垃圾。将其成转化为可用的有机肥料，减小环境污染，杀灭垃圾中的一定量病菌，具有无害化和资源化的“特征”。但微生物对生存环境有一定的要求，如：温度、PH值、有机物含量、通风供氧情况，碳、氮、氨比例及自然气候等诸多条件的影响。而且发酵处理周期长、占地面积大。此过程中无法去除硫酸根离子等，反而使土壤板结，污染土地，发酵中产生挥发性硫化氢大量“臭气”污染大气，严重危害人类的身体健康。
卫生填埋
卫生填埋是将垃圾运送到选定好的场所进行填埋。填埋法具有技术成熟、操作简单、投资和运营成本低、处理量大、适用于所有类型垃圾等诸多优点，是目前采用最多的处理方式。
但是，填埋的垃圾并没有进行前期无害化处理，大量的细菌、病毒、重金属污染。其垃圾堆放地渗漏液还会长久污染地下水资源，所以，这种方法潜在危害极大，会给子孙后代带来无穷的后患。垃圾填埋场周围几公里散发的“臭气”无法解决;目前，填埋法随着我国“土十条”的颁布而被永久停止。
焚烧法
该工艺是一种高温热处理技术，就是将城市生活垃圾作为固体燃料，投入到焚烧炉中与煤、或石油、或天燃气混合燃烧，在高温条件下，空气中的氧气与垃圾中的可燃物质发生氧化还原反应释放热量，使其垃圾减量为固态炉渣、飞灰。混合复杂“臭气”也无法有效处理排放。
垃圾焚烧法可缩小垃圾的体积，一般焚烧处理后可减容80%-90%，减容效果相当显著。占地面积较小、选址灵活，靠市区较近、减少垃圾运输费用，处理周期短。同时，可以回收垃圾焚烧的热能用来发电，余气用来取暖，变废为宝，资源化程度高。
缺点是：①焚烧的尾气含有大量的颗粒物、硫氧化物SOx、氮氧化物NOx、重金属、二噁英等多种“臭气”污染物无法有效处理，②由于无分选工艺，完全混合焚烧，残渣含大量重金属而无法无害处置，存在二次污染问题。
二噁英是一种毒性十分大的一类有机化合物，万分之一甚至亿分之一克的二噁英就会给健康带来严重的危害。国际癌症研究中心已将其列为人类一级致癌物。二噁英除了具有致癌毒性以外，还具有生殖毒性和遗传毒性，直接危害子孙后代的健康。并且，自然界的微生物和水解作用对二噁英的分子结构影响较小，环境中的二噁英很难自然降解消除，只能1200-1500℃高温裂解。因此二噁英污染是关系到人类存亡的重大问题，必须严格加以控制。
RDF衍生燃料
RDF是垃圾衍生燃料简称(RDF)。RDF具有热值高、燃烧稳定、易于运输、易于储存、二次污染低和二恶英类物质排放量低等特点，广泛应于各类燃烧煤质锅炉应用中。
该工艺是把垃圾中的可燃物(橡胶、塑料、木材及其它有机物质)通过破碎、干燥、成型等过程，制成用于干燥工程、水泥制造、供热工程和发电工程等领域。但是这种燃料也有缺点，因燃料中含有大量的塑料及橡胶制品，在燃烧过程中产生大量残碳灰、焦油、混合“臭气”且极易产生二噁英，也会带来如卫生填埋和焚烧发所带来的问题。
综合以上论述，我们可以看到，世界各国最常见的垃圾处理方式有填埋和焚烧二种，不仅在无害化方面没有达到人们要求，而且还产生大量重金属有害残渣和混合臭气污染。垃圾焚烧法，尽管它回收了垃圾焚烧时产生的热能发电，余气用来取暖，但只是辅助燃料。有研究表明，城市垃圾热值的利用率仅为15%-20%，其中相当部分有价值的资源在焚烧中变成废气而排放，而且二噁英排放一直超标排放，给环境带来更多负面影响。
针对世界各国对的垃圾臭气源头处理，都存在这样或那样的不足及应用的局限性，本发明提供一种对生活垃圾混合污泥碳化过程中臭气零排放的处理方法，以实现生活垃圾处理中“臭气”无害化零排放。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供：一种垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法，该方法基于干法脱酸脱焦技术，能够分类逐级有效地进行臭气去除，实现达标排放。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种垃圾与污泥碳化臭气零排放处理方法，其关键在于：包括以下六道工序;
第一步为干法脱酸脱焦工序，将碱性石灰干粉与垃圾污泥混合隔氧加热碳化后，排出的高温混合臭气按比例混合，并进入旋风高速混合反应塔中进行中和除酸、吸附焦油、初步脱臭、降温;
第二步为布袋除尘工序，将反应后混合气体中合成的酸钙颗粒、焦油粒、粉尘进行排出，剩下弱酸性无尘臭气;
第三步为强制冷凝工序，将弱酸性无尘臭气在不接触冷媒的热交换中，以足够热当量冷媒进行热交换，将臭气降至一定温度;
第四步为自洁循环水洗与生物菌噬滤床工序，将冷凝后的无尘臭气进行水洗净尘、脱酸，并滞留一段时间由菌噬体分秘胶原体吸附;
第五步为臭氧紫外光解工序，将菌噬吸附后排放的净化气中遗漏的异味分子体，经紫外光强烈瞬时照射，击碎并氧化遗漏逃逸出的异味分子体;
第六步为活性炭吸附工序，将紫外光解后任逃逸的残余异味有机分子、以及前几道工序产生的全部二氧化碳气体，通过活性炭进行彻底吸附。
进一步的，在干法脱酸脱焦工序中，通过双螺旋高速反应塔旋转空气流，让石灰干粉与混合臭气充分接触反应，并对混合气体进行降温冷却。
通过上述手段，最大限度让石灰干粉在高温、高湿环境与混合臭气接触反应，并充分利用气流高速旋转碰撞让石灰干粉增大与混合臭气的表面接触机会，让第一步酸碱达到最大限度中合，由于又在逐步降温过程中，粉尘最大限度与焦油附着，酸碱反应后生成合成碳酸钙、硫酸钙等大、小粉尘颗粒，后经脉冲反吹布袋除尘器去除各类粉尘。
进一步的，在强制冷凝工序中，所述的冷媒选用水，换热媒介选用不锈钢加散热翅片，并以不锈钢耐压基数及取材厚薄决定热交换常数，从而以此依据换算冷凝换热总量、所需时间和需水量，进行热交换后将无尘臭气的温度降至30℃度。
进一步的，在自洁循环水洗与生物菌噬滤床工序中，所需滞留时间至少为30秒。
该步工序中，将冷凝至30℃度左右的无尘臭气，再次进行水洗净尘、脱酸，基本反应式为：恶臭气体+O2微生物细胞代谢物+CO2+H2O。然而由于恶臭气体成分不同，其分解产物不同，不同种类的微生物，分解代谢的产物也不一样。因此，无尘臭气必须滞留30秒以上，以保证菌噬体分秘的胶原体能够尽量吸附臭气。
进一步的，在臭氧紫外光解工序中，所述异味分子体为臭气中未被破坏的各类长碳链体、短碳链体、单分子体、小孢子、单细胞等异味分子体。
进一步的，在活性炭吸附工序中，所述活性炭为具有多层透气结构箱体，且颗粒为多腔结构，腔径0.5～1.7nm，由活跃的C12-18碳颗粒组成。
本发明的显著效果是：本发明创新的应用了干法脱酸、脱焦技术，放弃了传统喷淋法脱酸、脱焦、脱尘产生大量废水，浪费资源的工艺技术，再加上成熟的旋风和布代除尘技术、生物滤床技术、紫外光解氧化技术以及活性炭吸附等除臭技术进行综合逐级臭气去除，最终实现了排放出的气体达到和超越国家标准，且实现了整个生产过程的零排放。