申请日2005.05.12
公开(公告)日2006.02.01
IPC分类号B09B3/00
摘要
本发明属固体废弃物处理及资源化综合利用领域，本发明公开了生活垃圾清洁化处理技术，生活垃圾暂存时，采用除臭剂和微波灭菌相结合的方法杀菌除臭，渗滤液循环处理。分选出的有机物进行高温高压降解处理，杀灭全部微生物，制造出供综合利用的清洁化原料。分选出的塑料同竹木及无机物制成燃料块，供燃气发生炉进行气化处理，提供清洁能源。所产生的飞灰，经稳定化处理后，同炉渣一起制建筑材料。烟气脱硫后循环利用。清洗废水 ，生活污水经磁强化曝气生物滤池和磁强化化学絮凝滤池联合处理后，水再生循环回用;污泥回收利用。整个处理厂为清洁化处理;不外排污染物。
权利要求书
1.生活垃圾的清洁化处理技术，其特征在于从垃圾倾倒、暂存时的恶臭处 理;分选后有机物、无机物的资源化处理;清洁化燃气热能的产生;污水、烟 气、尾气、飞灰、炉渣的资源化处理，都采用清洁化;循环、回收利用的方法， 最后达到无剩余物。
2.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理技术中的垃圾倾倒，暂存时的 恶臭处理，其特征在于，采用酸洗钢板的含酸硫酸亚铁废液做除臭剂;含酸的 浓度为15%-18%，含Fe+2在5%-8%，采用在暂存间设除臭剂贮罐和喷头装置， 向暂存间的垃圾进行喷雾处理，喷雾量为垃圾体积的2%-10%，除臭剂同时也做 为催化剂同垃圾渗滤液一起用泵输送到有机物的处理装置，进行高温高压的化 学催化降解的循环处理;垃圾中的多余水份，采用微波干燥机进行快速干燥脱 水处理，同时达到进一步消毒灭菌的目的。
3.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理技术中，分选出的有机物的资 源化处理，其特征在于，分选出的有机物包括厨余、纸、木本及草本类植物、 果品皮、核渣、动物皮毛、皮革、布类的天然纤维、人造纤维、非塑料的化学 合成纤维，采用高温高压的化学催化降解方法处理，温度大于120℃，压力大于 0.2MPa，处理时间大于2min，化学催化降解处理方法包括;化学催化水解、固氨 处理，水汽催化热裂解、固氨处理，高温高压催化热解、膨化处理，高温高压 催化裂解、撞击流处理，高温高压电化学水解、固氨处理，其结果彻底杀灭所 有微生物，彻底除臭，完全稳定化，清洁化，为综合利用提供清洁的有机材料， 可制成有机氮肥、有机氮复合肥，动物纤维饲料，人造板，水泥、混凝土的激 发、增强剂，生态颜料。
4.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理技术中，热能的产生，其特征 在于分选后的塑料、竹木和无机物如泥砂、石子、玻璃、陶瓷经粉碎，配料、 混合，加压成型制成燃料块，进行热解、气化、干馏处理，产生粗燃料气，经 净化电除尘、电除焦油，水吸收氨中和硫化氢，催化剂作用下的脱硫处理，形 成硫氢酸铵，催化剂为1、4-萘醌-2-磺酸铵(NQ)，加量为硫离子总量的1-5倍， 同时吹入空气，空气量为液体量的1-5倍，这时硫氢酸铵与空气中氧在NQ作用 下生成氨水并析出硫;氰氢铵同硫反应生成硫氰酸铵，NQ在氧作用下，由还原 态氧化成氧化态继续催化，NH3/H2S>0.5-0.9，硫磺回收、过量氨回收，产生清 洁燃料气，经余热锅炉清洁燃烧，产生水蒸汽和热空气做为供给燃气发生炉和 处理有机物的能源，除尘的飞灰含重金属用5%的硫化钠以喷雾方式同飞灰进行 混合反应使飞灰中的重金属形成硫化物、而呈难溶状态达稳定化，加量以纯硫 离子计，为重金属总量的1-5倍，焦油掺入燃料块中，做助燃剂，稳定化飞灰和 灰渣制建材，脱掉的硫磺掺入到有机肥料中，补充中量元素硫。
5.如权利要求4所述的生活垃圾清洁化处理技术中燃料块进入燃气发生炉 进行热解、气化、干馏处理，产生粗燃料气，其特征在于，燃料块尺寸为直径 6mm-100mm从炉顶进入，从余热锅炉产生的热空气和水蒸汽分别从炉底部炉箅 进入，炉灰从下部排出，炉内反应温度控制在800℃-1800℃，压力控制在 0.1MPa-4.0MPa，水蒸汽为饱和蒸汽或过热蒸汽，其用量为气化燃料块中1Kg 纯碳，所需饱和蒸汽为0.3Kg-0.8Kg，如过热蒸汽为0.2Kg-0.6Kg。
6.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理技术中的飞灰、炉渣处理都采 用清洁化，循环回收利用的方法，其特征在于经稳定化处理的飞灰，再同燃气 发生炉产生的炉渣混合在一起做为建筑材料;如免烧砖、建筑砌块、地面砖、 路边砖、所用粘合剂为硅酸钠模数为10-30，加量为固体部分的10%-30%，改性 剂聚丙烯酰胺加量为硅酸钠的1‰-5‰，固化剂为氟硅酸钠，加量为硅酸钠的 5%-30%，加压成型所需压力为50T/cm2-1000T/cm2，固化时间为1h-24h，燃料 气经电捕集器除掉焦油可掺入到燃料块中，做为助燃剂。
7.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理技术中的污水采用清洁化循环 回收利用的方法，其特征在于，污水的种类有冲洗车辆、设备、容器、地面的 污水、生活污水分别进入调节池，体积为水量的4-5倍，经磁化器处理后，进污 泥滤池，体积为污水量的4-7倍，水利负荷为1m3-6m3/m2·h，其中采用聚苯 乙烯泡沫塑料为材质的漂浮滤料，滤层厚2m-5m，粒径为1mm-5mm，污泥滤池 出水再经磁化器处理后，进一级曝气生物滤池，一级曝气生物滤池出水经磁化 器后，再进入二级曝气生物滤池，具体参数完全同一级曝气生物滤池，采用分 子筛富氧曝气方式，分别向污泥滤池，曝气生物滤池分别曝气，富氧含量≥90%， 曝气量同污水量之比为1-7∶1;运行周期为24h-48h，反冲洗水量为处理后水量 的1%-3%，采用汽水混和的反冲洗方式，空气量为水量的10%-50%，反冲洗水 沉淀浓缩，上清液回调节池，浓缩污泥进污泥滤池;二级曝气生物滤池滤料尺 寸、滤层厚度，同污泥滤池滤料，二级曝气生物滤池出水加铁、铝、硅三元共 聚无机高分子聚凝剂，加量为80mg/L-200mg/L，泵前混合，经磁化器处理后， 进絮凝反应池，停留时间为0.3h-1h后，进化学絮凝滤池，工艺参数同曝气生物 滤池，不同之处，不经富氧曝气，水利负荷为5m3-10m3/m2·h，其出水用高压 静电消毒灭菌器后，进清水池，处理后水可循环利用做冲洗用水、消防用水、 绿化用水，污水经此法处理后，符合国家规定的杂用水标准，污泥滤池中的剩 余活性污泥返回到有机物高温、高压催化降解罐中，循环利用;磁化器磁场强 度为1000高斯-8000高斯，磁场变换次数为3-20次;流速为1m/s-50m/s;高压 静电消毒器的电压为1万伏-3万伏，电流为直流1豪安-0.001豪安，流速为 1m/s-50m/s。
整个系统装置为全密封，每个装置设通气孔，接到20m高的排气管，对处 理装置产生的气体高空排放，污水处理装置周围没有恶臭产生，没有蚊蝇寄生。
8.如权利要求1所述的生活垃圾清洁化处理技术，其特征在于除处理生活 垃圾外，还包括其它行业的有机固体废弃物如人、牲、禽粪便;以植物、动物 为原料加工产品的工业有机废渣;发酵行业的有机废渣、农业、林业、废弃物 和剩余物，污水处理厂的剩余活性污泥。
说明书
生活垃圾清洁化处理技术
本发明公开了生活垃圾清洁化处理技术
技术领域：
本发明属于有机固体废弃物清洁化处理及资源化综合利用领域
背景技术：
目前，国内外生活垃圾处理基本上采用三种方法;焚烧、堆肥、卫生填埋法; 还有第四种方法，所谓上述三种或二种方法组合的综合处理法。焚烧法经高温 焚烧无害化较彻底，但产生3%-4%的飞灰含超标二恶英和重金属谓危险品废弃 物，需二次处理。方法有超过1000℃的高温熔融使之玻璃化;塑料熔融包埋， 加稳定剂后的水泥包埋。总之，处理后，需要二次填埋处理，成本很高。焚烧 产生15%-20%的灰渣需填埋处理，或运出厂外，做其它利用。焚烧法产生的烟气 含二恶英是强烈致癌物，需经焚烧炉的二燃室经1200℃的高温，停留时间不低 于2S，才能使二恶英分解掉。至今国内外超标二恶英排放的，焚烧法为数不少， 焚烧法还浪费能源。有的采用焚烧发电，回收电能，但热能中只有30%才转化为 电能，70%的热能没有被利用，而浪费掉了。垃圾中本来有用的资源可以直接回 收利用，或处理后回收利用，可焚烧法却白白浪费掉了。焚烧法投资很高，运 行成本也很高。
堆肥法，就是用20天-30天时间将垃圾进行堆肥发酵;有好氧堆肥和厌氧堆 肥;还有好氧和厌氧结合的堆肥;有静态堆肥和动态堆肥。总之，就是利用生 活垃圾中的自然微生物进行长时间发酵。产生55℃以上的高温将大多数病害菌 和虫卵杀灭。但耐高温的芽孢杆菌是灭不掉的。经自然微生物生生死死，周而 复始的长时间堆肥发酵，耗尽了垃圾中绝大部分营养物质，只剩下不易再利用 的腐殖质和微生物死亡菌体和产生的抑制性物质即微生物毒素，使微生物不能 再继续发酵产热，这就是所谓的稳定化，完成了堆肥发酵的整个过程。由于垃 圾中的易腐有机质大量消耗，变成温室气体挥发，使垃圾减量到三分之一左右。 但其中的重金属不能被微生物分解，挥发，而留在垃圾堆肥中，使之被浓缩， 增量了近三倍左右。堆肥含重金属量高，含微生物毒素高，含不易被杀灭的有 害芽孢杆菌类，不能做农用肥料。长期以来，国内外都将垃圾堆肥用做绿化用 的营养土或叫土壤改良剂。但近年来，美国，欧洲不主张用垃圾堆肥做绿化用 的土壤改良剂。为避免生态风险，只能用做填埋厂的覆盖土。也就是进行填埋 处理。堆肥过程中还产生大量的有毒有害气体，如温室气体和恶臭气体，使蚊 蝇大量寄生，环境卫生很差，极易发生流行性传染病。堆肥易产生可燃气体， CO、H2、CH4，经常发生燃烧和爆炸。
卫生填埋法是堆肥发酵法的另一种形式，其生物学原理同发酵法相似。产生 的垃圾渗滤液不易生物降解，需用物化和生化联合处理，运行成本很高。填埋 产生易燃沼气经常发生燃烧，爆炸。填埋法，占用大量土地，浪费土地资源。 由于安全考虑，封场后，十年内除绿化外，不能做任何利用。填埋过程中同堆 肥一样，产生大量有毒有害气体，温室气体和恶臭气体，有大量蚊蝇寄生，易 产生流行性传染病。为克服以上三种方法的弊端，本发明采用清洁化的处理方 法，彻底灭菌除臭。在处理过程中，采用清洁化循环处理方法，不产生二次污 染物，不外排废水、废气、废渣、不产生温室气体和恶臭气体、没有蚊蝇寄生。 采用资源物，能源物循环回收利用的清洁化处理方法，最后达到、无排放物、 无剩余物的结果。
发明内容：
垃圾密封运输车运到处理厂经整车称量后，经密封通道，进入垃圾倾泄、暂 存间。将垃圾用密封车翻斗倾泄至破袋、暂存坑，倾泄过程中经破袋机破袋后， 打开除臭剂喷淋泵，除臭剂经泵压力推出自喷头喷雾，垃圾中的微生物被除臭 剂中的H+和Fe+2所杀灭。除臭剂为机械行业酸洗钢板产生的含硫酸亚铁的酸性 废液，含酸浓度为15%-18%，Fe+2为5%-8%，喷雾量为垃圾体积的3%-10%。 除臭剂中的Fe+2同产生恶臭的硫化物发生化学反应生成FeS而消除了恶臭。酸 性作用使垃圾的PH达4-5.5。抑制了产生恶臭的绝大部分微生物。此种方法产 生的除臭剂剩余物同垃圾渗滤液一起经泵输送到有机物的高温高压化学催化降 解罐中做为催化剂。同时也达到了以废治废目的。比目前采用的有机除臭剂成 本低，比生物滤池除臭节省投资，节省运行费用。除臭后的垃圾含水量较高， 影响分选，经履带或廊道式微波干燥机快速干燥，脱水。干燥时间为1min-5min。 温度为60℃-100℃。由于微波的交变静电场作用，从垃圾内部产生交变静电场 的摩擦生热，对有机物同时也起到降解作用。快速脱水作用同时也起到进一步 消毒灭菌作用。微波干燥机出料输送到磁性除铁器、筛选机、人工分选台、风 选机、分选出铁、铜、铝回收。筛选、风选出的泥砂、石子、玻璃、陶瓷等无 机物同分选出的易燃塑料和竹木、经粉碎、配料、再加石灰加水调成石灰浆做 粘合剂，加量为易燃物和无机物总量的1%-6%。无机物不超过总量的15%-35%。 用压力成型机成型，压力为20T/cm3-200T/cm3，燃料块尺寸为直径6mm-100mm。 含水量30%-50%。用余热做热源的干燥机，燃料块干燥成含水量≤30%时，进 入燃料气发生炉，进行热解、气化、干馏处理，生产清洁化的燃料气。燃料块 从燃料气发生炉上部进入，热空气和热蒸汽分别从炉底部进入，燃料气从炉上 部出去，炉灰渣从炉底部排出。炉体外做夹层通水冷却产生的热水或蒸汽进余 热锅炉。燃料气经电捕集器分别除飞灰、除焦油，这是成熟公开技术。飞灰用5 %的硫化钠处理，加量以硫离子计，为重金属总量的1-5倍。使硫化钠同飞灰中 的重金属反应生成重金属的硫化物，难溶于水而处于稳定态。净化后的燃料气 主要含易燃的CO和H2，CH4少量，进入余热锅炉，燃烧产生热空气和过热蒸 汽或饱和蒸汽;再用于燃料气发生炉做为热源和汽化剂。热空气温度为150℃ -800℃，过热蒸汽温度为150℃-450℃，燃料气发生炉温度控制在800℃-1800℃， 压力控制在0.1MPa-4MPa，蒸汽用量为燃料块中1Kg纯碳需要饱和蒸汽 0.3Kg-0.8Kg，如用过热蒸汽为0.2Kg-0.6Kg。过热蒸汽和热风的另一部分用于 高温高压的化学催化降解罐中;过热蒸汽压力为0.3MPa-2.0MPa，温度为120℃ -400℃。使有机物大分子降解成小分子再经分子重排，发生美拉德反应而固氨， 达到化学稳定化。处理后的清洁物料，无恶臭，只有焦糊或咖啡式香味;可做 为有机氮肥，有机氮复合肥;可做为纤维饲料;还可做为人造板;水泥、混凝 土激发、增强剂;生态颜料等多方面用途。处理方法包括化学催化水解处理; 化学催化水解固氨处理;水汽催化裂解固氨处理;高温高压催化热裂解膨化处 理;高温高压催化热裂解撞击流处理;高温高压电化学催化水解固氨处理等。 化学催化降解产生的尾气，含甲酸、乙酸，用石灰中和成甲酸钙、乙酸钙可回 收利用。具体见发明专利：“一种高养分复合肥及其生产方法”专利号： 2L961.20682.9，申请发明专利：“生活垃圾的化学稳定化处理技术”专利申请 号：200510025613.1。
燃料气净化中用电捕集器分离的焦油掺入到燃料中做为助燃剂。燃料气净化 中经稳定化处理的飞灰和炉灰渣混和在一起做建筑材料;如免烧砖、建筑砌块、 地面砖、路边石。所用粘合剂为硅酸钠，模数为10-30，加量为固体部分的 10%-30%;固化剂为氟硅酸钠，加量为硅酸钠用量的5%-30%。加压成型所需压 力为50T/cm3-1000T/cm3，固化时间为1h-24h，可代替水泥实现快速固化，不 用养生28天，只需固化5h-12h就可施工应用，节省设备占地面积，提高产量。 燃料气净化最后用水吸收本身产生的NH3，它同硫化氢发生中和反应，生成硫 氢化铵再添加1，4-萘醌-2-磺酸铵作催化剂，同前者反应重新生成氨水而析出硫。 催化剂经鼓空气氧化再生，重复利用。空气量为液体量的1-5倍。NH3/H2S为 0.5-0.9积累多余的NH3水蒸发浓缩成液氨用于制肥。脱掉的硫回收利用，可加 入到肥料中补充中量元素硫。
垃圾清洁化处理厂所产生的污水，有冲洗车辆，冲洗设备容器，冲洗地面的 污水和生活污水。采用磁场强化曝气生物滤池和磁场强化絮凝滤池相结合的处 理方法;处理到国家规定的生活杂用水标准;回收利用做为冲洗水，消防用水， 绿化用水。产生的污泥输回到高温高压化学催化降解罐中循环处理。整个污水 处理系统经磁化处理大幅度减轻了恶臭的产生。整个系统为密封系统。每个处 理设备设有通气孔，用引风机经负压引自高20m的排气管，高空排放。污水处 理系统周围没有恶臭，没有蚊蝇出现。冲洗污水和生活污水进入调节池均质。 经磁化器进行磁化处理，然后进污泥滤池。用污泥滤池代替沉淀池，污泥滤池 上部装有聚苯乙烯泡沫塑料，粒径为1mm-5mm，滤层厚2m-5m。滤料上边有穿 孔压板，功能是漂浮滤料不能随水带出，起截留和强制接触絮凝作用。由于污 泥微生物浓度高，可耐冲击负荷。污泥滤池同时具有好氧、兼氧和厌氧三种作 用。不仅去除COD、BOD、SS效果好，脱氮，除磷效果也很好。磁场强化处理; 一是增强溶解氧浓度;二是刺激污泥中微生物活性，使之快速繁殖，增强分解 有机物的能力;增强污泥吸附活性，使净化效果提高。污泥滤池水利负荷为1m3 /m2·h-6m3/m2·h。污泥令为5天-10天。污泥滤池出水经磁化器后，经一级 曝汽生物滤池;出水再经磁化器后，进入二级曝气生物滤池;水力负荷同为1m3 /m2·h-6m3/m2·h。出水投加铁、铝、硅、三元共聚无机高分子絮凝剂，采取 泵前加药、混和的方式经磁化器后进絮凝反应池，停留时间为0.3h-1h，加量为 80mg/L-200mg/L，然后进化学絮凝滤池;水利负荷为5m3-10m3/m2·h，经截 留吸附、架桥将水净化。其出水经高压静电消毒灭菌器消毒、灭菌。高压静电 交流变直流;电压1万伏-3万伏;电流强度为1毫安-0.001毫安;流速1m/S-50 m/S，出水细菌总数，大肠菌值皆符合国家规定的杂用水标准;可做为冲洗用水， 消防用水，绿化用水。磁化器磁场强度采用1000高斯-8000高斯;磁场变换次 数为3次-20次;流速1m/S-50m/S。曝气采用分子筛富氧曝气机。富氧含量为 ≥90%，曝气量同污水量之比为1-7∶1，分别向污泥滤池，一级和二级曝气生物 滤池从底部用微孔曝气头进气。污泥滤池和二级曝气生物滤池的运行周期皆为 ≥48h。滤料反冲洗时停止进水，降低水位，滤料随之松散开，所含絮凝污泥快 速沉淀到池底部，二级曝气生物滤池用汽、水脉冲方式自下而上冲洗滤料;冲 洗水采用处理后水，冲洗水量很少，为处理后水量的1%-5%。因聚苯乙烯泡沫 塑料为疏水，不粘附污泥，反冲洗很容易。二级曝气生物滤池反冲洗污泥经浓 缩池浓缩后，上清液进调节池，浓缩污泥用污泥泵打入污泥滤池;污泥滤池中 的污泥因低负荷运行，会自行分解大部分，剩余活性污泥用污泥泵输入高温高 压化学催化降解罐进行循环处理。化学絮凝滤池运行周期为24h-48h，反冲洗采 用处理后水，冲洗水量及冲洗方式同生物滤池。反冲洗的化学污泥经浓缩后， 上清液进调节池，浓缩化学污泥用含酸硫酸亚铁废液溶解铁、铝、硅，PH值控 制在3时，进离心机，被溶解的铁、铝、硅上清液进废液贮罐。泥饼即分离絮 凝剂的化学污泥用二种方法循环处理;一是同飞灰、炉渣混在一起做建材材料; 二是可进化学催化降解罐，循环处理。
生活垃圾的清洁化处理技术由于对污水、尾气、粗燃料气、废渣都采用清洁 化处理，循环利用，结果无剩余物，没有向厂外排放任何污染物和剩余物。
生活垃圾清洁化处理技术也适用于对人、畜、禽粪便的处理;适用于农业、 林业的桔杆、剩余物、废弃物处理;适用于以动、植物为原料加工所产生的有 机废弃物的处理;适用于发酵行业产生的有机废弃物的处理;适用于污水处理 厂剩余活性污泥的处理。