垃圾无害化、资源化治理的一种方法

摘要

我国产生的垃圾具有垃圾中家庭餐余的成分多，因此垃圾的收到基水分含量高(≮50％)低位发热量低(≯5MJ/kg)的明显特点。本发明采用了采用增加生物质能源的方法，首先把垃圾转化成为垃圾衍生燃料，然后再使用完全隔离空气和外部加热的方法，在300-600(℃)的恒温工作条件下，实现对垃圾材料的干燥、除臭、消毒、干馏热解；最后用快速冷凝的方法，迅速分离热解产生的气体中的可冷凝与不可冷凝的气体成分；用风选的方法分离热解产生的固体材料，使它们各尽所用。用本发明治理垃圾，不需要对收到状态的垃圾额外进行加工处理，不产生二噁英，不产生任何哪怕十分微小的二次污染，能够使垃圾中的各种物质100％的得到重复利用。

权利要求

1.垃圾无害化、资源化治理的一种方法，其特征是将垃圾完全限制在隔离空气和使用垃圾自身产生的热解气体作为循环加热的載能工质的连续密闭干馏炉内，在循环加热載能工质达到300-600(℃)的恒温条件下，对垃圾进行连续不断的干燥、除臭、消毒和热裂解；

用垃圾热解气冷凝后产生的冷凝液喷淋垃圾热裂解气体进行快速冷凝，分离开热裂解气体中的可以冷凝成为液体的气体成分和不可以冷凝成为液体的燃气气体成分；用风选的方法分离开垃圾经过恒温干燥、热解后产生的固体有机质半焦材料和已经完成≮300℃除臭、消毒的全部无机质固体材料，使这些物质各得其所，从而完成垃圾的无害化、资源化治理。

2.垃圾无害化、资源化治理的一种方法，其特征在于以垃圾废弃物为载体，通过加入秸秆类农业废弃物的方法，把垃圾转变成为垃圾衍生燃料的混合料，在生产生物燃料的过程中，同步实现垃圾的“无害化、资源化”治理，其具体的步骤和方法如下：第一步；收到状态的垃圾运抵垃圾处理厂现场；

第二步：根据垃圾处理厂使用的设备大小和垃圾处理厂的规模，将垃圾进行粉碎处理成为适宜的的颗粒或者不进行粉碎处理，直接使用；

dw

第三步：检测垃圾的收到基水分Mar和收到基低位发热量Q ar；

第四步：选择适宜大小的秸秆颗粒/秸秆粉末，将垃圾调配成为Mar≯35％和dw

Q ar≮12MJ/kg的垃圾衍生燃料混合料并搅拌均匀；

第五步：将调配好的垃圾衍生燃料混合料，输入到和空气完全隔离的《连续密闭干馏炉》中，在300～600(℃)的恒温和完全隔离空气的双重条件下，使用干馏热解产生的气体作为循环加热的工质，对垃圾衍生燃料混合料进行干燥、除臭、消毒，最后直至完成全部热解，完成对垃圾材料中的含氯有机质材料的无害化干馏和对于各种病菌、细菌的恒温消毒处理，获得到由垃圾衍生燃料混合料产生的热裂解气体和已经经过300℃以上恒温消毒净化处理的热裂解固体；

第六步：将获得的热裂解气体经过具有保温功能的除尘器除尘后输入到快速冷凝器中，分离开热裂解气体中的可冷凝气体成分和不可冷凝气体成分，将可冷凝气体的冷凝液在冷却分离后获得的液体燃料部分集中分类别储存后使用，将获得的其余液体(大部分为有机质水溶液)继续用于快速冷凝器自身的喷淋冷凝过程，多余部分作为肥料或者农药处理；

第七步：将不可冷凝气体收集起米，用泵输送到燃气罐中，作为《连续密闭干馏炉》的气体燃料使用或者供作工业和民用燃料使用；

第八步：将获得的热裂解固体用风选的方法分类：除了需要将低温热裂解获得的碳素材料收集起来作为含碳燃料的原材料进一步深加工成为成型木炭外，其它的已经完成了消毒程序的无机质材料，可以根据它们各自的用途，分类使用或者填埋。

3.根据权利1和2垃圾无害化、资源化治理的一种方法的要求，其特征还在于在把垃圾或者垃圾衍生燃料混合料加入到《连续密闭干馏炉》中时，要按照垃圾中含氯有机质的数量，混合加入一部分碱性物质【比如：CaO、Ca(OH)2、NaOH】，以中和含氯有机质在热解后产生的HCL。

4.根据权利1和2垃圾无害化、资源化治理的一种方法的要求，其特征还在于确定密闭干馏炉(2)工作的恒温温度，原则是根据垃圾中的含氯有机质的品种和成分来确定完成热解所需要的恒温温度，并且在这个恒温温度下完成含氯有机质的分解后，其分解产物在密闭干馏炉(2)的具体工作环境条件下，又不会在分解后又重新合成原物质或者其它新的能够危害环境的有害物质为原则。

说明书

垃圾无害化、资源化治理的一种方法

技术领域

[0001] 本发明涉及到了垃圾无害化、资源化治理的一种方法，属于资源与环境的范畴。

背景技术

[0002] 我国产生的垃圾具有下列的明显特点：

[0003] 1、垃圾中家庭餐余的成分多，因此垃圾的收到基水分含量(Mar)高，一般Mar≮50％；

[0004] 2、即使包括北京、上海、广州等几个大型的城市在内，垃圾中的有机质含量低，无dw机质成分多，而且数量还十分巨大。因此，垃圾中不但水分高，收到基的低位发热量(Q ar)dw
还很低(一般Q ar≯5MJ/kg)，在无害化、资源化治理垃圾的过程中，甚至连垃圾自身干燥需要的能量也不够，所以，依靠垃圾自身能够向社会提供的额外能量并不多；

[0005] 因此，我国在使用国内外都通用的填埋法、焚烧法、堆肥法、分类法等多种方法处理时，困难很多。

[0006] 比如，采用填埋法处理我国的垃圾，需要大量的不断占用土地，而且还长时期的对填埋场周围的空气产生严重的污染，对填埋场周围的地下水源产生严重的不可逆转的永久性污染；

[0007] 对于垃圾采用焚烧的方法也同样不适合我国的情况。因为垃圾发热量低，如果要达到焚烧无害化，除了已知的消除二噁英需要的高温和持续时间外(和国外相比较，这需要大量的补充助燃的燃料)，是不是还有别的什么未知的原因，同样会产生严重的的二噁英二次污染危害？不然，为什么国内外建设的垃圾焚烧厂都说自己达到了有关时二噁英排放标准，而凡是已经建成的垃圾焚烧厂1.2公里范围内的居民区都是疑难病症特别是癌症高发区呢？

[0008] 事实说明了现在执行的垃圾焚烧法，并不能够解决二噁英的污染环境问题。正是因为这个原因，国内已经导致了几起垃圾焚烧厂周围的居民维权活动，阻止垃圾车通行的社会问题；

[0009] 对垃圾使用堆肥的方法，不但成本高、肥效低，产品难以销售，而且可以处理的范围也十分有限，并不具有对垃圾广泛的实现“无害化、资源化、减量化”的意义和价值。

[0010] 因此，现在各地都在强调垃圾进入垃圾处理厂之前的垃圾分拣工作。虽然垃圾分拣可以把需要认真处理的垃圾减少到最少，但是，由于我国的垃圾种类比较繁多和国民的生活习惯，一是很难实施，二是即使把垃圾分门别类的分拣开了，其实现在也没有办法使得有机质垃圾真正能够实现及时的“无害化、资源化、减量化”处理。

[0011] 因此，采用上述的几种方法处理垃圾，实际上是把垃圾对人类的危害方式由一种方式变成了另外的一种方式。国内外现在对于这个问题，好像都显得毫无办法似的。

发明内容

[0012] 根据我国产生的垃圾的特点，本发明根据已知的二噁英的重要生成条件是含氯有机质在一定的燃烧温度下才能够生成的理论，采用了从多方面限制二噁英生成条件的方法来控制二噁英的生成和污染。

[0013] 具体的说，垃圾无害化、资源化的一种方法，其特征是将垃圾完全限制在隔离空气和使用垃圾自身产生的热解气体作为循环加热的載能工质的连续密闭干馏炉内，在循环加热載能工质达到300～600(℃)的恒温条件下，对垃圾进行连续不断的干燥、除臭、消毒和热裂解；用垃圾热解气自身冷凝后产生的冷凝液喷淋垃圾热裂解气体进行快速冷凝，达到分离开热裂解气体中的可以冷凝成为液体的气体成分和不可以冷凝成为液体的燃气气体成分的目的；用风选的方法达到分离开垃圾经过恒温干燥、热解后产生的固体有机质半焦材料和已经完成≮300℃除臭、消毒的全部无机质固体材料，使这些物质各得其所，从而完成垃圾的无害化、资源化治理。

[0014] 更具体的说，垃圾无害化、资源化的一种方法，其特征是由能够连续密闭加料的垃圾连续加料机(1)，连续密闭干馏炉(2)，把垃圾自身产生的热解气体的一部分作为循环載能工质加热到恒温为300～600(℃)的外加热室及其管道循环系统(3)，密闭的垃圾连续出料机(4)，把在≮300℃的条件下完成了干燥、除臭、消毒、热解的垃圾固体完成风选分离的固体风选室(5)，把热裂解气体中的灰尘分离出来的除尘器(6)，用热裂解气体自身冷凝产生的冷凝液作为喷淋介质完成热裂解气体中可以冷凝成为液体的气体成分和不可以冷凝成为液体的气体燃气成分分离的冷凝器(7)所联合组成的一套联合工作系统，按照(附图一)的组成方法，来进行垃圾的无害化、资源化治理。

[0015] 但是，由于我国的垃圾中的塑料废弃物大部分被拾荒者检走，垃圾的发热量其实是很低的，要完成上述的治理垃圾的整个过程，存在有一个明显的制约瓶颈就是收到状态的垃圾中的能量少、水分高。按照Mar≮50％和Qdwar≯5MJ/kg的垃圾收到状态，通过冷凝器(7)所获得的不可冷凝燃气所具有的能量，最多只有3MJ/kg，仅仅能够完成外水分的蒸发耗能。

[0016] 因此，对于我国大部分的Mar≮50％和Qdwar≯5MJ/kg的垃圾，在治理过程中应当补充足够的能量，才能够完成上述无害化、资源化治理过程。

[0017] 在这种情况下，最适宜的方法是向垃圾中大量补充秸秆类农作物废弃物原料和/或养殖业产生的动物粪便，可以收到一举数得的积极效果。

[0018] 在进行上述的“将垃圾完全限制在隔离空气和使用垃圾自身产生的热解气体作为循环加热的載能工质的干馏炉内，在循环加热載能工质达到300～600(℃)的恒温条件下，对垃圾进行连续不断的干燥、除臭、消毒和热裂解”过程中，还可以根据垃圾中含氯有机质的数量多少，混合加入一部分碱性物质【比如：CaO，Ca(OH)2，NaOH】，以中和含氯有机质在热解后产生的HCL；

[0019] 确定密闭干馏炉(2)工作的恒温温度，原则是根据垃圾中的含氯有机质的品种和成分来确定完成热解所需要的恒温温度。并且在这个恒温温度下完成含氯有机质的分解后，其分解产物在密闭干馏炉(2)的具体工作环境条件下，又不会在分解后又重新合成原物质或者其它新的能够危害环境的有害物质为原则。

附图说明

[0020] (附图一)表示了本发明的基本技术特征和主要的工艺过程。

[0021] 其中，各部分的代号、名称以及相关的说明内容如下：

[0022] (1)、垃圾连续密闭加料机；这种“垃圾连续密闭加料机”可以使用多种的方法实施：比如螺旋输送机、液压输送机、旋转阀都可以实现在连续加料的过程中密封。

[0023] (2)、连续密闭干馏炉；其外侧必须采取良好的保温措施，是不言而喻的。

[0024] 2.1、干馏炉垃圾原材料入口；现在显示的是从上面向(2)中加料，但是也可以根据选择的(1)的具体方法，由其它方向加料。

[0025] 2.2、进入干馏炉的300~600(℃)循环的高温热解气載能工质的入口；其位置设置在(2)的上部，以便于垃圾能够尽快的和最高的恒定温度接触，同时，也使干馏炉内对于垃圾材料的加热过程按照倒焰窑的加热方式，从上而下的进行均匀的加热。

[0026] 2.3、完成加热后从干馏炉返回到循环加热室的低温热解气載能工质出口。

[0027] 2.4、完成了无害化处理的垃圾固体出口；现在显示的是从下面把(2)中材料，排入固体风选室(5)，但是也可以根据选择的垃圾连续密闭出料机(4)的形式，由其它方向排出完成了无害化处理的材料。

[0028] 2.5、垃圾热解气出口；垃圾热解气是恒温干馏炉获得的一种包含着H2O、CO、H2、CO2、CH4、CnHm等多种气体成分和一定的灰尘的混合气态产品。经过冷凝器分离，一部分就转换成为液体(主要是水和一些有机质溶液、汽油、柴油、生物质油)，另一部分仍然以气态的形式存在，主要是CO、H2、CO2、CH4等冷凝后不会转化成为液体的成分。

[0029] “2.5”就是把“垃圾热解气”从(2)排向除尘净化和冷凝分离的出口。它的动力来自于：

[0030] ●由于垃圾在載能工质的加热作用下，将会蒸发出包含的水分和析出挥发份，从而使得垃圾的体积加大，在产量大于載能工质需要的数量后，多余的部分，就会在密闭的条件下，向外溢出；

[0031] ●由于工质循环风机3.4的作用；

[0032] ●由于和冷凝器出气口7.4连接的罗茨风机的作用。

[0033] (3)、恒温載能工质循环外加热系统和外加热室；在图中，表示了一个按照倒焰窑的方式布置的外加热系统和外加热室。

[0034] 3.1、输送循环工质的管道和加热管；

[0035] 3.2、加热外加热室高温載能工质的火焰入口；

[0036] 3.3、外加热室采用倒焰窑形式时的废烟气出口；

[0037] 3.4、工质循环风机(箭头表示工质的循环方向)；

[0038] (4)、垃圾连续密闭出料机；和(1)一样，可以使用多种的方法实施，比如螺旋出料机、液压出料机或者旋转阀，都可以实现在连续出料的过程中的密封。

[0039] (5)、固体风选室；

[0040] 5.1、风选机；

[0041] 5.2、除尘器的粉尘进入风选室的入口；

[0042] (6)、除尘器；在这里，用最常用的旋风除尘器表示。但是，也可以使用别的除尘器进行除尘或者直接进行喷淋除尘和冷凝。

[0043] (7)、冷凝器；这里表示了一台用热裂解气体自身冷凝产生的澄清的冷凝液部分作为喷淋介质的冷凝器。

[0044] 7.1、冷凝器喷淋室；采用强度比较大的喷淋流量和喷淋密度，可以迅速的把热裂解气体的温度降低下来。

[0045] 7.2、冷凝器气液分离装置；这里显示了一种把喷淋冷凝后产生的液体颗粒和冷凝后不能液化的气体在一个冷凝器中完成分离的形式(当然，也可以采取另外再增加一个“气液分离装置”的方式)。

[0046] 7.3、不可冷凝气体室；在这里聚积了各种不可冷凝成为液体的气体成分，它们大部分都是可燃气体。塑料成分多，发热量就高。一般情况下，这里的燃气的发热量≮15MJ/3
M。

[0047] 7.4、不可冷凝气体的排气口；和罗茨风机或者水环式真空泵等连接，能够将不可冷凝的气体抽出来输送到燃气储存罐。这种被储存起来的燃气，是一种很好的气体燃料。

[0048] 7.5、冷凝液储存舱；可以按照冷凝后的产品比重，沿着高度方向设置不同排出的阀门，也可以按照本图所示，直接把冷凝液排放到容积比较大的冷凝液储存罐7.9中，再按照产品的比重，把它们分开，各得其所。

[0049] 7.6、泵；抽取7.5(或者7.9)中的上清液，作为冷凝器强制喷淋的液体用。

[0050] 7.7、冷凝液排污阀；

[0051] 7.8、溢流管；

[0052] 7.9、冷凝液储存罐(其中的虚线条，表示冷凝液的长期稳定液面位置)。

[0053] (附图二)表示了本发明在我国安徽某新农村《秸秆生物质干馏气化集中供气工程》项目上，结合开发生物质能，一并实现农村生活垃圾治理的实际工艺流程图。经过多次测试，为了获得比较多的木炭产品，适宜的恒温工作温度是495±5(℃)，每天转化12～24吨的秸秆类生物质材料，结合治理该农村每天产生的3～5吨生活垃圾，除了向该农村dw 3 3
的3000户农户供应Q ar不小于15MJ/M 的不可冷凝燃气4500M 外，每天还能够获得4～
8吨的成型木炭和同等数量的生物质油(由于拾荒者检走了所有的塑料制品，因此，基本上没有汽油、柴油产出)。

[0054] 在这种情况下，垃圾无害化、资源化的一种方法，就转换成为以使用垃圾废弃物为载体(或者以“秸秆类农业废弃物为载体”)，通过加入秸秆类农业废弃物(或者“垃圾废弃物”)的方法，把垃圾转变成为垃圾衍生燃料的混合料，在生产生物燃料的过程中，同步实现垃圾的“无害化、资源化”治理。其具体的步骤和方法如下：

[0055] 第一步：垃圾进场。即未经分选的混合垃圾，从垃圾储运站运抵垃圾处理厂；

[0056] 第二步：根据使用的设备大小，将垃圾粉碎成为≯30mm的颗粒或者不经过粉碎处理，直接进入下一道工序；

[0057] 第三步：检测垃圾的收到基水分Mar和收到基低位Qdwar；

[0058] 第四步：用切割/粉碎成为≯30mm的秸秆颗粒/秸秆粉末，将垃圾调配成为dwMar≯35％和Q ar≮12MJ/kg的垃圾衍生燃料混合料并搅拌均匀；

[0059] 第五步：将调配好的垃圾衍生燃料混合料，输入到《连续密闭干馏炉》中，在300～600(℃)的恒温和完全隔离空气的双重条件下，使用干馏热解产生的气体作为循环加热的工质，对垃圾衍生燃料混合料进行干燥、除臭、消毒，最后直至完成全部热解，完成对垃圾材料中的含氯有机质材料的无害化干馏和对于各种病菌、细菌的高温消毒处理，获得到由垃圾衍生燃料混合料产生的热裂解气体和已经经过300℃以上恒温消毒净化处理的热裂解固体；

[0060] 第六步：将获得的热裂解气体经过具有保温功能的除尘器除尘后输入到用热裂解气体自身冷凝产生的澄清冷凝液部分作为喷淋介质的快速冷凝器中，分离开热裂解气体中的可冷凝气体成分和不可冷凝气体成分，将可冷凝气体的冷凝液在冷却分离后获得的液体燃料部分集中分类别储存后使用，将获得的其余液体(大部分为水)继续用于快速冷凝器自身的喷淋冷凝过程，多余部分作为肥料或者农药处理；

[0061] 第七步：将不可冷凝气体收集起来，用泵输送到燃气罐中，作为《连续密闭干馏炉》的气体燃料使用或者供作工业和民用燃料使用；

[0062] 第八步：将获得的热裂解固体用风选的方法分类：除了需要将恒温热裂解获得的碳素材料收集起来作为含碳燃料的原材料进一步深加工成为成型木炭外，其它的已经完成了消毒程序的无机质材料，可以根据它们各自用途，分类使用或者填埋。

[0063] 在这个工艺流程中，处理的垃圾材料包括了该村产生的各种生活垃圾、养殖场产生的动物粪便等各种固体废弃物和下水道中产生的有机质污泥；供应居民使用的不可冷凝dw 3 3燃气的收到基低位发热量Q ar≮15MJ/M，燃气中的木焦油和粉尘的含量不大于10mg/M ；
由于拾荒者检走了所有的塑料制品，因此，基本上没有汽油、柴油产出；产出的生物质半焦，经过加工后以成型木炭的产品形式销售；产生的无机质垃圾，部分作为建筑材料使用，含碳较多的细碎粉末部分，作了肥料。

[0064] 同样，在向《连续密闭干馏炉》中加入垃圾衍生燃料混合料进行低温热解并实现对垃圾材料的干燥、除臭、消毒时，应当根据垃圾中含氯有机质的数量多少，混合加入一部分碱性物质【比如：CaO，Ca(OH)2，NaOH】，以中和含氯有机质在热解后产生的HCL；

[0065] 本发明的好处：

[0066] 1、可以实现垃圾的及时处理，不需要在垃圾场存放，以至于垃圾发酵、变臭；

[0067] 2、各种垃圾在≮300℃的恒温干馏热解处理后，既达到了把全部的垃圾都无害化处理的目的，特别是达到了消除产生二噁英或者二噁英前提物的目的，又达到了把全部的无机质材料在≮300℃的条件下完成了除臭、消毒的目的，还达到了把有机质的垃圾材料全部完成低温热裂解，实现了有机质材料的能量形式转换的目的，是个一举三得的事情；

[0068] 3、已经完成了消毒过程的垃圾中的无机质材料的分拣工作阶段，是一个无菌、无臭的工作环境，不危害分拣工作人员的身体健康；

[0069] 4、垃圾中的各种有机质材料和无机质材料，都能够在实现无害化的前提条件下，实现资源的充分利用；

[0070] 5、本发明结合生物质能的开发，同时实现了垃圾的“无害化、资源化”治理，具有项目投资低廉、经济效益明显的优点。

具体实施方式

[0071] 在广大的城市中，每一个和(附图二)同样规模的居民小区、大中型企业、机场、码头、车站，都可以按照(附图一)和(附图二)的形式集中建设一个处理站，把产生的燃气直接向城市的煤气管网输送，供应居民的生活需要。产出的生物质油和生物质半焦，则可以统一组织回收加工。

[0072] 这种做法可以取消城市垃圾集中处理厂。

[0073] 本发明也可以按照(附图一)在已经建成的垃圾填埋场、垃圾发电厂、垃圾分类厂集中实施。但是，不论在哪里实施，都需要丰富的生物质能资源支持。除非是垃圾中已经包含了足够的能量或者有其它更适宜的廉价能源支持。