專利名稱：一種生活垃圾快速生物干化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種生活垃圾快速生物干化的方法，涉及一種對生活垃圾進行水分去除和部分生 物穩(wěn)定的處理工藝，屬固體廢棄物處理與資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國生活垃圾的特征為含水率高，平均大于55%，個別甚至高達75%。高含水率 是生活垃圾有效處理的主要阻礙，高含水率會使生活垃圾填埋場滲濾液產(chǎn)生量顯著上升； 高含水率降低生活垃圾的低位熱值，削減了焚燒能量回收效率；高含水率還使得垃圾中不 同組分的相互粘聯(lián)嚴重，機械可分選性差，阻礙分選效果的改善，限制了通過分選實現(xiàn)垃圾 處理過程優(yōu)化的可能性。因此，為提高我國生活垃圾資源化利用水平、降低生活垃圾管理成 本，迫切需要降低生活垃圾含水率的處理技術(shù)。降低生活垃圾含水率的途徑有兩種機械擠壓和熱蒸發(fā)；前者的效果受垃圾顆粒 不均勻性的限制，處理后產(chǎn)物的含水率很難降至55%以下，熱蒸發(fā)則可以達到任何水平的 含水率，但通常需要消耗外界的熱能，造成資源與成本問題。為此，近年來國內(nèi)外提出了生物干化技術(shù)方法，此方法利用生活垃圾中含有的 可生物降解有機物，在好氧條件下降解釋放熱量使垃圾中汽化蒸發(fā)，既具有熱蒸發(fā)去除 水分的有效性，又不消耗外界的熱能(Adani，F(xiàn).，Baido, D.，Calcaterra, E.，Genevini, P. L. ,2002. The influence of biomass temperature on biostabilization-biodrying ofmunicipal solid waste. Bioresour. Technol. 83,173-179)；同時還能使可生物降解有 機物基本穩(wěn)定，在后續(xù)處理中消除產(chǎn)生臭氣的潛力。盡管如此，現(xiàn)有的生活垃圾生物干化技術(shù)處理周期一般超過15d(Zhang D. Q.， He P. J. , Jin Τ. F. , Shao L. Μ. Bio-drying of municipal solid waste with high water content byaeration procedures regulation and inoculation. Bioresour. Technol.， 2008，99 :8796-8802)，同時在處理過程中還會釋放含臭尾氣，形成較嚴重的二次污染，易引 發(fā)與設(shè)施周邊居民的沖突，限制了生物干化技術(shù)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種產(chǎn)物循環(huán)接種并用秸稈調(diào)整水分加速垃圾好氧生物干 化效果的方法，用該方法能使初始含水率65%的生活垃圾，生物干化處理后含水率降至 45%左右，處理周期小于10d，處理過程不釋放含惡臭尾氣，產(chǎn)物低位熱值提高100%，分選 效率提高140%，顯著提高生活垃圾通過焚燒和分選實現(xiàn)資源化的價值。為達到上述目的，本發(fā)明以改善物料初始的好氧生物降解條件，及提高水分去除 速率為操作流程和控制方法設(shè)計的目標(biāo)，首先，在生活垃圾進入生物干化反應(yīng)器前，與一定 比例的干化產(chǎn)物和秸稈混合，分別起到好氧微生物循環(huán)接種和提高原料空隙率的作用，有 利于好氧細菌優(yōu)勢地位快速建立、增加階段轉(zhuǎn)換期間酶活性、刺激易降解有機物和木質(zhì)纖 維素好氧降解的啟動，同時改善微生物生長繁殖的環(huán)境條件(即合適的含水率和孔隙率)，消除產(chǎn)生惡臭物質(zhì)的厭氧區(qū)域。在生物干化反應(yīng)器通風(fēng)操作中，先采用定時通風(fēng)方法供給好氧微生物足夠的氧 氣，同時避免過量通風(fēng)造成散熱，使堆體迅速升溫；堆體溫度達到高溫段(大于55°C )后， 采用堆體溫度反饋通風(fēng)的方法，以充分利用好氧微生物代謝產(chǎn)生的熱量蒸發(fā)水分，并利用 充足的通風(fēng)流量帶出水蒸氣，實現(xiàn)快速的垃圾的干燥。根據(jù)上述技術(shù)方法的要求，本發(fā)明的技術(shù)方案如下第一步，先篩除混合收集生活垃圾中粒徑大于20cm的大塊雜物，再以重量比 7:2: 1的比例與垃圾生物干化產(chǎn)物和破碎秸稈均勻混合，混合物料堆置于槽式堆肥反應(yīng) 器中，堆置高度1. 6 2. 0m，再在堆體自底向上0. 4m、0. 9m和1. 4m處各插入1個溫度傳感 器，測量堆體的溫度，然后在垃圾堆表面覆蓋20cm厚的稻草墊，完成垃圾堆體的裝填；其中，垃圾生物干化產(chǎn)物為生活垃圾完成快速生物干化后從槽式堆肥反應(yīng)器中 得到的產(chǎn)物；破碎秸稈為稻草秸、小麥稈、玉米稈或油菜秸經(jīng)機械破碎后，得到的粒徑1至 IOmm的產(chǎn)物。第二步，垃圾生物干化，垃圾裝填完成后，進行間歇通風(fēng)生物干化，通風(fēng)流量為每 平方米槽式堆肥反應(yīng)器水平截面積，每分鐘0. 5 1. 5m3，通風(fēng)控制方法為裝填后前48小 時，以30min為單元，通風(fēng)時間為5-lOmin，其余時間停止通風(fēng)；48小時后，按溫度反饋進行 通風(fēng)，即，3個溫度傳感器的測量溫度算術(shù)平均值大于55°C時開始通風(fēng)，直至測量溫度算術(shù) 平均值小于55°C時停止通風(fēng)，當(dāng)兩次通風(fēng)間的時間間隔大于1. 5小時時，即調(diào)低通風(fēng)開始 和停止的測量溫度算術(shù)平均值至48°C，繼續(xù)溫度反饋通風(fēng)，當(dāng)再次出現(xiàn)兩次通風(fēng)間的時間 間隔大于1. 5小時時，再次調(diào)低通風(fēng)開始和停止的測量溫度算術(shù)平均值至41°C，繼續(xù)溫度 反饋通風(fēng)，至再次出現(xiàn)兩次通風(fēng)間的時間間隔大于1. 5小時時，即指示垃圾生物干化已經(jīng) 完成；第三步，垃圾生物干化產(chǎn)物的分選與利用，垃圾生物干化完成后，先揭除垃圾表面 覆蓋的稻草墊，然后將干化的垃圾從槽式堆肥反應(yīng)器中移出，通過篩面開設(shè)有長軸3cm，短 軸2cm橢圓孔的振動篩將干化垃圾分選，篩下物作為土壤調(diào)理劑土地利用，篩上物作衍生 燃料利用。本發(fā)明技術(shù)方案的水分主要去除途徑為生物可降解有機物好氧降解產(chǎn)熱蒸發(fā)，可 處理的生活垃圾組成特征如下含水率為65%至50%，生物可降解有機物占干物質(zhì)重量的比例為50%至35%。本發(fā)明具有如下有益之處1.本發(fā)明對原料進行產(chǎn)物循環(huán)接種和秸稈調(diào)理，有利于好氧細菌優(yōu)勢地位快速建 立、增加階段轉(zhuǎn)換期間酶活性，同時改善微生物生長繁殖的環(huán)境條件(即合適的含水率和 孔隙率)；可有利于改善生物干化堆體的好氧生物降解條件，有效控制厭氧區(qū)域的出現(xiàn)，無 需翻堆節(jié)省操作成本，無需收集尾氣進行脫臭處理，簡化設(shè)施，節(jié)省投資成本。2.本發(fā)明在生物干化堆體達到高溫階段后，采用堆體溫度反饋通風(fēng)的方法，充分 利用好氧微生物代謝產(chǎn)生的熱量蒸發(fā)水分，并提供充足的通風(fēng)流量帶出水蒸氣，實現(xiàn)快速 的垃圾的干燥，生物干化周期小于10天。
具體實施例方式本實施例的生活垃圾處理量300t/d ；垃圾初始含水率61 %至65%，垃圾中食品廢 物質(zhì)量分率60%、紙類13%、塑料13%、其它(玻璃、灰渣等無機物)14%;干物質(zhì)中可降解 有機物質(zhì)量分率為37%。生活垃圾經(jīng)破袋和選出大塊雜物和金屬后，剩余的每天處理量約280t，與80t的干 化產(chǎn)物和40t的破碎秸稈混合的原料量為400t/d ；密度500kg/m3，采用寬度4. 5m的槽式堆 肥反應(yīng)器，堆置高度1. 8m，每天處理量需槽長IOOm ；廠內(nèi)平行設(shè)置11條，每條處理一天的垃 圾，并可以用于周轉(zhuǎn)。反應(yīng)器配套通風(fēng)和控制設(shè)備。反應(yīng)器按其單位水平截面積計算，每m2 每分鐘Im3的固定通風(fēng)流量進行間歇通風(fēng)，每條反應(yīng)器配置一臺離心鼓風(fēng)機，其參數(shù)為流量 27000m3/h、全壓 3000Pa。設(shè)施配置處理垃圾儲槽(可容納1天的生活垃圾處理量)、配有均勻進料裝置的滾 筒篩(篩孔徑25cm)和磁選機對處理的生活垃圾進行預(yù)處理(篩除當(dāng)量粒徑大于20cm的雜 物和分選黑色金屬)；同時配置一臺內(nèi)徑2m，長度9m的回轉(zhuǎn)滾筒，用于混合生活垃圾、干化產(chǎn) 物和40t的破碎秸稈，混合后的原料配置帶式輸送機，運至槽式堆肥反應(yīng)器堆置進行生物干 化處理；另配置一臺篩面開設(shè)有長軸3cm，短軸2cm橢圓孔的振動篩用于干化垃圾分選。生物干化的操作過程如下第一步，將篩除粒徑大于20cm的大塊雜物并磁選分離金屬的混合收集生活垃圾， 與生物干化產(chǎn)物和破碎秸稈均勻混合，混合物料堆置于槽式堆肥反應(yīng)器中，堆置高度1. 8m, 再在堆體自底向上0. 4m、0. 9m和1. 4m處各插入1個溫度傳感器，連接控制裝置測量堆體的 溫度，然后在垃圾堆表面覆蓋20cm厚的稻草墊，完成垃圾堆體的裝填；第二步，垃圾裝填完成后，進行間歇通風(fēng)生物干化，裝填后前48小時，以30min為 單元，通風(fēng)時間為8min，停止通風(fēng)22min，進行循環(huán)反復(fù)；48小時后，按溫度反饋進行通風(fēng)， 即，3個溫度傳感器的測量溫度算術(shù)平均值大于55°C時開始通風(fēng)，直至測量溫度算術(shù)平均 值小于55°C時停止通風(fēng)，當(dāng)兩次通風(fēng)間的時間間隔大于1. 5小時時，即調(diào)低通風(fēng)開始和停 止的測量溫度算術(shù)平均值至48°C，繼續(xù)溫度反饋通風(fēng)，當(dāng)再次出現(xiàn)兩次通風(fēng)間的時間間隔 大于1. 5小時時，再次調(diào)低通風(fēng)開始和停止的測量溫度算術(shù)平均值至41°C，繼續(xù)溫度反饋 通風(fēng)，至再次出現(xiàn)兩次通風(fēng)間的時間間隔大于1. 5小時時，即停止垃圾生物干化操作。垃圾生物干化完成后，先揭除垃圾表面覆蓋的稻草墊，然后將干化的垃圾從槽式 堆肥反應(yīng)器中移出，通過如前述的振動篩將干化垃圾分選，篩下物作為土壤調(diào)理劑土地利 用，篩上物作衍生燃料利用。實測結(jié)果表明槽式堆肥反應(yīng)器內(nèi)的一批次生物干化操作實際時間為8至9天; 經(jīng)預(yù)處理和混合接種調(diào)理后，原料含水率約為58%，每天400t混合原料，經(jīng)過8至9天的生 物干化處理后，得到220t產(chǎn)物，產(chǎn)物含水率約為44% ；其中80t用于循環(huán)接種，剩余140t， 通過振動篩分選，篩下物和篩上物分別為約50t和90t ；分選效率為85%，比原始垃圾直接 分選的效率35%，上升了 140%以上。處理產(chǎn)物，包括預(yù)處理去除的大塊雜物，為160t/d， 減量率46. 6% ；篩上產(chǎn)物低位熱值8100kJ/kg，比原始垃圾(低位熱值3900kJ/kg)上升了 107%。
權(quán)利要求
一種生活垃圾快速生物干化的方法，其特征在于第一步，先篩除混合收集生活垃圾中粒徑大于20cm的大塊雜物，得到篩下物為粒徑小于20cm的生活垃圾，再量取生活垃圾∶垃圾生物干化產(chǎn)物∶破碎秸稈＝7∶2∶1重量比，然后將它們混合均勻得到混合物料，再將混合物料堆置于槽式堆肥反應(yīng)器中，得到堆置高度為1.6～2.0m的堆體，再在堆體中自底向上0.4m、0.9m和1.4m處各插入1個溫度傳感器，測量堆體的溫度，最后在堆體表面覆蓋20cm厚的稻草墊，完成垃圾堆體的裝填；第二步，垃圾生物干化，采用間歇通風(fēng)對垃圾堆體進行生物干化，通風(fēng)流量為每平方米槽式堆肥反應(yīng)器水平截面積，每分鐘1～3m3，通風(fēng)方法分前48小時和后48小時，前48小時以30min為一個周期單元，通風(fēng)時間為5 10min，其余20 25min停止通風(fēng)；48小時后，按溫度反饋情況進行通風(fēng)，即，3個溫度傳感器的測量溫度算術(shù)平均值大于55℃時開始通風(fēng)，直至測量溫度算術(shù)平均值小于55℃時停止通風(fēng)，當(dāng)兩次通風(fēng)間的時間間隔大于1.5小時時，立即調(diào)低開始通風(fēng)和停止通風(fēng)的3個溫度傳感器的測量溫度算術(shù)平均值至48℃，并按此溫度反饋情況繼續(xù)通風(fēng)，當(dāng)再次出現(xiàn)兩次通風(fēng)間的時間間隔大于1.5小時時，再次調(diào)低開始和停止通風(fēng)的測量溫度算術(shù)平均值至41℃，繼續(xù)按此溫度反饋進行通風(fēng)，至再次出現(xiàn)兩次通風(fēng)間的時間間隔大于1.5小時時，即指示垃圾生物干化已經(jīng)完成；第三步，垃圾生物干化產(chǎn)物的分選與利用，垃圾生物干化完成后，先揭除垃圾表面覆蓋的稻草墊，然后將干化的垃圾從槽式堆肥反應(yīng)器中移出，通過篩面開設(shè)有長軸3cm，短軸2cm橢圓孔的振動篩將干化垃圾分選，篩下物作為土壤調(diào)理劑土地利用，篩上物作衍生燃料利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生活垃圾快速生物干化的方法，其特征在于所述的生 活垃圾含水率為65%至50%，生物可降解有機物占干物質(zhì)重量的比例為50%至35%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生活垃圾快速生物干化的方法，其特征在于所述的垃 圾生物干化產(chǎn)物為按生活垃圾完成快速生物干化后從槽式堆肥反應(yīng)器中得到的產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生活垃圾快速生物干化的方法，其特征在于所述的破 碎秸稈為稻草秸、小麥稈、玉米稈或油菜秸經(jīng)機械破碎后，得到的粒徑1至IOmm的產(chǎn)物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生活垃圾快速生物干化的方法，將篩除大塊雜物的生活垃圾與垃圾生物干化產(chǎn)物和破碎秸稈混勻后堆置于槽式堆肥反應(yīng)器中，再在垃圾表面覆蓋捆扎稻草墊，然后采用定時通風(fēng)方法供給好氧微生物足夠氧氣，堆體溫度達到高溫段(大于55℃)后，采用堆體溫度反饋通風(fēng)的方法，以充分利用好氧微生物代謝產(chǎn)生的熱量蒸發(fā)水分，并利用充足的通風(fēng)流量帶出水蒸氣，實現(xiàn)快速的垃圾的干燥。干化垃圾分選后進行資源化利用或運至焚燒廠進行能量回收。本發(fā)明得到的干化垃圾低位熱值提高100％，分選率提高140％，顯著提高生活垃圾焚燒和分選資源化價值，可廣泛適用于含水率65％至50％，生物可降解有機物占干物質(zhì)重量的比例為50％至35％的生活垃圾的干化處理。
文檔編號C05F9/04GK101899348SQ20101021639
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者何品晶, 呂凡, 張冬青, 章驊, 邵立明 申請人:同濟大學(xué)