一种干湿垃圾协同处置工艺及设备的制作方法

1.本技术涉及垃圾处理及资源化利用领域，尤其是涉及一种干湿垃圾协同处置工艺及设备。


背景技术：

2.生活垃圾的主要处理方式为填埋和焚烧处理；由于垃圾填埋占地面积大，使得其处理能力有限，而且填埋后会产生大量的沼气和渗滤液，从而影响填埋场的正常运作和运行稳定性，并且产生的沼气和渗滤液对周围水、土、气环境容易造成二次污染，至于垃圾焚烧的处理方式，虽然能够将生活垃圾中湿垃圾的有机物彻底氧化分解，减量率高达 50%-80%，但由于湿垃圾含水率高、成分复杂，因此焚烧热值低，并且会产生大量温室气体、有害气体及粉尘，破坏生态环境，危害人类健康。
3.开发高效、清洁、低碳的处理技术及资源化利用水平，是保障垃圾分类工作有序推进的重要举措，将为生活垃圾处理领域的温室气体减排做出重要贡献。
4.

技术实现要素：

5.为了降低垃圾处理中的能耗、提高垃圾的资源化程度以及减少垃圾处理过程中产生的次生污染，本技术提供一种干湿垃圾协同处置工艺及设备。
6.第一方面，本技术提供一种干湿垃圾协同处置工艺，采用如下的技术方案：一种干湿垃圾协同处置工艺，包括以下步骤：对湿垃圾进行预处理，将湿垃圾中的大渣杂质和垃圾渗透液分别进行分离并获得湿垃圾分离大渣杂质和垃圾渗透液后的固相；将湿垃圾中分离出的垃圾渗透液进行湿热处理破乳，并对湿热处理破乳后的物料进行油水渣三相分离，生成油相、水相和渣相；将油水渣三相分离所得到的渣相和预处理筛分出大渣杂质和垃圾渗透液后的剩余湿垃圾的固相进行好氧发酵生物处理，将好氧发酵生物处理后的物料进行产品深加工，生成土壤改良产品；将湿垃圾中分离出的大渣杂质与干垃圾混合到一起并进行烘干，对烘干的物料进行热解生物质气化，生成可燃燃气和无机质灰分；其中，可燃燃气燃烧产生的热量一部分用于大渣杂质与干垃圾的烘干，一部分用于好氧发酵生物处理的补能，另一部分用于湿热处理破乳的加热；若可燃燃气产生的热量不足时，在湿垃圾预处理筛分分选处做调整，增加筛分出的大渣杂质，减少进入好氧发酵处理的固相，以实现内部物料平衡，不使用外部热源；若可燃燃气产生的热量较多时，可对外供热或发电。
7.本技术在垃圾源头就地处理，省去垃圾运输的环节，可避免运输过程中的二次污染问题，工作人员首先对湿垃圾进行筛分，实现湿垃圾中有机垃圾、大渣杂质和垃圾渗透液
的相互分离，之后将湿垃圾中分离出的垃圾渗透液进行湿热处理破乳，并对湿热处理破乳后的物料进行油水渣三相分离，生成油相、水相和渣相，油相和水相可分别进行回收利用，至于渣相，可与有机垃圾一同进行好氧发酵生物处理，然后将好氧发酵生物处理后的物料进行产品深加工，生成土壤改良产品，对于湿垃圾中分离出的大渣杂质，可与干垃圾混合到一起并进行烘干，然后对烘干的物料进行热解生物质气化，生成可燃燃气和无机质灰分。
8.而热解生物质气化产生的热能可为垃圾渗滤液的湿热处理破乳、好氧发酵生物处理物料以及大渣杂质与干垃圾的烘干进行供能，多余热能对外供热或发电；热解生物质气化产生的热能不足时，可在筛分分选处做调整，减少进好氧发酵生物处理的量，增加去热解生物质气化的大渣杂质的量，这样热解生物质气化产生的燃气量增加，同时好氧发酵生物处理的量减少，可以实现内部物料和热能的平衡，不使用外部热源。
9.即本技术通过将湿垃圾筛分分选后大渣杂质、固相、垃圾渗滤液之间协同处理，实现了能耗工艺平衡，并最终实现湿垃圾和干垃圾的完全、高效处理，降低垃圾处理中的能耗、提高垃圾的资源化程度以及减少垃圾处理过程中产生的次生污染。经过本技术处置工艺处理后的湿垃圾和干垃圾，体积减量为原体积的1/200至1/300，与填埋、集中焚烧等垃圾处理比较，操作简单、处理成本低、经济效益明显。
10.同时，本工艺具有碳减排和固碳双重效果，每处理1吨湿垃圾，和填埋相比减排1.04吨co2当量；1吨湿垃圾生产土壤改良产品0.3吨，和化肥生产相比减排1.67吨co2当量；土壤固碳减排0.74吨co2当量。合计每处理1吨湿垃圾减排固碳3.45吨co2当量，以50吨项目为例，按湿垃圾占比50%计算，累计每年可处理湿垃圾9125吨，减排固碳3.15万吨，有效改善人类居住环境，具有显著的社会效益和生态效益。
11.固碳减排：根据国际公认的《杜克法则》测算，土壤有机质每提高0.1个百分点，20cm土层每亩增加0.109吨有机碳，相当于减排0.398吨二氧化碳。通过3年项目实施，假设辐射带动全市60万亩蔬菜耕地质量提升,实现土壤有机质年均提升0.1个百分的目标，可实现固碳增汇6.5万吨、减排23.8万吨。如果按二氧化碳交易价40元/吨计算，折合1215万元。如果按标煤价格600元/吨计算，土壤固碳相当于节约标煤10万吨/年，折合价值4953万元。
12.可选的，在将湿垃圾中分离出的大渣杂质混合到干垃圾之前，对大渣杂质进行挤压脱水。
13.可选的，将大渣杂质挤压脱水分离出的滤液与湿垃圾中分离出的垃圾渗透液一同进行湿热处理破乳。
14.通过采用上述技术方案，对大渣杂质挤压脱水，降低了大渣杂质的含水量，使得大渣杂质在与干垃圾混合进行后续处理时，减少了大渣杂质中水分对干垃圾处理的影响，提高了干垃圾的处理效率并降低了能耗，而且大渣杂质挤压脱水出的滤液还能与湿垃圾中分离出的垃圾渗透液一同进行湿热处理破乳处理，提高垃圾中可用资源的回收利用率。
15.可选的，在对湿垃圾中分离出的大渣杂质与干垃圾的混合物料烘干之前，对混合物料进行粉碎。
16.通过采用上述技术方案，对湿垃圾中分离出的大渣杂质与干垃圾进行粉碎，减小了其整体尺寸，使得在烘干时，更容易将物料中的水分给分离出来，降低干垃圾在烘干过程所花费的时间和能耗，提高垃圾的处理效率。
17.可选的，热解生物质气化生成的可燃燃气一部分进入热解系统的燃烧炉中进行燃
烧，生成高温烟气，为热解系统提供热源；热解生物质气化生成的可燃燃气剩余部分进入燃气锅炉中进行燃烧生成饱和蒸汽，饱和蒸汽分别用于为湿垃圾中分离出的大渣杂质与干垃圾混合物料的烘干、好氧发酵生物处理和湿热处理破乳提供热源。
18.通过采用上述技术方案，一部分可燃燃气进入热解系统的燃烧炉中进行燃烧，产生高温烟气，为热解系统提供热源，热解生物质气化生成的可燃燃气剩余部分进入燃气锅炉中进行燃烧生成饱和蒸汽，饱和蒸汽分别用于为湿垃圾中分离出的大渣杂质与干垃圾混合物料的烘干、好氧发酵生物处理和湿热处理破乳提供热源，替代外补能源(如油、天然气等)，节省了能源成本；各个系统和处理工艺的有效结合，实现生物质废弃物最大程度的无害化、减量化和资源化。而且热解过程无明火，产生的废气、飞灰及固体废物符合国家相关标准排放。
19.可选的，在对热解生物质气化生成的可燃燃气进行利用之前，对可燃燃气进行净化处理。
20.通过采用上述技术方案，减少了可燃燃气中热解油和灰尘的含量，使得可燃燃气在燃烧时，所产生的污物含量降到更低的状态，提高对周围环境的保护，而且减少了热解油在管道、阀门等处的聚集，大大减轻了热解油堵塞、烟气中二噁英之类的问题。
21.可选的，在将预处理后的剩余湿垃圾进行好氧发酵生物处理之前，对其进行机械挤压脱水。
22.通过采用上述技术方案，对预处理后的剩余湿垃圾进行机械挤压脱水，减少了有机垃圾的含水量，使得更易对有机垃圾进行好氧发酵生物处理。
23.可选的，将挤压脱水分离出的液相与湿垃圾中分离出的垃圾渗透液一同进行湿热处理破乳。
24.通过采用上述技术方案，减少了预处理后的剩余湿垃圾挤压脱水分离出的液相对周围环境的影响，提高垃圾中可用资源的回收利用率。
25.第二方面，本技术提供一种干湿垃圾协同处置设备，采用如下的技术方案：一种干湿垃圾协同处置设备，包括：湿垃圾分选装置，用于对湿垃圾进行预处理，将湿垃圾中的大渣杂质和垃圾渗透液分选出来；湿热处理破乳装置，用于对湿垃圾中分离出的垃圾渗透液、大渣杂质挤压脱水分离出的滤液、预处理后的剩余湿垃圾机械挤压脱水分离出的液相进行湿热处理破乳；油水渣三相分离装置，用于对湿热处理破乳后的物料进行油水渣三相分离；好氧发酵装置，用于对油水渣三相分离所得到的渣相和预处理后的剩余湿垃圾进行好氧发酵生物处理；深加工装置，用于对好氧发酵生物处理后的物料进行产品深加工，生成土壤改良产品；粉碎装置，用于对湿垃圾中分离出的大渣杂质与干垃圾的混合物料进行粉碎；烘干装置，用于对湿垃圾中分离出的大渣杂质和干垃圾的混合物料进行烘干；热解系统，用于对烘干后的混合物料进行热解生物质气化。
26.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.本技术结合生活垃圾分类的契机，充分利用干、湿垃圾的属性，采用协同处理实
现环境友好的垃圾处理，利用垃圾热解气化燃气实现最小的能源投入处理生活垃圾，实现工艺内部物料和供能平衡，不使用外部热源，甚至可以向外部供热或发电，增加经济效益；同时，本工艺具有碳减排和固碳双重效果，有显著的社会效益和生态效益，是保障垃圾分类工作有序推进和实现碳达峰、碳中和目标的重要举措，将为生活垃圾处理领域的温室气体减排做出重要贡献。
27.2.本技术可实现生物质废弃物最大程度的无害化、减量化和资源化，工艺系统无外排的液相、渣相的废物，气相达标排放；采用隔绝氧气的高温热解技术，避免了焚烧法处理产生的污染物质；通过对可燃燃气的高效利用，将可燃燃气输入热解系统的燃烧炉中进行燃烧，产生高温烟气，为热解系统提供热源，热解生物质气化生成的可燃燃气剩余部分进入燃气锅炉中进行燃烧生成饱和蒸汽，饱和蒸汽分别用于为湿垃圾中分离出的大渣杂质与干垃圾混合物料的烘干、好氧发酵生物处理和湿热处理破乳提供热源，替代外补能源(如油、天然气等)，节省了能源成本；各个系统和处理工艺的有效结合，提高再生能源的利用率。
28.3.充分认识“垃圾是放错地方的资源”，针对性处理，富含养份的液体配制成液体肥，固相好氧发酵生物处理生产土壤改良产品，热解后经高温的无害的无机质，作为建筑辅助材料利用，工艺系统无外排外运废弃物。
附图说明
29.图1是本技术实施例干湿垃圾协同处置工艺的整体结构示意图。
具体实施方式
30.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
31.本技术实施例公开一种干湿垃圾协同处置工艺。
32.本工艺基于生活垃圾分类原则和明确的方法，生活垃圾分为可回收垃圾、干垃圾、湿垃圾、有害垃圾；本工艺方法所采用的干湿垃圾协同处置的方式，是指处理按生活垃圾分类原则和明确的方法分类后的干垃圾和湿垃圾。
33.其中，湿垃圾：即易腐垃圾，又称厨余垃圾、有机垃圾，指食材废料、剩菜剩饭、过期食品、瓜皮果核、花卉绿植、中药药渣等易腐的生物质生活废弃物；干垃圾：即其它垃圾，指除可回收物、有害垃圾、湿垃圾以外的其它生活废弃物，包括餐盒、餐巾纸、湿纸巾、卫生间用纸、塑料袋、食品包装袋、污染严重的纸、烟蒂、纸尿裤、一次性杯子、大骨头、贝壳、花盆等。
34.参照图1，该工艺包括以下步骤：湿垃圾预处理：湿垃圾预处理包括湿垃圾的来料接收、分选和破碎，首先，工作人员将分散在各区域的且已做好干湿分离的湿垃圾集中到一起，然后通过湿垃圾分选装置，将湿垃圾中的塑料袋、木筷、纸张等不可发酵或者难以发酵的大渣杂质筛分分选出来，并将湿垃圾中的垃圾渗透液给过滤出来，实现湿垃圾中有机垃圾、大渣杂质和垃圾渗透液的相互分离；其中，有机垃圾即为湿垃圾去除大渣杂质和垃圾渗透液之后的剩余物料的固相；垃圾渗透液集中到渗滤液储存罐中；大渣杂质通过机械挤压的方式进行脱水，并且将大渣杂质挤压脱水分离
出的滤液同样输送至渗滤液储存罐中；至于经过脱水的大渣杂质，则会通过螺旋输送的方式与干垃圾混合到一起，然后一同进行处理。
35.为了降低有机垃圾的含水量，方便工作人员后续对有机垃圾继续进行处理，将有机垃圾同样通过机械挤压的方式进行脱水，以减少有机垃圾中的水分，并将从有机垃圾中挤压脱水分离出的液相同样储存在渗滤液储存罐中或者直接与渗滤液储存罐输出的液态物料一同进入后续处理工序中，并且在对有机垃圾进行脱水后，工作人员还可继续对有机垃圾进行进一步的破碎处理，从而利于有机垃圾之后工序的处理。
36.湿热处理破乳处理：在对湿垃圾进行预处理后，工作人员可将渗滤液储存罐中的液态物料输送到湿热处理破乳装置内，通过湿热处理破乳装置对来自渗滤液储存罐中的液态物料进行湿热处理破乳，从而将乳状的液态物料完全破坏，成为不相混溶的水相和油相以及一定量的渣相，另外渗滤液湿热处理破乳温度控制在 60℃-90℃，以保证湿热处理破乳装置的稳定、高效运行，提高渗滤液储存罐中的液态物料的处理效率。
37.油水渣三相分离：在对渗滤液储存罐中的液态物料进行湿热处理破乳处理后，工作人员继续使用油水渣三相分离装置对湿热处理破乳后的物料进行油水渣三相分离，生成油相、水相和渣相，其中，油相输送到储油罐中进行集中储存，在积存到一定量后，进行回收利用，例如运输到专门处理厨余垃圾的工厂进行加工以用于生产生物柴油。
38.水相内通过添加来料辅料添加剂，进行一定比例的复配，即可制成液体肥，然后将液体肥储存在液体肥储罐中，在积存到一定量后，直接进行外售用作农业生产等，至于渣相，由于其内含有较多的有机物，可与预处理后的有机垃圾混合到一起进行之后工序的处理。
39.好氧发酵生物处理：将油水渣三相分离所得到的渣相和预处理后的有机垃圾固相通过生化处理工艺，即在好氧发酵装置内（有机垃圾生化处理机）中完成快速腐殖化过程，生成高活性的生物腐植酸，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，另外好氧发酵生物处理工序物料温度控制在 65℃-75℃；之后工作人员在深加工装置里再对物料进行干燥、筛分、计量，最终生成生物腐植酸土壤改良产品，从而返还自然环境，肥沃土地，实现废物再利用。
40.干垃圾粉碎烘干处理：湿垃圾筛分挤压脱水后的大渣垃圾通过螺旋输送的方式与干垃圾混合一起后，工作人员可使用粉碎装置对该混合物料进行粉碎，并在物料粉碎后，使用烘干装置对混合物料进行烘干，经过物料烘干工序后，使物料含水率降低至16%以下，从而利于后续对干垃圾继续进行处理。
41.热解生物质气化处理：当干垃圾整体的含水率降低至16%以下后，工作人员即可将干垃圾输送至热解系统内，通过热解系统对干垃圾的混合物料进行热解生物质气化，在与氧气隔绝的条件下，加热干垃圾并完成热解生物质气化，使生物质干垃圾的混合物料热解后生成生物质可燃燃气和无机质灰分；另外为了提高干垃圾的处理效率并进一步改善干垃圾的处理效果，干垃圾的处理还包括除铁、除灰、物料输送、产物净化、供热及烟气处理等多个子系统。
42.具体的，垃圾生物质废弃物原料，即干垃圾经粉碎、烘干，然后通过物料输送系统进入热解系统内，热解气化过程中，有机成分分解成以生物质可燃燃气为主的气、固、液产品，即产生生物质可燃燃气与无机质灰分，其中，无机质灰分收集在无机质杂质箱内，生物质可燃燃气经净化处理后，一部分进入热解系统的燃烧炉中进行燃烧，产生高温烟气，为热解系统提供热源，热解生物质气化生成的可燃燃气剩余部分进入燃气锅炉中进行燃烧生成饱和蒸汽，饱和蒸汽分别用于为湿垃圾中分离出的大渣杂质与干垃圾混合物料的烘干、好氧发酵生物处理和湿热处理破乳提供热源；若可燃燃气产生的热量不足时，在湿垃圾预处理筛分分选处做调整，增加筛分出的大渣杂质，减少进入好氧发酵处理的固相，以实现内部物料和供能平衡，不使用外部热源；各个系统和处理工艺的有效结合，实现生物质废弃物最大程度的无害化、减量化和资源化。
43.热解系统是本工艺系统的关键，采用的是复合热解技术；经过粉碎、烘干的原料通过物料输送系统，在热解系统的热解管内缓慢进行，进行连续热解操作；热解管外温度控制在650℃以上，且在热解管外设置有温度传感器，另外该工艺还包括控制器和报警器，控制器与温度传感器和报警器信号连接，控制器在温度传感器检测到热解管外温度小于650℃或者大于设定温度时，控制报警器向工作人员发出报警，以使工作人员对设备安全、高效运行进行调整。
44.生物质可燃燃气进入热解系统的燃烧炉中进行燃烧，产生高温烟气，为了保证可燃燃气完全燃烧及降低污染物的产生，通过电磁阀门自动控制，控制绝热燃烧温度在 1000℃以上；本热解系统产生的可燃燃气除了供系统本身所使用，多余热量也可以对外供热或发电；挥发分中绝大部分热解油经过过滤、冷凝，再经分离后即可收集，进行回收利用。
45.至于混杂在可燃燃气中的少量的热解油，工作人员可进一步的采用油喷淋系统进行处置收集；具体的，油喷淋系统利用植物油将可燃燃气中的热解油分离，该部分植物油通过过滤的方式可以循环使用，用冷却水或者风冷进行降温后对可燃燃气循环喷淋，过滤的滤渣则返回热解系统内进行热解，可燃燃气随后在专设的碱液喷淋塔中，实现可燃燃气的少量酸性气体的净化，而且工作人员可另外再设置活性碳吸附装置对可燃燃气进行进一步的净化处理；从而减少了热解油在管道、阀门等处的聚集，大大减轻了热解油堵塞、烟气中二噁英之类的问题，最终，1 吨垃圾所产生灰烬的量将会控制在0.5-2kg，而且无机质灰分无毒无害，可以用来制作建筑材料辅料，最终实现垃圾减量化和无害化处理。
46.基于上述工艺，本技术实施例还公开一种干湿垃圾协同处置设备。
47.该设备包括：湿垃圾处理模块：湿垃圾分选装置，用于对湿垃圾进行预处理，将湿垃圾中的大渣杂质和垃圾渗透液分选出来。
48.湿热处理破乳装置，用于对湿垃圾中分离出的垃圾渗透液、大渣杂质挤压脱水分离出的滤液、预处理后的剩余湿垃圾机械挤压脱水分离出的液相进行湿热处理破乳。
49.油水渣三相分离装置，用于对湿热处理破乳后的物料进行油水渣三相分离。
50.好氧发酵装置，用于对油水渣三相分离所得到的渣相和预处理后的剩余湿垃圾进行好氧发酵生物处理。
51.深加工装置，用于对好氧发酵生物处理后的物料进行产品深加工，生成土壤改良
产品。
52.干垃圾处理模块：粉碎装置，用于对湿垃圾中分离出的大渣杂质和干垃圾的混合物料进行粉碎。
53.烘干装置，用于对湿垃圾中分离出的大渣杂质和干垃圾的混合物料进行烘干。
54.热解系统，用于对烘干后的混合物料进行热解生物质气化。
55.油喷淋系统，用于对可燃燃气进行净化。
56.供能模块：燃气锅炉，用于可燃燃气燃烧生成饱和蒸汽，饱和蒸汽分别用于为湿垃圾中分离出的大渣杂质与干垃圾混合物料的烘干、好氧发酵生物处理和湿热处理破乳提供热源。
57.应用例根据中关村标准《t/zsa 62—2019 餐厨废弃物资源化还田项目温室气体减排量核算技术规范》计算，采用本发明工艺技术，每处理1吨湿垃圾，生产0.3吨生物腐植酸土壤调理剂，和填埋相比，减排1.03吨二氧化碳当量；2）依据中国腐殖酸工业协会测算方法，和化肥生产相比，生产1吨生物腐植酸土壤调理剂，相当于减排5.6吨二氧化碳当量。采用本发明工艺技术，每处理1吨湿垃圾，生产0.3吨生物腐植酸土壤调理剂，和化肥相比，相当于减排1.68吨二氧化碳当量。
58.3）根据国际公认的《杜克法则》测算，土壤有机质每提高0.1%，20cm土层每亩增加0.109吨有机碳，相当于减排0.398吨二氧化碳当量。根据嘉博文公司在蒲江县土壤改良与耕地质量提升示范项目，成都市农业农村局出具的验收报告中数据，每亩投入0.3吨生物腐植酸土壤调理剂，20cm土层土壤有机质年均提升0.2%。根据上述测算，采用本发明工艺技术，每处理1吨湿垃圾，生产0.3吨生物腐植酸土壤调理剂，土壤每亩年均固碳0.79吨二氧化碳当量。
59.以日处理400吨生活垃圾为例，生活垃圾分为湿垃圾减排和干垃圾减排总和。经过分类收集运输，按湿垃圾占比50%计算，日处理湿垃圾200吨。
60.该项目采用本发明工艺技术：1）、年处理湿垃圾7.3万吨，和填埋相比，减排7.52万吨二氧化碳当量。
61.2）、年产生物腐植酸肥料2.19万吨，和化肥相比，减排12.26万吨二氧化碳当量。
62.3）、土壤年平均固碳6.77万吨二氧化碳当量。
63.综上，本项目年减排固碳合计26.55万吨二氧化碳当量。按二氧化碳交易价40元/吨计算，折合1062万元。
64.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。