生活垃圾快速腐熟工艺

一、 城市生活垃圾的前道处理工艺

城市生活垃圾处理系统的前道处理工艺主要原理是，从磁选及机械分拣系统出来的可制肥物，以快速腐熟技术替代垃圾综合处理的发酵过程。

垃圾运输车送来的生活垃圾经过磁选及机械分拣后，可分成（1）可制砖物（2）可制肥物（3）可回收物这三大类。可制砖物如碎渣、碎混凝土、碎砖等建筑垃圾，经粉碎、消毒、添加固化剂等工序制成路面砖；可回收物包括金属、塑料、橡胶等回收部分可再生利用；其余余下的肥源物质（如有机质、变质食物、植物营养物质）进行先进的混化工艺处理，以代理冗长（7-30）的堆腐过程，将有机质无害化处理时间缩短至48小时，然后造粒制成高效有机无机复混肥，从而实现生活垃圾处理无害化和资源化的目标。一方面可以节约资源和能源的消耗，另一方面可以降低垃圾处理成本，提高生活垃圾处理的经济效益。该工艺独特，设备新颖，整个流程含有9项发明专利和实用新型专利。

快速腐熟工艺资源化处理生活垃圾成套设备，是新一代环保产品。该设备适用于人口在100万以下的中小城市（日产生活垃圾300吨左右）的生活垃圾综合处理和资源化利用，实现垃圾处理的减量化、无害化、资源化的目的，消除生活垃圾对环境的污染和威胁，促进生态环境的可持续发展。

快速腐熟工艺资源化处理生活垃圾成套设备主要有三个系统流程组成，即分拣系统、混化系统、造粒系统。

1、采用先进氧化酵后厌氧发酵工艺，可用城市有机生活垃圾产生高浓度的沼气。它适宜处理总团体含量为30－40％的城市有机生活垃圾，能避免直接厌氧发酵生产沼气工艺存在的启动漫，处理周期长及容易造成酸中毒的问题，使发酵周期缩短为15～20天，沼气产率平均为0.3m3[infoil]/3·d，最高达 0.6m3/m3·d，发酵后的有机垃圾含水量低，有利于生产有机复合肥；除虫卵和灭病菌效果好，大肠杆菌降到1％，蛔虫卵死亡率达100％，整个发酵过程不存在废水、废气对环境的污染。

在垃圾仓中的厌氧发酵环境与现行专用的厌氧发酵装置相比还是有差距的，主要表现在：垃圾无法搅拌；垃圾压实密度高；不可能使垃圾处在液态环境中。这将导致在"分仓熟化"工艺下的发酵熟化周期不会在短时间内完成。"分仓熟化"工艺具有能够超大量消纳城市垃圾这一无与伦比的优势，是任何现行专用的厌氧发酵装置所无法比拟的日处理量为300吨的城市生活垃圾处理系统，可广泛应用于储存各种散装集料，但因其特别适用于储存生活垃圾，故在此特称为"垃圾筒仓"。由于生活垃圾量大且成分复杂，故现有的理论通常认为生活垃圾是不可储存的。垃圾筒仓的推出实际上是提出了一种新理念：垃圾储存不仅有可能，而且非常有必要，且唯此才能大容量、高效率地处理生活垃圾，使生活垃圾真正能够达到"无害化"和"资源化"的理想境界。

2、设计实例

垃圾筒仓的直径一般可取20～30米，高度是直径的1～1.5倍。其单仓容量为6911立方米，可储存垃圾约5529吨，若以日产生活垃圾300吨计，填满一个垃圾筒仓约需要18天，假定熟化周期为3个月，则该城镇共需建造相同规模的垃圾筒仓10个。筒仓刚性托盘采用混凝土浇筑，柔性围仓网片随垃圾入仓量的增加逐层上升，最终满仓后覆盖封闭。垃圾入场后可采用龙门吊、塔吊或传送带等机械输送入仓。

筒仓刚性托盘采用混凝土浇筑，柔性围仓网片随垃圾入仓量的增加逐层上升，最终满仓后覆盖封闭。垃圾入场后可采用龙门吊、塔吊或传送带等机械输送入仓。

二、生活垃圾"分仓熟化"工程设计方案

1、"分仓熟化"工程：

 常用的处理方法在一定程度缓解了城市垃圾对环境的污染，但却不能从根本上解决"垃圾围城"这一顽疾。而能够根治这一顽疾的技术必须能够同时满足以下4个条件：

（1）廉价。由于处理的对象是持续不断，且日产量巨大的生活垃圾，所以不廉价的技术哪怕是技术含量再高，也是难以推广应用的。

（2)可超大量消纳垃圾。这就要求该技术必须在每道工序上都是高效率的，一旦其中有一道工序跟不上快节奏，则可能前功尽弃。现行综合处理工艺中的"人工分选"常常是制约垃圾快速处理的瓶颈。
（3）不污染环境（或污染极小）。正在腐烂的原生垃圾对环境的污染性极大，这就要求原生垃圾入场后要么立即处理掉，要么必须进行全封闭储存，无论是前者还是后者，对于少量垃圾或许还是可以对付的，但是如果每天都有成百上千吨垃圾入场，就难以招架了。

（4）具有可持续性发展前景。这里有两层意思：第一是在处理过程中不允许产生二次污染，没有后遗症。第二是不能永久性地占用土地，这是针对填埋而言。

生活垃圾处理工艺增加一道"分仓熟化"工序，则处理效果将会产生一个大飞跃，同时能满足上述4个条件。

2、方案技术特点：

（1） 本项目的作用是将原生生活垃圾彻底熟化并脱水，为下道工序，如分选、制砖等提供可高效处理的必要条件，一般可提高工效数倍甚至十几倍。

（2） 环境效益：由于原生生活垃圾入仓后与外界环境完全隔绝，没有渗沥液污染，气体污染也极小，基本可以做到零污染。

（3）经济效益：在全封闭条件下，垃圾筒仓内具备了理想的厌氧环境，由此产生的沼气几乎可以100％地予以回收。这与现行垃圾填埋场收集沼气的效果有很大不同，现行填埋场没有全封闭环境，沼气收集率仅5％左右。针对某一具体填埋场而言，沼气的产生和终止是有时效的，产沼期有高峰和低谷。而本项目的沼气日产量是相对稳定的。

（4） 为了加快垃圾熟化进程和进一步提高沼气产量，本项目需要向筒仓内注入适量生活污水，权作"催化剂"，在厌氧发酵过程中，将垃圾中的腐植质、渗沥液以及生活污水转化为沼气，由此开创了"以污治污"新理念。

（5） 本项目应用广泛，可接收包括生活垃圾、饭店泔水、秸秆、下水道污泥（可置于筒仓周边）等一切可腐之物入仓。

3、设计方案

（1）设计范围：本项目按近期工程规模设计。按日产300吨生活垃圾填满一座直径20米，平均高22.5米的垃圾筒仓约需要18天，以垃圾入仓熟化周期6个月计（包括进料、脱水和出料），建造相同规模的垃圾筒仓10座即可满足循环使用，详见"远期筒仓分布图"中的近期工程范围线。

（2） 场地选址：除应遵照国家颁布的有关法规和技术标准外，还应注意以下几点：

a. 场地应较平整，并且要有足够的延伸空间，以适应远期扩展需要。

b. 要求场地地质构造比较均衡，没有突变构造，如断层、暗河塘等。

c. 要求场地地基有足够的承载力，由于筒仓加高十分方便，只要龙门吊提升高度足够，实施过程中有可能将筒仓升高到30米，以本项目设计为例，在此高度状态下，地基承载力能够满足240kpa即可。对于地质条件不够理想的地区，应采取地基加固措施，这需要增加工程投资。

（3） 垃圾进料：可选择龙门吊、塔吊。

龙门吊稳定性好，特别是可以两头装料，相当于两台塔吊，应列为首选方案。不过，该龙门吊构造特殊，两端延伸较长，需要特别定制。

塔吊也可选用。建议最好是租用，在定制的龙门吊没有交货之前，或者是在龙门吊需要检修时临时租用，以应急需。

今后有可能采用一种专用的垃圾运输集装箱，不仅可实行全封闭运输，而且垃圾入场后不必卸料，直接由龙门吊将集装箱吊入筒仓内卸料，既可减少污染又可提高工效。

（4）垃圾熟化：垃圾的熟化程度应以沼气量的减少为判定标准。向筒仓内注入生活污水可以提高沼气产量和缩短熟化周期，但注水量及相邻两次的注水间隔时间应掌握好，既要保持筒仓上部垃圾始终有足够的湿度，又要防止托盘内污水溢出，故在托盘壁上应安装一个水位指示器，随时可观察到托盘内污水位的变化。当然，若是一个大型垃圾处理场，则采用计算机自动控制技术来进行注水监控是再好不过了。另外，有待通过实践进行解决的问题有：

（5） 垃圾脱水：需要脱水的筒仓总是单个轮流进行，可将专用的大功率真空泵吊至仓顶，将抽气管自流量表处脱开，接上大功率真空泵。然后在筒仓体四周均匀分布插入侧向穿孔的通风管。操作人员坐升降机到达选定位置，用小型钻孔机从侧向钻孔1～2米深，而后插入通风管。当真空泵开启后，筒仓外空气将被吸入筒仓内并向集气箱汇集，最后经真空泵排放入大气中。筒仓内的气体流动将带出垃圾中的水分。为使脱水更加迅速，也可向通风管的进气端提供热空气。从彻底熟化的垃圾中排放出的气体已经没有臭味，不再是有害气体，因而不会污染环境。

（6） 垃圾出料：本设计提供两种方案比较，其区别在于出料方式的不同，第一方案单仓下料有3个下料点，输送带地面输送，造价较省，约2.1万元/吨垃圾。第二方案单仓下料有4个下料点，输送带地下输送，造价约3万元/吨垃圾。

三、系统工艺

标准的城市生活垃圾处理系统应包括可制砖物、可制肥物、可回收物三大处理系统。

分拣系统：

系统主要是利用物质的比重、体积和磁特性，采用重复机械化及磁选等连续性分选（对特殊物质，适当辅以磁选、风力分选、人工分拣），将金属、塑料、橡胶、玻璃、纸张和有机物分离出来，加以回收利用。

特点:

本系统分拣效果特佳，不仅为随后的混化和造粒系统奠定了基础，也可配套于堆肥发酵、焚烧发电、卫生填埋及其它处理工艺的前置分拣装置。

分拣系统成套设备主要部件:

分拣系统主要由各种规格的筛分机、风选机、破碎机、磁选机、输送机等设备组成。

其中，ctg干式永磁筒式磁选机是高效磁分离设备。磁系全部采用高性能稀土钕铁硼材料和优质铁氧体材料制做，经过巧妙的开放式磁路设计，筒表分选区最高磁感应强度达到0.8t以上，磁场梯度是常规中磁机的3-5倍，分选区的磁场力可达到电磁强磁选机的磁力水平。分选筒体采用耐磨不锈钢精制而成；分选矿物通过振动给料器均匀地给到分选筒的上部，旋转的筒体把非磁性物料抛离筒体，磁性物料受到强磁场力作用吸向筒体，用分矿板很方便、精确地将磁性、非磁性物料分离。强磁场力为用筒式磁选机分选中、弱磁性矿物变成现实。设备处理量大，分选矿物粒级范围宽、分离精度高、不堵塞；结构简单、维护方便，耗电量仅为电磁强磁选机的20%。

系统设备主要参数:

垃圾处理能力300 t/d

垃圾处理率100 %

最大耗水量20 t/d

总装机用电量460 kw

无害化时间48 h

车间库房占地面积7000㎡

多功能免烧压砖机装置

为适应市场新型建筑材料的需要，该机采用新技术、新工艺。可压制标砖、盲孔标砖、步道砖、花边地砖。该设备以其特殊的机械设计、采用双面机械加压成型，结构紧凑、操作方便、噪音小、造型新颖等特点，是利用废渣压制免烧砖的理想设备。

公称压力：120t； 填料深度： 75-110mm 外型尺寸： 1700×1200×1900mm

加压方式： 机械双面加压；冲头行程： 320mm；成型块数：2块/次

生产效率：1800-2000 块/h；成型块数：1块/次；地板砖规格：240×240×50mm

配用动力：15-22kw

设备特点：

快速腐熟工艺资源化处理生活垃圾成套设备，具有生活垃圾资源化、无害利用的优点，综合起来，主要有以下几点：

■占地面积小，投资省 ,无需建造庞大的发酵循环仓库。

■机械化程度高，处理速度快 因流程短，处理周期缩短，从垃圾开始处理到制成有机无机复肥不到48小时，仅为堆腐发酵工艺的1/4。

■建设周期短，投资效益高 厂房（仅指车间）建设、设备安装调试共半年。从投入正常运行起，投资可在4年内收回，有明显的经济效益。

■设备的灵活性大，通用性好。设备可以一机多用：①选用分拣系统，可用于其它垃圾前处理。②选用混化系统和造粒系统，可以处理大型禽畜场的动物粪便和城市下水道的污泥，并制成有机无机复混肥。

■生活垃圾处理能力300吨/日，适合中、小城市无害化、资源化处理要求。

■以快速高温（100℃）混化，代替发酵工艺，能有效杀灭病菌，无害化程度高。

■垃圾处理率为100%，垃圾利用率为90%以上，无害化质量符合gb7959-87标准。

四、经济效益分析

按近期实施工程范围，日处理300吨垃圾规模计。

1. 工程基建总投资：由以下3部分组成

1.1. "分仓熟化"工程投资：包括本设计方案"工程数量汇总表"中所列的所有项目，按第一方案计约800万元，即：800/300=2.7万元/吨生活垃圾。

1.2.制砖系统投资：按日处理300吨生活垃圾计算，大约200万元，即：200/300=0.7万元/吨生活垃圾。

上述系统总投资大约1100万元左右。

2. 工程运营费：包括人工工资、设备维修及水电费用等，粗估约5000元/日。

3. 工程运营效益

3.1. 垃圾处理收费：按20元/吨垃圾计，收益为：300×20＝6000元/日。

3.1. 沼气效益：根据杭州天子岭垃圾填埋场资料，一吨含39%有机物的生活垃圾能够产生约90立方米沼气，则日处理300吨垃圾可产生27000立方米沼气，收益为：27000×0.8=21600元/日。以上计算未考虑沼气收集和加工过程中的损耗。

4. 投资回收年限计算：

垃圾处理费＋沼气效益－工程运营费：6000+21600-5000=2.26万元/日。

经4.5年后为：2.26×365×4.5＝3712万元，即4年半可收回全部投资。