專利名稱：焚燒－催化水解聯(lián)合快速處理城市垃圾的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于城市垃圾處理的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種焚燒和化學(xué)處理相結(jié)合的處理城市垃圾的工藝，尤其涉及一種能制備有機(jī)肥料的焚燒和化學(xué)處理相結(jié)合的處理城市生活垃圾的工藝。
眾所周知，隨著人類社會(huì)的發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平的提高，城市城市生活垃圾的迅速增加已成為一個(gè)急待解決的大難題。分類處理城市生活垃圾是九十年代以后形成的有效方法。專利[CN1177525A]提出集堆肥、焚燒、填埋于一體的城市有機(jī)垃圾處理工藝，通過分選、堆肥發(fā)酵、有機(jī)垃圾粉生產(chǎn)、復(fù)合肥生產(chǎn)和焚燒、無機(jī)垃圾填埋或制造建材等過程，將進(jìn)場(chǎng)垃圾全部消納。上述專利所提出的方法存在著一個(gè)難題是堆肥發(fā)酵需要15天以上的時(shí)間才能將垃圾降解，處理周期長(zhǎng)。
專利[CN1186057A]提出將城市生活垃圾分為硬質(zhì)垃圾與軟質(zhì)垃圾兩部分，其中硬質(zhì)垃圾送入粉碎機(jī)，粉碎至80～100目，與軟質(zhì)垃圾一道在攪拌釜中加水反應(yīng)，最后加入人工助劑制成復(fù)合肥。該專利技術(shù)存在的問題是攪拌釜溫度為55～60℃，此溫度難以對(duì)生物有機(jī)質(zhì)進(jìn)行徹底降解，且要在此溫度下保溫達(dá)48小時(shí)之久，同樣存在處理周期長(zhǎng)的問題。
另外，也有一些其他的垃圾處理方法，如(1)將垃圾填埋處理，這是一種最常用的和最簡(jiǎn)便的方法，但是，該方法存在著缺少場(chǎng)地和污染環(huán)境，尤其污染地下水的缺陷，因此不宜提倡廣泛使用；(2)倒入海洋，由于該方法費(fèi)用較大，而且將造成生態(tài)環(huán)境的惡化，因此已開始受到法律的禁止；(3)堆肥處理，該方法工藝過程簡(jiǎn)便易行，但由于占地面積大，有機(jī)物轉(zhuǎn)化周期長(zhǎng)，難以工業(yè)化，同時(shí)，由于處理過程中會(huì)散發(fā)出異味和塵埃，因此其推廣應(yīng)用也受到了一定的局限；(4)焚燒處理，這是目前處理城市生活垃圾最為有效的方法之一，消毒滅菌和減量效果好，并可回收能量，但也存在著投資大，運(yùn)行成本高的缺點(diǎn)，尤其對(duì)于復(fù)雜的城市生活垃圾，其處理難度更大，因此對(duì)于一般的城市，該方法也是難以接受的。
綜上所述，開發(fā)研究一種新的處理城市生活垃圾的方法已成為人們迫切需要解決的課題。
本發(fā)明的目的在于公開一種焚燒-催化水解聯(lián)合快速處理城市垃圾的工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，滿足人們的需要。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的城市生活垃圾成分十分復(fù)雜，總體上可分為有機(jī)物和無機(jī)物兩大類，而有機(jī)物又可分為可燃物與生物有機(jī)物質(zhì)及易腐物?？扇嘉锇◤U紙、廢塑料、破布等，而生物有機(jī)質(zhì)及易腐物包括木屑、爛草、樹枝樹葉、果皮、蔬菜等。本發(fā)明首先將無機(jī)物包括金屬物和玻璃選出，將可燃物進(jìn)行焚燒處理，并通過廢熱鍋爐回收所放出的熱量，而有機(jī)質(zhì)及易腐物則進(jìn)行催化水解，所需的熱量則由焚燒過程提供，催化水解后所得的漿態(tài)物質(zhì)，配入農(nóng)作物所需的氮、磷、鉀等肥份后捏合造粒，即可成為農(nóng)用肥料。
根據(jù)上述構(gòu)思，發(fā)明人提出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下所述本發(fā)明所述的工藝依次包括如下步驟(1)篩分將城市生活垃圾送進(jìn)運(yùn)輸機(jī)的傳送帶，傳送過程中經(jīng)過人工挑選和磁選分離機(jī)，將玻璃和金屬物選出，然后進(jìn)一步將篩余物分選成可燃物與生物有機(jī)物質(zhì)及易腐物?？扇嘉锇◤U紙、廢塑料、破布等，而生物有機(jī)質(zhì)及易腐物包括木屑、爛草、樹枝樹葉、果皮、蔬菜等；(2)焚燒將可燃物在焚燒爐中焚燒，這是一般的工藝，本發(fā)明不再敘述，可選用國(guó)內(nèi)成熟的工藝，如循環(huán)流化床垃圾焚燒處理系統(tǒng)。焚燒爐設(shè)有廢熱鍋爐，用于焚燒過程中的熱量的回收；(3)催化水解將生物有機(jī)質(zhì)及易腐物置于加壓反應(yīng)釜中，加水和催化劑進(jìn)行處理催化水解，獲得一種漿態(tài)物質(zhì)。所說的催化劑為無機(jī)酸或無機(jī)堿，如鹽酸、硫酸、碳酸鈉、碳酸氫鈉或消石灰等其中的一種或一種以上，反應(yīng)溫度為80～200℃，最佳為120～180℃，壓力在0.5～20atm內(nèi)，最佳為2～10atm，反應(yīng)時(shí)間與生物有機(jī)質(zhì)的種類及反應(yīng)溫度有關(guān)，一般為2～8小時(shí)。該過程是吸熱過程，所需的熱量由焚燒過程產(chǎn)生的熱量來提供，并可配入一定的有機(jī)質(zhì)如糞便，以補(bǔ)充其中有機(jī)質(zhì)的不足；(4)組份檢測(cè)與元素調(diào)配對(duì)于催化水解后的漿態(tài)物質(zhì)，分析其水份含量、pH值、氮、磷和鉀含量，根據(jù)不同的生長(zhǎng)作物，配入所需的氮、磷和/或鉀元素；(5)成型，將調(diào)配后的物質(zhì)，送入捏合機(jī)中，使其混合均勻。再將其送入園鼓造粒機(jī)中，進(jìn)行造粒與烘干，之后進(jìn)行產(chǎn)品包裝，即為成品肥料。
由上述公開的技術(shù)方案可見，本發(fā)明具有十分顯著的優(yōu)點(diǎn)(1)處理速度快、處理量大。由于焚燒是劇烈的氧化反應(yīng)，而催化水解過程也以較高的速率進(jìn)行，因此，處理時(shí)間短，可用于大批量的垃圾處理，對(duì)一般的中小城市，一般當(dāng)天垃圾當(dāng)天可以處理完畢，不會(huì)形成滯納，因而特別適合于城市垃圾的產(chǎn)業(yè)化過程。
(2)整個(gè)系統(tǒng)熱量供需平衡。由于焚燒過程放出的熱量用于催化水解過程吸收的熱量，從而不需要外界向其提供額外的熱量。更重要的是，熱量的傳遞過程可以通過導(dǎo)熱介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)過程傳熱介質(zhì)能夠在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)利用。
(3)催化水解使用普通的催化劑，普通的酸或普通的堿即可符合要求，運(yùn)行費(fèi)用低而且無二次污染。
(4)符合衛(wèi)生指標(biāo)，在150℃以上的環(huán)境溫度下，普通的細(xì)菌及病毒均能殺死。例如，在75℃下，垃圾中蛔蟲卵死亡率達(dá)100％，大腸菌值低于10-2，而在本發(fā)明的條件下，焚燒溫度在950℃以上，因而具有更優(yōu)良的滅菌效果，使肥料的衛(wèi)生指標(biāo)完全符合國(guó)家規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
以下將通過附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明。


圖1為該工藝的流程圖。
由
圖1可見，本發(fā)明所說的方法依次包括如下步驟(1)篩分過程，將城市生活垃圾在篩分過程1中經(jīng)過人工挑選和磁選分離機(jī)，將玻璃和金屬物選出，然后進(jìn)一步將篩余物分選成可燃物與生物有機(jī)物質(zhì)及易腐物。可燃物包括廢紙、廢塑料、廢橡膠、破布等，而生物有機(jī)質(zhì)及易腐物包括木屑、爛草、樹枝樹葉、果皮、蔬菜等；(2)焚燒過程，將可燃物在焚燒爐2中焚燒，焚燒過程中的氣體凈化后排空，灰渣在篩分系統(tǒng)4中進(jìn)行篩分，篩上物為磚塊、金屬制品等大顆粒物料，可進(jìn)行填埋處理，篩下物為細(xì)顆?；覡a、熟化砂土等，它們含豐富的微量元素，同時(shí)又是良好的土壤改良物和肥料載體，篩下物送往后繼工段。焚燒爐2設(shè)有廢熱鍋爐，用于焚燒過程中的熱量的回收；(3)催化水解過程，將生物有機(jī)質(zhì)及易腐物置于加壓反應(yīng)釜3中，加水和催化劑進(jìn)行處理催化水解，獲得一種漿態(tài)物質(zhì)。所說的催化劑為無機(jī)酸或無機(jī)堿，如鹽酸、硫酸、碳酸鈉、碳酸氫鈉或消石灰等其中的一種或一種以上，反應(yīng)溫度為80～200℃，最佳為120～180℃，壓力在0.5～20atm內(nèi)，最佳為2～10atm，反應(yīng)時(shí)間與生物有機(jī)質(zhì)的種類及反應(yīng)溫度有關(guān)，一般為2～8小時(shí)。該過程是吸熱過程，所需的熱量由焚燒過程產(chǎn)生的熱量提供，采用飽和蒸汽或?qū)嵊妥鳛閷?dǎo)熱介質(zhì)，進(jìn)行熱量的傳遞；根據(jù)需要，可配入一定的有機(jī)質(zhì)如糞便，以補(bǔ)充其中有機(jī)質(zhì)的不足；(4)制肥過程，將催化水解后的漿態(tài)物質(zhì)和焚燒過程中的篩下物，送入制肥系統(tǒng)5，根據(jù)需要配入所需的氮、磷和/或鉀元素，所說的氮、磷和鉀元素可選用如尿素、磷銨和氯化鉀等肥份，然后將調(diào)配后的物質(zhì)送入捏合機(jī)中，混合均勻，再將其送入造粒機(jī)中，進(jìn)行造粒與烘干，之后進(jìn)行產(chǎn)品包裝，即為成品肥料。
以下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的有關(guān)內(nèi)容作進(jìn)一步的介紹。
實(shí)施例1將1000公斤城市垃圾進(jìn)行篩分后，獲得250公斤可燃物和660公斤生物有機(jī)質(zhì)及易腐物，將可燃物置于焚燒爐2中焚燒，并采用加熱水的方法回收熱量；將生物有機(jī)質(zhì)及易腐物置于高壓反應(yīng)器中，加入消石灰60公斤，配入100公斤的糞便，反應(yīng)溫度為150℃，壓力為4.8atm內(nèi)，反應(yīng)時(shí)間3小時(shí)，反應(yīng)所需的熱量由外界過熱蒸汽提供，獲得一種漿態(tài)物質(zhì)480公斤；將上述漿態(tài)物質(zhì)和焚燒后的篩下物送入制肥系統(tǒng)5，經(jīng)分析，氮、磷和鉀的含量分別為2.5％、0.26％和0.64％(重量百分比)，加入適量的尿素、磷銨、氯化鉀等肥份；在捏合機(jī)中混合均勻，再將其送入造粒機(jī)中，進(jìn)行造粒與烘干，即可獲得成品肥料420公斤，其有效組分及含量為氮磷 鉀15.6％14.6％14.8％實(shí)施例2采用與實(shí)施例1相同的操作過程，其中采用碳酸氫鈉作為催化劑，成品肥料的有效組分及含量為氮磷 鉀14.6％13.8％ 16.6％實(shí)施例3采用與實(shí)施例1相同的操作過程，其中采用鹽酸和硫酸(1∶1)作為催化劑，成品肥料的有效組分及含量為氮磷鉀14.6％15.8％ 14.6％
權(quán)利要求
1.一種焚燒-催化水解聯(lián)合快速處理城市垃圾的工藝，其特征在于依次包括如下步驟(1)篩分過程，將城市生活垃圾在篩分過程(1)中篩分為玻璃、金屬物、可燃物和生物有機(jī)物質(zhì)及易腐物；(2)焚燒過程，將可燃物在焚燒爐(2)中焚燒，焚燒過程中產(chǎn)生的熱量由導(dǎo)熱介質(zhì)回收；(3)催化水解過程，將生物有機(jī)質(zhì)及易腐物置于加壓反應(yīng)釜(3)中，加水和催化劑進(jìn)行催化水解，所說的催化劑為無機(jī)酸或無機(jī)堿，反應(yīng)溫度為80～200℃，壓力為0.5～20atm，反應(yīng)時(shí)間為2～8小時(shí)；(4)制肥過程，將催化水解后的物質(zhì)送入制肥系統(tǒng)(5)，配入氮、磷和/或鉀元素，進(jìn)行造粒與烘干，即為成品肥料。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，溫度為120～180℃，壓力為2～10atm。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，催化水解過程所需的熱量由焚燒過程產(chǎn)生的熱量提供，采用飽和蒸汽或?qū)嵊妥鳛閷?dǎo)熱介質(zhì)。
4.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，催化水解過程配入有機(jī)質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所說的催化劑為鹽酸、硫酸、碳酸鈉、碳酸氫鈉或消石灰中的一種或一種以上。
6.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，焚燒過程中的灰渣在篩分系統(tǒng)(4)中進(jìn)行篩分，篩下物送往制肥系統(tǒng)(5)。
7.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所說的氮、磷和鉀元素分別為尿素、磷銨和氯化鉀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焚燒－催化水解聯(lián)合快速處理城市垃圾的工藝。本發(fā)明首先對(duì)垃圾進(jìn)行篩選,將可燃物進(jìn)行焚燒處理,并通過廢熱鍋爐回收所放出的熱量,有機(jī)質(zhì)及易腐物則進(jìn)行催化水解,所需的熱量則由焚燒過程提供。催化水解后捏合造粒,即可成為農(nóng)用肥料。處理速度快、處理量大,特別適合于城市垃圾的產(chǎn)業(yè)化過程,整個(gè)系統(tǒng)熱量供需平衡,運(yùn)行費(fèi)用低,無二次污染,肥料的衛(wèi)生指標(biāo)完全符合國(guó)家規(guī)定的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C05F9/00GK1274824SQ00116610
公開日2000年11月29日 申請(qǐng)日期2000年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月20日
發(fā)明者于建國(guó), 李保安, 劉夠生, 宋興福, 劉錦霞, 南海生 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 李保安