具有高壓噴水口的封閉發酵垃圾處理裝置和方法
內容提供：北京潔凈時代垃圾無害化處理技術研究院
本報告經過有關方面專家充分論證、廣泛的調查研究認為，北京潔凈時代垃圾無害化處理技術研究院所研發的垃圾處理專利技術，名稱：具有高壓噴水口的封閉發酵垃圾處理裝置和方法；符合中國的國情，是中國城市垃圾處理的最佳辦法，切合實際，行之有效。
一、 中國城市生活垃圾年產出量約為3億多噸，其中可用于制肥的有機物質占50%以上（按原始總重量計），灰粉質經過處理后用于配比制肥可占灰粉質總量85%以上，如果采用全封閉厭氧間歇式動態發酵技術對城市生活垃圾進行處理，即可實現垃圾無害化、減容減量化、完全資源化處理的總目標。
二、 對于不能用于制肥的垃圾，如塑料、金屬、紙類、玻璃、織物采用在處理廠分揀回收措施，依垃圾組份，計算年可回收量3000萬噸左右，占垃圾總量的10%之多。采用以上綜合性、多元化的處理方案應該說是最佳選擇。
三、 處理工藝技術可靠，生產線設備及其它輔助設備等全套采用中國制造，部分添加劑采用進口，垃圾處理專利技術達到國際先進水平。北京潔凈時代垃圾無害化處理技術研究院與國家有關部門正在協商論證，將此技術列為中國城市垃圾處理廣泛推廣的項目之一。
另外，垃圾滲濾液、污水處理設施與工程同時設計施工，完全做到城市生活垃圾處理過程中三廢的零排放。此技術適用于中國任何一座城市使用，不受氣候影響，根據各地區不同的地理位置和氣候的狀況，可建于地上、半地上、地下。
四、 以一座日處理城市生活垃圾量1000噸的工廠為例，本項目一期投資總額1.8億元人民幣，其中建設投資15800萬元，流動資金2200萬元。年生產生物有機肥和沙漠治理原材料20.8萬噸左右，每噸銷售價為200元，單位處理成本為98.3元/噸，政府給予垃圾處理補貼費用按各地區情況而定，本報告暫不列為企業收益。
五、 關于生活垃圾處理方案比選問題。第一，完全填埋處理占用土地資源并產生二次污染，又是資源的浪費，與當今社會發展與環保已不兼容。第二，采用焚燒發電處理辦法，優點在于占地小，日1000噸處理量約需8萬㎡土地，垃圾減容量大，但是，投資高，運行成本高，若全套引進設備，噸垃圾投資60~70萬元，處理每噸垃圾需政府補貼130~150元；垃圾發電引進設備是必需的。另一方面，對采用焚燒發電關鍵的限制條件是垃圾含水量高達60~68%，而熱值在800~900大卡/公斤。用于焚燒發電的垃圾最低熱值應在1700~1800大卡/公斤。垃圾熱值與國家的經濟發展水平有關，一般來講，國民生產總值增長7~10%，垃圾熱值可升高50~70大卡/公斤，相應含水量亦會減少，因此，無論從經濟上還是技術上，焚燒發電為時過早，在現階段不是首選方案。焚燒發電也同樣存在著污水、煙氣處理和填埋的附帶問題。
本項工程采用北京潔凈時代垃圾無害化處理技術研究院的專利技術，結合自身的資金優勢進行投資。項目分三期投入，一期投入1.8億元，二期投入1億元，三期投入2.2億元。將城市生活垃圾完全產業化，其主要產品有《防沙治沙原材料》、《生物有機肥料》、《氣體》、《塑料再生制品》《建材壓板》等，相關配套條件簡單，便于操作。垃圾是"被放錯地方的資源"，其有機成份制成有機肥和沙漠治理原材料，對于國家農業、園林綠化方面和改善土壤、防治沙化意義重大，市場容量很大，是具有雙重價值的環保工程，應該盡快實施。
工藝設計說明
1、前處理工藝
① 如果經濟發達地區可選用全自動分選線。
② 城市生活垃圾由自卸卡車送到廠區內，先經過地磅秤重，然后進入前處理廠房集料坑內，噴灑除臭劑，靜置瀝水所產生的滲濾液經管道流入地下微生物繁殖池，用于倉內發酵補充水。由抓斗將其送入板式給料機上，由膠帶輸送機，運至破袋機，破袋機破袋后進入篩選機，篩選機將磚石瓦塊篩分，篩分的磚石瓦塊送入重型粉碎機粉碎，留做制肥配比用，此部分占垃圾總量的3-5%左右。篩下物直接進倉發酵，分選過的垃圾進行機械二次分選和自動磁選，分離出的雜物占車間垃圾總量的11%左右，最后再進入磁選機分選出金屬。經過機械分選后的垃圾經重型粉碎機粉碎成直徑不大于0.5厘米的顆粒狀，進入生產制肥發酵倉加入添加劑進行發酵。
2、厭氧發酵工藝
垃圾生化制肥是在一定溫度控制的條件下，采用間歇式動態處理技術，利用微生物對垃圾中的有機物進行生化分解的，使其變成一種具有良好穩定性的腐殖土狀物質。厭氧制肥主要是利用厭氧性微生物的活動，對有機物進行厭氧分解發酵，加入添加劑后，其分解過程快，產生熱量高，12天完成一個發酵周期，發酵過程當中產生沼氣。沼氣的主要成分是甲烷（CH4），占總氣體體積的45%~55%；其次是二氧化碳（CO2），占30%~35%。除此以外，還含有少量的氮、氫、氧、氨、一氧化碳（CO）和硫化氫（H2S）等氣體。甲烷、氨和一氧化碳是可以燃燒的氣體，也就利用這一部分氣體的燃燒來獲得能量。各種氣體的理化性質：
甲烷：是一種無色、無味、無臭的氣體，化學性質比較穩定。甲烷對水的溶解度很小。甲烷的臨界溫度較低，液化比較困難，但甲烷氣體可以壓縮。甲烷在空氣中燃燒，火焰的最高溫度約2 000℃，每立方米純甲烷的熱值為39 580千焦，所以每立方米沼氣的熱值為17 928~25 100千焦。
二氧化碳：二氧化碳可極大地溶于水，為提高沼氣中甲烷含量的熱值，可以利用石灰水來吸收沼氣中的二氧化碳，形成碳酸鈣沉淀。
硫化氫：有毒氣體，微量時具有惡臭，沼氣中的臭味主要來源于它。一般沼氣中含萬分之幾的硫化氫。經燃燒后，硫化氫被氧化成硫或二氧化硫，失去臭味，毒性減輕，一般直接燃燒可以不去除硫化氫。如果用于內燃機，應進行脫硫處理。
有機物質在隔絕空氣和保持一定水分、溫度、酸堿度等條件下，經過多種微生物的分解而產生的。即厭氧機理，有機物質液化階段（碳水化合物、蛋白質、脂肪等）由發酵細菌，如纖維素分解細菌、蛋白質分解細菌、脂肪分解細菌的作用，將多糖水解成單糖，蛋白質水解成肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸，并進一步降解生成各種低級有機酸，如乙酸、丙酸、乙醇等。同時，還生成氫氣和二氧化碳。
產酸階段：產氫細菌、乙酸細菌將丙酸、乙酸和乙醇等分解，形成氫氣和乙酸，間或有二氧化碳形成。
產甲烷細菌分解乙酸形成甲烷和二氧化碳，或利用氫還原二氧化碳形成甲烷，或轉化甲酸形成甲烷。在形成的甲烷中，約30%來自氫還原二氧化碳，70%來自乙酸的分解。
垃圾有機物質作為發酵原料，這些都是細菌生長所需要的營養物質。沼氣細菌需要從發酵原料中吸取主要的營養物質-碳（C）元素和氮（N）元素，以及其它營養物質，如氫、硫、磷等元素。
有機物質在厭氧條件下分解產生甲烷，是由多種微生物來完成的。因此，在垃圾發酵中加入添加劑。其目的是加快有機質分解，縮短發酵時間，短時間內產生高溫，發酵溫度在55~ 65℃之間，一般只需12天完成一個發酵周期。產甲烷（CH4）量基本估算數據，每噸生活垃圾每天可產生5m?甲烷（CH4），日處理1000噸生活垃圾可產生甲烷（CH4）0.5萬m?,發酵后的有機物質添加必須的配料，在全封閉狀態下由機械完成配比制肥，使其生產成為高效益生物有機肥和沙漠治理原材料。
3、成品制造工藝
當經過粉碎后的生活垃圾有機物質及灰粉質形成直徑不大于0.5厘米的顆粒狀和灰粉質混合的物質，有機物及灰粉質的比例為有機質部分占總物料的89%左右，灰粉質占27.41%左右，這是必要的比例，在前分選時調整好比例，物料含水率35%－45%，平均計算物質膨脹體積1：1.5。經過12天厭氧發酵，在微生物和發酵促進劑的反應作用過程中，有機物質98%被降解成0.1-1毫米的粉粒狀態與同時發酵后的灰粉質混合形成泥漿流體，其中直徑大于0.5厘米的顆粒狀物質占發酵物質總量的5-7%左右，出倉時物料因比重不同會依次進入自動制肥分離機，直徑大于0.5厘米比較重的物料首先被分離出去，分離機會依次分離物質，分離出的物質經重型粉碎機粉碎成不大于0.3毫米的粉粒狀，自動制肥分離機經過五級分選、擠磨、添加劑配制，自動真空包裝成成品。最后剩余0.1毫米左右的粉沫狀泥漿被排入地下微生物繁殖池，作為發酵液循環使用，此部分占物料總量的5%左右，所制造出的材料經過12天的熟化過程即可出庫，含水率15-25%。
以上針對我國國情及垃圾成分的不同而制定的我國的垃圾處理技術方法，真正做到垃圾無害化和徹底資源化，從而達到零排放、零污染的效果。
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