生活垃圾快速腐熟工藝
一、 城市生活垃圾的前道處理工藝
城市生活垃圾處理系統(tǒng)的前道處理工藝主要原理是，從磁選及機(jī)械分揀系統(tǒng)出來的可制肥物，以快速腐熟技術(shù)替代垃圾綜合處理的發(fā)酵過程。
垃圾運(yùn)輸車送來的生活垃圾經(jīng)過磁選及機(jī)械分揀后，可分成（1）可制磚物（2）可制肥物（3）可回收物這三大類。可制磚物如碎渣、碎混凝土、碎磚等建筑垃圾，經(jīng)粉碎、消毒、添加固化劑等工序制成路面磚；可回收物包括金屬、塑料、橡膠等回收部分可再生利用；其余余下的肥源物質(zhì)（如有機(jī)質(zhì)、變質(zhì)食物、植物營養(yǎng)物質(zhì)）進(jìn)行先進(jìn)的混化工藝處理，以代理冗長（7-30）的堆腐過程，將有機(jī)質(zhì)無害化處理時(shí)間縮短至48小時(shí)，然后造粒制成高效有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥，從而實(shí)現(xiàn)生活垃圾處理無害化和資源化的目標(biāo)。一方面可以節(jié)約資源和能源的消耗，另一方面可以降低垃圾處理成本，提高生活垃圾處理的經(jīng)濟(jì)效益。該工藝獨(dú)特，設(shè)備新穎，整個(gè)流程含有9項(xiàng)發(fā)明專利和實(shí)用新型專利。
快速腐熟工藝資源化處理生活垃圾成套設(shè)備，是新一代環(huán)保產(chǎn)品。該設(shè)備適用于人口在100萬以下的中小城市（日產(chǎn)生活垃圾300噸左右）的生活垃圾綜合處理和資源化利用，實(shí)現(xiàn)垃圾處理的減量化、無害化、資源化的目的，消除生活垃圾對環(huán)境的污染和威脅，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
快速腐熟工藝資源化處理生活垃圾成套設(shè)備主要有三個(gè)系統(tǒng)流程組成，即分揀系統(tǒng)、混化系統(tǒng)、造粒系統(tǒng)。
1、采用先進(jìn)氧化酵后厭氧發(fā)酵工藝，可用城市有機(jī)生活垃圾產(chǎn)生高濃度的沼氣。它適宜處理總團(tuán)體含量為30－40％的城市有機(jī)生活垃圾，能避免直接厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣工藝存在的啟動(dòng)漫，處理周期長及容易造成酸中毒的問題，使發(fā)酵周期縮短為15～20天，沼氣產(chǎn)率平均為0.3m3[infoil]/3·d，最高達(dá) 0.6m3/m3·d，發(fā)酵后的有機(jī)垃圾含水量低，有利于生產(chǎn)有機(jī)復(fù)合肥；除蟲卵和滅病菌效果好，大腸桿菌降到1％，蛔蟲卵死亡率達(dá)100％，整個(gè)發(fā)酵過程不存在廢水、廢氣對環(huán)境的污染。
在垃圾倉中的厭氧發(fā)酵環(huán)境與現(xiàn)行專用的厭氧發(fā)酵裝置相比還是有差距的，主要表現(xiàn)在：垃圾無法攪拌；垃圾壓實(shí)密度高；不可能使垃圾處在液態(tài)環(huán)境中。這將導(dǎo)致在"分倉熟化"工藝下的發(fā)酵熟化周期不會在短時(shí)間內(nèi)完成。"分倉熟化"工藝具有能夠超大量消納城市垃圾這一無與倫比的優(yōu)勢，是任何現(xiàn)行專用的厭氧發(fā)酵裝置所無法比擬的日處理量為300噸的城市生活垃圾處理系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于儲存各種散裝集料，但因其特別適用于儲存生活垃圾，故在此特稱為"垃圾筒倉"。由于生活垃圾量大且成分復(fù)雜，故現(xiàn)有的理論通常認(rèn)為生活垃圾是不可儲存的。垃圾筒倉的推出實(shí)際上是提出了一種新理念：垃圾儲存不僅有可能，而且非常有必要，且唯此才能大容量、高效率地處理生活垃圾，使生活垃圾真正能夠達(dá)到"無害化"和"資源化"的理想境界。
2、設(shè)計(jì)實(shí)例
垃圾筒倉的直徑一般可取20～30米，高度是直徑的1～1.5倍。其單倉容量為6911立方米，可儲存垃圾約5529噸，若以日產(chǎn)生活垃圾300噸計(jì)，填滿一個(gè)垃圾筒倉約需要18天，假定熟化周期為3個(gè)月，則該城鎮(zhèn)共需建造相同規(guī)模的垃圾筒倉10個(gè)。筒倉剛性托盤采用混凝土澆筑，柔性圍倉網(wǎng)片隨垃圾入倉量的增加逐層上升，最終滿倉后覆蓋封閉。垃圾入場后可采用龍門吊、塔吊或傳送帶等機(jī)械輸送入倉。
筒倉剛性托盤采用混凝土澆筑，柔性圍倉網(wǎng)片隨垃圾入倉量的增加逐層上升，最終滿倉后覆蓋封閉。垃圾入場后可采用龍門吊、塔吊或傳送帶等機(jī)械輸送入倉。
二、生活垃圾"分倉熟化"工程設(shè)計(jì)方案
1、"分倉熟化"工程：
常用的處理方法在一定程度緩解了城市垃圾對環(huán)境的污染，但卻不能從根本上解決"垃圾圍城"這一頑疾。而能夠根治這一頑疾的技術(shù)必須能夠同時(shí)滿足以下4個(gè)條件：
（1）廉價(jià)。由于處理的對象是持續(xù)不斷，且日產(chǎn)量巨大的生活垃圾，所以不廉價(jià)的技術(shù)哪怕是技術(shù)含量再高，也是難以推廣應(yīng)用的。
（2)可超大量消納垃圾。這就要求該技術(shù)必須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節(jié)奏，則可能前功盡棄。現(xiàn)行綜合處理工藝中的"人工分選"常常是制約垃圾快速處理的瓶頸。
（3）不污染環(huán)境（或污染極小）。正在腐爛的原生垃圾對環(huán)境的污染性極大，這就要求原生垃圾入場后要么立即處理掉，要么必須進(jìn)行全封閉儲存，無論是前者還是后者，對于少量垃圾或許還是可以對付的，但是如果每天都有成百上千噸垃圾入場，就難以招架了。
（4）具有可持續(xù)性發(fā)展前景。這里有兩層意思：第一是在處理過程中不允許產(chǎn)生二次污染，沒有后遺癥。第二是不能永久性地占用土地，這是針對填埋而言。
生活垃圾處理工藝增加一道"分倉熟化"工序，則處理效果將會產(chǎn)生一個(gè)大飛躍，同時(shí)能滿足上述4個(gè)條件。
2、方案技術(shù)特點(diǎn)：
（1） 本項(xiàng)目的作用是將原生生活垃圾徹底熟化并脫水，為下道工序，如分選、制磚等提供可高效處理的必要條件，一般可提高工效數(shù)倍甚至十幾倍。
（2） 環(huán)境效益：由于原生生活垃圾入倉后與外界環(huán)境完全隔絕，沒有滲瀝液污染，氣體污染也極小，基本可以做到零污染。
（3）經(jīng)濟(jì)效益：在全封閉條件下，垃圾筒倉內(nèi)具備了理想的厭氧環(huán)境，由此產(chǎn)生的沼氣幾乎可以100％地予以回收。這與現(xiàn)行垃圾填埋場收集沼氣的效果有很大不同，現(xiàn)行填埋場沒有全封閉環(huán)境，沼氣收集率僅5％左右。針對某一具體填埋場而言，沼氣的產(chǎn)生和終止是有時(shí)效的，產(chǎn)沼期有高峰和低谷。而本項(xiàng)目的沼氣日產(chǎn)量是相對穩(wěn)定的。
（4） 為了加快垃圾熟化進(jìn)程和進(jìn)一步提高沼氣產(chǎn)量，本項(xiàng)目需要向筒倉內(nèi)注入適量生活污水，權(quán)作"催化劑"，在厭氧發(fā)酵過程中，將垃圾中的腐植質(zhì)、滲瀝液以及生活污水轉(zhuǎn)化為沼氣，由此開創(chuàng)了"以污治污"新理念。
（5） 本項(xiàng)目應(yīng)用廣泛，可接收包括生活垃圾、飯店泔水、秸稈、下水道污泥（可置于筒倉周邊）等一切可腐之物入倉。
3、設(shè)計(jì)方案
（1）設(shè)計(jì)范圍：本項(xiàng)目按近期工程規(guī)模設(shè)計(jì)。按日產(chǎn)300噸生活垃圾填滿一座直徑20米，平均高22.5米的垃圾筒倉約需要18天，以垃圾入倉熟化周期6個(gè)月計(jì)（包括進(jìn)料、脫水和出料），建造相同規(guī)模的垃圾筒倉10座即可滿足循環(huán)使用，詳見"遠(yuǎn)期筒倉分布圖"中的近期工程范圍線。
（2） 場地選址：除應(yīng)遵照國家頒布的有關(guān)法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
a. 場地應(yīng)較平整，并且要有足夠的延伸空間，以適應(yīng)遠(yuǎn)期擴(kuò)展需要。
b. 要求場地地質(zhì)構(gòu)造比較均衡，沒有突變構(gòu)造，如斷層、暗河塘等。
c. 要求場地地基有足夠的承載力，由于筒倉加高十分方便，只要龍門吊提升高度足夠，實(shí)施過程中有可能將筒倉升高到30米，以本項(xiàng)目設(shè)計(jì)為例，在此高度狀態(tài)下，地基承載力能夠滿足240Kpa即可。對于地質(zhì)條件不夠理想的地區(qū)，應(yīng)采取地基加固措施，這需要增加工程投資。
（3） 垃圾進(jìn)料：可選擇龍門吊、塔吊。
龍門吊穩(wěn)定性好，特別是可以兩頭裝料，相當(dāng)于兩臺塔吊，應(yīng)列為首選方案。不過，該龍門吊構(gòu)造特殊，兩端延伸較長，需要特別定制。
塔吊也可選用。建議最好是租用，在定制的龍門吊沒有交貨之前，或者是在龍門吊需要檢修時(shí)臨時(shí)租用，以應(yīng)急需。
今后有可能采用一種專用的垃圾運(yùn)輸集裝箱，不僅可實(shí)行全封閉運(yùn)輸，而且垃圾入場后不必卸料，直接由龍門吊將集裝箱吊入筒倉內(nèi)卸料，既可減少污染又可提高工效。
（4）垃圾熟化：垃圾的熟化程度應(yīng)以沼氣量的減少為判定標(biāo)準(zhǔn)。向筒倉內(nèi)注入生活污水可以提高沼氣產(chǎn)量和縮短熟化周期，但注水量及相鄰兩次的注水間隔時(shí)間應(yīng)掌握好，既要保持筒倉上部垃圾始終有足夠的濕度，又要防止托盤內(nèi)污水溢出，故在托盤壁上應(yīng)安裝一個(gè)水位指示器，隨時(shí)可觀察到托盤內(nèi)污水位的變化。當(dāng)然，若是一個(gè)大型垃圾處理場，則采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)來進(jìn)行注水監(jiān)控是再好不過了。另外，有待通過實(shí)踐進(jìn)行解決的問題有：
（5） 垃圾脫水：需要脫水的筒倉總是單個(gè)輪流進(jìn)行，可將專用的大功率真空泵吊至倉頂，將抽氣管自流量表處脫開，接上大功率真空泵。然后在筒倉體四周均勻分布插入側(cè)向穿孔的通風(fēng)管。操作人員坐升降機(jī)到達(dá)選定位置，用小型鉆孔機(jī)從側(cè)向鉆孔1～2米深，而后插入通風(fēng)管。當(dāng)真空泵開啟后，筒倉外空氣將被吸入筒倉內(nèi)并向集氣箱匯集，最后經(jīng)真空泵排放入大氣中。筒倉內(nèi)的氣體流動(dòng)將帶出垃圾中的水分。為使脫水更加迅速，也可向通風(fēng)管的進(jìn)氣端提供熱空氣。從徹底熟化的垃圾中排放出的氣體已經(jīng)沒有臭味，不再是有害氣體，因而不會污染環(huán)境。
（6） 垃圾出料：本設(shè)計(jì)提供兩種方案比較，其區(qū)別在于出料方式的不同，第一方案單倉下料有3個(gè)下料點(diǎn)，輸送帶地面輸送，造價(jià)較省，約2.1萬元/噸垃圾。第二方案單倉下料有4個(gè)下料點(diǎn)，輸送帶地下輸送，造價(jià)約3萬元/噸垃圾。
三、系統(tǒng)工藝
標(biāo)準(zhǔn)的城市生活垃圾處理系統(tǒng)應(yīng)包括可制磚物、可制肥物、可回收物三大處理系統(tǒng)。
分揀系統(tǒng)：
系統(tǒng)主要是利用物質(zhì)的比重、體積和磁特性，采用重復(fù)機(jī)械化及磁選等連續(xù)性分選（對特殊物質(zhì)，適當(dāng)輔以磁選、風(fēng)力分選、人工分揀），將金屬、塑料、橡膠、玻璃、紙張和有機(jī)物分離出來，加以回收利用。
特點(diǎn):
本系統(tǒng)分揀效果特佳，不僅為隨后的混化和造粒系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，也可配套于堆肥發(fā)酵、焚燒發(fā)電、衛(wèi)生填埋及其它處理工藝的前置分揀裝置。
分揀系統(tǒng)成套設(shè)備主要部件:
分揀系統(tǒng)主要由各種規(guī)格的篩分機(jī)、風(fēng)選機(jī)、破碎機(jī)、磁選機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備組成。
其中，CTG干式永磁筒式磁選機(jī)是高效磁分離設(shè)備。磁系全部采用高性能稀土釹鐵硼材料和優(yōu)質(zhì)鐵氧體材料制做，經(jīng)過巧妙的開放式磁路設(shè)計(jì)，筒表分選區(qū)最高磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到0.8T以上，磁場梯度是常規(guī)中磁機(jī)的3-5倍，分選區(qū)的磁場力可達(dá)到電磁強(qiáng)磁選機(jī)的磁力水平。分選筒體采用耐磨不銹鋼精制而成；分選礦物通過振動(dòng)給料器均勻地給到分選筒的上部，旋轉(zhuǎn)的筒體把非磁性物料拋離筒體，磁性物料受到強(qiáng)磁場力作用吸向筒體，用分礦板很方便、精確地將磁性、非磁性物料分離。強(qiáng)磁場力為用筒式磁選機(jī)分選中、弱磁性礦物變成現(xiàn)實(shí)。設(shè)備處理量大，分選礦物粒級范圍寬、分離精度高、不堵塞；結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便，耗電量僅為電磁強(qiáng)磁選機(jī)的20%。
系統(tǒng)設(shè)備主要參數(shù):
垃圾處理能力300 t/d
垃圾處理率100 %
最大耗水量20 t/d
總裝機(jī)用電量460 kw
無害化時(shí)間48 h
車間庫房占地面積7000㎡
多功能免燒壓磚機(jī)裝置
為適應(yīng)市場新型建筑材料的需要，該機(jī)采用新技術(shù)、新工藝。可壓制標(biāo)磚、盲孔標(biāo)磚、步道磚、花邊地磚。該設(shè)備以其特殊的機(jī)械設(shè)計(jì)、采用雙面機(jī)械加壓成型，結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、噪音小、造型新穎等特點(diǎn)，是利用廢渣壓制免燒磚的理想設(shè)備。
公稱壓力：120t； 填料深度： 75-110mm 外型尺寸： 1700×1200×1900mm
加壓方式： 機(jī)械雙面加壓；沖頭行程： 320mm；成型塊數(shù)：2塊/次
生產(chǎn)效率：1800-2000 塊/h；成型塊數(shù)：1塊/次；地板磚規(guī)格：240×240×50mm
配用動(dòng)力：15-22kw
設(shè)備特點(diǎn)：
快速腐熟工藝資源化處理生活垃圾成套設(shè)備，具有生活垃圾資源化、無害利用的優(yōu)點(diǎn)，綜合起來，主要有以下幾點(diǎn)：
■占地面積小，投資省 ,無需建造龐大的發(fā)酵循環(huán)倉庫。
■機(jī)械化程度高，處理速度快 因流程短，處理周期縮短，從垃圾開始處理到制成有機(jī)無機(jī)復(fù)肥不到48小時(shí)，僅為堆腐發(fā)酵工藝的1/4。
■建設(shè)周期短，投資效益高 廠房（僅指車間）建設(shè)、設(shè)備安裝調(diào)試共半年。從投入正常運(yùn)行起，投資可在4年內(nèi)收回，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
■設(shè)備的靈活性大，通用性好。設(shè)備可以一機(jī)多用：①選用分揀系統(tǒng)，可用于其它垃圾前處理。②選用混化系統(tǒng)和造粒系統(tǒng)，可以處理大型禽畜場的動(dòng)物糞便和城市下水道的污泥，并制成有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥。
■生活垃圾處理能力300噸/日，適合中、小城市無害化、資源化處理要求。
■以快速高溫（100℃）混化，代替發(fā)酵工藝，能有效殺滅病菌，無害化程度高。
■垃圾處理率為100%，垃圾利用率為90%以上，無害化質(zhì)量符合GB7959-87標(biāo)準(zhǔn)。
四、經(jīng)濟(jì)效益分析
按近期實(shí)施工程范圍，日處理300噸垃圾規(guī)模計(jì)。
1. 工程基建總投資：由以下3部分組成
1.1. "分倉熟化"工程投資：包括本設(shè)計(jì)方案"工程數(shù)量匯總表"中所列的所有項(xiàng)目，按第一方案計(jì)約800萬元，即：800/300=2.7萬元/噸生活垃圾。
1.2.制磚系統(tǒng)投資：按日處理300噸生活垃圾計(jì)算，大約200萬元，即：200/300=0.7萬元/噸生活垃圾。
上述系統(tǒng)總投資大約1100萬元左右。
2. 工程運(yùn)營費(fèi)：包括人工工資、設(shè)備維修及水電費(fèi)用等，粗估約5000元/日。
3. 工程運(yùn)營效益
3.1. 垃圾處理收費(fèi)：按20元/噸垃圾計(jì)，收益為：300×20＝6000元/日。
3.1. 沼氣效益：根據(jù)杭州天子嶺垃圾填埋場資料，一噸含39%有機(jī)物的生活垃圾能夠產(chǎn)生約90立方米沼氣，則日處理300噸垃圾可產(chǎn)生27000立方米沼氣，收益為：27000×0.8=21600元/日。以上計(jì)算未考慮沼氣收集和加工過程中的損耗。
4. 投資回收年限計(jì)算：
垃圾處理費(fèi)＋沼氣效益－工程運(yùn)營費(fèi)：6000+21600-5000=2.26萬元/日。
經(jīng)4.5年后為：2.26×365×4.5＝3712萬元，即4年半可收回全部投資。
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