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國內外生活垃圾消解(濕解)處理技術分析

日期:2015-11-04 | 來源:中國振動機械網
  一、前言   目前,國內生活垃圾的主流處理技術是填埋和焚燒發電。垃圾填埋占用大量土地、不能利用資源,還會產生滲瀝液及臭氣,長期污染環境。垃圾焚燒發電可以利用垃圾的熱值產生..

  一、前言

  目前,國內生活垃圾的主流處理技術是填埋和焚燒發電。垃圾填埋占用大量土地、不能利用資源,還會產生滲瀝液及臭氣,長期污染環境。垃圾焚燒發電可以利用垃圾的熱值產生電力,減量化、無害化效果也很明顯,但是對于我國垃圾分類效果還不明顯、垃圾熱值較低的現狀來說,其投資和運行成本都很高,其產生的煙氣和飛灰也存在環境風險,如果不嚴格按照國家規定運行,就可能造成環境污染。要解決這一問題,一是要注重源頭分類,二是要改變生活垃圾的焚燒方式,即進行某種方式的預處理,分出垃圾中熱值較高的部分進行焚燒,這樣,垃圾焚燒爐的造價就會大幅降低、焚燒溫度會高而穩定、爐渣的無機化程度會更高、發電效率會更高、環境風險也會降低。生活垃圾消解(濕解)處理就是這樣一種方式。

  二、我國的生活垃圾成分分析

  我國的生活垃圾屬于混合垃圾,含水率約50-60%,其中廚余垃圾約占60%(含水率約70%),可燃物(塑料、竹木、紡織品等)約占20%,還有少量無機物(磚石、玻璃、金屬等),成分極其復雜,但依比重不同可大致分為三類:

  1、輕垃圾(可浮于水面):主要包含塑料、竹木、紡織品、皮革、油脂等;

  2、重垃圾(會沉于水底):主要包含磚石、玻璃、陶瓷、金屬等;

  3、易腐有機垃圾(消解處理后會變成泥土/漿):主要包含廚余垃圾、廢紙等。

  可見,影響垃圾焚燒效果的主要因素就是廚余垃圾,將其剔除是預處理的主要目的。

  三、生活垃圾消解(濕解)處理技術介紹

  生活垃圾消解處理技術也稱為濕解、蒸煮、濕熱、熱水解、steam autoclaving處理技術,即在壓力容器內利用高溫高壓水蒸汽與生活垃圾直接接觸并保持一定溫度和壓力(一般≤8kgf/cm2、174℃)一段時間進行處理的技術,可以起到消毒、減量化、使易腐有機垃圾粉碎、脫水、分解的作用,而其它成分變化不大,從而使分選變得非常容易。

  目前國內外都有使用消解技術處理生活垃圾的工程案例,各自的工藝有很大不同:

  1、國外:采用臥式旋轉消解罐(從蒸壓釜改造而來),其直徑可以很大,罐內壁設螺旋抄板,垃圾經水平輸送機裝罐,罐朝一個方向不停旋轉,即可裝滿;消解處理完畢,泄為常壓,打開罐蓋,罐朝相反方向旋轉,即可排凈垃圾,再進行干式分選。此工藝垃圾在裝罐前無需分選,裝、排料不存在堵塞的問題,處理過程中罐可旋轉,使反應均勻,所以處理時間較短;但裝、排料耗時較長、裝料密度不大,效率不高,占地面積也較大。

  2、國內分為先消解后分選和先分選后消解兩種類型:

  2.1、先消解后分選工藝:采用立式固定消解罐,生活垃圾只需剔除少量粗大垃圾即經若干輸送機裝罐,消解處理完畢,泄至一定壓力,迅速打開罐底的排料閥,垃圾在很短時間內即可噴爆排凈,再進行干式分選。此工藝摒棄了繁雜的預分選工序,簡單、實用、處理量較大;但裝罐過程耗時長、效率低,噴爆過程容易堵塞、震動大、浪費蒸汽、產生大量臭氣、廠房和設備布置較困難。

  2.2、先分選后消解工藝:與先消解后分選工藝的區別在于先經過繁雜的機械甚至人工分選,將生活垃圾大致分成三類:輕垃圾、重垃圾和廚余垃圾,然后將廚余垃圾進行消解處理,其優點是所需的消解罐總體積變小了、排料也不易堵塞了,但現有分選技術分選效果較差,所以此工藝難以大規模推廣應用。

  四、生活垃圾消解(濕解)處理技術的改進設想

  從上述介紹可見,各種生活垃圾消解處理工藝都各有優缺點,還有很多值得改進的地方,需要取長補短并有所創新,經過長期的研究,我們提出了如下改進設想:

  1、采用造紙行業通用蒸煮設備蒸球作為消解罐,它實際上是一種立式旋轉消解罐,其裝料口可以加大,裝料時旋轉朝上,生活垃圾可以不經分選利用抓斗(垃圾焚燒發電通用裝料設備)經漏斗直接裝罐,速度很快、靠重力壓縮裝料密度也很大,消解處理完畢,泄為常壓,打開罐蓋,將罐裝料口旋轉朝下,垃圾靠重力即可排凈;處理過程中罐可旋轉,使反應均勻、時間縮短;這樣就避免了立式固定消解罐的缺點。

  2、將消解處理后的垃圾直接排入水池中進行水選,垃圾在水中依比重不同自然分成三類:浮于水面的輕垃圾、沉于水底的重垃圾和懸浮于中間的泥漿(由易腐有機垃圾形成);泥漿利用特制壓濾機進行壓濾脫水,可形成含水率低于40%的均質泥餅,即可用作營養土,也可作為燃料焚燒發電,這樣就避免了干式分選形成的泥土雜質含量高(難以作為營養土)、含水率高(不穩定、熱值低,需長時間堆酵干化)的缺點。

  3、可將上述水池作為水解酸化池,使泥漿在其中最多停留三天,就可使大部分易腐有機垃圾由固相轉變成液相并酸化(因為消解處理后的易腐有機垃圾分子小、溫度高,所以生化反應速度很快),然后再壓濾脫水,這樣形成的泥餅量更少、更穩定(當然熱值也變低),其壓濾液的懸浮物(SS)含量很低、外觀澄清透明(溫度仍較高),可送入快速連續厭氧反應器中進行產乙酸、產甲烷反應生產沼氣(可用于發電),停留時間最多只需一天就可完成反應,其沼液濃度很低并且無沼渣產生,大幅降低了污水處理費用。這樣做的效果是現有“全混式”厭氧處理技術無法比擬的。

  上述設想的效果未經實踐驗證。

  五、生活垃圾消解(濕解)處理技術的經濟性分析

  1、消解處理技術最好與垃圾焚燒發電相配合:利用消解處理產生的輕垃圾和泥餅焚燒發電,可使焚燒爐較直接焚燒生活垃圾縮小至少五分之四,也無需昂貴的垃圾焚燒專用爐排及噴油助燃,使用普通的燃煤往復爐排或流化床爐就可焚燒,消解處理所需的水蒸汽可使用發電后的低壓蒸汽,產生的臭氣也可抽送至焚燒爐焚燒處理,大大降低了設備投資、運行成本和環境風險。

  2、消解處理完畢后的泄壓蒸汽可經管道輸送至另一新裝料的消解罐內用于垃圾預熱,消解處理后的垃圾溫度接近100℃,排入水池后可使泥漿保持較高溫度,大大提高了生化反應速度,也降低了設備投資和運行成本。

  3、易腐有機垃圾經消解處理后,在后續厭氧處理過程中短時間內產沼氣量比未經消解處理大幅提升,用于發電,會產生顯著效益。

  4、易腐有機垃圾的分解屬放熱反應。

  由上述分析可見,消解處理耗能并不高;從現有工程實例來看,蒸汽能耗并不是消解處理技術推廣應用的障礙。

  六、結語

  綜上所述可見,生活垃圾消解處理技術目前沒有得到大規模推廣應用的原因并不在消解處理本身,而在于消解處理所采用的工藝,如果能將其工藝調整好,此技術還是有發展空間的,尤其是生活垃圾經過消解處理,就可以更安全、更方便、更多地回收其中的有用資源,其余可燃物再去焚燒,這對于資源日益緊缺、環境壓力逐漸增大、國家大力倡導發展循環經濟的現實狀況來說更具有深遠的意義。
 


責任編輯:曉麗
本文關鍵詞:生活垃圾 國內外 消解 濕解
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