某城市生活垃圾综合处理新工艺的应用.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶 工 程 I NGA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 某城市生活垃圾综合处理新工艺的应用① 舒淼，刘阳，卢海威，李娟，肖娟，李波 湖南现代威保特环保科技有限公司，湖南长沙4 1 0 0 0 5 摘要以湖南某县城市生活垃圾综合处理厂为例，分析了垃圾组成，提出了预处理分选 焚烧的综合处理技术路线，并详细阐述 了粗破碎一灭菌脱水一滚筒筛分一风力分选一焚烧一填埋的综合处理工艺、特点及其适应性要求。通过预处理，使可回收利用物 料、可燃物料和剩余填埋物料三者有效分离，大大提高了可燃物料的热值，实现生活垃圾的综合处理。 关键词生活垃圾；综合处理；分选 中图分类号X 7 9 9文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 4 2 0 0 3 生活垃圾综合处理技术在国外起步较早，且焚烧 技术在发达国家应用较为广泛。我国城市垃圾的处理 方式则以填埋为主，填埋处理量约占全部处理量的 8 5 ％以上，而焚烧及综合处理的比例则低于5 ％。近 几年来，由于考虑到垃圾填埋的渗滤液污染问题，以及 土地资源不可再生等问题，国外以及我国土地匮乏的 经济发达地区 如珠江三角洲和长江三角洲 ，正在逐 步减少垃圾直接填埋的数量，甚至规定有机物含量大 于5 ％的垃圾不能进入填埋场。据不完全统计，北京、 上海、深圳等城市的生活垃圾综合处理比例已经超过 8 0 ％，且运行稳定，积累了大量的工程设计和运营管理 经验。这些已建工程和在建工程将为本工程项目的建 设提供可靠的技术支持。通过分类收集和回收利用的 综合处理方式，能够使垃圾实现资源化减量化，有助于 减少土地和其他资源的消耗，对可持续发展有直接的 贡献o 。通过预处理分选有助于垃圾减量减容，提高 资源的回收率，对于提高焚烧效果、延长填埋场使用年 限等也都有重要作用旧。J 。 1工艺选择 1 ．1 垃圾组分分析 生活垃圾的组分受居民燃料结构、生活习惯、消费 水平和自然条件等因素的影响。湖南省某县正在发展 燃气和集中供气，一部分居民生活燃料仍以煤为主，加 上部分建筑垃圾混入其中，因此垃圾中煤灰、渣土等无 机物含量较高，据环卫部门统计，某县垃圾成分组成见 表1 。其中含水率为4 8 ％。 从垃圾组分分析得知，该县城市生活垃圾中煤灰 渣石含量很高，含水率较高，且其原生垃圾低位热值在 表1生活垃圾组成成分表 20 0 0k J ／k g 左右，不适合直接进行焚烧，所以在进行 垃圾焚烧工艺选择的时候，需要考虑通过预处理，分选 出其中的煤灰渣石等不可燃物，来提高生活垃圾的低 位热值，再进行焚烧处理。 1 ．2 处置工艺 综合考虑该县垃圾组分，选择“预处理分选 焚 烧”的综合处理技术。预处理时通过粗破碎、筛分、磁 选和风选等工艺，将原生垃圾中的煤灰渣石等无机物 脱除，回收金属等可资源化物质，保证进入焚烧炉的垃 圾低位热值达到50 0 0k J ／k g 以上。预处理后的垃圾 进入焚烧炉进行焚烧处理，焚烧灰渣进行卫生填埋 处理。 该工艺适应性较强、技术成熟可靠、垃圾减容明 显。工艺流程如图1 所示。 图1某县生活垃圾综合处理工艺流程 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 - 2 9 作者简介舒淼 1 9 8 6 一 ，男，湖南常德人，助理工程师，主要从事固废处理处置领域技术研究工作。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月 舒淼等某城市生活垃圾综合处理新工艺的应用4 2 1 1 ．3 工艺特点 采用“预处理 焚烧”的生活垃圾综合处理工艺， 与传统的直接焚烧工艺相比较，具有很明显的优势。 预处理能够很有效的实现垃圾的无害化，通过灭菌脱 水罐11 0 ℃高温处理后，能够杀灭粘附在垃圾表面的 细菌、微生物、虫卵等有害物质，做到对垃圾的无害化 处理，同时降低垃圾的含水率，提高垃圾热值。 滚筒筛分及风力分选，能够对垃圾中塑料纸屑、金 属类物质、渣石灰土、有机物实现较好的分离，对于塑料 及金属类物质可以进行回收，实现资源化再利用，对于 热值较低的无机物通过筛分后进入填埋场卫生填埋。 传统焚烧工艺，垃圾的低位热值需要大于50 0 0 k J ／k g ，由于南方雨水较多，垃圾水分较大，以及垃圾成 分的多变，以至于原生垃圾的低位热值在15 0 0 ～ 20 0 0k J ／b ，不适宜直接焚烧，如果进行全量焚烧，则 需要增加辅助燃料，这样增加了运行成本。而本综合 处理工艺则很好的解决了这样的难题。同时，利用工 艺后段的焚烧产生的热量，提供给工艺前段的灭菌脱 水罐部分，合理利用余热，达到了工艺节能的作用。 2 工艺过程 符合进场要求的原生垃圾由垃圾运输车经地磅称 重后，卸入到前处理厂房的负压垃圾仓 负压可防止 臭气外逸 。垃圾仓中产生的渗滤液，通过位于底部 最低点的管道输送至渗滤液处理站，进行渗滤液处理。 此时垃圾的含水率可降低至4 3 ％左右。处理工艺分 为如下5 个步骤。 1 垃圾粗破碎。垃圾仓内的垃圾由抓斗桥式起 重机经生活垃圾专用六瓣抓斗送至专用垃圾输送板式 给料机的受料斗，通过板式给料机输送至粗选车间进 行粗破碎，不能进行破碎的大物料被分选出来，送去填 埋或焚烧。垃圾破碎采用锤式液压破碎机破碎，破碎 系统由进料斗、破碎机本体、破碎传动系统、液压系统、 出料系统、电气控制组成。锤式液压破碎机安装在垃 圾仓旁，由液压抓斗进行投料，破碎后的垃圾经过溜槽 溜人垃圾库内。锤式液压破碎机能很好的破碎煤灰渣 石、陶瓷玻璃、木材等硬质废物，破碎粒度均匀。 以该县日处理垃圾量3 0 0t 为例，选用的液压垃圾 破碎机处理量为3 0 ～4 0t ／h ，刀片采用合金钢锻造，破 碎机刀片采用耐磨、抗冲击的优质合金钢材料，并通过 合理的热处理工艺，使之具有较高硬度、韧度及耐磨性。 2 灭菌脱水。粗破碎后的垃圾经液压抓斗抓入无 轴双螺旋漏斗中，通过双螺旋均匀送到灭菌脱水罐内，进 入灭菌脱水罐处理，以达到无害化及垃圾干燥的目的。 灭菌脱水罐 具体参数如表2 所示 ，为圆筒状横卧 式旋转容器，可以围绕自身中轴线不断旋转，内置抄料 板，保证垃圾随容器的转动而翻动，实现垃圾均匀受热。 利用工艺后段焚烧炉产生的余热对灭菌脱水罐进行干 燥加热处理，对里面垃圾进行灭菌干燥，保持罐体内温 度为1 1 0o C 左右，时间长达4 5m i n ，可以充分杀死垃圾 有害病菌，并蒸发掉一部分垃圾水分，脱水效率为1 3 ％。 表2 灭菌脱水罐设备参数 3 滚筒筛分。破碎后的垃圾通过螺旋输送机和 皮带输送机送入滚筒筛分机，滚筒筛分后为筛上物和 筛下物。筛下物如煤渣、玻璃、石头经磁选后通过皮带 输送机输送到筛下物储存斗内储存，再由汽车运至无 害化堆置场进行填埋，黑色金属被选出进行回收利用； 筛上物再进入下一级的风力分选系统进行风选。 4 风力分选。通过滚筒筛分后的筛上物，进入到 风力分选系统，塑料风选机通过风力吹送，把塑料吹人 重力沉降室，塑料通过重力沉降到塑料输送机上，并送 到塑料清洗筛内，清洗筛将塑料中的粉尘进行干洗后， 通过塑料打包机进行打包后资源再利用，经风力分选 后的重物质类，经过磁选后，黑色金属被选出进行回 收，其他物质进入焚烧系统进行焚烧。 滚筒筛分机风选的效率为5 5 ％一7 0 ％，经过预处 理后，垃圾被分成了3 大类①分离出的废塑料由旋 转筛完成塑料和灰尘的分离，经皮带机送入塑料车间， 打包；②分离出的细小无机物颗粒进行卫生填埋； ③剩余的大部分为可燃物料和部分无机物料由分选 罐的出口皮带机送至焚烧炉的燃料仓。 通过以上工序处理后，垃圾的含水率降低到 3 0 ％，最终确定入炉生活垃圾元素组成见表3 。 表3 入炉生活垃圾元素 组纸类塑料厨余纤维竹木其他金属玻璃灰土含水率合 食，呵o ，％ f ％，％，％，％，％，％，％，呵。 试 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 据表3 计算得知，设计人炉垃圾低位热值为53 5 0 k J ／k g 。 5 焚烧及尾气处理。经过预处理后，此时垃圾含 水率为3 0 ％左右，通过筛分风选后，垃圾量由3 0 0t ／d 减少为1 0 0t ／d ，低位热值为53 5 0k J ／k g ，且其中大部 分可燃有机物料物料和部分无机物料进入到焚烧料仓 内，通过液压抓斗进入焚烧炉进行焚烧。 焚烧炉是焚烧环节的核心，采用的2 段式往复炉排 炉。垃圾焚烧时一燃室、二燃室 炉膛 温度保持在8 5 0 ℃以上，焚烧产生的烟气在炉膛内停留时间超过2s 。 另外通过预处理后的垃圾成分相对原生垃圾较为单一 塑料、金属已经在自动分选工艺环节中大部分被分 选提取出去 ，从源头上和过程中对二嗯英的产生进 行有效的控制，在烟气尾部采用吸附剂吸附二嗯英，并 与布袋除尘器配套使用控制二嗯英的尾部扩散。 焚烧系统产生的余热，通过余热利用装置给前段 灭菌脱水罐提供8 ．3 1 0 6k J ／h 的热量。灭菌脱水罐 利用热量对垃圾进行灭菌的同时，使垃圾的含水率降 低到3 0 ％。其他余热也可供厂区生活之用。 焚烧后留下的1 0 ％～2 0 ％的残渣人填埋场进行卫 生填埋HJ 。尾气经过半干法进行净化处理达标排放。 3 适用性 中国城市生活垃圾组分复杂，水分含量南北方差 异较大，北方相对干燥，水分含量小，无机物含量多，南 方雨水丰富湿度较大，造成垃圾低位热值差异较大，不 适宜进行全量焚烧，如果进行全量卫生填埋，则占地面 积较大，如果运营方式不正确，则容易遗留二次污染的 隐患。而生活垃圾综合处理工艺，针对南北方垃圾组 分差异，进行预处理后焚烧，克服了卫生填埋及全量焚 烧工艺的占地面积大、易造成二次污染、焚烧热值不够 等不足。此工艺适用于不可燃无机物含量大或者水分 含量多的生活垃圾的处理。 4 结论 “预处理 焚烧”生活垃圾综合处理工艺，对原生 垃圾进行灭菌脱水、滚筒筛分、磁选、风选等处理，对可 回收物质进行资源化再利用，筛下物进行卫生填埋，使 得垃圾含水率由4 8 ％降低至3 0 ％，低位热值由20 0 0 k J ／k g 提升至53 5 0k J ／k g 。然后对可燃物质进行焚烧 处理。这样实现了垃圾固废的减量化、资源化、无害化 处理。 改革开放3 0 年来，我国城市化进程明显加快，城 市化水平达到2 9 ．1 9 ％[ 53 。随着我国城市人口的剧增 及人们生活水平的提高，城市生活垃圾也大幅度的增 加。寻找一个技术可行，经济可靠的垃圾综合处理技 术是可持续发展的一个重要内容。其中，预处理工艺 是凸显生活垃圾“三化”目标的很好的技术保障，是今 后固废处理领域研究的明确方向。本项目中实施处理 工艺的突出特点，不仅契合中国城市生活垃圾的现状， 更是今后中国城市生活垃圾处理的发展方向。 参考文献 [ 1 ]徐文龙，卢英芳．城市生活垃圾管理与处理技术[ M ] ．北京中国 建筑工业出版社，2 0 0 6 ． [ 2 ] 李兵，赵由才，施庆燕，等．上海市生活垃圾分选模式研究[ J ] ． 同济大学学报 自然科学版 ，2 0 0 7 ，3 5 4 5 0 7 5 1 0 ． [ 3 ] 张荣，施昱．城市生活垃圾自动分选技术[ J ] ．环境科学与 技术，2 0 0 8 ，3 1 2 1 0 4 1 0 7 ． [ 4 ]汪传新，涂传青．番禺区生活垃圾综合处理基地规划[ J ] ．环境 科学导刊，2 0 0 9 ，2 8 2 5 3 5 4 ． [ 5 ] 国家统计局9 8 中国环境统计专题组．1 9 9 8 中国环境统计[ M ] ． 北京中国统计出版社，1 9 9 9 ． 万方数据