垃圾处理流程设计

一、设计目的及意义

 西安市生活垃圾收集清运处理任务繁重，但只有江村沟一个填埋场，垃圾处理系统还存在一些问题，设施、设备还没有得到充分利用；大部分垃圾进行填埋处理，少量回收利用，使填埋场压力增加。

 因此，在垃圾处理过程中对其进行压实、破碎、分选、回收利用等，有利于减少对后续工作负担，使资源可以更好地利用，填埋场的使用年限延长。真正实现固体废物的减量化，无害化，资源化。

二、设计的基本内容

1.调查基本资料

（1）西安市城市生活垃圾组成现状

 目前,西安市城区每天产生的生活垃圾为3500吨左右,年产生约 180万吨。90%都可回收利用,每天仅从中回收的塑料就达200吨左右。其中60%约为果皮、蔬菜垃圾,30%为废纸、塑料,约4%为玻璃其余则为金属、布类等。

（2）西安市生活垃圾主要来源

三个方面：一是居民生活垃圾；二是道路清扫保洁垃圾；三是沿街门店、集贸市场以及旅游、餐饮所产生的垃圾。

(3)废纸热值计算

a.E =(Qa+gb+qn)/｛H［(T+h)-(T0+h0)］+△t｝

E—热量计的热容量（J/℃）

Q—苯甲酸的热值（J/g）（286J/g）

a—苯甲酸重量（g）（1.1375g）

g—引火线的燃烧热（J/g）（28 J/g）

b—实际消耗的引火线重量（g）（0.0061g）

qn—生成热，热容量标定中的值（0.0015Qa）

H—贝克曼温度计每一度相当于实际温度的度数 （1）

T—直接观测到的主期的最终温度（30.745）

h—温度为T时对温度计刻度的校正（0）    

T0—直接观测到的主期的最初温度（25.020）

h0—温度为T0时对温度计刻度的校正（0）

△t—热量计热交换校正值

b.热量计热交换校正值△t，用奔特公式计算：

△t=(V+V1)m/2+ V1×r

V—初期温度变率 

V1—末期温度变率

m—在主期中每半分钟温度上升不小于0.3℃的时间间隔，第一个间隔不管温度升多少都计入m中（5）

r—在主期每半分钟温度上升小于0.3℃的间隔数（10）

c. 发热量测定结果结算，公式如下：

Qb·ad=｛E［T+h -（T0+h0）+△t］｝/G

Qb·ad—试样弹筒发热率（J/g）

G—分析试样的重量（g）

5.测量数据

a=1.1375g;  b=0.0061g;  m=5;r=10;  H=1;h=0

△t=(V+V1)m/2+ V1×r

   =［(24.934-24.937)/5+(30.745-30.524)/10］×5/2+(30.745-30.524)/9 ×10

=0.3059

E =(Qa+gb+qn)/｛H［(T+h)-(T0+h0)］+△t｝

      =（286×1.1375+28×0.0061+0.0015×86×1.1375）/｛1×［(30.745+0)-(25.020+0)］+0.3059｝

      =5003.0986J/℃

发热量测定结果结算：

Qb·ad=｛E［T+h -（T0+h0）+△t］｝/G

     =｛5003.099×［30.745+0-（25.020+0）+0.3059］｝/1.1350

     =26584.31J/g

（4）目前处理装置情况

 西安市目前生活垃圾处理通常采用卫生填埋堆肥和焚烧发电三种方法。西安市现已建成 1个垃圾填埋气发电厂、个综合处理厂 (堆肥和焚烧)和 2个危险废物集中处置厂。城区绝大部分垃圾及对于不能资源化利用的建筑垃圾,清运到江村沟垃圾无害化填埋场进行卫生填埋。

 垃圾处理厂及城市生活垃圾焚烧发,极大地缓解西安市的城市生活垃圾处理需求,同时为当地经济发展和居民生活提供一部分电能或热能。综上所述,故优先开展回收再利用,适度发展焚烧发电和堆肥处理,是符合西安市发展实际的最优的城市生活垃圾资源化处理方式。

2.设计内容

 针对西安垃圾组成设计设计处理流程，包括运输、压实、破碎、分选以后回收利用的处理工艺等。

三、设计的基本内容

1.生活垃圾收运网络

    由各居民住宅小区投放点收集→垃圾收集的桶、箱、台站、袋装点、压缩站→环卫专用车辆运往垃圾处理场。

2.生活垃圾的处理方式

 西安市生活垃圾的处理方式主要是以卫生填埋为主，占垃圾量的98%以上。剩下不到2%的垃圾用综合处理的方法以堆肥、焚烧及添加发酵酶制肥的SWR技术几种方法进行垃圾处理。

 我们此次设计处理流程，主要是根据垃圾组成进行设计,设计处理流程示意图如下：

（厌氧设计过程部分引用文献，后附）

（1）破袋预处理

   垃圾由板式给料机直接进入破袋预处理。经破袋机破袋处理后，袋装垃圾被均匀地撕裂、破碎，然后由皮带机输送到垃圾筛分工序进行筛分处理。

 （2）筛分处理

   该工序主要是对经过破袋后的垃圾通过两层滚筒筛筛分处理，将粒径位于15mm～80mm之间的适于厌氧发酵的小颗粒垃圾筛分下来后送入厌氧发酵工序，大于80mm以上的垃圾料继续进行分拣回收后再进行破碎处理，然后将破碎后的垃圾送入厌氧发酵间。小于15mm的垃圾料则直接送入卫生填埋场。

（3）人工手选

    人工手选环节是对垃圾筛上物进行分类分拣回收的关键工序。当拣选输送带上的垃圾通过作业平台时，输送带两侧的拣选工人根据作业分工要求，分别拣选垃圾中规定的物料。

（4）机械分选

    机械分选主要由磁选及机械破碎两部分组成，通过此工序后，垃圾料中的铁类金属被分选回收，筛上物被破碎处理，减小粒径，从而利于提高后续水力分离分选工艺的分选效果。

（5）筛下物的处理

    筛下物首先经过磁选，分离出铁类金属，而后通过一水力分离分选设备。根据物质比重的不同，渣土、电池、石块等较重的物质沉入设备下部，而较轻的物质如纸张、塑料等则漂浮于上部。沉下物送入制砖工序，漂上物送入分选回收系统进行回收处置。然后将中间物送入一沉淀处理罐，将沉淀后物料送入厌氧发酵工序。

 （6）厌氧消化单元

 该单元的组成包括：稀释与混合稠泥状垃圾的混合池和厌氧发酵罐，垃圾在混合池中混合，使干物质含量在20%～35%之间，加热由蒸汽喷射提供，混合物由活塞泵打入反应器底部。

 适宜的发酵温度可以是中温(35℃)或高温(55℃)。发酵罐是一种立式圆柱形装置，物质在其中以推流的形式迁移转换。发酵罐中有一垂直的中心内套筒，直径约为发酵罐直径的2/3。进出口开在发酵罐底部内套筒的侧面，内套筒的放置使得发酵物质沿圆周运动，这样垃圾就只能在流经整个断面后才会流出。这一几何构造，加上一部分发酵后料液的回流，就可以保证垃圾至少在发酵罐内停留2个星期。这一点对堆肥的彻底卫生化至关重要。

   为了确保发酵罐中保持最佳降解条件，发酵物质应进行均质化。由于其中还含有部分细小的惰性颗粒，发酵物质比较粗糙。要通过机械装置来将它们混匀，这样必然会造成很大的磨损。工程设计中可采用气动混合装置，沼气在压力下通过喷射管从发酵罐底部喷入罐内。用于混合搅拌的沼气可循环使用。沼气由一个两级压缩装置压缩(8bar的压力)。

 料液从发酵罐中排出后，再经过机械挤压固液分离，得到固态成品和液态的污泥。

为了分离悬浮固体，污泥需进一步处理。部分处理后的清液可用于垃圾的稀释。剩余部分或者排入下水道，或者送入渗沥液处理单元处理。

（7）好氧后处理及有机复混肥生产单元

该单元的组成包括：

①在低压条件下物料的熟化和干化过程。这一过程在密闭的构筑物中发生，需堆放至少2个星期，然后再取出并通风。

②堆肥的精处理过程，需去除惰性物质，装置有重物资分选器、滚筒筛等。

③精处理后的堆肥与氮、磷、钾肥等化工原料混合造粒，经过烘干、冷却、筛分等工艺，进一步制取有机复混肥。

④有机复混肥出售前的贮存及必要的包装。

（8）沼气利用单元

该单元的组成包括：

①沼气冷却分离系统。由厌氧发酵罐来的沼气温度较高，约为40℃左右，湿度达90%，故在此系统中应加设一套冷却分离系统脱除水分，满足沼气燃烧要求。

② 沼气脱硫装置。沼气中含有少量的硫化氢，该气体对发动机有强烈的腐蚀作用，因此供发动机使用的沼气要先经过脱硫装置进行脱硫处理。

③气体加压储存系统。燃气轮机及内燃机均有一定的注入压力范围，因此将沼气引入燃气轮机或内燃机前必须经过加压，需在蜗轮机前设一个压缩机，将沼气进行压缩处理。

④燃气轮机/内燃机发电系统。该系统是利用沼气燃烧产生的热烟气直接推动涡轮机，涡轮机带动发电机发电。

经预处理后的沼气可用于产生蒸汽、发电及供热以及通过提纯等手段制取甲烷气体(用于城市供气管网、汽车燃料等)等。

（9）气体生物处理单元

生产过程中可能产生的臭气直接抽出来，与进料和前处理大厅中排出的气体一并送入气体处理单元。这一单元包括一个生物过滤器。经过这一步骤，不会再检测出异味。

（10）渗沥液处理单元

厌氧发酵过程中产生的渗沥液一部分经处理后回流发酵工序，其余部分可经过附加的处理流程，以满足当地环保局制定的污水排放标准或送往当地城市污水处理厂处理。

四、关于厌氧消化处理工艺

我国的城市生活垃圾管理正面临从单纯的末端处理向源头治理和综合管理方向发展的过程，在全球能源紧缺和科技高度发达的今天，城市生活垃圾是可以加以利用的宝贵资源。

随着人民生活水平的提高和垃圾分类收集工作的试行和推广，采用厌氧消化处理工艺处理城市生活垃圾无疑将成为一个非常重要的垃圾资源化处理方法。此工艺技术方案的提出必将大大推动该项技术在我国生活垃圾处理行业的应用发展。另外，该技术不但可以用于有机生活垃圾的处理中，而且还可应用于畜禽粪便、人粪便、屠宰场废物等有机垃圾的处理，因而具有广阔的推广应用范围。

五、参考文献

[1]郑元景，杨海林，蔺金印.有机废料厌氧消化技术[M].北京：化学工业出版社，1988.

[2]冯孝善.方士.厌氧消化技术[M].杭州：浙江科学技术出版社，19.

[3]芈振明，高忠爱，郭梦兰，吴天宝.固体废物的处理处置[M].北京：高等教育出版社，1992.