具有高压喷水口的封闭发酵垃圾处理装置和方法

内容提供：北京洁净时代垃圾无害化处理技术研究院

本报告经过有关方面专家充分论证、广泛的调查研究认为，北京洁净时代垃圾无害化处理技术研究院所研发的垃圾处理专利技术，名称：具有高压喷水口的封闭发酵垃圾处理装置和方法；符合中国的国情，是中国城市垃圾处理的最佳办法，切合实际，行之有效。

一、 中国城市生活垃圾年产出量约为3亿多吨，其中可用于制肥的有机物质占50%以上（按原始总重量计），灰粉质经过处理后用于配比制肥可占灰粉质总量85%以上，如果采用全封闭厌氧间歇式动态发酵技术对城市生活垃圾进行处理，即可实现垃圾无害化、减容减量化、完全资源化处理的总目标。

二、 对于不能用于制肥的垃圾，如塑料、金属、纸类、玻璃、织物采用在处理厂分拣回收措施，依垃圾组份，计算年可回收量3000万吨左右，占垃圾总量的10%之多。采用以上综合性、多元化的处理方案应该说是最佳选择。

三、 处理工艺技术可靠，生产线设备及其它辅助设备等全套采用中国制造，部分添加剂采用进口，垃圾处理专利技术达到国际先进水平。北京洁净时代垃圾无害化处理技术研究院与国家有关部门正在协商论证，将此技术列为中国城市垃圾处理广泛推广的项目之一。

另外，垃圾渗滤液、污水处理设施与工程同时设计施工，完全做到城市生活垃圾处理过程中三废的零排放。此技术适用于中国任何一座城市使用，不受气候影响，根据各地区不同的地理位置和气候的状况，可建于地上、半地上、地下。

四、 以一座日处理城市生活垃圾量1000吨的工厂为例，本项目一期投资总额1.8亿元人民币，其中建设投资15800万元，流动资金2200万元。年生产生物有机肥和沙漠治理原材料20.8万吨左右，每吨销售价为200元，单位处理成本为98.3元/吨，政府给予垃圾处理补贴费用按各地区情况而定，本报告暂不列为企业收益。 

五、 关于生活垃圾处理方案比选问题。第一，完全填埋处理占用土地资源并产生二次污染，又是资源的浪费，与当今社会发展与环保已不兼容。第二，采用焚烧发电处理办法，优点在于占地小，日1000吨处理量约需8万㎡土地，垃圾减容量大，但是，投资高，运行成本高，若全套引进设备，吨垃圾投资60~70万元，处理每吨垃圾需政府补贴130~150元；垃圾发电引进设备是必需的。另一方面，对采用焚烧发电关键的限制条件是垃圾含水量高达60~68%，而热值在800~900大卡/公斤。用于焚烧发电的垃圾最低热值应在1700~1800大卡/公斤。垃圾热值与国家的经济发展水平有关，一般来讲，国民生产总值增长7~10%，垃圾热值可升高50~70大卡/公斤，相应含水量亦会减少，因此，无论从经济上还是技术上，焚烧发电为时过早，在现阶段不是首选方案。焚烧发电也同样存在着污水、烟气处理和填埋的附带问题。

本项工程采用北京洁净时代垃圾无害化处理技术研究院的专利技术，结合自身的资金优势进行投资。项目分三期投入，一期投入1.8亿元，二期投入1亿元，三期投入2.2亿元。将城市生活垃圾完全产业化，其主要产品有《防沙治沙原材料》、《生物有机肥料》、《气体》、《塑料再生制品》《建材压板》等，相关配套条件简单，便于操作。垃圾是"被放错地方的资源"，其有机成份制成有机肥和沙漠治理原材料，对于国家农业、园林绿化方面和改善土壤、防治沙化意义重大，市场容量很大，是具有双重价值的环保工程，应该尽快实施。

工艺设计说明

1、前处理工艺

 ① 如果经济发达地区可选用全自动分选线。

 ② 城市生活垃圾由自卸卡车送到厂区内，先经过地磅秤重，然后进入前处理厂房集料坑内，喷洒除臭剂，静置沥水所产生的渗滤液经管道流入地下微生物繁殖池，用于仓内发酵补充水。由抓斗将其送入板式给料机上，由胶带输送机，运至破袋机，破袋机破袋后进入筛选机，筛选机将砖石瓦块筛分，筛分的砖石瓦块送入重型粉碎机粉碎，留做制肥配比用，此部分占垃圾总量的3-5%左右。筛下物直接进仓发酵，分选过的垃圾进行机械二次分选和自动磁选，分离出的杂物占车间垃圾总量的11%左右，最后再进入磁选机分选出金属。经过机械分选后的垃圾经重型粉碎机粉碎成直径不大于0.5厘米的颗粒状，进入生产制肥发酵仓加入添加剂进行发酵。

2、厌氧发酵工艺

垃圾生化制肥是在一定温度控制的条件下，采用间歇式动态处理技术，利用微生物对垃圾中的有机物进行生化分解的，使其变成一种具有良好稳定性的腐殖土状物质。厌氧制肥主要是利用厌氧性微生物的活动，对有机物进行厌氧分解发酵，加入添加剂后，其分解过程快，产生热量高，12天完成一个发酵周期，发酵过程当中产生沼气。沼气的主要成分是甲烷（ch4），占总气体体积的45%~55%；其次是二氧化碳（co2），占30%~35%。除此以外，还含有少量的氮、氢、氧、氨、一氧化碳（co）和硫化氢（h2s）等气体。甲烷、氨和一氧化碳是可以燃烧的气体，也就利用这一部分气体的燃烧来获得能量。各种气体的理化性质：

甲烷：是一种无色、无味、无臭的气体，化学性质比较稳定。甲烷对水的溶解度很小。甲烷的临界温度较低，液化比较困难，但甲烷气体可以压缩。甲烷在空气中燃烧，火焰的最高温度约2 000℃，每立方米纯甲烷的热值为39 580千焦，所以每立方米沼气的热值为17 928~25 100千焦。

二氧化碳：二氧化碳可极大地溶于水，为提高沼气中甲烷含量的热值，可以利用石灰水来吸收沼气中的二氧化碳，形成碳酸钙沉淀。

硫化氢：有毒气体，微量时具有恶臭，沼气中的臭味主要来源于它。一般沼气中含万分之几的硫化氢。经燃烧后，硫化氢被氧化成硫或二氧化硫，失去臭味，毒性减轻，一般直接燃烧可以不去除硫化氢。如果用于内燃机，应进行脱硫处理。

有机物质在隔绝空气和保持一定水分、温度、酸碱度等条件下，经过多种微生物的分解而产生的。即厌氧机理，有机物质液化阶段（碳水化合物、蛋白质、脂肪等）由发酵细菌，如纤维素分解细菌、蛋白质分解细菌、脂肪分解细菌的作用，将多糖水解成单糖，蛋白质水解成肽和氨基酸，脂肪分解成甘油和脂肪酸，并进一步降解生成各种低级有机酸，如乙酸、丙酸、乙醇等。同时，还生成氢气和二氧化碳。

产酸阶段：产氢细菌、乙酸细菌将丙酸、乙酸和乙醇等分解，形成氢气和乙酸，间或有二氧化碳形成。

产甲烷细菌分解乙酸形成甲烷和二氧化碳，或利用氢还原二氧化碳形成甲烷，或转化甲酸形成甲烷。在形成的甲烷中，约30%来自氢还原二氧化碳，70%来自乙酸的分解。

垃圾有机物质作为发酵原料，这些都是细菌生长所需要的营养物质。沼气细菌需要从发酵原料中吸取主要的营养物质-碳（c）元素和氮（n）元素，以及其它营养物质，如氢、硫、磷等元素。

有机物质在厌氧条件下分解产生甲烷，是由多种微生物来完成的。因此，在垃圾发酵中加入添加剂。其目的是加快有机质分解，缩短发酵时间，短时间内产生高温，发酵温度在55~ 65℃之间，一般只需12天完成一个发酵周期。产甲烷（ch4）量基本估算数据，每吨生活垃圾每天可产生5m?甲烷（ch4），日处理1000吨生活垃圾可产生甲烷（ch4）0.5万m?,发酵后的有机物质添加必须的配料，在全封闭状态下由机械完成配比制肥，使其生产成为高效益生物有机肥和沙漠治理原材料。

3、成品制造工艺

当经过粉碎后的生活垃圾有机物质及灰粉质形成直径不大于0.5厘米的颗粒状和灰粉质混合的物质，有机物及灰粉质的比例为有机质部分占总物料的89%左右，灰粉质占27.41%左右，这是必要的比例，在前分选时调整好比例，物料含水率35%－45%，平均计算物质膨胀体积1：1.5。经过12天厌氧发酵，在微生物和发酵促进剂的反应作用过程中，有机物质98%被降解成0.1-1毫米的粉粒状态与同时发酵后的灰粉质混合形成泥浆流体，其中直径大于0.5厘米的颗粒状物质占发酵物质总量的5-7%左右，出仓时物料因比重不同会依次进入自动制肥分离机，直径大于0.5厘米比较重的物料首先被分离出去，分离机会依次分离物质，分离出的物质经重型粉碎机粉碎成不大于0.3毫米的粉粒状，自动制肥分离机经过五级分选、挤磨、添加剂配制，自动真空包装成成品。最后剩余0.1毫米左右的粉沫状泥浆被排入地下微生物繁殖池，作为发酵液循环使用，此部分占物料总量的5%左右，所制造出的材料经过12天的熟化过程即可出库，含水率15-25%。

以上针对我国国情及垃圾成分的不同而制定的我国的垃圾处理技术方法，真正做到垃圾无害化和彻底资源化，从而达到零排放、零污染的效果。