“生活垃圾分選+可燃物（RDF）熱解+好氧發(fā)酵”的生活垃圾無害化處理工藝-商丘利菲爾特

焚燒是一種熱化學(xué)處理方法，在800～1000℃的焚燒爐爐膛內(nèi)，垃圾的可燃成分與空氣中氧氣進(jìn)行劇烈的化學(xué)反應(yīng)，放出熱量，轉(zhuǎn)化為高溫的燃燒煙氣和少量殘渣。生活垃圾經(jīng)過焚燒，一般體積可減少80～90%。焚燒工藝在日本及歐洲的一些國家應(yīng)用較多，單位處理量占地面積小，還可發(fā)電及供熱。近年來，焚燒廠在我國發(fā)展迅速，目前已有200多座在運行。

通過分類投放、分類收集，把有用物資，如紙張、塑料、橡膠、玻璃、瓶罐、金屬以及廢舊家用電器等從垃圾中分離出來重新回收、利用，變廢為寶，既提高垃圾資源利用水平，又可減少垃圾處置量，是實現(xiàn)垃圾減量化和資源化的重要途徑和手段。垃圾分類是對垃圾收集處置傳統(tǒng)方式的改革，是對垃圾進(jìn)行有效處置的一種科學(xué)管理方法，成為當(dāng)前和今后垃圾管理變革的發(fā)展趨勢，是當(dāng)前世界各國共同關(guān)注的迫切問題之一。同時，將分類后難以利用的生活垃圾制成新能源產(chǎn)品——垃圾衍生燃料（RDF）是目前世界范圍內(nèi)生活垃圾減量化、無害化、資源化的首選方式。

固體廢物/垃圾衍生燃料RDF（RefuseDerivedFuel），是指從垃圾中剔除金屬、玻璃、砂石等不燃物后，將其中的可燃組分（如塑料、橡膠、木頭、織物纖維、食物殘渣等）經(jīng)加工處理得到的具有一定熱值，滿足一定使用要求的燃料。是一種來源于垃圾，制造簡單，可持續(xù)再生的新能源燃料，被稱為未來第四大綠色能源產(chǎn)品。商丘利菲爾特從事垃圾衍生燃料（RDF）研究多年，目前已研發(fā)出“生活垃圾分選+可燃物（RDF）熱解+好氧發(fā)酵”的生活垃圾無害化處理工藝。

生活垃圾分選+可燃物（RDF）熱解+好氧發(fā)酵”的生活垃圾無害化處理工藝，其生產(chǎn)環(huán)節(jié)主要包括“生化垃圾預(yù)處理+篩下物腐熟處理+篩上物熱解處理”三個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)工藝簡介如下：

生活垃圾分選包括垃圾堆存給料、滲濾液收集、篩分等處理環(huán)節(jié)。

垃圾運輸車在運至垃圾處理廠通過垃圾地磅稱量后，運至垃圾堆存給料間。垃圾堆存給料間主要設(shè)置原生垃圾暫存池、垃圾裝卸通道和垃圾裝卸設(shè)備。原生垃圾由卸料通道倒入原生垃圾儲存坑，再由起重機(jī)抓斗抓入粗碎機(jī)的受料漏斗里進(jìn)行初步破碎。

垃圾卸料通道布置緊貼垃圾儲存坑，采用室內(nèi)型，以防止臭氣外泄和降雨。原生垃圾儲存坑位于生活垃圾分選車間內(nèi)，設(shè)計能夠滿足3天的產(chǎn)能需求。垃圾卸料通道周圍設(shè)置清洗地面的水栓，垃圾卸料通道高于原生垃圾暫存池，垃圾卸料通道清洗水由專用收集系統(tǒng)收集并和廠房沖洗廢水一同送往污水處理系統(tǒng)。垃圾卸料通道和原生垃圾儲存坑的設(shè)計充分利用原始地形南北高差，最大限度的減少了儲存坑的開挖深度。生活垃圾分選車間為密閉、微負(fù)壓設(shè)計（負(fù)壓條件來自除臭塔的風(fēng)機(jī)）。

由于原生垃圾含有一定水分，在存放過程中將有部分水份從垃圾中滲出，因此原生垃圾暫存池端部設(shè)計滲濾液收集池及滲濾液泵房，同時原生垃圾暫存池與地面保持一定坡度方便垃圾滲濾液的收集。垃圾滲濾液收集池均采用防腐處理，以免滲濾液腐蝕混凝土墻壁。

原生垃圾暫存池隔柵門設(shè)計充分考慮易堵塞情況。由于在垃圾車傾倒垃圾時，容易將垃圾堵在隔柵處，雖有垃圾吊及時清理，但不可完全避免堵塞情況發(fā)生，為此，設(shè)計上、下兩排共隔柵門，即使在部分隔柵門被堵的情況下其他隔柵門仍可將滲濾液順利排出。在外側(cè)設(shè)置了檢修通道，檢修通道內(nèi)設(shè)有通風(fēng)系統(tǒng)，一側(cè)鼓風(fēng)機(jī)鼓入外界新鮮空氣，另一側(cè)引出并排入垃圾池，以保證檢修人員的安全。原生垃圾暫存池底在寬度方向設(shè)計2%的坡度，使?jié)B濾液能自流到垃圾池底的一個滲濾液收集池內(nèi)。滲濾液收集池可儲存約1天的垃圾滲瀝液。滲濾液收集池上方設(shè)有滲濾液輸送泵，將滲濾液輸送至污水處理系統(tǒng)。

原生垃圾經(jīng)破袋后由密閉的皮帶輸送系統(tǒng)進(jìn)入篩分系統(tǒng)，采用滾筒篩分（80mm孔徑），可將物料篩分為篩上物和篩下物兩類。篩下物主要為金屬、無機(jī)質(zhì)和易腐有機(jī)物（食物殘渣等），送入篩下物處理系統(tǒng)。篩上物為可燃物（RDF），由皮帶輸送系統(tǒng)送入后續(xù)篩上物處理環(huán)節(jié)。

生活垃圾分選工序廢水主要為垃圾滲濾液，地磅、垃圾卸料通道和車間地面清洗廢水；廢氣主要為原生垃圾暫存池惡臭。

篩上物（RDF）處理工序包括磁選、細(xì)碎、緩存、熱解等處理環(huán)節(jié)。

垃圾預(yù)處理篩分工序產(chǎn)生的篩上物（RDF）由密閉的皮帶輸送系統(tǒng)，送入磁選機(jī)，選出鐵類重金屬后，再進(jìn)入細(xì)碎機(jī)，進(jìn)一步破碎至30×200mm粒徑，然后送入RDF暫存間。

細(xì)碎后的物料送入暫存池內(nèi)堆存6-7天，進(jìn)行好氧生物干化，同時通過底部余熱促進(jìn)水分的快速蒸發(fā)。在緩存池底部豎向布置通風(fēng)管道，保證足夠的通風(fēng)與供氧；底部橫向布置盤管，管內(nèi)通入利用熱解煙氣余熱加熱的60℃-70℃熱水，對RDF進(jìn)行脫水干燥。RDF暫存間設(shè)置一座RDF滲濾液儲池，以備RDF堆存過程中產(chǎn)生少量滲濾液暫存使用，滲濾液收集后送污水處理系統(tǒng)。

RDF緩存間為密閉、微負(fù)壓設(shè)計。RDF緩存間產(chǎn)生的惡臭氣體由集氣系統(tǒng)收集至惡臭處理系統(tǒng)。RDF緩存后送往熱解車間。

熱解工序采用低溫?zé)峤夤に?，包括RDF熱解、熱解氣冷凝、熱解氣預(yù)處理、熱解油水分離、熱解碳冷卻包裝及燃燒室尾氣綜合處理等環(huán)節(jié)。

來自RDF暫存間初步干化后的RDF（含水率小于15%）,通過預(yù)處理車間暫存坑抓斗轉(zhuǎn)運至步進(jìn)式給料機(jī)，經(jīng)預(yù)處理車間和熱解生產(chǎn)區(qū)之間的的皮帶輸送機(jī)進(jìn)入熱解車間熱解工序前端設(shè)有密閉料倉，作為暫存預(yù)處理車間來的RDF使用，其設(shè)計能力為保證8個小時左右充足的連續(xù)供料。熱解爐采用連續(xù)螺旋擠壓進(jìn)料，保證RDF在連續(xù)、密閉條件下進(jìn)料。熱解環(huán)節(jié)采用熱解爐對RDF進(jìn)行熱解，熱解爐分為燃燒室和熱解室，為間接加熱方式。燃燒室內(nèi)采用液化石油氣和熱解氣混合燃料進(jìn)行燃燒加熱（起爐采用液化石油氣，待熱解不凝氣產(chǎn)生穩(wěn)定后，再減少石油氣量），給熱解室升溫，控制溫度在400℃-550℃左右，在催化劑作用下，主要進(jìn)行四個階段的反應(yīng)：

第一階段為吸熱脫水階段，溫度較低，附著水蒸發(fā)，結(jié)合水析出，聚合物開始裂解。

第二階段為揮發(fā)分大量析出階段，一氧化碳出現(xiàn)最大生成速率，同時生成少量液體產(chǎn)品。前兩階段均為吸熱反應(yīng)。

第三階段為二次裂解階段，是液體產(chǎn)物的主要生成階段，氣體產(chǎn)物可燃成分大量增加，釋放大量的熱。

第四階段固體產(chǎn)物焦結(jié)構(gòu)固化、壓縮，揮發(fā)物質(zhì)減少，固定碳含量增加，同時生成氫和CO等。該階段也是放熱反應(yīng)。

從化學(xué)反應(yīng)的角度對熱解進(jìn)行分析，垃圾在熱解過程中發(fā)生了復(fù)雜的熱化學(xué)反應(yīng)，包括分子鍵斷裂、異構(gòu)化和小分子聚合等反應(yīng)。以木材、農(nóng)作物廢棄物為例，其主要成分為纖維素、木質(zhì)素，其熱解過程為：

熱解過程由外至內(nèi)逐層進(jìn)行。熱解產(chǎn)物為氣固兩相，氣相為不同碳原子數(shù)的烴、醛、酮、醚、酯等有機(jī)物，固相為含碳量高的有機(jī)物剩余殘?zhí)俊庀嘣跓峤鉅t內(nèi)外溫差產(chǎn)生的壓力差（0.02MPa左右）的作用下排出爐腔，作為熱解氣全部送往冷凝環(huán)節(jié)進(jìn)行冷凝，剩余的殘?zhí)甲鳛闊峤馓既峤馓祭鋮s包裝環(huán)節(jié)。

采用三級常溫冷凝工藝對熱解氣進(jìn)行冷凝處理，冷凝后得到氣液兩項，液相為醇類、烴類、芳香烴、酮類、酸類等可燃性油類，由于含有部分水分，需進(jìn)行油水分離。

冷凝液相含水率在30%~70%之間，同時存在油包水和水包油兩種乳化液，乳化程度變化大，因此熱解氣油水分離工藝首先經(jīng)過低溫破壞乳化度，然后使用重力沉降設(shè)備對其進(jìn)行油水分離。

油水分離過程為熱解工序冷凝液通過輸送泵從儲罐打入熱交換器進(jìn)行制冷降溫，降至常溫，再進(jìn)入到沉降分離罐靜置8h進(jìn)行油水分離。油組分從上端出來，含水量≤10%，用儲罐儲存外銷，熱解水從下端出來進(jìn)入污水處理系統(tǒng)處理達(dá)標(biāo)后排放。油水分離系統(tǒng)主要包括油水分離罐、熱解液緩存罐等。

熱解氣冷凝環(huán)節(jié)產(chǎn)生的不凝氣為C2-C3等低分子碳?xì)浠衔?，屬于可燃性熱解氣，由于其中含有酸性物質(zhì)，為了最大限度減少HCl和二噁英污染，在其作為燃燒室燃料燃燒之前需進(jìn)行預(yù)處理。

熱解氣預(yù)處理系統(tǒng)工藝為“緩沖罐+一級5%燒堿液噴淋吸收+緩沖罐”，共三套此設(shè)施，分別對應(yīng)一座熱解爐。熱解不凝氣進(jìn)入一級5%燒堿堿液吸收，除去不凝氣中的酸性物質(zhì)后，再進(jìn)入燃燒室燃燒供熱。

熱解工序燃燒室煙氣含有二噁英、HCl、HF、重金屬（汞、鎘、鉻等）和少量有機(jī)物，其綜合處理系統(tǒng)治理工藝為“堿洗+酸洗+酯洗+活性炭吸附”，經(jīng)治理達(dá)標(biāo)后，由一座20m排氣筒排放。“堿洗+酸洗+酯洗”均為一級、噴淋設(shè)計，其中堿液噴淋的目的是吸收酸性氣體，酸液噴淋的目的是吸收堿性氣體，酯噴淋的目的是吸附二噁英，活性炭吸附非甲烷總烴。液體噴淋本身就有降溫、除塵效果，本系統(tǒng)無需額外添加除塵設(shè)施。

“堿洗+酸洗”環(huán)節(jié)酸堿噴淋吸收液在噴淋塔底設(shè)計的循環(huán)槽內(nèi)清理殘渣后，循環(huán)使用，定期添加噴淋液；“酯洗”環(huán)節(jié)噴淋液一季度更換一次，“堿洗+酸洗+酯洗”環(huán)節(jié)產(chǎn)生的殘渣和廢吸收液全部作為危廢處置?；钚蕴课江h(huán)節(jié)產(chǎn)生的廢活性炭經(jīng)脫附、再生后重新利用。

熱解工序產(chǎn)生的固相為含碳量較高的有機(jī)物剩余殘?zhí)?。采用滾筒式冷渣機(jī)對其冷卻，其冷卻方式為間接常溫水冷，冷卻至＜60℃后的熱解碳采用連續(xù)螺旋擠壓出料方式進(jìn)入篩分機(jī)篩分出石塊、瓷片等無機(jī)物后，再送入熱解碳緩存罐暫存。篩分出的無機(jī)物作為一般固廢送填埋場填埋。

熱解工序廢水為熱解廢水；廢氣為熱解煙氣、烘干尾氣；固廢為酸堿噴淋塔殘渣，除塵系統(tǒng)、除臭系統(tǒng)底泥以及廢活性炭和廢酯吸收液。

篩分機(jī)篩分得到的篩下物水分含量為30%左右，為富含一定有機(jī)質(zhì)和氮磷鉀的營養(yǎng)基質(zhì)（俗稱營養(yǎng)土），可用于土壤改良或林業(yè)種植，經(jīng)包裝后由園林綠化單位收購。

篩下物腐熟工序廢氣為腐熟過程中產(chǎn)生惡臭，工程篩下物腐熟車間為密閉、微負(fù)壓設(shè)計，篩下物堆料、覆膜以及發(fā)酵過程中產(chǎn)生的惡臭氣體可通過腐熟車間整體換氣系統(tǒng)收集至惡臭處理系統(tǒng)。腐熟工序廢水為發(fā)酵槽滲濾液，通過發(fā)酵槽底部設(shè)的滲濾液收集槽收集，產(chǎn)生量約為物料的2%左右，與原生垃圾滲濾液一起進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。送污水處理系統(tǒng)；固廢為篩分、磁選后產(chǎn)生的重物料。

在垃圾預(yù)處理工序和腐熟工序會有惡臭產(chǎn)生，主要產(chǎn)生在生活垃圾轉(zhuǎn)運、篩分、堆存等過程（如原生垃圾暫存池、RDF緩存池、腐熟車間發(fā)酵槽等），惡臭因子主要為氨氣和硫化氫。

惡臭治理采用源頭控制和臭氣消除的方法。首先在原生垃圾暫存池（包含滲濾液暫存池）、RDF緩存間（包含滲濾液暫存池）、腐熟車間（包含發(fā)酵槽）安裝智能除臭噴霧系統(tǒng)，即將植物除臭液噴灑到物料表面，定期噴灑從源頭上對臭味的產(chǎn)生進(jìn)行抑制及控制。在垃圾預(yù)處理車間和廠界四周設(shè)置智能除臭噴霧系統(tǒng)，定期噴灑，噴灑頻次為2h/次，每次10分鐘，使植物除臭液與散發(fā)至空氣中的惡臭因子進(jìn)行作用，起到消除作用。再次對于能夠收集的惡臭氣體，采用布設(shè)臭氣收集風(fēng)管，經(jīng)風(fēng)機(jī)收集后引入惡臭排放治理系統(tǒng)。

惡臭排放治理系統(tǒng)主要收集和治理原生垃圾暫存環(huán)節(jié)、篩上物緩存環(huán)節(jié)、腐熟車間產(chǎn)生的惡臭，通過臭氣收集風(fēng)管收集，并由引風(fēng)機(jī)引入兩級植物液噴淋除臭塔+一級生物濾床進(jìn)行治理。經(jīng)治理后各環(huán)節(jié)惡臭因子NH3、H2S，均能滿足相應(yīng)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，各由一座20m排氣筒達(dá)標(biāo)排放。

廢水包括熱解廢水、滲濾液廢水等。其中熱解廢水采用“蒸發(fā)+高級氧化+活性炭吸附”工藝，滲濾液等廢水采用“混凝沉淀+高級氧化+MBBR+活性炭吸附”工藝，經(jīng)治理后達(dá)到《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T19923-2005）中相關(guān)回用水指標(biāo)要求后，做煙氣凈化系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)水使用，可以做到完全回用不外排。