[发明专利]城市生活垃圾资源化分级利用及固碳处理方法

说明书

技术领域

本发明属于城市生活垃圾的资源化分级利用技术领域，尤其涉及一种城市生活垃圾资源化分级利用及固碳处理方法。

技术背景

随着城市规模不断扩大和城市人口的迅速增加，生活垃圾污染已成为全球性的环境问题。据不完全统计，我国城市生活垃圾每年以8-10%的速度增长2010年日产量为60-70万吨，年产量为25200万吨。生活垃圾的主要成分包括：厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、废玻璃陶瓷碎片、砖瓦渣土、粪便，以及废家用器具、废旧电器、庭园废物等。表1为中国部分城市生活垃圾的组成表。

表1 我国部分城市生活垃圾组成（单位：%）

由表1可知，大城市与中小城市的垃圾构成有明显的差别。大城市生活垃圾构成中有机物成分占总量的30-36%，无机成分约占60%，废品约占4-6%；中小城市生活垃圾中有机物成分约占总量的20%，无机物成分约占75%。南方城市生活垃圾中有机物与可燃物比例高于北方城市。我国生活垃圾中厨余类垃圾含量高，纤维素、木质素和其他降解缓慢的有机垃圾含量较低，厨余类垃圾是分解非常迅速的生物垃圾，这样就表现为利用城市生活垃圾进行厌氧发酵处理将成为我国城市生活垃圾资源化处理的重要趋势。

城市生活垃圾厌氧发酵处理技术具有过程可控制、易操作、降解快、生产过程全封闭，产物可计量和再利用等特点；现行的厌氧发酵技术主要分为湿法及干法发酵。对于湿法发酵工艺，含水量高，可以稀释抑制物的浓度，系统的抗抑制能力增强，但是垃圾首先需要进行破碎和磁力分选，增加了处理成本。干发酵系统对进料的分选要求不高，原料进入处理系统前，只需用滚筒筛将大的颗粒物去除即可，这种工艺的主要缺点在于目前大规模运行的经验十分有限。

分析表明现行厌氧发酵工艺不能将城市生活垃圾进行有效的资源化利用。一家名为“日本食粮”的日本公司已经研究出了利用生活垃圾中的废纸、木竹等纤维素类制取乙醇的方法，同时利用厨余垃圾厌氧发酵产生沼气工艺已经较为成熟，因此通过控制厌氧发酵的条件，将城市生活垃圾中可发酵分解的成分进行分级发酵技术较为可行，将有机物的厌氧发酵过程通过一系列有序反应来完成，从而使城市生活垃圾中的可发酵降解的有机物逐步资源化处理。该技术目前尚未被提出。

垃圾厌氧发酵是废弃物利用效率较高的方式，但是在日处理量上比焚烧、填埋方式低，不能对目前大量的城市垃圾进行快速处理，同时不能将城市生活垃圾中的塑料橡胶类进行完全分解。因此对于城市垃圾进行资源化处理的方法，应当是将厌氧发酵与其他高效的处理方法进行结合，将垃圾进行分级资源化综合处理。 

热分解法是将垃圾在高温下进行热解，使垃圾中所含的能量转换成燃气、油和炭的形式进行利用。垃圾中的氦、硫、氨等在热解过程中保持还原状态，因而对装置的腐蚀较小。传统的热解处理系统主要以回收能源为目的处理系统，由于城市生活垃圾的物理化学成分极其复杂，如果将热解产物作为资源回收，要保持产品具有稳定的性质十分困难，同时未分类的城市生活垃圾中含有大量易腐的厨余类垃圾，厨余垃圾含水量大，不能满足垃圾热解的发热量要求。

因此以减少城市生活垃圾处理过程中造成的二次污染和减少需要填埋处理的废物量为目的无公害型热解处理系统较为可行。将热解作为厌氧发酵的辅助手段，利用热解产物进一步分解厌氧发酵未能分解的废物，可以改善废物燃烧特性同时，可以避免二噁英、呋喃等污染物的产生，同时热解后的生物半焦是惰性物质，可以将垃圾中的金属物质进行紧紧包覆，填埋后可避免对水体土壤造成二次污染。热解后生物半焦中的碳以惰性固体碳形式存在，这在全球变暖、CO₂减排、节能低碳的国际形势下无疑是一个较好的选择。