城市生活垃圾無害化能源化技術
城市生活垃圾無害化能源化技術方法是由中南大學、重慶大學建筑材料工程學院、湖南省建材研究設計院、長沙紫宸科技開發有限公司有關專家歷經多年探索,聯合研究開發的節能環保利廢專利技術之一,可有效解決城市生活垃圾的減量、減容、無害化、資源化、能源化問題。
技術背景:
我國城市生活垃圾的發生量以年平均9%的速度增大,部分城市生活垃圾年均增長率達15~20%,人均日產生活垃圾1.16kg。在城市周圍歷年堆存的生活垃圾量已達60億噸以上,侵占了至少5億平方米的地面,現每年全國新增加的城市生活垃圾采用簡易填埋或露天堆放在城市郊區、江河沿岸的達8000萬噸以上。
生活垃圾直接堆放和簡易埋場向大氣釋放出大量的有害氣體,其中含有致癌、致畸物,在堆放過程中形成有機污染物、重金屬和病原微生物三位一體的污染。城市生活垃圾是一個長期存在的污染源,未經處理或處理不善會造成嚴重的大氣污染、地下水污染、土壤污染,并使土地被垃圾占用、自然景觀被破壞等問題日趨嚴重,生物鏈及環境的過重污染,危及人類的生存。但同時,城市生活垃圾含有大量可燃物,又是一種總量不斷增長可無限期開發利用的貯能資源,現全國每年城市生活垃圾貯能總量相當于1800~2000萬噸標煤。另一方面,基本建設需求的量大面廣的水泥生產正大量耗費掉有限的煤碳、粘土資源及含氟、硫和金屬元素的礦化劑。
從國內外專利與文獻檢索及實際應用情況來看,目前開發使用的城市固體廢棄物能源化利用技術有垃圾的熱處理技術(焚燒、熱解、氣化,包括垃圾衍生燃料RDF技術)和生物轉換技術(主要是填埋氣利用),我國城市生活垃圾的處理方式有衛生填埋、堆肥、焚燒三種,大致構成填埋79%、堆肥19%、焚燒2%,其中焚燒包括制造RDF燃料。現有技術從技術上、開發周期上及經濟上均存在不少問題,如利用效率偏低、利用規模相對較小、二次污染嚴重、經濟性差等。
衛生填埋及填埋氣利用技術:填埋處理工藝簡單、成本低,其致命弱點就是場地處理和防滲施工難以達到要求,滲濾液可能對地下水造成長期嚴重的難以完全預料的污染,并隨腐敗過程釋放出大量NH3、H2S、HCl等有毒有害氣體;填埋氣熱值偏低、凈化過程也易產生二次污染。
堆肥技術:可利用腐植物肥效,但占地多、周期長、受環境溫濕度影響大,放出大量有害氣體,且堆肥質量差、重金屬含量高、病源體微生物量大,污染農作物,進入人類的食物鏈,進而對人類造成危害。
焚燒及垃圾焚燒發電技術:城市生活垃圾焚燒處理投資大、效率低(發電率僅10%∽15%)、無害化處理率低,很難達到《生活垃圾焚燒污染控制標準》。焚燒過程容易產生粉塵、有毒微量元素、高溫氯腐蝕、有機劇毒有害物質--二惡英及NOx、SOx、HCl、HF等及重金屬污染等二次污染。垃圾焚燒后排出的灰渣通常含有害金屬如汞、鉛等,若處理不善,也會造成環境的二次污染。
垃圾衍生燃料(RDF)技術:RDF技術第一步必須對生活垃圾進行嚴格的分選,以去掉絕大部分不燃物,并須經干燥、粉碎至細的粒徑,其分選、干燥、粉碎能耗高,還必須添加 10%~40%的優質煤或焦油等,以確保能穩定燃燒,其焚燒過程存在二惡英污染、高溫氯腐蝕、重金屬污染等,其投資及運行成本高;分選的廢渣含腐敗物二次污染仍須填埋,灰渣亦需妥善處理。我國城市生活垃圾熱值較發達國家偏低、波動大、在1850~6500kJ/kg范圍,水份亦高,RDF技術的應用通常須加30%左右的優質煤,制造過程能耗大、二次污染更嚴重。
今天,面對一個底子薄、人口眾多、資源相對匱乏、能源消耗巨大、城市化擴張迅速的發展中國家,大量增長的城市生活垃圾的無害化、能源化處理尤顯重要,迫切需要一種投資較少,使用簡單,利用面廣,并能充分利用城市生活垃圾中可燃物能量及無機不燃物中的可用成份,且能消除二次污染的新技術新方法。
技術特點:
1、不需要建焚燒爐等垃圾后處理系統,完全可就近利用現有的量大面廣的水泥制造企業的立窯或旋窯處理,且基本無須進行改造;
2、僅需做簡單的分選,且粉碎要求不高,利廢能耗低;
3、生活垃圾得到了充分利用,其中的有機物作為燃料煅燒熟料,無機物作為生產水泥的原料,可為水泥廠節約大量的優質煤和部分粘土、石灰石及礦化劑原料;
4、可消除氟化物、氯化物、硫化物、二惡英及重金屬污染,并利用了其中的熱量和氟氯硫重金屬元素的礦化作用,利于水泥熟料燒成;
5、可確保垃圾的中低壓成型固化及自然干燥,多孔固化燃料便于搬運及使用,且易于燃燼;
6、可完全消除病原體微生物污染,加石灰消毒后,再加含強氧性助燃劑,可完全達到徹底滅菌要求,并能確保加工及干燥過程中可燃物不腐敗浪費;
7、加工處理能耗少,加工能耗較現有的焚燒技術(包括RDF技術)低得多,能源利用效率高,且投資少、工藝簡單。
本專利技術的應用,對于一個100萬人口的中等城市,其每天的生活垃圾廢棄物可為水泥廠節省約200噸實物煤,并節省500噸以上石灰石、粘土、礦化劑原料,且能有效地消除二次污染,可更為實際地實現城市垃圾無害化、資源化、能源化目的。

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