[发明专利]一种用于处理有机固体废弃物的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及废弃物处理领域，特别涉及一种用于处理有机固体废弃物並将其资源化为高品质活化有机肥的方法和装置。 

背景技术

传统的废弃物回收方法包括焚烧发电法、生化堆肥法、卫生填埋后沼气回收法、热解气化法、热解炼油法、湿氧化的物料或能源回收法、厌氧气化法、固化制建材法等。目前，城市废弃物如垃圾及污泥的资源回收主采用焚烧发电及生化堆肥法。填埋场的沼气回收仅作为填埋的污染控制下的附属操作，而非以填埋的沼气回收作为主要的资源回收方法。以上现行的发电、堆肥、填埋沼气回收三种方法虽然广为应用，但在无害化及资源化的过程仍存在许多缺陷。这三种方法的总体经济效益一般也很低或无经济效益。在废弃物处理企业化的过程也需政府补助处理费才能赖以存在。为达到有真正双重的环境效益及经济效益，现行处理法的进一步改良有其必要。 

在对城市垃圾不停地推动分拣的做法之下，废弃物在金属、塑料、玻璃等的回收之后，剩余的废弃物大都为复杂有机成份，这些成份即一般所称的“生态垃圾”。这些成份在许多发达国家仍占有约60％至70％的垃圾量。许多发达国家，例如美国，对这类回收后的复杂有机物，并不把焚烧及填埋视为理想的处理法，传统堆肥法成为重要的选项。根据美国环保署的统计，传统堆肥法在垃圾处理的应用由1980年的0.1％增长到2010年的8.1％，30年间涨了8100％，平均年成长率高达270％/年。但堆肥时因废弃物进料的物理(例如颗粒尺寸、纤维化程度、湿度、疏松度等)、化学(例如化合物种类及组成等)以及生物(例如原有的真菌及霉菌种类等)的性质不同以及堆肥时操作条件之异，其生产出堆肥的品质各异。堆肥的发酵与腐熟期也很长，一般共需一至二个月或更长的时间才可完成。 一般使用者很难分辨生产出的堆肥产品的品质好坏。传统堆肥也常无法去除病毒病菌或其它重金属及有毒有机物。加上时下在中国尚无公认的堆肥或有机肥品质数量化的评比标准，故易造成使用者对堆肥或有机肥(以下统称有机肥)好坏无法确信。亦造成有机肥制造者无真正追求如何才能制成高品质有机肥的动机。所以开发出快速且可生产高品质，避免以上缺点的有机固体废弃物制备有机肥的工艺技术至为重要。 

中国专利申请第200910131605.3号公开了一种有机废弃物堆肥生产方法(以下称HiROS方法)，通过对有机固体废弃物采用机械热化学法进行制肥。该HiROS方法采用“湿式部分氧化技术”直接制肥。为了“部分氧化”过程可利用有机物产生的热能，反应需在极短的时间内(一般数分钟内)完成。如此则需在极短时间内将易降解有机物先快速水解，该工艺技术采用湿润剂及键离剂将木质纤维素在“物化处理糟”中分散。然后采用热水解及部分氧化法，在“高速稳定釜”中用140至3000℃进行热水解及热氧化。氧化处理则维持反应后有1至6ppm的残氧当量以确定易降解有机物被充分氧化，但仅极少量的纤维素含量被氧化。之后，用充满蒸汽的“活化釜”配合中和剂、松软剂、及活化剂的作用，并用蒸汽膨化法活化纤维素。 

HiROS方法存在以下问题： 

问题1：HiROS方法基本上用同一的流程处理各类不同的有机固体废弃物，且将水解与氧化在同一稳定釜操作，因此可能对不同种类的有机固体废弃物的处理造成处理不全、失败或处理过分的问题，且降低有机肥的产量； 

问题2：所用热水解操作原理及参数，以及使用的稳定釜单元操作设备很难在极短时间内(例如二分钟内)便将易降解有机物水解； 

问题3：高速稳定釜中的热水解率与热氧化率很难取得平衡，因而造成易降解有机物的不完全分解； 

问题4：高速稳定釜中的供氧率与需氧率很难在极短时间内平衡，因而造成易降解有机物的不完全分解； 

问题5：易降解有机物氧化后所释出的热量若未能在短时间内集中导 出及收集，则可能造成无法快速提温而影响能量的有效回收再利用及自续反应的进行； 

问题6：高速稳定釜产生热量如何在处理厂中做最有效的应用，以及如何避免釜中的有机物小颗粒的固化或碳化而阻热能传送； 

问题7：在高温高压情况下的固液分离法及如何避免频繁的维护问题； 

问题8：为了易降解有机物的高度氧化分解，常造成过分酸化及过分残氧量，影响活化釜处理前中和及还原的需求，并造成有机肥产量的减少； 

问题9：高含量或紧密颗粒状的木质纤维素物质的膨化活化在处理系统中的安排及效率问题。 

对于上述问题1，需要对不同固体废弃物的处理流程及不同单元操作的选择进行逐一考虑。