技术背景
生活垃圾是人类的废弃物,有人的地方就有垃圾,越是人口稠密的地方,垃圾越是集中。随着我国经济的高速发展,人民生活水平不断提高,城市化进程不断加快,城市人口急剧增长,生活垃圾的产量与日俱增。由生活垃圾造成的环境污染问题日趋严重,发展与环境形成一对尖锐的矛盾。
垃圾虽然只是发展与环境这对大矛盾中的冰山一角,但庞大的垃圾群已经对环境造成了巨大的影响,而且这种影响还在日益扩大,直接威胁人类生存。为此,人们正在做出各种努力,探寻如何降低垃圾对环境的影响,减少发展、垃圾、环境三者之间的矛盾,以求达到和谐并存,共同发展。
我国处理垃圾的主流方式有叁种,传统方法是填埋,新方法是焚烧,随着人类文明的发展,垃圾处理方式正朝着综合处理的方向发展。
填埋垃圾不需要建造厂房,不需要任何机械设备,只需要挖一个大坑,做一层防泄漏层,将垃圾直接往坑内倾倒,按技术要求填埋一层垃圾,再覆盖一层薄土,待垃圾填到一定的高度,另外开辟新的填埋场。此法简单方便,投资成本低廉。
近些年来人们又开发出焚烧垃圾的新方法。建一个大厂房,配置大型焚烧炉,将垃圾置于焚烧炉内,用燃料引燃垃圾。通过燃烧垃圾获取热能,用来发电,而垃圾焚烧后只剩下灰烬,体积大大减小。
垃圾综合处理是将垃圾进行分类、回收、利用,最终将垃圾转化成资源或者能源。
以上叁种成熟的处理垃圾处理方式都存在弊端:
其一、建一个垃圾填埋场需要占用大片的土地,垃圾资源没有得到回收。垃圾中的某些物质如塑料、泡沫等,几十年都难以降解。填埋了垃圾的土地及地下水都被污染,无法进行耕种。而且在垃圾场封场后几十年仍然会有废气等二次污染。目前我国绝大多数填埋场已经满负荷甚至超负荷,许多城市急需不断开辟新的垃圾填埋场。垃圾在与人类争地盘,在这场垃圾战中,人类已经输掉了土地,填埋垃圾的方法以失败而告终。
其二、焚烧垃圾能够将垃圾的体积降到最小,减轻土地的负担,但是焚烧垃圾需要消耗大量的能源,垃圾中的可回收物资只有约30%的可燃物得以利用,其它如有机物、塑料等有用物资被付之一炬,没有回收利用,资源白白浪费。并且垃圾燃烧过程中的排放物严重污染大气环境,被污染的大气危害人们的身体健康,焚烧垃圾遭到绝大多数居民的抗议。垃圾焚烧厂被迫建在远离城市的偏远地区,这导致来回转运垃圾的成本大大提高。所以,焚烧垃圾是一种高资金投入的办法,节约了土地资源却破坏环境,是不得以而为之的办法,并不是处理垃圾的好办法。
其三、垃圾综合处理还处于发展阶段,目前国内有几处垃圾综合处理厂,都不能正常运行,主要原因是垃圾分类技术没有过关。现有垃圾分类主要采取干式分类,通过滚筒筛分出小颗粒垃圾,再对小颗粒垃圾进行磁选,选出金属,而小颗粒中有机物、无机物、可燃物等无法进一步分类;对大件垃圾进行风选,最后进行人工分选。整个分类过程都是对原生垃圾直接进行,车间灰尘滚滚,臭气熏天,工作人员无法进入,工作环境及厂区周边环境非常恶劣,附近居民怨声载道。最终垃圾综合处理厂因分类效率低、工序不环保,只好停产。高效环保的垃圾分类成为垃圾综合处理的关键。
发明内容
为了克服以上技术问题,本发明提供一种高效率、低能耗、低成本、低碳环保的生活垃圾水分类处理***和方法。
为了实现上述目的,发明种垃圾水分类方法,包括:步骤一、将存储模块内的垃圾通过垃圾进料模块进行破袋并均匀传输给后续处理模块;步骤二、利用筛分和水冲洗处理垃圾中的小颗粒物质;步骤三、利用重物分离模块给水泵往分离箱注水,让重物自然下沉分离,悬浮在水层上方的轻质垃圾随水流溢出重物分离箱。沉积的无机重物经由磁选装置选出金属重物;步骤四、利用风选模块将重物分离箱溢出的轻质垃圾,通过传送带输送到风选装置,风机吹离较轻的垃圾;步骤五、通过人工分选模块分选出有机物、可燃物、塑料等。
其中,优选方案为:还包括一污水处理方法,该方法贯穿在整个水分类处理***中,对整个***产生的污水进行合理利用和处理,所述该污水处理方法包括一污水预处理模块和污水处理模块。
其中,优选方案为:步骤一前利用带有消毒液的喷雾头和消防栓对垃圾进行防尘、除臭。
其中,优选方案为:所述步骤二利用筛选模块,将附着在垃圾中的小颗粒物质冲刷出来,通过筛分进入污水中,被筛出的小泡沫和坚果皮壳等漂浮物以及泥沙、小颗粒易腐有机物,再借由污水预处理模块中的网格传送带、沉沙池、转筒格栅、沉淀池依次分别收集。
其中,优选方案为:将步骤二中滚筒筛的筛上物送人步骤三的重物分离箱,同时给水泵不断向分离箱注水,分离箱中的垃圾利用它们在水中沉降特性的不同,砖头、瓦块、金属、极少量动物骨头等比重大的物体快速沉入箱底,通过传送带收集输出,其中混杂在重物中的金属被磁选装置选出;其余垃圾悬浮于水面上层,借助水流溢流出重物分离箱。
其中,本发明还包括一种垃圾水分类***,其特征在于:包括一储存模块,所述储存模块存储垃圾;一垃圾进料模块包括抓斗、进料斗、给料机构、破袋装置,抓斗抓取垃圾,放置于进料斗中,给料机构能将垃圾从进料斗中破袋后均匀送出;一防尘、除臭模块,所述防尘、除臭模块设置于储存模块和垃圾进料模块的入口处;一筛选模块,所述筛选模块通过水冲洗分离垃圾中的小颗粒物质;一重物分离模块,所述重物分离模块包括重物分离箱、给水泵、磁选装置,给水泵往分离箱注水,悬浮在分离箱水面上层的垃圾随水流溢出重物分离箱,沉积的无机重物经由磁选装置选出金属重物;一风选模块,溢出重物分离箱的垃圾,通过传送带输送到风选箱,风机吹离较轻的垃圾;以及一人工分选模块,精选出部分相互混杂的垃圾。
本发明的优点为:
1.对垃圾分类效率高,本垃圾水分类***可分类出:24%的有机物、15%的塑料、37.9%的可燃物、0.1%的金属以及23%的无机物。
2.不污染环境,本发明以水为介质,对垃圾进行分类处理,使得垃圾中的灰尘和发臭有机物转入水中,整个分类过程没有灰尘扬起,异味大大降低,工作环境得到改善且整个分类过程都是物理过程,不需要消耗化学能源,垃圾的化学成分没有被破坏,垃圾处理过程没有中间物质产生,不会对周边环境产生二次污染。
3.工作环境好
本发明的垃圾由于垃圾分类是通过水洗来实现,处理过程没有灰尘,没有异味,所以处理厂干净卫生。
4.生产线简单、可控、可靠
本发明垃圾水分类***设备简单,全部设置在车间内,工作环境温度变化不大,工作稳定性好,设备维护保养方便,全线自动控制。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
图4为本发明垃圾水分类处理方法的流程图,如图4所示:本发明一种垃圾水分类方法,包括:步骤一、将存储模块内的垃圾通过垃圾进料模块进行破袋并均匀传输给后续处理模块;步骤二、利用筛分和水冲洗处理垃圾中的小颗粒物质;步骤三、利用重物分离模块给水泵往分离箱注水,让重物自然下沉分离,悬浮在水层上方的轻质垃圾随水流溢出重物分离箱。沉积的无机重物经由磁选装置选出金属重物;步骤四、利用风选模块将重物分离箱溢出的轻质垃圾,通过传送带输送到风选装置,风机吹离较轻的垃圾;步骤五、通过人工分选模块分选出有机物、可燃物、塑料等。
其中,还包括一污水处理模块,该模块贯穿在整个水分类垃圾处理***中,对整个***产生的污水进行合理利用和处理。
其中,步骤一前利用带有消毒液的喷雾头和消防栓对垃圾进行防尘、除臭。
其中,步骤二利用筛选模块,将附着在垃圾中的小颗粒物质冲刷出来,通过筛分进入污水中。被筛出的小泡沫和坚果皮壳等漂浮物以及泥沙、小颗粒易腐有机物,再借由污水预处理模块中的网格传送带、沉沙池、转筒格栅、沉淀池依次分别收集。
其中,将步骤二中滚筒筛的筛上物送人步骤三的重物分离箱,同时给水泵不断向分离箱注水,分离箱中的垃圾利用它们在水中沉降特性的不同,砖头、瓦块、金属、极少量动物骨头等比重大的物体快速沉入箱底,通过传送带收集输出,其中混杂在重物中的金属被磁选装置选出;其余垃圾悬浮于水面上层,借助水流溢流出重物分离箱。
参考图1,图2,本发明垃圾水处理***包括一种垃圾分类水***10,包括一储存模块11,一垃圾进料模块12、一防尘、除臭模块13,一筛选模块14,一重物分离模块15,一风选模块16,一人工分选模块17以及一污水预处理模块18和一污水处理模块19。
其中,所述储存模块11既是垃圾转运过程的终点,又是垃圾处理生产线的起点。由于生活垃圾的转运是间断的,而处理生产线需要连续工作,为了解决这一矛盾,在处理线的起始端设置垃圾储存仓。如附图1所示,所述储存模块11设置其他模块的前端,处于垃圾进料模块12的前端,作为一种封闭式的收集空间,所述储存模块11与其他模块之间利用混凝土墙相隔。这样设计可避免原生垃圾的臭气以及装卸过程的灰尘向外散发,不会污染车间及厂区周边空气,保证车间工作环境及厂区周边环境优良。
其中,和储存模块11邻近包括一垃圾进料模块12,所述垃圾进料模块12包括行车121、抓斗122、进料斗123、给料机构124、第一破袋装置125、第一传送带126等装置组成,其中,抓斗122设置于行车121下端,进料斗123下方设置给料装置124、破袋装置125和传送带126,本实施例中,进料斗123的容积为15立方米,满载时可承载八抓斗垃圾。进料斗123相当于缓冲器,既可以保证处理线不间断供料,又可以腾出时间让抓斗进行必要的匀料工作,其运作原理为:行车121带着抓斗122抓住的垃圾运行至进料斗123的上方,泄放到所述进料斗123中,给料机构124可以为齿轮结构将进料斗123的垃圾传送到第一传送带126进行传输。
其中,第一破袋装置125设置于进料斗123的底部,可以为一锋利刀片结构,在给料机构124均匀运送垃圾的同时进行初次破袋;所述给料机构124的下方设置二级破袋装置(图中未示出),被给料机构124送出的垃圾必须经过二级破袋装置,将未破的垃圾袋划破,让垃圾完全散出。初级和二级破袋装置共同作用,使得垃圾破袋率超过90%。经过破袋的垃圾进入传送带,它将垃圾连同破袋一起送入下一级处理环节。
其中,防尘、除臭模块13包括除尘、除臭,是水分类垃圾处理***必不可少的模块。在垃圾储存仓和处理线的入口处产生的尘埃较多,臭气熏人,如果不进行处理,对储存仓的工作环境及厂区周边环境有一定的影响,必须进行除尘、除臭处理。由于本***是以水为介质,被处理垃圾都需经过水洗,所以用水来除尘能够收到好的效果,不会改变垃圾的性质,对垃圾分类处理有利无害。专门在储存仓的两侧设置喷雾头131和消防栓132,喷雾头能够覆盖整个储存模块11,而消防栓132只是在储存仓的斜对角设置。正常工作时喷雾头131喷出水雾,能对干垃圾加湿,防止垃圾在倒入储存仓时以及在抓运和传送过程中扬起太多的尘埃,达到除尘目的。工作后可用消防栓冲洗储存仓,储存模块11的下方设置污水井,方便污水收集和排空。一旦遇到火险,喷淋头和消防栓还可以救火抢险。
本实施例中的除臭模块13,通过除臭液按照一定的比例稀释,注入除尘水管路,通过除尘喷雾头,定时定量间断式向储存仓喷洒除臭液,抑制、分解垃圾臭分子,将储存内仓臭气降到最低。同时在储存仓的大门两侧设置专门除臭喷头,定时向门口喷洒除臭液,防止臭气向车间外扩散,保证厂区周边环境优良。
喷雾头的水来自高压冲洗泵,这样可以保证雾化效果较好,既节约用水又达到除尘、除臭目的。
其中,筛选模块14包括滚筒筛141、冲洗泵组147。前端的垃圾进料模块12输送至所述滚筒筛141,同时冲洗泵组147喷入高压水,一边用水清洗垃圾,将附着在垃圾中的微小有机物颗粒冲刷出来,一边筛选出垃圾中的细小颗粒。被筛出的物件称为筛下物,随污水一起进入污水收集池。
其中,所述滚筒筛141的作用是:筛分出垃圾中的细小颗粒如泥沙、瓜果皮壳、小泡沫,以及部分微小易腐有机物如汤汁饭粒等,同时清洗垃圾,进一步除尘、除臭,所述滚筒筛141是该***的最主要装置。所述滚筒筛141包括电机齿轮箱1411以及活动筛片1412,其中,由电机齿轮箱1411传动;滚筒筛上有若干活动筛片1412,筛孔25X15,筛片226X135,方便维修更换;所述滚筒筛141进一步内部设置破袋刀,可对垃圾作进一步破袋处理;滚筒筛以2.2°的斜度倾斜布置。
所述冲洗泵组147也是该***的主要装置之一。冲洗泵147将带有一定压力的水送入滚筒筛141,通过内置于滚筒筛141的多组喷头喷出,使得喷出的水花能够形成一道有压水帘,确保水帘能够覆盖滚筒筛的纵向长度,同时水帘指向垃圾较为集中的部位。
当传送带将垃圾送入滚筒筛141后,便随滚筒筛141一起转动,在滚筒筛141中不断翻滚并向下移动。多组水帘不断冲刷垃圾,确保所有垃圾都得到足够的冲洗水,被冲洗干净。垃圾中的泥沙、小颗粒易腐有机质、浮油等随同污水一道被筛分出来,进入滚筒筛下面的污水收集池。而较大的垃圾成为筛上物顺着滚筒筛的斜度,走出滚筒筛,进入下一个分类程序。
其中,污水预处理模块包括网格传送带1421、沉沙池142、沙水分离装置143、转筒格栅149、沉淀池144、第二号调节水池181、浓缩池146以及排污泵组148。冲洗垃圾的污水携带泥沙、有机物、漂浮物首先进入溜槽前部,在溜槽前部水面安装专门设计的网格传送带1421收集漂浮物,并与后继工序分类出的可燃物合并处理。随后污水被引至沉沙池142,进行沉砂处理,经过沉砂处理的污水首先经过转筒格栅149,收集污水中悬浮的饭粒、黄豆等粒径较大的有机物,再进入沉淀池进行沉淀处理。其沉淀的主要目的是分类出垃圾中的小颗粒有机物,如垃圾堆放过程中产生的腐殖物等。
所述沉沙池142的作用是:将滚筒筛筛分出的细小颗粒中的无机小颗粒如泥沙分离出来。沉沙池142建造成前窄后宽、急剧放大的钢筋混凝土池,以降低污水流速,利于沉砂。污水在重力作用下按照设计路线,在沉沙池中流动。由于各种物质的比重不同,比重较大的泥沙,快速沉淀在池子底部,落在集砂斗中,然后通过砂浆泵送入沙水分离装置143,进行脱水处理。脱水后的泥沙与后继工序分类出的无机重物合并处理。
所述沉淀池是将滚筒筛筛分出的细小颗粒中的有机小颗粒如腐殖物等分离出来。沉淀池设计为平流沉淀池。经过沉沙后的污水进入沉淀池144,首先经过溢流堰、穿孔花墙的整流作用均匀布水后进入沉淀池中,在絮凝剂和重力作用下,经过一定的时效,细小的有机物颗粒以及极少量的泥沙沉淀在池的底部,通过设置在沉淀池中的刮泥撇渣机将沉淀物缓慢刮至集泥斗中,由淤泥泵将集泥斗的淤泥抽出,排入浓缩池。而沉淀池上部的清水则经过出水堰后部分流进第二号调节水池181,作为滚筒筛的冲洗水循环使用;另一部分流入污水处理模块进行深度处理。
浓缩池146内的沉积物由污泥泵抽出,排入脱水装置,经脱水后与后继工序分类出的易腐有机物合并,传送到堆肥车间做堆肥处理。浓缩池146内的污水则由污水泵送入污水处理间进行处理。
垃圾经过筛选工序,细小颗粒被分类出来。通过滚筒筛可从原生垃圾中分选出约15%的泥沙等无机物;分选出约8%的易腐有机物;分选出约1.5%漂浮物,原生垃圾减轻约25%。同时垃圾得到清洗,已经没有异味和粉尘,车间工作环境大大改善。通过沉沙池、沉淀池对筛下物进行回收,回收率高达90%以上。剩下不到10%的泥沙、有机物等,由污水处理车间作进一步处理。筛分、水洗、沉沙、沉淀都是简单又可靠的物理方法,不需要提供其它化学能源,没有中间产物,所以这个环节是节能环保的。
重物分离模块15是将从经过滚筒筛处理后的筛上垃圾中分选出较重的无机物。所述重物分离模块15包括一重物分离箱151、给水泵(图中未示出)、磁选装置153、以及传送带154。
所述重物分离模块15的工作原理为:滚筒筛的筛上物被送进重物分离箱151,同时给水泵不断向分离箱151注水,分离箱151中的垃圾利用它们在水中沉降特性的不同,砖头、瓦块、金属、极少量动物骨头等比重大的物体快速沉入箱底,而其余轻质垃圾悬浮于水面上层,借助水流溢流出重物分离箱。
所述重物分离箱151设计成长锥形,分离出的重物沉入箱底,落入传送带上,被传送出分离箱,在重物传送带上方设置磁选装置153,传送带携带重物经过磁选装置153时,混在重物中的金属被磁选装置选出,置于金属回收料斗中,剩余重物则进入人工分选台。
浮在分离箱水面上层的垃圾随水流溢出重物分离箱,水直接流进污水预处理模块18的第三号调节池183,而水中的物件则被收集并送入风选装置16进行风选。
重物分离模块16为物理分离过程,全程环保。通过重物分离能够从垃圾中分选出8%-10%的无机重物,以及0.1%的金属,无机重物和金属回收率为100%。
其中,所述风选模块16将经过重物分离处理后的轻质垃圾,进行初步分类,分选出塑料与轻质杂物两大类,为进一步人工细分打基础。
风选模块16利用风机吹出较轻物质的原理。经过重物分离后的轻质垃圾被送进风选箱,风机将较轻的塑料、少量轻质泡沫等物吹出,进入塑料传送带161,被送入人工分拣台。而相对较重的杂物则进入易腐有机物传送带162,也被送入人工分拣台。
所述人工分选模块17,风选装置将洗净的轻质垃圾进行了大致分类,分别通过塑料传送带161和易腐有机物传送带161传送到人工分选模块17,加上从重物分离箱分出的无机重物,7个工作位分拣重物传送带上的易腐有机物,经人工挑选出易腐有机物后,剩余物质完全是无机物,可以与污水预处理模块分离出的泥沙一同处理,制作环保建筑材料;8个工作位分拣易腐有机物传送带上的可燃杂物,经人工挑选出可燃杂物后,剩余物质完全是易腐有机物,可以与污水预处理模块分离出的泥渣一同进行堆肥处理;8个工作位分拣塑料传送带上的可燃杂物,经人工挑选出可燃杂物,剩余物质完全是塑料。在易腐有机物传送带与塑料传送带之间,留有1米间距,方便从塑料传送带中挑选可燃杂物,也方便从易腐传送带中挑选可燃杂物,至此垃圾被分类处理完毕。
如图3所示:本发明还包括一污水预处理模块18和一污水处理模块(图中未示出),对整个垃圾处理***10产生的污水进行合理利用和处理,所述污水预处理模块18,包括污水收集池、沉砂池、转筒格栅149、沉淀池、第二号调节水池181、第三号调节水池182、中水调节池183以及供水箱184。其中,由滚筒筛下污水收集池收集到的污水通过沉砂池、沉淀池沉淀后,泵入污水处理模块深度处理,处理达标后的水循环泵回到中水调节池183,供应第二号调节水池181和第三号调节水池182用水。重物分离箱溢出151的水由第三号调节水池182收集,第三号调节水池182溢出的水流入第二号调节水池181,第二号调节水池181通过冲水泵供水冲洗垃圾,供水箱184的水可保证各水泵的正常运转。由于本水处理方式通过水资源的反复利用,更加节约水资源。
本发明的优点为:
1.对垃圾分类效率高,本垃圾水分类***可分类出:24%的有机物、15%的塑料、37.9%的可燃物、0.1%的金属以及23%的无机物。
2.不污染环境,本发明以水为介质,对垃圾进行分类处理,使得垃圾中的灰尘和发臭有机物转入水中,整个分类过程没有灰尘扬起,异味大大降低,工作环境得到改善且整个分类过程都是物理过程,不需要消耗化学能源,垃圾的化学成分没有被破坏,垃圾处理过程没有中间物质产生,不会对周边环境产生二次污染。
3.工作环境好
本发明的垃圾由于垃圾分类是通过水洗来实现,处理过程没有灰尘,没有异味,所以处理厂干净卫生。
4.生产线简单、可控、可靠
本发明垃圾水分类***设备简单,全部设置在车间内,工作环境温度变化不大,工作稳定性好,设备维护保养方便,全线自动控制。
5.水资源循环利用,节约水资源。
以上所述者,仅为本发明最佳实施例而已,并非用于限制本发明的范围,凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰,皆为本发明所涵盖。