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我国城市垃圾回收治理技术装备获重大突破

2019-03-06 21:55:09来源:励志吧0次阅读

我国城市垃圾回收治理技术装备获重大突破

图为运行中的无氧热解法固体垃圾处理系统。

今年年初,江苏河海设备公司联手美国亚特兰大大学教授王志成博士签订了从城市垃圾无害化综合治理,到垃圾衍生物燃料和有机复合肥制备的成套设备开发研制联合合作协议。此套无氧热解法固体垃圾综合处理系统,已发展为工艺技术开发、成套设备供应、综合回收治理、联合投资运营一条龙服务的系统工程,成为当前我国城市生活垃圾无害化处理与废弃物再生利用的成熟技术,并成为拥有多项自主知识产权与科技创新成果的国产化核心技术装备。目前该系统整体技术装备达国内水平。

随着全球经济日新月异的发展和人类生产与生活状态的不断改善,伴随产生的城市生活垃圾已成为国际关注的灾难性问题。为了减少固体垃圾的大面积积压,并进一步实施垃圾废弃物的回收利用,长期以来各国不遗余力地探讨垃圾综合处理的良策。城市垃圾的治理和综合利用,已成为目前世界各国政治、经济和科技界紧迫而又重大的目标课题。

无氧热解法固体垃圾处理系统,是建立在综合考察全球城市垃圾的生成、结构、储量及处理技术的基础之上,按照国际环境组织对城市垃圾减量化、资源化、无害化处理解决方案的要求,采用物理、生物、化学领域综合原理开发研制的系列化工艺技术和成套设备。王志成介绍,目前国际通用的治理办法主要有生化处理法、地下填埋法以及焚烧发电等方式。应用实践证明,前两种方法均存在长期占用大面积土地,污染空气与水源,引发二次污染,滋生病菌病毒等严重弊端。而进行垃圾焚烧发电却存在成本高、效率低,相应存在污染大气、残渣存量多、重金属及大量可用资源流失浪费等现实。尤为严重的是,垃圾焚烧过程会产生大量在自然环境中难以降解的强致癌物质 二恶英等有害气体,对人类健康的危害极其严重。

为了寻求固体生活垃圾的有效治理方案,王志成于1993~2000年用7年时间参与了美国再生能源国家实验室的新型催化重整工艺研究,进行了大量将有机废弃物转化为燃料的可行性实验。在取得突破性科研成果的基础上,又于2000~2007年再用7年时间在美国佐治亚洲创建了中试实验厂,放大生产工艺直接进行从有机废弃物中制取清洁燃料和高效化肥的开发研究。在进一步取得实质性成效的基础上,王志成决定回中国内地进行推广应用,并采用这一成熟技术在福建省平和县主持兴建了一座日处理能力达150吨规模的固体垃圾处理厂,不但 通吃 当地集中采集的城市生活垃圾,并成功地利用垃圾废弃物资源批量生产燃料油和农田普遍适用的缓释有机复混肥,实现了城市垃圾的无害化处理。

城市生活垃圾的构成主体是餐饮、屠宰场、水产品市场、果品市场、城市物流、市民及家庭生活废弃物、旅游景区及商业流动场等所产生的大量垃圾,其有机物质占2/3以上,资源利用率极高。无氧热解工艺是通过对生活垃圾有机物进行高温热裂解,形成多种成分的有机气体及固态有机碳,再经过过滤回收工序转化吸收氯、硫、汞等有害物质,并将其催化转换产生氯化钠、硫酸钠、氧化锌等可回收利用物质。除去有害物质的各类气体进入催化重整工序,产生H2、CO、CO2、CH4等混合气体,将其送入合成工序形成燃料混合体,可分馏出汽油、柴油、石蜡及包括CO2、CO、CH4和蒸汽等混合尾气,混合尾气经循环使用,将被逐步吸收,固体有机碳进入化肥合成工序,经过相关配合物的合成反应,制成农田适用而又紧缺的高效有机缓释复混肥。

固体垃圾的无氧热解及资源的回收利用过程,必须通过严密的工艺技术和精良而连贯的成套设备去完成。固体废弃物的回收利用首先必须经过多层次的筛选和破碎,将各种有机混合物切割成微细颗粒。裂解过程必须经过500℃~1000℃高温状态与特定压差下的流化床反应,再经多种催化剂的聚合反应以及浆液费-托合成等若干工艺过程的分解与催合;反应过程的气、汽、液中间产物进行循环回收,惰性残渣通过热能改性,用于制砖和建筑路、桥、堤、涵等基本设施建设。

王志成指出,无氧热解固体垃圾处理系统是国际联合开发与合作创新的产物。它的自主创新点首先体现在高速、高效、连续运行功能。垃圾废弃物的无害化热解处理过程在20分钟之内进行,实施智能化、流水线运作,应用效率高,能源消耗低。二是能有效实施垃圾的无害化处理。工艺流程连续化、成套化、自动化、全封闭,高温灭菌与除臭率达100%,避免污染物外泄,实行清洁化生产,杜绝了二次污染。三是能有效实施变废为宝的综合利用,城市干基固体生活垃圾有效资源利用率接近100%,合成燃油为无硫、无菌、高效纯净燃料,所产缓释复混肥为生态清洁、无害有机肥,作物吸收快,具有解除土地结块和改良土壤的功能。整个固体垃圾的回收处理过程达到了国际提出的减量化、无害化、资源化的高难度要求。

据了解,福建平和垃圾处理应用工艺由王志成领衔担纲设计,系统关键设备由江苏河海设备公司自主研发与制造。该公司自2010年6月局部投产运行以来,已累计处理、降解城市固体生活垃圾1.2万吨,并通过综合利用变废为宝,生产出无机建筑材料300多吨、高效缓释有机复混肥5500多吨,创出一吨垃圾半吨有机肥的废弃资源利用价值。其干基固体垃圾有效资源利用率接近100%,项目投资仅为国内焚烧发电工程的1/2~2/3。

该系统主导设备包括固体垃圾处理前的辅助装置,含包装物破解设备、金属磁选设备、废弃硬件振动筛选设备、有机物清洗及污水排放设备以及垃圾处理过程的固体分级破碎设备,热裂解转化过程的造粒设备、湿解烘干设备、筛选分装设备、复混肥合成设备、垃圾衍生燃料催化制备等30多台套组合装备。

在众多设备应用环节中,废弃物的破碎是决定治理效率与综合利用效果的重要因素,而固体垃圾的等级破碎,又是国内外尚未取得突破的制约瓶颈。城市垃圾中既含有金属、石块、瓷片、玻璃、水泥砂浆等各类硬性无机物,又包容棉纱、布片、木材、塑料、化纤、毛发等纤维软件,实施综合粉碎技术难度极大。河海设备公司自主研制的LSF型粉碎设备由驱动系统、切割系统和控制系统组成。其驱动系统采用自主研发的连体传动结构;切割系统采用别具一格的双轴多组合螺旋型切割专利技术;为确保切割精度和效率,粉碎设备的平衡轴与螺旋结构刀片采用特殊配方硬质合金钢制作,其锋利度、耐磨性能、防腐性能、抗疲劳强度等均达国际先进水平。整个系统实施程序化控制,能按照设定程序将各类生活垃圾粉碎切割成微细颗粒而流转下道工序。如今河海设备公司仅破碎设备系统就已获得4项技术专利。

江苏河海给排水成套设备公司总经理丁永芝表示,无氧热解法垃圾处理系统目前是国内的环保技术装备,他们会尽快将这一国际性重大创新成果申报国家重大专项,以期在全国大中城市乃至小城镇加以广泛推广应用。

程海静

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