本發(fā)明涉及到垃圾“臭氣”處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種垃圾與污泥碳化臭氣零排放處理方法。

背景技術(shù)：

隨著全球經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化的快速發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市生活垃圾產(chǎn)生總量與日俱增，在工業(yè)化處理城市生活垃圾的的過程中,為達(dá)到減量化和完整處理垃圾，都是以焚燒和填埋二種方式進(jìn)行處理。帶來了無法根除的隱患：臭氣污染問題。

由于人們對大氣污染環(huán)境意識(shí)加強(qiáng)，對垃圾產(chǎn)生的臭氣污染，要求治理呼聲越來越高，目前，世界各國最常見的對垃圾為臭氣源頭的處理方式，只有填埋和焚燒二種主流方式；高溫堆肥、RDF衍生燃料等輔助方式，臭氣問題也同樣未徹底解決！

高溫堆肥

堆肥法是利用自然界廣泛存在的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物的新陳代謝作用機(jī)理，在適宜的溫度、濕度條件下進(jìn)行自我增生、繁殖、代謝，從而將有機(jī)脂、纖維質(zhì)類降解，消除垃圾減量。

“堆肥技術(shù)”適合處理易腐爛、可降解類有機(jī)質(zhì)垃圾。將其成轉(zhuǎn)化為可用的有機(jī)肥料，減小環(huán)境污染，殺滅垃圾中的一定量病菌，具有無害化和資源化的“特征”。但微生物對生存環(huán)境有一定的要求，如：溫度、PH值、有機(jī)物含量、通風(fēng)供氧情況，碳、氮、氨比例及自然氣候等諸多條件的影響。而且發(fā)酵處理周期長、占地面積大。此過程中無法去除硫酸根離子等，反而使土壤板結(jié)，污染土地，發(fā)酵中產(chǎn)生揮發(fā)性硫化氫大量“臭氣”污染大氣，嚴(yán)重危害人類的身體健康。

衛(wèi)生填埋

衛(wèi)生填埋是將垃圾運(yùn)送到選定好的場所進(jìn)行填埋。填埋法具有技術(shù)成熟、操作簡單、投資和運(yùn)營成本低、處理量大、適用于所有類型垃圾等諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前采用最多的處理方式。

但是，填埋的垃圾并沒有進(jìn)行前期無害化處理，大量的細(xì)菌、病毒、重金屬污染。其垃圾堆放地滲漏液還會(huì)長久污染地下水資源，所以，這種方法潛在危害極大，會(huì)給子孫后代帶來無窮的后患。垃圾填埋場周圍幾公里散發(fā)的“臭氣”無法解決；目前，填埋法隨著我國“土十條”的頒布而被永久停止。

焚燒法

該工藝是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，就是將城市生活垃圾作為固體燃料，投入到焚燒爐中與煤、或石油、或天燃?xì)饣旌先紵?，在高溫條件下，空氣中的氧氣與垃圾中的可燃物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)釋放熱量，使其垃圾減量為固態(tài)爐渣、飛灰?；旌蠌?fù)雜“臭氣”也無法有效處理排放。

垃圾焚燒法可縮小垃圾的體積，一般焚燒處理后可減容80％-90％，減容效果相當(dāng)顯著。占地面積較小、選址靈活，靠市區(qū)較近、減少垃圾運(yùn)輸費(fèi)用，處理周期短。同時(shí)，可以回收垃圾焚燒的熱能用來發(fā)電，余氣用來取暖，變廢為寶，資源化程度高。

缺點(diǎn)是：①焚燒的尾氣含有大量的顆粒物、硫氧化物SOx、氮氧化物NOx、重金屬、二噁英等多種“臭氣”污染物無法有效處理，②由于無分選工藝，完全混合焚燒，殘?jiān)罅恐亟饘俣鵁o法無害處置，存在二次污染問題。

二噁英是一種毒性十分大的一類有機(jī)化合物，萬分之一甚至億分之一克的二噁英就會(huì)給健康帶來嚴(yán)重的危害。國際癌癥研究中心已將其列為人類一級(jí)致癌物。二噁英除了具有致癌毒性以外，還具有生殖毒性和遺傳毒性，直接危害子孫后代的健康。并且，自然界的微生物和水解作用對二噁英的分子結(jié)構(gòu)影響較小，環(huán)境中的二噁英很難自然降解消除，只能1200-1500℃高溫裂解。因此二噁英污染是關(guān)系到人類存亡的重大問題，必須嚴(yán)格加以控制。

RDF衍生燃料

RDF是垃圾衍生燃料簡稱(RDF)。RDF具有熱值高、燃燒穩(wěn)定、易于運(yùn)輸、易于儲(chǔ)存、二次污染低和二惡英類物質(zhì)排放量低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)于各類燃燒煤質(zhì)鍋爐應(yīng)用中。

該工藝是把垃圾中的可燃物(橡膠、塑料、木材及其它有機(jī)物質(zhì))通過破碎、干燥、成型等過程，制成用于干燥工程、水泥制造、供熱工程和發(fā)電工程等領(lǐng)域。但是這種燃料也有缺點(diǎn)，因燃料中含有大量的塑料及橡膠制品，在燃燒過程中產(chǎn)生大量殘?zhí)蓟?、焦油、混合“臭氣”且極易產(chǎn)生二噁英，也會(huì)帶來如衛(wèi)生填埋和焚燒發(fā)所帶來的問題。

綜合以上論述，我們可以看到，世界各國最常見的垃圾處理方式有填埋和焚燒二種，不僅在無害化方面沒有達(dá)到人們要求，而且還產(chǎn)生大量重金屬有害殘?jiān)突旌铣魵馕廴尽＠贌?，盡管它回收了垃圾焚燒時(shí)產(chǎn)生的熱能發(fā)電，余氣用來取暖，但只是輔助燃料。有研究表明，城市垃圾熱值的利用率僅為15％-20％，其中相當(dāng)部分有價(jià)值的資源在焚燒中變成廢氣而排放，而且二噁英排放一直超標(biāo)排放，給環(huán)境帶來更多負(fù)面影響。

針對世界各國對的垃圾臭氣源頭處理，都存在這樣或那樣的不足及應(yīng)用的局限性，本發(fā)明提供一種對生活垃圾混合污泥碳化過程中臭氣零排放的處理方法，以實(shí)現(xiàn)生活垃圾處理中“臭氣”無害化零排放。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供：一種垃圾與污泥碳化臭氣零排放處理方法，該方法基于干法脫酸脫焦技術(shù)，能夠分類逐級(jí)有效地進(jìn)行臭氣去除，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種垃圾與污泥碳化臭氣零排放處理方法，其關(guān)鍵在于：包括以下六道工序；

第一步為干法脫酸脫焦工序，將堿性石灰干粉與垃圾污泥混合隔氧加熱碳化后，排出的高溫混合臭氣按比例混合，并進(jìn)入旋風(fēng)高速混合反應(yīng)塔中進(jìn)行中和除酸、吸附焦油、初步脫臭、降溫；

第二步為布袋除塵工序，將反應(yīng)后混合氣體中合成的酸鈣顆粒、焦油粒、粉塵進(jìn)行排出，剩下弱酸性無塵臭氣；

第三步為強(qiáng)制冷凝工序，將弱酸性無塵臭氣在不接觸冷媒的熱交換中，以足夠熱當(dāng)量冷媒進(jìn)行熱交換，將臭氣降至一定溫度；

第四步為自潔循環(huán)水洗與生物菌噬濾床工序，將冷凝后的無塵臭氣進(jìn)行水洗凈塵、脫酸，并滯留一段時(shí)間由菌噬體分秘膠原體吸附；

第五步為臭氧紫外光解工序，將菌噬吸附后排放的凈化氣中遺漏的異味分子體，經(jīng)紫外光強(qiáng)烈瞬時(shí)照射，擊碎并氧化遺漏逃逸出的異味分子體；

第六步為活性炭吸附工序，將紫外光解后任逃逸的殘余異味有機(jī)分子、以及前幾道工序產(chǎn)生的全部二氧化碳?xì)怏w，通過活性炭進(jìn)行徹底吸附。

進(jìn)一步的，在干法脫酸脫焦工序中，通過雙螺旋高速反應(yīng)塔旋轉(zhuǎn)空氣流，讓石灰干粉與混合臭氣充分接觸反應(yīng)，并對混合氣體進(jìn)行降溫冷卻。

通過上述手段，最大限度讓石灰干粉在高溫、高濕環(huán)境與混合臭氣接觸反應(yīng)，并充分利用氣流高速旋轉(zhuǎn)碰撞讓石灰干粉增大與混合臭氣的表面接觸機(jī)會(huì)，讓第一步酸堿達(dá)到最大限度中合，由于又在逐步降溫過程中，粉塵最大限度與焦油附著，酸堿反應(yīng)后生成合成碳酸鈣、硫酸鈣等大、小粉塵顆粒，后經(jīng)脈沖反吹布袋除塵器去除各類粉塵。

進(jìn)一步的，在強(qiáng)制冷凝工序中，所述的冷媒選用水，換熱媒介選用不銹鋼加散熱翅片，并以不銹鋼耐壓基數(shù)及取材厚薄決定熱交換常數(shù)，從而以此依據(jù)換算冷凝換熱總量、所需時(shí)間和需水量，進(jìn)行熱交換后將無塵臭氣的溫度降至30℃度。

進(jìn)一步的，在自潔循環(huán)水洗與生物菌噬濾床工序中，所需滯留時(shí)間至少為30秒。

該步工序中，將冷凝至30℃度左右的無塵臭氣，再次進(jìn)行水洗凈塵、脫酸，基本反應(yīng)式為：惡臭氣體+O₂^微生物細(xì)胞代謝物+CO₂+H₂O。然而由于惡臭氣體成分不同，其分解產(chǎn)物不同，不同種類的微生物，分解代謝的產(chǎn)物也不一樣。因此，無塵臭氣必須滯留30秒以上，以保證菌噬體分秘的膠原體能夠盡量吸附臭氣。

進(jìn)一步的，在臭氧紫外光解工序中，所述異味分子體為臭氣中未被破壞的各類長碳鏈體、短碳鏈體、單分子體、小孢子、單細(xì)胞等異味分子體。

進(jìn)一步的，在活性炭吸附工序中，所述活性炭為具有多層透氣結(jié)構(gòu)箱體，且顆粒為多腔結(jié)構(gòu)，腔徑0.5～1.7nm，由活躍的C_12-18碳顆粒組成。

本發(fā)明的顯著效果是：本發(fā)明創(chuàng)新的應(yīng)用了干法脫酸、脫焦技術(shù)，放棄了傳統(tǒng)噴淋法脫酸、脫焦、脫塵產(chǎn)生大量廢水，浪費(fèi)資源的工藝技術(shù)，再加上成熟的旋風(fēng)和布代除塵技術(shù)、生物濾床技術(shù)、紫外光解氧化技術(shù)以及活性炭吸附等除臭技術(shù)進(jìn)行綜合逐級(jí)臭氣去除，最終實(shí)現(xiàn)了排放出的氣體達(dá)到和超越國家標(biāo)準(zhǔn)，且實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)過程的零排放。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法流程框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種垃圾與污泥碳化臭氣零排放處理方法，包括以下六道工序；

污泥與粉碎至5mm內(nèi)的生活垃圾篩下物混合，造粒后進(jìn)行隔氧加熱碳化，固體物碳化成生物質(zhì)可燃炭。該混合物在隔氧加熱碳化過程中，由于富含植物纖維、淀粉、糖、各有機(jī)酸脂、絮凝劑酯等物質(zhì)，在隔氧高溫?zé)犸L(fēng)環(huán)境中形成大量粉塵和焦油，除植物纖維自身C、H、O有一部份氧化還原放熱外，淀粉、糖、酸、脂等之前經(jīng)發(fā)酵己產(chǎn)生大量臭氣，此時(shí)旋窯內(nèi)缺氧高溫?zé)彷椛?，促使各類有機(jī)物、無機(jī)物因熱輻射效應(yīng)發(fā)生二次化學(xué)反應(yīng)，再次形成含有各種有機(jī)、無機(jī)酸、揮發(fā)油酸、水的混合臭氣，因此需要進(jìn)行脫酸、脫焦。

首先進(jìn)入第一步：干法脫酸脫焦工序，即將堿性石灰干粉與垃圾污泥混合隔氧加熱碳化后，排出的高溫、濕混合臭氣按比例混合，進(jìn)入單螺旋高速反應(yīng)塔中進(jìn)行中和除酸、吸附焦油、初步脫臭、降溫，實(shí)現(xiàn)一級(jí)臭氣處理，并排除反應(yīng)生成的粉塵；

由于是隔氧熱輻射烘制，高溫惡臭混合氣體中含大量酸、氨氮、CO2、H₂O等等?；痉磻?yīng)式：

硝酸氨類：Ca(OH)₂+2NH₄O₃＝NH₃+H₂O+Ca(NO₃)₂，

(NH₄)SO₄+Ca(OH)₂＝2NH+2H₂O+CaSO₄。

二氧化硫類：SO₂+CaCO₃＝CaSO₄+2H₂O；

熱交換反應(yīng)類：Ca(HCO₃)₂＝CaCO₃+CO₂+H₂O。

第二步為布袋除塵工序，本例中為了保證出成效過與脫酸脫焦的徹底性，在此先經(jīng)雙螺旋高速反應(yīng)塔將熱空氣高速旋轉(zhuǎn)，讓石灰干粉與混合臭氣更加充分接觸反應(yīng)，充分利用高速旋轉(zhuǎn)碰撞，讓石灰粉增大與混合臭氣的表面接觸機(jī)會(huì)，讓酸堿達(dá)到最大限度中和。由于又引入空氣流進(jìn)行降溫，粉塵最大限度與焦油附著后反應(yīng)生成合成碳酸鈣、硫酸鈣等大、小粉塵顆粒，因此經(jīng)雙螺旋旋風(fēng)可除塵去除粗顆粒物，然后經(jīng)布袋除塵器的脈沖反吹作用去除微塵顆粒物，排出的顆粒物經(jīng)由排渣系統(tǒng)排出，并進(jìn)行資源再利用作為制磚原料，剩下弱酸性無塵臭氣，實(shí)現(xiàn)了第一級(jí)臭氣處理；

第三步為強(qiáng)制冷凝工序，將中和脫酸后的弱酸性無塵臭氣在不接觸冷媒的熱交換中，按出風(fēng)口的排放氣體量及溫度，進(jìn)行計(jì)算，以水為冷媒、以不銹鋼加散熱翅片為換熱媒介，以在不銹鋼耐壓基數(shù)及取材厚薄決定熱交換常數(shù)，以此依據(jù)換算足夠換熱當(dāng)量的趐片展開面積，在乘以水冷凝此換熱總量所需時(shí)間和需水量進(jìn)行熱交換，將其臭氣溫度降至30度左右，惡臭蒸汽因降溫冷凝產(chǎn)生極少量冷凝臭水，經(jīng)專用污水凈化系統(tǒng)處理后無害排放，或用于免燒制磚用水，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)臭氣處理；

第四步為自潔循環(huán)水洗與生物菌噬濾床工序，將冷凝至30度的無塵臭氣，首先進(jìn)行水洗凈塵、脫酸，實(shí)現(xiàn)第三級(jí)臭氣處理，長期脫酸后溶液PH在4-6之間時(shí)，該溶液經(jīng)加堿中和、凈化處理后循環(huán)利用；接著進(jìn)行生物菌噬濾床部分，即將無塵臭氣滯留30秒以上實(shí)現(xiàn)菌噬體分秘膠原體吸附，實(shí)現(xiàn)第四級(jí)臭氣處理。在此過程中，臭氣按照反應(yīng)式-惡臭+O₂^微生物細(xì)胞代謝物+CO₂+H₂O-進(jìn)行反應(yīng)，菌噬體分秘膠原體吸附之后，經(jīng)其箱內(nèi)微生物菌群、蟲群進(jìn)行自我循環(huán)代謝，一段時(shí)間后蟲群代謝物沉積超標(biāo)探測儀報(bào)警時(shí)，自動(dòng)控制噴淋進(jìn)行水洗，洗下含有蟲群各種代謝物混合溶液，代謝物經(jīng)菌群自我繁殖修復(fù)又循環(huán)使用。

在具體實(shí)施時(shí)，由于惡臭氣體成分不同，其分解產(chǎn)物不同，不同種類的微生物，分解代謝的產(chǎn)物也不一樣。對于不含氮的有機(jī)物質(zhì)如苯酚、羧酸、甲醛等，其最終產(chǎn)物為二氧化碳和水；對于硫類惡臭成分，在好氧條件下被氧化分解為硫酸根離子和硫；對于像胺類這樣的含氮惡臭物質(zhì)經(jīng)氨化作用放出NH₃，NH₃可被亞硝化細(xì)菌氧化為亞硝酸根離子，再進(jìn)一步被硝化細(xì)菌氧化為硝酸根離子，最終生成H₂O、CO₂，即實(shí)現(xiàn)第四級(jí)臭氣處理。

能量代謝方式：

第五步為臭氧紫外光解工序，將菌噬吸附后排出的凈化氣體中未被吸附的長碳鏈、短碳鏈、單細(xì)胞異味分子體等，引入高能紫外光強(qiáng)烈瞬時(shí)照射，擊碎并氧化遺漏逃逸出的異味分子體，實(shí)現(xiàn)第五級(jí)臭氣處理。TiO₂反應(yīng)產(chǎn)生的臭氧，OH(羥基自由基)對惡臭氣體(硫化氫、氨氣、硫醇)進(jìn)行協(xié)同分解氧化反應(yīng)，同時(shí)，惡臭氣體分子鏈在紫外線作用下結(jié)構(gòu)斷全鏈，使其轉(zhuǎn)化為“無臭味”的小分子化合物或礦化、生成水和CO₂；光解反應(yīng)方式：

有機(jī)廢氣→溦波+光解+O₂→O-+O*(活性氧)O+O₂→CO₂+H₂O；

第六步為活性炭吸附工序，以上五項(xiàng)工序最終產(chǎn)物都有H₂O、CO₂產(chǎn)生，還有可能逃逸的小分子體等異味體，采用由多腔活躍的C_12-18碳顆粒構(gòu)成的多層透氣活性炭結(jié)構(gòu)箱體，將CO₂和殘余異味體有機(jī)物徹底吸附，實(shí)現(xiàn)第六級(jí)臭氣處理。而活性炭吸附CO₂的最佳腔經(jīng)為0.5～1.7nm。

本實(shí)施例中，所述活性炭在吸附飽和之后還采用脫附處理，然后將該活性炭循環(huán)使用三次以節(jié)約成本，之后不再使用時(shí)作浮法鍋爐爐燃料使用為碳化爐提供熱量，其碳灰又可作為肥料進(jìn)行資源化利用，從而實(shí)現(xiàn)了本方案對臭氣處理的零排放。

本發(fā)明創(chuàng)新的應(yīng)用了干法脫酸、脫焦技術(shù)，放棄了傳統(tǒng)噴淋法脫酸、脫焦、脫塵產(chǎn)生大量廢水，浪費(fèi)資源的工藝技術(shù)，再加上成熟的旋風(fēng)和布代除塵技術(shù)、生物濾床技術(shù)、紫外光催氧化技術(shù)以及活性炭吸附等除臭技術(shù)進(jìn)行組合臭氣去除，實(shí)現(xiàn)了六級(jí)臭氣處理，并最終實(shí)現(xiàn)了排放出的氣體達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，且實(shí)現(xiàn)了整個(gè)過程的固、液、氣全零排放。