阅读说明：本技术 一种垃圾热解污水处理系统及处理方法 (Garbage pyrolysis sewage treatment system and method ) 是由 杨茂生 李伟 徐智涛 苏源敬 张长朋 林德明 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种垃圾热解污水处理系统及处理方法,可以实现通过将垃圾热解和热解污水处理同步进行,共同构建一个十分紧密的循环配合系统,实现水和余热的多重交叉利用,最大限度的利用一切资源,同时可以将热解产物中的热解炭经过特殊的磁化和改性处理,提高其吸附性能和商用潜力,充当高比表面积和多孔隙结构的吸附剂,直接用于热解污水中进行吸附净化,不仅节约了商用吸附剂的成本和消耗,同时有效利用垃圾的热解产物,另外在吸附净化后方便通过磁铁一步回收重新加以利用,也可以进行精加工用于商业变废为宝,一方面可以实现垃圾热解处理后的无污染排放,另一方面可以有效利用剩余价值,充分利用资源实现可持续发展。(The invention discloses a garbage pyrolytic sewage treatment system and a treatment method, which can realize that a very compact circulating matching system is constructed by synchronously performing garbage pyrolytic and pyrolytic sewage treatment, realize multiple cross utilization of water and waste heat, utilize all resources to the maximum extent, simultaneously carry out special magnetization and modification treatment on pyrolytic carbon in a pyrolytic product, improve the adsorption performance and commercial potential of the pyrolytic carbon, serve as an adsorbent with high specific surface area and a porous structure, be directly used for adsorption purification in pyrolytic sewage, save the cost and consumption of the commercial adsorbent, effectively utilize the pyrolytic product of garbage, further recycle the pyrolytic carbon by one step of magnet after adsorption purification, also can finish machining for changing waste into valuable, and realize pollution-free discharge after the garbage pyrolytic treatment on the one hand, on the other hand, the method can effectively utilize the residual value and fully utilize resources to realize sustainable development.)

一种垃圾热解污水处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，更具体地说，涉及一种垃圾热解污水处理系统及处理方法。

背景技术

随着人类活动的加剧，生活与工业垃圾已经成为威胁人们生活健康的重要因素之一。目前，世界各国的垃圾处理方式主要包括填埋、焚烧、堆肥、热解等方式。而在我国由于垃圾分类及垃圾综合利用技术的滞后，目前对于垃圾的处理方式主要采用焚烧与填埋为主，焚烧与填埋的垃圾处理方式易对环境造成二次破坏，因此，随着科学技术的进步与持续性发展的重要性，焚烧与填埋的垃圾处理方式势必会逐渐淘汰。

热解处理技术是将垃圾处于无氧或缺氧的状态下加热使之分解，能够对垃圾进行无害化处理，并能产生可回收利用的热解产物，是一种更加环保高效的垃圾处理技术生成燃气、燃油、固体炭三种能源进行再利用，从机理上避免了二噁英污染的问题，完全符合垃圾无害化、资源化和减量化处理的原则和目的，并具有能量转换效率高、技术先进、运行成本低、处理规模大等特点，日益得到市场认可。

但在生活垃圾热解过程中，会生成大量难以处理的垃圾热解污水，约占垃圾总重的55％。垃圾热解污水是一种色度深、含油、有机污染物含量高的污水，目前针对热解污水的处理方式大多与垃圾热解分开独立进行，不仅处理效率低下，且导致垃圾热解过程中的余热资源浪费和污水处理过程中的水浪费，无法即时将热解产物中的热解炭直接应用在污水处理中，热解炭从结构观点上来看,吸附剂具有的孔状结构达到总体的40％-50％。然而,热解炭的孔状结构，大部分是大孔结构，其小孔结构相对其它典型吸附剂是相当低的，热解炭中，还含有很多杂质，这些杂质对吸附能力不起作用，所以热解炭的吸附能力较差，制约着其在污水处理中的深度应用。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种垃圾热解污水处理系统及处理方法，它可以实现通过将垃圾热解和热解污水处理同步进行，共同构建一个十分紧密的循环配合系统，实现水和余热的多重交叉利用，最大限度的利用一切资源，同时可以将热解产物中的热解炭经过特殊的磁化和改性处理，提高其吸附性能和商用潜力，充当高比表面积和多孔隙结构的吸附剂，直接用于热解污水中进行吸附净化，不仅节约了商用吸附剂的成本和消耗，同时有效利用垃圾的热解产物，另外在吸附净化后方便通过磁铁一步回收重新加以利用，也可以进行精加工用于商业变废为宝，一方面可以实现垃圾热解处理后的无污染排放，另一方面可以有效利用剩余价值，充分利用资源实现可持续发展。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种垃圾热解污水处理系统，包括原料仓，所述原料仓连接有原料处理单元，所述原料处理单元分别连接有渗透液池和垃圾干燥单元，所述垃圾干燥单元连接有热解炉，所述热解炉分别连接有油气直冷塔和热解炭冷却单元，所述热解炭冷却单元连接有改性直用单元和剩余收集单元，所述改性直用单元连接有污水净化单元，所述污水净化单元包括污水池，所述污水池连接有第一调节池，所述第一调节池连接有气浮池，所述气浮池连接有第二调节池，所述第二调节池连接有生化处理池，所述生化处理池连接有吸附池，所述吸附池连接有清水池，且清水池均与油气直冷塔、热解炭冷却单元和改性直用单元连接，所述渗透液池连接有沉淀池，且沉淀池与第二调节池连接。

进一步的，所述改性直用单元包括过滤箱，所述过滤箱内端固定连接有斜过滤网，所述过滤箱右端与剩余收集单元之间连接有出料管，所述过滤箱左端连通有输料管，所述输料管远离过滤箱一端连接有反应箱，所述反应箱上安装有多个均匀分布的超声波振动棒，所述超声波振动棒外端缠绕有换热管，所述反应箱左端与清水池之间连接有投料管，所述反应箱右端连通有出液管，所述出液管远离反应箱一端连接有改性箱，所述改性箱内端固定连接有正过滤网，所述改性箱下端与第一调节池之间连接有废液管，所述改性箱内顶端安装有微波发生器，所述改性箱内侧壁上安装有正过滤网，方便直接对热解炭进行磁化改性处理，变废为宝，提升其吸附性能和商用潜力，可以直接用于热解污水的吸附处理中。

进一步的，所述斜过滤网右端向下倾斜，且倾斜的角度大于热解炭的自然倾角，所述出料管的进口端与斜过滤网最低端齐平，用来直接对热解产物中的热解炭在输送过程中进行分离，对合适粒径的热解炭进行改性处理，创造最佳改性条件。

进一步的，所述换热管两端分别与热解炉的出气口和油气直冷塔的进气口连接，所述换热管内端涂覆有纳米防腐涂层，利用高温油气在输送过程中对超声波振动棒进行加热，不仅可以做到余热回收利用，对高温烟气进行延长降温，同时高温烟气温度很高，可以快速对超声波振动棒进行升温，减少处理时间。

进一步的，所述油气直冷塔连接有气体净化单元，且气体净化单元与热解炉连接，气体净化单元通过对热解气进行净化，部分回用至热解炉充当燃料，另一部分可以收集也可以经过深度处理达标后释放。

进一步的，所述油气直冷塔与污水池之间连接有油水分离单元，且在油水分离单元内静置12-24h，充分静置分层后分离油和水，分别进行回收利用。

进一步的，所述热解炉的出料口与热解炭冷却单元之间连接有螺旋出料单元，且破碎至粒径为1-2mm，在输送物料的同时进行破碎减小粒径，既可以加快之后的冷却速度，且改性更为充分，性能提升更多。

一种垃圾热解污水处理方法，包括以下步骤：

S1、生活垃圾经称重，进入原料仓堆积，堆积产生的垃圾渗滤液排入渗透液池；堆积后的垃圾所分出无机杂质进行填埋；分出金属外运销售；分出有机质和可燃物，破碎并干燥至含水量低于30％，立即进入热解炉热解；

S2、破碎后的物料通过热解炉进料口进入，在热解炉内置辐射管隔绝氧气的环境下进行热解，加热至热解温度600℃-700℃，热解停留时间为60-80min，将物料干馏成高温油气和热解炭；

在热解炉热解产生高温油气经过换热管对超声波振动棒加热后进入油气直冷塔，利用清水池内的水对高温油气进行喷淋冷却使油气温度降至28℃以下，所收集的液体油水送入油水分离单元，静置后油水分层，上层的热解污水进入污水池；

S3、热解炭通过热解炉出料口进入热解炭冷却单元，生化处理池内的污水也进入热解炭冷却单元，充分冷却热解炭，达到熄焦目的；

S4、熄焦之后，热解炭经过过滤箱中的斜过滤网后实现分离，达到粒径要求的热解炭从斜过滤网中下落后由输料管进入反应箱，不满足粒径要求的通过出料管被收集起来，污水进入吸附池中，热解炭在超声波振动棒内磁化后，进入改性箱中微波改性，烘干后也送入吸附池内进行吸附；

S5、经过吸附处理后的污水进入清水池内，通过磁铁一步回收吸附饱和的改性热解炭，用无水乙醇反冲洗后可以再生利用。

进一步的，所述步骤S4中，热解炭进入反应箱内，称取按Fe2+与Fe3+的1:2的比例称量FeSO4和FeCl3与清水池内的水混合通过投料管中加入至反应箱内，按照1.5-2g/g的浸渍比浸渍处理2-4h后，在换热管加热至反应箱内混合液至60-80℃后，滴加5-10ml聚乙二醇后通入氮气并启动超声波振动棒进行超声搅拌，加入适量氨水(28g/L)，过程中控制PH值为9-10，搅拌反应30min后冷却，通过改进共沉淀法生成核壳结构的磁化热解炭，以纳米Fe3O4粒子为内核，以热解炭为外壳，反应结束后因为OH-的原因，表面的酸性官能团减少，碱性官能团增加，提高热解炭的吸附性能，同时赋予热解炭磁性，纳米Fe3O4粒子对重金属离子具有一定的吸附作用，热解炭则可以对纳米Fe3O4粒子进行保护防止氧化和腐蚀。

进一步的，所述步骤S4中，所述微波发生器的功率为400-420W，微波时间4-4.5min，所述电加热器加热至改性箱内温度为120℃，在合适的微波功率和时间下，热解炭表面改性最佳，比表面积大，孔隙结构微小且丰富，小于合适值时改性不完全，大于合适值时容易导致炭孔坍塌，以至于表面微孔形成中孔甚至大孔，质量损失率大，吸附量减小。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现通过将垃圾热解和热解污水处理同步进行，共同构建一个十分紧密的循环配合系统，实现水和余热的多重交叉利用，最大限度的利用一切资源，同时可以将热解产物中的热解炭经过特殊的磁化和改性处理，提高其吸附性能和商用潜力，充当高比表面积和多孔隙结构的吸附剂，直接用于热解污水中进行吸附净化，不仅节约了商用吸附剂的成本和消耗，同时有效利用垃圾的热解产物，另外在吸附净化后方便通过磁铁一步回收重新加以利用，也可以进行精加工用于商业变废为宝，一方面可以实现垃圾热解处理后的无污染排放，另一方面可以有效利用剩余价值，充分利用资源实现可持续发展。

(2)方便直接对热解炭进行磁化改性处理，变废为宝，提升其吸附性能和商用潜力，可以直接用于热解污水的吸附处理中。

(3)斜过滤网右端向下倾斜，且倾斜的角度大于热解炭的自然倾角，出料管的进口端与斜过滤网最低端齐平，用来直接对热解产物中的热解炭在输送过程中进行分离，对合适粒径的热解炭进行改性处理，创造最佳改性条件。

(4)换热管两端分别与热解炉的出气口和油气直冷塔的进气口连接，换热管内端涂覆有纳米防腐涂层，利用高温油气在输送过程中对超声波振动棒进行加热，不仅可以做到余热回收利用，对高温烟气进行延长降温，同时高温烟气温度很高，可以快速对超声波振动棒进行升温，减少处理时间。

(5)油气直冷塔连接有气体净化单元，且气体净化单元与热解炉连接，气体净化单元通过对热解气进行净化，部分回用至热解炉充当燃料，另一部分可以收集也可以经过深度处理达标后释放。

(6)油气直冷塔与污水池之间连接有油水分离单元，且在油水分离单元内静置12-24h，充分静置分层后分离油和水，分别进行回收利用。

(7)热解炉的出料口与热解炭冷却单元之间连接有螺旋出料单元，且破碎至粒径为1-2mm，在输送物料的同时进行破碎减小粒径，既可以加快之后的冷却速度，且改性更为充分，性能提升更多。

(8)通过改进共沉淀法生成核壳结构的磁化热解炭，以纳米Fe3O4粒子为内核，以热解炭为外壳，反应结束后因为OH-的原因，表面的酸性官能团减少，碱性官能团增加，提高热解炭的吸附性能，同时赋予热解炭磁性，纳米Fe3O4粒子对重金属离子具有一定的吸附作用，热解炭则可以对纳米Fe3O4粒子进行保护防止氧化和腐蚀。

(9)微波发生器的功率为400-420W，微波时间4-4.5min，电加热器加热至改性箱内温度为120℃，在合适的微波功率和时间下，热解炭表面改性最佳，比表面积大，孔隙结构微小且丰富，小于合适值时改性不完全，大于合适值时容易导致炭孔坍塌，以至于表面微孔形成中孔甚至大孔，质量损失率大，吸附量减小。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明改性直用单元的结构示意图；

图3为本发明水热循环的工作示意图；

图4为本发明热解炭的结构示意图；

图5为本发明磁化热解炭的结构示意图；

图6为本发明改性热解炭的结构示意图。

图中标号说明：

1过滤箱、2斜过滤网、3出料管、4输料管、5反应箱、6超声波振动棒、7换热管、8出液管、9改性箱、10正过滤网、11废液管、12微波发生器、13电加热器、14投料管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种垃圾热解污水处理系统，包括原料仓，原料仓连接有原料处理单元，原料处理单元分别连接有渗透液池和垃圾干燥单元，渗透液池安装有格栅，过滤大颗粒杂质，垃圾干燥单元连接有热解炉，热解炉分别连接有油气直冷塔和热解炭冷却单元，热解炉的出料口与热解炭冷却单元之间连接有螺旋出料单元，且破碎至粒径为1-2mm，在输送物料的同时进行破碎减小粒径，既可以加快之后的冷却速度，且改性更为充分，性能提升更多，热解炭冷却单元连接有改性直用单元和剩余收集单元，改性直用单元连接有污水净化单元，污水净化单元包括污水池，污水池连接有第一调节池，第一调节池连接有气浮池，气浮池连接有第二调节池，第二调节池连接有生化处理池，生化处理池包括相连的厌氧氧化池和好氧氧化池，厌氧氧化池为上流式厌氧污泥氧化池，好氧氧化池为膜生物反应池，生化处理池连接有吸附池，吸附池连接有清水池，且清水池均与油气直冷塔、热解炭冷却单元和改性直用单元连接，渗透液池连接有沉淀池，用于泼洒沉淀剂迫使絮凝物沉淀，且沉淀池与第二调节池连接。

请参阅图2，改性直用单元包括过滤箱1，过滤箱1内端固定连接有斜过滤网2，斜过滤网2右端向下倾斜，且倾斜的角度大于热解炭的自然倾角，出料管3的进口端与斜过滤网2最低端齐平，用来直接对热解产物中的热解炭在输送过程中进行分离，对合适粒径的热解炭进行改性处理，创造最佳改性条件，过滤箱1右端与剩余收集单元之间连接有出料管3，过滤箱1左端连通有输料管4，输料管4远离过滤箱1一端连接有反应箱5，反应箱5上安装有多个均匀分布的超声波振动棒6，不仅可以提高搅拌效果，同时利用空化作用和共振作用对热解炭进行第二次微观破碎，进而可以覆盖在纳米Fe3O4粒子的表面，同时超声波还可以起到对纳米Fe3O4粒子的分散作用，避免其出现团聚现象，超声波振动棒6外端缠绕有换热管7，反应箱5左端与清水池之间连接有投料管14，反应箱5右端连通有出液管8，出液管8远离反应箱5一端连接有改性箱9，改性箱9内端固定连接有正过滤网10，改性箱9下端与第一调节池之间连接有废液管11，改性箱9内顶端安装有微波发生器12，改性箱9内侧壁上安装有正过滤网10，方便直接对热解炭进行磁化改性处理，变废为宝，提升其吸附性能和商用潜力，可以直接用于热解污水的吸附处理中。

换热管7两端分别与热解炉的出气口和油气直冷塔的进气口连接，换热管7内端涂覆有纳米防腐涂层，利用高温油气在输送过程中对超声波振动棒6进行加热，不仅可以做到余热回收利用，对高温烟气进行延长降温，同时高温烟气温度很高，可以快速对超声波振动棒6进行升温，减少处理时间。

油气直冷塔连接有气体净化单元，且气体净化单元与热解炉连接，气体净化单元通过对热解气进行净化，部分回用至热解炉充当燃料，另一部分可以收集也可以经过深度处理达标后释放，油气直冷塔与污水池之间连接有油水分离单元，且在油水分离单元内静置12-24h，充分静置分层后分离油和水，分别进行回收利用。

一种垃圾热解污水处理方法，包括以下步骤：

S1、生活垃圾经称重，进入原料仓堆积，堆积产生的垃圾渗滤液排入渗透液池；堆积后的垃圾所分出无机杂质进行填埋；分出金属外运销售；分出有机质和可燃物，破碎并干燥至含水量低于30％，立即进入热解炉热解；

S2、破碎后的物料通过热解炉进料口进入，在热解炉内置辐射管隔绝氧气的环境下进行热解，加热至热解温度600℃-700℃，热解停留时间为60-80min，将物料干馏成高温油气和热解炭；

在热解炉热解产生高温油气经过换热管7对超声波振动棒6加热后进入油气直冷塔，利用清水池内的水对高温油气进行喷淋冷却使油气温度降至28℃以下，所收集的液体油水送入油水分离单元，静置后油水分层，上层的热解污水进入污水池；

S3、热解炭通过热解炉出料口进入热解炭冷却单元，生化处理池内的污水也进入热解炭冷却单元，充分冷却热解炭，达到熄焦目的；

S4、熄焦之后，热解炭经过过滤箱1中的斜过滤网2后实现分离，达到粒径要求的热解炭从斜过滤网2中下落后由输料管4进入反应箱5，不满足粒径要求的通过出料管3被收集起来，污水进入吸附池中，热解炭在超声波振动棒6内磁化后，进入改性箱9中微波改性，烘干后也送入吸附池内进行吸附；

S5、经过吸附处理后的污水进入清水池内，通过磁铁一步回收吸附饱和的改性热解炭，用无水乙醇反冲洗后可以再生利用。

步骤S4中，热解炭进入反应箱5内，称取按Fe2+与Fe3+的1:2的比例称量FeSO4和FeCl3与清水池内的水混合通过投料管14中加入至反应箱5内，按照1.5-2g/g的浸渍比浸渍处理2-4h后，在换热管7加热至反应箱5内混合液至60-80℃后，滴加5-10ml聚乙二醇后通入氮气并启动超声波振动棒6进行超声搅拌，加入适量氨水(28g/L)，过程中控制PH值为9-10，搅拌反应30min后冷却，通过改进共沉淀法生成核壳结构的磁化热解炭，以纳米Fe3O4粒子为内核，以热解炭为外壳，反应结束后因为OH-的原因，表面的酸性官能团减少，碱性官能团增加，提高热解炭的吸附性能，同时赋予热解炭磁性，纳米Fe3O4粒子对重金属离子具有一定的吸附作用，热解炭则可以对纳米Fe3O4粒子进行保护防止氧化和腐蚀。

步骤S4中，微波发生器12的功率为400-420W，微波时间4-4.5min，电加热器13加热至改性箱9内温度为120℃，在合适的微波功率和时间下，热解炭表面改性最佳，比表面积大，孔隙结构微小且丰富，小于合适值时改性不完全，大于合适值时容易导致炭孔坍塌，以至于表面微孔形成中孔甚至大孔，质量损失率大，吸附量减小。

本发明可以实现通过将垃圾热解和热解污水处理同步进行，共同构建一个十分紧密的循环配合系统，实现水和余热的多重交叉利用，最大限度的利用一切资源，同时可以将热解产物中的热解炭经过特殊的磁化和改性处理，提高其吸附性能和商用潜力，充当高比表面积和多孔隙结构的吸附剂，直接用于热解污水中进行吸附净化，不仅节约了商用吸附剂的成本和消耗，同时有效利用垃圾的热解产物，另外在吸附净化后方便通过磁铁一步回收重新加以利用，也可以进行精加工用于商业变废为宝，一方面可以实现垃圾热解处理后的无污染排放，另一方面可以有效利用剩余价值，充分利用资源实现可持续发展。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。