利用装修垃圾分选废弃物制备有机质吸附剂的方法、有机质吸附剂的应用和污水处理系统

技术领域

本发明涉及装修垃圾固废资源化利用技术领域，具体而言，涉及利用装修垃圾分选废弃物制备有机质吸附剂的方法、有机质吸附剂的应用和污水处理系统。

背景技术

国内装修垃圾原料组成中加气块质量占比约10％，木头、塑料、纤维织物等杂物类(以下简“轻质杂物”)质量占比约14％，其资源化处置主流工艺为“多级破碎+多级筛分+多级分选”，其中多级分选除杂主要为人工手选、磁选、振动耦合风力分选技术。振动耦合风力分选主要是利用骨料与杂物间的粒度、形状、比重差异进行分选，但由于加气块与轻质杂物在比重方面相近，约为500～700kg/m

目前装修垃圾分选废弃物资源化处置的主流方式是付费送往垃圾焚烧发电厂进行消纳处置，其具体实施过程如下：

S1、干燥

由于发电的特殊需求，为了提高装修垃圾分选废弃物燃烧热值，必须对装修垃圾分选废弃物的含水量进行控制，通常通过加热或者堆存发酵脱水使其含水量控制在15％以下，此为现有技术的必需步骤；

S2、破碎

粒度小而均匀的装修垃圾分选废弃物在焚烧过程中透气性好且比表面积大，能与氧气充分接触燃烧，提高燃烧效率。不同形式的燃烧炉对原料粒度要求不一，如采用流化床焚烧炉则需将物料破碎至5mm以下。

S3、焚烧

将满足水分、粒度需求的装修垃圾分选废弃物输送进焚烧炉燃烧，炉温850～1100℃，燃烧产生大量热能以及外排炉渣底灰。

S4、锅炉蒸汽发电

燃烧产生的大量热能通过锅炉产生饱和蒸汽推动汽轮机转动，使发电机发电，同时烟气净化过程中产生飞灰。

但上述方式存在以下问题：1、装修垃圾分选废弃物是需要装修垃圾资源化处置服务商付费送往垃圾焚烧发电厂进行消纳处置，但是由于装修垃圾分选废弃物内含大量不可燃加气块，整体燃烧热值偏低，燃烧过程需要额外补加助燃剂，且燃烧产生炉渣底灰量激增，炉渣二次处置成本增加，造成发电综合成本整体偏高，故导致其付费消纳费用增加。现一般装修垃圾分选废弃物送往垃圾焚烧发电站付费消纳费用高达200-300元/吨，极大的压缩了装修垃圾资源化处置服务商的利润空间；2、装修垃圾分选废弃物焚烧发电资源化利用率低，装修垃圾分选废弃物在焚烧时化学能部分转化为热能，产生的热能通过预热锅炉部分转换成饱和蒸汽内能，饱和蒸汽推动汽轮机转动，部分内能转化为机械动能，汽轮机再通过发电机实现机械动能部分转换成电能，能量通过多级传递和转化，层层损失，最终转化利用率低下；此外废弃物中大量不可燃加气块作为炉渣底灰外排，烟气净化产生含重金属危废飞灰，不完全燃烧产生二恶英等有害气体等都增大了污染物二次防治压力；3、装修垃圾分选废弃物焚烧发电综合能耗高，为了焚烧过程不产生二恶英等有害气体，通常采用高温焚烧，焚烧温度超过850℃，且为了维持高温烟气(＞850℃)，减少烟气中二恶英含量，通常会补加一次预热风、二次预热风，预热风温度也需在200℃左右。此外，当焚烧原料低位热值低于800Kcal/kg时，还需额外补加重油等助燃剂，整体综合能耗较高。

针对上述既存问题，现亟需开发装修垃圾分选废弃物资源化处置新方式，鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种装修垃圾分选废弃物循环制备污水吸附剂工艺及方法，用以解决目前装修垃圾分选废弃物焚烧发电中面临的付费消纳成本高、资源化率低、能耗高、造成二次固废和大气污染，环保压力大等诸多问题。

为了解决上述技术问题，实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种装修垃圾分选废弃物的处理方法，所述处理方法包括，对装修垃圾分选废弃物进行绝氧热解得到的固体混合物，所述固体混合物经破碎后得到有机质吸附剂；所述装修垃圾分选废弃物包括掺杂有加气块的轻质杂物，所述加气块与所述轻质杂物的质量比为1：0.5～2；所述固体混合物包括炭渣和加气块，所述炭渣与所述加气块的质量比为1：0.6～6；按质量比计算，所述装修垃圾分选废弃物含水量小于10％。

在可选的实施方式中，按质量比计算，所述装修垃圾分选废弃物含水量包括但不限于1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％或10％。

装修垃圾分选废弃物在进入热解之前水分需要控制在10％以下，一方面垃圾分选废弃物水分过高，会严重降低热解焦油的品质，降低其热值，不满足市场需求度，外售盈利空间被极大压缩；另一方面水分过高，即使排气系统顺畅，但热解过程中水分蒸发会带走大量热解所需能量，为保证热解温度条件，必然会补加能源，造成热解成本的增加。

在可选的实施方式中，所述装修垃圾分选废弃物在绝氧热解前还包括干燥步骤。

优选地，所述干燥步骤包括，所述装修垃圾分选废弃物于85～110℃下，在干燥气氛中进行干燥。

优选地，所述干燥气氛包括干燥惰性气体。

优选地，所述干燥惰性气体包括干燥氮气。

优选地，所述装修垃圾分选废弃物于105℃下，在干燥气氛中进行干燥。

优选地，所述装修垃圾分选废弃物在干燥前，粉碎至粒径为10～25mm，包括但不限于10mm、15mm、20mm或25mm。

在可选的实施方式中，所述绝氧热解的温度为350～550℃，包括但不限于350℃、400℃、450℃、500℃或550℃。

在可选的实施方式中，所述固体混合物破碎至粒径小于5mm，包括但不限于，1mm、2mm、3mm、4mm或5mm，得到有机质吸附剂。

第二方面，本发明提供采用前述实施方式任一项所述处理方法制备得到的有机质吸附剂，所述有机质吸附剂包括炭渣颗粒和加气块颗粒，所述炭渣颗粒与所述加气块颗粒的质量比为1：0.6～6，所述炭渣颗粒和加气块颗粒的粒径小于5mm。

第三方面，本发明提供采用前述实施方式任一项所述处理方法制备得到的有机质吸附剂，或者前述实施方式所述的有机质吸附剂在废物处理中的应用。

在可选实施方式中，所述废物包括污水或废气，得到的有机质吸附剂对液相中的有机质，以及气相中挥发性有机物均有显著的吸附作用，可以用于污水和废气的无害化处理。

优选地，所述污水包括富含有机质污染物的水体。

优选地，所述污水包括黑臭河道水体、有机磷农药污染水体或生活洗涤污水。

优选地，所述废气包括富含有机质污染物的气体。

优选地，所述废气包括精对苯二甲酸生产中产生的有机废气或烧结烟气，精对苯二甲酸生产中产生的有机废气含有对二甲苯、醋酸、醋酸甲酯等有机质，均可被上述有机质吸附剂吸附，实现无害化处理；工业中的烧结烟气中通常含有二噁英、VOCs等污染物，也可被上述有机质吸附剂吸附。

第四方面，本发明提供一种污水处理方法，所述处理方法包括，向污水中加入前述实施方式所述的有机质吸附剂，而后固液分离，得到去除有机质的水相和吸附有机质后的有机质吸附剂；

所述污水包括黑臭河道水体、有机磷农药污染水体或生活洗涤污水。

优选地，污水处理过程中对污水水质进行监测，监测指标包括BOD、COD、SS、pH或重金属离子含量中至少一种。

优选地，所述有机质吸附剂添加量为40～60g/L。

优选地，吸附时间为12～24h。

优选地，吸附温度为20～25℃。

优选地，污水处理过程进行搅拌，搅拌速率为30～60rpm。

第五方面，本发明提供一种污水处理系统，所述污水处理系统包括生产管线连接的预处理生产线、热解生产线和污水处理生产线，所述污水处理生产线使用前述实施方式所述的有机质吸附剂；

所述预处理生产线包括干燥装置，用于对装修垃圾分选废弃物和吸附有机质后的有机质吸附剂进行干燥；可选地，按照物料流动方向，所述干燥装置上游还包括粉碎装置，用于对装修垃圾分选废弃物进行粉碎，所述粉碎装置和干燥装置之间设有物料输送装置；

所述热解生产线包括热解装置，用于对来源于预处理生产线的装修垃圾分选废弃物和/或吸附有机质后的有机质吸附剂进行绝氧热解，并分离出热解后的固体混合物；

所述污水处理生产线包括破碎装置、物料接投装置和污水净化装置；所述破碎装置用于将来源于热解生产线的固体混合物破碎成颗粒状有机质吸附剂，所述物料接投装置用于接取破碎装置产出的有机质吸附剂，并投放入污水净化装置，所述污水净化装置用于提供污水净化所需的反应空间和调控净化反应参数。

优选地，在颗粒状有机质吸附剂被物料接投装置接取后，且投放入污水净化装置前，还包括颗粒状有机质吸附剂的固定步骤。

优选地，所述固定步骤包括，采用表面开孔容器盛装颗粒状有机质吸附剂，所述表面开孔容器的表面孔径小于颗粒状有机质吸附剂的粒径。

在可选的实施方式中，所述预处理生产线包括双齿辊剪切式破碎机和密闭干燥室，所述双齿辊剪切式破碎机和所述密闭干燥室之间通过密闭的带式输送机进行物料输送，所述密闭干燥室的出料口与生产管线连接；

所述热解生产线包括蓄热式旋转床，所述蓄热式旋转床设有密闭的螺旋给料机和密闭的螺旋出料机，所述密闭的螺旋给料机和密闭的螺旋出料机通过密闭的带式输送机与生产管线连接；

所述污水处理生产线包括反击式破碎机、物料接投装置和污水净化池，所述反击式破碎机进料口与生产管线连接，所述物料接投装置为带有仓门的表面开孔容器，所述孔的孔径小于颗粒状有机质吸附剂的粒径；

所述处理系统还包括风冷循环系统，所述风冷循环系统包括惰性气体循环冷却管线和引风机，所述惰性气体循环冷却管线连通密闭干燥室和蓄热式旋转床的螺旋出料机，所述螺旋出料机的进料口通过惰性气体循环冷却管线与密闭干燥室的进风口相连，所述螺旋出料机的出料口通过惰性气体循环冷却管线与密闭干燥室的出风口相连。

优选地，所述污水处理生产线上还设有固相缓存仓，所述固相缓存仓经过带式输送机与密闭干燥室的进料口连接。

优选地，所述表面开孔容器内部被分隔成两个以上格栅。

优选地，所述表面开孔容器为立方体。

优选地，所述污水净化池内设有搅拌装置和/或水质在线监测装置。

优选地，所述污水净化池与外排市政管网管路相连。

本发明实施例的有益效果包括，本发明通过对装修垃圾分选废弃物进行热解，其中木头、塑料、纤维织物等杂物经热解产生高附加值的热解气、热解油，拓展企业盈利空间和能力；同时热解所得炭渣与加气块制备的多孔吸附材料可用作污水处理的吸附剂，生产成本低，高值化利用空间大，可进一步拓展企业盈利空间和能力，且热解过程不会产生二次固废和污染气体，环保防治压力小，此外，本发明是在绝氧条件下对装修垃圾分选废弃物进行温和热解，热解过程不需要额外添加热源和助剂，整体能耗低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例16的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

术语：

轻质杂物，根据装修垃圾组分主要包含三类杂物，分别是木质类杂物(密度为0.44-0.80g/cm

室温，指普通生产车间或实验室中适宜工作人员或实验人员作业的温度，通常为20～25℃。

物料运输装置，指能够实现物料在上下游设备之间运输的装置，既包括用于输送物料的固定管线，也包括能够实现“接取物料-短距离运输-投放物料”功能的物料转运装置。

废气指来源于工业的烟气，例如烧结烟气、垃圾焚烧烟气、燃煤发电废气以及精对苯二甲酸生产中产生的有机废气等。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

在一个具体的实施方式中，本发明提供了一种装修垃圾分选废弃物的处理方法，该处理方法能够制备得到有机质吸附剂，所述处理方法包括：

S1、将装修垃圾分选废弃物在350～550℃温度下进行绝氧热解，所述装修垃圾分选废弃物含水量小于10％，包括掺杂有加气块的轻质杂物，所述加气块与所述轻质杂物的质量比为1：0.5～2。

S2、将热解后的加气块和炭渣的混合物冷却至室温；

S3、将冷却后的加气块和炭渣的混合物进行破碎至粒径小于5mm，得到有机质吸附剂。可根据市场对吸附剂产品粒度需求，增加不同粒度的单层或者多层筛分以及筛上返料破碎环节。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种有机质吸附剂，所述有机质吸附剂包括炭渣颗粒和加气块颗粒，所述炭渣颗粒与所述加气块颗粒的质量比为1：0.6～6，所述炭渣颗粒和加气块颗粒的粒径小于5mm。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种应用上述具体实施方式提供的有机质吸附剂进行污水处理的方法，所述污水包括黑臭河道水体、有机磷农药污染水体或生活洗涤污水，所述处理方法包括向污水中加入有机质吸附剂，而后固液分离，得到去除有机质的水相和吸附有机质后的有机质吸附剂，可选地，污水处理过程中对污水水质进行监测，监测指标包括BOD、COD、SS、pH或重金属离子含量中至少一种；可选地，所述有机质吸附剂添加量为40～60g/L，吸附时间为12～24h，吸附温度为20～25℃，污水处理过程进行搅拌，搅拌速率为30～60rpm。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种污水处理系统，所述污水处理系统包括生产管线依次连接的预处理生产线、热解生产线和污水处理生产线，所述污水处理生产线使用前述具体实施方式所述的有机质吸附剂；

所述预处理生产线包括干燥装置，用于对装修垃圾分选废弃物和吸附有机质后的有机质吸附剂进行干燥；可选地，按照物料流动方向，所述干燥装置上游还包括粉碎装置，用于对装修垃圾分选废弃物进行粉碎，所述粉碎装置和干燥装置之间设有物料运输装置；

所述热解生产线包括热解装置，用于对来源于预处理生产线的装修垃圾分选废弃物和/或吸附有机质后的有机质吸附剂进行绝氧热解，并分离出热解后的固体混合物；所述热解装置包括蓄热式旋转床、固定床或流化床。

所述污水处理生产线包括破碎装置、物料接投装置和污水净化装置；所述破碎装置用于将来源于热解生产线的固体混合物破碎成颗粒状有机质吸附剂，所述物料接投装置用于接取破碎装置产出的有机质吸附剂，并投放入污水净化装置，所述污水净化装置用于提供污水净化所需的反应空间和调控净化反应参数。

上述污水处理系统能够取得的有益效果包括：

1、热解技术耦合传统矿物加工技术使得装修垃圾分选废弃物完全转化为高附加值的热解油、热解气以及可循环用于污水处理的吸附剂，变废为宝，资源化利用率高，为企业降本增效。

2、无二次废渣、废气、废水产生，环境友好。

3、工艺简洁，工况温和，综合能耗低。热解过程不需要额外补加热源以及助剂，降低综合能耗。

实施例1～3、对比例1和2

本组实施方式提供了一种有机质吸附剂的制备方法，包括以下步骤，实施例1～3、对比例1和2的区别在于绝氧热解的温度不同，如表1所示。

S11、将装修垃圾分选废弃物在一定温度下(如表1所示)进行绝氧热解，所述装修垃圾分选废弃物含水量为10％，包括掺杂有加气块的轻质杂物，所述加气块与所述轻质杂物的质量比为1：1。

S12、将热解后的加气块和炭渣的混合物冷却至室温；

S13、将冷却后的加气块和炭渣的混合物进行破碎至粒径为5mm，得到有机质吸附剂。

实施例4～6、对比例3和4

本组实施方式提供了一种有机质吸附剂的制备方法，具体步骤如实施例1所示，与实施例1的区别在于，绝氧热解温度为450℃，所述装修垃圾分选废弃物含水量不同，如表1所示。

实施例7～9、对比例5和6

本组实施方式提供了一种有机质吸附剂的制备方法，具体步骤如实施例1所示，与实施例1的区别在于，绝氧热解温度为450℃，所述加气块与所述轻质杂物的质量比为如表1所示。

实施例10～12、对比例7和8

本组实施方式提供了一种有机质吸附剂的制备方法，具体步骤如实施例1所示，与实施例1的区别在于，绝氧热解温度为450℃，所述加气块和炭渣的混合物进行破碎至粒径不同，如表1所示。

参考GB/T 7488-1987《水质五日生化需氧量(BOD

表1实施例1～12及对比例1～8参数对比及BOD

一般生活污水的BOD

实施例13～15

本组实施例各自提供了一种有机质吸附剂，所述有机质吸附剂包括炭渣颗粒和加气块颗粒，所述炭渣颗粒与所述加气块颗粒的质量比，以及所述炭渣颗粒和加气块颗粒的粒径如表2所示。

表2实施例13～15提供的有机质吸附剂的组成表

实施例16

本实施例提供一种污水处理系统，所述处理系统包括生产管线依次连接的预处理生产线、热解生产线和污水处理生产线，所述污水处理生产线使用实施例14提供的有机质吸附剂。

所述预处理生产线包括双齿辊剪切式破碎机和密闭干燥室，所述双齿辊剪切式破碎机和所述密闭干燥室之间通过带式输送机进行物料输送，所述密闭干燥室的出料口与生产管线连接。

所述热解生产线包括蓄热式旋转床，所述蓄热式旋转床设有密闭的螺旋给料机和密闭的螺旋出料机，所述密闭的螺旋给料机和密闭的螺旋出料机通过密闭的带式输送机与生产管线连接。

所述污水处理生产线包括反击式破碎机、物料接投装置和污水净化装置，所述反击式破碎机进料口与生产管线连接，所述污水净化装置的固相出料仓经过带式输送机与密闭干燥室的进料口连接。

所述物料接投装置为不锈钢打造的立方体，上下面为密封，其中上下密封板可活动拆卸，四周为固定格栅形式，格栅空尺寸为0.1mm*0.1mm，钢体表面均喷涂防水防腐蚀抑藻漆，破碎机出料经出料溜槽落入立方体，立方体具体投放方式可采用机械起吊投放至污水净化装置。

所述处理系统还包括风冷循环系统，所述风冷循环系统包括惰性气体循环冷却管线和引风机，所述惰性气体循环冷却管线连通密闭干燥室和蓄热式旋转床的螺旋出料机，所述螺旋出料机的进料口通过惰性气体循环冷却管线与密闭干燥室的进风口相连，所述螺旋出料机的出料口通过惰性气体循环冷却管线与密闭干燥室的出风口相连，所述惰性气体包括氮气、氦气、氖气或者氩气。所述N

如图1所示，利用上述处理系统(惰性气体选用氮气)进行污水处理的步骤如下：

S1、干燥

装修垃圾分选废弃物若水分过高则会影响木头、塑料、纤维织物等杂物热解所得热解油的品质和热值，其次水分过高也会降低热解反应传热效率，水分蒸发带走大量反应热能，造成能量损失，故对原料进行干燥预处理很有必要，水分控制在10％以下。本发明通过N

S2、热解

干燥脱水后的装修垃圾分选废弃物通过带式输送机、螺旋给料机密闭输入热解炉进行热解，热解温度350～550℃。热解过程产生高附加值的热解油、热解气以及热解炭渣与加气块的混合物。其中，热解设备可选用蓄热式旋转床。

S3、冷却

热解后的炭渣与加气块混合固体产物经密闭螺旋出料机、皮带输送机输送至破碎单元。其中螺旋出料冷却通过N

S4、破碎

经过冷却后的炭渣和加气块混合物由皮带输送机上料至反击式破碎机，破碎粒度为5mm。

S5、污水吸附

将破碎至5mm的炭渣和加气块用于污水吸附，由于加气块和炭渣均高孔隙率，对污水中的有机质具有较好吸附性，尤其对污水中的有机磷。

S6、吸附剂干燥

将饱和吸附有机质的加气块和炭渣进行干燥脱水，可与步骤S1中的装修垃圾分选废弃物共用同一密闭干燥室，干燥介质为步骤S3中冷却高温物料后的热N

S7、热解脱吸附

干燥脱水后的饱和吸附剂通过带式输送机、螺旋给料机密闭输入热解炉进行热解，热解温度350～550℃。热解过程产生高附加值的热解油、热解气以及热解炭渣与加气块的混合物。其中，热解设备可选用蓄热式旋转床。

S8、吸附剂冷却

热解脱吸附后的炭渣和加气块冷却介质为S6中吸附剂干燥脱水后经冷凝气液分离出的常温N

S9、污水再吸附

冷却后的热解脱吸附炭渣和加气块循环用于污水处理，再吸附污水中的有机质，尤其有机磷。

实施例17和实施例18

实施例17和18分别提供了一种污水处理系统，整体与实施例16相同，区别仅在于，绝氧热解设备分别为固定床和流化床。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。