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1、 有机固废高速无害化资源化成套设备技术有机固废高速无害化资源化成套设备技术 (HiRos System) Chinese Patent Application No.: 200910131605.3 USA Patent Application No.: 12/694,842 发明者：发明者：James C. Lu, Ph.D., PE (吕正雄博士、教授吕正雄博士、教授) 2009 （Revised 2010） 2目录目录 1.01.0 绪言 。3 绪言 。3 2.02.0 背景技术 。4背景技术 。4 2.12.1 当前固体废弃物处理之主流方法及其弊端 。4 2.2当前固体废弃物处理之主流
2、方法及其弊端 。4 2.2 可能取代当前固废主流处理之法 。4 2.3可能取代当前固废主流处理之法 。4 2.3 高速活性堆肥工艺之开发 。6 高速活性堆肥工艺之开发 。6 3.03.0 高速活性堆肥工艺高速活性堆肥工艺 。7 3.13.1 本工艺技术之操作流程、目的及理论基础 。7 3.2本工艺技术之操作流程、目的及理论基础 。7 3.2 本工艺技术之设备流程图 。11 3.3本工艺技术之设备流程图 。11 3.3 本工艺技术与传统工艺之比较 。14 本工艺技术与传统工艺之比较 。14 4.0 高速活性堆肥之应用 。17 4.0 高速活性堆肥之应用 。17 4.1 可处理的固体有机废弃物 。
3、22 4.2 资源化及零排放 。22 4.3 生态保护 。23 4.3.14.1 可处理的固体有机废弃物 。22 4.2 资源化及零排放 。22 4.3 生态保护 。23 4.3.1 面污染防治 。23 4.3.2面污染防治 。23 4.3.2 耕地板结及贫脊治理 。24 4.3.3耕地板结及贫脊治理 。24 4.3.3 沙漠化及石漠化治理 。24 4.3.4沙漠化及石漠化治理 。24 4.3.4 其他生态保护 。25 其他生态保护 。25 31.01.0 绪言 绪言 本高速活性堆肥工艺技术 (又称 HiRos System, 即 High-Rate Recovery of Organic S
4、olid Wastes System)为塹新的有机固体废弃物处理方法。 本工艺技术 可在約一小时内将有机固体废弃物, 例如都市垃圾、农业废弃物、绿色废弃物、 污水处理厂污泥、动物废弃物、部份过期或报废之有机产品、部份工厂有机废弃 物如食品、造纸、炼油、医药等工厂之废弃物/污泥、及部份医院有机废弃物等等 转化为高品质之有机肥。 本工艺技术同时可很大地提高有机肥产品之吸水及持水 性、氮磷钾(NPK)及植物所需之微量元素之吸附性、透気及隔热性、完全杀菌及杀 寄生虫性、并可分解有毒有机化合物。视情况需要并可稳定或去除所含超量的重 金属浓度。本工艺技术可实现一般固体废弃物处理的“零排放”目标，完成固体
5、废弃物处理的三大宗旨：减量化、无害化、及完全资源化。 本高速活性堆肥工艺技术 (又称 HiRos System, 即 High-Rate Recovery of Organic Solid Wastes System)为塹新的有机固体废弃物处理方法。 本工艺技术 可在約一小时内将有机固体废弃物, 例如都市垃圾、农业废弃物、绿色废弃物、 污水处理厂污泥、动物废弃物、部份过期或报废之有机产品、部份工厂有机废弃 物如食品、造纸、炼油、医药等工厂之废弃物/污泥、及部份医院有机废弃物等等 转化为高品质之有机肥。 本工艺技术同时可很大地提高有机肥产品之吸水及持水 性、氮磷钾(NPK)及植物所需之微量元素之
6、吸附性、透気及隔热性、完全杀菌及杀 寄生虫性、并可分解有毒有机化合物。视情况需要并可稳定或去除所含超量的重 金属浓度。本工艺技术可实现一般固体废弃物处理的“零排放”目标，完成固体 废弃物处理的三大宗旨：减量化、无害化、及完全资源化。 （附注：因商业保密需要，本文件所述之添加剂均以代号之，而工艺操作参数及条件均以一定之范囲 介绍之。本公司另有机密文件：高速活性堆肥添加剂手册，高速活性堆肥设计及操作手册等详述。但本文件 所提供资应足以解本工艺技术之原、操作程序、及其功效。） （附注：因商业保密需要，本文件所述之添加剂均以代号之，而工艺操作参数及条件均以一定之范囲 介绍之。本公司另有机密文件：高速活
7、性堆肥添加剂手册，高速活性堆肥设计及操作手册等详述。但本文件 所提供资应足以解本工艺技术之原、操作程序、及其功效。） 42.0 背景技术 2.0 背景技术 2.12.1 当前固体废弃物处理之主流方法及其弊端 当前固体废弃物处理之主流方法及其弊端 固体废弃物（以下简称 “固废”）处理的问题是环境保护甚为棘手的问题。 根据许多发达国家的统计，人类花在固废处理之直接及间接的搃费用比其他污染 防治如水及空気污染防治之总费用加起来还要高。 目前发达国家的固废基本上分 二大类：一般性固废，及危险性固废。一般性固废例如都市垃圾、农业废弃物、 绿色废弃物、污水处理厂污泥、动物废弃物、部份工厂有机废弃物如食品等
8、工厂 之废弃物/污泥。危险性固废一般由工厂产生的有毒性、易燃性、腐蚀性、或医院 产生的传染性、及其他放射性等固废。除了某些特殊极其危险性的固废，以上所 述二大类固废目前之主流处理方法仅有二种：即 (1)填埋、 (2)焚烧。 填埋方法 使用在一般性固废为 “卫生填埋”（Sanitary Landfills）法，而使用在危险性 固废为 “危险性固废填埋”(Hazardus Waste Landfills)法。 焚烧法用於固废 处理亦因固废种类、资源回收及费用之不同而有设计及操作形式上之变化(例如水 墙式焚烧炉、旋转炉、流化床炉、多层床炉等等)。但不管焚烧设备之形式变化， 基本为高温燃烧而分解有机固
9、废之法。以美国而论，在 1976 年国会通过的资源节 约及回收法 (RCRA, 1976)之后，有许多其他的方法被开发出来 (后述)，但迄今 尚无他法可成为主流方法。其他非主流之法仅可小部份解决固废问题。 但上述的二种主流方法均存在著严重的弊端，例如： 1.固体废弃物（以下简称 “固废”）处理的问题是环境保护甚为棘手的问题。 根据许多发达国家的统计，人类花在固废处理之直接及间接的搃费用比其他污染 防治如水及空気污染防治之总费用加起来还要高。 目前发达国家的固废基本上分 二大类：一般性固废，及危险性固废。一般性固废例如都市垃圾、农业废弃物、 绿色废弃物、污水处理厂污泥、动物废弃物、部份工厂有机废
10、弃物如食品等工厂 之废弃物/污泥。危险性固废一般由工厂产生的有毒性、易燃性、腐蚀性、或医院 产生的传染性、及其他放射性等固废。除了某些特殊极其危险性的固废，以上所 述二大类固废目前之主流处理方法仅有二种：即 (1)填埋、 (2)焚烧。 填埋方法 使用在一般性固废为 “卫生填埋”（Sanitary Landfills）法，而使用在危险性 固废为 “危险性固废填埋”(Hazardus Waste Landfills)法。 焚烧法用於固废 处理亦因固废种类、资源回收及费用之不同而有设计及操作形式上之变化(例如水 墙式焚烧炉、旋转炉、流化床炉、多层床炉等等)。但不管焚烧设备之形式变化， 基本为高温燃烧
11、而分解有机固废之法。以美国而论，在 1976 年国会通过的资源节 约及回收法 (RCRA, 1976)之后，有许多其他的方法被开发出来 (后述)，但迄今 尚无他法可成为主流方法。其他非主流之法仅可小部份解决固废问题。 但上述的二种主流方法均存在著严重的弊端，例如： 1. 非无害化、完全减量化、和完全资源化的处理法; 2. 产生二次公害的问题严重 (例如空气污染、水污染、毒性物污染、病菌/毒污 染、大地污染、臭气问题等); 3. 国土损失，无法再経済利用 ; 4. 废棄物产量大，新场(厂)址难寻。 因上之弊端，可造成百姓长期、很难或无法挽救的生命财产损失。 填埋方法还会 快速的损失宝贵的国土。
12、以一个一百万人口的城市而论，目前每十年因填埋而污 染损失的土地可在一千亩到二千亩之间。 有些城市甚至面临无法找到新填埋场的 窘境。而焚烧法除了二恶英、粉尘、氮及硫的氧化物、及其他挥发性的有机及无 机気体的可能空気污染外，还有危险性的燃烧残渣需要解决。近来由於人民对地 球暖化的警觉，世界各国均在积极寻找避免温室気体的产生，焚烧法与避免地球 温室效应的解决背道而驰。尤其焚烧法在中国因太贵或垃圾有机物不足或湿度不 宜而非适宜的环保及经済适用之法。 非无害化、完全减量化、和完全资源化的处理法; 2. 产生二次公害的问题严重 (例如空气污染、水污染、毒性物污染、病菌/毒污 染、大地污染、臭气问题等);
13、3. 国土损失，无法再経済利用 ; 4. 废棄物产量大，新场(厂)址难寻。 因上之弊端，可造成百姓长期、很难或无法挽救的生命财产损失。 填埋方法还会 快速的损失宝贵的国土。 以一个一百万人口的城市而论，目前每十年因填埋而污 染损失的土地可在一千亩到二千亩之间。 有些城市甚至面临无法找到新填埋场的 窘境。而焚烧法除了二恶英、粉尘、氮及硫的氧化物、及其他挥发性的有机及无 机気体的可能空気污染外，还有危险性的燃烧残渣需要解决。近来由於人民对地 球暖化的警觉，世界各国均在积极寻找避免温室気体的产生，焚烧法与避免地球 温室效应的解决背道而驰。尤其焚烧法在中国因太贵或垃圾有机物不足或湿度不 宜而非适宜的环
14、保及经済适用之法。 2.22.2 可能取代当前固废主流处理之法 可能取代当前固废主流处理之法 因上二主流处理法的弊端、环保界有识之士及发达国家的环保政策均在要求 逐渐减低对上二主流方法的依赖。例如美国，填埋法处理垃圾由 1980 年的 88.6%因上二主流处理法的弊端、环保界有识之士及发达国家的环保政策均在要求 逐渐减低对上二主流方法的依赖。例如美国，填埋法处理垃圾由 1980 年的 88.6%5的总垃圾量处理率降至 2006 年的 55%处理率 (如图一所示)。而焚烧法由 1990 年 处理率的高峯 14.5%降至 2006 年的 12.5%。焚烧处理率降低速率较慢的原因一般 认为是焚烧炉投资费巨大，在投资回报未达预期或无更佳之法取代时是不会关闭 的。 的总垃圾量处理率降至 2006 年的 55%处理率 (如图一所示)。而焚烧法由 1990 年 处理率的高峯 14.5%降至 2006 年的 12.5%。焚烧处理率降低速率较慢的原因一般 认为是焚烧炉投资费巨大，在投资回报未达预期或无更佳之法取代时是不会关闭 的。 如图一所示，在二大主流之外，传统堆肥逐渐在发达国家受重视。其使用在美国 之占有率由 1980 年的 0.1%总垃圾量，增至 2006 年的 8.3%总垃圾量，百分比足足 增加了 81 倍。虽传统堆肥法受到了重
