第二章预处理.

固体废物资源化工程环境工程本科课程烟台大学环境与材料工程学院EnvironmentandMaterialEngineeringInstituteofYantaiUniversity固体废物资源化工程固体废物的预处理Pre-treatmentofSolidWaste第二章压实破碎分选脱水2.12.22.32.4含水率超过90%的固体废物,必须脱水减容,以便于包装、运输与资源化利用。用机械方法增加固体废物聚集程度，增大容重减少表观体积，提高运输与管理的一种操作技术。具有减容和预稳定的作用。将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程。利用外力克服废物质点间的内聚力使大块变小块的过程。小块分裂成细粉过程为粉磨。有利于三化处理。固体废物资源化工程Vm2VvVs2.1固体废物压实通过外力加压于松散的固体废物，以缩小其体积，使固体废物变得密实的操作简称为压实，又称压缩。1msvVVV固体废物资源化工程压实目的增大容重、减少固体废物体积以便于装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本制取高密度惰性块料，便于贮存、填埋或作为建筑材料使用。一、固体废物资源化工程二、压实程度的表示方法空隙率压缩比体积减少百分比12112//100%mmmvmmmVVVVVrVVR固体废物资源化工程vsmVVV固体废物的表观体积固体颗粒体积（包括水分）空隙体积固体废物经压实处理后，压缩比一般为3~5，若压实加破碎，压缩比5~10。压实的适用对象：主要适用于压缩性能大而复原性小的物质，如冰箱、洗衣机、纸箱、纸袋、纤维、废金属细丝等。有些固体废物如木头、玻璃、金属、塑料块等本身已经很密实的固体或是焦油、污泥等半固体废物不宜作压实处理。固体废物资源化工程三、压实设备移动式压实器：带有行驶轮或可在轨道上行驶的压实器。固定式压实器：只能定点使用的压实器，为常见的压实器。按是否运动分固体废物资源化工程压头压头压头三向联合压实器固体废物资源化工程固体废物资源化工程钢轮压实机固体废物资源化工程填埋场常用的移动式压实机固体废物资源化工程城市垃圾压缩处理工艺流程180～200℃沥青浸渍池10s压力为16～20MPa，压缩比可达5：1破碎:利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程，称为破碎。2.2固体废物的破碎1.破碎目的-减容,便于运输、贮存；-解体，便于分选、回收有用组分；-便于热处理，提高焚烧、热解、熔融等作业的热效率；-满足粒度要求；-提高压实密度；-保护后续处理设备。一、破碎概述固体废物资源化工程破碎方法湿式破碎干式破碎半湿式破碎非机械能破碎机械能破碎劈碎冲击破碎剪切破碎磨剥破碎挤压破碎超声破碎减压破碎热力破碎低温破碎一般的破碎机兼有多种破碎方法，通常是破碎机的组件与物料及物料间多种力综合作用的结果2.破碎方法固体废物资源化工程(a)压碎(b)劈碎(c)折断(d)磨剥（e）冲击破碎常见的机械能破碎方法固体废物资源化工程3.破碎比、破碎段与破碎流程maxmaxDid废物破碎前最大粒度破碎比破碎产物最大粒度cpcpDid废物破碎前的平均粒度破碎比破碎产物的平均粒度破碎比计算极限破碎比真实破碎比破碎比=破碎前废物粒度/破碎后产品粒度破碎比i=破碎机给料口宽度B×0.85/排料口宽度S破碎比另一表示法：固体废物资源化工程12niiii破碎段：固体废物经过破碎机的次数。要求的破碎比不大时，一段破碎即可满足；要求的破碎比很大时，往往将2~3台破碎机串联，多段破碎多次（段）破碎总破碎比计算：决定破碎段的原则：-破碎前废物的最大粒度Dmax和产品粒度d；-破碎机的破碎比；-处理厂的规模，小厂不易多段。固体废物资源化工程a.单纯破碎工艺b.带预先筛分破碎工艺d.带预先筛分和检查筛分破碎工艺破碎流程c.带检查筛分破碎工艺固体废物资源化工程固体废物破碎产物破碎机筛下物破碎破碎产物固体废物筛上物筛分a.单纯破碎工艺b.带预先筛分的破碎工艺优缺点固体废物资源化工程开路破碎系统破碎筛分筛上物固体废物筛下物破碎产物破碎产物筛下物固体废物破碎筛上物c.带检查筛分破碎工艺d.带预先和检查筛分破碎工艺思考?优缺点固体废物资源化工程闭路破碎系统常见破碎设备颚式破碎机锤式破碎机辊式破碎机粉磨机剪切破碎机冲击式破碎机二、常用的破碎设备固体废物资源化工程继续三1.颚式破碎机简单摆动颚式破碎机机架破碎齿板可动颚板挂轴飞轮偏心轴连杆弹簧拉杆后推力板前推力板有简摆和复摆两种。适用于坚硬和中硬物料的破碎。固定颚板动画固体废物资源化工程（1）锤式破碎机机架可动颚板固定颚板破碎齿板飞轮肘板弹簧偏心悬挂轴复杂摆动颚式破碎机固体废物资源化工程特点及应用优点：结构简单、坚固，维护方便，工作可靠等；缺点：破碎比小，出料粒度较大。主要用于破碎强度高、硬度大、腐蚀性强的废物。固体废物资源化工程进料口破碎板破碎产物排出筛板锤头锤头销轴锤头轮主轴2.锤式破碎机转子构造固体废物资源化工程固体废物资源化工程可逆式：转子可两个方向转动按转子的转动方向单转子锤式破碎机（如图）不可逆式：转子只能一个方向转动单转子锤式破碎机：只有一个转子双转子锤式破碎机：有两个转子按转子数目继续固体废物资源化工程固体废物资源化工程双转子锤式破碎机细粒级产品出口风力分级机物料入口双转子锤式破碎机具有两个旋转方向相同的转子，转子下方均装有研磨板。废物自右方给料口送入机内，经右方转子破碎后,颗粒排至左方破碎腔，再沿左方研磨板运动3/4圆周后，借风力排至上部的旋转式风力分级机排出机外。该机破碎比可达30。Novorotor型双转子锤破机返回固体废物资源化工程单转子锤式破碎机示意图可逆式不可逆式返回固体废物资源化工程固体废物资源化工程锤式破碎机特点:结构简单，破碎比大，产品粒度均齐；但锤头易磨损，维修量大。适用：破碎中等硬度、脆性且腐蚀性弱的固体废物。如：矿业废物、硬质塑料、干燥木质废物及废弃金属家用器皿等。往复式剪切机结构示意图活动刀固定刀3.剪切式破碎机固体废物资源化工程固体废物资源化工程固定刀和活动刀交错排列，通过下端活动铰轴连接，尤似一把无柄剪刀。当呈开口状态时，从侧面看固定刀和活动刀呈V字形。固体废物由上端给入，通过液压装置缓缓将活动刀推向固定刀，当V字形闭合时，废物被挤压破碎，破碎物大小约30cm。这种破碎机适合松散的片、条状废物的破碎。4.球磨机构造：圆柱形筒体、端盖、中空轴颈、轴承、大齿轮、传动装置内有：研磨体、衬板、隔仓板等。固体废物资源化工程筒体端盖给料轴承大齿圈排料筒体筒体内装有直径25～150mm钢球及钢段，装入量为筒体有效容积的25%～30%。工作原理：当筒体转动时，在摩擦力、离心力和衬板共同作用下，钢球和废物被衬板提升。当提升到一定高度后，在钢球和废物本身重力作用下，产生自由泻落和抛落，从而对筒体内底角区废物产生冲击和研磨作用，使废物粉碎。动画继续固体废物资源化工程研磨体——钢球（直径25~150mm）研磨体——钢段（直径20~30，长度25~30）返回固体废物资源化工程磨机内隔仓板的安装返回固体废物资源化工程磨机的特点及应用：结构简单坚固，工作可靠，破碎比大，可达300左右，产品细小均齐；但能耗较大，能量有效利用率仅为3~5%。用于：产品要求很细的非金属物料的粉碎。返回固体废物资源化工程三、低温破碎与湿式破碎1.低温破碎低温破碎利用低温变脆，有效破碎脆化温度差异，选择性破碎几种塑料的脆化温度聚氯乙烯（PVC）-5~-20℃聚乙烯（PE）-95~-135℃聚丙烯（PP）0~-20℃致冷剂：常用液氮，无毒、无爆炸性，致冷温度可达-170℃；但价格昂贵。低温破碎：仅限于常温下难以破碎的废物，如金属内橡胶制品、汽车轮胎、塑料导线等。低温破碎流程：固体废物资源化工程动画2.湿式破碎主要用来处理含纸垃圾。破碎机将投入的含纸垃圾和水流一起搅拌和破碎成为浆液，从而回收垃圾中的纸纤维。见图湿式破碎机的优点：-垃圾变均质浆状物，可按流体处理；-不会孳生蚊蝇和恶臭，符合卫生条件；-噪声小、无爆炸危险；-可以回收纸纤维、玻璃、铁和有色金属，剩余泥土等可做堆肥。返回固体废物资源化工程循环用水斗式脱水提升机减速机电动机筛网有色金属铁浆液含纸垃圾转子湿式破碎机的构造原理图返回固体废物资源化工程固体废物的分选就是将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程，包括:（1）手工捡选：适用于废物产源地、收集站、处理中心、转运站或处置场。目前，手工捡选大多数集中在转运站或处理中心的废物传送带两旁。（2）机械分选：方法很多，应用范围较广。但机械分选大多要在废物分选前进行预处理，一般至少需经过破碎处理。2.3固体废物的分选固体废物资源化工程粒度差异筛选（筛分）密度差异重力分选磁性差异磁力分选导电性差异电力分选润湿性差异浮选光电性差异光电分选弹性差异弹跳分选分选方法分选定义根据物质粒度、密度、磁性、导电性、润湿性等的差异，采用相应的手段将其分离。机械分选固体废物资源化工程棒条筛格筛滚筒筛振动筛一、筛选按粒度分选的技术固体废物资源化工程筛选原理为了使粗细物料通过筛面分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动。物料分层：筛面上的物料层处于松散状态。形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。细粒透筛：使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔。细粒透筛时，尽管粒度都小于筛孔，但它们透筛的难易程度却不同。粒度小于筛孔3/4的颗粒：易筛粒粒度大于筛孔3/4的颗粒：难筛粒固体废物资源化工程废物具有密度差异→在运动介质中→分散→迁移→分离二、重力分选湿式：水、悬浮液、重液干式：空气分选介质重力分选定义：固体废物资源化工程有效密度的比值：以此判定重选的难易程度。有效密度比值e=21重产品密度轻产品密度介质密度kg/m3判定：e＞5极易用重选2.5~5易1.75~2.5较易1.5~1.75较难1.25~1.5难＜1.25极难不宜用重选固体废物资源化工程重力分选分类重介质分选摇床分选跳汰分选风力分选固体废物资源化工程密度大于水的流体介质。重介质重液悬浮液密度高的有机溶液或无机盐溶液稳定性好，但价格昂贵由高密度的固体微粒与水组成的固液两相混合物1.25~3.4无毒、价廉、易回收；稳定性差有机或无机盐溶液加重质CaCl2—水；1.3ZnCl2—水；2.07三溴甲烷—四氯化碳2.9硅铁可制3.9，磁性易回收磁铁矿可制2.5，价廉、磁性悬浮液中固体颗粒又叫加重质1.重介质分选ρL＜ρC＜ρW固体废物资源化工程11cV（）Q=重介质分选机适用于分离密度相差较大，粒度较粗（40~60mm）的废物。重介质分选工艺一般包括：重介质制备、分选、介质回收与再生。固体废物资源化工程重介质分选机工作原理图废物沉物固体废物资源化工程返回2.摇床分选在一个倾斜的床面上，借助于床面的往复差动和薄层斜面水流的综合作用，使颗粒固废按密度差异在床面上呈扇形分布而分开。床面呈梯形，横向有1.5~5°倾斜摇床分选机给水给料固体废物资源化工程物料在床面的分布●摇床推力颗粒运动方向水流作用力给料给水↓↓ρs↓d↑ρs↓d↓ρs↑d↑ρs↑d↓ρs↑的颗粒受差动力大d↑的颗粒受水流冲击力大固体废物资源化工程返回3.风力分选介质——流动的空气。在气流作用下，使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选。（1）颗粒在流体中自由沉降的速度60gdvs(m/s)ssdfgdv,60当s球形颗粒固体废物资源化工程沉降速度与密度和粒度两个参数有关。如果要按密度分选必须使粒度均齐。实际沉降速度v=v0－ua当ua=v0，颗粒作悬浮运动；当uav0，颗粒将上升；当uav0，颗粒将下沉，但速度小于v0。沉降速度Vo上升气流Ua球形颗粒在上升气流中的受力分析（2）在上升气流中，颗粒的实际沉降速度混合物料在同一上升气流中走向不同。轻，v0↓，上升重，v0↑，下降固体废物资源化工程26sGtgFdgu