现代固体废物处理处置技术-4-预处理技术

4固体废物预处理技术4.1概述4.2固体废物的压实4.3固体废物的破碎4.4固体废物的分选4.2固体废物的压实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。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。vsVVVt固体废物的表观体积固体颗粒体积（包括水分）空隙体积当对固体废物实施压实操作时：压力，空隙体积，表现体积也随之，而容重。一、压实原理固体废物经过压实处理后体积减少的程度叫压缩比R：后前mmVVR容重：固体废物的干密度，用ρ表示。mOHmmsVWWVW2固体废物颗粒重固体废物中水分重固体废物表观体积固体废物总重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。二、压实设备：压实器构造压实单元：具有液压或气压操作的压头，利用高压使废物致密化。容器单元：接受废物并把废物送入压实单元移动式压实器：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。按是否运动分固定式压实器大型工业压缩机：可将汽车压缩，每日可以压缩数千吨垃圾，一般安装在废物转运站、高层住宅垃圾滑道的底部以及其它需要压实废物的场合。小型家庭用压实器：安装在厨房下面，用于一些家庭生活垃圾的收集和压实。固定式压实器三向联合压实器水平压实器：钢制容器回转式压实器图2.1水平压实器结构图装料室压面破碎杆压头压头压头图2.2三向联合压实器图2.3回转式压实器压头压头压头（b）钢轮压实机（a）高履带压实机图2-4填埋场常用的移动式压实机移动式压实器，填埋场使用高履带压实机钢轮压实机图2.4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5：14.3固体废物的破碎破碎: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。一、破碎原理：（1）固体废物破碎的难易程度：通常用机械强度或硬度来衡量。机械强度:指固体废物抗破碎的阻力，通常用静载下测定的抗压强度为标准来衡量。一般，抗压强度大于250Mpa者称为坚硬固体废物40～250Mpa者称为中硬固体废物小于40Mpa者称为软固体废物机械强度，破碎难度。废物粒度，机械强度，破碎难度硬度：指固体废物抵抗外力机械侵入的能力。按废物破碎时的性状确定:按废物在破碎时的性状，固体废物可分为最坚硬物料、坚硬物料、中硬物料和软质物料四种。硬度表示方法对照矿物硬度确定：矿物的硬度可按莫氏硬度分为十级，其软硬排列顺序如下：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉石、刚玉和金刚石。（2）破碎比和破碎段niiiii321破碎产物粒度原废物粒度破碎比/maxmaxdDi破碎产物最大粒度废物破碎前最大粒度破碎比cpcpdDi破碎产物的平均粒度废物破碎前的平均粒度破碎比破碎比计算极限破碎比真实破碎比破碎段：固体废物经过不同的破碎机或磨碎机的次数。多次（段）破碎总破碎比计算：（3）破碎的四个基本工艺流程固体废物破碎产物破碎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（3）破碎方法干式破碎：通常所说的破碎湿式破碎：在大量水中的破碎机械能破碎：利用破碎工具如齿板、锤子、钢球非机械能破碎：利用电能、热能等，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超声波破碎干式破碎(a)压碎(b)劈碎(c)折断(d)磨剥（e）冲击破碎图2-5常见的机械能破碎方法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图2-6湿式破碎机的构造原理图投入垃圾第一段筛网第二段刮板第三段I组II组III组图2-7半湿式破碎机构造原理图破碎分选易碎物质，如玻璃陶瓷加水破碎分选纸类物质二、常用的破碎设备（1）锤式破碎机可逆式：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锤式、冲击式、剪切、鄂式、辊式破碎机和粉磨机单转子锤式破碎机：只有一个转子双转子锤式破碎机：有两个做相对运动回转的转子按转子数目图2.20单转子锤式破碎机示意图固体废物破碎筛分筛上物破碎产物筛下物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固体废物破碎筛分筛上物破碎产物筛下物按破碎轴安装方式卧轴锤式破碎机：水平轴式破碎机（如图）立轴锤式破碎机大型废物锤碎机：用于破碎废汽车等粗大固体废物。废物先经压缩机压缩，再给入锤碎机，转子由大小两种锤子组成，大锤子磨损后，改作小锤用，锤子铰接悬挂在绕中心旋转的转子上做高速旋转。转子下方半周安装有箅子筛板，筛板两端安装有固定反击板，起二次破碎和剪切作用。破碎机本体小锤头大锤头压缩给料机输送器栅条切断垫圈固体废物破碎筛分筛上物破碎产物筛下物主要用于破碎家具、电视机、电冰箱、洗衣粉、厨房等大型废物，破碎块可达到50mm左右。该机设有旁路，不能破碎的废物由旁路排出。格栅（a）普通锤式破碎机测量头锤头旁路固体废物破碎筛分筛上物破碎产物筛下物旁路可使金属切屑的松散体积减小3～8倍，便于运输。锤子呈钩形，对金属切屑施加剪切拉撕等作用而破碎。（b）金属切屑破碎机衬板锤子筛条小门非破碎物收集区进料口弹簧细粒级产品出口风力分级机物料入口固体废物双转子锤式破碎机具有两个旋转方向的转子，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板排出机外。该机破碎比可达30。一种新型高效破碎设备，它具有破碎比大、适应性广，可以破碎中硬、软、脆、韧性、纤维性废物，且构造简单、外形尺寸小、安全方便、易于维护（a）Universa型冲击式破碎机研磨板板锤筛条冲击板链幕固体废物（2）、冲击式破碎机（b）Hazemag型冲击式破碎机固体废物旋转打击刀排出口一级冲撞板（固定刀）二级冲撞板（固定刀）主要用于破碎家具、电视机、杂器等生活废物（3）剪切式破碎机靠一组固定刀与一组(或两组)活动刀之间的剪切作用完成固体废物的破碎过程。根据活动刀的运动方式回转式往复式图2.7往复式剪切机结构示意图固定刀活动刀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。由固定刀（1～2片）和旋转刀（3～5片）组成。固体废物给入料斗，依靠高速转动的旋转刀和固定刀之间的间隙挤压和剪切破碎，破碎产品经筛缝排出机外。该机的缺点是当混入硬度较大的杂物时，易发生操作事故。这种破碎机适合家庭生活垃圾的破碎。图2.8所示为回转式剪切机结构示意图固体废物破碎筛分筛上物破碎产物筛下物固体废物固定刀旋转刀筛网破碎机借助预压机压缩盖的闭合将废物压碎，然后再经剪切机剪断，剪切长度可由推杆控制。固体废物破碎产物破碎（4）鄂式破碎机：有简摆和复摆两种。适用于坚硬和中硬物料的破碎。图2.9简单摆动颚式破碎机固体废物破碎产物破碎机架破碎齿板可动鄂板心轴飞轮偏心轴连杆弹簧拉杆后推力板前推力板图2.10复杂摆动颚式破碎机固体废物破碎产物破碎机架可动鄂板固定鄂板破碎齿板飞轮肘板弹簧偏心转动轴（5）、辊式破碎机根据辊子的特点光辊破碎机：辊子表面光滑，可用于硬度较大的固体废物的中碎与细碎齿辊破碎机：辊子表面有破碎齿牙，可用干脆性或粘性较大的废物，也可用于堆肥物料的破碎齿辊破碎机，按齿辊数目单齿辊双齿辊双齿辊破碎机有两个相对运动的齿辊。当两齿辊相对运动时，辊面上的齿牙将废物咬住并加以劈碎，破碎后产品随齿辊转动由下部排出。破碎产品粒度由两齿辊的间隙大小决定。单齿辊破碎机有一旋转的齿辊和一固定的弧形破碎板。破碎板和齿辊之间形成上宽下窄的破碎腔。大块废物在破碎腔上部被长齿劈碎，随后继续落在破碎腔下部进一步被齿辊轧碎，合格破碎产品从下部缝隙排出。固体废物破碎产物破碎（6）、粉磨机：主要有球磨机和自磨机筒体端盖给料轴承大齿圈排料筒体由圆柱形筒体、端盖、中空轴颈、轴承和传动大齿圈组成。筒体内装有直径25～150mm钢球，装入量为筒体有效容积的25%～50%。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。自磨机又称无介质磨机，分干磨和湿磨两种。干式自磨机由给料斗、短筒体、传动部分和排料斗等组成。给料粒度一般300～400mm，一次磨细到0.1mm以下，粉碎比可达3000～4000，比球磨机等有介质磨机大数十倍。磨剥区泻落区瀑落区图2.33干式自磨机的工作原理图。4.4固体废物的分选技术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。手工拣选:转运站或处理中心的废物传送带两边。分类机械分选:一般先经过破碎，包括:筛选(分)、风选、浮选、磁选、电选、摩擦与弹跳分选、光电分选和涡电流分选。在固体废物处理、处置与回用之前应该进行分选，将有用的组分加以分选回收，将有害的成分分离出来，对固体废物进行分选有很重要的意义。一、筛选(一)筛选原理1、筛选过程：利用一个或一个以上的筛面，将不同粒径颗粒的混合废物分成两组或两组以上颗粒组的过程。该过程由物料分层和细粒透筛两个阶段组成。条件目的易筛粒：粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒，很易通过粗粒形成的间隙到达筛面而透筛。难筛粒：粒度大于筛孔尺寸3/4的颗粒，粒度越接近筛孔尺寸就越难透筛。2、筛分效率：筛选时实际得到的筛下产物的质量与原料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的质量比，用百分数表示。(此时筛下产物全部为小于筛孔尺寸的颗粒)式中：m1为筛下产物质量，kg；m为入筛固体废物质量，kg；α入筛固体废物中小于筛孔尺寸的细粒含量，%。实际要测定m、m1比较困难。设：式中：m2为筛上产物质量，kg；θ、β分别为筛上、筛下产品中小于筛孔尺寸的细粒含量，%。100100m1xm21mmm入筛固体废物m,α筛上产品m2，x筛下产品m1，β将式（4-2）代入式（4-3），得将其代入式(4-1)，得21mmm实际生产中由于筛网磨损而常有部分大于筛孔尺寸的粗粒进入筛下产品，此时，筛下产品不是100%m1，而是βm1，筛分效率的计算公式为：211100mxmxmm1=(x-x1)m/100-x1η=（x-x1）×104/x（100-x1）η=β（x-x1）×100/x（β-x1）3、影响筛分效率的因素（1）固体废物性质的影响：a、粒度组成（易筛粒含量越高，筛分效率越高）；b、含水率和含泥量（含水量小于5%且含泥质较少时，影响不大，属干式筛分；含水量达5%~8%，且颗粒粒度较细又含泥质时，颗粒间以及颗粒与网丝间产生较大凝聚力，堵塞筛孔，使筛分无法继续进行；含水量达10%~14%时，颗粒形成泥浆，凝聚力下降，颗粒团聚体散成单体颗粒，筛分效率提高，属湿式筛分。）c、颗粒形状（球形最易，片状或条状颗粒，难通过圆形或方形筛孔的筛子，但易通过长方形筛孔的筛子。）（2）筛分设备性能的影响：筛孔形状、筛面、筛子运动方式及运动强度、筛面宽度和长度、筛面倾角(15º-25º为易)。（3）筛分操作条件的影响：注意连续均匀给料、及时清理和维修筛面。（二）筛分设备1、固定筛2、滚筒筛3、振动筛(1)惯性振动筛(2)共振筛1、固定筛筛分物料时，筛面固定不动的筛分设备。筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平或倾斜安装。（1）棒条筛：