第二章固体废物预处理

第二章固体废物预处理•第一节固体废物的压实•第二节固体废物的破碎•第三节固体废物的分选•第四节污泥的增稠和脱水•第五节固体废物的稳定和固化第一节固体废物的压实•一、压实的含义与性质•二、固体废物压是机械•三、固体废物压实工程设计要点一、压实的含义与性质当对固体废物实施压实操作时，随压力强度的增加，空隙率减少，表现体积随之而减小，容重增加。因此，固体废物压实的实质，可以看作是消耗一定的压力能，提高废物容重的过程。二、固体废物压是机械1、水平压实器2、三项垂直压实器3、回转式压实器平面压实技术结构图三相压实器回转式压实器结构示意三、固体废物压实工程设计要点固体废物压实工程设计应考虑下列要点：1．被压实废物的物理特征，包括颗粒大小、成分、含水率与容重等。2．向压实器料斗中供料传输方式。3．对压实后废物的处理方法与利用途径。4．压实机械特征参数，包括装载室的大小、压头往返循环时间、机械的体积吞吐量、压力大小、压头贯入度(penetration)、压实比与单元的外形尺寸等。5．压实机械的操作特性，包括能源用量、维修要求、操作的简易性、性能的可靠性、噪音水平、空气与水的污染控制等要求。6．操作地点选择，包括位置、高度、道路以及与环境有关的限制因素。第二节固体废物的破碎•一、固体废物破碎的意义•二、固体废物破碎机械•三、固体废物破碎工程设计要点一、固体废物破碎的意义固体废物破碎过程是减少其颗粒尺寸、使之质地均匀，从而可降低空隙率、增大容重的过程。据有关研究表明，经破碎后的城市垃圾比未经破碎时其容重增加25~50%，且易于压实，同时还带来其他好处，如减少筹委、防止鼠类繁殖、破坏蚊、蝇滋生条件，减少火灾发生机会等。这一处理技术对大规模城市垃圾的运输、物料回收、最终处置以及对提高城市垃圾管理水平，无疑具有特殊意义。二、固体废物破碎机械用于城市垃圾的破碎机械大体有三种类型：冲击磨切型、剪切粉碎性与挤压破碎型。（一）锤式破碎机（二）剪切破碎机（三）腭式破碎机锤式破碎机往复剪切机示意图回转式剪切机示意图腭式破碎机三、固体废物破碎工程设计要点固体废物破碎工程设计应考虑下列要点：1．待破碎物的性质及其破碎后的性质2．废物的物理成分、外形尺寸与破碎后的粒度。3．破碎机进料方式与容重。为避免挂料与清理要求，破碎机外壳要有足够的容量。4．操作类型（连续或间歇）。5．操作特征，包括能源需要，维修、操作的简易性，性能的可靠性，噪音、空气与水源的污染控制，防止危险物进入破碎机的措施等。6．地点选择，包括空间、高度、通路、噪音与环境等限制因素。7．破碎后物料的贮存，以及与下一操作环节的衔接关系。第三节固体废物的分选•一、固体废物分选方法评述•二、固体废物分选效果评价•三、风力分选技术•四、磁选技术•五、筛分技术•六、其它分选技术简介固体废物分选的目的是将各种有用资源采用人工或机械的方法分门别类的分离开来，回用于不同的生产中。分选技术分选的物科预处理要求应用评述固体废物产源地手工捡选废纸、钢铁类、非铁金属木材等不需要适用于商业、工业与家庭垃圾收集站捡选绉纹纸、高质纸、金属、木材等。经济效益取决于市场价格。固体废物转运站、处理中心分选：手工捡选风力分选废报纸绉纹纸等可燃性物料不需要比在产源地分选更加经济，取决于劳动力费用。除适于轻组分中的可燃性物料分选，也可用于重组分中的金屏，玻璃等资源的分选筛选玻璃类可不预处理，或先破碎与风力分选在分选碎玻璃时，一般要先经破碎处理，与风选，主要适用于由重组分中分选玻璃浮选玻璃类破碎，浆化该法必须注意水污染控制；费用较高光选玻璃类破碎，风选从不透明的废物中分选碎玻璃，也可用于由彩色玻璃中分选硬质玻璃。磁选铁金属破碎，风选大规模应用于工业固体废物与城市垃圾的分选静电分选重介质分选玻璃类铝及其他非铁金属破碎、风选、筛选破碎，风选必须通过实验后才能选用通过调整介质的比重，分离多种不同金金，每种物质需用一组介质分离单元。表1固体废物分选技术与应用评价一、固体废物分选方法评述二、固体废物分选效果评价一组固体废物分选单元的分选效果用回收率与分选物的纯净度两个参量评价。回收率由下式定义：Rij=（xij/xio）×100%式中：Rij——j出料口选别的第i种主组分回收率；xij——j出料口选别的第i种主组分的物料回收产率（kg/h）；xio——第i种物料组分在混合料进料口的进料负荷率（kg/h）。纯净度由下式定义：式中：Pij——j出料口第i种组分的纯净度。%100)/(1niijijijxxP三、风力分选技术（一）工作原理与影响因素风力分选是重力分选常用的一种方法。重力分选是利用不同物质的密度差异（在一定流速的介质中沉降速度的不同,由重颗粒到轻颗粒的沉降有一分布），达到轻、重颗粒分选的目的。风力分选是利用空气流动作用携带介质实现上述目的。风力分选原理图（二）风力分选机械•1．水平风选机•2．垂直风选机锯齿型垂向风选机常规槽型垂向风选机开口进料振荡风选机（三）风力分选工程设计基础1．风选工程设计时需考虑下列基本因素：(1)经破碎后固体废物颗粒特征，包括粒度尺寸、形状、含水率、成团倾向以及纤维含量等。(2)轻组分物料的特征。(3)由破碎单元到分选单元废物的输送与进料方法。(4)风选操作特性，包括能源的要求，维修、操作的简易性，性能的可靠性，噪音输出量，以及空气与水污染控制的要求。(5)设备安装的空间、高度、通道、噪音与环境等限制条件。2．风选设备设计基本参数：设计需要的基本参数包括气固比、气流速度、单位时间供料负荷、空气输送量、气体压力降等。其中气固比与气流速度又是主要参数。据有关研究表明，对于城市垃圾废物中轻组分的分选、气固比(重量比)在5:1-1.25:1之间。不同物料颗粒所需典型气流速度废物颗粒种类气流速度（m/s）粉末颗粒10.2木片与木屑15.3锯末10.2黄麻短纤维10.2胶末10.2纤维屑7.6金属屏粉末11.2铝屑25.5黄铜车屑20.4煤粒20.4四、磁选技术（一）磁选原理与应用磁选是利用固体废物中组分磁性的差异，在不均匀磁场中实现分离的一种分选技术。•物质的磁性分类（按磁化率xm）：•当0xm1，该类介质为顺磁性，经磁化后的介质磁场与外磁场方向相同，如铝、锰、铬等金属类；•当-1xm0，该类介质为逆磁性，经磁化后的介质磁场与外磁场方向相反，如铜、铋、锑等。•当xm=0该类介质为非磁性介质。（二）磁选机械1.吸持型磁选机；滚筒式吸持型磁选机带式吸持型磁选机2.悬吸型磁选机。滚筒式吸持型磁选机带式吸持型磁选机悬吸型磁选机（三）磁选工程设计要点1．磁选工程设计时需考虑如下各项因素：(1)通过技术经济评价选择适宜的工程建厂地址。(2)被分选的固体废物特征。包括铁磁性材料含量、密实度，各组分间彼此成团或粘附的倾向，颗粒尺寸(大块铁件直径应小于20cm)，以及含水率等。(3)考虑磁选机的供料与排料传输设备类型。(4)设备操作特性。包括能源需要量，例行与特殊的维修要求，操作的简易性与可靠性，噪音与空气、水源的污染控制。(5)考虑设备安装的空间、高度、通道、噪音与环境等因素。2．磁选工程设计的特征参数：设计特征参数包括给定磁选机负荷率、分选效率、滚筒转速，磁体长度、直径、场强与磁场梯度，传送带的速度，设备结构材料与冷却系统类型选择等。上述各参数应根据实际情况结合设备选型而确定。不同磁选设备类型的参数有一定的选择范围。滚筒式吸持磁选机的滚筒长度范围在30~150cm，直径在30~75cm之间，设计转速为50~250m/min。带式磁选机滚筒直径在30~60cm，带宽2.5m，传送带设计转速通常为2.5~7.5m/min范围。磁体的场强与梯度根据废物颗粒大小确定。五、筛分技术筛分是根据固体废物颗粒尺寸大小进行分选的一种方法。（一）筛分设备旋转圆筒筛分器（二）影响筛分效率的因素：筛分过程中，小于筛孔的所有颗粒由于种种影响因素，不可能全部通过筛孔，因此有一个筛分效率问题。一般情况筛分综合效率在85~95%范围。1．颗粒尺寸与形状：此为影响筛分效率的主要因素之一。粒径与筛孔径相差愈大，筛分效率愈高。球形与多边形颗拉比其它形状易于过筛。2．含水率：含水率高易造成细小颗粒粘附成团作用而影响筛分。3．筛孔形状，方孔面积较大，有利于筛分。但颗粒小、含水率高的废物宜采用圆孔筛。4．筛分器主要参数，负荷恒定时，筛面长宽比对筛分效率有较大影响，一般平板筛长宽比取2.5~3为宜，筛面与水平倾斜度取15°~30°。振动筛振幅与频率必须使筛面产生足够的加速作用。以防堵塞。5．操作方式：供料负荷的波动与沿筛面宽废方向上的给料均匀程度均影响筛分效率，给料方向应顺筛面物料运动方向。六、其它分选技术简介（一）惯性分选惯性分选是基于对固体废物颗粒的弹射作用力与重力综合作用的结果，以达到轻、重组分分离目的。惯性分选原理图（二）浮选浮选是利用投加适宜于被分离物料颗粒表面性质的化学浮选剂，如捕获剂、发泡剂、活化剂、抑制剂或调节剂等，根据各类废物颗粒表面性质的差异，借助在水中泡沫的浮力，从混合物中分离物料。这种分选技术分离的物料与密度无关，且需在较细的粒度下操作。（三）淘汰分选淘汰分选也是一种重力分选技术，适于处理密度差较大的粗大颗粒的废物。该法以水为介质，其原理如图所示。当物料进人筛面时，随活塞上下往复运动而形成的垂向交变震荡水流的作用，按密度差逐级分层，密度最小的物料，浮于表面溢流分离，密度大的物料沉于筛底，由侧口随水流出。这一分选方法对于在筛选分级操作中未得到分选的细粒金属的回收是适用的。淘汰分选原理图（四）静电分选静电分选是基于固体废物中含有导电性不同的物料颗粒，可以通过充电识别，被反向电极所吸引，达到分离的目的。静电分选可使塑料类回收率达到99%以上，纸类高达100%。含水率对静电分选的影响与其它分选方法相反，随含水率升高而回收率增大。一般情况，电极中心距约0.15m左右电压需用35~50kV。第四节污泥的增稠和脱水•一、污泥的增稠•二、固体废物的脱水与脱水设备一、污泥的增稠城市污水污泥含水率很高一般为99.2%~99.8%，体积庞大，因而对污泥的处理、利用及输送都造成困难，故必先进行浓缩。浓缩后的污泥近似糊状，含水率为95%~97%。污泥增稠的目的在于减容。当污泥的含水率由99%降至96%时，体积可缩小到原来的1／4，但仍可保持其流动性，可以用泵输送，运输方便，大大降低运输及后续处理费用。因此，污泥增稠是减少污泥体积最经济有效的方法，特别是对剩余活性污泥的处理，尤其不可缺少。污泥中所含水分大致分为四类：颗粒间的空隙水，约占总水分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%；污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。降低含水率的方法有：浓缩法，用于降低污泥中的空隙水，因空隙水所占比例最大，故浓缩是减容的主要方法；自然干化法和机械脱水法，主要脱除毛细水；干燥与焚烧法，主要脱除吸附水与内部水。根据污泥性质、运输及利用方法的不同，可以采用不同的脱水干化方法。不同方法的脱水效果如表2-1所示。污泥重力浓缩重力浓缩的基本原理重力浓缩是污泥在重力场的作用下自然沉降的分离方式，是一个物理过程，不需要外加能量，是一种最节能的污泥浓缩方法。重力浓缩沉降可以分为四种形态：•自由沉降•干涉沉降•区域沉降•压缩沉降。重力浓缩池的形式及工艺控制重力浓缩构筑物称重力浓缩池。根据运行方式的不同，可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种。前者主要用于大、中型污水处理厂；后者用于小型处理厂或工业企业的污水处理厂。1.连续式重力浓缩池连续式重力浓缩池形同辐射式沉淀池，可分为有刮泥机与污泥搅动装置、不带刮泥机以及多层浓缩池（带刮泥机）三种。2.间歇式重力浓缩池3.工艺控制（1）污泥投配量控制（2）浓缩效果的测定（3）搅拌速度和排泥控制重力浓缩池的运行管理1.污泥体积指数SVI与运行的关系2.污泥膨胀、上浮的原因及解决方法（1）生物法（2）化学法（3）物理法气浮浓缩初沉池污泥的相对密度平均为1.02~1.03，污泥颗粒本身的相对密度约为1.3~1.5，初沉污泥易于实现重力浓缩；活性污泥的