城市生活垃圾分拣线的分析与研究-硕士论文

同济大学 硕士学位论文 城市生活垃圾分拣线的分析与研究 姓名：吴建平 申请学位级别：硕士 专业：机械工程 指导教师：陆敏恂 20031001 摘要 随着我国城市建设的不断发展和人民生活水平的不断提高，城市居民日常 生活中产生的固体垃圾总量越来越多，垃圾中有用成分的含量也越来越高j 如采 用传统的垃圾填埋处理，这不仅是对土地资源的浪费，也是对垃圾中有用资源的 浪费。本课题结合蕴藻浜垃圾中转码头中的垃圾分拣线建设壤目要碉；在分轿城 市生活垃圾分拣线开发的必要性基础上，介绍了国内外城市生活垃圾的分拣方法 及其分类、国内外垃圾分拣工艺、分拣线及其设备的发展现状；通过对分拣工艺 方案详细论证，结合本项目处理的垃圾的特点和分拣要求，以及垃圾分拣设备应 具有的良好适应性，确定了垃圾分拣工艺及其设备的配置，并就分拣线总体参数 的选定、各设备的主参数及其相互间的匹配、分拣线设备总体布置作了分析、计 算和设计；根据分拣线总体设计要求，对主关设备滚筒破袋机、滚筒破袋筛分机、 分拣平台的选型、总体设计进行探讨。根据分析研究结果，已完成了蕴藻浜垃圾 中转码头垃圾分拣线的建设。 关键词：生活垃圾分拣工艺破袋筛努 A B S T R A C T T h es t u d ) ri n c l u d ef o l l o w i n gc o n t e n t s ： 1 ，n 捡l ( x l s o no fR e s e a r c ha n dO e v e l o p 酌砸n gl i r i e 晒嗣逾i i i u n i c i 醣i l 酌l i d 啸豳馋 ( M S V O 2 I n f o r m a t i o na b o u tM S Ws o r t i n gl i n ea n de q u i p m e n ti na d v a n c e dc o u n l 】r i e sa n d c h i n a 3 B ys t u d y , t h ep r o c e s sf o rs o r t i n ga n ds e p a r a t i n gM S W i sc o n f i r m e L 4 O v e r a l ld e s i g n0 fM S W s o r 6 n gl i n ea n ds o m ee q u i p m c n L K e y w o r d s ：m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ，p r o l 麟f o rs o r t i n g 臣稿昭p a r a t t n gi b a g b 】汜妇，双骶鹭n 摘要 随着我国城市建设的不断发展和人民生活水平的不断提高，城市居民日常 生活中产生的固体垃圾总量越来越多，垃圾中有用成分的含量也越来越高j 如采 用传统的垃圾填埋处理，这不仅是对土地资源的浪费，也是对垃圾中有用资源的 浪费。本课题结合蕴藻浜垃圾中转码头中的垃圾分拣线建设壤目要碉；在分轿城 市生活垃圾分拣线开发的必要性基础上，介绍了国内外城市生活垃圾的分拣方法 及其分类、国内外垃圾分拣工艺、分拣线及其设备的发展现状；通过对分拣工艺 方案详细论证，结合本项目处理的垃圾的特点和分拣要求，以及垃圾分拣设备应 具有的良好适应性，确定了垃圾分拣工艺及其设备的配置，并就分拣线总体参数 的选定、各设备的主参数及其相互间的匹配、分拣线设备总体布置作了分析、计 算和设计；根据分拣线总体设计要求，对主关设备滚筒破袋机、滚筒破袋筛分机、 分拣平台的选型、总体设计进行探讨。根据分析研究结果，已完成了蕴藻浜垃圾 中转码头垃圾分拣线的建设。 关键词：生活垃圾分拣工艺破袋筛努 A B S T R A C T T h es t u d yi n c l u d ef o l l o w i n gc o n t e n t s ： 1 T h er e a s o no fR e s e a r c ha n dD e v e l o ps o e a n gl i n e 龋嗣i i Ii i i u n i c i j 受i l 酌l l d 啸a s t e ( M S V 0 2 I n f o r m a t i o na b o u tM S Ws o H i n gl i n ea n de q u i p m e n ti na d v a n c e dc o u n t r i e sa n d c h i H a 3 B ys t u d y , t h ep r o c e s sf o rs o r t i n ga n ds e p a r a t i n gM S W i sc o n f i r m e d 4 O v e r a l ld e s i g no fM S W s o r t i n gl i n ea n ds o m ee q u i p m e n L K e y w o r d s ：m u n i c i p a ls o l i dw a s t e ，p r o c e s s f o r s 酬i n g 压| l am e p a r a t t n gi b a g b l e 妇，双= r e e n 声明尸明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作取 得的成果，撰写成工程硕士学位论文“城市生活垃圾分拣线分析与研 盈“ 。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未 加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本 声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名勃季 渺年f 月，D 日 同济大学T 程硕士学位论文第l 章综述 第1 章综述 1 1 城市生活垃圾分拣设备开发的提出 1 1 1 城市生活垃圾分拣的必要性 随着我国国民经济的发展和人口的增加，我国城市的数量及规模也迅速增 加和扩大。据统计，现有大、中、小城市668 个，县级城镇达160 0 0 个，集 居于城市人口约3 5 亿人。 目前城市平均每人每天产生1 2 公斤垃圾， 年人 均产生垃圾4 4 0 公斤， 全国城市生活垃圾年总量已达1 5 4 亿吨，且每年以8 1 0 的速度递增。 随着生活水平的提高，垃圾中有用资源的含量也逐年提高。用另外一种眼 光看待垃圾时，它又是放错位置的宝藏，是可以转化的资源。表1 为上海市环卫 部门根据目前上海市生活垃圾成分预测出的今后若干年垃圾成分。由表中可看 出，垃圾中纸张、塑料、玻璃、金属等有用资源的含量逐年在增加。 。年 1 9 9 71 9 9 82 0 0 02 0 0 52 0 1 02 0 1 5 组成 橱余、果皮 7 0 0 9 6 7 3 36 5 2 66 2 3 75 8 7 65 5 7 8 渣石1 8 21 3 72 3 92 1 71 9 21 7 9 纸张8 0 58 7 79 2 11 0 8 31 2 8 21 5 4 4 塑料1 1 7 81 3 4 81 3 4 51 3 2 11 2 9 81 2 6 2 布类2 2 41 9 02 2 83 2 14 4 l5 2 8 竹类 1 4 41 2 7 1 5 2 1 9 32 4 92 8 6 玻璃4 O l5 1 55 1 15 4 55 6 45 3 6 金属O 5 8 O 7 3O 7 8 O 8 30 9 8O 8 7 表1 上海市生活垃圾成分表 以目前上海市为例：每天有金属6 6 4 t 、玻璃4 3 6 t 、塑料1 0 7 6 t 、纸张7 3 6 8 t 以及其他有用资源因目前的垃圾处置方式而丢失。就回收价值而言，随着人们生 活质量的提高，有用资源的比例越来越高，有用资源回收前景十分可观。 我国是一个资源贫乏的国家，如何合理处理好这庞大的城市生活垃圾，回 收垃圾中的有用资源，已成为政府和人民十分迫切关心的大问题。 同济大学f T 程硕士学位论文第l 章综述 1 1 2 垃圾分拣设备开发的提出 目前我国城市产生的生活垃圾绝大多数( 9 5 9 8 ) 处于露天堆放式的简单 填埋，在部分大中城市也开始对部分垃圾采用焚烧、堆肥等处理方式。不论何种 处理方式，在目前的垃圾焚烧、填埋、堆肥、综合利用处理方法中，均存在对垃 圾进行分拣处理，并对垃圾中的资源进行回收的问题。 ( 1 ) 城市生活垃圾焚烧虽然有处理量大、占地少、可回收热能等优点。但是 如果垃圾焚烧前不对垃圾进行分拣处理，城市生活垃圾中可回收的资源将被自白 烧毁，造成了资源的重大浪费。同时，中国的城市垃圾中煤灰、渣土、橱余垃圾 等含量大，热值大都在2 0 0 0 - - 4 0 0 0 kj k g ，与国外发达国家的城市生活垃圾热 值在9 0 0 0 ki k g 以上有很大的差别，故燃烧困难。为使燃烧充分，也应将不适 合焚烧的垃圾分拣出来；此外，城市垃圾中包含有P B C 氯乙烯等氯化物，在炉 膛温度 8 0 0 时不仅不能将氧和无机有害气体分解，而且产生有致癌、致畸形 危险的二恶英类等净化技术难度大的有害气体，因此，在焚烧前，也应将该部分 垃圾分拣出来。 ( 2 ) 城市生活垃圾填埋，这是一种最原始的和无可奈何的方法。分普通填埋和 卫生填埋两种。事实上中国绝大部分仍是普通填埋，即在一块深洼地方，夯实土 层倒入垃圾，再压上一层土，再倒入垃圾，周而复始，填满为止。在当今世界 各国仍作为一种主要的城市生活垃圾处理方法。同样该种垃圾处理方法中，如不 对垃圾进行分拣，回收其中的可再生利用资源，将不但造成资源的白白浪费，还 将占更多的土地资源，耗费更多的垃圾填埋费用。 ( 3 ) 城市生活垃圾堆肥处理。我国的城市生活垃圾是以厨房垃圾为主，主要成 分是各种蔬菜、瓜果皮核、鱼刺肉骨、剩饭等，约占垃圾总量的5 5 - 6 5 ，再 加上部分灰土，两部分合起来可占垃圾总量的6 0 8 0 9 6 ，对这部分垃圾最好的 处理办法是使之发酵，生产有机肥料。在这方面国内也有范例：北京市石景山 区垃圾处理厂和江苏常州垃圾处理厂，都做过这种尝试。但是由于缺少发酵处理 前的粗分拣设备和发酵堆肥后所必需的精分拣设备，因而，垃圾中的有用资源没 有得到回收，而且发酵质量差，在肥料中仍含有相当数量的小颗粒砖瓦、玻璃、 贝壳等物，这大大降低了肥效，使得农民和果农不愿意购买使用这种混杂的肥料。 由此我们可以看出，垃圾分拣是实现城市生活垃圾资源化处理的关键技术， 2 同济大学工程硕士学位论文第1 章综述 是取得垃圾处理环境、社会及经济效益最大化所必须采用的技术。同时垃圾分拣 作为垃圾填埋、焚烧、堆肥的前处理工序，也是实现垃圾减量化处理的最好工艺。 因此，垃圾分拣设备的开发，是实现垃圾资源化的基本前提，也是垃圾无 害化、减量化处理达到理想效果的基本保证 1 2 城市生活垃圾分拣方法及分类 1 2 1生活垃圾分拣方法分类 根据城市生活垃圾资源化、减量化处理方式的不同，将对垃圾分拣将采用不 同的分拣方法。 1 2 1 1 混装生活垃圾分拣法 对于混装投放的生活垃圾，一般处理方法是卫生填埋、焚烧、堆肥、以及 这几种处理方式组合的综合处理。、对于以上处理方法中的生活垃圾分拣，垃圾 分拣系统用于拣出部分可回收物经简单处理后进行二次加工回用，去除部分不 适合焚烧、堆肥等杂质，剩余物根据需要分别用于填埋、焚烧或堆肥。 由于垃圾混装，垃圾中的可回收物被污染而导致回收利用价值降低，其回收 利用率也相对较低。其处理思路主要有两种： ( 1 )以实现垃圾减量化，减轻后期填埋压力，兼顾废物回收为目的。 该种方式要实现的目的，一是减量，二是回收，其拣出物品偏重于回收利用 价值较大的纸张、金属、塑料等。 ( 2 ) 以配合后期焚烧或堆肥处理为目的。 配合后期堆肥的分拣工艺是在兼顾一定的废品回收利用的同时，将不利于堆 肥运作的成分拣出，以最大限度保证迸入堆肥厂的垃圾成分适于堆肥发酵。因此， 其拣出物品并非都是可回收利用价值较大的可回收物，其中包括有毒有害物等。 配合后期焚烧的分拣工艺是在兼顾废品回收利用的同时，尽量保留垃圾中热 值较高的成分，而剔除不利于垃圾焚烧运作的成分。为此，该种条件下的分拣工 艺主要是通过机械和人工相结合的方式分拣出垃圾中的金属、玻璃瓶、纸张、重 质塑料橡胶、废电池等，而被污染较严重的轻质塑料橡胶、纺织物、木笼、纸类 等因回收利用价值不大不予分拣，并去除不适合焚烧的渣土及部分有机垃圾。这 样将既回收垃圾中的有用资源，又显著提高进入焚烧厂垃圾的热值，保证垃圾焚 同济人学T 程硕士学位论文第l 章综述 烧的正常运行，极大地降低垃圾的焚烧处理成本。 1 2 1 2 干性生活垃圾分拣法 对于在垃圾源头已进行分类的干性生活垃圾，其有用资源的被污染的情况 较少，含量较高，因此，干性垃圾分拣以回收垃圾中的有用资源为主要目的。 为此，垃圾分拣分类得很细，例如塑料就被分成七类，玻璃根据颜色进行分类， 纸张也根据厚度进行分类。垃圾分拣系统拣出的可回收物可直接进行二次加工 回用，少量剩余物根据需要采用焚烧、填埋等方式处理。 对于干性垃圾的分拣，处理思路就是尽可能的回收垃圾中各种可回收物， 提高回收利用率。另外，考虑到出现居民错误投放及收集运输等环节造成的垃圾 混装或不可回收物垃圾混入的情况，系统应具有一定的容错性。 1 2 2 生活垃圾分拣方法 城市生活垃圾的种类不同，处理方法的不同，对垃圾的分拣要求也不一样， 因此将采用的分拣方法、分拣工艺、分拣设备也不同。目前，在垃圾分拣上，主 要有以下三种垃圾分拣方法。 人工分拣 机械分拣 人工分拣与机械分拣相组合 1 2 2 1 人工分拣 人工分拣法是垃圾分拣法中最简单分拣方法，分拣人员在分拣输送带两侧， 从输送带上将所需分拣的有用物质分拣出来，放入回收桶或另一条输送带。某些 物质的回收，人工分拣是唯一的方法。如纸类的分类回收、玻璃瓶按颜色回收( 尽 管也有按颜色回收玻璃瓶的自动化设备，但其性能、性价比不是很理想) 。 人工分拣的优点是可达到很高的分拣精度和分拣质量，而仅需要较小的设 备投入。对垃圾情况及回收资源品种的变化有很强的适应性。但是，缺点是劳动 强度大，高的人员费用和潜在的因人员疲劳产生的质量波动。此外，分拣作业时 环境、垃圾中尖锐物刺、或划破、划伤分拣人员的风险，因此需要考虑分拣人员 的健康、安全。当然这些可以采用一定的措施加以解决。 高的分拣效率和分拣质量，可以通过对分拣人员进行培训来达到。根据垃 4 同济大学工程硕十学位论文第l 章综述 圾情况，还可通过一定的措施加以改进提高，如集中分拣：在分拣线上某些工位 上集中分拣几种物质；反分拣：将垃圾中占少数的物质分拣掉，占大部分的物质 直接进入回收筒或储存处。 1 2 2 2 机械分拣 机械分拣是根据物料的物理性质或化学性质( 这些性质包括粒度、密度、 重力磁性、电性、弹性等) ，分别采用不同的分拣方法，包括筛分、风力分拣、 跳汰机、磁选、电选等分拣技术。然而，这些分拣方法并不能取得人工分拣一样 的分拣质量或分拣精度，因此采用机械分拣分拣出来的回收物质量低、混合等级 的回收物市场价值低。还有一个很明显的缺点是高设备投入。 是否采用机械分拣应取决以下几个因素： 待分拣垃圾的特性 分拣回收物的要求 处理量 资金及利税 1 2 2 3 人工分拣与机械分拣相组合 人工分拣与机械分拣相组合即是在分拣线中，采用机械分拣先对垃圾进行初 步筛分，将部分不适合回收的渣土、细小垃圾，以及金属物质筛分出来，剩下的 垃圾中可回收物含量较高，由人工对其进行分拣。 采用该种分拣方法，人工分拣和机械分拣的优点，均可以得到很大的加强， 它可产生以下效果： 提高物质分拣效率 降低单位回收物的分拣费用 提高分拣人员的安全性 分拣出的回收物销售市场扩大。如塑料分拣出来，清洗、处理，取得 高的质量。 可以采用多种机械分拣替代人工分拣某些回收物。图1 1 为用部分设 备改善提高了人工分拣效率。 5 同济大学工程硕士学位论文 第1 章综述 I 沙 图1 - 1 机械分拣和人工分拣相结合的垃圾分拣线 综上所述，无论对混台垃圾或干性垃圾，目前国外大部分垃圾分拣系统均 选择人工分拣和机械分拣相结合的分拣方式。 3 国外垃圾分拣设备发展现状 国外垃圾分拣技术的大规模发展始于2 0 世纪7 0 年代前后，3 0 年来经历了 “从无到有、逐步完善、成熟优化”的阶段。欧美、日本等经济发达国家在垃圾 分拣方面已取得，大量研究成果，开发研制，各具特色、性能优良的分拣设备- 一些公司已具备，成套设各的设计、加工制造、工程总承包、运营管理等全方位 服务的能力。由f - 分拣可回收垃圾中的有用物资，因而广泛应用于国外发达国家。 据最新统计结果，部分经济发达国家的物资回收率占垃圾总量的比例为：丹麦 2 0 7 0 ，奥地利2 0 ，芬兰i 6 ，荷兰1 5 ，西班牙1 3 ，美国1 2 日本则高达2 5 以上。 根据垃圾分拣设备运用的不| _ J 工况，我们可将垃圾分拣设备分为前处理分 拣设各、干性垃圾分拣设备。分别介绍如r ： 1 3 1 前处理分拣设备 前处理分拣设备是一种运用于垃圾堆肥、填埋、焚烧的前处理阶段，处理 同济大学工程硕士学位论文第1 章综述 的垃圾对象主要是混合垃圾和分类收集的有机垃圾。这种情况的分拣方法一般采 用机械分拣，带有少量的人工分拣。分拣设各主要有：钢板带式输送机、链带式 输送机、皮带输送机，破袋机、破碎机、磁力分拣器、滚筒筛、振动筛等；其辅 助配套设备包括：抽风除尘除臭系统、污水处理系统和控制系统等。如德国的 E u R e cT e c h n o l o g yG m h H 公司，图卜2 为该公司的堆肥前处理工艺。 图卜2垃圾堆肥前处理工艺 1 垃圾破袋2 人工分拣仓3 破碎4 筛分 单机设备如下：破碎机 图卜3 破碎机 振动筛分机 同济大学J 程硕士学位论文第】章综述 图卜4 振动筛分机 几年前，德国政府赠送北京市5 套垃顿处理设备，其中几套也足以堆肥 为后处理工艺的带垃圾分拣的垃圾中转成套设备。垃圾分拣中转站处理对象为城 市混合生活垃圾。 每套垃圾分拣中转站共有两条处理线每条线的处理能力为4 8 0r g 天。工 艺流程如F ： 垃圾由收集车运来后，倒入垃圾收集槽，收集槽底韶有橡胶输送带，由输送 带将垃圾输向滚筒筛。 垃圾经筛分后分为两部分，筛上垃圾和筛下垃圾。筛上垃圾为大于6 0 毫米， 它经磁选后进入转运箱。当垃圾较干时，则进行压缩装箱；垃圾较瀑时，则直接 装箱。( 主要是保证每箱装载量基本致) 筛下物为小于6 0 毫米曲垃圾，它经磷选后到振动筛分机。经振动筛分后， 垃圾分为两部分，小于1 5 毫米的垃圾和1 56 0 毫米的垃圾。 经振动筛分机筛分后的垃圾，由输送带输送到双向选择输送带，再到伸缩输 送带，最后进入垃城转运箱。 I5 毫米以下的垃圾一般是厌L 。填埋处理；1 5 6 0 毫米的垃圾一般为有机垃 城，用于堆肥。原理躅见囫卜5 同济大学：程硕L 学恃论文第1 章综述 马家店垃圾分拣中转立l i 。m8 。一t 唾验F c 二= = 二= = = 墼粤M 二。缉 飞d c = = = = = 一C 3 二3 I z m H 【血# 口 f r c 3 一 f 1 口 口。口口m f l tn n1 56 0 f 1 i r 0 - 1 5 m n n d r n n ，m n 壁 、* k # 时 c ( = 3 c = j 1 町f 眦黑。，吐 皿皿皿旺 图卜5 垃圾分拣中转站工艺流程 分拣中转设备见设备图卜6 图卜6 垃圾分拣中转设备 l _ 3 2 干性垃圾分拣处理设备 干性垃圾的分拣处理目的在于回收垃圾中的有用资源，在处理消化垃圾的 同时，要生产一定的经济效益。因此，国外千性垃圾般都采用人工分拣和机械分 拣相组台的分拣方法。分拣设备有：板式输送机、链带式输送机、皮带输送机、 破袋机、磁力分拣器、分拣平台、纸张分拣系统、玻璃分拣系统、打包机等；其 9 篓 ” 同济大学j 程硕士学位论文 凳1 章综述 辅助配套设备包括：抽风除尘除臭系统和控制系统等。 在成套垃圾分拣线及设备的制造上，荷兰的波来夹夫( B o l l e g r a a f ) 、美国 的美富罗( M a y f r a n ) 、马拉松( M a r a t h o n ) 、( E n t e r p r i s e ) 等业绩卓著可提 供成套的、机械化程度较高的分拣成套设备。 1 、B o l l e g r a a f 图l 一7 同体垃圾分拣系统( 2 5 吨d 时) 图l 一7 为固体垃圾分拣系统，每小时处理量为2 5 吨。它由破袋机、输送带、 滚筒筛、磁选及涡流选机、人工分拣线、打包机等组成。当生活垃圾由卜料输 送带送入时，破袋机将自动对垃圾进行破袋然后垃圾进入滚筒筛分机。滚筒筛 分机将垃圾分为四部分。其中一部分为细小没有回收价值的垃圾，由输送带送到 压缩机压缩装箱，然后转运去填埋。其余三部分进入分别进入三条分拣输送带 由人工对可回收物质进行分拣。分拣出的垃圾进入贮料输送带。磁选机及涡流分 拣机分拣垃圾中的铁类及有色金属。分拣出来的可回收物质由打包机进行打包。 2 、M a y f r a a 图1 8 干性垃圾分拣设备流程图 同济大学工程硕士学位论文第1 章综述 主要代表产品包括各类大型破碎机、打包机、分拣输送设备 图I - 9 垃圾分拣线 破袋筛分一体化设备等。 图卜1 0 垃圾打包机 _ 1 S 1 4 国内垃圾分拣设备发展现状 在国内，城市生活垃圾分拣设备的开发起步较晚，到目前为此，国内还没有 比较成熟的生活垃圾成套分拣设各，目前城市生活垃圾中的资源回收( 废品回收) 还是大多通过个人收集完成回收量也仅占垃圾有用资源的很小部分。 前面己介绍，多年来国内大部分城市生活垃圾都是简单的填埋。近年来，开 始对生活垃圾进行堆肥、焚烧、综合处置等。随着这些垃圾处理方式的出现，以 发垃圾中有用资源的增多，分拣设备的开发才提上议事日程。就目前来说，分拣 设备仅作为垃圾综合处理的前处理设备，( 如垃圾堆肥、焚烧前，通过垃圾分拣， 弃除部分不适合堆肥和焚烧的杂质) ，个别厂家进行了设备开发，并在己建的 有限的垃圾处理场得到运用。然而该技术尚不成熟，单体设备( 如破袋机、滚筒 同济大学工程硕士学位论文第l 章综述 筛、风选机等) 性能差、二次污染严重，设备缺乏系统性、完整性，使用效果并 不理想。 国内现状的典型代表是江苏常州环卫机械厂生产的分拣设备。该套设备包 括板式给料机、破袋机、滚筒筛、磁选机、输送带、风选机，运用于常州环卫综 合处理场，作为该垃圾综合处理场垃圾堆肥的前处理设备。但使用后证明整个系 统配置不合理，二次污染严重，单体设备性能明显低于国外发达国家水平。 四川科学城神工环保工程有限公司在垃圾分拣设备的开发上也进行尝试， 它开发的产品运用于江油市城市生活垃圾处理厂，同样，该套分拣设备也是作为 垃圾综合处理的前处理设备，在垃圾进入焚烧、发酵系统之前，对垃圾进行分类。 该套工艺流程参见图1 1 l 。根据有关资料介绍，该套工艺及设备在实际运转中， 效果也不很理想。有垃圾成分多变、工艺不成熟、设备性能有待提高等因素。 并援炀 缎岔式村分魂景嘲i- l 使毒笈酵系缝 凡幢晕J 用h 卜一L I1 1 毫蠛埒 图1 = 11神工环保垃圾处理工艺流程 缩合式后分袭暮 混合铽眈 露窈 1 5 本课题研究的方法和手段 本课题主要在分析处理对象垃圾成分的基础上，收集及分析国内外成功的垃 圾分拣工艺，结合垃圾分拣处理要求，寻找合理的垃圾分拣工艺，并据此进行分 拣线总体方案设计和设备配置。具体方法如下： 分析处理对象上海生活垃圾成分构成。 查阅收集国内外有关垃圾分拣工艺，制订出针对上海垃圾特点的分拣工艺。 1 2 一一 同济大学工程硕士学位论文 第1 章综述 根据分拣工艺，进行分拣线总体方案设计。 确定分拣线主关设备主参数，选配配套设备。 1 6 论文研究的思路及主要内容 一、学术构想与思路： 采用分拣线对城市生活垃圾进行分拣处理，提高分拣效率，改善工人作业 环境，在我国是近年随着生活水平提高，垃圾中可回收资源增多的情况下提出， 随着经济的不断发展，城市生活垃圾分拣线具有广阔的应用前景。 根据城市生活垃圾的不同组成成分，资源回收要求、垃圾的性能特点，研 究制订合理的分拣工艺，进而进行分拣线的总体方案设计，设备选配。 二、主要研究内容 国内外城市生活垃圾分拣技术的资料收集、分析、消化吸收 研究制订城市生活垃圾分拣工艺 城市生活垃圾分拣线总体设计及配套设备的选型 城市生活垃圾分拣线主关设备技术参数的研究。 1 7 课题的来源及创新之处 一、本课题的来源 本公司中标的上海市苏州河综合整治工程( 二期) 苏州河沿岸垃圾码头搬 迁蕴藻浜垃圾转运码头及配套工程设备采购及安装项目中的垃圾分拣分项。 二、本课题的创新之处 为了解决垃圾分拣过程中的破袋率以利后道工序的分拣及改善分拣工人作 业环境，国内外垃圾分拣线注重的是改善垃圾来料，增加人工破袋工位、选用 结构复杂、性能好的破袋机，给作业工人配置防护工具等。本课题在有限成本 投入的情况下，创新之处在于： 从分拣工艺上着手，分析设立多道破袋工位 从改变破袋机刀片形状，布置位置着手，研究提高破袋机破袋效率。 从分析垃圾扬尘情况着手，确立降尘除味措施。 同济大学下程硕十学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 2 1 分拣设备的运用领域定位 2 1 1 基本定位 国际上公认的城市垃圾处理三原则：无害化、减量化、资源化。实际上，遵 循该三原则的垃圾处理方法中，均需要垃圾分拣设备的参与。 垃圾分拣设备作为垃圾综合处理的前处理设备，在垃圾进行填埋、堆肥、 焚烧之前，由分拣设备先对垃圾进行分拣，将垃圾中的有用资源进行回收，并对 垃圾进行分类，对分类出的不同垃圾进行不同的后续处理。 目前，不少大中城市在推行垃圾源头分类收集，对于分类收集后的无机垃 圾，其有用资源的含量将越来越高，因此，垃圾分拣设备在对其有用资源的回收 上将起越来越重要的角色。 因此，开发出的垃圾分拣设备应具有良好的适应性，即可适用于垃圾综合 处理的前处理系统，也可适用于对无机垃圾进行分拣，回收其中的有用资源。 本课题从满足项目要求以及成套设备研制开发的角度出发，系统总体将定 位以下方面： ( 1 ) 工艺的合理性通过分析不同垃圾处理要求，寻找垃圾处理的最佳工 艺。 ( 2 ) 系统化本项目的设备开发将基于工艺的实际需要经设计优化选择 完成的，最终形成的产品更注重于主体系统的最佳组合，以体现先进性、实用 性和经济性，尽量避免各环节之间不配套而影响系统的总体性能，因此，由主 体设备组成的生产线可获得较高的分拣效率。 ( 3 ) 产品的组合工艺形式多样灵活，关键设备的关键技术参数可根据实际需要 调节本课题的主体设备将以干性垃圾分拣为目标，参考国外发达国家的成功经 验，根据上海的垃圾特点而开发。如果实际工程的规模、工艺流程有所变化，可 通过适当改变这些主体设备的组合数量、顺序，适当配置一些辅助专用设备即可 达到新的要求。尤其是对于不同成分的垃圾，本项目最终产品的适应性设计充分 考虑了这一点。例如，破袋机的破袋机构的破袋强度可调节，滚筒筛的筛孔大小 可调节( 更换不同孔径的筛板) ，这些都提高了本项目最终产品在不同条件下的 适应性。 1 4 同济大学T 程硕士学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 2 1 2 具体要求 ( 1 ) 分拣对象 本项目是结合蕴藻浜垃圾中转码头的干性垃圾分拣设备开发而定，因此，所 开发的分拣设备应满足该项目的使用要求一分拣处理分类收集后的干性垃圾，同 时，兼顾到用于垃圾综合处理前处理设备的可能性。蕴藻浜垃圾中转码头的干性 垃圾组成成分如下表： 纸类塑料玻璃 金属布类竹木 2 m 乏6 4 1 5 5 7 1 6 2 3 6 8 4 1 3 平均2 3 平均4 8 平均1 2 平均2 5 平均7 平均8 5 ( 2 ) 设备处理能力 分拣设备的规模大小一般以其生产处理能力来定，国外如美国的分拣设备处 理能力大都在2 5 ，0 0 0 “ - - - 2 0 0 ，0 0 0 吨每年，而5 0 ，0 0 0 “ - 1 0 0 ，0 0 0 吨每年占绝大多数。 实际上处理规模的确定受分拣方法、需要分拣出来的回收物种类、垃圾来源范围 等多种因素限制，由于垃圾分拣在我国刚起步，作为一试验探索性课题，设备处 理规模定为1 0 0 吨每天。 ( 3 ) 分拣回收物种类和分拣精度 图2 一l 为垃圾分拣回收阶梯图。不同的垃圾分拣工艺与设备可达到不同的 等级。第一级为最基本的等级，第四级为最高的等级。第一、第二级为垃圾分拣 回收应达到的基本要求，实际上达到这一级回收的有用资源因为纯度不高，价值 有限，如仅靠回收物生产经济效益，也许它还不足以维持生产的正常运转。 回收物的价值和回收物的精度直接相关，如纸张、塑料，按第一层次回收， 售出的价值也许不足以付运费，如按第四级要求回收，其售出价值将是第一层的 2 3 倍。 分拣回收物精度达到第三、第四级时，回收的有用资源可直接进入市场，进 行再；b n - r 利用。这时对分拣工艺和设备的要求也更高，相应投入的人力、设备投 资要大，但回收物的价值将相应高。 同济大学工程硕十学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 因此，为了使分拣设备能产生维持自身正常运转的经济效益，分拣回收物种 类按图2 1 示，分拣精度需达到第三、第四级。 ( 4 ) 分拣方法 根据确定的分拣精度，选用人工分拣和机械分拣相组合的分拣方法。一方面 是采用机械自动分拣要达到第三、第四级分拣精度设备投入大，而且分拣出来的 回收物精度也不稳定；其二，来料垃圾成分不稳定，不一定适合全自动机械分拣。 1 6 卜一 瀑昏状 躲 鬟拣 暴1 涨 匦爨鑫鞲求馨簧_【I乙匝 稠驻雄螂赵坡器NH蛞求馨搿 褂N 按 议嵇逍扑_千匿驰H扑K燃匣 同济大学丁程硕士学位论文 第2 章 垃圾分拣工艺确定及设备配置 2 2 优化工艺制订 2 2 1 典型的垃圾分拣工艺 在垃圾分拣工艺中，根据垃圾分拣要求的不同，垃圾成分的不同，其分拣 工艺有所差别。以下分别是混合垃圾的综合处理前的分拣工艺和干性垃圾的有用 资源分拣回收工艺。 H 混合垃圾的分拣工艺 混合垃圾的分拣一般作为垃圾堆肥、焚烧、综合处理的前处理工艺，主要目 的是去除垃圾中不适应堆肥、焚烧的物质，以达到较好的垃圾处理效果，其次是 回收垃圾中的有用资源。常用的混合垃圾分拣处理工艺如下： ( 1 ) 城市生活垃圾的分拣过程从垃圾进料开始。垃圾运输车将垃圾倒入垃圾倾 倒仓( 场) ，通过装载机或吊车将垃圾装在系统的进料输送带上，吊车操作员同 时可将大件垃圾分拣出来，送大件垃圾处理车间处理。在垃圾进入破袋机前，操 作人员将进行一次人工手选，防止有毒和有害物质( 如油漆和其他化学药剂) 进入后续的分拣处理系统。 ( 2 ) 大件垃圾由抓斗上料，进入大件垃圾破碎机，破碎后经磁选分拣出其中的 F e 金属，剩余物料( 以木器类为主) 运往焚烧厂处理或做他用( 如作为人造板 的原料等) 。 ( 3 ) 进料输送带将垃圾输送到破袋机内，由破袋机对袋装垃圾进行破袋，以利 于后道的垃圾筛分、分拣。 ( 4 ) 破袋好的垃圾进入筛分机。一般采用滚筒筛分，滚筒筛分有一级筛分、二 级筛分及多级筛分。采用二级筛分时，在滚筒筛分机的前半部分和后半部分分别 设置有直径不同的筛孔。垃圾经过该滚筒筛后被分为三部分：直径小垃圾在滚筒 筛前半部被筛分掉、中等直径的垃圾成为后半部分的筛下物，大直径的垃圾则为 筛上物。前半部分筛下物经过一磁选机分离金属并回用后，剩余部分便是制造有 机肥的原料。后半部分筛下物大多是些小的金属罐、饮料罐、塑料瓶和其他比较 重的小垃圾，这些材料经过风选机和磁选机后，将塑料瓶、金属罐和玻璃瓶等区 分出来，并输送到打包机前以便打包运输到回收站，剩余的不可利用物填埋处置。 滚筒筛的出口端接二次人工手选，纸箱板、塑料膜等被分别拣出并打包回收。剩 下的比较重的杂物再经过一个磁选机，最大量地回收可利用的废物。最后，少量 不可回收再利用的无害废物根据其特性，部分运到垃圾填埋场填埋，部分运到垃 1 8 同济大学工程硕十学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 圾焚烧厂焚烧以回收热能。 混合垃圾分拣工艺流程见图2 2 t 9 纸、 同济大学工程硕+ 学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 有 混合垃圾专用运输车 图2 2 混合垃圾综合处理的分拣工艺 垃圾堆肥产品 同济大学工程硕士学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 ( 二) 干性垃圾的分拣工艺 对于在垃圾产生源头进行分类收集的干性垃圾，垃圾分拣的目的在于回 收垃圾中的有用资源，并使分拣回收后的回收物具有较高的分拣精度。 干性垃圾与混合垃圾相比，分拣工艺基本相同，不同之处在于干性垃圾分 拣工艺中从提高垃圾中有用资源分拣回收率方面考虑，加重了人工分拣工位的 配置，同时考虑到干性垃圾中基本上是无机垃圾，因此仅安排单级筛分，将垃 圾中的尘土、细小垃圾等筛分掉，以减轻人工分拣的作业量。垃圾分拣工艺流 程如下： 干性垃圾 收集车 i 。i | 卸载| i 一j l 1r I 给料机构 回收利用焚烧、填埋 图2 2 于性垃圾分拣工艺 2 1 同济大学工程硕士学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 2 2 2 优化工艺的制订 本课题开发的分拣设备，将主要用于分拣处理在垃圾源头已进行分类收集 的干垃圾，回收其中的有用资源，同时经过适当的调整，也可适用于混合垃圾堆 肥或焚烧处理的前处理系统。 该条分拣线采用机械与人工相结合，因此，工艺制订的重点将是破袋率， 分拣回收率，密封性。 破袋率 对于袋装的干性垃圾，要实现分拣的首要条件是必须破袋，将垃圾从袋中 倒出。本条设备线考虑该种因素，采用滚筒破袋，而滚筒破袋机的破袋率受其破 袋机理和干性垃圾的特点所限，一般破袋率在7 0 8 0 左右，因此，在尽可能提 高破袋机的破袋率的同时，将从工艺上解决破袋率的问题。 分拣回收率 在垃圾分拣中，除金属外，其它有用资源的回收均由人工完成。为提高回收 率，因此在垃圾在进入人工分拣前，安排滚筒筛分机将垃圾中的渣土及细小垃圾 筛分掉，提高人工分拣线上垃圾中的有用资源的含量。 密封性 针对干性垃圾分拣时极易扬尘的特点，除对设备的密封性有较高要求外， 对设备间的接口也需保证较好的密封性，此外，在工艺上增加一道喷淋降尘工序。 工艺流程如下： 同济大学工程硕士学位论文 第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 干性垃圾 收集车 三艘进r 磊磊 机 l 板式箩料机 玻璃瓶等易砰品 人工监拣 i 一 ；危险品I l 物料桶 滚筒破袋 土 喷淋除臭 图2 3 优化干性垃圾分拣流程图 同济大学工程硕士学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 2 2 3 垃圾分拣流程制订出发点 垃圾进料 经过称重后的干性垃圾卸入干性垃圾堆放区。干性垃圾堆放区的堆高用装 载机。再用装载机将堆放区的垃圾装入分拣线的进料斗。 垃圾进入料斗后，由进料均衡器和板式给料器配合，实现垃圾的均匀进料。 即可调整板式给料机的运行速度或进料均衡器与板式给料机间的距离，来调节不 同的进料速度。 垃圾监拣 在板式给料机中部配设人工监拣平台，设定在该工位将垃圾中外露的易碎 品如玻璃瓶等分拣出来，同时将混入的危险品分拣出来。对可能损坏滚筒破袋机 刀片的大块垃圾、以及引起垃圾输送通道阻塞的垃圾如长木棍、箩筐、破毯子等 也必须在该工位监拣出来。 破袋 垃圾袋的破袋采用多道工序破袋，包括进料口的刀片破袋、滚筒破袋。其 中滚筒破袋又包括滚筒破袋机破袋和滚筒筛分机内加装刀片辅助破袋。最终达到 理想破袋效率。 考虑在滚筒破袋机内装硬质合金刀片。垃圾进入滚筒破袋机后，随滚筒转 动做螺旋运动，即随滚筒转动到一定高度后，掉到下面的刀片上，再随滚筒转动， 如此反复，在滚动输送垃圾的同时，将袋装垃圾撕开弄散。 垃圾喷淋除臭 经过滚动破袋的垃圾，及易扬尘和散发臭气，因此马上由自动喷淋除臭 装置对其进行降尘除臭。该装置喷淋需均匀，喷淋面积大，还可根据不同的需要， 喷淋不同的药剂。该装置并且需要布置灵活，可分别布置在滚筒破袋机的出口和 一级手拣工位后，也可集中布置于一级手拣工位后。 滚筒破袋筛分 破袋好的垃圾进入滚筒筛分机，由筛分机将混入垃圾的渣土、细小垃圾筛分 掉。筛分机内同时配装破袋刀片和撕袋刀片，破袋机未破的垃圾袋、以及部分刺 破，但垃圾并未倒出垃圾袋的垃圾，当其随已破垃圾进入滚筒破袋筛分机时，筛 分机内的破袋刀片和撕袋刀片对其进行二次破袋，进一步提高破袋率。 2 4 同济大学工程硕士学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 筛下物中的小铁块由筛下物输送带的磁力滚筒分拣出来，然后剩下的渣土等 细小垃圾装箱转运。 垃圾分拣 垃圾分拣采用自动分拣和人工分拣组成。 垃圾中的铁类物质由安装于分拣线上部的磁选机自动分拣，磁选机将垃圾 中的铁类物质吸起，通过磁选机上的输送皮带将分拣出的铁类物质扔入其下面的 物料桶。 人工分拣在人工分拣平台上完成。在人工分拣平台上的分拣线两边各设立 多个作业工位。由人工分类分拣回收垃圾中的各类有用物质：纸类、塑料类、 玻璃、布类等。分拣出的有用物质经每个分拣工位边的漏斗，按类别进入分拣 平台下的物料桶内。 回收物质打包、转运 分类进入分拣平台下的物料桶的回收物质，由运输叉车转入打包区进行打 包、外运。 残余垃圾转运 人工拣选皮带机上的残余垃圾经双向出料输送带，分别落到输送带两端的 垃圾周转箱内，然后由转运车转运到散装垃圾卸料码头卸料。 2 3 分拣线设备配置 ( 1 ) 板式给料机 底板为瓦式冲压成型的板式给料机，采用新颖紧凑的轴装式结构，传动效 率高，平稳、噪声小，抗冲击力大。可用变频方式调节其运转速度。 板式给料机配有均匀给料器，均匀给料器带有刀片，可对垃圾进行辅助破 袋的同时，保证其给料均匀。 调节板式给料机的运行速度，或均匀给料器的参数，可调节垃圾给料速度。 该板式给料机带有监拣平台，用于设立一级监拣工位，对给料机上的垃圾 中的玻璃瓶等易碎品及危险品进行监拣。 ( 2 ) 滚筒破袋机 桶体由钢板卷制的滚筒破袋机，经静态、动态平衡试验，保证了其圆度好， 同济大学工程硕士学位论文第2 章垃圾分拣T 艺确定及设备配置 运转平稳的性能；筒内按螺旋形式排列部有硬质合金刀片。刀片用螺栓固定在 桶体上，根据处理量和转速的不同，可调整刀片布置位置和布置数量。滚筒破 袋机采用液压驱动，并有液压式升降装置，可根据不同的进料量，可调整滚筒 倾角，来达到满意的破袋效率。 ( 3 ) 滚筒破袋筛分机 桶体和破袋滚筒一样，由钢板卷制，筛分网为金属丝方孔，滚筒经静态、 动态平衡试验，保证了其圆度好，运转平稳的性能；筒内按螺旋形式排列部有硬 质合金破袋刀片、撕袋刀片。刀片用螺栓固定在桶体上，根据滚筒破袋机的破袋 率，来调整刀片布置位置和布置数量。滚筒破袋筛分机采用变频电机驱动，两侧 有筛孔清扫装置，保证筛孔不堵塞。 滚筒筛下部有输送带，它将筛下物输送出来转运装箱。输送带的一端滚 筒为磁力滚筒，可将筛下物中的小铁块分拣出来，抛入旁边的物料桶。 ( 4 ) 上料皮带机 上料皮带机采用紧凑、高效的轴装结构，皮带采用N N 系列带齿面皮带，并 具有耐油、耐酸、碱及耐磨，输送量大等特点。皮带机结构为新型美观的框架结 构，运输平稳，不散料，并带有内外清扫装置及防跑偏装置。该设备安装方便， 维修量小。 ( 5 ) 磁选机 采用永磁式结构，磁体材质为钛硼磁性材料，磁场作业距离透磁深度大， 吸力强，能耗低，性能稳定可靠。 ( 6 ) 喷淋降尘装置 喷淋降尘装置为全自动运行方式，特殊结构的喷头雾化程度高，喷淋均匀面 积大，为杀蚊蝇、除臭，可喷淋不同类型药剂。该装置消耗功率为2 7 K W ( 7 ) 人工拣选皮带机 人工拣选皮带机驱动轮为弱磁不锈钢滚筒，可吸取垃圾下层小块铁器。 ( 8 ) 人工拣选平台 分拣平台为组合式平装结构，平台距地面高2 米，平台上每两个工位间设有 一漏斗，在平台下面正对漏斗处可安放物料桶。 同济大学工程硕士学位论文第2 章垃圾分拣工艺确定及设备配置 分拣皮带的上部设置有1 2 个吸风1 3 ，用于排除分拣皮带上扬起的灰尘和臭 气，并进行集中排放。 ( 9 ) 电器控制系统 电气采用单机单控及集中控制方式。系统P L C 控制，单台设备设有现场紧 急情况紧急停车装置。 o o ) 运输叉车 运输叉车配有液压旋转器，可转运分拣平台下盛满回收物质的物料桶，并将 物料倒入到装载机铲斗或打包机的压缩腔。 a 1 ) 打包机 卧式非金属打包机的进料口为1 2 6 5 x l1 4 0 m m ，可和物料桶相配。打包机采用 P L C 半自动控制，人工捆扎。 金属打包机为卧式，液压驱动，手动操纵，出包为翻包式。 同济人学T 程硕士学位论文第3 章垃圾分拣线的总体参数匹配 第3 章垃圾分拣线的总体参数匹配 本项目开发的垃圾分拣设备将用于蕴藻浜垃圾转运码头的应急仓，用于分 拣分类回收的干性垃圾。因此，作为设备开发的基本参数与前提将以该项目的要 求为基础。 3 1 分拣线给定的基本参数 蕴藻浜垃圾转运码头及配套工程设备采购及安装项目中对垃圾分拣线给 定的基本参数包括：分拣车间占地面积、分拣线日处理能力等。作为分拣线设计 的基本前提。 3 1 1 分拣车间占地面积 在蕴藻浜垃圾转运码头的总体设计中，根据码头的总体布局，垃圾分拣车间 为长6 6 米宽1 3 2 米，高6 3 米，占地面积大约为9 0 0 m 2 的占地空间，其中还包 括一台金属打包机和二台非金属打包机的安装打包空间。 3 1 2 分拣设备处理能力及处理对象 分拣线要求达到的处理能力为l O O t d ，并应考虑今后扩容至2 0 0 t d 的可能。 处理的垃圾为分类收集后的干性垃圾，垃圾成分据环卫部门的预测如下： 表3 1 纸类塑料 玻璃金属布类竹木 2 m 之6 4 1 5 5 7 1 6 2 3 6 8 4 1 3 平均2 3 平均4 8 平均1 2 平均2 5 平均7 平均8