固体废物处理处置与资源化第二章

高职高专系列教材配套电子教案,课程名称,高等教育出版社,高等教育电子音像出版社,主编 ,（版）,高职高专系列配套电子教案 目录,绪论,第一章 .,第二章 .,第三章 .,第四章 .,第五章 .,第六章 .,第七章 .,第八章 .,第九章 .,第十章 .,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,第二节 固体废物的压实,第三节 固体废物的压碎,第四节 固体废物的分选,第二章 固体废物的预处理,知识目标,了解固体废弃物的收集原则、方法、运输与管理了解固体废弃物的压实、破碎、分选等预处理技术掌握城市垃圾的收集方式和收集系统掌握压实、破碎、分选等固体废弃物预处理技术的原理、工艺流程和设备操作,第二章 固体废物的预处理,能力目标,能对给定的某一固体废物拟出可行的处理方案能对某一固体废物进行压实、破碎、分选等必要的一些预处理操作,第一节 固体废弃物的收集和运输,一、固体废弃物的收集（一）收集原则危险固体废物与一般固体废物分开；工业固体废物与生活垃圾分开；泥态与固态分开；污泥要进行脱水处理。,第二章 固体废物的预处理,一、固体废弃物的收集,（二）收集方法固体废物的收集方法分定期收集和随时收集两种方法。定期收集是指按固定的周期收集，其优点是:通过固定的周期可将不合理的暂存危险降到最小，能有效地利用资源；运输者可有计划地使用车辆；处理与处置者有时间更改管理计划。随时收集是根据固体废物产生者的要求随时收集固体废物。对固体废物产生量无规律的企业，适于采用随时收集的方法。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,二、固体废物的运输,固体废物的运输需选择合适的容器，确定装载的方式，选择适宜的运输工具，确定合理的运输路线，并制订泄漏或临时事故补救措施。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（一）包装容器的选择,包装容器选择的原则：容器及包装材料应与所盛固体废物相容要有足够的强度贮存及装卸过程中不易破裂固体废物不流失、不扬散、不渗漏、不释放有害气体与臭味固体废物可选择的包装容器有汽油桶、纸板桶、金属桶等,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（二）运输方式,在我国，固体废物的运输可根据产生地或中转站距处置场地距离、要采取的处置方法、固体废物的特性和数量来选择适宜的运输方式，可以进行公路、铁路、水运或航空运输。对于各类危险固体废物，最好的方法是使用专用公路槽车或铁路槽车，槽车应设有各种防腐衬里，以防运输过程中的腐蚀泄漏。非危险性固体废物，可用各种容器盛装，用卡车或铁路货车运输。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（三）运输管理,环境保护行政主管部门必须对从事该项活动的单位或个人实行许可证制度，禁止无经营许可证或者不按照经营许可证规定从事危险固体废物收集、贮存、处置的经营活动。禁止将危险固体废物提供或者委托给无经营许可证的单位从事收集、贮存、处置的经营活动。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,三、城市垃圾的收集与运输,城市垃圾收运的原则是：首先应满足环境卫生要求，其次应考虑在达到各项卫生目标的同时，费用最低，并有助于降低后续处理阶段的费用。因此，科学地制定合理的收运计划，以此来提高收运效率是非常必要与关键的。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,三、城市垃圾的收集与运输,转运的三个阶段:第一阶段是从垃圾发生源到垃圾桶的过程，即搬运与贮存(简称运贮)。第二阶段是垃圾的清除(简称清运)，通常指垃圾的近距离运输。一般用清运车辆沿一定路线收集清除容器或其他贮存设施中的垃圾，并运至垃圾中转站，有时也可就近直接送至垃圾处理厂或处置场。第三阶段为转运，特指垃圾的远途运输，即在中转站将垃圾转载至大容量运输工具上，运往远处的处理处置场。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（一）城市垃圾的收集方式,现行的城市垃圾收集方式主要分为混合收集和分类收集两种类型。混合收集是指收集未经任何处理的原生固体废物的收集方式，它的优点是比较简单易行，收集费用低，但是在混合收集过程中，各种废物相互混杂、粘结，降低了废物中有用物质的纯度和再利用价值，同时增加了处理的难度，提高了处理费用。分类收集是指按废物组分收集的方法，这种方法可以提高回收物料的纯度和数量，减少需处理的垃圾量，因而有利于废物的进一步处理和再利用，并能够较大幅度地降低废物的运输及处理费用。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（一）城市垃圾的收集方式,我国传统混合收集车辆流动收集收集站收集动力管道收集,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（二）城市垃圾的搬运,居民居住区垃圾搬运商业区和企业单位垃圾搬运,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,表2-1 不同垃圾收集方法,（三）城市垃圾的贮存容器,家庭贮存街道贮存单位贮存公共贮存,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（三）城市垃圾的贮存容器,容器分类:按用途分类，废物贮存容器主要包括垃圾桶(箱、袋)和废物箱两种类型。 按容积划分，垃圾箱和桶可分为大、中、小三种类型。 按材质区分，垃圾桶(箱)分为钢制、塑制两种类型。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,容器一般要求,容积适度，既要满足日常收集附近用户垃圾的需要，又不要超过13日的贮留期，以防止垃圾发酵、腐败、孳生蚊蝇、散发臭味；密封性好，要能防蝇防鼠、防恶臭和防风雪，既要配备带盖容器，又要加强宣传，使城市居民在倾倒垃圾后及时盖上收集容器，而且要防止收集过程中容器的满溢；垃圾收集容器应易于保洁、便于倒空，内部应光滑易于冲刷，不残留粘附物质；由于垃圾中经常会含有一些腐蚀性的物质，因此垃圾桶应该耐腐；很多情况下贮存容器都设在公共场合，故而垃圾桶材料选择时要考虑到不能让其轻易燃烧。此外，容器还应操作方便、坚固耐用、外形美观、造价便宜、便于机械化清运。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（四）分类贮存,分两类贮存分三类贮存分四类贮存分五类贮存,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（五）城市垃圾的收集与清除,清运效率和费用之高低，主要取决于下列因素：清运操作方式；收集清运车辆数量、装卸量及机械化装卸程度；清运次数、时间及劳动定员；清运路线。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（六）城市生活垃圾运输,现行的城市生活垃圾收运方法主要是车辆收运法和管道输送法两种类型，其中车辆收运法应用非常普通，车辆收运法是指使用各种类型的专用垃圾收集车与容器配合，从居民住宅点或街道把废物和垃圾运到垃圾中转站或处理场的方法。 管道输送法是指应用于多层和高层建筑中的垃圾排放管道。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（七）收运路线的设计,一般收集路线的设计是一个反复试算过程，没有能应用于所有情况的固定规则。路线设计的主要问题是收集车辆如何通过一系列的单行线或双行街道行驶，以使整个行驶距离最小，或者说空载行程最小。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,第一步，在商业区、工业区或住宅区的大型地图上标出每个垃圾桶的放置点、垃圾桶的数量和收集频率。如果是固定容器系统还应标出每个放置点垃圾产生量。根据面积大小和放置点的数目，将地区划分成长方形和方形的小面积。第二步，根据这个平面图，将每周收集相同频率的收集点的数目和每天需要出空的垃圾桶数目列出一张表。第三步，从调度站或垃圾车停车场开始设计每天的收集路线。 第四步，当各种初步线路设计后，应对垃圾桶之间的平均距离进行计算。,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,（七）收运路线的设计,（八）生活垃圾收运模式设计,设计要求收运模式的衡量标准设计内容设计步骤,第二章 固体废物的预处理,第一节 固体废弃物的收集和运输,第二节 固体废物的压实,一、压实的原理和目的 压实又称压缩，是一种采用机械方法将固体废物中的空气挤压出来、减少其空隙率以增加其聚集程度的过程。其目的一是为了减少体积、增加容重以便于装卸和运输，降低运输成本；二是制作高密度惰性块料以便于贮存、填埋或作建筑材料。大部分固体废物（除焦油、污泥等）都可进行压实处理。,第二章 固体废物的预处理,一、压实的原理和目的,固体废物压实的优点：便于运输减轻环境污染快速安全造地节省贮存或填埋场地,第二章 固体废物的预处理,第二节 固体废物的压实,二、压实设备,按固体废物种类的不同，固体废物的压实器可分为金属类废物压实器和城市垃圾压实器两类。,第二章 固体废物的预处理,第二节 固体废物的压实,（一）金属类废物压实器,1.三向联合式压实器2.回转式压实器,1,2,第二章 固体废物的预处理,第二节 固体废物的压实,（二）城市垃圾压实器,第二章 固体废物的预处理,第二节 固体废物的压实,三、压实流程,第二章 固体废物的预处理,第二节 固体废物的压实,第三节 固体废物的压碎,一、破碎的原理和目的 固体废物的破碎是通过人力或机械等外力的作用，破坏物体内部的凝聚力和分子间作用力而使物体破裂变碎的操作过程。若再进一步的加工，将小块固体废物颗粒分裂成细粉状的过程称之为磨碎。,第二章 固体废物的预处理,一、破碎的原理和目的,对于填理处理而言，破碎后废物置于填埋场并施行压缩，其有效密度要比未破碎物高2560，减少了填埋场工作人员用土覆盖的频率，加快实现垃圾干燥覆土还原。可使原来组成复杂且不均匀的废物变得混合均一，比表面积增加，易于实现稳定安全高效的燃烧，尽可能地回收其中的潜在热值，也有助于提高堆肥效率； 废物容重的增加，使得贮存与远距离运输更加经济有效，易于进行；为分选提供要求的入选粒度使原来的联生矿物或联结在一起的异种材料等单体分离，从而更有利于提取其中的有用物质与材料；防止不可预料的大块、锋利的固废破坏运行中的处理机械,第二章 固体废物的预处理,第三节 固体废物的压碎,二、破碎方法,破碎方法可分为干式、湿式、半湿式破碎三类。,第二章 固体废物的预处理,第三节 固体废物的压碎,三、破碎流程,第二章 固体废物的预处理,第三节 固体废物的压碎,四、破碎设备,颚式破碎机,第二章 固体废物的预处理,第三节 固体废物的压碎,复杂摆动型颗式破碎机,第二章 固体废物的预处理,第三节 固体废物的压碎,四、破碎设备,（二）锤式破碎机,第二章 固体废物的预处理,第三节 固体废物的压碎,1、Hammer Mills式锤式破碎机,第二章 固体废物的预处理,第三节 固体废物的压碎,2、BJD普通锤式破碎机,3、BJD型金属切屑锤式破碎机,（三）冲击式破碎机,1、Von Roll往复剪切式破碎机,2、Linclemann式剪切破碎机,3、旋转剪切破碎机,1-旋转刀；2-废物；3-固定刀图2-18 旋转剪切破碎机,（五）辊式破碎机,（a）双齿辊 （b）单齿辊图2-19 齿辊破碎机工作原理,（六）球磨机1、球磨机的构造和工作原理,图2-20球磨机结构和工作原理示意图1-筒体；2-端盖；3-轴承；4-小齿轮；5-传动的大齿圈,（七）特殊破碎设备,图2-21 低温破碎工艺流程图1-预冷装置；2-液氮贮槽；3-浸没冷却装置；4-高速冲击破碎机；5-皮带运输机,图2-22 汽车轮胎的低温破碎装置,2、湿式破碎,图2-23 湿式破碎机1-斗式脱水提升机；2、6-转子；3-减速机；4-电动机；5-筛网；7-有色金属；8-铁,3、半湿式选择性破碎分选,图2-24半湿式选择破碎分选装置示意图,第四节 固体废物的分选,一、筛分（一）筛分原理 筛分是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗、细粒物料分离的过程。该分离过程可看作是物料分层和细粒透筛两个阶段组成的。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。,第二章 固体废物的预处理,（二）筛分效率由于筛分过程较复杂，影响筛分质量的因素也多种多样，通常用筛分效率来描述筛分过程的优劣。筛分效率是指筛分时实际得到的筛下产物重量与入筛废物中所含粒度小于筛孔尺寸的细颗粒重量之比，用百分数表示，即 （2-1）式中 E筛分效率，；Q0入筛固体废物重量；Q筛下产品重量入筛固体废物中小于筛孔的细粒含量，,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,一、筛分,（三）影响筛分效率因素,1、筛分物料性质的影响 2、筛分设备性能的影响 3、筛分操作条件的影响,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,一、筛分,（四）筛分设备,1、固定筛2、滚筒筛,图2-25 滚筒筛示意图,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,一、筛分,3、振动筛,（a）构造图 （b）工作原理图图2-26 惯性振动筛构造及工作原理示意图1筛箱；2-筛网；3-皮带轮；4-主轴；5-轴承；6-配重轮；7-重块；8-板簧,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,一、筛分,图2-27 共振筛的原理示意图1-上筛箱；2-下机体；3-传动装置；4-共振弹簧；5-板簧；6-支承弹簧,二、重力分选,（一）重介质分选1、基本原理 通常将密度大干水的介质称为重介质。重介质分选又称浮沉法，是在重介质中使固体废物中的颗粒群按其密度的大小分开的方法以达到分离的目的。为能达到良好的分选效果，关键是重介质的选择。要求重介质密度一般应该介于大密度和小密度颗粒之间。,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,2、重介质 重介质是由高密度的固体微粒和水构成的固液两相分散体系，其特点有二：一是密度比水大，二是该体系是非均匀介质。其中高密度的固体微粒起着加大介质密度的作用，故称其为加重质。最常用的加重质有硅铁、磁铁矿等。,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,二、重力分选,3、重介质分选设备,图2-28 鼓形重介质分选机的构造和原理图1-圆筒形转鼓；2-大齿轮；3-辊轮；4-扬板；5-溜槽,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,二、重力分选,（二）跳汰分选1、基本原理 跳汰分选也是一种重力分选技术，是在垂直变速介质的作用下，按密度分选固体的一种方法。磨细的混合废物中的不同密度的粒子群，在垂直脉动运动介质中依据密度的大小分层。分层后，密度大的重颗粒群集中于底层，其中小而重的颗粒会透筛成为筛下重产物，密度小的轻物料群进入上层，被水平水流带到机外成为轻产物。在分选操作中，原料不断地送进跳汰装置，轻重组分连续分离并被淘汰掉，即形成了不间断的跳汰过程。跳汰的介质可以是水和空气，目前用于固体废物分选的跳汰介质都是水。,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,（a）隔膜鼓动 （b）空气鼓动图2-29 跳汰机中推动水流运动的形式,（三）风力分选1、基本原理 风力分选简称风选，又称气流分选，是以空气为分选介质，将轻物料从较重物料中分离出来的一种方法。风选实质上包含两个分离过程：分离出具有低密度、空气阻力大的轻质部分(提取物)和具有高密度、空气阻力小的重质部分(排出物)；进一步将轻颗粒从气流中分离出来。后一分离步骤常由旋流器完成、与除尘原理相似。,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,（a） （b） （c）图2-30 立式风力分选机1-给料；2-排出物；3-提取物；4-旋流器；5-风机；6-空气,图2-31 水平气流分选机1-给料；2-给料机；3-空气；4-重颗粒；5-中等颗粒；6-轻颗粒,3、风力分选工艺流程,图2-32 城市垃圾两级分选流程1-料斗；2-卧式风选机；3-鼓风机；4-振动筛；5-立式风选机；6-有机物贮槽；7-抽风机；8-除尘器；9-无机物贮槽,（四）摇床分选1、基本原理 摇床分选是使固体废物颗粒群在倾斜床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的综合作用下，按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。摇床分选的运行原理与跳汰分选相似，目的也是使颗粒群按密度松散分层后，沿不同方向排出实现分离。该分选法按密度不同分选颗粒，但粒度和形状亦影响分选的精确性。,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,图2-33 摇床结构示意图1-床面；2-给水槽；3-给料槽；4-床头；5-滑动支承；6-弹簧；7-床条,三、磁力分选,（一）磁选1、磁选原理 磁力分选简称磁选。磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的方法。以磁选设备产生的磁场使固体废物中的铁磁性物质得以分离，在固体废物处理中一般用于两种目的，一是因收废物中的黑色金属；二是在某些废物处理工艺中排除铁质物质。固体废物依其磁性可分强磁性、中磁性、弱磁性和非磁性。这些不同磁性的组分通过磁场时，磁性较强的颗粒会被吸在磁选设备上，并随设备运动被带到一个非磁性区而脱落；而磁性弱和非磁性颗粒，由于所受磁场作用力小，在自身重力或离心力的作用下掉落到预定区域，从而完成磁选过程。图2-34是磁选过程示意图。,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,图2-34 磁选过程示意图,图2-35 永磁磁辊筒的结构示意图1-永磁块；2-磁导板；3-辊筒壳；4-铝环；5-皮带；6-磁性物料分隔挡板,图2-36是电磁辊筒的结构示意图1-线圈；2-铁芯；3-铁盘；4-轴；5-辊筒,（a）一般式除铁器 （a）带式除铁器图2-37悬挂带式磁选机1-电磁铁；2-胶带装置；3-吸铁箱；4-接铁箱,（二）磁流体分选1、磁流体分选原理 磁流体分选是利用磁流体作为分选介质，在磁场或磁场和电场的联合作用下产生“加重”作用，按固体废物各组分的磁性和密度的差异或磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离。当固体废物中各组分间的磁性差异小而密度或导电性差异较大时，采用磁流体可以有效地进行分离。,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,图2-38 J.Shimoiizaka分选槽1-给料；2-沉下物；3-磁铁；4-浮升物,四、电力分选,（一）基本原理,图2-39 电选分离过程示意图1-高压绝缘子；2-偏向电极；3-给料斗；4-辊筒电极；5-毛刷；6-电晕电极,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,图2-40静电鼓式分选机示意图 1-转鼓；2-导体产品受槽；3-非导体产品受槽,图2-41 YD-4型高压电选机示意图,五、浮选（一）浮选原理 浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通入空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。,，,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,（二）浮选药剂,1、捕收剂 2、起泡剂 3、调整剂,第二章 固体废物的预处理,第四节 固体废物的分选,图2-42 机械搅拌式浮选机1-槽子；2-叶轮；3-盖板；4-轴；5-套管；6-进浆管；7-循环孔；8-稳流板；9-闸门；10-受浆箱；11-进气管；12-调节循环量的闸门；13-闸门；14-皮带轮；15-槽间隔板,图2-43 从煤矸石中分选回收硫铁矿