第三章固体废物的物理处理

1、第第三三章章 固体废物的固体废物的物理处理物理处理 固废处理系统的构成固废处理系统的构成（阶段）处 压 破 分 浓 脱 回 再 堆 焚 热 破 压 固 熔 填 处理 实 碎 选 缩 水 收 生 肥 烧 解 碎 缩 化 融 埋 置预预 预处理预处理使固废适合于运输、资源化和处置的形式 而采用的一系列预先加工。 前预处理前预处理资源化处理资源化处理处处 置置后预处理后预处理 一、压实概念、目的、原理一、压实概念、目的、原理 1 1、概念、概念 压实压实又称压缩。通过外力加压于松散的固体物，以缩小其体积，使其变得密实的操作过程简称为压实。 2 2、目的、目的 增大容重（密度），减小体积，降低运输成本

2、。城市垃圾通过压实其容重可由0.10.10.6t0.6tm m3 3提高到1t1tm m3 3左右，若通过高压压缩，可达1.1251.38t1.1251.38tm m3 3，体积可减为原体积的1 110101 13 3。因此，垃圾运输、填埋处理前常要压实处理。 制取高密度惰性块料（日本），便于贮存、填埋或作为建筑材料（日本12%12%的垃圾经压实再填埋）。 日本国土面积377748km377748km2 2，占中国的3.93%3.93%。 3 3、原理、原理 利用机械的方法减少垃圾的空隙率，将空气挤压出来，增加固体废物的聚集程度。或破坏晶格使物质变性。二、压缩程度的度量二、压缩程度的度量 判断

3、压实效果，比较压实技术与压实设备的效率。可用密度密度、孔隙率孔隙率、孔隙比孔隙比、体积减少百分比体积减少百分比、压缩比压缩比和压缩倍数压缩倍数等参数来表示。 固废总体积固废总体积 V Vm m=V=Vs sV Vv v 固废总质量固废总质量 W Wm m=W=Ws sW Ww w 1 1、密度、密度（密实程度）易测定，比较实用 湿密度湿密度w w=W=Wm m/V/Vm m W Wm m 固废总质量，V Vm m固废总体积。 一般收运及处理过程中测定的均是湿密度。 干密度干密度d d=W=Ws s/V/Vm m W Ws s 固废颗粒质量，W Ws s= W= Wm m- W- Ww w（水分

4、质量）。 2 2、压缩比、压缩比 r r 和压缩倍数压缩倍数 n n r=Vr=Vf f/V/Vm m r1 r1， n=Vn=Vm m/V/Vf f n1n1 工程上常用式中，V Vf f压缩后的体积（原始体积）； V Vm m压缩前的体积。 三三、压实机械压实机械 1 1、类型、类型 固定式压实机械固定式压实机械 一般设在废物收集站或转运站，使用较为普遍。如高层住宅垃圾压实器、家用小型压实器、中转站专用压实机、工业大型压缩机等。 移动式压实机械移动式压实机械 一般安装在卡车上，当接受废物后立即进行压实操作，随后运往处置场地。如后装式压缩车、侧装式压缩车等。 按压力大小压力大小：分为高压高压

5、、中压中压和低压机械低压机械； 按压缩容器大小压缩容器大小：分为大型大型、中型中型和小型压缩机小型压缩机； 按压缩物料种类压缩物料种类：分为金属类金属类和非金属类压缩机械非金属类压缩机械。 2 2、构造组成、构造组成 一般由供料单元供料单元和压实单元压实单元两部分组成。 供料单元供料单元接受废物并把它们送入压实单元。 压实单元压实单元装有液压或气压操作的压头，利用高压使 废物致密化。 3 3、压实器工作原理、压实器工作原理 金属类废物压实器金属类废物压实器 . .三向联合式压实器三向联合式压实器（三向垂直式压实器） 适合于压实松散金属废物，具有三个互相垂直的压头（依次启动），压后尺寸一般在20

6、02001000mm1000mm之间。 . .回转式压实器回转式压实器（1、3水平压头，2旋动压头） 先启动水平压头水平压头1 1推料压缩 再驱动旋动压头旋动压头2 2致密化最后按水平压头水平压头3 3的压缩方向将废物压到一定尺寸后排出。 城市垃圾压实器城市垃圾压实器 . .高层住宅垃圾压实器高层住宅垃圾压实器（国外高层住宅垃圾滑道底部） 垃圾从滑道中落入料斗，单轴压臂单轴压臂缩回、伸展来回运动，垃圾不断充入压缩容器中，最后装入袋内。 . .垃圾收运压实器垃圾收运压实器 常采用与金属类废物压实器构造相似的三向联合式三向联合式压实器及水平式水平式压实器。如转运站、收集车上的压实器等。四四、填埋场

7、的压实、填埋场的压实 1 1、压实机械生产效率、压实机械生产效率 P P压压6060、K K置于分置于分母之分母母之分母 六、填埋场的压实六、填埋场的压实 2 2、压实机械、压实机械生活垃圾预压缩铁丝网包紧主压缩捆扎沥青浸渍包覆10s冷却后约1t重填埋 主压缩 P=16P=1620MPa20MPa（160200kgf/cm2 ），），n=5n=5； 垃圾捆包容重可达1.1251.1251.38t/m1.38t/m3 3； 压缩污水经油水分离器入活性污泥处理系统。 19721972年以来，美国美国和日本日本（甲府、横须贺、滨松、大坂等）等国广泛应用了上述流程。五、国外垃圾高压成捆处理工艺五、国外

8、垃圾高压成捆处理工艺 一、概述一、概述 通过外力作用，破坏物体内部的凝聚力凝聚力和分子间作用分子间作用力力而使物体破裂变碎的操作过程统称为破碎。破碎破碎是固体废物处理技术中最常见的预处理工艺最常见的预处理工艺。 1 1、破碎的目的破碎的目的 (4条) 使固废容积减小，便于压缩运输、贮存和高密填埋 为固废分选提供必要的入选粒度，使联体矿物或异体材料分离，以便有效地回收利用； 使颗粒不均匀的固废均匀化，增大固废比表面积，提高热处理、生物处理效率； 防止粗大、锋利废物损坏分选、焚烧和热解设备；2 2、破碎的方法、破碎的方法 固体废物的破碎方法很多，主要有四种：四种： 冲击破碎冲击破碎、剪切破碎剪切破

9、碎、挤压破碎挤压破碎、摩擦破碎摩擦破碎等， 此外还有专用的低温破碎低温破碎和湿式破碎湿式破碎。基本破碎作用基本破碎作用 3 3、破碎设备技术指标、破碎设备技术指标 破碎设备设计时，主要考虑两方面的技术指标技术指标：一是破碎比破碎比；二是单位动力消耗单位动力消耗。 破碎比破碎比：给料粒度与破碎产物粒度之比。 极限破碎比极限破碎比i i（在工程设计中常被采用） i=Di=Dmaxmax/d/dmaxmax D Dmaxmax废物破碎前的最大粒度，确定破碎机口宽。 d dmaxmax废物破碎后的最大粒度； 真实破碎比真实破碎比i i（在科研和理论研究中常采用） i=Di=Dcpcp/d/dcpcp

10、D Dcpcp废物破碎前的平均粒度； d dcp cp 废物破碎后的平均粒度。 单位动力消耗单位动力消耗 单位动力消耗是指单位质量破碎产品单位质量破碎产品的能量消能量消耗耗，用以判别破碎机消耗的经济性。 一般情况下，废物破碎设备的单位动力消耗可根根据经验数据来确定据经验数据来确定，在经验数据不足的情况下，可以根据KickKick定律定律来计算： E=cE=cD/dD/d 式中，E E单位动力消耗，kWht； c c动力消耗常数，kWht； D D废物原始尺寸； d d废物最终尺寸。 4 4、破碎流程破碎流程 基本流程基本流程： 筛 分 筛 筛 筛 分 下 上 筛 物 物 下 筛 分 物 筛 筛

11、 筛 上 筛 上 下 物 下 物 物 物 （a a） （b b） （c c） （d d） a.a. 单纯破碎工艺 b.b. 带预先筛分破碎工艺 c.c. 带检查筛分破碎工艺 d.d. 带预先筛分和检查筛分破碎工艺 破碎破碎破碎破碎 二、破碎机械二、破碎机械 1 1、颚式破碎机颚式破碎机 出现于18581858年年，俗称老虎口老虎口。一种古老的破碎设备，具有构造简单、工作可靠、易制造、维修方便等优点，至今仍广泛应用于选矿、建材和化学工业等部门。 简单摆动颚式破碎机简单摆动颚式破碎机（双肋板机构） 组成：组成：机架、工作机构、传动机构、保险装置等； 固定颚固定颚和动颚动颚构成破碎腔破碎腔。原理：原

12、理： 复杂摆动型颚式破碎机复杂摆动型颚式破碎机 构成：构成： 无动颚心轴无动颚心轴，动颚与连杆合二为一合二为一，仅一块肋板 原理：原理： 动颚既水平水平摆动，又垂直垂直运动，故是一种复杂运动复杂运动合二合二为一为一2 2、冲击式破碎机、冲击式破碎机 工作原理工作原理 物料块物料块破碎机腔破碎机腔转子冲击转子冲击（一次）碎块撞碎块撞壁壁（二次）弹回物料再次被转子击碎弹回物料再次被转子击碎 难于破碎的物料被转子和固定板挟持而剪断，破碎产品由下部排出。 类型类型 应用较多的有锤式破碎机锤式破碎机和反击式破碎机反击式破碎机两类。 反击式破碎机反击式破碎机 一种新型高效一种新型高效破碎设备。破碎设备。广

13、泛用于广泛用于: :水泥、火电、玻璃、化工、建材、冶金等工业。（反击式反击式）冲击板、研磨板冲击板、研磨板、筛条同时安装、筛条同时安装可破碎各种固废可破碎各种固废（固定无销轴固定无销轴） 锤式破碎机锤式破碎机 适用范围：适用范围：矿业废物、硬质塑料、干燥木制废物、废弃金属家用器物如电冰箱、洗衣机、废旧汽车等。反时旋转左端磨损； 顺时旋转右端磨损；组成部分：组成部分：转子转子: :主轴、圆盘、销轴和锤子等部件构成; 破碎板破碎板; ;|筛板筛板; ;|进料口进料口废旧家具电器 3 3、辊式破碎机辊式破碎机 主要破碎脆性材料破碎脆性材料，如玻璃等废物，对延性材料延性材料如金属罐等只起压平作用压平作

14、用。 组成：组成：对辊、调整及弹簧装置、传动装置和机架等。 工作过程：工作过程： 借助转辊摩擦力将物料抓取拉入破碎腔内，使之受到挤压挤压和磨剥磨剥作用而破碎。 4 4、剪切式破碎机、剪切式破碎机 剪切式破碎机 Von Roll Von Roll型往复式剪切破碎机型往复式剪切破碎机（冯罗尔型） 该机类似一排大剪刀剪刀。由7 7个平行固定刀杆机架个平行固定刀杆机架和6 6个两边装刀的耙状可动刀架个两边装刀的耙状可动刀架构成，间隔30cm30cm，剪切尺寸30cm30cm。适用于适用于城市垃圾焚烧厂的废物破碎。 旋转式剪切破碎机旋转式剪切破碎机 破碎机一般有3 35 5个回转刃个回转刃和1 12 2

15、个固定刃个固定刃。适于适于厨余类废物厨余类废物的破碎。 缺点缺点：废物中混入异物时容易发生故障。可动刃固定刃往复刃回转刃往复刀具往复刀具1212片，刀片，刀杆杆6 6个。个。固定刀具固定刀具1212片片, ,刀刀杆杆7 7个。个。 5 5、球磨机、球磨机 组成：组成：圆柱形筒圆柱形筒体；端盖；体；端盖；中空轴径；中空轴径；轴承；传动轴承；传动大齿轮；动大齿轮；动力小齿轮。力小齿轮。 工业球磨机工业球磨机 三、特殊破碎技术三、特殊破碎技术 1 1、低温破碎、低温破碎 原理和流程原理和流程 原理原理 在低温冷冻（-60-60-120-120）条件下固废各物质脆化温度不同，某些易冷脆，另一些则不易冷

16、脆。利用低温变脆既可将一些废物有效地破碎，又可达到选择选择性破碎分选。性破碎分选。 制冷剂制冷剂液态氮，沸点195.8195.8，无毒，无爆炸性且货源充足，但需量较大，制冷耗能大，费用高。 目前仅限于仅限于常温难破碎的物料，如橡胶、塑料橡胶、塑料等。 流程流程轮胎、胶管电线等预冷装置浸没冷却装置冲击破碎机各种分选机高速冲高速冲击破碎机击破碎机 低温较常温破碎的优点低温较常温破碎的优点 低温破碎低温破碎动能耗可减至1/41/4以下，噪声降低4dB4dB7dB7dB ，振动减轻1/41/41/51/5。 低温破碎的应用低温破碎的应用 塑料的低温破碎塑料的低温破碎 有关研究成果归纳如下； . . 各

17、种塑料的脆化点各种塑料的脆化点 聚氯乙烯（PVC）-5-5-20-20, 聚乙烯（PE）-95-95-135-135,聚丙烯（PP）0 0-20-20. . . .冷冻装置冷冻装置 冷槽绝热壁厚300mm300mm，喷射液氮雾，塑料在槽内皮带上前移4m4m，喷雾4min4min后，槽内温度可达-75-75；62min62min后可达-167-167； . .机械破碎比较机械破碎比较 拉伸、曲折、压缩拉伸、曲折、压缩低温破碎所需动力比常温大比常温大，而冲击冲击低温破碎所需动力比常温要小得多要小得多。 . . 膜状塑料难于低温破碎膜状塑料难于低温破碎 . .低温破碎宜选择冲击破碎较为合适。低温破碎

18、宜选择冲击破碎较为合适。 废轮胎的低温破碎废轮胎的低温破碎 2 2、湿式破碎、湿式破碎 湿式破碎技术以从废纸中回收纸浆回收纸浆为目的而发展起来的。是基于纸类在水力作用下发生浆化，因而将废物与与制制浆造纸浆造纸结合起来。已在发达国家获得利用。 目前，美国美国和日本日本（1975年4月）已安装了湿式破碎机废轮胎传送带压孔机预冷冻装置浸没冷冻槽冲击破碎机磁选机锤式破碎机（二次）粒度分选机撑轮圈橡胶和内嵌线 湿式破碎技术的优点湿式破碎技术的优点 含纸垃圾变成浆状物，可按流体操作处理； 不会出现蚊蝇和恶臭，卫生条件好； 不会产生噪声、粉尘、发热和爆炸的危险性； 脱水有机残渣的质量、粒度和水分等变化小；

19、湿式破碎技术适用范围：湿式破碎技术适用范围： 废物中纸类含量高纸类含量高或垃圾经风力分选风力分选而回收回收的纸纸类。一般认为可回收纸回收纸、玻璃玻璃、铁铁和有色金属有色金属。剩余泥土可作堆肥。 一、分选定义及方法一、分选定义及方法 1 1、分选定义、分选定义 分选分选是通过一定的技术将固废分成两种分成两种或两种以上两种以上的物质物质，或分成两种或两种以上的粒度级别粒度级别的过程。 分选过程分选过程是固废预处理中最为重要最为重要的操作工序操作工序。 基本原理：基本原理：利用物料物料的某些性质性质作为识别标志识别标志，然后用机械机械或电磁等分选装置电磁等分选装置加以选别，达到分离目的。 2 2、分

20、选方法：、分选方法：手工拣选、筛选、风力分选、跳汰机、浮选、溜槽、摇床、色别分选、磁选、涡流分选、静电分选、磁液分选等。 二、筛分二、筛分 1 1、筛分的概念、筛分的概念 筛分筛分筛分技术是利用筛子将松散固废松散固废分为两两种种或多种粒度级别多种粒度级别的分选方法。筛分也称筛选筛选。即将物料中小于筛孔的细粒物透过筛面，而大于筛孔的粗粒物留在筛面上 ，完成粗、细料分离的过程。 分离过程：分离过程： 物料分层（颗粒按上粗下细规则排列） 细粒透筛（3/4d3/4d易筛粒，易筛粒，3/4d3/4d难筛粒难筛粒） 必要条件必要条件：相对运动（物料和筛面之间）2 2、筛分效果评价指标筛分效果评价指标 筛分

21、效率筛分效率 是指筛下的产品质量与人筛废物中所含小于筛孔尺寸的颗粒质量之比，用百分数表示，即 （Q Q1 1QQ）100%100% 式中,筛分效率，%； Q Q1 1筛下废物质量（细粒）； Q Q入筛废物质量； 入筛废物中小于筛孔尺寸的颗粒含量（%）。 实际测定Q Q1 1和Q Q比较困难，故用下式计算效率： （）/（1 1） 100%100% 式中，筛上废物中小于筛孔的细粒含量，%； 推导：推导： Q QQ Q1 1Q Q2 2 （总量平衡式） QQ Q Q1 1Q Q2 2 （细粒物平衡式）式中，筛上废物中小于筛孔的细粒含量，%； Q Q2 2 筛上废物重量； 将 Q Q2 2Q QQ Q

22、1 1代入QQ Q Q1 1Q Q2 2 有 Q Q1 1（ ）Q /Q /（1-1- ） 再带入 （Q Q1 1/Q/Q）100%100% 有 （-）/（1-1-）100 %100 %。 式中，、 易估计或测量。 3 3、筛分机械、筛分机械 筛分机械筛分机械主要有固定筛固定筛、圆筒筛圆筒筛、振动筛振动筛、平面摇动筛、弧形筛和棒条筛，前三种前三种是常用常用的筛分设备筛分设备。 固定筛固定筛筛面由许多平行排列的钢棒条(格条)组成，位置固定，倾斜安装，一般为30305555。 固定筛又称格筛格筛或棒条筛棒条筛。 圆筒筛圆筒筛（滚筒筛，也叫转筒筛） 一种特制的筛。筛面为带孔的圆柱形筒体侧面。筒体轴线

23、倾角3 35 5，置于若干滚子上，转速转速101015r/min15r/min。物料运物料运动状态：动状态：沉落和抛落状态。优点：优点：耗能小，不堵塞筛孔。 振动筛振动筛 利用筛网筛网的振动频率振动频率对固废颗粒进行分级的设备。 筛箱及筛面振动轨迹筛箱及筛面振动轨迹圆形、椭圆形或直线。 类型：类型：按激振方式激振方式分为惯性振动筛惯性振动筛和共振筛共振筛。 惯性振动筛惯性振动筛通过不平衡不平衡物体的旋转旋转产生的离心惯性力使筛箱振动的一种筛分设备。 共振筛共振筛利用连杆连杆和装有弹簧装有弹簧的曲柄连杆机构曲柄连杆机构驱动筛箱筛箱和下机体下机体沿着倾斜倾斜方向振动振动的一种筛分设备。 三、重力分

24、选三、重力分选 1 1、概述、概述 重力分选重力分选根据固体颗粒间密度的差异，以及在运动介质中所受的重力、流体动力和其他机械力不同而实现按密度分选的过程。 重力分选共同特点：重力分选共同特点： 固体颗粒间必须存在密度密度(或粒度)的差异差异； 分选过程在运动介质中运动介质中进行； 在重力、流体动力、颗粒间摩擦力的综合作用综合作用下下，固体颗粒群松散并按密度按密度(或料度)分层分层； 分好层的物料在运动介质运动介质的托运下托运下达到分离分离。 重力分选介质重力分选介质空气、水、重液（水）、悬浮液（固液两相）； 重力分选方法重力分选方法风力分选、重介质分选、跳汰分选、摇床分选等。 2 2、重力分选

25、方法、重力分选方法 风选风选 风选风选又叫气流分选，气流分选，是风力分选的简称。 基本原理基本原理是气流能气流能将轻物料向上带走轻物料向上带走或水平带水平带向较远向较远的地方地方，而实现与重物料与重物料的相互分离相互分离。 气流分选过程：气流分选过程： 先是轻颗粒轻颗粒与重颗粒分离重颗粒分离，再是轻颗粒轻颗粒从气流中分气流中分离离。物料与气流的分离方法常用离心分选机离心分选机或叫做旋旋流器流器的装置进行分离。水平气流分选机竖向气流分选机应用最广泛应用最广泛倾斜式分离器(兼水平、垂直特点) 分选机类型分选机类型目前，风选作为城市垃圾处理的一种粗分手段粗分手段，把密度相差较大的有机组分和无机组分分

26、开。 重介质分选重介质分选（亦称沉浮分选） 分选条件分选条件 密度条件：密度条件：L Lc cf f 机机 磁选作用：磁选作用： 回收利用黑色金属； 保护后续设备免遭损坏； 提供净化无铁非磁性物料； 减少焚烧处理和填埋处置的废物数量。 永磁磁滚筒电磁磁滚筒一般式除铁器悬挂带式除铁器湿式CTN型永磁圆筒式磁选机（给料方向和圆筒旋转方向相反） 辊筒式磁选机（磁力滚筒）2 2、磁选、磁选 设备设备悬挂式磁选机按磁场强度按磁场强度弱磁场磁选机；弱磁场磁选机；强磁场磁选机强磁场磁选机。 CTNCTN型永磁圆筒式磁选机的工作原理型永磁圆筒式磁选机的工作原理 物料液物料液由给料箱直接进入圆筒磁系下方圆筒磁系

27、下方，非磁物质非磁物质由磁系下方左边排出左边排出；磁性物质磁性物质随圆筒逆旋逆旋至给料方向排出 主要用于d0.6mmd0.6mm强磁性颗粒的回收，从钢铁冶炼含铁尘泥和氧化铁皮中回收铁。 圆筒 磁系 给料 槽体 机架 溢流堰 磁性物质 非磁性物质 五、电选技术五、电选技术 1 1、电选原理、电选原理是利用固废组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种方法。全称电力分选电力分选。 分离过程分离过程（电晕静电复合电场中） 颗粒均匀给入辊筒上； 颗粒进入电晕电场区获得负电荷； 导体导体完全放电并从辊筒获得正电荷而被排斥首先落向前方落向前方；非导体非导体剩余电荷最多，与辊筒相吸最后被毛刷强制刷下被毛刷强

28、制刷下；半导半导体体颗粒于二者之间落下于二者之间落下。 2 2、电选设备及应用、电选设备及应用 静电鼓式分选机静电鼓式分选机美专利设备分离对象：分离对象：玻璃和铝粒10r/min清除玻璃中70%的金属 静电分选机静电分选机 适用对象：适用对象： 塑料、橡胶 皮革、玻璃等与 金属的分离。 YD-4 YD-4型高压电选机及其应用型高压电选机及其应用 该机特点：该机特点：电晕电场区宽，特殊下料装置，双筒并列，结构合理，处理能力大，效率高。适用对象：适用对象：粉煤灰专用设备；目的目的炭灰分离炭粒炭粒导体；灰粒灰粒不良导体。 六、浮选技术六、浮选技术 1 1、浮选原理、浮选原理 浮选主要是利用欲选物质对气泡粘附的选择性。选择选择性取决于性取决于固体颗粒、水、气泡颗粒、水、气泡三相界面间的物化特性，其中，颗粒表面的润湿性润湿性比较重要。 2 2、浮选药剂、浮选药剂 捕收剂；捕收剂； 起泡剂；起泡剂； 活化剂活化