固体废弃物的预处理学

§2-2固体废弃物的压实与破碎Densification(compaction)andSizeReductionofSolidWastes目前一页\总数九十四页\编于十三点2-2-1固体废物的压实（Compaction）一、压实目的及操作原理二、固体废物压实器三、压实器的选择四、生活垃圾的压实处理结果目前二页\总数九十四页\编于十三点一、压实目的及操作原理

压实的原理主要是减少空隙率，将空气压掉。如若采用高压压实，除减少空隙外，在分子之间可能产生晶格的破坏使物质变性。

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。目前三页\总数九十四页\编于十三点

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、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。目前四页\总数九十四页\编于十三点二、固体废物压实器构造：容器单元和压实单元二部分类别：固定和移动容器单元接受废物，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。移动式压实器一般安装在收集垃圾车上，接受废物后即行压缩，随后送往处置场地。固定式压实器一般设在废物转运站、高层住宅垃圾滑道的底部，以及需要压实废物的场合。

目前五页\总数九十四页\编于十三点(一)金属类废物压实器1．三向联合式压实器右图是适合于压实松散金属废物的三向联合式压实器。它具有三个互相垂直的压头，金属等类废物被置于容器单元内，而后依次启动1、2、3三个压头，逐渐使固体废物的空间体积缩小，容重增大，最终达到一定的尺寸。压后尺寸一般在200－1000mm之间。目前六页\总数九十四页\编于十三点2、回转式压实器右图是回转式压实器的示意图。废物装入容器单元后，先按水平式压头1的方向压缩，然后按箭头的运动方向驱动旋动式压头2，使废物致密化，最后按水平压头3的运动方向将废物压至一定尺寸排出。目前七页\总数九十四页\编于十三点(二)城市垃圾压实器

1．高层住宅垃圾滑道下的压实器右图是这种压实器工作的示意图，(a)为压缩循环开始，从滑道中落下的垃圾进入料斗。(b)为压缩臂全部缩回处于起始状态，压缩室内充入垃圾。当压臂全部伸展，垃圾被压入容器中，如(c)图，当垃圾不断充人最后在容器中压实。可以将压实的垃圾装入袋内。目前八页\总数九十四页\编于十三点（b）钢轮压实机（a）高履带压实机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目前九页\总数九十四页\编于十三点

（二）、城市垃圾压实器

城市垃圾压实器与金属类废物压实器构造相似。常采用的有三向联合式压实器及水平式压实器。为了防止垃圾中有机物腐败，要求在压实器的四周涂敷沥青。下图是用于压实城市垃圾的水平式压实器。目前十页\总数九十四页\编于十三点先将垃圾加入装料室，启动具有压面的水平压头3，使垃圾致密化和定形化，然后将坯块推出。推出过程中，坯块表面的杂乱废物受破碎杆作用而被破碎，不致防碍坯块移出。目前十一页\总数九十四页\编于十三点Baler/CanCrusher目前十二页\总数九十四页\编于十三点TransportofBalingWaste目前十三页\总数九十四页\编于十三点三、压实器的选择

压实器的选择主要针对压缩比，应当选择合适的压缩比和使用压力。此外，应注意压缩过程中的情况，如城市垃圾压缩过程中会出现水分，塑料热压时会粘在压头上等，应对不同废物采用不同压缩机。在城市垃圾的综合利用中，垃圾压实后产生水分，在风选分离纸时是不利的，因此，是否选用压实装置与后继处理过程也有关、应当综合考虑。目前十四页\总数九十四页\编于十三点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5：1目前十五页\总数九十四页\编于十三点

在四周垫有铁丝网的容器中装入垃圾、然后进入压缩机压缩，压力为16～20MPa，压缩为1/5。压缩后的块体由向上的推动活塞柜橱压缩腔，送入180～200C沥青浸渍池10S涂浸沥青防漏，冷却后经运输皮带装入汽车运往垃圾填埋场，压缩污水经油水分离器入活性污泥处理池经处理后排放，该工艺处理量可达600t/d.目前十六页\总数九十四页\编于十三点四、生活垃圾的处理结果A.经一般的压实处理后，城市生活垃圾的体积可减少至60-70%，压缩后的密度为400-600kg／m3。（比水轻）目前十七页\总数九十四页\编于十三点B.日本曾采用过高压压实处理生活垃圾的实验。高压＝258kg／cm2，处理后物质密度为1125.4kg／m3。（这样物质已发生了质变）有机物从压前（6000ppm）下降至，压后（150ppm)；…直接消灭了许多有机质，相当于降解作用。高压后的垃圾块已成为一种均匀的类似于塑料结构的惰性物质，自然暴露于空气中3年无明显降解现象。当然好，太费钱！目前十八页\总数九十四页\编于十三点阅读资料目前十九页\总数九十四页\编于十三点目前二十页\总数九十四页\编于十三点2-2-2固体废物的破碎（SizeReduction）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、破碎的目的1、减容、便于运输和贮存；2、提供分选要求的粒度，提高分选效果；3、增大比表面积，提高分选热处理、生化处理工艺的效率；4、为综合利用作准备（制砖、制水泥等）；5、提高压实密度、均匀度，以便填埋，加速复土还原；6、防止粗大、锋利废弃物破坏焚烧、热解等设备的硬件部分。目前二十一页\总数九十四页\编于十三点2-2-2固体废物的破碎（SizeReduction）二、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。目前二十二页\总数九十四页\编于十三点一般，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，破碎难度目前二十三页\总数九十四页\编于十三点硬度：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。目前二十四页\总数九十四页\编于十三点（2）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目前二十五页\总数九十四页\编于十三点(a)压碎(b)劈碎(c)折断(d)磨剥（e）冲击破碎常见的机械能破碎方法目前二十六页\总数九十四页\编于十三点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湿式破碎机的构造原理图目前二十七页\总数九十四页\编于十三点（3）破碎比和破碎段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：目前二十八页\总数九十四页\编于十三点（4）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目前二十九页\总数九十四页\编于十三点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目前三十页\总数九十四页\编于十三点三、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目前三十一页\总数九十四页\编于十三点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目前三十二页\总数九十四页\编于十三点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）立轴锤式破碎机目前三十三页\总数九十四页\编于十三点

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目前三十四页\总数九十四页\编于十三点

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目前三十五页\总数九十四页\编于十三点

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目前三十六页\总数九十四页\编于十三点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。目前三十七页\总数九十四页\编于十三点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）、冲击式破碎机目前三十八页\总数九十四页\编于十三点（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、杂器等生活废物目前三十九页\总数九十四页\编于十三点（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目前四十页\总数九十四页\编于十三点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。

目前四十一页\总数九十四页\编于十三点由固定刀（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。

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目前四十二页\总数九十四页\编于十三点

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目前四十三页\总数九十四页\编于十三点（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。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目前四十四页\总数九十四页\编于十三点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目前四十五页\总数九十四页\编于十三点（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目前四十六页\总数九十四页\编于十三点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目前四十七页\总数九十四页\编于十三点（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。目前四十八页\总数九十四页\编于十三点

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。目前四十九页\总数九十四页\编于十三点§2-3固体废弃物的分选

SeparationofSolidWastes

目前五十页\总数九十四页\编于十三点

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，包括:

（1）手工检选：适用于废物产源地、收集站、处理中心、转运站或处置场。目前，手工捡选大多数集中在转运站或处理中心的废物传送带两旁。目前五十一页\总数九十四页\编于十三点

（2）机械分选：方法很多，应用范围较广。但机械分选大多要在废物分选前进行预处理，一般至少需经过破碎处理。

机械分选方法：筛选、风选、浮选、磁选、电选、摩擦和弹跳分选、光电分选和涡流分选等等。具体方法根据废物组成中各种物质的性质差异选择确定。目前五十二页\总数九十四页\编于十三点一、筛选Screening

：按粒度分选的技术棒条筛格筛滚筒筛振动筛目前五十三页\总数九十四页\编于十三点（1）筛选原理

为了使粗细物料通过筛面分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动！

物料分层：筛面上的物料层处于松散状态。形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。细粒透筛：使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。目前五十四页\总数九十四页\编于十三点

细粒透筛时，尽管粒度都小于筛孔，但它们透筛的难易程度却不同。粒度小于筛孔3/4的颗粒：易筛粒粒度大于筛孔3/4的颗粒：难筛粒目前五十五页\总数九十四页\编于十三点（2）筛分效率筛上产品Q2，θα表示入筛原料中小于筛孔级别的含量（%）β表示筛下物料中小于筛孔的物料的含量（%）；θ表示筛上物料中小于筛孔的物料的含量（%）Q表示原料质量Q1表示筛下物质量Q2表示筛上物质量目前五十六页\总数九十四页\编于十三点（3）影响筛分率的因素

A.易筛粒越多，筛分率越高，接近3/4筛孔的颗粒越多，筛分率越低；

B.含水率：筛孔较大，无泥的情况下，含水少时，筛分率很低；当含水较多时，（此时相当于湿式筛分），筛分率高。

C.颗粒形状：

a.球型、立方型、多边型（近三向等长的）颗粒，筛分率高；

b.扁平、长方状、长条状颗粒，筛分率低；目前五十七页\总数九十四页\编于十三点D.筛面结构的影响编织网筛面…筛分率相对最高；冲孔筛面…筛分率相对适中；棒条筛面…筛分率相对最低。E.筛子自身的动力学条件筛面倾角、筛面长宽比等因素。一般筛面倾角以15°-20°为宜，筛面长宽比以2.5/1–3/1为宜；F.筛分操作条件的影响连续均匀给料速度、最佳物料厚度、振动幅度等因素都有影响。目前五十八页\总数九十四页\编于十三点（4).筛分设备

A.滚筒筛（转筒筛）Rotaryscreen

类似球磨机，轴角3°-5°，转动过筛。6.筛分设备trommelscreen目前五十九页\总数九十四页\编于十三点B.惯性振动筛Vibratingscreens

经不平衡的旋转所产生的离心惯性振动筛子。目前六十页\总数九十四页\编于十三点C.共振筛

用连杆上装有弹簧的曲柄连杆来驱动筛子振动。目前六十一页\总数九十四页\编于十三点Discscreens目前六十二页\总数九十四页\编于十三点不同类型筛子的筛分效率目前六十三页\总数九十四页\编于十三点立式风力分选机：上升气流风选机风选设备卧式风力分选机：水平气流风选机

卧式风力分选机结构和工作原理示意图二、风选:按密度分选

目前六十四页\总数九十四页\编于十三点

立式风力分选机工作原理示意图旋流器给料提取物空气重质组分轻质组分给料重质组分旋流器空气提取物轻质组分提取物给料风机旋流器重质组分轻质组分空气目前六十五页\总数九十四页\编于十三点重质组分给料轻质组分空气（a）锯齿型风力分选机（b）振动式风力分选机（c）回转式风力分选机提取物给料重质组分空气旋流器轻质组分重质组分空气轻质组分振动方向给料目前六十六页\总数九十四页\编于十三点目前六十七页\总数九十四页\编于十三点三、浮选frothflotation

：按润湿性分选

润湿性:物质被水润湿的程度.

许多无机废物极易被水润湿，而有机废物则不易被水润湿。易被水润湿的物质，称为亲水性物质；不易被水润湿的物质，称为疏水性物质。浮选药剂：捕收剂、起泡剂、调整剂目前六十八页\总数九十四页\编于十三点常用的捕收剂异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类非极性油类捕收剂：煤油、柴油等

（1）捕收剂：主要作用是使欲浮的废物颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着。

目前六十九页\总数九十四页\编于十三点

（2）起泡剂：表面活性物质，主要作用在水-气界面上使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层常用的起泡剂:松醇油、脂肪醇等。松醇油的主要成分为α-萜烯醇（C10H17OH）结构式为：目前七十页\总数九十四页\编于十三点气泡气泡气泡气泡起泡剂起泡剂与捕收剂的相互作用起泡剂在气泡表面的吸附气泡气泡捕收剂表面活性起泡剂非表面活性起泡剂目前七十一页\总数九十四页\编于十三点常用的调整剂种类调整剂系列pH调整剂活化剂抑制剂絮凝剂分散剂典型代表酸、碱金属阳离子、阴离子HS－、HSiO3－等O2、SO2和淀粉、单宁等腐植酸、聚丙烯酰胺水玻璃磷酸盐

（3）调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。目前七十二页\总数九十四页\编于十三点浮选设备XJK型机械搅拌式浮选机气泡在浮选机内的运动示意图目前七十三页\总数九十四页\编于十三点浮选工艺过程：包括调浆、调药、调泡三个程序。（1）调浆：浮选前料浆浓度的调节，它是浮选过程的一个重要作业。一般，浮选密度较大、粒度较粗的废物颗粒，往往用较浓的料浆；反之浮选密度较小的废物颗粒，可用较稀的料浆。（2）调药：浮选过程药剂的调整，包括提高药效、合理添加、混合用药、料浆中药剂浓度调节与控制等。（3）调泡：浮选气泡的调节。气泡越小，数量越多，气泡在料浆中分布越均匀，料浆的冲气程度越好，为欲浮颗粒提供的气液界面越充分，浮选效果越好。对机械搅拌式浮选机，当料浆中有适量起泡剂存在时，大多数气泡直径介于0.4～0.8mm，最小0.05mm，最大1.5mm，平均0.9mm左右。目前七十四页\总数九十四页\编于十三点四、磁选：磁性差异

f磁非磁性产品f机磁性产品废物磁选分离的关键是确定合适的f磁目前七十五页\总数九十四页\编于十三点常用磁选机吸持型磁选机悬吸型磁选机磁力滚筒

湿式CNT型永磁圆筒式磁选机

目前七十六页\总数九十四页\编于十三点吸持型磁选机给料电磁铁刮片磁性产品非磁性产品（a）滚筒式吸持磁选机（b）带式吸持磁选机旋转方向电磁铁刮片磁性产品非磁性产品给料目前七十七页\总数九十四页\编于十三点（a）一般式除铁器磁性产品带式磁选机非磁性产品给料悬吸型磁选机

（b）带式除铁器电磁铁给料目前七十八页\总数九十四页\编于十三点非磁性物质磁性物质磁性物质分隔档板运输皮带（a）永磁磁滚筒结构示意图固体废物磁性物质分离块隔离板非磁性物质永磁滚筒磁选机结构与工作原理图（b）磁滚筒分选原理图目前七十九页\总数九十四页\编于十三点目前使用的电选机，按电场特征主要分为（1）静电分选机（2）复合电场分选机

根据导电性，废物分为

导体

半导体非导体五、电选ElectrostaticSeparation

：电性目前八十页\总数九十四页\编于十三点电极转鼓导体产品槽非导体产品槽－电荷＋电荷（a）静电辊筒式分选机（b）YD-4型高压电选机目前八十一页\总数九十四页\编于十三点目前八十二页\总数九十四页\编于十三点给料斗滚筒电极毛刷偏向电极高压绝缘子电晕电极导体半导体非导体复合电场（静电-电晕）分选机分选原理图目前八十三页\总数九十四页\编于十三点六、摩擦与弹跳分选

摩擦与弹跳分选：根据固体废物中各组分在斜面上摩擦系数和碰撞系数的差异，造成不同组分在斜面上具有不同的运动速度和运动轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。（1）分选原理

给料颗粒废物纤维废物重力摩擦力目前八十四页\总数九十四页