现代固体废物处理处置技术-4-预处理技术

1、4 固体废物预处理技术,4.1概述 4.2固体废物的压实 4.3固体废物的破碎 4.4固体废物的分选,4.2固体废物的压实,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。,当对固体废物实施压实操作时： 压力，空隙体积，表现体积也随之，而容重。,一、压实原理,固体废物经过压实处理后体积减少的程度叫压缩比R：,容重：固体废物的干密度，用表示。,固体废物颗粒重,固体废物中水分重,固体废物表观体积,固体废物总重,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、纤维、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

2、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。,二、压实设备：压实器,图2.1 水平压实器结构图,图2.2 三向联合压实器,图2.3 回转式压实器,（b）钢轮压实机,（a）高履带压实机,图2-4 填埋场常用的移动式压实机,图2.4 城市垃圾压缩处理工艺流程,180200沥青浸渍池10s,压力为1620MPa，压缩比可达5：1,4.3固体废物的破碎,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。,

3、机械强度，破碎难度。 废物粒度，机械强度，破碎难度,硬度：指固体废物抵抗外力机械侵入的能力。,（2）破碎比和破碎段,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：,（3）破碎的四个基本工艺流程,（a）单纯破碎工艺,（b）带预先筛分的破碎工艺,（c）带检查筛分破碎工艺,（d）带预先和检查筛分破碎工艺,(a)压碎 (b) 劈碎 (c) 折断 (d) 磨剥,（e）冲击破碎,图 2-5 常见的机械能破碎方法,图2-6 湿式破碎机的构造原理图,图2-7 半湿式破碎机构造原理图,破碎分选易碎物质，如玻璃陶瓷,加水破碎分选纸类物质,二、常用的破碎设备,

4、（1）锤式破碎机,锤式、冲击式、剪切、鄂式、辊式破碎机和粉磨机,图2.20 单转子锤式破碎机示意图,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。,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。,可使金属切屑的松散体积减小38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,双转

5、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。,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,（2）、冲击式破碎机,（b）Hazemag型冲击式破碎机,主要用于破碎家具、电视机、杂器等生活废物,（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。,图2.7 往复式剪切

6、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。,由固定刀（12片）和旋转刀（35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。,图2.8所示为回转式剪切机结构示意图,破碎机借助预压机压缩盖的闭合将废物压碎，然

7、后再经剪切机剪断，剪切长度可由推杆控制。,（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。,图2.9 简单摆动颚式破碎机,图2.10 复杂摆动颚式破碎机,（5）、辊式破碎机,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。,（6）、粉磨机：主要有球磨机和自磨机,由圆柱形筒体、端盖、中空

8、轴颈、轴承和传动大齿圈组成。 筒体内装有直径25150mm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。,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300400mm，一次磨细到0.1mm以下，粉碎比可达30004000，比球磨机等有介质磨机大数十倍。,图2.33 干式自磨机的工作原理图。,4.4 固体废物的分选技术,固体废物的分选就是将固体废物中

9、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。 手工拣选:转运站或处理中心的废物传送带两边。 分类 机械分选:一般先经过破碎，包括:筛选(分)、 风选、浮选、磁选、电选、摩擦与 弹跳分选、光电分选和涡电流分选。,在固体废物处理、处置与回用之前应该进行分选，将有用的组分加以分选回收，将有害的成分分离出来，对固体废物进行分选有很重要的意义。,一、筛选,(一)筛选原理 1、筛选过程：利用一个或一个以上的筛面，将不同粒径颗粒的混合废物分成两组或两组以上颗粒组的过程。 该过程由物料分层和细粒透筛两个阶段组成。 条件 目的 易筛粒：粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒，很易通过粗

10、粒形成的间隙到达筛面而透筛。 难筛粒：粒度大于筛孔尺寸3/4的颗粒，粒度越接近筛孔尺寸就越难透筛。,2、筛分效率：筛选时实际得到的筛下产物的质量与原料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的质量比，用百分数表示。 (此时筛下产物全部为小于筛孔尺寸的颗粒 ) 式中： m 1为筛下产物质量，kg； m为入筛固体废物质量， kg ； 入筛固体废物中小于筛孔尺寸的细粒含量，%。 实际要测定m 、 m1比较困难。设： 式中： m2为筛上产物质量，kg；、分别为筛上、筛下产品中小于筛孔尺寸的细粒含量，%。,入筛固体废物 m ,筛上产品m2，x,筛下产品 m1， ,将式（4-2）代入式（4-3），得,将其代入式 (4

11、-1)，得,实际生产中由于筛网磨损而常有部分大于筛孔尺寸的粗粒进入筛下产品，此时，筛下产品不是100% m1 ，而是 m1，筛分效率的计算公式为：,m1=(x-x1)m/100-x1,=（x-x1）104/x（100-x1）,=（x-x1）100/x（-x1）,3、影响筛分效率的因素,（1）固体废物性质的影响： a、粒度组成（易筛粒含量越高，筛分效率越高）； b、含水率和含泥量（含水量小于5%且含泥质较少时，影响不大，属干式筛分；含水量达5%8% ，且颗粒粒度较细又含泥质时，颗粒间以及颗粒与网丝间产生较大凝聚力，堵塞筛孔，使筛分无法继续进行；含水量达10%14% 时，颗粒形成泥浆，凝聚力下降，

12、颗粒团聚体散成单体颗粒，筛分效率提高，属湿式筛分。） c、颗粒形状（球形最易，片状或条状颗粒，难通过圆形或方形筛孔的筛子，但易通过长方形筛孔的筛子。）,（2）筛分设备性能的影响：筛孔形状、筛面、筛子运动方式及运动强度、筛面宽度和长度、筛面倾角(15-25为易)。 （3）筛分操作条件的影响：注意连续均匀给料、及时清理和维修筛面。,（二）筛分设备,1、固定筛 2、滚筒筛 3、振动筛 (1)惯性振动筛 (2)共振筛,1、固定筛,筛分物料时，筛面固定不动的筛分设备。筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平或倾斜安装。 （1）棒条筛：由平行排列的棒条组成，筛孔尺寸为筛下粒度的1.11.2倍（一般不小于50

13、mm），棒条宽度应大于固体废物中最大快块度的2.5倍。适于筛分粒度大于50mm的粗粒废物，主要用在初碎和中碎之前，安装倾角一般为3035。 （2）格筛：由纵横排列的格条组成，一般安装在粗碎机之前，以保证入料块度适宜。,亦叫转筒筛，筛面为带孔的圆柱形筒体或截头的圆锥体。筛网一般为冲击板。安装倾角35。 物料在滚筒筛中的运动有三种状态： （1）沉落状态：颗粒被圆周运动带起，滚落到向上运动的颗粒层表面。 （2）抛落状态：筛筒转速足够高时，颗粒沿筒壁上升，沿抛物线轨迹落回筛底。 （3）离心状态：转速进一步提高，颗粒附着在筒壁上不再落下，此转速称为临界转速。 物料处于抛落状态时效果最佳，一般，物料在筒内

14、滞留2530S，转速56r/min时筛分效率最佳。,2、滚筒筛,振动方向与筛面垂直或近似垂直，振动次数6003600r/min，振幅0.51.5mm。物料在筛面上发生离析现象，密度大而粒度小的颗粒穿过密度小而粒度大的颗粒间隙，进入下层到达筛面，大大有利于筛分地进行。安装倾角一般控制在840之间。 （1）惯性振动筛 （2）共振筛,3、振动筛,通过由不平衡的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子。由于筛面作强烈的振动 ，消除了堵塞筛孔的现象，有利于湿物料的筛分。适用于0.10.15mm的粗中细粒废物的筛分。还可用作脱水振动和脱泥筛分。,惯性振动筛构造及工作原理图 (a ) 振动筛构造图；

15、(b)工作原理图,（1）惯性振动筛,利用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛分的。 优点：处理能力大，筛分效率高、耗电少以及结构紧凑 缺点：工艺复杂、机体重大、橡胶弹簧易老化。,共振筛构造及工作原理图 1、上筛箱2、下机体3、传动装置4、共振弹簧5、板簧6、支撑弹簧,（2）共振筛,二、风选,又称气流分选，是最常用的一种按固体废物密度分离固体废物中不同组分的重选方法。 （一）风选原理 风选，以空气为分选介质，气流将轻物料向上带走或水平带向较远的地方，重物料沉降或抛出较近距离。通常成为“竖向气流分选”和“水平气流分选”。 实质上包含两个过程： 分离出具有低密度、空气阻力大的轻

16、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）； 再进一步将轻颗粒从气流中分离出来，常采用旋流器（除尘）。,上升气流中颗粒受力分析,空气阻力，R,有效重力，G0,气流速度，ua,沉降速度，v0,固体颗粒实际沉降速度v=v0-ua据此风力可以缩短颗粒到达沉降末速的时间和距离因此可以使上升气流进行分选。 当v0ua时，v0， 颗粒向下做沉降运动； 当v0=ua时，v=0， 颗粒做悬浮运动； 当v0f非磁 f磁=mx0HgradH 式中： m废物颗粒质量，g ；x0废物颗粒的比磁化系数，cm3/g；H磁选机的磁场强度，Oe(奥斯特， 1 Oe =79.5775A/m)；gradH磁选机

17、的磁场梯度， Oe/cm。,固体废物中各种物质磁性分类（据比磁化系数）： 1、强磁性物质：x03810-6cm3/g 2、弱磁性物质: x0=(0.197.5)10-6cm3/g 3、非磁性物质: x00.1910-6cm3/g HgradH 反应磁选设备特性。 根据H的大小磁选设备分为三类： 1、弱磁场磁选设备：磁极表面H1700 Oe, 分选x0大的颗粒； 2、中等磁场磁选设备：磁极表面20006000 Oe，分选x0中等的颗粒； 3、强磁场磁选设备：磁极表面H=600026000 Oe，分选x0小的颗粒； 此外要求gradH 0，也就是说磁选必须再非均匀磁场中进行。,铁磁性物质在磁场中的

18、分离,（二）常用磁选机,1、磁力滚筒 2、吸持型磁选机 3、悬吸型磁选机 4、湿式永磁圆筒式磁选机,1、磁力滚筒,又称磁滑轮，主要由磁滚筒和输送皮带组成。磁滚筒有永磁滚筒和电磁滚筒两种。,2、吸持型磁选机 废物颗粒通过输送皮带直接送至收集面上。 滚筒式：水平滚筒外壳由黄铜或不锈钢制造，内包有半环形磁铁。 带式：磁性滚筒与废物传送带合为一体。,3、悬吸型磁选机 一般式除铁器：通过传送带将废物颗粒输送穿过有较大梯度的磁场。为间断式工作，通过切断电磁铁的电流排出铁物。 带式除铁器：连续工作式，铁物数量较多时适用。,4、湿式永磁圆筒式磁选机 分为顺流型和逆流型两种形式，常用的为逆流型。 顺流型磁选机的

19、给料方向和圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向一致 。 逆流型则正好相反，主要适用于粒度小于0.6mm的强磁性颗粒的回收及从钢铁冶炼排出的含铁尘泥和氧化铁皮中回收铁。,四、电选,（一）电选原理 1、电选过程中废物颗粒的带电方式(4种) (1)直接传导带电 ：废物与传导电极直接接触，利用颗粒的导电性差异及其在电极上表现的行为不同，就可以把它们分开。 导电好的物质与电极带相同电荷，而被电极排斥； 导电差的物质，只能被极化，不能导电而被电极吸引。,是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的方法。,(2)感应带电：废物颗粒不和带电电极或带电体直接接触，而仅在电场中受到电场的感应，利用废物

20、颗粒在电场中的表现差异分选导电性不同的废物颗粒。 (3)电晕带电：电晕电场是不均匀电场。导电性不同的废物颗粒进入电场后，都获得负电荷，但它们在电场中的表现行为不同。利用这一差异分离导电性不同的物质。 (4)摩擦带电 ：由于废物颗粒相互之间和颗粒同给料运输设备的表面发生摩擦而使废物颗粒带电的带电方式。如果不同的废物颗粒在摩擦时能获得不同符号的足够的摩擦电荷，则进人电场中也可把它们分开。,废物颗粒的电选分离过程,废料由给料斗均匀给入辊筒上，随着辊筒的旋转，废物颗粒进入电晕电场区，由于空间带有电荷，使导体和非导体颗粒都获得负电荷(与电晕电极电性相反)。导体颗粒一面带电，一面又把电荷传给辊筒，其放电速度快，因此，当废物颗粒随着辊筒的旋转离开电晕电场区而进入静电场区时，导体颗粒的剩余电荷少，而非导体颗粒则因放电速度慢，致使剩余电荷多。导体颗粒进入静电场后不再继续获得负电荷，但仍继续放电，直至放完全部负电荷，并从辊筒上得到正电荷而被辊筒排斥，在电力、离心力和重力分力的综合作用下，其运动轨迹偏离辊筒，而在辊筒前方落下。偏向电极的静电引力作用更增大了导体颗粒的偏离程度。非导体颗粒由于有较多的剩余负电荷，将与辊筒相吸，被吸附在辊筒上，带到辊筒后方，被毛刷强制刷下，半导体颗粒的运动轨迹则介于导体与非导体颗粒之间，成为半导体产品落下，从而完成电选分离过程。,（二）电选设备,1、静电分选机 废物的带电