chapter03固体废弃物预处理技术

第3章固体废物的预处理技术固体废物的压实处理技术固体废物的破碎处理技术固体废物的分选处理技术3.1、固体废物的压实处理技术3.1.1压实的目的和原理3.1.2压实设备与流程固体废物压实处理技术3.1.１压实的原理和目的㈠压实的概述所谓压实处理，就是通过消耗压力能来提高废物的容重。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。适合：固体废物中适合压实处理的主要是压缩性能大而复原性小的物质，如金属加工出来的金属细丝，金属碎片、冰箱与洗衣机，以及纸箱、纸袋、纤维等不适合：有些固体废物、如木头、玻璃、金属、塑料块等已经很密实的固体，以及焦油、污泥等液态废物不宜作压缩处理。固体废物压实处理技术①压实的目的：１）增加容重和减小体积，便于装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本；２）制取高密度惰性块料，便于贮存，填埋或作建筑材料。②固体废物压实处理的优点：１）减轻环境污染；２）快速安全造地；３）节省填埋或贮存场地。3.1.１压实的原理和目的固体废物压实处理技术（二）压实的物理基础固体废物三相物理组成：固体颗粒和颗粒之间的空隙（空气和水分）Vm=Vs+Vv其中•Vm为固体废物总体积•Vs为固体颗粒体积（包括水分）•Vv为固体颗粒之间的空隙体积描述固体废物空隙物理指标•空隙比e=Vv/Vs•空隙率n=Vv/Vm固体废物压实处理技术固体废物总质量Wm=Ws+WwWs:固体颗粒质量，Ww：固体中水分质量固体废物湿密度：ρw=Wm/Vm固体废物干密度：ρd=Ws/Vm固体废物压实处理技术(三)固体废物的压实表示方法容重:即为固体废物的干密度。固体废物的密度多采用容重表示，主要因为容重易于测量，并可以用它来比较废物的压实程度。某种废物的固体废物的压实程度可以用压缩比来表示。压缩比即固体废物压实前的体积与压实后的体积之比，用下式来表示:R=Vi/Vf•式中，R为固体废物体积压缩比;Vi为废物压缩前的原始体积;Vf为废物压缩后的最终体积。固体废物压实处理技术固体废物的压缩比决定于废物的种类及施加的压力。一般压缩比为3~5。同时采用破碎与压实二种技术可使压缩比增加到5~10。生活垃圾的收集都采用压实机械以减少垃圾体积、增加垃圾车的收集量。一般，生活垃圾压实后，体积可减少60%~70%（压缩比为：2.5~3.3）。日本采用高压压实方法处理城市垃圾，压力=258kg/m3，垃圾密度=1125.4~1380kg/m3BOD从6000ppm降到200ppmCOD从8000ppm降到150ppm垃圾块成为均匀的类塑料结构的惰性材料，自然暴露在空气中三年，没有任何明显的降解痕迹。固体废物压实处理技术3.1.２压实设备与流程㈠、压实设备：①金属类废物压实器A.三向联合式压实B.回转式压实器②城市垃圾压实器A.高层住宅垃圾压实器B.城市垃圾压实器固体废物压实处理技术三向联合压实器固体废物压实处理技术固体废物压实处理技术固体废物压实处理技术㈡压实流程固体废物压实处理技术㈢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。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，应对不同的废物采用不同的压缩机。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。固体废物压实处理技术3.2固体废物的破碎3.2.1破碎原理和目的3.2.2破碎方法3.2.3破碎设备固体废物的破碎处理技术3.2.1破碎原理和目的①定义：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统称破碎。破碎使固体废物处理技术中最常用的预处理工艺。②原理：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。固体废物的破碎处理技术目的③破碎的目的1）原来不均匀的固体废物经破碎或粉磨之后容易均匀一致，可提高焚烧、热解、熔烧、压缩等作业的稳定性和处理效率；2）固体废物粉碎后假比重减少，容重减少，便于压缩、运输、贮存和高密度填埋和加速复土还原；3）固体废物粉碎后，原来联生在一起的矿物或联结在一起的异种材料等单体分离，便于从中分选、拣选回收有价物质和材料；4）防止粗大、锋利废物损坏分选、焚烧、热解等设备或炉腔；5）为固体废物的下一步加工和资源化作准备。固体废物的破碎处理技术3.2.1破碎原理和目的破碎比、破碎段与破碎流程1.破碎比①定义：原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为破碎比。破碎比表示废物粒度在破碎过程中减少的倍数。②类型：粉碎度=碎前max直径/碎后max直径（粒）i=Dmax/Dmax------极限破碎比，应用于机械选择粉碎比=碎前平均粒度/碎后平均粒度i=Dcp/Dcp------真实破碎比，应用与科研理论研究中固体废物的破碎处理技术固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段。对于固体废物进行多次破碎，破碎比i=各段破碎比之乘积即：i=i1·i2·i3·····in破碎比对于破碎要求程度，破碎机选择以及几种破碎机的组合都有参考价值。但是破碎段数越多，破碎流程就越复杂，工程投资相应增加，因此，在可能的条件下，应尽量采用一段或两段破碎流程。固体废物的破碎处理技术2、破碎段3.破碎流程破碎筛分筛下物筛上物筛分筛下物筛分筛上物破碎破碎筛下物筛上物破碎筛上物筛分筛下物（a)（d)（c)（b)①---（a)单纯的破碎流程②---（b)预先筛分→破碎流程③④---（c)（d)预先筛分→破碎→检查筛→破碎→检查筛固体废物的破碎处理技术3.2.2破碎方法1）非机械破碎法：低温破碎，热力破碎，减压破碎和超声波粉碎法。2）机械破碎法：固体废物的破碎处理技术影响选择破碎机因素①破碎程度能力；②固体废物性质（硬度、材料性质、形状、水分）；③对产品要求；粒径、形状④供料方式；⑤现场环境条件固体废物的破碎处理技术3.2.3破碎设备1.颚式破碎机1）简单摆动颚式破碎机2）复杂摆动颚式破碎机2.冲击式破碎机1）反击式破碎机2）锤式破碎机（1）BJD型普通锤式破碎机（2）BJD型破碎金属切屑锤式破碎机（3）HammerMills型锤式破碎机（4）Novorotor型双转子锤式破碎机3.辊式破碎机4.剪切式破碎机1）往复式剪切破碎机2）Lindemann式剪切破碎机3）旋转剪切破碎机5.球磨机6.特殊破碎设备1）低温冷冻破碎；2）湿式破碎；3）半湿式选择性破碎分选。固体废物的破碎处理技术颚式破碎机的主要类型（用于压碎+劈断+及折断）颚式破碎机出现于1858年。优点：构造简单，工作可靠，制造容易，维修方便。类型：1.动颚作简单摆动（见图2-7）2.动颚作复杂摆动（见图2-8）固体废物的破碎处理技术简单摆动颚式破碎机（偏心轴与颚板不一）皮带轮带动偏心轮转动时，偏心顶点牵动连杆上下运动，也就牵动前后推力板作舒张及收缩运动，从而使动颚时而靠近固定颚，时而离开固定颚。动颚对破碎腔内的物料进行压碎、劈裂及折断。破碎后的物料自动从破碎腔内落下。固体废物的破碎处理技术复杂摆动颚式破碎机（偏心轴与颚板合一）复杂摆动颚式破碎机的构造比较简单，但动颚运动较简单摆颚式破碎机复杂，动颚在水平方向有摆动，同时在垂直方向上也运动，是一种复杂运动，故称为复杂摆动颚式破碎机。优点：破碎产品较细，破碎比大（一般可达4~8，简摆只能达到3~6）。固体废物的破碎处理技术Hazemag型冲击式破碎机固体废物的破碎处理技术锤式破碎机(用于压碎+劈断+折断)固体废物的破碎处理技术BJD型普通锤式破碎机固体废物的破碎处理技术BJD型破碎金属切屑锤式破碎机固体废物的破碎处理技术HammerMills型锤式破碎机固体废物的破碎处理技术Novorotor型双转子锤式破碎机固体废物的破碎处理技术辊式破碎机压碎破碎+研磨破碎光辊破碎机劈碎破碎单齿辊破碎机双齿辊破碎机光辊单齿固体废物的破碎处理技术辊式破碎机固体废物的破碎处理技术双辊式破碎机固体废物的破碎处理技术剪断破碎（剪切破碎）构件组成：固定刀和可动刀（往复式刀或旋转式刀）①Von.Roll型往复式剪切式破碎机②Lindemann型剪切式破碎机③旋转剪切式破碎机固体废物的破碎处理技术往复式剪切破碎机固体废物的破碎处理技术Lindemann式剪切破碎机固体废物的破碎处理技术旋转剪切破碎机该机的缺点是当混进硬度大的杂物时，易发生操作事故。固体废物的破碎处理技术球磨机球磨机主要由圆柱形筒体、端盖、中空轴颈、轴承和传动大齿圈等部件构成。主要用途：用煤矸石生产水泥、砖瓦、矸石棉、化肥和提取化工原料等，用钢渣生产水泥、砖瓦、化肥、溶剂以及对垃圾堆肥深加工等。固体废物的破碎处理技术低温冷冻破碎一、原理：主要针对在常温下难以破碎的固体废物，可利用其低温变脆的性能而有效地破碎，亦可利用不同的物质脆化温度的差异进行选择性破碎。固体废物各组分物质在低温冷冻(-60~-120℃)条件下易脆化，且脆化温度不同，其中某些物质易冷脆，另一些物质则不易冷脆。利用低温变脆既可将一些废物有效地破碎，又可以利用不同材质脆化温度的差异进一步进行选择性分选。固体废物的破碎处理技术在低温破碎技术中，通常需要配置制冷系统，低温破碎通常采用液氮作制冷剂（液氮具有制冷温度低、无毒、无爆炸危险和货源充足等优点）。但是所需的液氮量较大，因而费用昂贵。例如以塑料加橡胶复合制品为例，每吨需300kg液氮破碎对象仅限于常温难以破碎的废物，如橡胶和塑料。低温破碎应用：1.塑料低温破碎；2.回收各种金属的低温破碎；3汽车轮胎的低温破碎（见图2-22汽车轮胎的低温破碎装置）。固体废物的破碎处理技术二、塑科的低温破碎有关塑料的低温破碎的研究成果可以归纳如下。(1)各种塑料的脆化点：•PVC(聚氯乙烯):-5℃~-20℃•PE(聚乙烯):-95℃~-135℃•PP(聚丙烯):0℃~-20℃(2)低温时，冲击破碎动力比常温时要小得多(3)膜状塑料难于低温破碎(4)低温破碎机应选择以冲击力为主、拉力和剪切力为次要考虑因素的破碎机为合适。固体废物的破碎处理技术三、从混合物中回收金属的低温破碎利用低温破碎技术从有色金属混合物、包覆电线等固体废弃物中回收铜、铝、锌采用液氮冷冻后冲击破碎(-72℃，1min)，•破碎产物中25mm(1in)以下者，含铜97.2%，铝100%;•25mm(lin)以上者，锌100%(铜2.8%，铝0%)。常温破碎，锌有延展性破碎(低温破碎时，Ca和Al也有些延展性破碎)，25mm(1in)以上产物中锌残留率达到82.7%。固体废物的破碎处理技术四、汽车轮胎的低温破碎图4-1-22为废轮胎低温破碎装置•废轮胎T置于传送带1上，•经压孔机2压孔•进入冷冻装置3预冷•进入浸没冷冻槽4冷冻•进入冲击破碎机5破碎，轮胎和内嵌线和撑轮圈分离。•然后“撑轮圈”送至磁选机6分选•“轮胎和内嵌线”送至锤式破碎机7进行二次破碎，•进入粒度分选机8分选成各种不同粒度级别的产品•最后送至再生利用工序。固体废物的破碎处理技术二、低温冷冻破碎工艺流程固体废物的破碎处理技术低温破碎汽车轮胎M冲锤粒分固体废物的破碎处理技术湿式破碎湿式破碎技术是为回收城市垃圾中的大量纸类为目的而发展起来的。垃圾湿式破碎技术只有在垃圾中的纸类含量高或垃圾经过风力分选而回收的纸类，才适于采用。固体废物的破碎处理技术湿式破碎湿式破碎的优点：1）使含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理；2）不会滋生蚊蝇和恶臭，卫生条件好；3）不会产生噪声、发热和爆炸等；4）脱水有机残渣的质量、粒度大小和水分等变化小；5）在化学物质、纸和纸浆、矿物等处理中均可使用，但更适用于回收垃圾中的纸纤维、玻璃、铁和有色金属。剩余泥土等可作堆肥。固体废物的破碎处理技术半湿式选择性破碎分选利用各种不同物质在一定均匀湿度下，因固体废物的强度、脆性（耐冲击性、耐压缩性、耐剪切性）不同而破碎成不同粒度的原理来分选不同物质。半湿式选择性破碎分选装置系统示意图见右图。固体废物的破碎处理技术破