大学固体废弃物的处理方法经典课件――固体废物的预处理

【概念】压实破碎分选中和氧化还原化学浸出【方法原理】固体废物压实、破碎及分选技术的基础理论和方法；固体废物的化学处理技术；本章重点第三章固体废物的预处理3.1固体废物的压实3.1.1压实的基本概念3.1.2压实设备类型3.2固体废物的破碎3.2.1破碎的基本概念3.2.2破碎机3.3固体废物的分选3.3.1筛分3.3.2重力分选3.3.3磁力分选3.3.4浮选3.3.5电力分选3.4分选回收工艺系统3.4.1城市垃圾分选回收工艺系统3.4.2粉煤灰分选回收系统3.4.3从煤从煤矸石中分选回收硫铁矿系统3.5固体废物的化学处理技术3.5.1中和法3.5.2氧化还原法内容提要固体废物处理的目的：回收资源减少固体废物的污染减少固体废物体积，便于运输和最终处置国家控制固体废物污染的技术政策:资源化无害化减量化固体废物处理的定义：通过物理、化学、生物、热解、焚烧、固化等不同方法，使固体废物转化为适于运输、贮存、资源化利用及最终处置的过程。（1）物理处理(PhysicalProcessing)通过浓缩或相变化改变其结构,以便运输、贮存、处理或处置。包括：压实、破碎、分选、脱水（2）化学处理(ChemicalProcessing)采用化学方法使固废中的有害成分发生转化达到无害化.包括：氧化、还原、中和（3）生物处理(BiologicalProcessing)利用微生物作用使固废中的有机物降解,达到无害化或综合利用的目的。包括：好氧处理和厌氧处理（4）焚烧处理(Combustion)利用燃烧反应使固废中的可燃物质发生氧化还原反应,达到减容及热能利用的目的。（5）热解处理(Pyrolysis)将其中有机物在高温下列解获取轻质燃料.如废塑料、废橡胶的热解。（6）固化处理采用固化基材将固体废物包覆使其能安全运输和处置,以减少对环境的危害。固化处理主要用于放射性固体废物的处理。固体废物处理的原则：（1）“资源化”原则对其施以适当的处理技术从中回收有用物质和能源（2）“无害化”原则垃圾的焚烧、堆肥；粪便的厌氧发酵（3）“减量化”原则通过一定的处理技术使其体积和数量减少，以减轻对人类和环境的影响。固体废物的预处理固体废物的预处理为废物的合适处理处置提供条件，主要有压实、破碎和分选等。预处理的作用：以填埋为主的废物（压实：降低废物的体积，减少运输量和运输费用，提高填埋场的利用效率）以焚烧或堆肥为主的废物（破碎：不需要压实处理，破碎、分选使物料粒度均匀、大小适宜，有利于提高焚烧和堆肥化效率）废物的资源综合利用（破碎和分选：实现不同物料分别回收利用）3.1固体废物的压实3.1.1压实的基本概念1、固体废物的压实固体废物的压实也称压缩，是指通过外力加压于松散的固体物，以增加物料的容重和减少其体积的过程。使废物便于运输、贮存和填埋。压实的目的：减小体积，便于装卸、运输、贮存和填埋；制取高密度惰性材料或建材，便于贮存或再利用。压实适用对象：压缩性能大而回复性能小的固体废物；不适用于某些较密实的固体和弹性废物。以城市生活垃圾为例，压实前容重通常在0.1～0.6t/m3范围，经过一般机械压实后，容重可提高到1t/m3左右。如果通过高压压缩，垃圾容重可达1.125～1.38t/m3，体积则可减少为原来体积的1/3～1/10。因此固体废物填埋前常需进行压实处理，尤其对松散型废物或中空性废物事先压碎更显必要。压实操作的具体压力大小可根据处理废物的物理性质（如易压缩性、脆性等）而定。一般开始阶段，随压力增加，物料容重较迅速增加，以后这种变化会逐渐减弱，且有一定限度。即使增加外压，并不能使废物容重无限增大（这是由于压实后垃圾会产生反弹力，类似于分子距离太近会使斥力大大增加的道理）。实践证明，未经破碎的原状城市垃圾，压实容重极限值约为1.1t/m3。比较经济的方法是先破碎再压实，可提高压实效率，即用较小的压力取得相同的增加容重效果。固体废物经压实处理，增加容重，减少体积后，可以提高收集容器与运输工具的装载效率，在填埋处置时可提高场地的利用率。3.1.2压实设备类型根据操作情况分，用于固体废物的压实设备可分为固定式和移动式两大类。凡用人工或机械方法（液压方式为主）把废物送到压实机械里进行压实的设备称为固定式。各种家用小型压实器、废物收集车上配备压实器及中转站配置的专用压实机等均属固定式压实设备。而移动式是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压实机、钢轮式布料压实机以及其他专门设计的压实机具。（1）水平压实器（2）三向垂直压实器（3）回转压实器（4）城市垃圾压实器(2)移动式压实设备移动式压实器是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压实机、钢轮式布料厅实权以及其他专门设计的压实机具。按压实过程工作原理，移动式压实器可分为碾（接）压、夯实、振动三种，相应有碾(治)压压实机、夯实压实机、振动压实机三大类。固体废物压实处理主要采用碾(滚)压方式。图3-2所示为填理场常用压实机。图3-2填埋场常用的压实机3.2固体废物的破碎3.2.1破碎的基本概念（1）破碎的定义通过人为或机械等外力的作用，破坏物体内部的凝聚力和分子间的作用力，使物体破裂变碎的操作过程统称为破碎。（2）破碎的目的①使运输、焚烧、热解、熔化、压缩等操作能够或容易进行，更经济有效。②为分选和进一步加工提供合适的粒度，有利于综合利用。③增大比表面积，提高焚烧、热解、堆肥处理的效率。④破碎使固体废物体积减小，便于运输、压缩和高密度填埋，加速土地还原利用。3.2.2破碎(SizeReduction)1.破碎原理在外力作用下破坏固体废物质点间的内聚力使其分裂为小块或细粉的过程.2.破碎目的(1)减小容积，降低运输和贮存费用(2)为分选提供所需入选粒径，以便回收(3)使其混合均匀，提高焚烧、热解等效率及稳定性(4)增加填埋压实度和均匀度，加快复土还原(5)防止粗大、锋利物损坏处理设备(6)便于通过磁选等方法回收小块贵重金属3.破碎方法包括：机械破碎——包括剪切、冲击、挤压三种类型物理方法——低温冷冻破碎，湿式破碎4.破碎设备常用的有：（1）剪切式破碎机（2）锤式破碎机（3）颚式破碎机（4）球磨机5.低温破碎原理：利用固体废物低温变脆的性能进行破碎，也可利用不同物质脆化温度的差异进行选择性破碎。优点：无噪音、无毒、无爆炸危险；同一种物料可得到尺寸相近的碎块，有利于后续分离。缺点：成本较高。6.湿式破碎原理：利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起剧烈搅拌和破碎成为浆液的过程，以回收垃圾中的纸纤维。优点：·含纸垃圾变成均质浆状物，可按流体处理。·废物在液相中处理，卫生条件较好。·噪声低、无爆炸粉尘等危害。·适合于回收纸类、玻璃及金属材料。局限：只有垃圾纸类含量高才适合选用。7.半湿式破碎原理：利用垃圾中各种不同物质的强度和脆性的差异，在一定湿度下破碎成不同粒度的碎块，然后通过不同筛孔加以分离的过程。特点：·能使垃圾在一台设备中同时进行破碎和分选作业。·可有效地回收垃圾中的有用物质。·对进料的适应性好，易破碎的废物首先破碎并及时排出，避免了过度粉碎现象。·能耗低，处理费用低。破碎比在破碎过程中，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。a、最大粒度法i=Dmax/dmax(3-7)Dmax为破碎前的最大粒度；dmax为破碎后的最大粒度。b、平均粒度法i=Dave/dave(3-8)Dave为破碎前的平均粒度；dave为破碎后的平均粒度。破碎流程图3-3破碎的基本工艺流程概念：根据物料的粒度、密度、磁性、电性、光电性摩擦性、弹性及表面湿润性等差异，采用相应的分离手段将其分离的过程.目的:分离固废中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料.类型:筛选重力分选磁力分选电力分选浮选3.3固体废物的分选3.3.1筛分（1）定义筛分是利用筛子使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滞留在筛面上，从而完成粗细物料分离的过程。该分离过程可以看作是物料分层和细粒透筛两个阶段组成。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。（2）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，通常用筛分效率来表示筛分过程的优劣。筛分效率是指筛分时实际得到的筛下物的质量与物料中所含粒度小于筛孔尺寸的物料的质量之比。筛分效率的简易表达式为：E=Q1/(Q•α)•100%E为筛分效率，%Q1筛下物质量；Q为入筛原料重量；α为原料中小于筛孔尺寸的颗粒重量的百分比，%。影响筛分的因素很多，主要有：①入筛物料的性质，包括物料的粒度状态、含水率(10%)和含泥量及颗粒形状；②筛分设备的运动特征（固定运动）；③筛面结构，包括筛网类型及筛网的有效面积，筛面倾角；④筛分设备防堵挂、缠绕以及使物料沿筛面均匀分布的性能；⑤筛分操作条件，包括连续均匀给料、及时清理与维修筛面等。①固定筛筛面由许多平行的筛条组成，可以水平安装或倾斜安装。结构简单、不消耗动力、设备费用低、维修方便。分为格筛和棒条筛。容易堵塞，需要经常清扫，筛分效率低，仅60-70%，适合于粗筛作业。②滚筒筛滚筒筛是一个倾斜的圆通，圆筒的侧璧上开有许多筛孔。圆筒以很慢的速度转动，因此不需要很大动力，其优点是不会堵塞。筒形筛筛分时，固体废物在筛中不断滚翻，较小的物料颗粒最终进入筛孔筛出。筒形筛③振动筛振动方向与筛面垂直或近似垂直，物料在筛面上发生离析现象，密度大而粒度小的颗粒钻过密度小而颗粒大的颗粒的空隙，进入下层到达筛面，大大有利于筛分的进行。图3-13惯性振动筛构造及工作原理图3.3.2重力分选1、重力分选：根据固体废物颗粒间密度的差异，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。重力分选的方法重介质分选跳汰分选风力分选跳汰分选重力分选的特点1.固体颗粒间必须存在密度（或粒度）的差异；2.分选过程在运动介质中进行；3.在重力、流体动力、颗粒间摩擦力的综合作用下，固体颗粒群松散并按密度（或粒度）分层；4.分好层的物料在运动介质的托运下达到分离。（1）重介质分选(HeavyMediaSeparation)：所谓重介质，就是密度大于水的介质，重介质有重液和重悬浮液两大类。在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的方法称为重介质分选。为使分选过程有效地进行，选择的重介质密度（ρc）需介于固体废物中轻物料密度（ρL）和重物料密度（ρW）之间，即：ρLρcρW凡颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉，集中于分选设备的底部成为重产物；颗粒密度小于重介质密度的轻物料都上浮，集中于分选设备的上部成为轻产物。它们分别排出，从而达到分选的目的。（2）跳汰分选原理：在垂直变速介质的作用下，按密度分选固体的一种方法。过程:不同密度固体废物的粒子群，在垂直脉动运动的介质中依据密度的大小分层，大密度的颗粒群位于下层，小密度的颗粒群位于上层以此达到物料的分离。跳汰分选设备：（3）风力分选(AirClassifiers)原理：以空气为分选介质，在气流作用下较轻的物料被气流向上带走或水平带向较远的地方，而重物料则由于上升气流不能支持它们而沉降，或由于惯性在水平方向抛出较近的距离。风选设备：按气流在设备内吹入的方向不同，可分为卧式风力分选机和立式风力分选机。(4)摇床分选：是在一个倾斜的床面上，借助床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的综合作用，使细粒固体按密度差异在床面上呈扇形分布面进行分选的一种方法。摇床分选目前主要用于从含硫铁矿较多的煤矸石中回收硫铁矿，是一种分选精度很高的单元操作。在摇床分选设备中最常用的是平面摇床。平面摇床主要由床面、床头和传动机构组成。床面近似呈梯形，横向有1.5º～5º的倾斜。摇床床面上扇形分带是不同性质颗粒横向运动和纵向运动的综合结果，大密度颗粒具有较大的纵向移动速度和较小的横向移动速度，其合速度方向偏离摇动方向的倾角小，趋向于重产物端；小密度颗粒具有较大的横向移动速度和较小的纵向移动速度，其合速度方向偏离摇动方向的倾角大，趋向于轻产物端。大密度粗粒和小密度细粒则介于上述