1、第三章 固体废物的预处理第一节 固体废物的压实第二节 固体废物的破碎第三节 固体废物的分选第四节 污泥的浓缩和脱水第五节 固体废物的稳定和固化第一节 固体废物的压实一、压实的目的和原理二、压实设备三、压实工程设计要点 一、压实的原理和目的(一)压实的概述原理：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。压实的目的：）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；）制取高密度惰性块料，便于贮存、填埋或作建筑材料。固体废物压实处理的优点：）减轻环境污染；）快速安全造地；）节省填埋或贮存场地。（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
2、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固体废物总质量 Wm=Ws+WwWs:固体颗粒质量，Ww：固体中水分质量固体废物湿密度：w= Wm/ Vm固体废物干密度：d= Ws/ Vm(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。压缩比即固体废物经压实处理后体积减小的倍数，用下式来表示:R=Vf /
3、Vi式中，R 为固体废物体积压缩比 ; Vf 为废物压缩后的最终体积; Vi 为废物压缩前的原始体积。所谓压实处理，就是通过消耗压力能来提高废物的容重。 固体废物经压实处理后，体积减小的程度叫压缩比。废物压缩比决定于废物的种类及施加的压力。一般压缩倍数为 35。同时采用破碎与压实二种技术可使压缩倍数增加到 510。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%（压缩倍数为：2.53.3） 。日本采用高压压实方法处理城市垃圾，压力=258kg/m3，垃圾密度=1125.41380 kg/m3BOD 从 6000ppm 降到 2OOp
4、pmCOD 从 800Oppm 降到 15Oppm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。 二、压实设备1、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.城市垃圾压实器压实流程3. 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。三、固体废物
5、压实工程设计要点1被压实废物的物理特征；2供料传输方式；3对压实后废物的处理方法与利用途径；4压实机械特征参数；5压实机械的操作特性；6操作地点选择。第二节 固体废物的破碎一、破碎原理和目的二、破碎方法三、破碎设备一、破碎原理和目的定义：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。破碎是固体废物处理技术中最常用的预处理工艺。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。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）固体废物粉碎后容积减少，便于压
6、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。破碎比、破碎段与破碎流程1.破碎比定义：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。类型：破碎比=碎前 max 直径/碎后 max 直径（粒）i=Dmax/Dmax -极限破碎比，应用于机械选择破碎比=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2、破碎段固体废物每经过一次
7、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=i1i2 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。3.破碎流程二、 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：选择破碎机因素破碎程度能力；固体废物性质（硬度、材料性质、形状、水分） ；对产品要求；粒径、形状供料方式；现场环境条件三、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
8、）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）Hammer Mills 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。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）简单摆动颚
9、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。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 48，简摆只能达到 36） 。Hazemag 型冲击式破碎机锤式破碎机 （用于压碎+劈断+折断）BJD 型普通锤式破碎机BJD 型破碎
10、金属切屑锤式破碎机Hammer Mills 型锤式破碎机Novorotor 型双转子锤式破碎机辊式破碎机辊式破碎机双辊式破碎机剪断破碎（剪切破碎）往复式剪切破碎机Lindemann 式剪切破碎机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。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。低温冷冻破碎原理：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
11、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。 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。塑料的低温破碎有关塑料的低温破碎的研究成
12、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。 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 以上者，含铜 97.2%，铝 100%; 25mm 以下者，锌 100%(铜 2.8%，铝 0%)。低温冷冻破碎工艺流程低温破碎汽车轮胎湿 式
13、 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。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。第三节 固体废物分选一、 筛分二、 重力分选三、 磁力分选四、 电力分选五、 浮选六、 其他分选方法七、 分选回收工艺系统一、
14、 固体废物分选-筛分（一）定义-筛分是利用筛子将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留在筛面上，完成粗、细料分离的过程。粒度差，一定孔径的筛网上振动,通过筛孔的和不能通过的粒子群分开的过程。（二）筛分原理1、筛分过程易于穿过筛孔的颗粒，能穿过物料层到达筛面穿过筛孔2、筛分条件筛面上物料层松散状态、利于粒度分层；物料和筛子运动使堵在筛孔上颗粒脱离筛面其中：难筛颗粒：粒度接近于筛孔的渣粒易筛颗粒：粒度小于筛孔 3/4 的颗粒筛分概率：颗粒通过筛孔的可能性四 筛分设备1. 固定筛2. 滚筒筛3. 惯性振动筛4. 共振筛筛分设备：固定筛固定筛的筛面有许多平行排列的筛条组成，可以水平安
15、装或倾斜安装。优点：结构简单、不耗用动力、设备费用低和维修方便。型式： 1）格筛 2）棒条筛筛分设备：滚筒筛滚筒筛也叫转筒筛，这是一种特制的筛。筛面为带孔的圆柱形筒体。在传动装置带动下，筛筒绕轴缓缓转动。一端进料，筒体出细料，另一端出粗料。惯性振动筛惯性振动筛是通过有不平衡物体的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛。惯性振动筛适用于细粒废物（0.115mm）的筛分，也可用于潮湿及粘性废物的筛分。共振筛共振筛是利用连杆装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振态下进行筛分。共振筛的工作过程是筛箱的动能和弹簧的位能相互转化的过程。优点：处理能力大、筛分效率高、耗能少，结构紧凑。缺点；制造工艺
16、复杂，机体笨重、橡胶弹簧易老化。二、重力分选定义和原理：重力分选是根据固体废物在介质中 比重（或密度差）进行分选的一种方法。它利用不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离。从而得到不同密度的产品。分类：按介质不同，固体废物的重力分选可分为：1. 重介质分选，2. 跳汰分选， 3. 风力分选，4. 摇床分选，5. 惯性分选（一） 风力分选1 定义：风力分选简称风选，又称气流分选，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度大小进行分选。2 原理：不同密度、粒度和形状的颗粒在介质运动时，所受阻力的大小是不同的，因此，不同颗粒在介质中自由下落的
17、速度也是不同的。在同一种介质中，颗粒密度及粒度越大，其沉降末速度就越大，反之则小，从而达到废物分离的目的。3 风力分选设备：1）水平气流风选机；2）垂直气流风选机；3）倾斜式分离器。沉降末速度当颗粒在静止介质中自由沉降时，开始时速度为零，这时介质对颗粒的阻力也为零，然后颗粒在重力作用下作加速度沉降。随着颗粒的沉降速度的增加，介质作用于颗粒的阻力也会不断增加。最后，当介质阻力增加到和颗粒的重力相等时，沉降的加速度就将减少到零，此时颗粒就会以等速沉降，这个速度就称为沉降末速度。颗粒在空气中的沉降末速度 V0 为1、下降气流(自由落体）-空气中2、上升气流3 水平气流应用水平气流风选机结构流向示意图
18、此种装置的基本结构和气流流向如右图所示；实用设备见下页。垂直气流风选机结构图曲折形风选机(立式)结构图美国立式多段垃圾风力分选机（二）重介质分选定义和原理：通常将密度大于水的介质称为重介质。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。条件：所选的重介质密度（ c）应介于固体废物中轻物料密度（ L）和重物料密度（ W）之间。 LF 机 F2F1：于强磁性颗粒上的比磁力F2：于弱磁性颗粒上的比磁力F 机：与磁力方向相反的所有机械力的合力辊筒式磁选机此类磁选机主要由磁辊筒和输送皮带组成永磁磁辊筒结构示意图如右图辊筒磁选机分选工作示意图悬挂带式磁选机工作示意图见右图在垃圾输送带的上方
19、，离被分选物料的一定高度上（通常500mm）悬挂一大型固定磁铁，并如图所示配有一传送带。辊筒磁选机分选工作示意图见下页CTN 型永磁圆筒式磁选机这种设备适用于粒度0.6mm 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，以及回收重介质分选产品中的加重质。磁流体分选法磁流体分选法（MHS）是利用磁流体作为分选介质，它在磁场或磁场和电场的联用下产生“加重”作用，按固体废物各组分的磁性和密度的差异或磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离。磁流体是指某种能够在磁场或磁场和电场的联合作用下产生磁化、加重、对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散液。按分选原理和介质的不同分类：磁流体动力分选和静力
20、分选。四、 电力分选定义:又简称电选,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一种方法。原理：电选分离过程是在电选设备中进行的，废物颗粒在电晕-静电复合电场电选设备中的分离过程如右图所示。电选设备及应用：1）静电分选技术；2）YD-4 型高压电选机静电分选技术及应用这是一种利用各种物质的导电率、热电效应及带电作用的差异而进行物料分选的方法。主要用于各种塑料、橡胶和纤维纸、合成皮革、胶卷、玻璃与金属的分离。 （利用右图这种装置可清除玻璃中所含金属杂质的 70%）YD-4 型高压电选机及应用YD-4 型高压电选机的构造如右图所示。该机特点是具有较宽的电晕场区，特殊的下料装置和防积
21、灰漏电措施。整机密封性能好，采用双筒并列式，结构合理，紧凑，处理能力大，效率高，主要作为粉煤灰专用设备。五、浮选浮选原理浮选工艺过程浮选设备浮选的应用（一）浮选的原理浮选是在固体废物与水调制的料浆中加入浮选药剂，并通入空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件，根据在浮选中的作用不同可分为捕收剂，起泡剂和调整剂三类。常用的捕收剂有异极性捕收剂（黄药和油酸）和非极性油类捕收剂（脂肪烷烃和环烷烃（常用的是煤油） ） ；常用的起泡剂有松油、松醇油和脂肪醇等。浮选药剂1、捕收剂：异极性捕收剂（极性、非极性）非极性捕收剂（脂肪、环烷）种类：油类、黄药、油酸、胺类2、起泡剂：减小水表面张力和在水面上形成稳定泡沫3、抑制剂：抑制物质可浮性、阻止捕收剂吸附4、活化剂：促进可浮性、消除抑制5、介质调整剂：调整料浆 pH 值6、分散与混凝剂捕收剂的典型分子式H H SH C - C O C S - Me + H H（二）浮选技术的应用粉煤灰浮选回收炭浮选的工艺流程1、料浆的调制废物破碎、磨碎适当浓度的料浆2、加药调整捕收剂、起泡剂、介质调整剂（抑制剂、活化剂）3、充气浮选-浮选机正浮选：浮选有用物质反浮选：浮选无用物质 优先浮选：依次浮选，分别用捕收剂和抑制剂
