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城市垃圾分选系统设计说明书 - 1 - 某城市生活垃圾综合分选处理系统设计某城市生活垃圾综合分选处理系统设计 固体废弃物处理通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体 废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。垃圾分选，是垃圾处理技术 的瓶颈，不管是焚烧、填埋处理工艺，还是综合处理工艺，很多失败案例都是 因为垃圾分选不彻底，导致下工序无法处理而使整条生产线都不能正常运行。 本文以设计处理量为 350t/天的某城市生活垃圾分选处理系统为目标，确定 了垃圾分选系统中的垃圾储料车间，行车与抓斗，磁选，破碎，筛分，风选等 的工艺设计参数以及设计依据。同时确定了整个垃圾综合分选处理系统的工作 流程、以及厂址的选择，厂区的布置。每天可产生金属 9.03t/天、玻璃 2.1t/天、 可以进行堆肥的 190.05t/天、需要进行填埋的 148.82t/天。具有很好的环境效益、 经济效益和社会效益。 关键词 ： 城市生活垃圾，综合分选处理，工艺流程设计，效益分析 THE DESIGNING OF A SORTING SYSTEM OF THE MUNICIPAL SOLID WASTE(MSW) DISPOSAL English Abstract:Solid waste treatment usually refers to pass the physical, chemical, biological, chemical and physical way to solid wastes as for transportation, storage and use or disposal of solid wastes. Garbage sorting, is the bottleneck of the waste treatment technologies. Whether burning landfill process, or integrated treatment technology. Because of the garbage separation is not complete, lead to next procedure cant deal the whole production line can normal operation. In this paper. the design capacity for 350 t/a day of urban living garbage sorting processing system for the target, And make sure the garbage sorting processing comprehensive work flow of the system, and the choice of the site, the arrangement of the factory. Every day can produce metal 9.03 t/d, glass 2.1 t/d, can the composting190.05 t/d, the need for landfill148.82 t/d. Its good for environmental benefits, economic benefit and social benefit. Key words: City life rubbish, comprehensive treatment, sorting process design, benefit analysis 城市垃圾分选系统设计说明书 - 2 - 目目 录录 1 1、城市生活垃圾的分、城市生活垃圾的分 选选 44 2 2、垃圾分选技、垃圾分选技 术术 44 3 3、生活垃圾分选的发展现、生活垃圾分选的发展现 状状 55 4 4、本课题研究的目的与意、本课题研究的目的与意 义义 66 5 5、垃圾分选的设计内、垃圾分选的设计内 容容 66 5.15.1 课程设计题课程设计题 目目 66 5.25.2 课程设计的目课程设计的目 的的 66 5.35.3 设计原始资设计原始资 料料 66 5.45.4 设计内容和要设计内容和要 求求 77 6 6、厂址选、厂址选 城市垃圾分选系统设计说明书 - 3 - 择择 77 7 7、垃圾分选的设计计算过、垃圾分选的设计计算过 程程 88 7.17.1 分选工艺流程分选工艺流程 图图 88 7.27.2 分选工艺物料恒分选工艺物料恒 算算 88 7.7.3 3 垃圾储料垃圾储料 仓仓 1010 7.7.4 4 吊车、抓斗的选吊车、抓斗的选 择择 1010 7.57.5 磁选设备的选磁选设备的选 择择 1010 7.7.6 6 滚筒破碎机的选滚筒破碎机的选 择择 1111 7 7.7.7 垃圾滚筒垃圾滚筒 筛筛 1313 7.87.8 风选设风选设 备备 1313 7 7.9.9 输送输送 城市垃圾分选系统设计说明书 - 4 - 带带 1616 8 8、成本分、成本分 析析 1919 8.18.1 直接成直接成 本本 1919 8.28.2 间接费用概间接费用概 算算 1919 8.38.3 运行费运行费 用用 2020 9 9、环境保、环境保 护护 2020 1010、效益分、效益分 析析 2121 10.110.1 可行性分可行性分 析析 2121 1010.2.2 经济效益分经济效益分 析析 2121 1010.3.3 环境效益分环境效益分 析析 2222 1010.4.4 社会效益分社会效益分 城市垃圾分选系统设计说明书 - 5 - 析析 2222 1111、结束、结束 语语 2323 1212、参考文、参考文 献献 2424 城市垃圾分选系统设计说明书 - 6 - 1 1、城市生活垃圾的分选、城市生活垃圾的分选 垃圾的分选是指根据物质的密度、粒度、磁性、电性、光电性、摩擦性、 弹性以及表面润湿性的差异，采用相应的手段将其分离的过程。分选的方法有 筛分、重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、摩擦分选、弹性分选和浮 选等。 垃圾分选的目的就是将混合垃圾进行有效的分类，对垃圾成分中的不同组 分进行分离，得到较为单一的组分，或是从混合垃圾中分离出某种少含量垃圾 组分，有利于垃圾的回收再利用和后续处理。分选系统拣出部分可回收物资， 经简单处理后进行二次加工回用。垃圾分类是垃圾减量化、无害化、资源化、 产业化的最终出路。垃圾分类回收最终创造的是一个无垃圾的社会，一个资源 循环、永续利用的社会。 2 2、垃圾分选技术、垃圾分选技术 垃圾分选技术方法可概括为人工分选和机械分选。人工分选是最早采用的 分选方法，适用于废物原产地、收集站、处理中心、转运站或处置场。机械分 选是利用物料的某些性质方面的差异，将其分选开。例如利用废弃物中的磁性 和非磁性差别进行分离，利用粒径尺寸差别进行分离利用比重差别进行分离。 根据不同性质，可以设计制造各种机械对固体废弃物进行分选2。 (1) 筛分：其原理是依据固体废物的粒径不同，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，完成粗细物料的 分离过程。 (2) 重力分选：重力分选简称重选，是根据固体废物中不同物质颗粒间的 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，从而得到不同密度产品的分选过程。按介质不同，固体 废物的重选可分为重介质分选、跳汰分选、风力分选和摇床分选等。废弃物进 行重力分选的条件： 固体废物中颗粒间必须存在密度的差异； 城市垃圾分选系统设计说明书 - 7 - 分选过程都是在运动介质中进行的； 在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散并按密度分层； 分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同 密度的最终产品。 (3) 风力分选：是重力分选的一种。是以空气为分选介质，在气流作用下 使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选的方法。其基本原理是气流能将较轻的 物料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。这就是我们通常所说的竖向 气流分选和水平气流分选。 4 (4) 浮选：其原理是依据物料表面性质的差异在浮选剂的作用下，借助于 气泡的浮力，从物料的悬浮液中分选物料的过程。浮选法分离与物质的密度无 关，而取决于物质的表面性质。能浮出液面的物质对空气的表面亲和力比对水 的表面亲和力大。颗粒能否附着在气泡上，关键在于能否最大限度地提高颗粒 的表面疏水性。因此，在浮选法中首先就是考虑加入合适的浮选剂，增加物质 的可浮性能。 (5) 磁力分选：磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场 中进行分选的一种处理方法。磁选有两种类型：其一是传统的磁选法，即利用 磁力与机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的；其二是磁流体分选（MHS） ， 利用磁流体（某种能够在磁场或磁场和电场联合作用下磁化，呈现似加重现象， 对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散液）作为分选介质，在磁场或磁场和电场的 联合作用下产生“加重”作用，按固体废物各组分的磁性差异或磁性、导电性 的差异，使不同组分分离，这也是一种“磁化水方法” 。 3 3、生活垃圾分选的发展现状、生活垃圾分选的发展现状 生活垃圾的综合利用已经成为垃圾处理的发展方向。对垃圾进行分选是垃 圾综合利用的前提。垃圾分选设备的研究已列入为国家重点项目之一。 目前，生活垃圾越来越多，处理困难越来越大。垃圾处理方法中，传统的 直接填埋方式存在许多弊端，对环境也容易造成危害。随着社会的发展，生活 垃圾的综合处理就得到越来越多的关注。生活垃圾中含有多种成分，很大一部 分可以回收利用。由于处理困难，这部分有用的物质一般都没有得到有效利用。 城市垃圾分选系统设计说明书 - 8 - 目前国内大部分使用的垃圾分选设备都是由国外进口。虽然国内也有人对 此进行过研究，但多数都停留在理论阶段，很少有实际应用。随着大众对环境 的重视，作为垃圾资源化的重要设备，生活垃圾分选设备的研究会越来越受到 人们重视，在我国的应用也会越来越广。 总之，随着社会进步和经济的发展，垃圾资源化会越来越受到人们重视， 垃圾分选设备的研究也会越来越深入，垃圾分类也会越细化，以便更好的回收 利用。比如对塑料按类型分类，玻璃可以按颜色分类等等。实现这种超细化分 类的机械可能就涉及到光选设备和电选设备了。随着人类社会的进步和可持续 发展观念的深入人心，超细化分类必将成为未来生活垃圾处理的发展方向，我 们也迫切需要在垃圾机械化处理方面实现新的突破。 4 4、本课题研究的目的与意义、本课题研究的目的与意义 (1)通过设计进一步消化和巩固本门课程所学内容，并使所学知识系统化， 培养运用所学理论知识进行城市生活垃圾综合分选处理系统设计的初步能力； (2)了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定固体废物处理与处置系统 的设计方案，进行设计计算、绘制工程图，应用技术资料，编写设计说明书的 能力。 5 5、垃圾分选的设计内容、垃圾分选的设计内容 5.1 课程设计题目 设计规模 350t/d 的某城市生活垃圾分选系统。 5.2 课程设计的目的 通过课程设计进一步消化和巩固本门课程所学内容，并使所学的知识系统 化，培养运用所学理论知识进行城市生活垃圾综合分选处理系统设计的初步能 力。通过设计，了解工程设计的内容，方法及步骤，培养学生确定固废处理与 处置系统的设计方案，进行设计计算，绘制工程图，应用技术资料，编写设计 说明书的能力。 5.3 设计原始资料 垃圾主要成分见下表 1 表表 1 1 垃圾成分设计参数取值垃圾成分设计参数取值 垃圾组有机物无机物纸类金属塑料玻璃其它 城市垃圾分选系统设计说明书 - 9 - 分 含量/%54.331.32.682.585.131.22.81 有机物组分包括：食品残余、果皮、植物残余等。 无机物组分包括：砖瓦、炉灰、灰土、粉尘等。 垃圾容重平均值为 0.43t/m3，含水率为 49.4%。 垃圾中塑料以超薄型塑料袋为主，废纸以卫生间的废纸为主。 垃圾热值：1923kJ/kg。 分选系统工作量 350t/d；工作时间为 10h。 5.4 设计内容和要求 （1）垃圾分选系统设计方案的分析确定。 （2）垃圾储料仓设计计算。 （3）分选系统各设备选型计算：确定选择性破碎机、滚筒筛、简易风选机 型号和规格，并确定其主要运行参数。 （4）皮带运输机计算及布置，并计算各段的长度、电机功率。 （5）编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写，包括方案的确定、设 计计算、设备选型计算和有关简图等内容。课程设计说明书应有封面、摘要 （中英文） 、目录、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺，内容正 确、完整，装订成册。 （6）图纸要求 垃圾分选系统流程图及高程图 1 张。流程图应按比例绘制，标出设备、管 件编号及标高，并附明细表。 分选系统总平面图 1 张 分选系统剖面布置图 1 张 设备安装定位图 2 张 图中设备、管件应标注编号，图纸应按比例绘制，应能表明建筑外形和主 要结构形式。在平面布置图中应有方位标志（指北针） 。 6 6、厂址选择、厂址选择 根据相关标准规定，厂址的选择具体要求如下： （1）当地城市总体规划、区域环境规划及城市环境卫生专业规划等专业规 划要求； 城市垃圾分选系统设计说明书 - 10 - （2）与当地的大气防护、水土资源保护、大自然保护及生态平衡要求一致； （3）库容应保证填埋场使用年限在10 年以上，特殊情况下不应低于8 年； （4）交通方便、运距合理； （5）人口密度、土地利用价值及征地费用均较低； （6）位于地下水贫乏地区、环境保护目标区域的地下水流向下游地区及夏 季主导风向下风向； 7 7、垃圾分选的设计计算过程、垃圾分选的设计计算过程 7.17.1 分选工艺流程图分选工艺流程图 分选工艺流程图如图 1 所示。 图图 1 1 垃圾分选工艺流程图垃圾分选工艺流程图 本次课程设计确定工艺从我国目前城市生活垃圾处理现状出发，考虑到原 生垃圾成分复杂，劳动力资源丰富，采用机械为主，辅以人工粗选的方法；废 塑料和废纸主要以塑料袋和卫生间废纸，回收利用经济效益不高，故可直接将 这部分作为垃圾焚烧原料。分选工艺采用城市生活垃圾简易处理方法，为填埋、 堆肥和焚烧作预处理。 7.27.2 分选工艺物料恒算分选工艺物料恒算 (1) 垃圾分选厂每小时的处理量为 0 Q Q T 式中 每天的垃圾处理量，=350t/d;QQ 筛下碎石、玻璃等 筛上 (有机物) 筛下 筛上 垃圾接受 人工手选磁选选择性破碎机 简易气流分选 生活 垃圾 滚筒筛 填埋 重组分 有机堆肥 燃料 轻组分 城市垃圾分选系统设计说明书 - 11 - 每天的工作时间，=10h。TT （t/h)3510350 0 Q (2) 人工分选 据经验，人工手选去除垃圾中大约 1%的大块金属、0.6%玻 璃和约 0.5%其他无机物质被选出，即 金属 (t/h)35 . 0 %135%1 01 Qq 玻璃 (t/h)21 . 0 %6 . 035%6 . 0 02 Qq 塑料 (t/h)7 . 02.0%35%0 . 2 03 Qq 其他 (t/h)175 . 0 %5 . 035%5 . 0 04 Qq 则经过人工手选可分出的垃圾有 =0.35+0.21+0.7+0.175=1.435 (t/h) 1 Q (3) 磁选 垃圾经过磁选滚筒理论上可以分选所有的金属。 )/(553 . 0 %58 . 1 35%58. 1 02 htQQ (4)选择性破碎机 .筛上物主要是纸、布、革、塑料、部分有机物等的物质mmdu50 (t/h) 0335 . 9 %81.2535%)13 . 3 %68 . 2 %20( 03 QQ .筛下物为的被破碎的无机物、无机物、玻璃及其他碎土等。mmdu50 (5)风选 .轻组分主要为粉尘、塑料纸张等。 (t/h) 0335 . 2 %81 . 5 35%)13 . 3 %68 . 2 ( 04 QQ .重组分主要是有机物。 (t/h)7%2035%20 05 QQ (6)滚筒筛分 滚筒筛分主要对选择性破碎机筛下物进行进一步分选，筛下 物中主要有无机物、部分有机物、碎玻璃等。选择筛孔为 10mm.10 筛上为的有机物。mmdp10 （t/h)005.12%3 .3435% 3 . 34 06 QQ 筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃。(t/h) (t/h)9735.11%21.3435%)31 . 2 %6 . 0% 3 . 31( 07 QQ (7)废物的全过程总的质量为 总 Q 城市垃圾分选系统设计说明书 - 12 - ht QQQQQQQ 35 684.1372.138324 . 2 632 . 0 64 . 1 765421 总 7.7.3 3 垃圾储料仓垃圾储料仓 (1)仓体容积（m3) )(70.1663 1 . 145 . 0 85 . 0 3502 3 m Q V 取 )(1700 3 mV (2)仓体尺寸计算 每个小仓的体积 V0,m3; 长度 a,m; 宽度 b,m; 深度 c,m。 则 V0=abc 取 a=30m, b=15m, c=4m; V0=30154=1800（m3)1700（m3) 通过计算结果可知可以满足要求。 7.7.4 4 吊车、抓斗的选择吊车、抓斗的选择 根据垃圾最大日处理量选择吊车、抓斗、其工艺参数如表 2(日处理量为 350t/d，采用常用和备用各一台) 表表 2 2 吊车工艺参数吊车工艺参数 项目参数设计依据项目参数设计依据 数量 吨位 跨度 2 台 2.5t 15m 垃圾最大日处理量 抓斗容量 储料坑跨度 运行周期 实际运行时间 供给能力 143s 50min/h 10t/h 吊车运行各种动作的速度 抓斗抓起量 抓斗一次抓起量为 (t)6683 . 1 6050 14335 0 N TQ P 即抓斗一次抓起量 1.6683t 即可满足生产需求。选择一次抓起量为 2000kg 的抓斗。 7.57.5 磁选设备的选择磁选设备的选择 用于固体废物分选的磁选设备就结构形式而言主要分文带式和鼓式两种。 城市垃圾分选系统设计说明书 - 13 - 鼓式磁选机又分为皮带机 磁滚筒式和独立鼓式。对城市生活垃圾简易分选系统， 在经过人工手选之后，大件的磁性物质已被选出，可将磁选机设置在选择破碎 机之前，基本上可将磁性物质选择出来，同时避免后续分选设备被磁铁性物质 破坏。 皮带输送机 磁体 图图 2 2 皮带机磁滚筒式皮带机磁滚筒式 经过人工分选后进入磁选机进行分选的垃圾量为 )/33.5651.435-35 10 htQQQ（ 已知垃圾的含水率为 49.4%，根据以上数据选择 CTB-7518 永磁筒式磁选机， 其主要技术参数如表 3 所示。 表表 3 3 CTB7518CTB7518 永磁筒式磁选机主要技术参数永磁筒式磁选机主要技术参数 磁选机的规格型号CTB7518圆筒转速(r/min)50mm 未被破碎和 d50mm 被破碎的物质分开，这个也是能够达到的。筛上物 质主要是纸、布、革、塑料及部分有机物等，其中有些是重质组分有些是轻质 组分，符合重力分选的要求，采用风选技术较为合适，最终选出的效果也比较 好。筛下部分主要是无机物和剩下的有机物，碎玻璃等，可以通过滚筒筛将 d10mm 和 d10mm 两部分，这对于技术比较成 熟的筛分也是可以达到的。从技术角度看，所设计的分选工艺流程是可以满足 对于处理量和处理效果的要求的。 1010.2.2 经济效益分析经济效益分析 考虑到中国目前垃圾无害化处理水平，以及垃圾数量随人口增加、经济发 城市垃圾分选系统设计说明书 - 24 - 展水平提高而持续增长的趋势，中国垃圾污染的环境影响不容忽视。就此而言， 实行垃圾的减量化对于中国将具有显著的效益。而在垃圾的减量化处理工程中 垃圾分选处理是非常重要的一个环节。环境因素虽然是垃圾分选处理的重要目 标，但是垃圾分选处理必须要有经济因素的考虑，降低高昂的垃圾分选设备已 成为各国政府实施垃圾减量化管理的重要动因之一，随着经济的发展，垃圾的 成分也 在发生变化，垃圾中可供利用的物质不断增加，通过分选处理对这些物质 的回收和再利用，不仅减少了垃圾的排放数量，还意味着获得一定的经济效益。 分析将从可回收垃圾再利用的经济价值来分析垃圾分选处理所产生的经济效益。 中国城市垃圾中的灰渣比率逐年下降，纸、塑料、玻璃、金属等废品和可 以堆肥的有机物的数量不断增加，通过回收对垃圾进行资源化利用有很好的前 景。由于垃圾本身就是由大量不具有扩散性和流动性的物质构成，蕴涵着能量， 因此垃圾也被看做是一种资源，成为经济生活中人们的一种资源选择。但并不 是所有的垃圾都可以作为资源加以利用，因为垃圾资源的提取是需要支付成本 的，只有在垃圾资源的提取成本低于垃圾资源的利用价值时，垃圾才能认为是 资源并得以回收和再利用。就城市垃圾资源的提取成本而言，它取决于垃圾中 有价组分的本身经济价值、有价组分的含量、在城市垃圾中的分散度、收集的 难易程度，以及有价组分与其他组分分离的难易程度。此外，垃圾资源的提取 成本还与资源化的技术水平密切相关。资源化技术水平低，则产品的回收率和 附加值就低，而技术如果过于复杂，又会提高资源的提取成本。就垃圾资源的 利用价值而言，市场因素对于垃圾资源的价值实现至关重要，因为垃圾资源利 用的可行性很大程度上取决于城市垃圾再生产品是否具有市场需求。如果再生 产品的需求不足，那么即使垃圾回收加工过程的成本低，也难以对回收的垃圾 资源加以利用。只有垃圾资源化产品的市场竞争力大于用原生材料生产的同类 产品，才能保证垃圾资源利用价值的顺利实现。如果考虑环境因素，某种回收 物质在收集或再加工过程中导致了严重的环境污染，那么垃圾中这种可回收物 质的资源利用价值将大打折扣，而当污染所导致的经济损失大于资源的再利用 价值时，这种物质的回收和资源化利用是不能鼓励的。例如，采用一般回收技 术处理垃圾中的含汞干电池回收锌和二氧化锰时，虽具有一定的经济效益，但 城市垃圾分选系统设计说明书 - 25 - 会产生严重的汞污染，如果对汞污染进行治理，其费用会大大高于回收干电池 中锌、锰产品的经济价值，因此，这种形式的资源化利用实际不可行。通过上 面的分析可以看出，垃圾中可回收物质的资源利用价值的实现是有条件的，它 受到经济、环境等多种因素的影响。但是由于这些制约因素的存在，使得垃圾 资源能够真正实现回收和再利用的比率低于技术上所允许的程度，因而以回收 的方式促进垃圾减量是有限的，通过可回收物质的资源再利用实现垃圾减量所 能获得的经济效益也是一定的。 1010.3.3 环境效益分析环境效益分析 垃圾分选工艺属于对福建省长远建设和经济发展具有重要作用的项目，在 国民经济发展中社会效益和环境效益始终显著，因此在经济分析中仅就间接效 益给予定性描述。 本工艺实施可很好地改善该市的环境质量，使垃圾达到无害化处理的要求， 具有巨大的环境效益。 垃圾的无害化处理，总体环境质量的改善，都有益于人们的身心健康，减 少疾病的发生，提高人们的生活质量，降低医疗费用。 1010.4.4 社会效益分析社会效益分析 （1）增加就业机会 垃圾处理场的建设与投产，可以安置一批富余劳动力，增加就业机会，促 进劳动力的转移，产生良好的社会效益。 （2）其他社会经济效益 城市环境质量的提高，将会为整个城市吸引更多投资，并促进旅游产业和 其他第三产业的发展，其间接带来的