某城市生活垃圾综合分选处理系统设计.

1、成绩固体废弃物处理与处置课程设计学生姓名李瑞雪学院名称环境工程学院学号20111702207班级11环工2专业名称环境工程指导教师项玮2014年11月13日某城市生活垃圾综合分选处理系统设计中文摘要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 400t/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，破碎，筛分，

2、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) disposalenglish abstractsolid waste treatment usually refers t

3、o 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. becau

4、se of the garbage separation is not complete, lead to next procedure can't 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 compreh

5、ensive 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 lif

6、e rubbish, comprehensive treatment, sorting process design, benefit analysis1目录第一章 绪 论31.1 课题研究背景31.1.1 资源与废物的相对性31.1.2 生活垃圾的危害31.1.3 城市生活垃圾综合分选处理的技术认识31.2 生活垃圾分选技术及发展现状41.2.1 生活垃圾分选技术41.2.2 生活垃圾分选的发展现状41.3 本课题研究的目的与意义51.4 设计的主要内容51.4.1 设计任务51.4.2 设计依据51.4.3 设计内容6第二章 生活垃圾分选处理工艺设计72.1 厂址选择72.2 垃圾分选工艺

7、设计计算72.2.1 垃圾分选工艺的流程72.2.2 分选工艺物料恒算72.2.3 垃圾储料仓82.2.4 吊车、抓斗的选择92.2.5 磁选设备的选择.92.2.6 滚筒破碎机选择.92.2.7 垃圾滚筒筛112.2.8 风选设备112.2.9 输送带13第三章 效益分析153.1 环境效益分析153.2 社会效益分析16第四章 总 结17 第一章 绪 论1.1 课题研究背景 某市常住总人口约 700 万人，其中市区常住总人口 300 万人。仅城区每 天的生活垃圾收集量就达约 2159 吨，面对如此大量的城市生活垃圾，目前该市主要采取焚烧发电和卫生填埋两种处理方式。其中焚烧处理约 1700

8、吨/天，其余 进入卫生填埋场。1.1.1 资源与废物的相对性 固体废物包括所有经过试用而被弃置的固态或半固态物质，甚至还包括具有一定毒害性的液态或气态物质。固体废物的“废”具有时间和空间的相对性。在 此生产过程获此方便可能是暂时无使用价值的，但并不是在其他生产过程获其他 方面无使用价值。在当前经济技术条件下暂时无使用价值的废物，在发展了循环 利用技术后可能就是资源。因此固体废物常被看作是“放错地点的原料”。1.1.2 生活垃圾的危害 固体废物任意露天堆放，在占用大量土地，破坏地貌和植被的同时，对大气、 水、土壤环境也造成污染。 近十余年，我国城市垃圾排放量的年平均增长速度 约为 7%9%。中国

9、城市垃圾总量在未来 1020 年间将随城市化进程加快而增大， 预计城市垃圾将以每年 3%5%的速度递增，城市垃圾处理也愈来愈受到政府与公 众的重视。垃圾污染事故频出，严重破坏了城市生态环境系统的平衡。城市垃圾 已成为制约城市社会经济发展的主要因素之一。1.1.3 城市生活垃圾综合分选处理的技术认识 固体废物的分选就是将固体废物中的各种可回收利用的废物获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。 由于城市生活垃圾各种成分性质不一及其回收操作方法的多样性，在垃圾的资源化、综合利用等方面，分选是重要的操作之一。分选的效果则由资源化物质价值和是否可以进入市场及其市场销路等重要因素决定

10、。 城市生活垃圾的组分复杂而不稳定，根据其粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性的物理、化学性质的不同，可分别选用筛选、重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、摩擦及弹性分选的分选技术进行分选。大体上说，适用于城市垃圾的分选技术是以粒度、密度差等颗粒物理性质差别为基础的分选为主，而以磁力、电力等性质差异为基础的分选为辅。1.2 生活垃圾分选技术及发展现状1.2.1 生活垃圾分选技术 城市生活垃圾的组分复杂而不稳定，根据其粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性的物理、化学性质的不同，可分别选用筛选、重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、摩擦及弹性分选的分选技术进行分选。大体上说，适

11、用于城市垃圾的分选技术是以粒度、密度差等颗粒物理性质差别为基础的分选为主，而以磁力、电力等性质差异为基础的分选为辅。1.2.2 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。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

12、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。1.3 本课题研究的目的与意义通

13、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。通过设计，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 术资料，编写设计说明书的能力。1.4 设计的主要内容1.4.1设计任务设计规模 185t/d 的某城市生活垃圾分选系统。1.4.2 设计依据垃圾主要成分见下表 1-1 表 1-1 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分含量/%56.728.92.882.384.891.32.95有机物组分包括：食品残余、果皮、植物残余等。无机物组分

14、包括：砖瓦、炉灰、灰土、粉尘等。垃圾容重平均值为0.45t/m3，含水率为47.8%。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185t/d；日工作时间为12h。1.4.3设计内容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.分析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，点击功率。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

15、、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）第2章 生活垃圾分选处理工艺设计2.1 厂址选择一般情况下，为了输送方便和处理方便，垃圾分选处理系统和垃圾焚烧系统，垃圾堆肥系统建在一起。考虑到需要很大的占地面积的同时，还要考虑运输费用，综合以上因素，垃圾分选系统适合建在交通相对方便的郊区，人口密度小，避免设

16、备运行的噪声影响周边居民的日常生活。2.2 垃圾分选工艺设计计算2.2.1垃圾分选工艺的流程图2-1见附图2.2.2分选工艺物料恒算(1) 垃圾分选厂每小时的处理量为 q 0=q/t式中q -每天的垃圾处理量，q=185t/d; t -每天的工作时间，t =12h。 q0=185/12=15.4(t/h)(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 q1=q0×1.0%=15.4×1.0%=0.154 (t/h)玻璃 q2=q0×0.6%=15.4×0.6%=0.092 (t/h)塑料

17、q3=q0×2.0%=15.4×2.0%=0.308 (t/h)其他 q4=q0×0.5%=15.4×0.5%=0.077 (t/h)则经过人工手选可分出的垃圾有q1=0.154+0.092+0.308+0.077=0.631 (t/h)(3) 磁选。垃圾经过磁选滚筒理论上可以分选所有的金属。 q 2= q0×1.38%=15.4×1.38%=0.21（t/h）(4)选择性破碎机.筛上物主要是纸、布、革、塑料、部分有机物等d u> 50mm 的物质q3 =q0´ (2.88%+4.89%+20%) = 15.4

18、0;27.77%=4.28 (t/h).筛下物为d mm u < 50 的被破碎的无机物、无机物、玻璃及其他碎土等。(5)风选.轻组分主要为粉尘、塑料纸张等 q4 = q0 ´ (2.88%+2.98%) =15.4´ 5.86%=0.90 (t/h).重组分主要是有机物。 q5 = q0 ´20% = 15.4´ 20%= 3.08(t/h)(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10´ 10mm.筛上为d p > 10mm 的有机物。 q6 = q0&

19、#180;36.7% =15.4 ´36.7% =5.65（t/h) 筛下物为碎土、石渣等无机物和碎玻璃。 q 7= q0 ´(28.9% +0.7%+2.45%) = 15.4´ 33.15%= 4.94(t/h)(7)废物的全过程总的质量为q总q总 =q1+q2+q4+q5+q6+q7 =0.63+0.21+0.90+3.08+5.65+4.94 =15.4(t/h)2.2.3垃圾储料仓(1) 仓体容积（m3)取 v = 1000(m3 )(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,

20、b=9m, c=4m;v0=30×9×4=1080（m3)>1000（m3)通过计算结果可知可以满足要求。2.2.4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2-2 所示。项目 参数 设计依据数量 1台 垃圾最大日处理量吨位 1吨 抓斗容量跨度 7m 储料坑跨度运行周期 143s 吊车进行各种运动的速度实际运行时间 50min/h供给能力 10t/h 抓斗抓斗量抓斗一次抓起量为： t即抓斗一次抓起量0.73t即可满足生产需求。选择一次抓起量为1000kg的抓斗。2.2.5 磁选设备的选择已知生产能力q0=15.4t/h及垃圾的含水率47.8%，

21、根据以上数据选择永磁筒式磁选机，其主要技术参数如表2-3所示。 表2-3 永磁筒式磁选机主要技术参数型号规格mm×mm槽体形式圆筒转速r/min处理能力t/h电动机型号功率kw重量kgctb-612半逆流4010-20jtc-5612.2502.2.6滚筒破碎机选择(1)选型根据垃圾破碎分选工艺要求选择国产滚筒破碎机，具体技术特征如表2-4. 表2-4 滚筒破碎机技术特征规格3400×6700生产能力/t/h170滚筒直径 m3.4长度 m6.7倾角 °3.5转数 r/min12筛孔尺寸/mm50提升板高度/mm300电动机型号bjq2-72-4功率 kw30转数

22、 r/min 1460（2） 计算校核 根据式，取经验值=60°，=10°横断面装料面积为物料跌落所需时间为 t=t1+t2 = =0.773s则：t=1.67+0.773=2.44s当筛体倾斜安装时，实际物料轨迹为不规则的螺旋线，该螺旋线的螺距即物料跌落一次向前所走的距离，即 =0.0772m物料沿滚筒轴向前的前进速度v为 滚筒破碎机实际生产能力为 则所选择的破碎机能满足生产要求。2.2.7垃圾滚筒筛垃圾滚筒筛筛分处理量为 q6+q7=5.65+4.94=10.59t/h滚筒筛主要参数确定如下： (1) 设计筛体长度5m，筛体直径1.6m，筛孔取10mm×10m

23、m，安装倾角4°。(2) 筛分效率和生产率。根据“垃圾分选机-垃圾滚筒筛”行业标准（cj/t5013.1-95), 筛下物粒径£12mm，筛分效率³80%。选取筛分效率为90%。(3) 滚筒筛转速。通常为了获得较好的筛分效率，应使物料在筛体内做较大的翻动。滚筒筛临界转速nc为 根据实验表明，垃圾滚筒筛回转速度一般取临界转速的30%60%较为理想，则取滚筒筛转速为12r/min。料在筛体内的停留时间 根据研究表明，当筛分垃圾时，要得到75%以上的筛分效率，停留时间应达到2530s,甚至更长。所以取垃圾在滚筒内停留时间为50s，则物料在筛体内沿轴向运动的平均速度为：

24、筒筛有用功率 据资料推导，筛分机有用功率为 ( 取60°) = 实际使用的驱动电动功率还应考虑机械传动损失。2.2.8风选设备对本风选工艺，选用简易立式风选设备(1) 气流速度确定风力分选主要将低密度、空气阻力大的塑料、废纸等和具有高密度、空气阻力小的重质有机物分开。部分物料密度如表2-5。 表2-5 部分物料密度物质塑料玻璃砖干砂有机物密度kg/m39202500184025001200 表2-6 风速经验系数物料品种颗粒大小值物料品种颗粒大小值灰状0-110-16细块状10-2020-22均质粒状1-1016-20中块状40-8022-25轻质物料以塑料为参考，其悬浮气速为 重质

25、物料以有机物为参考，其悬浮气速为 则选取气流速度为6.7m/s。(2) 立式风选几何参数的确定关于风力分选设备的计算设计计算目前尚无成熟的方法可借鉴，对于立式分选垂直段主要目的是将纸类、塑料等轻质组分通过气流输送出来，可借鉴流化床气力输送设计进行经验设计，精确的计算还需要实验及有关的理论进行研究。 选择气体速度 根据气力输送设计原则确定垂直段管长7m，考虑所分选物料为不规则纸类、塑料等，选择管径100mm。设高压端气体密度为3kg/,故所选气速相当于气体质量速度g=6.7×3=20.1（） 估算气-固比 垃圾分选主要去除塑料及纸类，设其堆积密度为气-固比为 所需空气量计算 取空气重度

26、为1.25kg/m3,则空气体积流量为按所选管径100mm和气速6.7m/s，所需空气体积流量为故可选用3.2m3/min空压机一台能够满足要求。 压降计算 设管内平均绝对压力为2kg/m2(1kg/m2=9.8pa)，室温为300k，则气体平均重度为 垂直管压降d(3)旋风分离器选择 根据气体流量3.156m3/min和入口风速6.7m/s,选取xlp/a-3.0型旋风分离器，其允许进口风速12m/s,处理量750m3/h。2.2.9输送带在垃圾分选工艺中，带式输送机是主要的运输机械，它连接各个分选设备。因此，各分选设备段之间的输送带带宽、带长、带速及输送带的安装位置需根据具体情况分别估算。

27、(1) 输送带i 带宽确定输送带i主要输送从垃圾储坑经过初级篦子送入的及由输送带送至滚筒破碎机的垃圾，在这一段输送带上同时进行人工分选。故带速不宜选择过快，选取带速为0.3m/s。 由于垃圾的密度较小和较松散，所以一般用槽式胶带输送带。胶带输送机的输送能力由下式计算。 式中 q 输送能力，由物料衡算知q近似取15.4 t/h ； fb物料在胶带的截面积，m2 ； 输送带运行速度，取0.3m/s； 物料的堆密度，对垃圾取0.45 ; 倾角系数。对有人工手选输送带应水平放置，故对于槽型输送带上物料堆积的断面积为： 其中，胶带的槽角选取td72型为。则： 15.4=3600×（0.2514

28、-0.1531×b2）×0.3×0.45×1则 b=1.194m ，取带宽为1.2m 电动机功率计算在确定胶带输送机的电功率以前，首先要计算传动滚筒的轴功率。转动滚筒轴功率的计算公式为 胶面传动滚筒=0.90，因此，电动机功率为: 故选用y100l - 2型三相异步电动机，额定功率为3.0 kw。(2) 输送带 带宽的确定 输送带主要用于输送自滚筒破碎机筛上物（主要为废纸，塑料及部分有机物）送至风选设备。取带速为 1.0m/s，输送倾角15°，倾角系数为0.885，由物料衡算此时输送量为3.8616t/h，则输送带带宽为：3.8616 = 36

29、00´ (0.2514 - 0.1531´ b2 )´1.0´ 0.45´ 0.885得b=1.26 m，取带宽b=1.2m 电动机功率计算取 .采用滚动轴承，查得=0.030，=0.0318，=8.17×10-5，=1.03，=1.005，导料挡板 k5 =2.25 ，空段清扫器 k6 =0.23 ，弹换清扫器 k7 =1.5 ， k 8 =0.18 。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为:电动机功率为所以选用型电动机，额定功率为7.5。(3) 输送带带宽的确定 输送带主要用于输送自滚筒破碎机筛下物（主要为无机物、碎石渣、玻璃及

30、部分有机物）送至滚筒筛。取带速为 1.5m/s，输送倾角，倾角系数为0.957，由物料衡算此时输送量为10.2664 t/h，计算方法同上。经计算取输送带仍为1.2m。 电动机功率计算已知采用滚动轴承，查得=0.030，导料挡板 k5 =2.25 ，空段清扫器 k6 =0.23 ，弹换清扫器 k 7 =1.5 ， k 8 =0.36 。将以上各数据带入计算式，转动滚筒轴功率为n(0.0318× 20 ×1.5+ 8.17× 10-5× 10.2664×20 +0.00273× 10.2664 ×5 )×1.08&#

31、215; 1.005+(2.25 +0.23+ 1.5)× 1.5 +0.36 ×0.45= 7.324（kw）电动机功率为： 故选用y160m - 4型电动机，额定功率为11 kw。第三章 效益分析3.1环境效益分析 垃圾分选是垃圾处理的初始步骤，是垃圾减量化、无害化、资源化、产业化的最终出路。 通过垃圾分选把有用物资，如纸张、塑料、玻璃、瓶罐、金属等从垃圾中分离出来重新回收、利用，变废为宝。既提高垃圾资源利用水平，又可减少垃圾处置量。它是实现垃圾减量化和资源化的重要途径和手段。垃圾通过分选后便于对不同类垃圾进行分类处置。如对有机垃圾进行堆肥发酵处理，把有机垃圾制成农田用

32、肥和绿化用肥，对没有回收利用价值的无机垃圾进行填埋处置，对热值较高的可燃垃圾进行焚烧处置。垃圾分选是对垃圾收集处置传统方式的改革，是对垃圾进行有效处置的一种科学管理方法。12-14人们面对日益增长的垃圾产量和环境状况恶化的局面，如何通过垃圾分类管理，最大限度地实现垃圾资源利用，减少垃圾处置量，改善生存环境质量，是当前世界各国共同关注的迫切问题之一。垃圾分选的优越性被越来越多的人所认识，垃圾分类的管理办法正在文明国家、地区普遍推广，成为当前和今后垃圾管理变革的发展趋势。3.2社会效益分析（1）垃圾焚烧厂是城市建设的重要基础设施 ,是以创造环境效益和社会效益为主的公益性工程。（2）垃圾分选场能实现资源的回收与利用，是固体废物资源化、减量化、无害化的重要步骤。（3）垃圾分选厂能充分回收生