Chapter_3固废预处理

1、【概念】【概念】压实压实 压缩比压缩比 硬度硬度 破碎比破碎比 破碎段破碎段 低温破碎低温破碎 筛分效率筛分效率 等降比等降比 重介质重介质 加重质加重质 磁流体磁流体 磁流体动力分选磁流体动力分选 【理论和方法】【理论和方法】 压实效果的度量压实效果的度量;压实设备评价压实设备评价;影响破碎效影响破碎效 果的因素果的因素;破碎方法及工艺破碎方法及工艺;常见分选方法及原常见分选方法及原 理理;影响筛分效率的因素影响筛分效率的因素;磁流体分选原理磁流体分选原理;常见常见 分选设备分选设备;固体废物水分存在方式固体废物水分存在方式;脱水浓缩方脱水浓缩方 法及常见机械。法及常见机械。本章重点本章重点

2、 浓缩脱水浓缩脱水dewatering分选分选seperation破碎破碎shredding压实压实compaction含水率超过含水率超过90%的的 固体废物固体废物,必须脱水必须脱水 减容减容,以便于包装、以便于包装、 运输与资源化利用运输与资源化利用用机械方用机械方 法增加固法增加固 体废物聚集体废物聚集 程度，增大容重减少表程度，增大容重减少表观体积，提高运输与管观体积，提高运输与管理的一种操作技术。具理的一种操作技术。具有减容和预稳定的作用有减容和预稳定的作用 利用外利用外 力克服废物质点力克服废物质点间的内聚力使大块变间的内聚力使大块变小块的过程。小块分小块的过程。小块分裂成细粉过

3、程称为磨裂成细粉过程称为磨碎。有利于三化处理碎。有利于三化处理. 将固体废物中各种可回收将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采理工艺要求的废物组分采 用适当技术分离出用适当技术分离出 来的过程。来的过程。 VmVvVs若忽略空气中的气体质量若忽略空气中的气体质量,则固则固体废物的总质量体废物的总质量(Wt)就等于干就等于干固体物质质量（固体物质质量（Ws）与水分）与水分质量（质量（Ww）之和。）之和。 则：湿密度：则：湿密度：w= Wt/Vm 干密度：干密度：d= Ws/Vm 孔隙比孔隙比 空隙率空隙率 湿密度湿密度 干密度干密度 体积减少体积

4、减少 百分比百分比 压缩比压缩比 压缩倍数压缩倍数越小压实程度越高越小压实程度越高较适用较适用r越小，压实越好越小，压实越好 n越大，压实越好越大，压实越好越大越好越大越好dw 固定固定式压式压实器实器定义：凡用人工或机械方法把废物送进压实定义：凡用人工或机械方法把废物送进压实机械中进行压实的设备。机械中进行压实的设备。 基本参数：装料截面尺寸、循环时间、压面基本参数：装料截面尺寸、循环时间、压面上的压力、压面行程长度、体积排率上的压力、压面行程长度、体积排率家用小型压实器、废物收集车上配备的压实家用小型压实器、废物收集车上配备的压实器及中转站配置的专用压实机器及中转站配置的专用压实机移动移动

5、式压式压实器实器定义：带有行驶轮或可在轨道上行驶的压实器。定义：带有行驶轮或可在轨道上行驶的压实器。垃圾填埋场使用。垃圾填埋场使用。根据废物性质如含水率、后续处理要求（压缩比）选用不同设备根据废物性质如含水率、后续处理要求（压缩比）选用不同设备分分类类分分类类三向联合压实器三向联合压实器回转式压实器回转式压实器实例实例Typical compactors used in conjunction with waste chutes in large apartment buildingsDetachable containerPacking ramFloor discharge chutePac

6、king ram fully retractedSolid wastes in compaction chamberPacking ram fully extended破碎：破碎：通过人力或机械等外力的作用，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破坏物体内部的凝聚力和分子间作用力而使大块固体废物分裂成小块的过程。而使大块固体废物分裂成小块的过程。磨碎：磨碎：小块废物颗粒分裂成细粉的过程。小块废物颗粒分裂成细粉的过程。结构结构缺陷缺陷硬度硬度韧性韧性解理解理影响破碎影响破碎 效果因素效果因素F.C邦德功指数；邦德功指数；莫氏硬度莫氏硬度（10级）；普氏级）；普氏硬度系数硬

7、度系数f压压极完全、完全、中等、不完全和极不完全极完全、完全、中等、不完全和极不完全解理解理 脆性脆性 延展性延展性柔性柔性 挠性挠性 弹性等弹性等 细块物细块物料机构料机构缺陷少，缺陷少，难磨；难磨；粗块多，粗块多，易碎易碎 抗压强度抗压强度抗剪切强度抗剪切强度抗弯强度抗弯强度抗拉强度抗拉强度 湿式破碎湿式破碎干干 式式 破破 碎碎半湿式破碎半湿式破碎非机非机械能械能破碎破碎机机 械械 能能 破破 碎碎劈碎劈碎冲击破碎冲击破碎剪切破碎剪切破碎磨剥破碎磨剥破碎挤压破碎挤压破碎超声破碎超声破碎减压破碎减压破碎热力破碎热力破碎低温破碎低温破碎一般的一般的破破碎机碎机兼有兼有多种破碎多种破碎方法，通

8、方法，通常是破碎常是破碎机的组件机的组件与物料及与物料及物料间多物料间多种力综合种力综合作用的结作用的结果果机械能破碎的方法机械能破碎的方法压碎压碎劈碎劈碎折断折断磨碎磨碎冲击破碎冲击破碎 颗粒有球形、片状、颗粒有球形、片状、 柱状等柱状等表征不同粒级的颗表征不同粒级的颗 粒相对量粒相对量破碎机，破碎机，330 磨碎机，磨碎机，40400表示废物被破碎表示废物被破碎 的程度的程度球体等效直径、球体等效直径、 有效直径和筛径有效直径和筛径累积曲线累积曲线 频度曲线频度曲线 真实破碎比真实破碎比 极限破碎比极限破碎比破碎段破碎段破碎比破碎比颗粒级颗粒级分布分布颗粒的颗粒的粒度粒度i=3计算方法：计

9、算方法： 1 1）极限破碎比：）极限破碎比： 工程设计中常被采用。工程设计中常被采用。另：根据另：根据最大物料直径最大物料直径来选择来选择破碎机给料口的宽度。破碎机给料口的宽度。 2 2）真实破碎比：）真实破碎比： 科研和理论研究中常被采用，较真实反映废物破碎程度。科研和理论研究中常被采用，较真实反映废物破碎程度。 单纯破碎工艺单纯破碎工艺带预先筛分和检带预先筛分和检 查筛分破碎工艺查筛分破碎工艺带预带预先筛先筛分破分破碎工碎工艺艺带检带检查筛查筛分破分破碎工碎工艺艺破碎工艺选择破碎工艺选择需需考虑考虑节能、处理节能、处理量及破碎产品粒量及破碎产品粒径大小、粒度组径大小、粒度组成、形状等的成、

10、形状等的要要求求，根据，根据固体废固体废物的性质物的性质（如破（如破碎特性、硬度、碎特性、硬度、密度、形状、含密度、形状、含水率等）确定。水率等）确定。单纯破碎工艺单纯破碎工艺带预先筛分带预先筛分破碎工艺破碎工艺带检查筛分带检查筛分破碎工艺破碎工艺带预先筛分和检查带预先筛分和检查筛分的破碎工艺筛分的破碎工艺(a)(b)(c)(d)破碎基本工艺流程破碎基本工艺流程颚式破碎机颚式破碎机 简单摆动式简单摆动式 复杂摆动式复杂摆动式 综合摆动式综合摆动式锤式破碎机锤式破碎机 Hammer Mills式式 BJD型型 Movorotor型双转子型双转子辊式破碎机辊式破碎机 光辊、齿辊光辊、齿辊 单齿辊单

11、齿辊 双齿辊双齿辊粉磨机粉磨机 球磨机球磨机 自磨机自磨机剪切破碎机剪切破碎机 Von Roll型往复式型往复式 Lincle-mann型型 旋转剪切式旋转剪切式冲击式破碎机冲击式破碎机 Universa型型 Hazemag型型简单摆动型简单摆动型颚式破碎机颚式破碎机 复杂摆动型颚式破碎机复杂摆动型颚式破碎机 工作原理示意图工作原理示意图a a）不可逆式）不可逆式 b b）可逆式）可逆式 单转子单转子锤式破碎机锤式破碎机的示意图的示意图颗粒尺寸分布随锤头数而变。颗粒尺寸分布随锤头数而变。进进料料进进料料锤子区锤子区备用衬板和筛板，备用衬板和筛板，逆向使用延长机逆向使用延长机器寿命。器寿命。a）

12、UniversaUniversa型型 b b）HazemagHazemag型型 冲击式破碎机冲击式破碎机的类型的类型 用于破碎用于破碎家具、电家具、电视机、杂视机、杂器、破布、器、破布、金属丝等金属丝等废物。废物。a）双齿辊破碎机）双齿辊破碎机b)单齿辊破碎机单齿辊破碎机旋转剪切式破碎机旋转剪切式破碎机球磨机的结构和工作原理示意图球磨机的结构和工作原理示意图 固体废物各组分物质在低温冷冻固体废物各组分物质在低温冷冻（-60-60至至-120-120）条件下易条件下易脆化脆化，且脆化温度不同而实现破碎分离，且脆化温度不同而实现破碎分离。低温破碎工艺流程图低温破碎工艺流程图 原理原理 优点优点破碎

13、机将投入的破碎机将投入的含纸垃圾含纸垃圾和水流一起搅拌和破碎成为浆液和水流一起搅拌和破碎成为浆液 在化学物质、纸和纸浆、矿物等处理中均可使用，可以回在化学物质、纸和纸浆、矿物等处理中均可使用，可以回收纸纤维、玻璃、铁和有色金属，剩余泥土等可做堆肥。收纸纤维、玻璃、铁和有色金属，剩余泥土等可做堆肥。 脱水有机残渣，无论质脱水有机残渣，无论质 量、粒度大小等变化都小，量、粒度大小等变化都小， 不会产生噪声、发不会产生噪声、发热和爆炸的危险性，热和爆炸的危险性， 垃圾变均质浆状物，垃圾变均质浆状物， 可按流体处理可按流体处理 不会孳生蚊蝇和恶不会孳生蚊蝇和恶 臭，符合卫生条件臭，符合卫生条件 含纸垃

14、含纸垃圾圾湿湿式式破破碎碎机机半湿式选择破碎分选机半湿式选择破碎分选机第一段：沙石、粉尘颗粒第一段：沙石、粉尘颗粒第二段：厨余垃圾、玻璃、第二段：厨余垃圾、玻璃、 陶瓷等陶瓷等第三段：塑料、橡胶、木屑、第三段：塑料、橡胶、木屑、 纸张等纸张等粒度差异粒度差异 筛选筛选/筛分筛分 Screening密度差异密度差异 重力分选重力分选 Density seperation磁性差异磁性差异 磁力分选磁力分选 Magnetic seperation导电性差异导电性差异 电力分选电力分选Electric seperation 光电性差异光电性差异 光电分选光电分选 摩擦性差异摩擦性差异 摩擦分选摩擦分选

15、 弹性差异弹性差异 弹跳分选弹跳分选 机机 械械手手 工工人人 卫生条卫生条件差，件差， 但识别但识别能力强能力强垃圾分拣台 筛筛分分原原理理及及筛筛分分分分类类脱水和脱泥筛分脱水和脱泥筛分 选择筛分选择筛分 预先筛分和检查筛分预先筛分和检查筛分 准备筛分准备筛分物料分层物料分层 细粒透筛细粒透筛易筛粒易筛粒难筛粒难筛粒Principle Types 筛筛 分分 效效 率率处理能力处理能力筛分效率筛分效率Q1Q2 影影响响筛筛分分效效率率因因素素筛分物料性质筛分物料性质粒度组成: 易筛粒、难筛粒和阻碍粒 含水率和含泥量：筛孔尺寸 颗粒形状：球形、多角形、片状、柱状等 筛分设备性能筛分设备性能筛

16、面种类(冲孔、编织及棒条) 筛孔形状 筛子运动方式 筛子长宽比(2.53)筛面倾角(1525度)筛分操作条件筛分操作条件连续、均匀给料 振动程度 及时清理和维修筛面 筛筛分分设设备备类类型型筛分设备类筛分设备类型型滚筒筛滚筒筛(Rotary Screens)固定筛固定筛(Disc Screens)振动筛振动筛(Vibrating Screens)格筛在粗碎前，格筛在粗碎前，棒条筛在粗碎棒条筛在粗碎和中碎前和中碎前。摩擦角，摩擦角，30 350， 50 mm惯性振动筛惯性振动筛和和共振筛共振筛；600 3000r/min,0.51.5mm,8400,1015r/min， 350，临界，临界速度速

17、度45%振振动动筛筛固固定定筛筛多孔眼的回转滚筒多孔眼的回转滚筒移动式滚筒筛移动式滚筒筛 共同的工艺条件：共同的工艺条件： 具有密度差异的组分具有密度差异的组分运动介质运动介质分散分散分层分层分离分离 重选重选（类型）（类型）等降比：等降粒子中密度小的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度比。等降比：等降粒子中密度小的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度比。 重介质分选重介质分选(Heavy Medium Seperation)风力分选风力分选(Air Classification) 水平气流水平气流 上升气流上升气流 跳汰分选跳汰分选惯性分选惯性分选 弹道分选弹道分选 旋风分选旋风分选摇床分选摇床分选(cm/s)

18、 6)(0ccsdgV析离 作用定义定义：根据固体废物中不同物质颗粒间的：根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异密度差异，在，在运动运动介质（空介质（空气、水、重介质气、水、重介质等）中受到等）中受到重力、介质动力和机械力重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒的作用，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。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。 风风力力分分选选 气流运动方向：气流运动方向：向上向上( (上升气流上升气流- -左左) )、水平水平( (水平气流水平气流- -右右) )ua颗粒实际沉降速度颗粒实际沉降速度v=v0-uav=v0-uav0v

19、0，颗粒下沉；，颗粒下沉；v=0v=0，颗粒悬，颗粒悬浮；浮； v0 v0,颗粒下沉，颗粒下沉， 0颗粒上浮。颗粒上浮。 重重介介质质分分选选原原理理 常常见见的的重重选选设设备备鼓形重介质分选机鼓形重介质分选机跳汰机跳汰机立式曲折型风力分选机立式曲折型风力分选机水平气流分选机水平气流分选机平面摇床平面摇床鼓形、深槽、浅槽、鼓形、深槽、浅槽、振动、离心振动、离心构造简单、维修方便、构造简单、维修方便、分选精度低，少独用分选精度低，少独用分选精度高，三种型式分选精度高，三种型式隔膜鼓动、空气鼓动隔膜鼓动、空气鼓动来复条或刻槽、料槽、来复条或刻槽、料槽、水槽等水槽等鼓形重介质分选机结构及原理示意图

20、鼓形重介质分选机结构及原理示意图 大齿轮大齿轮辊轮辊轮扬板扬板扬扬板板圆筒形圆筒形转鼓转鼓溜槽溜槽（a）隔膜鼓动）隔膜鼓动（b）空气鼓动）空气鼓动跳汰机中推动水流运动的形式跳汰机中推动水流运动的形式 水平风水平风选机结选机结构流向构流向示意图示意图 旋转旋转分选分选机示机示意图意图 给料给料给料给料提取物提取物空气空气排出物排出物排出物排出物空气空气提取物提取物 立式分选机立式分选机 导体导体半导体半导体非导体非导体固体废物中各种组分在高压电场中固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异电性的差异实现分离实现分离-电电选选分分离离过过程程 辊筒式静电分选机辊筒式静电分选机YDYD4 4型高压电选

21、机型高压电选机含铝、玻璃的废物含铝、玻璃的废物粉煤灰粉煤灰 传统的传统的磁选磁选利用各种物质利用各种物质磁性差异磁性差异在不均匀磁场中进行分选；在不均匀磁场中进行分选；主要用于供料中磁性杂质的提纯、净化及磁性物料主要用于供料中磁性杂质的提纯、净化及磁性物料 的精选。的精选。磁流体磁流体分选分选磁流体磁流体静力静力分选：分选：在在非均匀磁场非均匀磁场中，以中，以顺磁性液顺磁性液体和铁磁性胶体悬浮液体和铁磁性胶体悬浮液为分选介质，按废物中各组分为分选介质，按废物中各组分的的密度和比磁化系数密度和比磁化系数的差异进行分离的方法。的差异进行分离的方法。 磁流体磁流体动力动力分选：分选：在在磁场与电场的

22、联合作用磁场与电场的联合作用下，以下，以强电解质溶液强电解质溶液为分选介质，按废物中各组分的为分选介质，按废物中各组分的密度、密度、比磁化系数和电导率比磁化系数和电导率的差异进行分选的方法。的差异进行分选的方法。 适用：各组分间的适用：各组分间的磁性差异小磁性差异小而而密度密度或或导电性导电性差异较大差异较大分离精度低分离精度低分离精度高分离精度高磁选磁选+ +电选电选+ +重选重选磁选磁选+ +重选重选 传传统统磁磁选选设设备备一级粗磁选：一级粗磁选：废物在破废物在破碎前分选，主要去除大块碎前分选，主要去除大块的磁性较强的物质，采用的磁性较强的物质，采用悬挂带式永磁磁选机。悬挂带式永磁磁选机

23、。二级磁选：二级磁选：从破碎的从破碎的固废中进一步去除磁性固废中进一步去除磁性物质，主要采用物质，主要采用滚筒式滚筒式磁选机磁选机。 磁磁流流体体分分选选选选设设备备J.Shimoiizaka分选槽分选槽 该分选槽使用的该分选槽使用的分选介质分选介质是油基或水基磁流体。是油基或水基磁流体。垃圾分选系统垃圾分选系统日本北九州市日明瓶罐资源化中心分拣流程日本北九州市日明瓶罐资源化中心分拣流程 固体废物中水固体废物中水的存在形式的存在形式存在颗粒间歇中的水。约存在颗粒间歇中的水。约 占固体水分的占固体水分的70%左右，左右， 用浓缩法分离用浓缩法分离 在毛细管中充满的水分在毛细管中充满的水分.约约占

24、水分的占水分的20%左右，采用高速左右，采用高速离心机脱水、负压或正压过滤离心机脱水、负压或正压过滤 机脱水机脱水吸附在颗粒表吸附在颗粒表 面的水，约占面的水，约占 水分的水分的7%，可用加热法，可用加热法 脱除脱除 在颗粒内部或微在颗粒内部或微 生物细胞内的水，生物细胞内的水，约占水分的约占水分的3%,可采用生物法可采用生物法破坏细胞膜除去胞内水或高温破坏细胞膜除去胞内水或高温加热法、冷冻法去除加热法、冷冻法去除 间隙水间隙水毛细管水毛细管水表面吸附水表面吸附水内部水内部水脱脱水水设设备备的的选选择择脱水设备脱水设备类型类型 优优 点点 缺缺 点点 适用范围适用范围 真空过滤真空过滤机机 能连续操作，运行平稳，可以能连续操作，运行平