城市生活垃圾的收集、运输和预处理

城市生活垃圾的收集、运输和预处理内容简介本章讲解了城市垃圾的收集方式、方法、城市垃圾的搬运、贮存，城市垃圾堆拖曳容器及固定容器清运操作方法，收集车辆及城市垃圾的收运路线设计等；城市垃圾转运站的类型及设置要求；城市垃圾的破碎原理及其机械，包括颚式破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机等；城市垃圾的分选原理、及其机械，包括筛选、重力分选（风力分选、淘汰分选、重介质分选、摇床分选和惯性分选、磁选、电选等内容。教学目标：•了解城市垃圾的收集方式并掌握主要收集方法•了解城市垃圾的搬运、贮存工艺流程并掌握工艺设计计算方法初步掌握城市垃圾堆拖曳容器及固定容器清运操作技能掌握收集车辆及城市垃圾的收运路线的设计方法理解城市垃圾转运站的类型及设置要求理解城市垃圾的破碎原理并掌握破碎机械的工艺流程和操作技能理解掌握城市垃圾的分选原理、掌握并掌握分选机械的工艺流程和操作技能城市生活垃圾的收集与运输生活垃圾收运是垃圾处理系统中一个重要的环节，其费用占整个垃圾处理系统的60%~80%。生活垃圾收运的原则是：在满足环境卫生要求的同时，收运费用最低，并考虑后续阶段处理方便高效，使垃圾处理系统的总费用最低。因此，科学合理地制定收运计划是非常关键的。生活垃圾收运并非单一阶段操作过程，通常需包括三个阶段。第一阶段是“源”到“桶”：从垃圾发生源到垃圾桶的过程，即搬运与贮存（简称运贮。）第二阶段是“桶”到“站”：垃圾的清除（简称清运），通常指垃圾的近距离运输。清运车辆沿一定路线收集清除贮存设施（容器）中的垃圾，并运至垃圾转运站，有时也可就近直接送至垃圾处理处置场。第三阶段为“站”到“场”：垃圾转运，特指垃圾的远距离运输，即在转运站将垃圾转载至大容量运输工具上，运往远处的处理处置场。后两个阶段需应用最优化技术，将垃圾源分配到不同处置场，使成本降到最低。2.1.1城市生活垃圾收集方式随着城市居民生活水平的提高，社会经济的发展，生活节奏的加快，对生活垃圾收集方式的要求也越来越高，既要求收集设施与环境协调，又要求收集方式方便、清洁、高效。对生活垃圾的短途运输要求做到封闭化、无污水渗漏运输、低噪声作业，外形清洁、美观，提高车辆的装载量，以实现满载、清洁、无污染的垃圾收集运输。现行的生活垃圾收集方式主要分为混合收集和分类收集两种类型。1．混合收集混合收集指收集未经任何处理的原生生活垃圾混杂在一起的收集方式，应用广泛，历史悠久。它的优点是比较简单易行，运行费用低。但这种收集方式将全部生活垃圾混合在一起收集运输，增大了生活垃圾资源化、无害化的难度。2．分类收集分类收集是指按城市生活垃圾的组成成分进行分类的收集方式。这种方式可以提高回收物资的纯度和数量，减少需要处理的垃圾量，有利于生活垃圾的资源化和减量化，并能够较大幅度地降低废物的运输及处理费用。在现阶段，各国采用的废物分类收集方法主要是将可直接回收的有用物质和其他废物分类存放（产生源分类收集法）。分类回收的废金属、废纸、废塑料、废玻璃等可以直接出售给有关厂家作为二次利用的原料，然后再把其他有机垃圾和无机垃圾分类收集，使其经过不同的工艺处理后得到综合利用。除分类收集有用废物之外，还要单独收集电池、废药品、废漆、染料等特殊废物，严禁这类废物进人混合收集过程。推行分类收集是一个相当复杂艰难的工作，要在具有一定经济实力的前提下，依靠有效的宣传教育、立法以及提供必要的垃圾分类收集的条件，在实行有用物质分类存放、回收和利用的基础上，积极鼓励城市居民主动将垃圾分类存放，仔细有效地组织分类收集工作，才能使垃圾分类收集的推广能坚持发展下去。2.1.2城市生活垃圾的搬运在生活垃圾收集运输前，垃圾制造者必须将产生的生活垃圾进行短距离搬运和暂时贮存，这是整个垃圾收运管理系统的第一步。从改善垃圾收运管理系统的整体效益考虑，有必要对垃圾搬运和贮存进行科学的管理，这不仅有利于居民的健康，还能改善城市环境卫生及城市容貌，也为后续阶段操作打下好的基础。1．生活垃圾收集方法不管是混合收集方式还是分类收集方式都要通过不同的收集方法来实现。（1）按包装方式生活垃圾的收集方法分为散装收集和封闭化收集，由于散装收集过程带来撒、漏、扬尘等严重污染问题，因此，散装收集方式逐步被淘汰，取而代之的是封闭化收集，其中封闭化收集方式中尤以袋装收集最为普遍。（2）按收集过程生活垃圾的收集方法又可分为上门收集、定点收集和定时收集方式等。上门收集上门收集分居民家上门收集和管道收集两种。定点收集定点收集包括垃圾房收集、集装箱垃圾收集站收集。定时收集定时收集这是一种以垃圾定时收集为基本特征的垃圾收集方式。这种方式主要存在于早期建成的住宅区。其特点是取消固定式垃圾箱，在一定程度上消除了垃圾收集过程中的二次污染。2．居民住宅区垃圾搬运（1）低层居民住宅区垃圾搬运低层居民住宅区垃圾一般有两种搬运方式。由居民自行负责将产生的生活垃圾自备容器搬运至公共贮存容器、垃圾集装点或垃圾收集车内。由收集工人负责从家门口或后院搬运垃圾至集装点或收集车。（2）中高层公寓垃圾搬运一些老式中层公寓或无垃圾通道的公寓楼房的垃圾搬运方式类似于低层住宅区，对于居民来说搬运垃圾很是不便。为方便中高层建筑居民搬运生活垃圾，这些建筑内常设垃圾通道。垃圾通道由投人口（倒口）、通道（圆形或矩形截面）、垃圾间（或大型接受容器）等组成。3．商业区与企业单位垃圾搬运商业区与单位垃圾一般由产生者自行负责搬运，环境卫生管理部门进行监督管理。当委托环卫部门收运时，各垃圾产生单位使用的搬运容器应与环卫部门的收运车辆相配套，搬运地点和时间也应和环卫部门协商而定。如表2-1所示。表2-1不同垃圾的收集方法垃圾产生方式和种类收集方法垃圾产生方式和种类收集方法家庭、单位、行人产生的垃圾容器收集水面漂浮垃圾打捞收集抛弃在路面的垃圾清扫收集建筑垃圾、粗大垃圾、危险垃圾单独容器或车辆收集低层建筑居民区产生的垃圾小型收集车收集或容器收集家庭厨房垃圾和可裂解垃圾水送系统收集或容器收集中高层建筑产生的垃圾垃圾通道收集或容器收集这些废物收集方法是根据生活垃圾的产生方式和种类制定的。它们既可以单独使用，又可以串联或并联使用，有的收集方法需与特定的清运和处理方法配备使用。城市生活垃圾的贮存由于生活垃圾产生量的不均性及随意性，以及对环境部门收集清除的适应性，需要配备生活垃圾贮存容器。垃圾产生者或收集者应根据垃圾的数量、特性及环卫主管部门要求，确

定贮存方式，选择合适的垃圾贮存容器，规划容器的放置地点和足够的数目。生活垃圾的贮存方式大致可分为家庭贮存、街道贮存、单位贮存和公共贮存。1．贮存容器及设施（1）贮存容器垃圾收集容器可分成垃圾箱（桶）和垃圾集装箱两类。表2-2列出了一些设想的颜色分类塑料收集箱。表2-2分类收集容器设置一览表垃圾种类颜色垃圾组成垃圾种类颜色垃圾组成厨余垃圾黄色厨余垃圾等有机易腐物无机垃圾绿色金属、玻璃有机垃圾黑色纸张、橡胶、塑料有害和危险垃圾红色废灯管、过期药品、有机溶剂表2-3所示为我国生产的部分垃圾桶的主要参数。表2-3国产部分垃圾桶的主要参数材质规格/L长度/mm上部宽度/mm底部宽度/mm咼度/mm深度/mm自重/kg载重/kg形状塑料905504854178557707.835倒梯形12055048542098590511501405504854201090101012.1601807204804251100101013.17524075261062094090016.8100钢30069060091080045120圆形长方形方形28096046046088568579110340760760620100080063130②垃圾集装箱一般可分为标准集装箱和专用垃圾集装箱两大类。表2-4所示是国内外部分集装箱的主要参数。表2-4国内外部分垃圾集装箱主要参数类型容积/m最大外形尺寸（长X宽X高）/mXmXm备注应用场合开口式集装箱9.0〜38.06.0X2.5X1.8与车箱可卸式运输车配合国外压缩式集装箱15.0~30.06.0X2.5X1.8集装箱自备压缩装置，用车箱可卸式运输车运输拖车式集装箱15.0~30.06.0X2.3X2.3与牵引车配合地坑式集装箱7.73.3X2.2X1.4与5t级载货车配合7.53.4X2.3X1.66与5t级车箱可卸式运输车配合专用集装箱4.03.0X1.95X1.3与2t级车箱可卸式运输车配合国内7.03.4X2.0X1.57用于上海城市生活垃圾水陆联运集装化运输系统（2）贮存设施垃圾收集设施可分为垃圾房和垃圾收集站两类。垃圾房设置多个垃圾桶，占地面积不小于40m2，屋外设垃圾收集站标志，其服务半径一般不大于70m，四周设置通向污水井的排水沟和绿化隔离带，与周围建筑物的距离不小于5m。垃圾收集站的服务半径一般不超过600m，直线距离不超过1000m，一般是由清洁工上门收集居民生活垃圾，用人力车（手推车或三轮脚踏车）送到收集站，人力车应做到外形整洁、封闭、无污水滴漏、运动轻便安全。（3）一般要求废物贮存对容器的基本要求如下。容积适度：既要满足日常收集附近用户垃圾的需要，又不要超过1~3d的贮留期，以防止垃圾发酵、腐败、孽生蚊蝇、散发臭味。密封性好：要能防蝇防鼠、防恶臭和防风雪，既要配备带盖容器。又要加强宣传，使城市居民在倾倒垃圾后及时盖上收集容器，而且要防止收集过程中容器的满溢。内部光滑：易于保洁、便于倒空、易于冲刷、不残留黏附物质。操作方便，布点合理：住宅区贮存家庭垃圾的垃圾箱或大型容器应设置在固定位置，该处应靠近住宅、方便居民，又要靠近马路，便于分类收集和机械化装车，同时要注意隐蔽，不妨碍交通路线和影响市容观瞻。耐腐，防火，坚固耐用，外形美观，价格便宜。（4）贮存容器及设施设置地点居民区、公共场所根据不同的居住类型设置投放点，见表2-5。表2-5生活垃圾投放点设置场所分类投放点设置场所分类居民高层和小高层在每一楼层设置（分类）收集桶商务楼投放点设置根据情况在每一楼层或楼口设置（分类）收集桶别墅区和多层小区在单元门口设置（分类）收集桶老式公寓、平房区在垃圾房内设置（分类）收集桶较大区域垃圾房设置（分类）收集桶，小型转运站设置（分类）收集桶沿街商铺根据商铺性质设置（分类）收集桶（5）容器设置数量容器设置数量对费用影响甚大，应事先进行规划和估算。某地段需配置多少容器，主要考虑的因素为服务范围内居民人数、垃圾人均产量、垃圾容重、容器大小和收集次数等。2．分类贮存分类贮存是指根据对生活垃圾回收利用或处理工艺的要求，由垃圾产生者自行将垃圾分为不同种类进行贮存，即就地分类贮存。生活垃圾的分类贮存与收集很复杂，在国外有不同的分类方式。分两类：按可燃垃圾（主要是纸类）和不可燃垃圾分开贮存。其中塑料通常作为不可燃垃圾，有时也作为可燃垃圾贮存。分三类：按塑料除外的可燃物，塑料，玻璃、陶瓷、金属等不燃物三类分开贮存。分四类：按塑料除外的可燃物，金属类，玻璃类、塑料、陶瓷及其他不燃物四类分开贮存。金属类和玻璃类作为有用物质分别加以回收利用。分五类：在上述四类基础上，再挑出含重金属的干电池、日光灯管、水银温度计等危险废物作为第五类单独贮存收集。开展城市废物的就地分类不仅能减少投资，而且还能提高回收物料的纯度。生活垃圾中的纸、玻璃、铁、有色金属、塑料、纤维材料等成分适合于分类贮存收集。要做到就地分离贮存，需设置（或配给）不同容器（如不同颜色的纸袋、塑料袋或塑胶容器）以便存放不同废物。在美国大多数城市已规定住户必须放置两个垃圾容器，一个贮存厨房垃圾，一个贮存其他废物。相应的垃圾收集车辆也有两分类或三分类车（即同一收集车上将槽分为两格或三格，分别收集废纸、塑料及堆积空瓶）。我国少数城市正在试行分类贮存的方法，我国生活垃圾在垃圾品质以及居民住宅条件等各方面与发达国家比较都有一定的差距，目前还处于摸索阶段，认识尚不统一。传统的生活垃圾分类主要在处理厂或转运站进行，家庭分类存放需增加容器数量、收集工人数及车辆。就地分类贮存的推广工作是长期艰巨的系统工程，牵涉到技术、社会以及居民意识等多方面的因素，这三者皆不可偏废。因此在重视技术的同时，更需要统一思想，大力开展宣传，提高全民意识。另外环卫主管部门先行制定规章及其他社会性强制手段也是不可缺少的，并要有相应切实可行的技术措施，这才能使工程得以顺利开展。除上述分类贮存中提到的各种垃圾外，对于集贸市场废物和医院垃圾等特种垃圾通常都不进行分类，前者可直接送到堆肥厂进行堆肥化处理，后者则必须立即送专用焚烧炉焚化。【例2-1】废物分类收集对生活垃圾组分分布的影响参数假定如下：①生活垃圾循环百分比=15%;②已循环固体废物的组分百分分布为：纸=40%，纸板=20%，塑料=6%，庭院废物=8%，锡罐=4%，玻璃=18%，铝=1%，其他非铁金属=3％。【解】以l00kg收集的固体废物（包括循环固废）为基础进行计算．并假设其组成含量如下表（2）列：①循环固体废物量=15％或100kg中有15kg;②收集的固体废物（未包括循环固体废物）的质量=100—15（循环量）=85.0（kg）。如表2-6列出计算如下：表2-6废物分类收集对生活垃圾组分分布的影响组分（1）收集的固体废物（包括循环物质）质量/kg（2）已循环固体废物组分质量百分比/kg（3）循环固体废物质量/kg（4）收集的固体废物（未包括循环固体废物）质量/kg（5）=（2）—（4）收集的固体废物（未包括循环固体废物）组成质量百分比/%（6）=（5）/0.85有机物食品废物8.48.409.9纸35.640.06.029.6034.8纸板6.420.03.03.404.0塑料6.96.00.96.007.1织物1.81.802.1橡胶0.40.400.544I皮革0.4皮革0.40.400.5庭院废物17.28.01.20废木料无机物玻璃锡罐铝其他金属

灰土

总计1.89.05.80.63.02.7庭院废物17.28.01.20废木料无机物玻璃锡罐铝其他金属

灰土

总计1.89.05.80.63.02.7100.018.04.01.03.02.700.600.150.4516.001.8018.82.16.307.45.200.452.552.70100.015.0085.006.10.53.03.2100.0城市生活垃圾的清运生活垃圾清运的主要目的是把城市内的生活垃圾及时清运出去以免其影响到市容卫生环境，是废物收运系统的主要环节。世界各国对生活垃圾收运环节都比较重视，一方面努力提高垃圾收运的机械化、卫生化水平，另一方面正在稳步实现垃圾清运管理的科学化。现行的城市生活垃圾收运方法主要是车辆收运法和管道输送法两种类型，其中车辆收运法应用非常普遍，是指使用各种类型的专用垃圾收集车与容器配合，从居民住宅点或街道把废物和垃圾运到垃圾转运站或处理场的方法。采取这种收运方法必须配备适用的运输工具和停车场。车辆收运法在相当长的时间内仍然是废物运输的主要方法。因此，努力改进废物收运的组织、技术和管理体系，提高专用收集车辆和辅助机具的性能和效率是很有意义的。管道输送法是指应用于多层和高层建筑中的垃圾排放管道。排放管道有两种类型：①气动垃圾输送管道；②普遍排放通道。垃圾清运阶段的操作，不仅是指对各产生源贮存的垃圾集中和集装，还包括收集清除车辆至终点的往返运输和在终点的卸料等全过程。清运效率和费用高低主要取决于下列因素：①清运操作方式；收集清运车辆的数量、装卸量及机械化装卸程度；清运次数、时间及劳动定员；清运路线。1．清运操作方法清运操作方法可分为拖曳式和固定式两种。（1）拖曳容器操作方法：是指将某集装点装满的垃圾连容器一起运往转运站或处理处置场，卸空后再将空容器送回原处或下一个集装点，其中前者称为一般操作法，后者称为修改工作法。其收集过程见图2-1。

（a）—般操作法回氧□牌吉束（a）—般操作法回氧□牌吉束（b）修改工作法图2-1拖曳容器收集操作1—容器点；2—容器装车；3—空容器放还原处；4—驶向下个容器；5—车库来的车行程开始：6—满容器运往转运台；7—空容器放还原处；8—转运站、加工站或处置场；9—a点的容器放在b点，b点容器运往转运站；10—空容器放在b点;11—满容器运往转运站；12—携带空容器的收集车自车库来，行程开始（2）固定容器收集操作法是指用垃圾车到各容器集装点装载垃圾，容器倒空后固定在原地不动，车装满后运往转运站或处理处置场。固定容器收集法的一次行程中，装车时间是关键因素，分机械操作和人工操作。固定容器收集过程见图2-2。图2-2固定容器收集操作图2-2固定容器收集操作1—垃圾集装点；2—将容器内的垃圾装人收集车；3—驶向下一个集装点；4—中转站、加工站或处置场；5—卸空的收集车进行新的行程或回库；6一车库夹的牢车行程开始2•收集车辆（1）收集车类型不同地域各城市可根据当地的经济、交通、垃圾组成特点、垃圾收运系统的构成等实际情况，开发使用与其相适应的垃圾收集车。按装车形式大致可分为前装式、侧装式、后装式、顶装式、集装箱直接上车等形式。车身大小按载重量分，额定量约10-30t，装载垃圾有效容积为6-25m3（有效载重量约4-15t）。为了清运狭小里弄小巷内的垃圾，还有数量甚多的人力手推车、人力三轮车和小型机动车作为清运工具。在美国，用于居民的和商业部门的废物收集卡车都装有叫做装填器的压紧装置，液压压紧机可把松散的废物由容重35kg/m3压实到200-240kg/m3，常规的装载量为12m3和15m3。收集车数量配备收集车数量配备是否得当关系到费用及收集效率。某收集服务区需配备各类收集车辆数量的多少可参照下列公式计算。简易自卸车数=收集垃圾日平均产生量/(车额定吨位X日单班收集次数定额X完好率)式中：垃圾日平均产生量——按式(2-1)计算；日单班收集次数定额——按各省、自治区环卫定额计算；完好率——按85％计。多功能车数=收集垃圾日平均产生量/(车箱额定容量X箱容积利用率X日单班收集次数定额X完好率)式中：箱容积利用率——按50％-70％计；完好率——按80％计。侧装密封车数=收集垃圾日平均产生量/(桶额定容量X桶容积利用率X日单班收集次数定额X完好率)式中：日单班装桶数定额——按各省、自治区环卫定额计算；完好率——按80％计；桶容积利用率——按50％-70％计。收集车劳力配备每辆收集车配备的收集工人，需按车辆型号与大小、机械化作业程度、垃圾容器放置地点与容器类型等情况而定。一般情况，除司机外，人力装车的t简易自卸车配2人；人力装车的5t简易自卸车配3-4人；多功能车配1人；侧装密封车配2人。收集次数与作业时间垃圾收集次数，在我国各城市住宅区、商业区基本上要求及时收集，即日产日清。在欧美各国则划分较细，一般情形，对于住宅区厨房垃圾，冬季每周两三次，夏季至少三次；对旅馆酒家、食品工厂、商业区等．不论夏冬每日至少收集一次；煤灰夏季每月收集两次，冬季改为每周一次；如厨房垃圾与一般垃圾混合收集，其收集次数可采取二者之折衷或酌情而定。国外对废旧家用电器、家具等庞大垃圾则定为一月两次，对分类贮存的废纸、玻璃等亦有规定的收集周期，以利于居民的配合垃圾收集时间大致可分昼间、晚间及黎明三种。住宅区最好在昼间收集，晚间可能骚扰住户；商业区则宜在晚间收集，此时车辆行人稀少，可增快收集速度；黎明收集，可兼有白昼及晚间之利，但集装操作不便。总之，收集次数与时间应视当地实际情况，如气候、垃圾产量与性质、收集方法、道路交通、居民生活习俗等而确定，不能一成不变，其原则是希望能在卫生、迅速、低价的情形下达到垃圾收集目的。城市生活垃圾的收运路线设计生活垃圾的收运路线设计生活垃圾收运模式的设计是在以下条件下进行的：已按照可持续发展要求确定了生活垃圾处理的方针、政策；对生活垃圾的产量及成分做了预测；已经确定了生活垃圾处理方法及选定了处理地点。在生活垃圾收集操作方法、收集车辆类型、收集劳力、收集次数和作业时间确定以后，就可着手设计收运路线，以便有效使用车辆和劳力。收集清运工作安排的科学性、经济性关键就是合理的收运路线。德国的生活垃圾收运系统比较完备，各清扫局都有垃圾车收运路线图和道路清扫图，把全市分成若干个收集区，明确规定扫路机的清扫路线以及这个地区的垃圾收集日、收集容器的数量和安放位置及其车辆行驶路线等。一般，收集线路的设计需要进行反复试算过程，没有能应用于所有清况的固定规则。一条完整的收集清运路线大致由“实际路线”和“区域路线”组成前者指垃圾收集车在指定的收集区内所行驶经过的实际收集路线，又可称为微观路线；后者指装满垃圾后，收集车为运往转运站(或处理处置场)需走过的地区或街区。1．实际路线的设计收运路线设计的主要问题是卡车如何通过一系列的单行线或双行线街道行驶，以使得整个行驶距离最小。换句话说，其目的就是使空载行程最小。在研究探索较合理的实际路线时，需考虑以下几点：每个作业日每条路线限制在一个地区，尽可能紧凑，没有断续或重复的线路；平衡工作量，使每个作业、每条路线的收集和运输时间都合理地大致相等；收集路线的出发点从车库开始．要考虑交通繁忙和单行街道的因素。2．区域路线的设计对于一个小型的独立的居民区，确定区域路线的问题就是去寻找一条从路线的终端到处置地点之间最直接的道路。而对于区域较大的城区，通常可以使用分配模型来拟制区域路线，从而获得最佳的处置与运输方案。所谓的分配模型，其基本概念是在一定的约束条件下，使目标函数达到最小。在区域路线设计工作中使用该模型可以将其优点极大地发挥出来。该技术中使用最多的是线性规划。最简单的分配问题是对于有多个处置地点的固体废物的分配最优化。显然最常用的办法是将最近处的废物源首先分配，然后是下一个最靠近的，依次类推。而对于较复杂的系统，有必要应用最优化技术。运输规则系统是最适宜的最优化方案，它是一种线性规划。3．设计收运路线的一般步骤设计收集路线的一般步骤包括：准备适当比例的地域地形图，图上标明垃圾清运区域边界、道口、车库和通往各个垃圾集装点的位置、容器数、收集次数等，如果使用固定容器收集法，应标注各集装点垃圾量；资料分析，将资料数据概要列为表格；初步收集路线设计；对初步收集路线进行比较，通过反复试算进一步均衡收集路线，使每周各个工作日收集的垃圾量、行驶路程、收集时间等大致相等，最后将确定的收集路线画在收集区域图上。4．垃圾收运系统的衡量标准衡量一个垃圾收运系统的优劣应从以下几个方面进行。与系统前后环节的配合：合理的收运系统应有利于垃圾由产生源向系统的转移，而且具有卫生、方便、省力的优点。收运系统与垃圾处理之间应协调，其中包括工艺协调、接合点协调。对环境的影响：有对外部环境的影响和内部环境的影响之分。应严格避免系统对外部环境的影响，包括垃圾的二次污染、嗅觉污染、噪声污染和视觉污染等；对系统内部环境的影响是指作业环境的不良。劳动条件的改善：一个合理的收运系统应最大限度地解放劳动力，降低操作工人的劳动强度，改善劳动条件，具有较高的机械化、自动化和智能化程度。经济性：是衡量一个收运系统优劣的重要指标，其量化的综合评价指标是收运单位量垃圾的费用，简称单位收运费。影响单位收运费的因素很多，主要有收运方式、运输距离、收运系统设备的配置情况及管理体系等。城市生活垃圾转运站随着城市的发展，在市区垃圾收集点附近已越来越难找到合适的地方来设立垃圾处理处置场，垃圾转运是必然趋势。2.2.1定义生活垃圾转运是指利用转运站，将从各分散收集点用小型收集车清运的垃圾转运到大型运输工具，并将其远距离运输至垃圾处理处置场的过程。生活垃圾转运站是连接垃圾产生源头和末端处置系统的结合点，起到枢纽作用。是否设置转运站，其经济性取决于：是否有助于垃圾收运的总费用降低，即由于长距离大吨位运输比小车运输的成本低或由于收集车一旦取消长距离运输能够腾出时间更有效地进行收集工作；是否对转运站、大型运输工具或其他必需的专用设备的大量投资会提高收运费用。转运站类型转运方式形式多样，可按不同方式进行分类。1．按转运规模分类小型转运站转运量小于150t/d;中型转运站转运量为150-450t/d;大型转运站转运量大于450t/d。2．按转运次数分类可分为一次转运和二次转运。一次转运即垃圾收集后只经过转运站转运后直接运往垃圾处理场的方式，是目前使用最多的转运方式。二次转运即垃圾收集后经过小型转运站转运后运往大中型转运站或铁路、水路转运站进行二次转运后运往垃圾处理场的方式。3．按运输工具分类可分为公路转运、铁路转运和水路转运。公路转运是一种利用汽车作为运输工具的转运方式，是国内外采用最为普遍的转运方式。根据转运工艺的不同，可分为直接转运式、推人装箱式、压实装箱式、集装箱转运式等多种形式。铁路转运是一种利用火车作为运输工具的转运方式。我国垃圾铁路转运站的应用极少，只有极少部分大型工矿企业，在将其单位垃圾外运时，有时采用铁路运输方式，一般是将企业垃圾人工(或人工十铲车)送人敞口车箱之后，由火车头拉着车箱沿着铺设好的轨道将垃圾送到处置地。水路转运是一种利用轮船作为运输工具的转运方式。例如上海市的生活垃圾水陆联

运系统。4•按工艺和压实程度分类可分为直接转运式、车箱外压实装箱式和车箱内压实装箱式。(1)直接转运式工艺流程如图2-3,图2-4所示。收里.2肌闵

虎输车图收里.2肌闵

虎输车图2-4直接转运式工艺示意图图2-3直接转运式工艺流程图此工艺简单，设备较少，但对垃圾的减容压实程度最低，垃圾的运输效率低，不符合长距离运输的需要。车箱外压实装箱式该工艺流程如图2-5、图2-6所示，其具有压实效果好、转运作业效率高等优点，但投资和运行费高，巨对垃圾成分要求严格，需要垃圾中压实基体(如煤渣等)含量较高。图2-5车箱外压实装箱式工艺流程图2-6车箱外压实装箱式车箱内压实装箱式该工艺流程如图2-7、图2-8所示，该工艺实现了全封闭化操作,作业过程中的臭气扩散和蚊蝇孽生可大大减少。由于压人装箱机的结构比预压缩装箱机简单,操作较易，且动力耗费较少，所以总的投资和运行费相对较低。图2-7车箱内压实装箱式该工艺流程压入装箱式的转运站工艺较完善，在国内外已得到广泛应用。5•按装卸料相对位置分类可分为水平装箱式和竖直装箱式。水平装箱式利用传输带、抓斗天车等辅助工具进行收集车的卸料和大型运输工具的装料，收集车和大型运输工具停在一个平面上，如图2-9所示。竖直装箱式利用地形高差来装卸料，也可用专门的液压台将卸料台升高或大型运输工具下降，如图2-10所示。2.2.3设置要求垃圾转运站布局规划的主要参考依据是《城市环境卫生设施标准》(CJ527-89)和《城市垃圾转运站设计规范》(CJJ47-91)。选址应符合城市总体规划和城市环境卫生行业规划的要求；宜选在服务区域的中心或垃圾产量集中的地方；应设置在市政设施完善、交通便利、至后续处理设施的运输距离和行驶路线合理的地方。(•Ji制罰卞丁仇图2-8车箱内压实装箱式

1—垃圾运输车；21—垃圾运输车；2一吊车；3—集装箱；4一卸料平台；5—垃圾储坑2•规模垃圾转运量可按下式计算5xnxqQ=（2-1）71000式中：Q转运站规模，t/d;n服务区域人口数，人；5一一垃圾产量变化系数，按当地实际资料采用，若无资料时，一般可取1.13-1.40;q一一人均垃圾产量，kg/（人・d）,按当地实际资料采用，若无资料时，一般可采用0.8-1.8kg/（人・d）。用地标准用地面积根据日转运量确定，应符合表2-7的规定。表2-7垃圾转运站用地标准转运量/（t/d）用地面积/m2与相邻建筑间距/m绿化隔离带宽度/mW150W3000三10三5150-4502500-10000三15三8>450>8000三30三15注：表内用地面积不包括垃圾分类和堆放作业用地。用地面积中包含沿周边设置的绿化隔离带用地，用地面积可根据绿化率的提高而增加。表中“转运量”按每日工作一班制计算。当选用的用地指标为两个档次的重合部分时，可采用下档次的绿化隔离带指标。二次转运站宜偏上限选取用地指标。设施转运站内设施包括：称重计量系统、除尘除臭系统、监控系统、生产生活辅助设施、通讯设施等，各转运站根据规模大小和当地需求进行相应配置。铁路及水路运输转运站应设置与铁路系统及航道系统相衔接的调度通讯、信号系统。建筑和环境绿化转运站的外形应美观，操作应封闭，设备力求先进；其飘尘、噪声、臭气、排水等指标应符合环境监测标准；绿化面积应符合国家标准及当地政府的有关规定；转运站内建筑物、构筑物的布置应符合防火、卫生规范及各种安全要求，建筑设计和外部装修应与周围居民住房、公共建筑物及环境相协调。2.2.4工艺设计计算假定某转运站要求：采用压实设备；竖直装箱式；公路运输。其工艺设计如下：垃圾车在高货位上的卸料台卸料，倾入低货位上的压缩机漏斗内，然后将垃圾压人半拖挂车内，满载后由牵引车拖运，另一辆半拖挂车装料。根据该工艺与服务区的垃圾量，计算卸料台、压缩机、牵引车和半拖挂车的数量。卸料台数量(A)该垃圾转运站每天的工作量可按下式计算E=MWykl/365(2-2)式中：E――每天的工作量，t/d；M――服务区的居民人数，人；Wy——垃圾年产量，t/(人・a)；K1——垃圾产量变化系数，参考值为1.15。一个卸料台的工作量F=tl/(t2kt)(2-3)式中F――卸料台每天接受清运车数，辆/d；；tl――转运站每天的工作时间，min/d；t2――每辆清运车的卸料时间，min/辆；kt――清运车到达的时间误差系数。则所需卸料台的数量为A=E/(wF)(2-4)式中：W——清运车的载重量，t/辆。压缩机数量(B)B=A(2-5)牵引车数量(C)一个卸料台的牵引车数量(C1)C1=t3/t4式中：t3大载重量运输车往返的时间，min；t4半拖挂车的装料时间，min。其中半拖挂车的装料时间t4=t2nk4(2-6)式中：n向一辆半拖挂车内装料的垃圾车数量，辆。该转运站所需的牵引车总数为C=C1A(2-7)半拖挂车数量(D)半拖挂车是轮流作业，一辆车满载后，另一辆装车。半拖挂车的总数为D=(Cl＋l)A(2-8)2.3城市生活垃圾破碎工艺及设备2.3.1城市生活垃圾的预处理生活垃圾纷繁复杂，其形状、大小、结构和性质各异，为了使其转变为更适合于运输、贮存、资源化利用以及某一特定的处理处置方式的状态，往往需要预先进行一些前期准备加工工序，即预处理。生活垃圾的预处理一般可分为两种情况:其一是分选作业之前的预处理，主要包括筛分、分级、破碎和粉磨等，以使废物单体分离或分成适当的级别，更利于下一步工序的进行；其二是运输前或最终处理、处置前的预处理，主要包括破碎、压缩和各种固化方法等，其目的是使废物减容以利于运输、贮存、焚烧或填埋等。预处理操作技术主要运用物理或化学的方法进行操作，这样不但可以实现固体废物中某些目标物质的分离和集中，同时可以对其中的有效组分进行回收。这对于以资源化为最终目的的固体废物处理系统而言，是至关重要的。2.3.2城市生活垃圾破碎原理及流程1.破碎目的破碎，更确切地称之为颗粒尺寸减小，是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。若再进一步加工，将小块垃圾颗粒分裂成细粉状的过程称为磨碎。破碎是生活垃圾处理技术中最常用的预处理工艺。破碎处理后的垃圾之间不存在较大空隙，物料的密实度增加，颗粒尺寸分布趋于规律.大大有利于后续处理工序的需求。图2-11不同情况下的颗粒尺寸分布从图2-11为不同情况下的颗粒尺寸分布。破碎几乎是所有垃圾处理方法必不可少的预处理工序，主要有以下优点：废物容积减少，便于贮存与运输；为分选提供要求的人选粒度，使原来的联生矿物或联结在一起的异种材料等单体分离，从而更有利于提取其中的有用物质与材料；破碎后，原来组成复杂且不均匀的废物变得混合均一，比表面积增加，易于实现稳定安全高效的燃烧，尽可能回收其中的潜在热值，也有助于提高堆肥效率；对于填埋处理而言，破碎后废物置于填埋场并施行压缩，其有效密度要比未破碎物高25%-60%，减少了填埋场工作人员用土覆盖的频率，加快实现垃圾干燥覆土还原，与好氧条件相结合，还可有效去除蚊蝇、臭味等问题，减少了昆虫、鼠类传播疾病的可能；（5）防止不可预料的大块、锋利的垃圾破坏运行中的处理机械，如分选机、炉膛等；（6）便于生活垃圾的资源化加工，如制砖、制水泥等，都有一定的粒度要求。2．生活垃圾的机械强度和破碎方法（1）生活垃圾的机械强度指生活垃圾抗破碎的阻力。通常都用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度来表示。其与垃圾颗粒的粒度有关，粒度小的废物颗粒其宏观和微观裂缝比大粒度颗粒要少，因而机械强度较高。（2）破碎方法分为干式、湿式、半湿式三类。其中，湿式破碎与半湿式破碎是在破碎的同时兼有分级分选的处理。干式破碎即通常所说的破碎，按所用外力的不同，干式破碎（以下简称破碎）又可分为机械能破碎和非机械能破碎两种方法。机械能破碎是利用工具对固体废物施力而将其破碎的；非机械能破碎则是利用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法，如低温破碎、热力破碎、低压破碎或超声波破碎等。目前，广泛应用的是机械破碎，破碎作用分为挤压、摩擦、剪切、冲击、劈裂、弯曲等3．破碎比与破碎段破碎机的基本技术指标有两个：一是单位能耗，即单位质量破碎产品的能量消耗，用于判别破碎机消耗的经济性；二是破碎比，即破碎机在破碎过程当中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值。破碎比表示废物粒度在破碎过程中减少的倍数，也就是表征了废物被破碎的程度。破碎机的能量消耗和处理能力都与破碎比有关。破碎比的计算方法有以下两种。（1）用废物破碎前的最大粒度（Dmax）与破碎后的最大粒度（dmax）的比值来确定破碎maxmax比（i）i=Dmax/dmax（2-9）maxmax用该法确定的破碎比称为极限破碎比，在工程设计中常被采用。根据最大物料直径来选择破碎机给料口的宽度。（2）用废物破碎前的平均粒度（Dcp）与破碎后的平均粒度（dcp）的比值来确定破碎比G）i=Dcp/dcp（2-10）用该法确定的破碎比称为真实破碎比，能较真实地反映破碎程度，在科研和理论研究中常被采用。一般破碎机的平均破碎比在3-30之间；磨碎机破碎比可达40-400以上。垃圾每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段。如若要求的破碎比不大，则一段破碎即可。对有些固体废物的分选工艺，例如浮选、磁选等，要求人料的粒度很细，破碎比很大往往根据实际需要将几台破碎机或磨碎机依次串联起来组成破碎流程。对固体废物进行多次（段）破碎，其总破碎比等于各段破碎比％,i2，…，in）的乘积，如式（2-11）所示。）=□••*°（2-11）破碎段数是决定破碎工艺流程的基本指标，它主要决定破碎废物的原始粒度和最终粒度。破碎段数越多，破碎流程就越复杂，工程投资相应增加。为避免机器的过度磨损，工业固体废物的尺寸减小往往分几步进行，一般采用三级破碎，第一级破碎可以把材料的尺寸减小到7.62cm，第二级破碎减小到2.54cm，第三级减小到0.32cm。4．破碎流程

根据固体废物的性质、颗粒的大小、要求达到的破碎比和选用的破碎机类型，每段破碎流程可以有不同的组合方式，其基本的工艺流程如图2-12所示。广破碎¥.篩汀呷扑I■sT（a）单纯破碎仁艺（b）带预先筛分破碎工艺C）带检查筛分破碎工艺d）带预先筛分和检查筛分破碎工艺图2-12破碎的基本工艺流程2.3.3城市生活垃圾破碎设备选择固体废物破碎设备时，必须充分考虑固体废物所特有的复杂破碎过程，并综合考虑以下因素：所需破碎能力；固体废物性质（如破碎特性、硬度、密度、形状、含水率等）和颗粒的大小；对破碎产品粒径大小、粒度组成、形状的要求；供料方式；安装操作等。常用破碎机有以下类型：颗式破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机、粉磨机等。按照工艺要求，破碎机械的分类见表2-8。表2-8破碎机械按工艺要求分类机械类别作业分类进料尺寸/mm出料尺寸/mm破碎比主要破碎方法破碎机械粗碎机械粗碎作业300-900100-350<6压碎或击碎颚式、颚辊式中碎机械粗碎作业细碎作业100-35050-10020-1003-153-206-30压碎或击碎反击式、锤式双辊式粉碎机械粗磨作业细磨作业2-602-300.1-0.3<0.1>600>800击碎、磨碎击碎、磨碎球磨机、棒磨机轮碾机1.颗式破碎机颗式破碎机俗称老虎口，广泛应用于选矿、建材和化学工业部门。它适用于坚硬和中硬物料的破碎。颗式破碎机按动颗摆动特性分为三类：简单摆动型、复杂摆动型和综合摆动型，前两种应用较为广泛。锤式破碎机按转轴方向不同，锤式破碎机有水平和垂直两种；按转子数目不同，锤式破碎机可分为单转子和双转子两类。单转子破碎机根据转子旋转方向不同，又可分为可逆式和不可逆式两种。目前普遍采用可逆单转子锤碎机。冲击式破碎机冲击式破碎机大多是旋转式的，都是利用冲击作用进行破碎，这与锤式破碎机很相似，但其锤子数要少很多，一般为两个到四个不等。冲击式破碎机具有破碎比大、适应性强、构造简单、外形尺寸小、操作方便、易于维护等特点。适用于破碎中等硬度、软质、脆性、韧性及纤维状等多种固体废物。4．剪切式破碎机剪切式破碎机以剪切作用为主，通过固定刀和可动刀之间的啮合作用，将固体废物破碎成适宜的形状和尺寸。剪切式破碎机特别适合破碎低二氧化硅含量的松散物料。可动刀又分为往复刀和回转刀。5．辊式破碎机辊式破碎机主要靠剪切和挤压作用。根据辊子的特点，可将辊式破碎机分为光辊破碎机和齿辊破碎机。光辊破碎机的辊子表面光滑，主要作用为挤压与研磨，可用于硬度较大的固体废物的中碎与细碎。而齿辊破碎机辊子表面有破碎齿牙，主要作用为劈裂，可用于脆性或豁性较大的废物，也可用于堆肥物料的破碎。2.4城市生活垃圾分选及其设备生活垃圾分选简称垃圾分选，是垃圾处理的一种方法（单元操作），其目的是将垃圾中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料分离出来。通过分选可达到如下几方面的目的。（1）分选可以回收很多有价值的物质。如废塑料制品中通常含有金属等有用物质。（2）对于要进行堆肥处理的垃圾可以经过分选去除其中不可堆肥的物质，提高堆肥效率和堆肥的肥效。（3）垃圾在焚烧前可以通过分选去除其中不可燃烧和有用的物质，对于提高燃料热值、保证燃烧顺利进行具有重要的意义。（4）在生活垃圾进入填埋场之前，分选可以将那些有用的和可能对填埋场造成危害的物质，如废旧电池等分离出来，不但有效地延长了填埋场的使用期限，更提高了其安全性。废物分选是根据物料的物理性质或化学性质（包括粒度、密度、磁性、电性、表面润湿性、摩擦性与弹性以及光电性等）的不同而进行分选的，包括筛分、重力分选、磁选、电选、浮选摩擦与弹性分选、光电分选以及最简单有效的人工分选等。最广泛采用的生活垃圾分选方法是从传送带上进行人工手选，几乎所有的堆肥厂及部分焚烧厂均用手选方法。这种方法效率低，不能适应大规模的垃圾资源化再生利用系统。但是仅靠机械设备进行垃圾分选，虽然速度快，往往也达不到非常理想的效果。所以在进行大规模的生活垃圾处理时，通常采用机械结合人工分选的方式。2.4.1物料分选的一般理论为了从一种混合物料中分离各种纯净物质，分选过程可以按两级识别（两个排料口）或按多级识别（两个以上排料口）来确定。例如：磁选机只能选别出磁性与非磁性物质，因此它是两级分选装置；而一台具有一系列不同大小筛孔的筛分机，能够分选出若干种产品，是

一种多级分选装置。两级分选机和多级分选机的流程如图2-13所示。图2-13图2-13两级和多级分选机X,-站*瞬蝇分选机ViH,进料A砌P选机二-1一1.两级分选机在两级分选机中，给入的物料是由X和Y组成的混合物，X、Y为待分离的物料。单位时间内进入分选机的X物料和Y物料的量分别为X0和Y0；单位时间内X和Y从第一排出口排出的量分别为X1和Y1；从第二排料口排出的量为X2和丫2。假定要求该二级分选机将X物料选入第一排料口，将Y物料选入第二排料口，如果该分选机效率足够高，那么X物料都通过第一排料口排出，Y物料都通过第二排料口排出。实际上这是不可能达到的，从第一出料口排出的物料流中会含有部分Y物料，而从第二出料口中排出的物料流中也会含有部分X物料，因此分选效率可以用回收率来表示。所谓回收率指的是单位时间内某一排料口中排出的某一组分的量与进人分选机的此组分量之比。X物料的回收率可用下式表示XRX100%（2-12）X1X0式中：Rxl——回收率。同样在第二排料口的物流中，Y物料的回收率可用下式表示(2-13)(2-14)R二Y2(2-13)(2-14)Y2Y由于物料流保持质量平衡：x0=x1+x2，因此,X_x02X100%X+X12仅用回收率不能说明分选的效率，可以设想，如果一台两级分选机进行分选达到X2=Y2=0，那样会发生什么情况呢？虽然此时X物料的回收率达到100%，但它根本没有进行分选。因此需要引人第二个工作参数，通常用纯度来表示。XP1=——X100%（2-15）x1X+y11式中Px1——X物料从第一排料口排出的纯度。一般说来，为了全面而精确地评价两级分选机的分选性能，需要用回收率和纯度这两个参数。不过在有些情况下例外，例如筛分机，要测定不同粒度物料的回收情况，则回收率就等于纯度，因为某一级粒度必然透过筛孔，而不可能含有尺寸更大的成分。2．多级分选机有两类多级分选机。第一类多级分选机，其给料中只有X和Y两种物料，分选机有两个以上的排料口，每一排料口中都有X和Y物料，但含量不同，这时第一排出口物流中X物料的回收率是XR=-^x100%（2-16）X1X0同理，在第一排出口物流中X物料的纯度为XP=1X100%（2-17）xlX+Y11在第m个出料口中，X物料的回收率为XRx100%（2-18）XmX0第二类多级分选机是最常用的，进料中含有几种成分（Xl0,X20,X30，…，Xn0），在第一排出物流中，X11是X1物料进入第一排出物流中的部分；X21是第二物料X2进入第一排出物流中的部分。依此类推，因此X］在第一排出物流中的回收率为Rx11XRx100%（2-19）X11X10在第一排出物流中X1的纯度为XP’’=珂X100%（2-20）x11X+X++X1121n13．分选效率由于用两参数（回收率和纯度）来评价一台分选机的工作性能在实用中不方便，因此，不少人致力于寻求一种单一的综合指标。雷特曼提出了综合分选效率这一参数，对于给料中含有X和Y两种物料的两级分选过程来说，雷特曼定义其综合分选效率为

XE=—1XE=—1—

(X,Y)X0Y亠X100%=Y0XY7——X100%XY002-21)另一种方法同样也能得出评价两级分选机性能的综合分选效率，即综合分选效率等于第一排出物流中X的回收率与第二排出物流中Y的回收率的乘积，其式如下EE(X,YEE(X,Y)人Y0丿X100%2-22)【例2-5】在破碎处理前，利用滚筒筛将混合垃圾中的玻璃分离出来，混合垃圾组分见表1-2，混合垃圾入流量160t/h，依据下述实验数据计算其回收率、纯度及分选效率。筛下出流量12t/h；筛下玻璃出流量7.5t/h。滚筒筛入料混合物表示为X0+Y0，筛内出料混合物表示为X]+Y],筛下出料混合物为X2+Y2o【解】（1）借助如料中玻璃的组分含量来确定X0+Y0。从表1-2中可知，玻璃的质量百分数为5.15%，因此Y0=160X5.15%=8.24t/h（玻璃入流量）X0=151.76t/h（混合垃圾入流量一玻璃如流量）（2）确定X]和斗。筛内出料流量为160t/h—12t/h—148t/h。由于筛下玻璃出流量为7.5t/h，残留于筛内的玻璃出流量为0.74t/h，因此Xl=148—O.74=147.26t/h（筛内其他物质）Y1=8.24—7.5=0.74t/h（筛内玻璃）（3）确定X2和丫2，出料速度为X2=12—7.5—4.5t/h（筛下其他物质）Y2=7.5t/h（筛下玻璃）（4）确定筛下玻璃的回收率，利用式（2-18）TOC\o"1-5"\h\zY7.5R二TX100%=X100%=91%y2Y8.2405)确定筛内出料和筛下回收玻璃的纯度P=——X100%=―X100%=995%xiX+Y14811Y7.5P=2X100%=X100%=62.5%Y2X+Y12622(6)确定滚筒筛的分选效率EXE=—1XE=—1—

(X,Y)X0Y」X100%=Y0147.26151.76074x100%=93%8.24或者EE(X,Y)EE(X,Y)Xy--2X100%=XY004.5151.767.5824X100%=88%筛分1．筛分原理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，完成粗细粒物料分离的过程。该分离过程可看作是由物料分层和细粒透筛两个阶段组成的。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。为了使粗细物料通过筛面而分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动，使筛面上的物料层处于松散状态，即按颗粒大小分层，形成粗粒位于上层、细粒处于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。同时，物料和筛面的相对运动还可使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔。细粒透筛时，尽管粒度都小于筛孔，但它们透筛的难易程度却不同。粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒，很容易通过粗粒形成的间隙到达筛面而透筛，称为“易筛粒”；粒度大于筛孔尺寸3/4的颗粒，很难通过粗粒形成的间隙，而且粒度越接近筛孔尺寸就越难透筛，这种颗粒称为“难筛粒”。2．筛分效率从理论上讲，垃圾中凡是粒度小于筛孔尺寸的细粒都应该透过筛孔成为筛下产品，而大于筛孔尺寸的粗粒应全部留在筛上排出成为筛上产品。但是，实际上由于筛分过程中受各种因素的影响，总会有一些小于筛孔的细粒留在筛上随粗粒一起排出成为筛上产品，筛上产品中未透过筛孔的细粒越多，说明筛分效果越差。为了评定筛分设备的分离效率，引入筛分效率这一指标。筛分效率是指实际得到的筛下产品质量与入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物料质量之比，用百分数表示，即2-23)E=Q1x100%=2x104%

Q说2-23)式中：E筛分效率，%;Q入筛垃圾质量；Q]筛下产品质量；a入筛垃圾中小于筛孔的细粒含量，％。但是，在实际筛分过程中要测定Q]和Q是比较困难的，因此，必须变换成便于应用的计算式。按图2-14，假定筛下产品中没有大于筛孔尺寸的粗粒，可以列出以下两个方程式。

人料I图2-14筛分效率的测定垃圾入筛质量(Q)等于筛上产品质量(Q2)和筛下产品质量(Ql人料I图2-14筛分效率的测定Q=Q1+Q2(2-24)垃圾中小于筛孔尺寸的细粒质量等于筛上产品与筛下产品中所含有小于筛孔尺寸的细粒质量之和，即Qa=100Q1+Q20式中e筛上产品中所含有小于筛孔尺寸的细粒质量分数，％。将式(2-24)代入式(2-25)得Q=Q-e)QQ1_1oo-e(2-25)(2-26)a_ea(100-e(2-25)(2-26)a_ea(100-e)x104%(2-27)必须指出，筛分效率的计算式(2-27)是在筛下产品100%都小于筛孔尺寸(B=100%)的前提下推导出来的。实际生产中由于筛网磨损而常有部分大于筛孔尺寸的粗粒进人筛下产品。如果考虑到这种情况，式(2-25)的筛下产品项不是100Q1，而是Q]B，按此推导出另一种筛分效率计算公式，即E=B(a_e)X100%(2-28)a(B-e)当筛网磨损严重时，采用上式来计算筛分效率。3.影响筛分效率的因素(1)筛分物料性质的影响垃圾的颗粒尺寸分布对筛分效率影响较大。垃圾中“易筛粒”含量越多，筛分效率越高；而粒度接近筛孔尺寸的“难筛粒”越多，筛分效率则越低。垃圾的含水率和含泥量对筛分效率也有一定的影响。废物外表水分会使细粒结团或附着在粗粒上而不易透筛。当筛孔较大、废物含水率较高时，反而造成颗粒活动性的提高，此时水分有促进细粒透筛作用，但此时已属于湿式筛分法，即湿式筛分法的筛分效率较高。水分影响还与含泥量有关，当废物中含泥量高时，稍有水分也能引起细粒结团。另外，废物颗粒形状对筛分效率也有影响，一般球形、立方形、多边形颗粒筛分效率较高；而颗粒呈扁平状或长方块，用方形或圆形筛孔的筛子筛分，其筛分效率较低。线状物料，如废电线、管状物质等，必须以一端朝下的“穿针引线”方式缓慢透筛。而且，物料越长，透筛越难。在圆盘筛中，这种线状物的筛分效率会高些。平面状的物料，如塑料膜、纸、纸板类等，会大片的覆在筛面上，形成“盲区”而堵塞大片的筛分面积。（2）筛分设备性能的影响常见的筛面有棒条筛面、钢板冲孔筛面及钢丝编织筛网三种。其中棒条筛面有效面积小，筛分效率低；编织筛网则相反，有效面积大，筛分效率高；冲孔筛面介于两者之间。筛子运动方式对筛分效率有较大的影响，同一种垃圾采用不同类型的筛子进行筛分时，其筛分效率大致如表2-9所示。表2-9不同类型筛子的筛分效率筛子类型固定筛转筒筛摇动筛振动筛筛分效率/%50-606070-8090以上即使是同一类型的筛子，如振动筛，它的筛分效率也受运动强度的影响而有差别。如果筛子运动强度不足时，筛面上物料不易松散和分层，细粒不易透筛，筛分效率就不高；但运动强度过大又使废物很快通过筛面排出，筛分效率也不高。筛面宽度主要影响筛子的处理能力，其长度则影响筛分效率。负荷相等时，过窄的筛面使废物层增厚而不利于细粒接近筛面；过宽的筛面则又使废物筛分时间太短，一般宽长比为1：（2.5-3）。筛面倾角是为了便于筛上产品的排出，倾角过小起不到此作用；倾角过大时，废物排出速度过快，筛分时间短，筛分效率低。一般筛分倾角以150-250°较适宜。（3）筛分操作条件的影响在筛分操作中应注意连续均匀给料，使废物沿整个筛面宽度铺成一薄层，既充分利用筛面，又便于细粒透筛，可以提高筛子的处理能力和筛分效率。此外，及时清理和维修筛面也是保证筛分效率的重要条件。筛分设备振动不足时，物料不易松散分层，使透筛困难；振动过于剧烈时，物料来不及透筛，便又一次被卷入振动中，使废物很快移动至筛面末端排出，也使筛分效率不高。因此，对振动筛应调节振动频率与振幅等，对滚筒筛而言，重要的是转速的调节，应使振动程度维持在最适水平。4．筛分设备（1）固定筛：筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平安装或倾斜安装，构造简单，不耗用动力，设备费用低，维修方便，在垃圾处理中广泛应用。固定筛又可分为格筛和棒条筛两种。格筛一般安装在粗碎机之前，保证入料块度适宜。棒条筛主要用于粗碎和中碎之前，安装倾角应大于废物对筛面的摩擦角，一般为300-350，以保证废物沿筛面下滑。棒条筛筛孔尺寸为要求筛下粒度的1.1-1.2倍，一般筛孔尺寸不小于50mm。筛条宽度应大于垃圾中最大块度的2.5倍。该筛适用于筛分粒度大于50mm

的粗粒废物。滚筒筛：常用滚筒筛结构是一个在支撑辊上旋转的滚筒，滚筒筛的筛面可为圆柱形(倾斜安装，角度通常为4o-7o)或者圆锥形(轴线水平)的筒体。物料从筒体一端进入，随着筒体的旋转向另一端移动，细的颗粒从筛孔透出，粗的颗粒则从筒体的另一端排出。物料在筛子中的运动有三种状态。沉落状态：此时筛子的转速很低，物料颗粒由于筛子的圆周运动而被带起，然后滚落到向上运动的颗粒层上面，物料混合很不充分，不易使中间的细料翻滚物移向边缘而触及筛孔，筛分效率不高。抛落状态：当转速足够高但又低于临界速度时，颗粒克服重力作用沿筒壁上升，直至到达转筒最高点之前。这时重力超过了离心力，颗粒沿抛物线轨迹落回筛底。这种情况下，颗粒以可能的最大距离下落(如转筒直径)，翻滚程度最为剧烈，很少有堆积现象发生，筛子的筛分效率最高，物料以螺旋状前进方式移出滚筒筛。离心状态：若滚筒筛的转速进一步提高，达到某一临界速度，物料由于离心作用附着在筒壁上而无下落、翻滚现象，这时的筛分效率很低。依据滚筒筛处理垃圾的经验表明，滚筒适宜转速为ll-12r/min,物料的停留时间约为20-30s，筒的长度和直径对筛分效率也有一定影响。旋转筛的主要缺点是生产效率较低，筛孔易堵塞。特别是筛面的堵塞问题，对于大湿度、小颗粒及多纤维的物料来说，滚雪球和缠筛的现象经常会发生，这不但使得筛面堵塞清洁难度加大，而且也降低了筛分效率。对于筛面的堵塞问题，主要解决方法是通过冲击力或者振动使附着在筛内部表面的物料脱落，有时也采用鼓风或者机械清扫器的方式。振动筛：振动筛的特点是振动方向与筛面垂直或近似垂直，振动次数600-3600r/min，振幅0.5-1.5mm。振动筛主要有惯性振动筛和共振筛两种。①惯性振动筛：通过由不平衡体的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子，其构造及工作原理见图2-15。(b)工作原理(b)工作原理1—筛箱；2一筛网；3—皮带轮；4—主轴；5—轴承；6—配重轮；7—重块；8—板簧图2-15惯性振动筛构造及工作原理示意当电动机带动皮带轮做高速旋转时，配重轮上的重块即产生离心惯性力，其水平分力使弹簧作横向变形，由于弹簧横向刚度大，所以水平分力被横向刚度所吸收。而垂直分力则垂直于筛面通过筛箱作用于弹簧，强迫弹簧做拉伸及压缩的强迫运动。因此，筛箱的运动轨迹为椭圆或近似于圆。由于该种筛子的激振力是离心惯性力，故称为惯性振动筛。惯性振动筛适用于细粒废物（0.1-15mm）的筛分，也可用于潮湿及黏性废物的筛分。②共振筛利用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛分。其构造及工作原理如图2-16所示。当电动机带动装在下机体上的偏心轴转动时，轴上的偏心使连杆做往复运动。连杆通过其端的弹簧将作用力传给筛箱，与此同时下机体也受到相反的作用力，使筛箱和下机体沿着倾斜方向振动，但它们的运动方向相反，所以达到动力平衡。筛箱、弹簧及下机体组成一个弹性系统，该弹性系统固有的自振频率与传动装置的强迫振动频率接近或相同时，使筛子在共振状态下筛分，故称为共振筛。图2-16共振筛的原理示意1—上筛箱；2—下机体；3—传动装置；4—共振弹簧；5—板簧；6—支承弹簧当共振筛的筛箱压缩弹簧而运动时，其运动速度和动能都逐渐减小，被压缩的弹簧所贮存的位能却逐渐增加。当筛箱的运动速度和动能等于零时，弹簧被压缩到极限，它所贮存的位能达到最大值，接着筛箱向相反方向运动，弹簧释放出贮存的位能，转化为筛箱的动能，因而筛箱的运动速度增加。当筛箱的运动速度和动能达到最大值时，弹簧伸长到极限，所贮存的位能也就最小。可见，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。所以，在每次振动中，只需要补充能量克服阻尼，就能维持筛子的连续振动。这种筛子虽大，但功率消耗却很小。共振筛的优点：处理能力大、筛分效率高、耗电少以及结构紧凑，是一种有发展前途的筛子。其缺点是制造工艺复杂，机体重大，橡胶弹簧易老化等。共振筛适于中细粒的筛分，还可用于废物分选作业的脱水、脱重介质和脱泥筛分等。5.筛分设备的选择选择筛分设备时应考虑如下因素：颗粒大小、形状、PSD、整体密度、含水率、豁结或缠绕的可能；筛分器的构造材料、筛孔尺寸形状、筛孔所占筛面比例；滚筒筛的转速、长与直径，振动筛的振动频率、长与宽；筛分效率与总体效果要求；运行特征，如能耗、日常维护、运行难易、可靠性、噪声、非正常振动与堵塞的可能等。2.4.3重力分选重力分选是根据垃圾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。其分选介质有空气、水、重介质等。按作用原理可分为风力分选、跳汰分选、重介质分选、摇床分选和惯性分选等。影响重力分选的因素主要是物料颗粒的尺寸、颗粒与介质的密度差以及介质的赫度。1•风力分选（1）风力分选原理风力分选简称风选，又称气流分选，是以空气为分选介质，将轻物料从较重物料中分离出来的一种方法。风选实质上包含两个分离过程：分离出具有低密度、空气阻力大的轻质部分（提取物）和具有高密度、空气阻力小的重质部分（排出物；）进一步将轻颗粒从气流中分离出来，常由旋流器完成。空气与水相比较，其密度和黏度都较小，并具有可压缩性。当压力为IMPa及温度为20°C时，空气密度为0.00118g/cm3；黏度为0.000018Pa・s。因为在风选过程中应用的风压不超过1MPa，可以忽略空气的压缩性，而视其为具有液体性质的介质。颗粒在水中的沉降规律也同样适用于在空气中的沉降。但由于空气密度较小，与颗粒密度相比可忽略不计，故颗粒在空气中的沉降末速（v0）为2-29)式中d——颗粒的直径；P——颗粒的密度；P——空气的密度；s屮一一阻力系数；g――重力加速度。当颗粒粒度一定时，密度大的颗粒沉降末速大；当颗粒密度相同时，直径大的颗粒沉降末速大。由于颗粒的沉降末速同时与颗粒的密度、粒度及形状有关，因而在同一介质中，密度、粒度和形状不同的颗粒在特定的条件下，可以具有相同的沉降速度。这样的相应颗粒称为等降颗粒。其中，密度小的颗粒粒度dr1）与密度大的颗粒粒度ar2）之比，称为等降比，以e0表示，即de二r1>1（2-30）0d等降比的大小可由沉降末速的个别公式或通式写出，如两颗粒等降，贝W01=V02,那么'ndpg'血pgdpdp1s1=2_s2n-4—_s26屮p6屮p屮屮11V212所以d屮p2-31)e二1二12-31)0d屮p22s1式（2-31）为自由沉降等降比（e0）的通式。从公式可见，等降比e0）将随两种颗粒的密度差（ps2-pJ的增大而增大，而且％还是阻力系数（W）的函数。理论与实践都表明，e0将随颗粒粒度变细而减小。颗粒在空气中的等降比远远小于在水中的等降比，大约为其1/2-1/5。所以，为了提高分选效率，在风选之前需要将废物进行窄分级，或经破碎使粒度均匀后，使其按密度差异进行分选。颗粒在空气中沉降时，所受到的阻力远小于在水中沉降时所受到的阻力。所以颗粒在静式中式中m——颗粒的质量；ps颗粒的密度。止空气中沉降到达末速所需的时间和沉降距离都较长。颗粒在上升气流中达到沉降末速时，颗粒的沉降速度（v0'）等于颗粒对介质的相对速度（V0）和上升气流速度（ua）之差，即vo'=v0_ua（2-32）所以，上升气流可以缩短颗粒达到沉降末速的时间和距离。因此，在风选过程中常采用上升气流。(2-33)颗粒在实际的风选过程中的运动是干涉沉降。在干涉条件下，上升气流速度远小于颗粒的自由沉降末速时，颗粒群就呈悬浮状态。颗粒群的干涉末速vhs）(2-33)vhs=v。（1—九）n式中九——物料的容积浓度；nn的大小与物料的粒度及状态有关，多介于2.33-4.65之间。在颗粒达到末速保持悬浮状态时，上升气流速度（气）和颗粒的干涉末速（Vhs）相等。使颗粒群开始松散和悬浮的最小上升气流速度（umin）为"Su.=O.125v0（2-34）min0在干涉沉降条件下，使颗粒群按密度分选时，上升气流速度的大小应根据垃圾中各种物质的性质，通过实验确定。在风选中还常应用水平气流。在水平气流分选器中，物料是在空气动压力及本身重力作用下按粒度或密度进行分选的。由图2-17可以看出，如在缝隙处有一直径d的球形颗粒，并且通过缝隙的水平气流为u时，那么颗粒将受到以下两个力的作用。(2-35)(2-35)(2-36)空气的动压力（R）R=屮pd2U2式中屮一一阻力系数；p――空气的密度；u――水平气流的速度。颗粒本身的重力（G）兀d3pgG=mg=

颗粒的运动方向将和两力的合力方向一致，并且由合力与水平夹角（a）的正切值来确定兀dpg(2-37)兀dpg(2-37)s6屮pd2U2由上式可知，当水平气流速度一定，颗粒粒度相同时，密度大的颗粒沿与水平夹角较大的方向运动，密度较小的颗粒则沿夹角较小的方向运动，从而达到按密度差异分选的目的。通过理论分析，有许多人提出一些特别适用于气流分选的经验模型，达拉法尔（Dallavlle）提出如下模型（适用于立式气流分选机）(2-38)(2-39)v=13300L(2-38)(2-39)Y+1式中v气流速度，m/s;d颗粒直径，m;Y颗粒密度，g/cm3。对于水平式气流分选机，达拉法尔提出下式来确定气流速度v=6000Yd0.398Y+1（2）风选设备及应用风选方法工艺简单，作为一种传统的分选方式，风选在国外主要用于生活垃圾的分选，将生活垃圾中以可燃性物料为主的轻组分和以无机物为主的重组分分离，以便分别回收利用或处置。按气流吹人分选设备的方向不同，风选设备可分为两种类型：水平气流风选机（又称卧式风力分选机）和上升气流风选机（又称立式风力分选机）立式风力分选机的构造和工作原理如图2-18所示。根据风机与旋流器安装的位置不同，（□I山（□I山I图2-18立式风力分选机的构造和工作原理1—给料；2一排出物；3—提取物；4—旋流器；5—风机；6—空气该分选机可有三种不同的结构形式，但其工作原理大同小异：经破碎后的生活垃圾从中部给人风力分选机，物料在上升气流作用下，垃圾中各组分按密度进行分离，重质组分从底部排出，轻质组分从顶部排出，经旋风分离器进行气固分离。立式风力分选机分选精度较高。图2-19是水平气流分选机的构造和工作原理示意。该机从侧面送风，垃圾经破碎机破碎

和圆筒筛筛分使其粒度均匀后，定量给人机内，当废物在机内下落时，被鼓风机鼓人的水平气流吹散，垃圾中各种组分沿着不同运动轨迹分别落人重质组分、中重组分和轻质组分收集槽中。水平气流分选机的经验最佳风速为20m/s。图2-19水平气流分选机1—给料；2—给料机；3—空气；4—重颗粒；5—中等颗粒；6—轻颗粒水平气流分选机构造简单，维修方便，但分选精度不高，一般很少单独使用碎、筛分、立式风力分选机组成联合处理工艺。研究表明，要达到较好的分选效果，就要使气流在分选筒内产生湍流和剪切力散物料团块，经改造的分选筒有锯齿形、振动式或回转式，如图2-20所示。(a)锯齿型气流分选(b)振动式气流分选(c)回转式气流分选图2-20锯齿形、振动式和回转式风力分选机1—给料；2—提取物；3—风机；4—空气；5—排出物为了取得更好的分选效果，通常可以将其他的分选手段与风力分选在一个设备中结合起来，例如振动式风力分选机和回转式分选机。前者兼有振动和气流分选的作用，给料沿着一个斜面振动，较轻的物料逐渐集中于表面层，随后由气流带走；后者兼有圆筒筛的筛分作用和风力分选的作用，当圆筒旋转时，较轻颗粒悬浮在气流中而被带往集料斗，较重和较小的颗粒则透过圆筒壁上的筛孔落下，较重的大颗粒则在圆筒的下端排出。跳汰分选这种方法曾主要在煤矿清洗中得到应用，通过煤矿的清洗使其区分为煤研石、精煤、煤粉等不同的级别。跳汰分选原理跳汰分选是在垂直脉冲介质中颗粒群反复交替地膨胀收缩，按密度分选垃圾的一种方法。从动力而言，跳汰分选区别于其他装置。跳汰分选通常使用水为介质，故称为水力跳汰分选。如图2-27所示，供料在水介质中受到脉冲力作用，整个筛面上的物料

层不断地被冲起又落下，颗粒之间频繁接触，逐渐形成一按密度分层的床面。一个脉冲循环中包括这样两个过程：床面先是浮起，然后被压紧。在浮起状态，轻颗粒加速较快，运动到床面物上面；在压紧状态重颗粒比轻颗粒加速快，钻入床面物的下层中。脉冲作用使物料分层，该过程如图2-21所示。已经证实，在这样周期性的脉冲水流中进行的分选要优于在一股稳定的上升流中进行的分选，原因在于，前者更为直接地利用了密度这一分离特征，而将颗粒尺寸的影响降至了最小，即水面振动使颗粒之间的密度差异表现得更为明显。图2-21图2-21隔膜跳汰机分选示意分层后，密度大的重颗粒群集中于底层，其中小而重的颗粒会透筛成为筛下重产物，密度小的轻物料群进入上层，被水平水流带到机外成为轻产物，见图2-22。(a)分层前颗粒(b)上升水流将(c)颗粒在水流(a)分层前颗粒(b)上升水流将(c)颗粒在水流(d)下降水流床层紧密,重颗粒进人底层混杂堆积床层抬起中沉降分层图2-22颗粒在跳汰时的分层过程跳汰分选设备按推动水流运动方式，分为隔膜跳汰机和无活塞跳汰机两种。隔膜跳汰机是利用偏心连杆机构带动橡胶隔膜做往复运动，借以推动水流在跳汰室内做脉冲运魂图2-23(a)］；无活塞跳汰机采用压缩空气推动水流［图2-23(b)］。跳汰分选主要用于混合金属的分离与回收。尽管在此过程中水的消耗量并不大，但所排放的跳汰用水仍需认真对待，加以处理。(a)隔膜鼓动(b)空气鼓动图2-23跳汰机中推动水流运动的形式重介质分选重介质的概念重介质是由高密度的固体微粒和水构成的固液两相分散体系，它是密度高于水的非均匀介质。重介质分为重液和重悬浮液两大类。重液是一些可溶性高密度的盐溶液(如CaC12、ZnC12等)或高密度的有机液体(如CC14、CHC13、CHBr3、四溴乙烷等)。四溴乙烷与丙酮的混合液密度约为2.49/cm3，可将铝从较重的物料中分离出来。另一种常用的重液是五氯乙烷，密度为1.679/cm3。重液作介质的主要问题是不能根据需要迅速改变其密度，而且成本较高，损失较大。重悬浮液是在水中添加高密度的固体颗粒而构成的固液两相分散体系，其密度可随固体颗粒的种类和含量而变。高密度固体微粒起着加大介质密度的作用，故称为加重质。加重质的粒度约200目,占60%-80%,与水混合形成微细颗粒的重悬浮液。重悬浮液的加重质通常主要是硅铁，将硅铁与水按85:15的比例混合，相对密度可以达到3.0以上。另外还有方铅矿、磁铁矿和黄铁矿等，它们的性质如表2-10所示。表2-1