第3章_固体废物的预处理.ppt

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1、,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,预处理是以机械处理为主，涉及废物中某些组分的简易分离与浓集的废物处理方法。 预处理的目的是方便废物后续的资源化、减量化和无害化处理与处置操作。,4,1,2,3,压实目的,减容 ：根据废物的种类和施加压力的大小，一般压缩比可达35，若结合破碎，可达510，可以减少运输成本，降低填埋处置成本。,稳定化 ：可制取高密度惰性块料，便于贮存、填埋或作为建筑材料使用。 日本将城市垃圾压实后，因挤压和升温作用，使垃圾中的BOD从6000ppm降到200ppm，COD从8000ppm降到150ppm。成为类塑料结

2、构的惰性材料。,排气，减少空隙率，使固体废物致密化。,大多数固体废物是由不同颗粒与颗粒间的空隙组成的集合体。自然堆放时，表观体积是废物颗粒有效体积与孔隙占有的体积之和，即: Vm为固体废物的表观体积；Vs为固体颗粒体积（包括水分）；Vv为孔隙体积。 进行压实操作时，随压力强度的 ，孔隙体积 ，表观体积也随之 ，而容重 。,容重就是固体废物的干密度，用 表示。,Ws为固体废物颗粒重； Wm为固体废物总重，包括水分重； Ww为固体废物中水分重。,压实的实质可看作是消耗一定的压力能，提高废物容重的过程。当固废受到外界压力时，各颗粒间相互挤压，变形或破碎，从而达到重新组合的效果。,适于压实处理的主要是

3、压缩性能大而复原性小的物质,如冰箱、洗衣机、纸箱与纸袋、纤维、废金属丝等。,木材、金属、玻璃、塑料块等本身已经很密实的固体或焦油、污泥等半固体废物不宜作压实处理。,w,m,(1)、水平式压实器,靠做水平往复运动的压头将废物压到矩形或方形的钢制容器中。 适用于压实城市垃圾。先将垃圾加入装料室，启动具有压面的水平压头，使垃圾致密化和定形化，然后将坯块推出。推出过程中，坯块表面的杂乱废物受破碎杆作用而被破碎，不致防碍坯块移出。,具有三个互相垂直的压头，依次施压。 适合于压实松散金属废物。 金属等类废物被置于容器单元内，而后依次启动1、2、3三个压头，逐渐使固体废物的空间体积缩小，容重增大，最终达到一

4、定的尺寸。 压后尺寸一般在2001000mm之间。,(2)、三向联合式压实器,具有两个压头和一个旋动式压头。 适于体积小质量小的废物。废物装入容器单元后，先按水平式压头1的方向压缩，然后按箭头的运动方向驱动旋动式压头2,使废物致密化，最后按水平压头3的运动方向将废物压至一定尺寸排出。,(3)、回转式压实器,移动式压实器,带有行驶轮或可在轨道上行驶的压实器称为移动式压实器。 按压实过程工作原理不同，可分为碾（滚）压、夯实、振动三种，相应的分为三大类。固体废物压实处理主要采用碾（滚）压方式 主要用于填埋场，也安装在垃圾车上。现场常用的压实机主要包括胶轮式、履带式压土机和钢轮式布料压实机。,压实器的

5、选择 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。 此外，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，应对不同废物采用不同压缩机。 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。,破碎目的,为便于运输和贮存，经破碎减容 为便于分选回收，经破碎达到解体或适合于分选设备的适用粒度范围 为便于热处理，增加比表面积 为便于制造建材，满足建材制品对原料的粒度要求 为便于填埋压实，经破碎增加密实度 为保护处理设备，经破碎减小冲击力,影响破碎过程的因素,影响破碎过程的因素是物

6、料机械强度及破碎力。,机械强度：指固废抗破碎的阻力，通常用静载下测定的抗压强度为标准来衡量。（抗压抗剪抗弯抗拉）。 一般，抗压强度250MPa为坚硬固废；40250MPa为中硬固废；40MPa为软固废。粒度越小，机械强度越高。 物料的机械强度是物料一系列力学性质所决定的综合指标。 力学性质主要有硬度、解理、韧性及物料的结构缺陷等。,影响破碎过程的因素,硬度：指物料抵抗外界机械力侵入的性质，反映了物料的坚固性。按废物破碎时的性状确定。分为最坚硬、坚硬、中硬和软质物料。,韧性 ：物料受压轧、切割、锤击、拉伸、弯曲等外力作用时所表现出的抵抗性能，包括脆性、柔性、延展性、挠性、弹性等力学性质。,解理：

7、物料在外力作用下沿一定方向破裂成光滑平面的性质，是结晶物料特有的性质。,结构缺陷：对粗块物料破碎的影响较为显著，随着矿块粒度的变小裂缝及裂纹逐渐消失，强度逐渐增大，力学的均匀性增高，故细磨更为困难。,莫氏硬度分级软硬排列顺序为：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉石、刚玉和金刚石。,破碎机的破碎方式 (a)压碎；(b)劈碎；剪切；(d)磨剥；(e)冲击破碎,破碎方法选择的原则,破碎机械的施力必须与固废性质相适应，一般主要依据固体废物的机械强度，特别是硬度而定，如 坚硬固体 挤压冲击 韧性固体 剪切磨碎 脆性固体 劈碎冲击 并且一般采用两种以上的破碎方法。,破碎比,概念 固体废物破

8、碎前、后粒度的比值。 破碎比的表示方法 物料破碎前后的粒度都不是均一的，所以破碎比有几种表示方法。,破碎比的表示方法,用破碎前后的最大粒度的比值表示极限破碎比 用破碎前后的平均粒度的比值表示真实破碎比,破碎段,因为 破碎机所能达到的破碎比受很多因素限制（一般i=330） 固体废物的破碎粒度又是根据需要确定的。 所以 当要求的破碎比大于所适用破碎机的破碎比时，就需要2段以上的破碎； 则一次破碎即为一个破碎段，或叫一段破碎。 对于二段以上的破碎，其破碎比为各段破碎比的乘积,确定破碎段的原则,原料的最大粒度：粒度越大，破碎段越多； 要求的最终破碎产物的粒度：粒度越小，破碎段越多； 各破碎段能达到的破

9、碎比：各段破碎比越大，破碎段越少 处理厂的规模：规模越大，破碎段越多 总的要求 在满足总破碎比的前提下，应尽量选用合适的破碎机械以减少破碎段数；因为，段数越多，流程复杂，管理复杂，投资、生产成本均高。 例：D1200 d10 已知：颚式破碎机i=35 辊式破碎机I=818 可采用三段破碎： 448128120,破碎的基本工艺流程图,(a)单纯破碎 (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 的破碎工艺,属于挤压型破碎机，广泛应用于冶金、建材和化学工业部门，适于坚硬和中硬废物的破碎。,主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱、体积较大的废物,还可用于破碎含水份及含油质

10、的有机物、纤维结构物质、弹性和韧性较强的木块、石棉水泥废料，以及回收石棉纤维和金属切屑等,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,适用于处理松散状态的废物，也适用于切碎强度较小的可燃性废物,可用于脆性或黏性较大的废物，也可用于堆肥物料的破碎,对废物进行最后一段粉碎，使其中各种成分单体分离，为下一步分选创造条件,颚式破碎机：属于挤压型破碎机，广泛应用于冶金、建材和化学工业部门，适于坚硬和中硬废物的破碎。 锤式破碎机：主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱、体积较大的废物，还可用于破碎含水份及含油质的有机物、纤维结构物质、弹性和韧性较强的木块、石棉水泥废料，一级回收石棉纤维和金属切屑等

11、 冲击式破碎机：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。 剪切式破碎机适用于处理松散状态的废物，也适用于切碎强度较小的可燃性废物 辊式破碎机可用于脆性或黏性较大的废物，也可用于堆肥物料的破碎。 粉磨机,低温破碎,概念：利用某些固体废物低温变脆性能或不同物质脆化湿度的差异进行低温脆化而后破碎的技术。 致冷剂：液氮 破碎对象：钢丝胶管，汽车轮胎，塑料或橡胶包覆的电线电缆，废家用电器等复合制品。,低温破碎的一般流程,湿式破碎机,半湿式破碎,半湿式选择性破碎分选是利用固体废物中不同物质的强度和脆性的差异，在一定湿度下破碎成不同粒度的碎块，然后通过不同筛孔加以分离的过程。 由于该过程

12、是在半湿状态下，通过兼有选择性破碎和筛分两种功能的装置中实现的，因此，该装置称为半湿式选择性破碎分选机。,半湿式选择性破碎分选,半湿式选择性破碎机分三段处理 第一段：冲击式破碎筛分，破碎脆性物质，并分离粉状物； 第二段：加水进行湿式破碎，分离纸类（回收纸类）； 第三段：排出剩余垃圾，进一步分选（回收塑料、橡胶和金属）。,特点,使城市垃圾在一台设备中同时进行破碎和分选作业。 可有效地回收垃圾中的有用物质，从第一组产物中可以得到纯度为80%的堆肥原料厨房垃圾；从第二组产物中可以得到纯度为85%95%的纸类；从第三组产物中可以得到纯度为95%的塑料类，回收废铁纯度为98%。 对进料的适应性好，易破碎

13、的废物首先破碎并及时排出，不会产生粉碎现象。,固体废物的分选,固体废物资源化的重要前提之一,筛分分类,根据筛子的位置不同，将筛子分为四类： 准备筛分：为了让某个操作过程的物料满足粒度要求，将固体废物按粒度分成几个级别，分别送往下一工序。 预先筛分和检查筛分：通常与破碎工艺配合使用。 选择筛分：废物经过某一个或某些筛分工序以后，将浓缩成有用成分的部分与基本上无用成分的部分分开。筛孔必须调整到合适的大小。 脱水或脱泥筛分：主要用于清洗或脱水操作。清洗是为了得到较为清洁的筛上物；脱水是为了去除废物中过多的水分，以便下一步处理或处置，如焚烧或填埋。,筛分: 是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒透过筛面，而

14、大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗、细物料分离的过程。 筛分过程：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。 (a)易于穿过筛孔的颗粒通过不能穿过筛孔的颗粒所组成的物料层到达筛面。 (b)易于穿过筛孔的颗粒透过筛孔。,筛分原理,筛分原理,要实现筛分过程，物料在筛面上应具有相对运动，这种运动的作用： 使筛面上的物料处于松散状态，并产生析离，按物料分层(上粗下细），细颗粒到达筛面，并透过筛孔。 使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔。,易筛粒：粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒，容易通过粗粒形成的间隙到达筛面而透筛，称为“易筛粒”。 难筛粒：粒度大于筛

15、孔尺寸3/4的颗粒，较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”。,筛分效率,筛分过程有两个重要的工艺指标： 处理能力：单位筛面面积每小时处理的物料量（t/m2.h），此为数量指标。 筛分效率：实际得到的筛下产物重量与入筛物料中小于筛孔尺寸的物料重量之比（），此为质量指标。 理论上小于筛孔尺寸的物料均应成为筛下产物，实际上是不可能的。故根据筛分效率的概念，以E表示筛分效率，则有：,例：一台筛子，筛孔为20mm，经取样测定给料、筛上产品、筛下产品中小于20mm的粒级分别为46.75%、7.26%和94.38%。计算该台筛子的筛分效率。, 筛下产品中20mm粒

16、级为94.38%100 即：46.75%,=94.38%, =7.26% ,a.物料性质的影响,与筛分效率有关的废物性质主要有3个： 粒度组成 含水率和含泥量 颗粒形状,粒度组成,在粒度组成中，有三种粒度界限影响极大。 易筛粒 0.75筛孔尺寸的颗粒，越多，筛分效率越高 难筛粒 0.75筛孔尺寸的颗粒，越多，E越低 阻碍粒 11.5倍筛孔尺寸的颗粒，越多，E越低。 在析离分层过程中，该粒级形成的粒层，容易阻碍“难筛粒”透过。,含水率和含泥量的影响,含水、泥高，颗粒互相粘附，并易于堵塞筛孔； 当筛孔尺寸较大时，其影响降低。 颗粒活动性反而提高，此时水分促进细粒透筛，但此时已属湿式筛分，筛分效率较

17、高。,颗粒形状的影响,圆形颗粒易透过方孔和圆孔； 多角形易透过长方孔，但不易透过圆、方孔 条状、板状、片状易透过长方孔。,b.筛分设备性能的影响,筛分设备性能的影响有6个方面： 筛面(screen surface)种类 筛孔(screen opening)形状 筛孔尺寸(aperture size) 筛子的运动状况 筛子的长度和宽度 筛面的倾角(obliquity),筛面(screen surface)种类,筛面种类的影响主要是有效筛分面积的影响 一般： 颗粒细，要求E高，选编织筛； 颗粒粗，要求E低，选棒条、钢板筛。,筛面主要有三种材料制成,筛孔形状,不同形状筛孔尺寸与筛下产品最大粒度的关系

18、按下式计算： 式中： a筛孔尺寸（mm）； K系数（与筛孔形状有关，可根据要求选择）,筛孔尺寸,筛孔尺寸的选择取决于筛分的目的和要求； 希望筛上产物中含小于筛孔的细粒尽量少，则选较大筛孔。 希望筛下产物中尽可能不含大于规定尺寸的粒子，则以规定粒度为筛孔 。,筛子的运动状况,筛子有两大类，筛分效率差别较大 固定式：E=50-60% 运动式 转筒式：E=60%； 摇动式：E=70-80% 振动式：E=90%以上 同一种运动筛，E也受其运动强度的影响。,筛子的长度和宽度,宽度：影响生产率； 长度：影响筛分效率； 宽：长1：2.51：3为宜,筛面的倾角,筛面基本上都是倾斜安装的，所以，能让颗粒通过的筛

19、孔面积只是筛孔的水平投影： 可见：筛面的倾角越大，水平投影越小，颗粒所受阻力越大 一般： 1525，振动筛的倾角为025，固定棒条筛的倾角为4045。,单个颗粒透过倾斜筛面的筛孔示意图,主要有3点: 要连续，均匀给料： 确保稳定的工作状态。 要控制给料量：过大，易堆积，难松散；过小，处理能力降低。 要及时清理和维修筛面：确保正常的筛分效果。,c. 操作条件的影响,固定筛,筛分物料时，筛面固定不动的筛分设备。筛面由许多平行排列的筛条组成，可以水平或倾斜安装。 （1）棒条筛：由平行排列的棒条组成，筛孔尺寸为筛下粒度的1.11.2倍（一般不小于50mm），棒条宽度应大于固体废物中最大块块度的2.5倍

20、。适于筛分粒度大于50mm的粗粒废物，主要用在初碎和中碎之前，安装倾角一般为3035。 （2）格筛：由纵横排列的格条组成，一般安装在粗碎机之前，以保证入料块度适宜。,亦叫转筒筛，筛面为带孔的圆柱形筒体或截头的圆锥体。筛网一般为冲击板。安装倾角35。 物料在滚筒筛中的运动有三种状态： （1）沉落状态：颗粒被圆周运动带起，滚落到向上运动的颗粒层表面。 （2）抛落状态：筛筒转速足够高时，颗粒沿筒壁上升，沿抛物线轨迹落回筛底。 （3）离心状态：转速进一步提高，颗粒附着在筒壁上不再落下，此转速称为临界转速。 物料处于抛落状态时效果最佳，一般，物料在筒内滞留2530S，转速56r/min时筛分效率最佳。,

21、滚筒筛,振动方向与筛面垂直或近似垂直，振动次数6003600r/min，振幅0.51.5mm。物料在筛面上发生离析现象，密度大而粒度小的颗粒穿过密度小而粒度大的颗粒间隙，进入下层到达筛面，大大有利于筛分的进行。安装倾角一般控制在840之间。 （1）惯性振动筛 （2）共振筛,振动筛,通过由不平衡的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子。由于筛面作强烈的振动 ，消除了堵塞筛孔的现象，有利于湿物料的筛分。适用于0.10.15mm的粗、中、细粒废物的筛分。还可用作脱水振动和脱泥筛分。,惯性振动筛构造及工作原理图 (a ) 振动筛构造图； (b)工作原理图,惯性振动筛,利用连杆上装有弹簧的曲柄连

22、杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛分的。 优点：处理能力大，筛分效率高、耗电少以及结构紧凑 缺点：工艺复杂、机体重大、橡胶弹簧易老化。,共振筛构造及工作原理图 1、上筛箱2、下机体3、传动装置4、共振弹簧5、板簧6、支撑弹簧,共振筛,（1）重力分选的概念,重力分选是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中利用重力、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，简称重选。,密度差异(density variations),所有的物质都存在密度差异，但密度差异的大小决定其分选的难易程度，通常用两种物质在介质中的有效密度比值的大小确定。 等降比

23、e= 式中：2重矿物的密度；1轻矿物的密度；介质的密度 一般有： e 5 52.5 2.51.75 1.751.5 1.51.25 1.25 难易程度 极易 容易 较易 较难 困难 极难 物质间密度差异越大，分选越易 介质密度越大，分选越易。（这是重介质分选的基础）,运动介质(moving medium),介质：两种类型 水、重液、悬浮液 （湿式重选） 空气 （干式重选） 运动介质：介质处于运动之中。,重力分选过程的共同工艺条件,固体废物中颗粒间必须存在密度差异； 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； 分层物料在运动介质流的推动下互

24、相迁移，彼此分离，并获得不同密度的产品。 也可以概括为：具有密度差异的组分运动介质分散沉降分层分离。,重力分选分类,按介质不同重力分选分为： 重介质分选 风力分选 跳汰分选 摇床分选 惯性分选,重介质分选,基本原理 重介质 分选设备 分选流程 重介质分选的优缺点,（1）基本原理,重介质分选是在密度较大的介质中，使物料按密度分选的一种分选方法 即： Lcw L、c、w分别为轻、中、重物料。 重介质分选在理论上是应该是真正按密度进行分选的。,（2）重介质(heavy medium),重液 密度较高的有机溶液和无机盐溶液（表） 重液是均质液体，稳定性好，但来源少，价格贵， 一般用于实验室进行重液分析

25、，测定原料的密度组成。 重悬浮液 是由各种磨细的固体颗粒与水组成的混合物； 是一种非均质的两相体系，稳定性差，但来源广，价格低廉，无毒，易回收，广泛用于工业上的重介质分选过程。 悬浮液中的固体颗粒又叫加重质。,常用重液,常用加重质,主要有两种 硅铁：含Si 1318，磁性强，以喷雾硅铁为佳； 磁铁矿（Fe3O4） ：价廉, 介质密度不高时采用，也可与硅铁混用，以降低成本。,（3）分选设备,鼓形重介质分选机，深槽式，浅槽式，振动式，离心式分选机。 常用的鼓形重介质适于分离力度较大（40-60mm）的固体废物,（4）重介质分选的优缺点,优点 分选指标高，处理能力大；（按密度差异分选，粒度和形状影响

26、小） 分选粒度范围宽，分选流程简单；（无须分级入选） 设备构造简单，操作容易 缺点 重介质的制备，回收，再生系统复杂 设备磨损快（重介质密度、浓度大）,跳汰分选,概念 跳汰分选是利用跳汰机产生交变水流，使物料在松散和沉降过程中按密度分层进而分离的一种重选方法。 分选原理及过程 物料给入在上升水流作用下松散在下降水流中沉降在交变作用下分层分别排出 ； 物料在交变水流中的分层过程见下图 。,物料颗粒在跳汰时的分层过程 （a）分层前颗粒混杂堆积；（b）上升水流将床层抬起；（c）颗粒在水中沉降分层；（d）下降水流使床层紧密，重颗粒进入底层,跳汰分选设备跳汰机,跳汰机主要按水流运动方式分为两类 。 隔膜

27、跳汰机：通过偏心连杆机构带动橡胶隔膜往复运动，以推动水流脉冲。 无活塞跳汰机：采用压缩空气推动水流脉动。,跳汰中推动水流的形式,a. 隔膜鼓动； b.空气鼓动,风力分选,风选原理：以空气为分选介质，气流将轻物料向上带走或水平带向较远的地方，重物料沉降或抛出较近距离。通常称为“竖向气流分选”和“水平气流分选”。 风选过程： 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）； 再进一步将轻颗粒从气流中分离出来，常采用旋流器完成,与除尘原理相似。,颗粒在空气中的沉降末速为 式中：d颗粒直径；s 颗粒密度；c空气密度； g重力加速度；阻力系数。 风力分级：当

28、颗粒粒度一定时，密度大的颗粒V0大，可分离不 同密度颗粒；当颗粒密度相同时，直径大的颗粒V0大，可分离 不同粒度的颗粒。,等降粒子与等降比,由于物体的自由沉降末速与物体的密度、粒度和形状都密切相关，当密度不同的物体在同一介质中沉降时，必然产生密度大的小颗粒和密度小的大颗粒具有相同沉降末速的情况，由此产生了等降粒子（颗粒）的概念。 等降粒子（颗粒）：密度不同且粒度不同而具有相同自由沉降末速的粒子。 等降比：等降粒子中密度小的颗粒粒度(dr1)与密度大的颗粒粒度(dr2)的比值，以e0表示。,由等降比的概念和公式 可知 等降比 e0 与三个因素有关： 等降比将随两种颗粒的密度差（ - ）的增大而增

29、大 等降比是阻力系数的函数（阻力系数与介质密度、物料的密度、形状有关）。 理论与实践都表明，等降比将随颗粒粒度变小而减小。 风选前需将废物进行窄分级，或经破碎使粒度均匀，按密度差异进行分选。,风选中应用上升气流,空气阻力，R,有效重力，G0,气流速度，ua,沉降速度，v0,固体颗粒实际沉降速度v=v0-ua据此风力可以缩短颗粒到达沉降末速的时间和距离，因此可以利用上升气流进行分选。 当v0ua时，v0， 颗粒向下做沉降运动； 当v0=ua时，v=0， 颗粒做悬浮运动； 当v0ua时，v0， 颗粒向上作漂浮运动。,因此，可通过控制上升气流速度，控制固体废物中不同密度颗粒的运动状态，使有的颗粒上浮

30、，有的下沉，从而将这些不同密度的固体颗粒加以分离。,气流速度，ua,沉降速度，v0,固体颗粒的实际运动方向： 在ua一定时，对窄级别固体颗粒，其密度s越大，沉降距离离出发点越近。沿着气流运动方向，获得的固体颗粒的密度逐渐减小。,因此，通过控制水平气流速度，就可控制不同密度颗粒的沉降位置，从而有效的分离不同密度的固体颗粒。,风选中应用水平气流,风选设备,卧式风力分选机。 当分选城市垃圾时，水平气流速度5m/s。 优点：构造简单，维修方便； 缺点：分选精度不高 立式风力分选机。 卧式相比，上升气流的速度大，分选过程长，故分选精度高。,该机从侧面水平送风，固体废物经破碎机破碎和滚筒筛筛分使其粒度均匀

31、后，定量给入机内，当废物在机内下落时，被鼓风机鼓入的水平气流吹散，固体废物中各种组分沿着不同运动轨迹分别落入重质组分、中重质组分和轻质组分收集槽中。当分选城市生活垃圾时，水平气流分选机的最佳风速为20m/s。,卧式风力分选机(水平气流分选机）,经破碎后的城市生活垃圾从中部给入风力分选机，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（上升气流分选机）,比磁化系数,可用于城市垃圾焚烧厂焚烧灰以及堆肥厂产品中铝、铁、铜、锌等金属的提取与回收。,磁 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

32、一种处理方法。磁选过程是将固体废物输入磁选机后，磁性颗粒在不均匀磁场作用下被磁化，从而受磁场吸引力的作用，使磁性颗粒吸在圆筒上，并随圆筒进入排料端排出；非磁性颗粒由于所受的磁场作用力很小，仍留在废物中而被排出。,实现磁选的必要条件,磁性颗粒分离的必要条件是磁性颗粒所受的磁力必须大于与它方向相反的机械力的合力，即F磁F机。该式不仅说明了不同磁性颗粒的分离条件，同时也说明了磁选的实质，即磁选是利用磁力与机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。,磁选机磁场,磁体周围的空间存在着磁场。磁场的基本性质就是它对给入其中的磁体产生的磁力作用。因此，在磁选机能使磁体产生磁力作用的空间，称为磁选机的磁场。磁场可

33、分为均匀磁场和非均匀磁场两种。 均匀磁场中各点的磁场强度大小相等，方向一致。非均匀磁场中各点的磁场强度大小和方向都是变化的。磁场的非均匀性可用磁场梯度来表示。,固体废物中各种物质磁性分类,强磁性物质：其比磁化系数x03810-6m3/kg，在弱磁场磁选机中可分离出这类物质。 弱磁性物质：其比磁化系数x0=（0.19-7.5）10-6m3/kg，可在强磁场磁选机中回收。 非磁性物质：其比磁化系数x00.1910-6m3/kg，在磁选机中可与磁性物质分离。,磁选过程,常用磁选机,1、磁力滚筒 2、吸持型磁选机 3、悬吸型磁选机 4、湿式永磁圆筒式磁选机,磁力滚筒,又称磁滑轮，主要由磁滚筒和输送皮带

34、组成。磁滚筒有永磁滚筒和电磁滚筒两种。用在工业固废或城市垃圾的破碎设备或焚烧炉前，出去废物中的铁器，防止损坏破碎设备或焚烧炉。,悬吸型磁选机 一般式除铁器：通过传送带将废物颗粒输送穿过有较大梯度的磁场。为间断式工作，通过切断电磁铁的电流排出铁物。铁物数量少时。 带式除铁器：连续工作式，铁物数量较多时适用。,湿式永磁圆筒式磁选机 分为顺流型和逆流型两种形式，常用的为逆流型。 顺流型磁选机的给料方向和圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向一致 。 逆流型则正好相反，主要适用于粒度小于0.6mm的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。,概念：利用磁流体为分选介质，在磁场或磁场和电

35、场的联合作用下产生“加重”作用，按固体废物中各组分的磁性和密度的差异和磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离的过程。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固 体废物 磁力分选,磁 流 体,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。,磁铁矿胶体微粒,油基磁流体,水基磁流体,铁磁性胶悬浮液,顺磁性盐溶液,粉碎法 水溶液吸附有机相法,概念：利用磁流体为分选介质，在磁场或磁场和电场的联合作用下产生“加重”作用，按固体废物中各组分的磁性和密度的差异和磁性、导电性和密度的差异，使

36、不同组分分离的过程。,磁流体分选类型,磁流体分选有磁流体动力分选和磁流体静力分选两大类。通常，要求分离精度高时，采用静力分选；固体废物中各组分间电导率差异大时，采用动力分选。 两种分选方法的比较 磁流体动力分选 磁流体静力分选,磁流体动力分选(magnetohydrodynamic separation),概念 在磁场（非均匀磁场和均匀磁场）与电场的联合作用下，以强电解质溶液为分选介质，按废物中各组分的密度、比磁化系数和电导率的差异进行分选的方法。 优点 分选介质为电解质，来源广，价格便宜，粘度低，设备简单，处理能力大（分选粒度为0.56mm的物料时可达50t/h或100600t/h）； 缺点

37、 表观密度小（10000kg/m3），分离精度低。 适用范围 在废物组分间电导率差异较大更宜采用（局限）。,磁流体静力分选(magnetohydrostatic separation),概念 在非均匀磁场中，以顺磁性液体和铁磁性胶体悬浮液为分选介质，按废物中各组分的密度和比磁化系数的差异进行分离的方法。由于不加电场，不存在电场和磁场联合作用产生的特性涡流，故称为静力分选。 优点 介质粘度较小，分离精度高，应用范围广； 缺点 分选设备复杂，介质制备困难，价格高，回收难，处理能力小。 适用范围 具有密度差异的各种组分的分离（广）。,1-给料；2-沉下物；3-磁铁；4-浮生物 图 J.shimoii

38、zaka分选槽构造及工作原理,磁流体分选设备,可用于汽车的废金属块的回收，低温破碎物料的分离，和从垃圾中回收金属碎块,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固 体废物 电力分选,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,a) 辊筒式静电分选机 b) YD-4型高压电选机 图 电选机结构与工作原理示意图,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固 体废物 电力分选,固体废物处理与处置 Treatment and Disp

39、osal of Solid Waste,3,固体废物的分选,摩擦与弹跳分选,根据固体废物中各组分的摩擦系数和碰撞系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时，产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,光电 分选,光电分选是利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法，可用于从城市垃圾中回收橡胶、塑料、金属、玻璃等物质。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选效果的评价,某排料口所排组

40、分中这种物质的质量 某物质的品位(%)= 100% 该排料口所排组分总质量 某排料口所排组分中这种物质的质量 某物质的回收率(%)= 100% 原废物中这种物质的质量 品位是质量指标，通常经过化验确定。回收率是数量指标，可通过计算确定。,分选回收工艺系统,将两种或两种以上的分选单元操作有机地组合在一起的工艺系统 确定原则： 根据物料的性质确定分选方法 物料的性质：物料的组成、粒度、比重、电磁性、表面润湿性、形状等 分选方法：筛分、重选、电磁选、摩擦与弹跳分选等，应采用最简单的方法。 根据分选方法确定分选设备类型、规格、台数 应采用定型产品，尽量提高设备利用率。 将不同分选方法所组成的单元操作有

41、机组合 单元之间的连接应遵循：先干后湿，先粗后细，先多后少等,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,固体废物的种类很多，产量大，因而在设计分选回收工艺系统时应有系统的整体观念，从技术、经济和资源利用方面通盘考虑，对固体废物进行全面综合处理。 综合处理是指将各中小企业产生的各种废物集中到一个地点，根据废物的特征，把各种废物处理过程结合成一个系统，以便把各过程得到的物质和能量进行合理的集中利用。通过综合处理可对废物进行有效的处理，减少最终废物排放量，减轻对地区的污染，防止二次公害的分散化，同时还能做到总处理

42、费用低，资源利用效率高。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,设计分选回收工艺系统注意事项： （1）应深入调查了解工厂排放污染物的种类和数量及各污染物的允许排放标准，根据排放标准进行废物处理效益分析，选择最适宜的方案，使之做到能源消耗较少、设备投资较小又能取得较大的环境效益。 （2）重金属离子经过长时间扩散仍会造成一定危害，其含量都在10-6级微量，必须对其排放浓度严加控制。 （3）固体废物中的物质应进行回收，应在技术、投资、市场、成本等方面综合考虑废弃物资源化问题。 （4）处理废物设备投资费用只能进

43、行估算，一般按实际处理费用乘上系数1.6来推算。总费用往往随处理能力增大而减少。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,分别处理情况: 1）含有有害重金属的少量废物和不含重金属的大量废物，或者少量的高放射性废物和大量的低放射性废物不宜相混，应按有害或有放射性废物进行高级处理。 2）过热易软化的废物和不易软化的废物不宜相混。 3）热熔性塑料和非热熔性塑料不宜相混。 4）当废物中固体物质很多而进行混合处理时，由于在短时间内难以混匀，影响处理效果，故负荷会有很大波动。,固体废物处理与处置 Treatment

44、and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,混合综合处理情况： （1）往含水率高而不能自燃的废物里混入高热值废物，可使整个混合物作为可自燃物，便于焚烧处理。 （2）有的废物焚烧时会产生氨类碱性气体，有的废物焚烧时会产生氯化氢、二氧化硫之类酸性废气，如把这两类废物混合后进行焚烧处理就十分合理。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,综合处理回收工艺系统包括固体废物的收集运输、破碎、分选等预处理技术，焚烧、热分解和微生物分解等转化技术和“三废”处理等后处理技术。

45、 预处理过程中，废物的性质不发生改变，主要利用物理处理的方法，对废物中的有用组分进行分离提取回收。 转化技术是把预处理回收后的残余废物用化学的或生物学的方法，使废物的物理性质发生改变而加以回收利用。这一过程显然比预处理过程复杂，成本也较高。,焚烧和热解以回收能源为目的，焚烧主要回收水蒸气、热水或电力等不能贮存或随即使用型的能源，而热解主要回收燃料气、油、微粒状燃料等可贮存或迁移型的能源。微生物分解主要使废物原料化、产品化而再生利用。 预处理过程和转化过程产生的废渣可用于制备建筑材料、道路材料或进行填埋等处置。固体废物处理系统由若干个过程所组成，每个过程有每个过程的作用。综合处理固体废物时，务必

46、从整体出发，选择合适的处理技术及处理过程。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,第四节 固体废物的脱水,固体废物脱水的方法有浓缩脱水和机械脱水两种。 主要内容： 固体废物的水分及分离方法 浓缩脱水 机械脱水,固体废物中水的存在形式,固体废物脱水的方法,浓缩脱水：去除固体废物中的间隙水，缩小体积，为输送、消化、脱水、利用与处置创造条件。方法主要有 重力浓缩法 气浮浓缩法 离心浓缩法 机械脱水：利用具有许多毛细

47、孔的物质作为过滤介质，以过滤介质两侧产生压差作为过滤的推动力，使固体废物中的溶液强制通过过滤介质成为滤液，固体颗粒被截留成为滤饼的固液分离操作。应用最广。主要脱出毛细结合水和表面吸附水。,重力浓缩法,原理：依据固体颗粒与溶液间存在的密度差，借重力作用脱水，脱水后含水量一般在50% 。 设备：按运行方式分为 （1）间隙式浓缩池：间断浓缩，上清液虹吸排出，仅用于小型处理厂或工业企业的污水处理厂的污泥脱水 （2）连续式浓缩池：多用于大中型污水处理厂，结构类似于辐射式沉淀池。一般为直径520m的圆形或矩形钢筋混凝土构筑物。可分为带刮泥机和搅动栅、不带刮泥机、带刮泥机多层浓缩池3种。,（1）间隙式浓缩池

48、,不带中心传动间歇式浓缩池,（2）连续式浓缩池,气浮浓缩法,原理：依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒上，形成污泥颗粒-气泡结合体，进而产生浮力把颗粒带到水表面达到浓缩的目的，用刮泥机刮出的过程。 设备：气浮池。 特点：浓缩速度快，处理时间一般为重力浓缩的1/3左右；占地较少；生成的污泥较干燥，表面刮泥较方便。但基建和操作费用较高，管理较复杂。费用较重力浓缩高23倍。 常用的是部分澄清水加压溶气气浮法，流程见下图,气浮法浓缩工艺流程,离心浓缩法,原理：利用固体颗粒与水的密度及惯性的差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分别受到大小不同的离心力而被分离的过程。 设备：倒锥分离板型离心机和螺旋卸料离心机。 特点：占地面积小、造价低，但运行与机械维修费用较高。,三种方法的比较,（1）重力浓缩法：操作简单，处理费用低； 但：占地面积大，效率低 （2）气浮浓缩法：效率高 速度快（时间为重力法的13） 污泥稳定性好，（混入了空