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1、第三章固体废物的预处理,主要内容第一节 固体废物的压实 掌握压实的目的、压实程度的度量。了解固体废物压实设备的选用。第二节 固体废物的破碎 掌握固体废物破碎的目的、破碎的方法和工艺。了解固体废物破碎的设备。第三节 固体废物的分选 掌握废物的重力分选、磁力分选，了解其余的分选方式。第四节 固体废物的脱水 了解固体废物中水的存在形式及常用的脱水方法。,一、概念与目的,概念,通过外力加压于松散的固体废物，以缩小其体积，使固体废物变得密实的操作简称为压实，又称为压缩。如若采用高压压实，除减少空隙外，在分子之间可能产生晶格的破坏使物质变性。,一、概念与目的,目的,一方面可增大容重、减少固体废物体积以便于
2、装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本；另一方面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。压实是一种普遍采用的固体废弃物预处理方法。如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理。适于压实减少体积处理的固体废弃物还有纸带、纸箱及某些纤维制品等。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。,二、压实的原理,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
3、隙体积 ，表观体积也随之 ，而容重 。,二、压实的原理,容重就是固体废物的干密度，用d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。,孔隙比（e）和孔隙率（ ）,孔隙比（e）与孔隙率（ ）越低，表明压实程度越高，相应的密度越大。,二、压实的原理,固体废物经过压实处理后体积减少的程度叫压缩比（R），可用公式表示：,Vi为压实前的体积。Vf为压实后的体积；,R越大，压实效果越好,二、压实的原理,一般固体废物压实后的压缩比为35，若破碎后再压实其压缩比可达510。固体废物的压缩比取决于废物的种类及施加的压力，一般可以在几kgf/cm2几百kgf/cm2 (1k
4、gf/cm2=98066.5Pa0.1MPa)。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。,三、压实设备,类别：固定和移动,固定式压实器：凡用人工或机械方法（液压方式为主）把废物送进压实机械中进行压实的设备称为固定式压实器。如各种家用小型压实器、废物收集车上配备的压实器及中转站配置的专用压实机。移动式压实器：是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压土机、钢轮式布料压实机以及其他专门设计的压实机具。压实设备的构造：容器单元和压实单元二部分。容器单元接受废物，压实单元具有液压或气压操作的压头，利用高压使废物致密化
5、。,三、压实设备,固定式压实器,特点：只能定点使用，通常由一个容器单元和一个压实单元构成。前者通过料箱或料斗接受废物，后者在液压或气压驱动下依靠压头，利用一定的挤压力将废物压成致密的块体。分为小型家用压实器和大型工业压缩机两类。前者大小为854560cm3，进行垃圾压缩或破碎。后者一般在废物转运站、高层住宅垃圾滑道的底部以及其他需要压实的场合，大到可压缩汽车。,三、压实设备,固定式压实器,常见的固定式压实器(1)水平式压实器(2)三向垂直压实器(3)回转式压实器,三、压实设备,固定式压实器,(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。压实步骤
6、：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。,固定式压实器,(1) 水平式压实器,水平压实器A有效顶阜开口长度；B装料室长度；C压头行程；D压头导轨长度；E装料室宽度；F有效顶部开口宽度；G出料口宽度；H压面高度；I装料室高度；J压头高度；K破碎杆高度；L出料口高度,三、压实设备,固定式压实器,(2) 三向联合式压实器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。它具有三个互相垂直的压头，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
7、缩小，容重增大，最终达到一定的尺寸。压后尺寸一般在2001000mm之间。一般用作金属类废物压实器。,三、压实设备,固定式压实器,(3) 回转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。压实步骤：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。,三、压实设备,固定式压实器,固定式压实设备的选用：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不同情况，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
8、市垃圾的综合利用中，垃圾压实后产生水分，对后续进行风选分离是不利的。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。,三、压实设备,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。,移动式压实器,一、概念与目的,概念,在外力作用下破坏固体废物质点间的内聚力使大块的固体废物分裂为小块的过程称为破碎；使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。,目的,减小固体废
9、物的颗粒尺寸；降低空隙率、增大废物容重，有利于后续处理与资源化利用。破碎是所有固体废物处理方法必不可少的预处理工艺。,二、影响破碎效果的因素,影响破碎过程的因素是物料的机械强度和破碎力。,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（硬度、解理、韧性及物料的结构缺陷）所决定的综合指标。,硬度,硬度：指固废抵抗外力机械侵入的能力。对照矿物硬度确定，按莫氏硬度分为十级。软硬排列顺序为：滑石、石膏、方解石、萤
10、石、磷灰石、长石、石英、黄玉石、刚玉和金刚石。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。,结构缺陷,有利于物料的破碎，但结构缺陷对粗快物料破碎影响显著。,韧性,韧性：物料受到压轧、切割、锤击、拉伸、弯曲等外力作用时表现出的抵抗性能。包括脆性、柔性、延展性、挠性、弹性等脆性大易粉碎，脆性小不易粉碎；柔性、延展性、挠性、弹性等较大不易粉碎。,解理,解理：物料在外力作用下沿一定方向破裂成光滑平面的性质叫解理。解理发育的物料容易破碎。,三、破碎方法,分为干式破碎、湿式破碎和半湿式破碎三类。,干式破碎,机械能破碎：利用破碎工具对固废施力而将其破碎的方法。破碎作用分为挤压、劈碎、剪切、磨剥
11、、冲击破碎等。,非机械破碎：利用电能、热能等对固废进行破碎的新方法。如低温、热力、减压及超声波破碎等。,三、破碎方法,湿式破碎,利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起剧烈搅拌和破碎成为浆液的过程。,工作原理：这种使含纸垃圾浆液化的特制破碎机叫湿式破碎机。,湿式破碎,优点：垃圾变成均质浆状物，可按流体处理；不会滋生蚊蝇和恶臭，符合卫生条件；不会产生噪声、发热和爆炸的危险性；脱水有机残渣，无论质量、粒度大小、水分等变化都小；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，剩余污泥等可做堆肥。,半湿式破碎,破碎和分选同时进行。利用不同物质在一定均匀湿度下其
12、强度、脆性（耐冲击性、耐压缩性、耐剪切力）不同而破碎成不同粒度。,工作原理：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。,半湿式破碎,半湿式破碎,特点：能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。对进料的适应性好。动力消耗低，磨损小，易维修。,四、破碎比和破碎段,破碎比,破碎比：在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为破碎比。表示废物粒度在破碎过程中减小的
13、倍数，也表征废物被破碎的程度。极限破碎比 i= Dmax/dmax 最大粒度通常，根据最大废物直径选择破碎机给料口。真实破碎比 i= Dcp/dcp 平均粒度,四、破碎比和破碎段,破碎段,破碎段：固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎段。其总破碎比等于各段破碎比的乘积，即： i= i1i2i3 in为减免机器的过度磨损，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。,五、破碎工艺,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
14、先筛分和检查筛分破碎工艺,六、破碎设备,处理固体废物的破碎机通常有颚式、锤式、剪切式、冲击式、辊式破碎机和粉磨机。,颚式破碎机,挤压形破碎机械，适于坚硬和中硬废物。主要部件：固定颚板、可动颚板、连动于传动轴的偏心转动轮。两块颚板构成破碎腔。根据可动颚板分：简单摆动、复杂摆动颚式破碎机。,颚式破碎机,特点：结构简单、坚固、维护方便、高度小、工作可靠等。应用：破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物。,六、破碎设备,锤式破碎机,主体破碎部件包括多排重锤和破碎板。锤头以铰链方式装在各圆盘之间的销轴上，可以在销轴上摆动。电动机带动主轴、圆盘、销轴及锤头（合成转子）高速旋转。,锤式破碎机,类型按转子数目可分为两
15、类：单转子锤式破碎机（可逆式和不可逆式）；双转子锤式破碎机。按破碎轴安装方式分为卧轴和立轴两种。,其余：Hammer Mills式、BJD型锤式破碎机，Movorotor型双转子锤式破碎机。应用：中等硬度且腐蚀性弱的固废；含水分及油脂的有机物、纤维结构、弹性和韧性较强的木块、石棉水泥废料、回收石棉纤维和金属切屑等。如矿业废物、硬质塑料、干燥木质废物以及废弃的金属家用电器。优点：破碎颗粒较均匀。缺点：噪声大，安装需采取防震、 隔音措施。,六、破碎设备,锤式破碎机,六、破碎设备,冲击式破碎机,工作原理：利用冲击作用进行破碎。给入破碎机空间的物料块，被绕中心轴高速旋转的转子猛烈冲击后，受到第一次破碎
16、，然后从转子获得能量高速飞向机壁，受到第二次破碎。在冲击过程中弹回的物料再次被转子击碎，难于破碎的物料被转子和固定板挟持而剪断。破碎产品由下部排出。特点：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。应用：中等硬度、软质、脆性、韧性以及纤维状等多种固体废物。,六、破碎设备,剪切式破碎机,工作原理：通过固定刀和可动刀之间的啮合作用，将固体废物切开或割裂成适宜的形状和尺寸，特别适合破碎低二氧化硅含量的松散物料。,六、破碎设备,辊式破碎机,工作原理：又称对辊破碎机，主要靠剪切和挤压作用破碎废物。类型光辊破碎机：挤压与研磨作用，较硬物。齿辊破碎机：单齿辊和双齿辊，劈裂作用，干脆性和黏性较大废物。特点：结构简单、紧凑、轻便、工作可靠、价格低廉、能耗低、产品过度粉碎程度小等优点，广泛用于处理脆性物料和含泥粘性物料，作为中、细碎之用。,
