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1、第三章固体废物的预处理主要内容主要内容第一节第一节 固体废物的压实固体废物的压实 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。废物压实设备的选用。第二节第二节 固体废物的破碎固体废物的破碎 掌握固体废物破碎的目的、破碎的方法和工艺。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。了解固体废物破碎的设备。第三节第三节 固体废物的分选固体废物的分选 掌握废物的重力分选、磁力分选，了解其余的掌握废物的重力分选、磁力分选，了解其余的分选方式。分选方式。第四节第四节 固体废物的脱水固体废物的脱水 了解固体废物中水的存在形式及常用的
2、脱水方了解固体废物中水的存在形式及常用的脱水方法。法。3.1固体废物的压实固体废物的压实一、概念与目的概念概念u通过外力加压于松散的固体废物，以缩小其体积，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，又称为使固体废物变得密实的操作简称为压实，又称为压压缩缩。u如若采用高压压实，除减少空隙外，在分子之如若采用高压压实，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。间可能产生晶格的破坏使物质变性。一、概念与目的目的目的u一方面可增大容重、减少固体废物体积以便于装卸和一方面可增大容重、减少固体废物体积以便于装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本；运输
3、，确保运输安全与卫生，降低运输成本；u另一方面可制取高密度惰性块料，便于贮存、填埋或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。作为建筑材料使用。u压实压实是一种普遍采用的固体废弃物预处理方法。如汽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。维制品等。木材、金属、玻璃、塑料块等本身已经很密木材、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。实的
4、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u大多数固体废物大多数固体废物是由不同颗粒与颗粒间的空隙组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；为固体废物的表观体积；Vs为固体颗粒体积（包括水分）为固体颗粒体积（包括水分）；Vv为孔隙体积。为孔隙体积。u进行压实操作时，进行压实操作时，随压力强度的随压力强度的，孔隙体积，孔隙体积，表观体积也随之表观体积也随之，而容重，而容重。二、压实的原理u容重容重就是固体废物的干密度，
5、用就是固体废物的干密度，用d表示。表示。Ws为固体废物颗粒重；为固体废物颗粒重；Wm为固体废物总重，包括水分重；为固体废物总重，包括水分重；Ww为固体废物中水分重。为固体废物中水分重。u孔隙比（孔隙比（e）和孔隙率（）和孔隙率（）孔隙比（孔隙比（e）与孔隙率（）与孔隙率（）越低，表明压实程度越）越低，表明压实程度越高，相应的密度越大。高，相应的密度越大。二、压实的原理u固体废物经过压实处理后体积减少的程度叫固体废物经过压实处理后体积减少的程度叫压缩比压缩比（R），可用公式表示：，可用公式表示：Vi为压实前的体积。为压实前的体积。Vf为压实后的体积；为压实后的体积；R越大，压实效果越好越大，压实
6、效果越好二、压实的原理u一般固体废物压实后的压缩比为一般固体废物压实后的压缩比为35，若破碎后再，若破碎后再压实其压缩比可达压实其压缩比可达510。u固体废物的压缩比取决于废物的种类及施加的压力，固体废物的压缩比取决于废物的种类及施加的压力，一般可以在几一般可以在几kgf/cm2几百几百kgf/cm2(1kgf/cm20.1MPa)。u压实的实质可看作是消耗一定的压力能，提高废物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。挤压，变形或破碎，从而达到重新组合的效果
7、。三、压实设备类别：固定和移动类别：固定和移动u固定式压实器固定式压实器：凡用人工或机械方法（液压方式：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。车上配备的压实器及中转站配置的专用压实机。u移动式压实器移动式压实器：是指在填埋现场使用的轮胎式或：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。计的压实机具。u压实
8、设备的构造压实设备的构造：容器单元和压实单元二部分。：容器单元和压实单元二部分。u容器单元接受废物，压实单元具有液压或气压操容器单元接受废物，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。作的压头，利用高压使废物致密化。三、压实设备固定式压实器固定式压实器u特点：特点：u只能定点使用，通常由一个容器单元和一个压实只能定点使用，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。废物压成致密的块体。u分为分为小型家用
9、压实器小型家用压实器和和大型工业压缩机大型工业压缩机两类。两类。u前者大小为前者大小为854560cm3，进行垃圾压缩或破碎。，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。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固定式压实器常见的固定式压实器常见的固定式压实器u(1)水平式压实器水平式压实器u(2)三向垂直压实器三向垂直压实器u(3)回转式压实器回转式压实器三、压实设备固定式压实器固定式压实器u(1)水平式压实器水平式压实器u靠做水平往复运动的压头将废物压到矩形或方形
10、的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。钢制容器中。u适用于适用于压实城市垃圾压实城市垃圾。u压实步骤：压实步骤：先将垃圾加入装料室，启动具有压面的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。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。破碎，不致防碍坯块移出。固定式压实器固定式压实器u(1)水平式压实器水平式压实器水平压实器水平压实器A有效顶阜开口长度；有效顶阜开口长度；B装料室长度；装料室长度；C压头行程；压头行程；D
11、压头导轨长度；压头导轨长度；E装料室宽度；装料室宽度；F有效顶部开口宽有效顶部开口宽度；度；G出料口宽度；出料口宽度；H压面高度；压面高度；I装料室高度；装料室高度；J压头高度；压头高度；K破碎杆高度；破碎杆高度；L出料口高度出料口高度 三、压实设备固定式压实器固定式压实器u(2)三向联合式压实器三向联合式压实器u具有三个互相垂直的压头，依次施压。具有三个互相垂直的压头，依次施压。u适合于压实松散金属废物。适合于压实松散金属废物。u它具有三个互相垂直的压头，金属等类废物被置于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，而后依次启动容器单元内，而后依次启动1、2、3三个压头，逐渐三个
12、压头，逐渐使固体废物的空间体积缩小，容重增大，最终达到一使固体废物的空间体积缩小，容重增大，最终达到一定的尺寸。定的尺寸。u压后尺寸一般在压后尺寸一般在2001000mm之间。一般用作金属之间。一般用作金属类废物压实器。类废物压实器。三、压实设备固定式压实器固定式压实器u(3)回转式压实器回转式压实器u具有两个压头和一个旋动式压头。具有两个压头和一个旋动式压头。u适于体积小质量小的废物。适于体积小质量小的废物。u压实步骤压实步骤：废物装入容器单元后，先按水平式压头：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的方向压缩，然后按箭头的运动方向驱动旋动式压头头2
13、，使废物致密化，最后按水平压头，使废物致密化，最后按水平压头3的运动方向的运动方向将废物压至一定尺寸排出。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器u固定式压实设备的选用固定式压实设备的选用：u压实器的选择主要针对压实器的选择主要针对压缩比压缩比，应当选择合适的，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热压时会粘在压头上等，应对不同废物采用不同压缩机。缩机。u在城市垃圾的综合利用中，垃
14、圾压实后产生水分，在城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。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移动式压实器u带有行驶轮或可在轨道上行驶的压实器称为带有行驶轮或可在轨道上行驶的压实器称为移动式移动式压实器压实器。u按压实过程工作原理不同，可分为按压实过程工作原理不同，可分为碾（滚）压碾（滚）压、夯夯实实、振动振动三种，相应的分为三大类。固体废物压实三种，相应的分为三大类。固体废物压实处理主要采用碾（滚）压方式处理主要采用碾（滚）压方式
15、u主要用于填埋场，也安装在垃圾车上。现场常用的主要用于填埋场，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。料压实机。移动式压实器移动式压实器3.2固体废物的破碎固体废物的破碎一、概念与目的概念概念u在外力作用下破坏固体废物质点间的内聚力使大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块的固体废物分裂为小块的过程称为破碎破碎；使小块；使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎磨碎。目的目的u减小固体废物的颗粒尺寸；减小固体废物的颗粒尺寸；u降低空隙率、增
16、大废物容重，有利于后续处理与降低空隙率、增大废物容重，有利于后续处理与资源化利用。资源化利用。u破碎是所有固体废物处理方法必不可少的预处理破碎是所有固体废物处理方法必不可少的预处理工艺。工艺。二、影响破碎效果的因素影响破碎过程的因素是影响破碎过程的因素是物料的机械强度物料的机械强度和和破碎力破碎力。u机械强度机械强度：指固废抗破碎的阻力，通常用静载下测：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。（抗压定的抗压强度为标准来衡量。（抗压抗剪抗剪抗弯抗弯抗抗拉）。拉）。u一般，抗压强度一般，抗压强度250MPa为坚硬固废；为坚硬固废；40250MPa为中硬固废；为中硬固废；ua时，
17、时，v0，颗粒，颗粒向下做沉降运动向下做沉降运动；u当当v0=ua时，时，v=0，颗粒做，颗粒做悬浮运动悬浮运动；u当当v0ua时，时，v3810-6cm3/gu2、弱磁性物质、弱磁性物质:x0=(0.197.5)10-6cm3/gu3、非磁性物质、非磁性物质:x00.1910-6cm3/g四、磁选uHgradH 反应磁选设备特性。根据反应磁选设备特性。根据H的大小磁选设的大小磁选设备分为三类：备分为三类：u1、弱磁场磁选设备：磁极表面、弱磁场磁选设备：磁极表面H1700 Oe,分选分选x0大的颗粒；大的颗粒；u2、中等磁场磁选设备：磁极表面、中等磁场磁选设备：磁极表面20006000 Oe，
18、分选，分选x0中等的颗粒；中等的颗粒；u3、强磁场磁选设备：磁极表面、强磁场磁选设备：磁极表面H=600026000 Oe，分选，分选x0小的颗粒；小的颗粒；u此外，要求此外，要求gradH 0，也就是说磁选必须再非均匀，也就是说磁选必须再非均匀磁场中进行。磁场中进行。四、磁选磁选设备磁选设备u常用磁选机：磁力滚筒、吸持型磁选机、悬吸型磁常用磁选机：磁力滚筒、吸持型磁选机、悬吸型磁选机、湿式永磁圆筒式磁选机。选机、湿式永磁圆筒式磁选机。u磁力滚筒磁力滚筒，又称，又称磁滑轮，主要由磁磁滑轮，主要由磁滚筒和输送皮带组滚筒和输送皮带组成。磁滚筒有永磁成。磁滚筒有永磁滚筒和电磁滚筒两滚筒和电磁滚筒两种
19、。种。磁选设备磁选设备u吸持型磁选机吸持型磁选机：废物颗粒通过输送皮带直接送至收：废物颗粒通过输送皮带直接送至收集面上。集面上。u滚筒式：水平滚筒外壳由黄铜或不锈钢制造，内包滚筒式：水平滚筒外壳由黄铜或不锈钢制造，内包有半环形磁铁。有半环形磁铁。u带式：磁性带式：磁性滚筒与废物滚筒与废物传送带合为传送带合为一体。一体。u悬吸型磁选机悬吸型磁选机u一般式除铁器：通过传送带将废物颗粒输送穿过有一般式除铁器：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。电流排出铁物。u带式除铁器：连续工作式，铁物数量较多时适用
20、。带式除铁器：连续工作式，铁物数量较多时适用。磁选设备磁选设备u湿式永磁圆筒式磁选机：湿式永磁圆筒式磁选机：分为顺流型和逆流型两种形式，分为顺流型和逆流型两种形式，常用的为逆流型。常用的为逆流型。u顺流型顺流型磁选机的给料方向和圆筒的旋转方向或磁性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产品的移动方向一致。u逆流型逆流型则正好相反，主要适用于粒度小于的强磁性则正好相反，主要适用于粒度小于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。中回收铁。磁选设备磁选设备五、电选电选原理电选原理u是利用固体废物中各种组分在高压电
21、场中电性的差是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方法。异而实现分选的方法。u直接传导带电直接传导带电：废物与传导电极：废物与传导电极直接接触，利用颗粒的导电性差异直接接触，利用颗粒的导电性差异及其在电极上表现的行为不同，就及其在电极上表现的行为不同，就可以把它们分开。可以把它们分开。u电晕带电：电晕电场是不均匀电电晕带电：电晕电场是不均匀电场。导电性不同的废物颗粒进入电场。导电性不同的废物颗粒进入电场后，都获得负电荷，但它们在电场后，都获得负电荷，但它们在电场中的表现行为不同。利用这一差场中的表现行为不同。利用这一差异分离导电性不同的物质。异分离导电性不同的物质。电选设备
22、电选设备u常用有滚筒式静电分选机和常用有滚筒式静电分选机和YD-4型高压电选机。型高压电选机。六、其他分选方法摩擦与弹跳分选摩擦与弹跳分选根据固体废物中各组分摩擦系数和碰撞系数的差异，根据固体废物中各组分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。速度和弹跳轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。光电分选光电分选利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法称利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法称为光电分选。为光电分选。3.4固体废物的脱水固体废物的脱水u凡含水率超过凡含水率超过9
23、0%的固体废物，必须先脱水减容，的固体废物，必须先脱水减容，以便于包装、运输与资源化利用。以便于包装、运输与资源化利用。u固体废物中水的存在形式：固体废物中水的存在形式：u间隙水间隙水：存在于颗粒间隙的水，约占固体废：存在于颗粒间隙的水，约占固体废物水分的物水分的70%左右。左右。u毛细管结合水毛细管结合水：颗粒间形成的一些小的毛细：颗粒间形成的一些小的毛细管，在毛细管中充满水分，约占固体废物水分的管，在毛细管中充满水分，约占固体废物水分的20%左右。左右。u固体废物中水的存在形式：固体废物中水的存在形式：u表面吸附水表面吸附水：吸附在颗粒表面的水，约占固：吸附在颗粒表面的水，约占固体废物水分
24、的体废物水分的7%左右。左右。u内部水内部水：在颗粒内部或微生物细胞内的水，：在颗粒内部或微生物细胞内的水，约占固体废物水分的约占固体废物水分的3%左右。左右。u常用的脱水方法：常用的脱水方法：u浓缩脱水浓缩脱水：主要脱出间隙水：主要脱出间隙水u机械过滤脱水机械过滤脱水：主要脱出毛细结合水和表面吸：主要脱出毛细结合水和表面吸附水。附水。u泥浆自然干化脱水泥浆自然干化脱水：利用自然蒸发和底部滤料、：利用自然蒸发和底部滤料、土壤进行过滤脱水土壤进行过滤脱水。一、浓缩脱水u去除间隙水，主要方法：重力浓缩法、气浮浓缩法、去除间隙水，主要方法：重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法离心浓缩法重力浓缩法重力浓
25、缩法u原理原理：依据固体颗粒与溶液间存在的密度差，借重力作：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用脱水，脱水后含水量一般在50%。u设备设备：u间隙式浓缩池：间断浓缩，上清液虹吸排出，仅用于间隙式浓缩池：间断浓缩，上清液虹吸排出，仅用于小型处理厂的污泥脱水。小型处理厂的污泥脱水。u浓缩池：结构类似于辐射式沉淀池。一般为直径浓缩池：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机和搅动栅、不带刮泥机、带刮泥机多层浓缩池3种。种。气浮浓缩法气浮浓
26、缩法u原理原理：依靠大量小气泡附着在污泥颗粒上，形成污：依靠大量小气泡附着在污泥颗粒上，形成污泥颗粒泥颗粒-气泡结合体，进而产生浮力把颗粒带到水表面，气泡结合体，进而产生浮力把颗粒带到水表面，用刮泥机刮出的过程。用刮泥机刮出的过程。u设备设备：气浮池。：气浮池。离心浓缩法离心浓缩法u原理原理：利用污泥中的固体颗粒与水的密度及惯性的：利用污泥中的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。到大小不同的离心力而被分离的过程。u设备设备：倒锥分离板型和螺旋卸料离心机。：倒锥分离板型和螺旋卸料离
27、心机。u特点特点：占地面积小、造价低，但运行与机械维修费：占地面积小、造价低，但运行与机械维修费用较高。用较高。二、机械脱水利用具有许多毛细孔的物质作为过滤介质，以过滤介利用具有许多毛细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。为滤饼的固液分离操作。应用最广。应用最广。过滤介质过滤介质u织物介质织物介质：又称滤布，包括棉、毛、丝、合成纤维等织：又称滤布，包括棉、毛、丝、合成纤维等织物，以及由玻璃丝、金属丝制成的网状物。物，以及由玻璃丝、金属丝制成的网状物。u粒状介质粒状介质：细砂、木炭、硅藻土等细小坚硬的颗粒状物：细砂、木炭、硅藻土等细小坚硬的颗粒状物质，多用于深层过滤。质，多用于深层过滤。u多孔固体介质多孔固体介质：有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶：有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金属制成的管或板。耐腐蚀，且孔瓷、多孔塑料及多孔金属制成的管或板。耐腐蚀，且孔道细微。道细微。过滤设备过滤设备u真空抽滤脱水机真空抽滤脱水机u压滤机压滤机u离心脱水机离心脱水机u造粒脱水机造粒脱水机