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文檔簡介
固體廢物處理與處置固體廢物處理:是通過物理、化學(xué)、生物等不同方法,使固體廢物轉(zhuǎn)化為適于運(yùn)輸、貯存、資源化利用以及最終處置的一種過程。固體廢物處置:是指最終處置或安全處置,是解決固體廢物的歸宿問題,如耕作、填埋、深井灌注、海洋投棄等。國內(nèi)外固體廢物處理與處置現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢固體廢物處理與處置固體廢物處理與處置(1)處理:預(yù)處理技術(shù)+焚燒、熱分解和微生物分解等轉(zhuǎn)化技術(shù)和“三廢“處理等后處理技術(shù)預(yù)處理——收集、運(yùn)輸、壓實、破碎、分選等。
特點:廢物的性質(zhì)不發(fā)生改變,主要利用物理處理的方法,對廢物中的有用組分進(jìn)行分離提取型回收。如對空瓶、空罐、設(shè)備的零部件、金屬、玻璃、廢紙、塑料等有用原材料提取回收。固體廢物處理與處置轉(zhuǎn)化技術(shù)——焚燒、熱分解和微生物分解等。特點:是把預(yù)處理回收后的殘余廢物用化學(xué)的或生物學(xué)的方法,使廢物的物理性質(zhì)發(fā)生改變而加以回收利用。這一過程顯然比預(yù)處理過程復(fù)雜,成本也較高。焚燒和熱解——回收能源焚燒——主要回收水蒸氣、熱水或電力等不能貯存或隨即使用型的能源,熱解——主要回收燃料氣、油、微粒狀燃料等可貯存或遷移型的能源微生物分解——主要使廢物原料化、產(chǎn)品化而再生利用。固體廢物處理與處置“三廢“處理等后處理——預(yù)處理過程和轉(zhuǎn)化過程產(chǎn)生的廢渣可用于制備建筑材料、道路材料或進(jìn)行填埋等處置(2)處置:耕作、填埋、淺地層埋藏、深井灌注、海洋處置第二章固體廢物的預(yù)處理收運(yùn)壓實破碎分選目的:使形狀、大小.結(jié)構(gòu)和性質(zhì)符合處理與處置的要求2.1固體廢物的收運(yùn)收運(yùn):集中處理的前期工作重要性:收集工作開展的是否合理有序?qū)Q定后續(xù)廢物處理或處置的可能性和程度:目標(biāo):要達(dá)到根據(jù)固體廢物的特性、數(shù)量,尤其是處理利用的方向和技術(shù)要求,分別進(jìn)行收集的科學(xué)狀態(tài)三方面:城市垃圾、工業(yè)廢物、危險廢物2.1.1城市垃圾的收運(yùn)占整個垃圾處理系統(tǒng)費(fèi)用的60~80%。三階段:搬運(yùn)與貯存(簡稱運(yùn)貯)
收集與清除(簡稱清運(yùn))
轉(zhuǎn)運(yùn)2.1.1城市垃圾的收運(yùn)(1)搬運(yùn)與貯存(簡稱運(yùn)貯),是指由垃圾產(chǎn)生者(住戶或單位)或環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)收集,從垃圾產(chǎn)生源頭將垃極送至貯存容器或集裝點的運(yùn)輸過程。收集:混合收集+分類收集(鼓勵政策、瑞典)搬運(yùn):時間、地點——協(xié)調(diào)管理;管道輸送;小型家用垃圾磨碎機(jī);氣流管道輸送系統(tǒng)貯存容器:材質(zhì)、容積、位置貯存方式:家庭貯存、街道貯存、單位貯存、公共貯存按容積大小分類的垃圾貯存容器2.1.1城市垃圾的收運(yùn)(2)收集與清除(簡稱清運(yùn)),通常指垃圾的近距離運(yùn)輸。一般用清運(yùn)車輛沿一定路線收集清除容器或其他貯存設(shè)施中的垃圾,并運(yùn)至垃圾中轉(zhuǎn)站的操作,有時也可就近直接送至垃圾處理廠或處置場。收運(yùn)管理系統(tǒng)中最復(fù)雜、耗資最大的階段。清運(yùn)效率和費(fèi)用——主要取決于清運(yùn)操作方式、收集清運(yùn)車輛數(shù)量、裝卸量及機(jī)械化裝卸程度、清運(yùn)次數(shù)、時間及勞動定員、清運(yùn)路線2.1.1城市垃圾的收運(yùn)清運(yùn)操作方式:移動容器收集+固定容器收集1)移動容器操作方法:是指將某集裝點裝滿的垃圾連容器運(yùn)往中轉(zhuǎn)站或處理處置場,卸空后再將空容器送回原處(—般操作法)或下一個集裝點(修改工作法)。成本:收集時間——集裝~、運(yùn)輸~、卸車~、非收集~(其他~)移動容器收集法
a一般操作法b修改工作法2.1.1城市垃圾的收運(yùn)2)固定容器收集:指用垃圾車到各容器集裝點裝載垃圾,容器倒空后固定在原地不動,車裝滿后運(yùn)往轉(zhuǎn)運(yùn)站或處理處置場成本:一次行程中的裝車時間、機(jī)械裝車和人工裝車時間長短固定容器收集操作圖2.1.1城市垃圾的收運(yùn)收集車輛區(qū)別:構(gòu)造形式(裝車裝置)前裝式、側(cè)裝式、后裝式、頂裝式、集裝箱直接上車規(guī)格:額定量、有效容積特點:機(jī)械化、自動化常用:簡易自卸式、活動斗式、側(cè)裝式密封、后裝式壓縮3t后裝壓縮式垃圾車
LSS5061ZLJ型垃圾車
生產(chǎn)廠家:河北省秦皇島新誼工程有限公司5t后裝壓縮式垃圾車
LSS5100ZLJ型垃圾車
生產(chǎn)廠家:河北省秦皇島新誼工程有限公司
生產(chǎn)廠家:河北省秦皇島市新誼工程有限公司2.1.1城市垃圾的收運(yùn)收集車數(shù)量配備垃圾日平均產(chǎn)生量=服務(wù)范圍內(nèi)居住人口數(shù)×實測的垃圾單位生產(chǎn)量×垃圾日產(chǎn)量不均勻系數(shù)〔1.1—1.15)×居住人口變動系數(shù)(1.02—1.05)日單班收集次數(shù)定額按各省、自治區(qū)環(huán)衛(wèi)定額計;完好率報85%計2.1.1城市垃圾的收運(yùn)收集車勞力配備不同車型配備人員數(shù)不同,小于4人(一般)收集次數(shù)與作業(yè)時間我國:日產(chǎn)日清歐美:劃分較細(xì),視當(dāng)?shù)貙嶋H情況,如氣候、垃圾產(chǎn)量與性質(zhì)、收集方法、道路交通、居民生活習(xí)俗等而確定,不能一成不變,其原則——希望能在衛(wèi)生、迅速、低價的情形下達(dá)到垃圾收集收運(yùn)路線的設(shè)計收集清運(yùn)工作安排的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性關(guān)鍵——合理的收運(yùn)路線。如垃圾車收運(yùn)線路圖例如德國:各清掃局都有垃圾車收集運(yùn)輸路線圖和道路清掃圖,內(nèi)容:全市分成若干個收集區(qū),明確規(guī)定掃路機(jī)的清掃路線以及這個地區(qū)的垃圾收集日、收集容器的數(shù)量、安放位置及其車輛行駛路線等在路線圖上都有明確標(biāo)記。一般,收集線路的設(shè)計需要進(jìn)行反復(fù)試算過程,沒有能應(yīng)用于所有情況的固定規(guī)則。
一條完整的收集清運(yùn)路線大致由“實際路線”和“區(qū)域路線”組成。實際路線——指垃圾收集車在指定的街區(qū)內(nèi)所遵循的實際收集路線區(qū)域路線——指裝滿垃圾后,收集車為運(yùn)往轉(zhuǎn)運(yùn)站(或處理處置場)需走過的地區(qū)或街區(qū)。收運(yùn)路線設(shè)計的考慮因素:①每個作業(yè)日每條路線限制在一個地區(qū).盡可能緊湊,沒有斷續(xù)或重復(fù)的線路:②平衡工作量,使每個作業(yè)、每條路線的收集和運(yùn)輸時間都合理地大致相等;③收集路線的出發(fā)點從車庫開始;④要考慮交通繁忙和單行街道的因素。在交通擁擠時間,避免在繁忙的街道上收集垃圾。
設(shè)計收集路線的一般步驟:①準(zhǔn)備適當(dāng)比例的地域地形圖,圖上標(biāo)明垃圾清運(yùn)區(qū)域邊界、道口、車庫和通往各個垃圾集裝點的位置、容器數(shù)、收集次數(shù)等,如果使用固定容器收集法,應(yīng)標(biāo)注各集裝點垃圾量;②資料分析,將資料數(shù)據(jù)概要列為表格;③初步收集路線設(shè)計;④對初步收集路線進(jìn)行比較,通過反復(fù)試算進(jìn)一步均衡收集路線,使每周各個工作日收集的垃圾量、行駛路程、收集時間等大致相等,最后將確定的收集路線畫在收集區(qū)域圖上。某住宅區(qū)地形圖(第一步:標(biāo)注)第二步:資料分析,合理安排根據(jù):已知操作條件如車型,裝卸料時間等第三步和第四步:反復(fù)試算均衡2.1.1城市垃圾的收運(yùn)3)轉(zhuǎn)運(yùn):特指垃圾的遠(yuǎn)途運(yùn)輸,即在中轉(zhuǎn)站將垃圾轉(zhuǎn)載至大容量運(yùn)輸工具上,運(yùn)往遠(yuǎn)處的處理處置場。必要性:環(huán)境衛(wèi)生、土壤條件等中轉(zhuǎn)站類型:大中小:小于150t、大于450t、二者之間有無壓實和裝載方式:直接裝車/進(jìn)料斗、貯存待裝/直接與貯存均可裝卸料方式:高低貨位/平面?zhèn)魉瓦\(yùn)輸工具:公路/鐵路/水路設(shè)置中轉(zhuǎn)站,主要視經(jīng)濟(jì)性而定。經(jīng)濟(jì)性取決于兩個方面:一方面是有助于垃圾收運(yùn)的總費(fèi)用降低,即由于長距離大噸位運(yùn)輸比小車運(yùn)輸?shù)某杀镜突蛴捎谑占囈坏┤∠L距離運(yùn)輸能夠騰出時間更有效地收集;另一方面是對轉(zhuǎn)運(yùn)站、大型運(yùn)輸工具或其他必需的專用設(shè)備的大量投資會提高收運(yùn)費(fèi)用。提問:什么時候采取什么運(yùn)輸方式更經(jīng)濟(jì)?S>S3,用設(shè)置中轉(zhuǎn)站轉(zhuǎn)運(yùn)方式較合理S<S1時,用移動容器方式較合理,不需設(shè)置轉(zhuǎn)運(yùn)站。S1<S<S3時,用固定容器方式較合理,不需設(shè)置轉(zhuǎn)運(yùn)站。設(shè)置中轉(zhuǎn)站的標(biāo)準(zhǔn)在大、中城市通常設(shè)置多個垃圾中轉(zhuǎn)站。每個中轉(zhuǎn)站必須根據(jù)需要配置必要的機(jī)械設(shè)備和輔助設(shè)備,如鏟車、卸料裝置、擠壓設(shè)備和稱量用地磅等。《城市環(huán)境衛(wèi)生設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》(CJ527—89),我國對垃圾中轉(zhuǎn)站設(shè)置概要如下:公路中轉(zhuǎn)站一般要求公路中轉(zhuǎn)站的設(shè)置數(shù)量和規(guī)模取決于收集車的類型、收集范圍和垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)量,一般每10一15km2設(shè)置一座中轉(zhuǎn)站,一般在居住區(qū)或城市的工業(yè)、市政用地中設(shè)置,其用地面積根據(jù)日轉(zhuǎn)運(yùn)量確定。鐵路中轉(zhuǎn)站—般要求當(dāng)垃圾處理場距離市區(qū)路程大于50km時,可設(shè)置鐵路運(yùn)輸中轉(zhuǎn)站。中轉(zhuǎn)站必須設(shè)置裝卸垃圾的專用站臺以及與鐵路系統(tǒng)銜接的調(diào)度、通訊、信號等系統(tǒng)。如果在專用裝卸站臺兩側(cè)均設(shè)一條鐵道,那么站臺的長度會減少一半,并可設(shè)置輕型機(jī)幫助進(jìn)行列車調(diào)度作業(yè)。水路運(yùn)輸中轉(zhuǎn)站一般要求水路中轉(zhuǎn)站設(shè)置要有供卸料、停泊、調(diào)檔等作用的岸線。岸線長度應(yīng)根據(jù)裝卸量、裝卸生產(chǎn)率、船只噸位、河道允許船只停泊檔數(shù)確定。其計算公式為:
L=Wq十I式中,L為水路中轉(zhuǎn)站岸線長度。m;W為垃圾日裝卸量,t;q為岸線折算系數(shù),m/t;I為附加岸線長度,m,岸線:為日裝卸量300t時所要求的停泊岸線。當(dāng)日裝卸量超過300t時,用下表中“岸線折算系數(shù)”欄中的系數(shù)進(jìn)行計算。附加岸線:拖輪的停泊岸線。
水路中轉(zhuǎn)站還應(yīng)有陸上空地作為作業(yè)區(qū)。陸上面積用以安排車道、大型裝卸機(jī)械、倉貯、管理等項目的用地。所需陸上面積按岸線規(guī)定長度配置,一般規(guī)定每米岸線配備不少于40m2的陸上面積。環(huán)境保護(hù)與衛(wèi)生要求封閉形式,規(guī)范作業(yè),環(huán)保措施;露天——設(shè)置防風(fēng)網(wǎng)罩和其他柵欄;拋灑到外邊的固體廢物要及時撿回;暫存待裝——噴水,工人操作要戴防塵面罩;防火設(shè)施;衛(wèi)生設(shè)施,綠化,綠化面積應(yīng)達(dá)到10%。——飄塵、噪聲、臭氣、排氣等指標(biāo)應(yīng)符合環(huán)境監(jiān)測標(biāo)推。中轉(zhuǎn)站選址①盡可能位于垃圾收集中心或垃圾產(chǎn)量多的地方;②靠近公路干線及交通方便的地方;③居民和環(huán)境危害最少的地方;④進(jìn)行建設(shè)和作業(yè)最經(jīng)濟(jì)的地方。中轉(zhuǎn)站工藝設(shè)計計算假定某中轉(zhuǎn)站要求:①采用擠壓設(shè)備;②高低貨位方式裝卸料;③機(jī)動車輛運(yùn)輸。其工藝設(shè)計如下:垃圾車在貨位土的卸料臺卸料,傾入低貨位土的壓縮機(jī)漏斗內(nèi),然后將垃圾壓入半拖掛車內(nèi),滿載后由牽引車拖運(yùn),另一輛半拖掛車裝料。根據(jù)該工藝與服務(wù)區(qū)的垃圾量——應(yīng)建造多少高低貨位卸料臺和配備相應(yīng)的壓縮機(jī)數(shù)量,需合理使用多少牽引車和半拖掛車。卸料臺數(shù)量(A)日工作量E:
E=MWyk1/365式中.E為每天的工作量,t/d;M為服務(wù)區(qū)的居民人數(shù),人;Wy為垃圾年產(chǎn)量,t/(人.a);k1為垃圾產(chǎn)量變化系數(shù)(參考值1.15)一個卸料臺工作量的計算公式為F=t1/t2
kt式中.F為卸料臺1天接受清運(yùn)車數(shù),輛/d;t1為中轉(zhuǎn)站1天的工作時間,min/d;t2為一輛清運(yùn)車的卸料時間,min/輛;kt為清運(yùn)車到達(dá)的時間誤差系數(shù)。則所需卸料臺數(shù)量為A=E/(WF)式中,W為清運(yùn)車的載重量,t/輛壓縮設(shè)備數(shù)量(B)B=A牽引車數(shù)量(C)
為一個卸料臺工作的牽引車數(shù)量,公式
C1=t3/t4式中,C1為牽引車數(shù)量:t3為大載重量運(yùn)輸車往返的時間:t4為半拖掛車的裝料時間。其中半拖掛車裝料時間的計算公式為:
t4=t2nk4式中,n為一輛半拖掛車裝料的垃圾車數(shù)量。因此,該中轉(zhuǎn)站所需的牽引車總數(shù)為
C=C1A
半拖掛車數(shù)量(D)
半拖掛車是輪流作業(yè),一輛車滿載后,另一輛裝料,故半拖掛車的總數(shù)為
D=(C1十1)A2.1.2工業(yè)廢物的收運(yùn)生產(chǎn)廠家、加工廠家不同生產(chǎn)廠家:設(shè)置廢物堆置場,工廠自己負(fù)責(zé)廢物的收集、運(yùn)輸工作;廠內(nèi)(污染大)廠外均要復(fù)合環(huán)境衛(wèi)士要求。加工廠家:工業(yè)下腳料——回收公司,廢料倉庫等。2.1.3危險廢物的收運(yùn)專門分類收集、分類管理收集容器收集與儲運(yùn)方案運(yùn)輸收集容器材質(zhì):鋼圓桶、鋼罐、塑料制品標(biāo)明:類別與危害說明、數(shù)量、裝進(jìn)日期不同裝置的適應(yīng)范圍:(1)V=200L帶塞鋼圓桶或鋼圓罐——廢油和廢溶劑:(2)V=200L帶卡箍蓋鋼圓捅——固態(tài)或半固態(tài)有機(jī)物:(3)V=30L、45L或200L塑料桶或聚乙烯罐——無機(jī)鹽液(4)v=200L帶卡箍蓋鋼圓桶或塑料捅——散裝固態(tài)或半固態(tài)危險廢物裝入。(5)貯罐外形與大小尺寸可根據(jù)需要設(shè)計加工,要求堅固結(jié)實,并應(yīng)便于檢查滲漏或溢出等事故的發(fā)生。此種裝置適宜于貯存可通過管線、皮帶等輸送方式送進(jìn)或輸出的散裝液態(tài)危險廢物。收集與儲運(yùn)方案直接運(yùn)往收集中心或回收站通過專用運(yùn)輸車按規(guī)定路線運(yùn)往指定地點貯存或進(jìn)一步處理處置。注意:收集站:防火墻;混凝土地面;空氣流通;登載類型和數(shù)量;按性質(zhì)分別妥善存放轉(zhuǎn)運(yùn)站:交通;隔離帶/埋于地下的貯罐、油分離系統(tǒng)及庫房;交接手續(xù)等危險廢物收集方案危險廢物收集與轉(zhuǎn)運(yùn)方案危險廢物轉(zhuǎn)運(yùn)站的內(nèi)部運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)輸運(yùn)輸車輛——主管單位檢查——許可證,司機(jī)——專門培訓(xùn)、持有證明文件(2)車輛——明顯標(biāo)志或適當(dāng)?shù)奈kU符號(3)行駛——需持有運(yùn)輸許可證,其上應(yīng)注明廢物來源、性質(zhì)和運(yùn)往地點。在必要時要有專門單位人員負(fù)責(zé)押運(yùn)工作。(4)組織運(yùn)輸單位——事先需作出周密的運(yùn)輸計劃和行駛路線,如有效的廢物泄漏情況下的緊急補(bǔ)救措施。又如:一種文件跟蹤系統(tǒng),并應(yīng)形成制度。廢物產(chǎn)生者——運(yùn)貨清單(記錄廢物產(chǎn)地、類型、數(shù)量、性質(zhì)等情況)——經(jīng)主管部門批準(zhǔn);廢物運(yùn)輸承擔(dān)者——清點并填寫裝貨日期、簽名并隨身攜帶——按貨單要求分送有關(guān)處所——剩余一單交給原主管部門檢查,并存檔保管。危險廢物運(yùn)輸貨單格式示例澳大利亞環(huán)保局對危險廢物采用了上述的制度進(jìn)行運(yùn)輸管理。上圖為所實施的運(yùn)輸危險廢物貨單,下圖為其危險廢物運(yùn)輸清單(共五聯(lián))及分送情況。第一聯(lián)由廢物產(chǎn)生者送交環(huán)保局第二聯(lián)由廢物產(chǎn)生者保存第三聯(lián)由處置場工作人員送交環(huán)保局第四聯(lián)由處置場工作人員保存第五聯(lián)由廢物運(yùn)輸者保存。我國的環(huán)保主管部門在上海市也推行此項運(yùn)輸制度,以強(qiáng)化危險廢物的管理危險廢物運(yùn)輸清單(共5聯(lián))及分送情況小結(jié)城市垃圾的三階段:運(yùn)貯、清運(yùn)、轉(zhuǎn)運(yùn)工業(yè)廢物回收與處理危險廢物收運(yùn)措施第二章固體廢物預(yù)處理2.2
固體廢物的壓實2.3固體廢物的破碎2.2.1概念通過外力加壓于松散的固體物,以縮小其體積,使其變得密實的操作簡稱為壓實。以城市固體廢物為例,壓實的容重通常在0.1—20.6t/m3范圍,經(jīng)過壓實器或一般壓實機(jī)械壓實后容重可提高到1t/m3左右未經(jīng)破碎的原狀城市垃圾,壓實容重極限值約為1.1t/m。先破碎再壓實,可提高壓實效率,即用較小的壓力取得相同的增加容重效果。國外采用垃圾高度壓實成捆的處理工藝。生垃圾~預(yù)壓縮~金屬鐵絲網(wǎng)包緊~主壓縮(16-20MPa.壓縮比約1/5)~捆扎~瀝青(柏油)中浸漬約10秒進(jìn)行瀝青(180-200℃)包覆~約1t的垃圾捆包(容重可達(dá)1125-1380kg/m3)——填埋
壓縮捆包后填埋更容易布料均勻,將來場地沉降也較均勻,掘包填埋也大大減少了飛揚(yáng)碎屑的危害。同時,城市生活垃圾經(jīng)高壓壓實處理,由于過程的擠壓和升溫,可使垃圾中的BOD5從6000mg/L降至200mg/L、COD從8000mg/L降到150mg/L,大大降低了腐化性;不再滋生昆蟲等,可減少疾病傳播與蟲害,從而減輕了對環(huán)境的污染。2.2.2壓縮程度的度量判斷壓實效果,比較壓實技術(shù)與壓實設(shè)備的效率(一)空隙比與空隙率1.空隙比由于固體顆粒本身空隙較大,而且許多固體物料有吸收能力和表面吸附能力,因此.廢物中水分主要都存在于固體顆粒中,而不存在空隙中,不占據(jù)體積。故固體廢物的總體積(Vm)就等于包括水分在內(nèi)的固體顆粒體積(Vs)與空隙體積(Vv)之和。即
Vm=Vs十Vv則廢物的空隙比(e)可定義為:
e=Vv/Vs
2、空隙率用的更多的參數(shù)是空隙率(ε),可定義為:
ε=Vv/Vm
空隙比或空隙率越低,則表明壓實程度越高,相應(yīng)的容重越大。空隙率大小對堆肥化工藝供氧、透氣性及焚燒過程物料與空氣接觸效率也是重要的評價參數(shù)。(二)濕密度與干密度
忽略空隙中的氣體質(zhì)量,固體廢物的總質(zhì)量(Wh)就等于固體物質(zhì)質(zhì)量(Ws)與水分質(zhì)量(Ww)之和,即:Wh=Ws+Ww1.濕密度:固體廢物的濕密度Dw=Ww/Vm2.干密度固體廢物濕密度干密度(Dd)可用下式確定:
Dd=Ws/Vm
實際上,廢物收運(yùn)及處理過程中測定的物料質(zhì)量常都包括水分,故一般容重均是濕密度。壓實前后固體廢物密度值及其變化率大小,是度量壓實效果的重要參數(shù),也容易測定,故比較實用。(三)體積減少百分比體積減少百分比(R)用下式表示:
R=[(Vi—Vf)/Vi]×100%式中,R為體積減少百分比,%;vi為壓實前廢物的體積,m3;Vf為壓實后廢物的體積,m3。(四)壓縮比與壓縮倍數(shù)
1.壓縮比壓縮比(r)可定義為:
r=Vf/Vi(r≤1)顯然,r越小,說明壓實效果越好。2.壓縮倍數(shù)壓縮倍數(shù)(n)可定義為:
n=Vi/vf(n≥1)n與r互為倒數(shù),顯然n越大,證明壓實效果越好工程上以習(xí)慣用n更普遍。體積減少百分比R與壓實倍數(shù)(n)可互相推算,其相互關(guān)系如上圖所示。由圖看出,體積減少百分比少在80%以下變化時,壓實倍數(shù)在1~5之間,變化幅度較少;當(dāng)R值越過80%以上時,n值急劇上升.幾乎成直線變化。例,當(dāng)R=90%時,可推出n=Vi/Vf=10;R=95%時,n=Vi/Vf=20。
2.2.3壓實設(shè)備類型根據(jù)操作倩況分,用于固體廢物的壓實設(shè)備可分為固定式和移動式兩大類。凡用人工或機(jī)械方法(液壓方式為主)把廢物送到壓實機(jī)械里進(jìn)行壓實的設(shè)備稱為固定式。各種家用小型壓實器、廢物收集車上配備壓實器及中轉(zhuǎn)站配置的專用壓實機(jī)等,均屬固定式壓實設(shè)備。而移動式是指在填埋現(xiàn)場使用的輪胎式或履帶式壓土機(jī)、鋼輪式布料壓實機(jī)以及其他專門設(shè)計的壓實機(jī)具。
(一)固定式壓實設(shè)備
1.結(jié)構(gòu)型式壓實器通常由一個容器單元和一個壓實單元組成。容器單元通過料箱或料斗(視單位裝料量大小而定)接受固體廢物物料.并把它們供入壓實單元,壓實單元通常裝有用液壓(亦可用氣壓)控制操作的擠壓頭.利用一定的擠壓力把固體廢物壓成致密的形式。城市垃圾收集車或中轉(zhuǎn)站通常采用上述固定式擠壓操作,可以水平,亦可垂直進(jìn)行,常用的是帶水平壓頭的臥式比實器
家用小型垃圾壓實器,壓實機(jī)械裝在垃圾壓縮箱內(nèi),常用電機(jī)驅(qū)動。例如某金屬制長方體壓縮箱,其尺寸為:高×寬×長=(85×45×60)cm。外觀類似冰箱。可以擲入瓶子、玻璃制品、紙盒、紙板箱、塑料和紙包裝器等,在家庭就地進(jìn)行垃圾的壓縮或破碎是比較經(jīng)濟(jì)的,可以節(jié)省垃圾容積,便于搬運(yùn)。
2.基本參數(shù)固定式壓實器的基本參數(shù)包抓:
(1)裝料截面尺寸
所需壓實的垃圾能毫無困難地被容納。如果壓實器的垃圾料箱用垃圾車裝填,就應(yīng)選用至少能處理一滿車?yán)蛞粷M容載荷的壓實器選用壓實器還必須考慮與預(yù)計使用地點的結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。例如裝載車輛能很容易地進(jìn)入裝料區(qū)和容器提升的位置。
(2)循環(huán)時間
循環(huán)時間是指壓頭的壓面從完全縮回位置使垃圾由裝料箱壓入容器,然后進(jìn)行擠壓,并使壓頭回到原來完全縮回的位置,準(zhǔn)備接受下一次裝載垃圾所需要的時間。循環(huán)時間的變化范圍很大.約為20~60s。短循環(huán)時間往往得不到高的壓實比。
(3)壓面上的壓力
由壓實器的額定作用力來確定。額定作用力發(fā)生在壓頭的全部高度和全部寬度上,它將度量壓實器產(chǎn)生了多大的壓力。
(4)壓面的行程長度壓面進(jìn)入容器的深度或者壓面的行程長度是一重要參數(shù)。容器開始被壓實的垃圾填滿時,靠近壓頭的部分材料有后退或是向裝載區(qū)凸出的趨勢,可能在裝載區(qū)留下相當(dāng)多的廢物,這可能是一個會妨礙裝料操作的問題。因此,壓頭進(jìn)入壓實容器中越深,越容易往容器中干凈有效地裝填廢物。
(5)體積排率
壓實器的體積排率也是一個重要參數(shù),它由壓頭每次把廢物載荷推入容器可壓縮的體積與一小時內(nèi)機(jī)器完成的循環(huán)次數(shù)的乘積來確定。是廢物可被壓入容器的速度的度量。移動式壓實機(jī)2.2.4影響壓實的因素
有些物料的壓實是不可逆的,當(dāng)壓力解除后,被壓實的物料不能再恢復(fù)到初始體積。但是.固體廢物中含有多種能夠可逆壓縮成分。在一般壓力下,壓力解除后的幾秒鐘內(nèi),有的廢物體積能膨脹20%;幾分鐘后,體積的膨脹能高達(dá)50%。壓力愈高,壓成物的整體性愈大。2.3破碎2.3.1概念破碎——通過人力或機(jī)械等外力的作用,破壞物體內(nèi)部的凝聚力和分子間作用力而使物體破裂變碎的操作過程統(tǒng)稱破碎。磨碎——使小塊固體廢物顆粒分裂成細(xì)粉的過程。固體廢物破碎的目的容易使組成不一的廢物混合均勺,可提高燃燒、熱解等處理過程的效率及穩(wěn)定性可防止粗大、鋒利的廢物損壞分選、焚燒、熱解等設(shè)備體。可減小容積.降低運(yùn)輸費(fèi)用。容易通過磁選等方法回收小塊的貴重金屬破碎后的生活垃圾進(jìn)行填埋處置時壓實密度高而均勻,可加快復(fù)土還原2.3.2破碎的方法固體廢物破碎的方法按原理可分為物理方法和機(jī)械方法。①物理法包括低溫冷凍破碎,濕式破碎。低溫冷凍破碎利用塑料橡膠類廢物在低溫下脆化的特性進(jìn)行破碎濕式破碎利用濕法使紙類、纖維類廢物調(diào)制成漿狀,然后加以利用的方法②機(jī)械法
主要包括剪切、沖擊、擠壓三種類型剪切破碎是指在剪切作用下使廢物破碎.剪切作用包括劈開、撕破和折斷等,沖擊破碎有重力沖擊和動沖擊兩種。重力沖擊是使廢物落到一個硬的表面上.使其破碎;動沖擊是使廢物碰到一個比它硬的快速旋轉(zhuǎn)的表面時而產(chǎn)生沖擊作用。該過程中廢物是無支撐的、沖擊力使破碎的顆粒向各個方向加速.如錘式破碎機(jī)就是利用動沖擊原理。擠壓破碎是指廢物在兩個相對運(yùn)動的硬面之間的擠壓作用下破碎。
破碎方法的選擇:要視固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度及硬度而定。對脆硬性廢物宜采用擠壓、劈裂彎曲沖擊和磨剝破碎。對柔硬性廢物(廢鋼鐵、廢汽車和廢塑料等)多采用沖擊和剪切破碎對含大量廢紙的城市垃圾則采用濕式破碎。I:\固體廢物素材\00406.swf
2.3.3破碎比在破碎過程中.原廢物粒度與破碎產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比。破碎比表示廢物粒度在破碎過程中減少的倍數(shù)。破碎機(jī)的能量消耗和處理能力都與破碎比有關(guān)。破碎比的計算方法有以下兩種。
廢物破碎前的最大粒度(Dmax)與破碎后的最大粒度(dmax)的比值
廢物破碎前的平均粒度(Dcp)與破碎后的平均粒度(dcp)的比值——真實破碎比
適應(yīng)破碎比:一般破碎機(jī):3-30
磨碎機(jī):40-400破碎段數(shù)——決定破碎工藝流程的基本指標(biāo),主要決定于破碎廢物的原始粒度和最終粒度總破碎比——各段破碎段破碎比的乘積
為避免機(jī)器的過度磨損,工業(yè)固體廢物的尺寸減小往往分幾步進(jìn)行,一般采用三級破碎,第—級破碎把材料的尺寸減小到3in(7.62cm)第二級破碎減小到1in(2.54cm),第三級減小到1/8in(0.32cm)。2.3.4破碎流程2.3.5破碎設(shè)備錘式?jīng)_擊式剪切式鄂式輥式粉磨機(jī)移動攪拌粉碎機(jī)I:\固體廢物素材\00416.swf??預(yù)處理什么過程第二章固體廢物預(yù)處理2.4分選
2.4.1物料分選的一般理論
2.4.2重力分選2.4分選目的和意義:處理、處置與回用之前,將有用的成分分選出來加以利用,并將有害的成分分離出來。根據(jù):物料的物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)(這些性質(zhì)包括粒度、密度、重力、磁性、電性、彈性等).類型:分別采用不同的分選方法,包括人工手選、篩分、風(fēng)力分選、跳汰機(jī)、浮選、磁選、電選等分選技術(shù)。
2.4.1物料分選的一般理論為了從一種混合物料中將各種純凈物質(zhì)選別出來,分選過程可以按兩級識別(兩個排料口)或按多級識別(兩個以上排料口)來確定。例如:一臺具有一系列不同大小篩孔的篩分機(jī),能夠分選出若干種產(chǎn)品,故而是一種多級分選裝置。
(一)兩級分選機(jī)兩級分選機(jī)和多機(jī)分選機(jī)的流程如下圖所示。在兩級分選機(jī)中,給人的物料是由X和Y組成的混合物,X、Y為待選別的物料。單位時間內(nèi)進(jìn)入分選機(jī)的X物料和Y物料的分別為X0和Y0;單位時間內(nèi)X和Y從第一排出口排出的量分別為XI和Y1,從第二排料口排出的量為X2和y2。分選效率可以用回收率來表示。回收率:單位時間內(nèi)某一排料口中排出的某一組分的量與進(jìn)入分選機(jī)的此組分量之比。X物料的回收率可用下式表示:式中.Rxl為回收率。同樣在第二排料口的物流中,y物料的回收率可用下式表示:由于物料流保持質(zhì)量平衡:X0=Xl+X2,因此:僅用回收率不能說明分選的效率,可以設(shè)想,如果一臺兩級分選機(jī)進(jìn)行分選達(dá)到X2=Y(jié)2=0,那樣會發(fā)生什么情況呢?雖然此時X物料的回收率達(dá)到100%,但是它根本沒有進(jìn)行分選。因此需要引入第二個工作參數(shù).通常用純度來表示。Pxl是X物料從第一排料口排出的純度。(二)多級分選機(jī):兩類。第一類多級分選機(jī),其給料中只有x和y兩種物料,分選機(jī)有兩個以上的排料口,每一排料口中都有x和Y物料,但含量不同,這時第一排出口物流中x物料的回收率是:同理在第一排出口物流中x物料的純度為:在第m個出料口中,x的物料回收率為第二類多級分選機(jī)是最常用的,進(jìn)料中含有幾種成分(xlo,x20,x30,…xn0。),要分選出的m種物料,在第一排出物流中,x11是xl物料最終進(jìn)人第二排出物流中的部分;x21是第二物料x2進(jìn)人第一排出物流中的部分。以此類推,因此xl在第一排出物流中的回收率為Rx11在第一排出物流中x1的純度為;
(三)分選效率雷特曼提出了綜合分選效率這一參數(shù),對于給料中含有X和Y兩種物料的兩級分選過程來說,雷特曼定義其綜合分選效率為:
互雷提出另一種方法,同樣也能得出評價兩級分選機(jī)性能的綜合分選效率,即綜合分選效率等于第一排出物流中X的回收率與第二排出物流中Y的回收率的乘積,其式如下:2.4.2篩分
(一)篩分原理篩分——利用篩子將粒度范圍較寬的顆粒群分成窄級別的作業(yè)。該分離過程可:物料分層+細(xì)粒透過篩子兩個階段組成的。物料分層是完成分離的條件細(xì)粒透過篩子是分離的目的
物料和篩面之間適當(dāng)?shù)南鄬\(yùn)動——篩面上的物料層處于松散狀態(tài)——即按顆粒大小分層,形成粗糙位于上層,細(xì)粒位于下層的規(guī)則排列.細(xì)粒到達(dá)篩面并透過篩孔。物料和篩面之間適當(dāng)?shù)南鄬\(yùn)動——使堵在篩孔上的顆粒脫離篩孔,以利于細(xì)粒透過篩孔。細(xì)粒透篩時,盡管粒度都小于篩孔,但它們透篩的難易程度卻不同:粒度小于篩孔3/4的顆粒,很容易通過粗粒形成的間隙到達(dá)篩面而透篩,稱為“易篩粒”;粒度大于篩孔3/4的顆粒,很難通過粗粒形成的間隙到達(dá)篩面透篩,而且粒度越接近篩孔尺寸就越難透篩,稱為“難篩粒”。(二)篩分分類根據(jù)篩分在工藝過程中應(yīng)完成的任務(wù),篩分作業(yè)可分為以下六類:(1)獨(dú)立篩分目的在于獲得符合用戶要求的最終產(chǎn)品的篩分,稱為獨(dú)立篩分(2)準(zhǔn)備篩分目的在于為下一步作業(yè)做準(zhǔn)備的篩分,稱為準(zhǔn)備篩分;(3)預(yù)先篩分在破碎之前進(jìn)行篩分,稱為預(yù)先篩分,目的在于預(yù)先篩出合格或無須破碎的產(chǎn)品,提高破碎作業(yè)的效率,防止過度粉碎和節(jié)省能源;(4)檢查篩分對破碎產(chǎn)品進(jìn)行篩分,又稱為控制篩分;(5)選擇篩分利用物料中的有用成分在各粒級中的分布,或者性質(zhì)上的顯著差異所進(jìn)行的篩分(6)脫水篩分脫出物料中水分的篩分,常用于廢物脫水或脫泥。破碎流程篩分效率:指實際得到的篩下產(chǎn)品質(zhì)量與入篩廢物中所含小于篩孔尺寸的細(xì)粒物料的質(zhì)量之比,用百分?jǐn)?shù)表示,式中E為篩分效率,%;Q為入篩固體廢物質(zhì)量
Q1為篩下產(chǎn)品質(zhì)量;α為入篩固體廢物中小于篩孔的細(xì)粒含量,%。
設(shè)固體廢物入篩質(zhì)量(Q)等于篩上產(chǎn)品質(zhì)量(Q2)和篩下產(chǎn)品質(zhì)量(Q1)之和,即
Q=Q1+Q2
固體廢物中小于篩孔尺寸的細(xì)粒質(zhì)量等于篩上產(chǎn)品與篩下產(chǎn)品中小于篩孔尺寸的細(xì)粒質(zhì)量之和,即
Qα=Q1β+Q2θ式中,θ、β為篩上、篩下產(chǎn)品中所含有小于篩孔尺寸的細(xì)粒質(zhì)量百分?jǐn)?shù)%β=l00
(四)篩分設(shè)備適用于固體廢物處理的篩分設(shè)備主要有固定篩、筒形篩、振動篩和搖動篩。(1)固定篩:棒條篩、格篩棒條篩:篩孔尺寸為篩下粒度的1.1-1.2倍,棒條寬度大于固體廢物最大塊度的2.5倍——適用于篩分粒度大于50mm的粗粒廢物——粗碎和中碎之前格篩:粗碎機(jī)之前特點:簡單方便,應(yīng)用廣泛;但易于堵塞(2)滾筒篩具有帶孔的圓柱形篩面或截頭的圓錐體篩面篩筒轉(zhuǎn)速10—15r/min為使廢物在篩內(nèi)沿軸線方向前進(jìn),篩筒的軸線應(yīng)傾斜3-5°安裝。沉落狀態(tài)物料顆粒由于篩子的圓周運(yùn)動被帶起,然后滾落到向上運(yùn)動的顆粒上面:拋落狀態(tài)篩子運(yùn)動速度足夠時.顆粒飛入空中,然后沿拋物線軌落回篩底。篩分效率達(dá)到最高:當(dāng)篩分物料以沉落狀態(tài)運(yùn)動時,物料達(dá)到最大的紊流狀態(tài)如果筒形篩的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步提高,會達(dá)到某一臨界速度,這時粒子呈離心狀態(tài)運(yùn)動,結(jié)果使物料顆粒附在簡壁上不會掉下,使篩分效率降低。滾筒篩篩分效率影響因素:臨界轉(zhuǎn)速,r為筒半徑篩分效率與圓筒篩的轉(zhuǎn)速和停留時間有關(guān),一般認(rèn)為物料在筒內(nèi)滯留25—30s.轉(zhuǎn)速5—6r/min為最佳。例如,有的筒形篩的直徑為1.2m,長1.8m,轉(zhuǎn)速18r/min.當(dāng)生產(chǎn)率為2t/h,效率95%一100%;當(dāng)生產(chǎn)率達(dá)到2.5t/h,效率下降為91%。另外.筒的直徑和長度也對篩分效率有很大影響。
(3)振動篩振動篩在筑路、建筑、化工、冶金和谷物加工等部門得到廣泛應(yīng)用。特點:振動方向與篩面垂直或近似垂直,振動次數(shù)600—3600r/min,振幅0.5—1.5mm。振動篩的傾角一般在8°-40°之間。物料在篩面上發(fā)生離析現(xiàn)象:密度大而粒度小的顆粒鉆過密度小而粒度大的顆粒的空隙,進(jìn)入下層到達(dá)篩面,大大有利于篩分的進(jìn)行。強(qiáng)烈振動——消除了堵塞篩孔的現(xiàn)象,有利于濕物料的篩分,可用于粗、中、細(xì)粒(0.1-0.15mm)廢物的篩分.還可以用于脫水振動和脫泥篩分。振動篩主要有慣性振動篩和共振篩兩種慣性振動篩原理:不平衡體旋轉(zhuǎn)——離心慣性力——篩箱振動不平衡體:配重輪上的重塊/重錘水平分力:彈簧橫向剛度大,被吸收垂直分力:篩面——促使彈簧拉伸及壓縮篩箱運(yùn)動軌跡:橢圓或近似于圓慣性振動篩構(gòu)造原理圖激振力:離心慣性力共振篩原理:電動機(jī)——下機(jī)體上偏心軸轉(zhuǎn)動——連桿往復(fù)——彈簧——篩箱下機(jī)體和篩箱受反作用力沿傾斜方向振動篩箱+彈簧+下機(jī)體=彈性系統(tǒng)——固有自振頻率于傳動裝置的強(qiáng)迫振動頻率相近或相同——篩子共振篩分處理能力大、篩分效率高、耗電少及結(jié)構(gòu)緊湊等,是一種有發(fā)展前途的篩分設(shè)備;但其制造工藝復(fù)雜,機(jī)體較重。影響篩分效率的因素物料性質(zhì):易篩粒含量;含水量;含泥量;顆粒形狀篩分設(shè)備特性:有效面積;篩分設(shè)備運(yùn)動方式;篩面長寬比;篩面傾角棒條篩
鋼板沖空篩
鋼絲編織篩篩分操作條件:連續(xù)均勻給料
2.4.3重力分選重力分選:在活動的或流動的介質(zhì)中按顆粒的密度或粒度進(jìn)行顆粒混合物的分選過程。介質(zhì):有空氣、水、重液(密度大于水的液體)、重懸浮液等。作用原理:氣流分選、慣性分選、重介質(zhì)分選、搖床分選、跳汰分選等。重介質(zhì)分選:是在液相介質(zhì)中進(jìn).不適合于包含可溶性物質(zhì)的分選,也不適合于成分復(fù)雜的城市垃圾分選。該法主要應(yīng)用于礦業(yè)廢物的分選過程。(一)重力分選原理一個懸浮在流體介質(zhì)中的顆粒.其運(yùn)動速度受自身重力、介質(zhì)阻力和介質(zhì)的浮力三種力作用。分別表示為FE(重力)、FB(介質(zhì)浮力)、FD(介質(zhì)摩擦阻力)如果假定流體運(yùn)動為層流,則CD=24/Re——斯托克斯公式力平衡——牛頓公式
(二)氣流分選(亦叫風(fēng)選)作用:將輕物料從較重的物料中分離出來基本原理:氣流將較輕的物料向上帶走或在水平方向帶向較遠(yuǎn)的地方,而重物料則由于向上氣流不能支承它而沉降,或是由于重物料的足夠慣性而不被劇烈改變方向穿過氣流沉降。被氣流帶走的輕物料再進(jìn)—步從氣流中分離出來,一般用旋流器分離。
氣流分選機(jī)實質(zhì)上包含了兩種分離過程:將輕顆粒與重顆粒分離.再進(jìn)一步將輕顆粒從氣流中分離出來。第一過程:有效直徑和筒壁因素的影響——達(dá)拉法爾提出如下模型立式汽流分選機(jī)
υ為氣流速度,m/s;d為顆粒直徑,m;γ為顆粒密度,g/m3。水平式氣流分選機(jī)第二:物料與氣流的分離過程常用的物料與氣流分離方法是用離心分離機(jī)或叫作旋流器的裝置進(jìn)行分離。旋流器的目的:是要使顆粒在離心力作用下向外側(cè)運(yùn)動.因而顆粒的徑向運(yùn)動速度是重要參數(shù)——可由斯托克斯公式確定。水平式:構(gòu)造簡單,維修方便,精度不高一般與破碎、篩分、立式風(fēng)力分選機(jī)聯(lián)合使用立式:與水平式相比精度較高鋸齒形:每個轉(zhuǎn)折實際上起到了單獨(dú)的一個分選機(jī)的作用振動式:振動+氣流分選回轉(zhuǎn)式:圓筒篩分+氣流分選(三)重介質(zhì)分選
1.重介質(zhì)分選原理所謂重介質(zhì),就是密度大于水的介質(zhì).包括重液和重懸浮液兩種流體。重介質(zhì)的密度一般應(yīng)介于大密度和小密度顆粒之間,即ρS2>ρ>ρSl大密度顆粒下沉,小密度顆粒懸浮,精度很高;粒度范圍較寬;但如粒度過小,特別是ρs≈ρ時,υs很小,分離很慢。所以實際分離前,應(yīng)篩去細(xì)粒部分,大密度物料,粒度下限2~3mm;輕密度物料粒度下限3~6mm。采用重懸浮液時,粒度下限可降至0.5mm
2.重介質(zhì)重介質(zhì)有重液和重懸浮液工業(yè)上應(yīng)用的分選機(jī)一般分為鼓形重介質(zhì)分選機(jī)和深槽式、淺槽式、振動式、離心式分選機(jī)。重液有四溴乙烷和丙酮的混合物,密度為2.4g/cm3,可以將鋁從較重的物料中分離出來。另一種常用的重液是五氯乙烷,密度為1.67g/cm3,在選煤中已有應(yīng)用。重懸浮液中加的介質(zhì)有硅鐵,將硅鐵與水按85:15的比例混合,相對密度可以達(dá)到3.0以上。另外還有方鉛礦、磁鐵礦和黃鐵礦等重介質(zhì)。加重質(zhì)的粒度約200目,占60%一80%.與水混合形成微細(xì)顆粒的重懸浮液。影響重介質(zhì)分選效率的懸浮液基本性質(zhì)是密度、粘度和穩(wěn)定性。水和加重質(zhì)的懸浮液密度,是單位體積內(nèi)水和加重質(zhì)的質(zhì)量之和,懸浮液的密度稱為視在密度。式中,ρ為重懸浮液密度;Cv為重介質(zhì)所占體積百分比;ρα為重介質(zhì)本身的干密度加重質(zhì)的加入量視在粘度μα為懸浮液視在粘度;μ為組成懸浮液的液體的粘度;c為懸浮泊中固體微粒的體積濃度;X為懸浮液中液體積百分比粘度增大:會使顆粒在其中運(yùn)動的阻力增大,從而降低分選精度和設(shè)備生產(chǎn)率。降低懸浮液的粘度可以提高物料分選速度,但會降低懸浮液的穩(wěn)定性,工業(yè)應(yīng)用中可以采用如下方法保證其穩(wěn)定性:
(1)選擇密度適當(dāng)、能造成穩(wěn)定懸浮液的加重質(zhì),或在粘度要求允許的條件下,把加重質(zhì)磨碎一些;
(2)加入膠體穩(wěn)定刑,如水玻璃、亞硫酸鹽、鋁酸鹽、淀粉、烷基硫酸鹽、膨潤土和合成聚合物等;
(3)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械攪拌促使懸浮液更加穩(wěn)定。密度大于重介質(zhì)的顆粒沉于槽底,由揚(yáng)板提升落入溜槽內(nèi),排出槽外成為重產(chǎn)物;密度小于重介質(zhì)的顆粒隨重介質(zhì)流從圓筒溢流口排出,稱為輕產(chǎn)品。鼓形重介質(zhì)分選機(jī)適用于分離粒度較粗的固體廢物。分選機(jī)的空心軸同時作為排出重產(chǎn)物的空氣提升管。
(四)搖床分選搖床分選是在一個傾斜的床面上,借助床面的不對稱往復(fù)運(yùn)動和薄層斜面水流的綜合作用,使細(xì)粒固體廢物按密度差異在床面上呈扇形分布面進(jìn)行分選的一種方法。
搖床分選目前主要用于從含硫鐵礦較多的煤矸石中回收硫鐵礦,是一種分選精度很高的單元操作。在搖床分選設(shè)備中最常用的是平面搖床。
在搖床分選過程中.物料的松散分層及在床面上的分帶,直接受床面的縱向搖動及橫向水流沖洗作用支配——渦流——水流的脈動——物料松散并按沉降速度分層。由于床面的搖動,導(dǎo)致細(xì)而重的顆粒鉆過顆粒的間隙,沉于最底層,這種作用稱為離析。離析分層是搖床分選的重要特點。它使顆粒按密度分層更趨完善。分層的結(jié)果:粗而輕——細(xì)而輕——粗而重——細(xì)而重
綜上所述,搖床分選具有以下特點:①床面的強(qiáng)烈搖動使松散分層和遷移分離得到加強(qiáng).分選過程中離析分層占主導(dǎo),使其按密度分選更加完善;②搖床分選是斜面薄層水流分選的一種,因此,等徑顆粒可因移動速度的不同而達(dá)到按密度分選③不同性質(zhì)顆粒的分離,不單純?nèi)Q于縱向和橫向的移動速度,而主要取決于它們的合速度偏離搖動方向的角度。
(五)跳汰分選
1.跳汰分選原理
跳汰分選是在垂直變速介質(zhì)流中按密度分選固體廢物的一種方法。分選介質(zhì)是水,稱為水力跳汰。水力跳汰分選設(shè)備稱為跳汰機(jī)。
跳汰分選時,將固體廢物給入跳汰機(jī)的篩板上,形成密集的物料層,從下面透過篩板周期性地給入上下交變的水流,使床層松散并按密度分層。分層后,密度大的顆粒群集中到底層,密度小的顆粒群進(jìn)入上層。上層的輕物料被水平水流帶到機(jī)外成為輕產(chǎn)物;下層的重物料透過篩板或通過特殊的排料裝置排出成為重產(chǎn)物。隨著固體廢物的不斷給入和輕、重產(chǎn)物的不斷排出、形成連續(xù)不斷地分選過程。跳汰機(jī)兩種類型:隔膜鼓動型;壓縮空氣鼓動型(六)浮選1.浮選原理浮選:在固體廢物與水調(diào)制的料漿中加入浮選藥劑,并通入空氣形成無數(shù)細(xì)小氣泡,使欲選物質(zhì)顆粒粘附在氣泡上,隨氣泡上浮于料漿表面成為泡沫層,然后刮出泡沫層回收;不浮的顆粒仍留在料漿內(nèi),通過適當(dāng)處理后廢棄。固體廢物各組分對氣泡粘附的選擇性,是由固體顆粒、水、氣泡組成的三相界面間的物理化學(xué)特性所決定的,其中比較重要的是物質(zhì)表面的潤濕性。固體廢物中有些物質(zhì)表面的疏水性較強(qiáng),容易粘附在氣泡上:而另一些物質(zhì)表面親水,不易粘附在氣泡上。物質(zhì)表面的親水、疏水性能,可以通過浮選藥刑的作用而加強(qiáng)。因此,在浮選工藝中正確選擇、使用浮選藥劑是調(diào)整物質(zhì)可浮性的主要外因條件。
2.浮選藥劑根據(jù)藥劑在浮選過程中的作用不同,可分為捕收劑、起泡劑和調(diào)整劑三大類。
(1)捕收劑捕收劑能夠選擇性地吸附在欲選的物質(zhì)顆粒表面上,使其疏水性增強(qiáng),提高可浮性,并牢固地粘附在氣泡上而上浮。良好的捕收劑應(yīng)具備:①捕收作用強(qiáng).具有足夠的活性:②有較高的選擇性,最好只對某一種物質(zhì)顆粒具有捕收作用;③易溶于水,無毒,無臭,成分穩(wěn)定,不易變質(zhì);④價廉易得。常用的捕收刑有異極性捕收劑和非極性油類捕收劑兩類。
常用的捕收刑有異極性捕收劑和非極性油類捕收劑兩類。
①異極性捕收劑
異極性捕收劑的分子結(jié)構(gòu)包含兩個基團(tuán),即極性基和非極性基。極性基活潑,能夠與物質(zhì)顆粒表面發(fā)生作用,使捕收劑吸附在物質(zhì)顆粒表面;非極性基起疏水作用。
典型的異極性捕收劑有黃藥、油酸等。以黃藥為例說明其特性。黃藥是工業(yè)上的名稱,學(xué)名為黃原酸鹽,按其化學(xué)組成稱為烴基二硫代碳酸鹽,其通式為R-OCSSMe,其中R為烴基,Me為堿金屬,其結(jié)構(gòu)式為:從煤殲石中回收黃鐵礦時,常用黃藥作捕收劑。②非極性油類捕收劑
主要成分是脂肪烷烴和環(huán)烷烴,最常用的是煤油,它是分餾溫度在150一300℃范圍內(nèi)的液態(tài)烴。烴類油的整個分子是非極性的,難溶于水,具有很強(qiáng)的疏水性。在料漿中由于強(qiáng)烈攪拌作用而被乳化成微細(xì)的油滴,與物質(zhì)顆粒碰撞接觸時,便粘附于疏水性顆粒表面上,并且在其表面上擴(kuò)展形成油膜,從而大大增加顆粒表面的疏水性,使其可浮性提高。從粉煤灰中回收炭,常用煤油作捕收劑。
(2)起泡劑
起泡劑是一種表面活性物質(zhì),主要作用在水—?dú)饨缑嫔希蛊浣缑鎻埩档停偈箍諝庠诹蠞{中彌散,形成小氣泡,防止氣泡兼并,增大分選界而,提高氣泡與顆粒的粘附和上浮過程中的穩(wěn)定性,以保證氣泡上浮形成泡沫層。
浮選用的起泡劑應(yīng)具備:①用量少,能形成量多、分布均勻、大小適宜、韌性適當(dāng)和粘度不大的氣泡;②有良好的流動性、適當(dāng)?shù)乃苄裕瑹o毒、無腐蝕性,便于使用;③無捕收作用,對料漿的PH變化和料漿中的各種物質(zhì)顆粒有較好的適應(yīng)性。
常用的起泡劑有松油、松醇油、脂肪醇等。
(3)調(diào)整劑——主要是調(diào)整其他藥劑(主要是捕收劑)與物質(zhì)顆粒表面之間的作用。還可調(diào)整料漿的性質(zhì),提高浮選過程的選擇性。
①活化劑:促進(jìn)捕收劑與欲選物質(zhì)顆粒的作用。常用的活化劑多為無機(jī)鹽,如硫化鈉、硫酸銅等。
②抑制劑:削弱非選物質(zhì)顆粒與捕收劑之間的作用,抑制其可浮性,增大其與欲選物質(zhì)顆粒之間的可浮性差異,提高分選過程的選擇性,起這種抑制作用的藥劑稱為抑制劑。常用的抑制劑有各種無機(jī)鹽(如水玻璃)和有機(jī)物(如單寧、淀粉等)。
③介質(zhì)的調(diào)整劑——調(diào)整漿料的性質(zhì).使料漿對某些物質(zhì)顆粒的浮選有利,而對另一些物質(zhì)顆粒的浮選不利。例如,用它調(diào)整料漿的離子組成,改變料漿的pH值,調(diào)整可溶性鹽的濃度等。常用的介質(zhì)調(diào)整劑是酸類和堿類。④分散與混凝劑
——調(diào)整料中細(xì)泥的分散、團(tuán)聚與絮凝,以減小細(xì)泥對浮選的不利影響,改善和提高浮選效果。常用的分散劑有無機(jī)鹽類(如蘇打、水玻璃等)和高分子化合物(如各類聚磷酸鹽)。常用的混凝劑有石灰、明礬、聚丙炳酰胺等。3浮選設(shè)備
4.浮選工藝過程浮選工藝包括下列程序:(1)浮選前料漿的調(diào)制主要是廢物的破碎、磨碎等,目的是得到粒度適宜、基本上是單體解離的顆粒,浮選的料漿濃度必須適合浮選工藝的要求;(2)加藥調(diào)整添加藥劑的種類與數(shù)目,應(yīng)根據(jù)欲選物質(zhì)顆粒的性質(zhì)通過試驗確定:(3)充氣浮選將調(diào)制好的料漿引入浮選機(jī)內(nèi),由于浮選機(jī)的充氣攪拌作用,形成大量的彌散氣泡,提供顆粒與氣泡相碰撞接觸的機(jī)會,根據(jù)所產(chǎn)生的氣池對顆粒物的吸附特性,可以達(dá)到一定的分離效果。
正浮選:一般浮選法,大多是將有用物質(zhì)浮入泡沫產(chǎn)品,而無用或回收經(jīng)濟(jì)價值不大的物質(zhì)仍留在料漿內(nèi)。反浮選:將無用物質(zhì)浮人泡沫產(chǎn)物中.將有用物質(zhì)留在料漿中的固體廢物中含有兩種或兩種以上的有用物質(zhì),其浮選方法有以下兩種:(1)優(yōu)先浮選將固體廢物中有用物質(zhì)依次一種一種地選出,成為單一物質(zhì)產(chǎn)品;(2)混合浮選將固體廢物中有用物質(zhì)共同選出為混合物,然后再把混合物中有用物質(zhì)一種一種地分離。
5.浮選的應(yīng)用浮選是固體廢物資源化的一種重要技術(shù)。我國已應(yīng)用于從粉煤灰中回收炭、從煤矸石中回收硫鐵礦、從焚燒爐灰渣中回收金屬等。
浮選法的主要缺點:是有些工業(yè)固體廢物浮選前需要破碎和磨碎到一定的細(xì)度。浮選時要消耗一定數(shù)量的浮選藥劑,且易造成環(huán)境污染或增加相配套的凈化設(shè)施。另外,還需要一些輔助工序(如濃縮、過濾、脫水、干燥)等。因此,在生產(chǎn)實踐中究竟采用哪一種分選方法,應(yīng)根據(jù)固體廢物的性質(zhì),經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后確定。第二章固體廢物預(yù)處理2.4分選
2.4.3磁力分選
2.4.4電力分選等其他分選2.4.3磁力分選磁力分選簡稱磁選。兩種類型:
傳統(tǒng)的磁選法;磁流體分選法。后者是近二十年發(fā)展起來的一種新的分選方法。磁選原理一、磁選原理磁性顆粒——在不均勻磁場作用下被磁化——吸在圓筒上——隨圓筒進(jìn)入排料端排出。非磁性顆粒——所受的磁場作用力很小——留在廢物中而被排出。
固體廢物顆粒受力:磁力和機(jī)械力(包括重力、離心力、介質(zhì)阻力、摩擦力等)的作用。磁性強(qiáng)的顆粒:磁力>其所受的機(jī)械力非磁性顆粒:磁力很小,以機(jī)械力占優(yōu)勢。——合力不同——運(yùn)動軌跡也不同——分離
磁性顆粒分離的必要條件是磁性顆粒所受的磁力>與其方向相反機(jī)械力的合力,即:
f磁>∑f機(jī)式中,f磁為磁性顆粒所受的磁力∑f機(jī)為與磁力方向相反的機(jī)械力的合力。磁選的實質(zhì):磁選是利用磁力與機(jī)械力對不同磁性顆粒的不同作用而實現(xiàn)的二、磁選機(jī)的磁場
磁體周圍的空間存在著磁場,磁場的基本性質(zhì)就是它對給入其中的磁體產(chǎn)生磁力作用。因此,在磁選機(jī)能使磁體產(chǎn)生磁力作用的空間,稱為磁選機(jī)的磁場。磁場可分為均勻磁場和非均勻磁場兩種,見下圖所示。
均勻磁場中各點的磁場強(qiáng)度大小相等.方向一致。非均勻磁場中各點的磁場強(qiáng)度大小和方向都是變化的。磁場梯度——非均勻性。磁場強(qiáng)度隨空間位移的變化率稱為磁場梯度,用dH/dx表示。磁場梯度為一矢量,其方向為磁場強(qiáng)度變化最大的方向,并且指向H增大的一方。均勻磁場中dH/dx
=0不均勻磁場中dH/dx≠0。
磁性顆粒在均勻磁場中只受轉(zhuǎn)矩的作用,使它的長軸平行于磁場方向。在非均勻磁場中,顆粒不僅受轉(zhuǎn)矩的作用,還受磁力的作用,結(jié)果使它既發(fā)生轉(zhuǎn)動,又向磁場梯度增大的方向移動,最后被吸在磁極外表面上。這樣.磁性不同的顆粒才能得以分離。因此,磁選只能在非均勻磁場中實現(xiàn)。
(三)固體廢物中各種物質(zhì)磁性分類根據(jù)固體廢物比磁化系數(shù)(x0)的大小,可將其中各種物質(zhì)大致分為以下三類:
(1)強(qiáng)磁性物質(zhì)
x0=(7.5~38)x10-6m3/kg,在弱磁場磁選機(jī)中可分離出這類物質(zhì):
(2)弱磁性物質(zhì)
x0
=(0.19~7.5)x10-6m3/kg,可在強(qiáng)磁場磁選機(jī)中回收;
(3)非磁性物質(zhì)
x0<0.19x10-6m3/kg
(四)磁選設(shè)備及應(yīng)用
1.磁力滾筒磁力滾筒又稱磁滑輪,有永磁和電磁兩種。應(yīng)用較多的是永磁滾筒。主要組成部分:一個回轉(zhuǎn)的多極磁系和套在磁系外面的用不銹鋼或銅、鋁等非導(dǎo)磁材料制的圓筒。一般磁系包角為360°。磁系與圓筒固定在同一個軸上,安裝在皮帶運(yùn)輸機(jī)頭部(代替?zhèn)鲃訚L筒)。作用過程:非磁性或磁性很弱的物質(zhì)在離心力和重力作用下脫離皮帶面:磁性較強(qiáng)的物質(zhì)受磁力作用被吸在皮帶上,并由皮帶帶到磁力滾筒的下部,當(dāng)皮帶離開磁力滾筒伸直時,由于磁場強(qiáng)度減弱而落入磁性物質(zhì)收集槽中。
應(yīng)用:主要用于工業(yè)固體廢物或城市垃圾的破碎設(shè)備或焚燒爐前,除去廢物中的鐵器,防止損壞破碎設(shè)備或焚燒爐。
2.濕式CTN型永磁圓筒式磁選機(jī)構(gòu)造型式:逆流型。給料方向和圓筒旋轉(zhuǎn)方向或磁性物質(zhì)的移動方向相反。作用過程:物料由給料箱直接進(jìn)入圓筒的磁系下方,非磁性物質(zhì)由磁系左邊下方的底板上排料口排出。磁性物質(zhì)隨圓筒逆著給料方向移到磁性物質(zhì)排料端,排入磁性物質(zhì)收集槽中。
應(yīng)用:適用于粒度≤0.6mm強(qiáng)磁性顆粒的回收及從鋼鐵冶煉排出的含鐵塵泥和氧化鐵皮中回收鐵,以及回收重介質(zhì)分選產(chǎn)品中的加重質(zhì)。
3.懸吊磁鐵器懸吊磁鐵器主要用來去除城市垃圾中的鐵器,保護(hù)破碎設(shè)備及其他設(shè)備免受損壞。懸吊磁鐵器有一般式除鐵器和帶式除鐵器兩種。一般式除鐵器:鐵物數(shù)量少,通過切斷電磁鐵的電流排除鐵物帶式
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