固体废弃物处理与资源化（Treatment and Reclamation of Solid Waste） ;钒及钒化合物; 【概念】 压实破碎 分选 【方法原理】 固态废料压实、破碎、分选的基础理论和方法 ;固态废料的预处理 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回收处理方法，其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。预处理技术主要有压实、破碎和分选等。 预处理的作用： 以填埋为主的废物（压实：降低废物的体积，减少运输量和运输费用，提高填埋场的利用效率） 以焚烧或堆肥为主的废物（破碎：不需要压实处理，破碎、分选使物料粒度均匀、大小适宜，有利于提高焚烧和堆肥化效率） 废物的资源综合利用（破碎和分选：实现不同物料分别回收利用）;2.1 固态废料的压实; 以城市生活垃圾为例，压实前容重通常在0.1～0.6t/m3 范围，经过一般机械压实后，容重可提高到1 t/m3左右。 如果通过高压压缩，垃圾容重可达1.125～1.38 t/m3，体 积则可减少为原来体积的1/3～1/10。因此固态废料填埋 前常需进行压实处理，尤其对松散型废物或中空性废物 事先压碎更显必要。压实操作的具体压力大小可根据处 理废物的物理性质（如易压缩性、脆性等）而定。一般 开始阶段，随压力增加，物料容重较迅速增加，以后这 种变化会逐渐减弱，且有一定限度。即使增加外压，并 不能使废物容重无限增大(这是由于压实后垃圾会产生反 弹力，类似于分子距离太近会使斥力大幅度提升的道理)。; 实践证明，未经破碎的原状城市垃圾，压实容重极限值约为1.1 t/m3。比较经济的方法是先破碎再压实，可提高压实效率，即用较小的压力取得相同的增加容重效果。固态废料经压实处理，增加容重，减少体积后，能大大的提升收集容器与运输工具的装载效率，在填埋处置时可提高场地的利用率。 ;2、压实程度的量度 为判断压实效果，比较压实技术与压实设备的效率，常用空隙比与空隙率、湿密度与干密度、体积减少百分比、压缩比与压缩倍数等指标来表征固态废料的压实程度。 ①空隙比与空隙率 a.空隙比 固态废料可设想为各种固体???体颗粒及颗粒之间充满气体空隙共同构成的集合体。由于固体颗粒本身空隙较大，而且许多固体物料有吸收能力和表面吸附能力，因此，废物中水分主要都存在于固体颗粒中，而不存在空隙中，不占据体积。故固态废料的总体积（Vm）就等于包括水分在内的固体颗粒体积（Vs）与空隙体积（Vv）之和。即： Vm= Vs+ Vv (3-1) 则废物的空隙比（e）可定义为： e = Vv/ Vs (3-2) ; b.空隙率 用的更多的参数是空隙率(ε),可定义为: ε=Vv/Vm (3-3) 空隙比或空隙率越低，则表明压实程度越高，相应的容重越大。 ②湿密度与干密度 如果忽略空隙中的气体质量，固态废料的总质量(Wm)就等于固体物质质量(Ws)与水份质量(Ww)之和，即: Wm= Ws +Ww 固态废料的湿密度：?w= Wm / Vm 干密度：?d= Ws / Vm 实际上，废物收运，及处理过程中测定的物料质量常都包括水分，故一般 容重均是湿密度。压实前后固态废料密度值及其变化率不大，是度量压实 效果的重要参数，也容易测定，故比较实用。 ; ③体积减少百分比 体积减少百分比（R）用下式表示： R=[（Vi－Vf）/Vi]×100% (3-4) 式中，R为体积减少百分比，%； Vi为压实前废物的体积，m3； Vf为压实后废物的体积，m3。 ④压缩比与压缩倍数 a压缩比 压缩比（r）可定义为： r= Vf/ Vi（r≤1） (3-5) 显然，r越小，说明压实效果越好。 b 压缩倍数 压缩倍数（n）可定义为： n= Vi/ Vf （n≥1） (3-6) n 与r互为倒数，显然n越大，证明压实效果越好，工程上以习惯用n更 普遍。 体积减少百分比R与压实倍数（n）可互相推算。其相互关系如图2-7-1 所示 。; 由图看出，体积减少百分比在80%以下变化时，压实倍数在1-5之间，变化幅度较少；当R值越过80%以上时，n值急剧上升，几乎成直线%时，可推出n= Vi/ Vf=10；R=95%时，n= Vi/ Vf=20。;2.1.2 压实设备类型 根据操作情况，用于固态废料的压实设备可分为 固定式和移动式两大类。凡用人工或机械方法（液压方 式为主）把废物送到压实机械里进行压实的设备称为固 定式。各种家用小型压实器、废物收集车上配备压实器 及中转站配置的专用压实机等均属固定式压实设备。而 移动式是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压实机、 钢轮式布料压实机以及其他专门设计的压实机具。; 1、固定式压实设备 ①结构型式 压实器通常由一个容器单元和一个压实单元组成。容器单元通过料箱或料斗（视单位装料量大小而定）接受固态废料物料，并把它们供入压实单元，压实单元通常装有用液压（亦可用气压）控制操作的挤压头，利用一定的挤压力把固态废料压成致密的形式。目前使用的压实器，有的是为处理金属类废物设计的，有的是为处理城市普通垃圾设计的。常用的固定式压实器最重要的包含水平压实器、三向联合压实器和回转式压实器等。;图2-1 水平式压实器;图2-2 三向联合式压实器; ② 基本信息参数 固定式压实器的基本信息参数包括： a. 装料截面尺寸 b. 循环时间 c. 压面上的压力 d. 压面的行程长度 e. 体积排率;2、移动式压实设备 移动式压实器是指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压实机、钢轮式布料压实机以及其他专门设计的压实机具。按压实过程工作原理，移动式压实器可分为碾（滚）压、夯实、振动三种，相应有碾(滚)压压实机、夯实压实机、振动压实机三大类。固态废料压实处理主要是采用碾(滚)压方式。图2-4所示为填理场常用压实机。;图2-4填埋场常用的压实机;2.1.3 压实工艺流程 ;2.2 固态废料的破碎;2、破碎的目的;3、破碎流程;4、破碎方法;图2-7 机械破碎方法;5、破碎比与破碎段 ;5、破碎比与破碎段 ;2.2.2 破碎机;2.2.3 低温破碎;2.2.3 低温破碎;塑料的低温破碎 有关塑料的低温破碎的研究成果，可以归纳如下： 塑料脆化点（℃）：例如，聚氯乙烯-5～-20；聚乙烯为-95～-135；聚丙烯为0～20; 冷冻装置：冷冻槽绝热壁厚300mm，从顶部喷射液氮雾，塑料置于槽内运输皮带上向前移动4m，从喷射雾开始后4min，槽内温度将为-75℃；62min后降达-167℃，温度分布大体上均匀。 破碎温度：采用只具有拉伸、弯曲、压缩作用力的破碎机时，所需动力大于常温破碎。如用带冲击力的破碎机时，情况正好相反。因此，若以冲击破碎为主，配合张力和剪切力破碎机最适合于低温选择性破碎。;用低温破碎法从有色金属混合物等废物中回收铜、锌、铝 美国某研究机构对有色金属混合物、废轮胎、包覆电线电缆等废物进行低温选择破碎（－72℃，1min），从2.5cm以上产物中可回收97%的铜，100％的铝（不含锌），从2.5cm以下产物中可回收2.8％的铜，100%的锌（不含铝），说明能进行选择性破碎。 如果采用常温破碎，则锌因为有延展性破碎，25mm以上产物中锌残留率达到82.7％，说明低温破碎能进行选择性破碎。;汽车轮胎的低温破碎;2.2.4 湿式破碎;2.2.4 湿式破碎;2.2.4 湿式破碎; 分选是将固态废料中可回收利用或不利于后续 处理、处置工艺要求的物料用人工或机械方法分门 别类地分离出来，并加以综合利用的过程。 废物分选方法有人工拣选和机械分选。根据 废物组成中各种物质的粒度、密度、磁性、电性、 光电性、摩擦性及弹性的差异，将机械分选又分为 筛分、重力分选、光电分选、磁力分选、电力分选 和摩擦与弹跳分选等。;2.3.1 筛分 （1）定义 筛分是利用筛子使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滞留在筛面上，从而完成粗细物料分离的过程。 该分离过程可以看作是物料分层和细粒透筛两个阶段组成。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。 （2）筛分效率 由于筛分过程较复杂，影响筛分质量的因素也多种多样，通常用

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