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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