第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 可增加到5~10。压缩后的垃圾或袋装或打捆,对于大型压缩块,往往先将铁丝 网置于压缩腔内,再装入废物,因而压缩完成后即己牢固捆好 除了便于运输外,固体废物压实处理还具有以下优点: (1)减轻环境污染。 经过高压压缩的垃圾块切片用显微镜镜检表明,它已成为一种均匀的类塑料 结构。日本东京湾的垃圾块在自然暴露三年后检验,没有任何可见的降解痕迹, 足见其确已成为一种惰性材料,从而减轻了对环境的污染。 (2)快速安全造地 用惰性固体废物压缩块作地基或填海造地材料,上面只需覆盖很薄土层,所 填场地不必作其它处理或等待多年的沉降,即可利用 (3)节省贮存或填埋场地。 寸于废金属切屑、废钢铁制品或其它废渣,其压缩块在加工利用之前,往往 需要堆存保管,对于放射性废物要深埋于地下水泥堡或废矿坑等中,压缩处理可 大大节省贮存场地;对于城市垃圾的填埋处置,生活垃圾压缩后容积可减少 60%~90%,从而可大大节省目前国内外均日趋紧张的填埋用地。 固体废物的压实过程是用固体废物压实器完成的,其结构主要由容器单元和 压实单元两部分组成。容器单元接受废物;压实单元利用液压或气压作动力,使 废物致密化。压实器有固定式和移动式两种形式,固定式一般设在废物转运站 髙层住宅垃圾滑道底部等需要压实废物的场合,移动式压实器一般安装在收集垃 圾的车上,收集到废物后即行压缩,随后运往处置场地。图9-1所示是常见的固 体废物压实器。 固体废物压实处理流程随固体废物性质的差异和处理目的的不同而不尽相 同。图9-2所示是较为先进的国外城市垃圾的压缩处理工艺流程。垃圾先装入垫 有铁丝网的容器中,然后送入压实机压缩,压力为160~200 kgf/cm2(1kgf≈9.8N), 压缩比为5。压块由上向运动活塞推出压缩腔,送入180~200℃的沥青浸渍池浸 渍10秒,以涂浸沥青防漏,冷却后经输送皮带装入汽车运往垃圾填埋场。压缩 污水经油水分离器进入活性污泥处理系统,处理水灭菌后排放 3.固体废物的破碎 固体废物破碎( fragmentation)就是利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使 大块固体废物分裂成小块以便资源化利用或进行最终处置的过程。使小块固体废 物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。经过破碎和磨碎的固体废物,粒度变得小而 均匀,具有以下优点:便于压缩、运输、贮存和高密度填埋:可提髙焚烧、热解、 熔烧及压缩等处理过程的稳定性和处理效率;便于分选、拣选回收有价物质和材 料;避免粗大、锋利的废物损坏分选、焚烧、热解等设备或炉腔;为固体废物的 下一步加工和资源化作准备 固体废物的破碎按原理通常有两类方法:物理方法和机械方法。前者有低温 冷冻破碎法和超声波破碎法,低温冷冻破碎已成功用于废塑料制品、废橡胶制品 等的破碎;超声波破碎法目前还处于实验室阶段。机械方法有挤压、劈裂、弯曲、 磨剥、冲击和剪切破碎等方法,如图9-3所示 第11页
第 11 页 可增加到 5～10。压缩后的垃圾或袋装或打捆，对于大型压缩块，往往先将铁丝 网置于压缩腔内，再装入废物，因而压缩完成后即已牢固捆好。 除了便于运输外，固体废物压实处理还具有以下优点： （1）减轻环境污染。 经过高压压缩的垃圾块切片用显微镜镜检表明，它已成为一种均匀的类塑料 结构。日本东京湾的垃圾块在自然暴露三年后检验，没有任何可见的降解痕迹， 足见其确已成为一种惰性材料，从而减轻了对环境的污染。 （2）快速安全造地。 用惰性固体废物压缩块作地基或填海造地材料，上面只需覆盖很薄土层，所 填场地不必作其它处理或等待多年的沉降，即可利用。 （3）节省贮存或填埋场地。 对于废金属切屑、废钢铁制品或其它废渣，其压缩块在加工利用之前，往往 需要堆存保管，对于放射性废物要深埋于地下水泥堡或废矿坑等中，压缩处理可 大大节省贮存场地；对于城市垃圾的填埋处置，生活垃圾压缩后容积可减少 60%～90%，从而可大大节省目前国内外均日趋紧张的填埋用地。 固体废物的压实过程是用固体废物压实器完成的，其结构主要由容器单元和 压实单元两部分组成。容器单元接受废物；压实单元利用液压或气压作动力，使 废物致密化。压实器有固定式和移动式两种形式，固定式一般设在废物转运站、 高层住宅垃圾滑道底部等需要压实废物的场合，移动式压实器一般安装在收集垃 圾的车上，收集到废物后即行压缩，随后运往处置场地。图 9-1 所示是常见的固 体废物压实器。 固体废物压实处理流程随固体废物性质的差异和处理目的的不同而不尽相 同。图 9-2 所示是较为先进的国外城市垃圾的压缩处理工艺流程。垃圾先装入垫 有铁丝网的容器中，然后送入压实机压缩，压力为160～200kgf/cm（2 1kgf≈9.8N）， 压缩比为 5。压块由上向运动活塞推出压缩腔，送入 180～200℃的沥青浸渍池浸 渍 10 秒，以涂浸沥青防漏，冷却后经输送皮带装入汽车运往垃圾填埋场。压缩 污水经油水分离器进入活性污泥处理系统，处理水灭菌后排放。 3． 固体废物的破碎 固体废物破碎（fragmentation）就是利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使 大块固体废物分裂成小块以便资源化利用或进行最终处置的过程。使小块固体废 物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。经过破碎和磨碎的固体废物，粒度变得小而 均匀，具有以下优点：便于压缩、运输、贮存和高密度填埋；可提高焚烧、热解、 熔烧及压缩等处理过程的稳定性和处理效率；便于分选、拣选回收有价物质和材 料；避免粗大、锋利的废物损坏分选、焚烧、热解等设备或炉腔；为固体废物的 下一步加工和资源化作准备。 固体废物的破碎按原理通常有两类方法：物理方法和机械方法。前者有低温 冷冻破碎法和超声波破碎法，低温冷冻破碎已成功用于废塑料制品、废橡胶制品 等的破碎；超声波破碎法目前还处于实验室阶段。机械方法有挤压、劈裂、弯曲、 磨剥、冲击和剪切破碎等方法，如图 9-3 所示
第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 垃圾 铁丝网 回 沥青浸渍 的道 冷却 排水污水机械洗净 稀释水 溶分离槽曝气槽沉淀槽 图9-2城市垃圾压缩处理工艺流程 (a)压碎 b)臂开 c)折 (d)磨刹 (e)冲击 图9-3机械破碎方法 选择杋械破碎方法时,需视固体废物的杋械强度特别是其硬度而定。对于脆 硬性废物,如废石和废渣等多采用挤压、劈裂、冲击、磨剥方法破碎;对于柔硬 性废物,如废钢铁、废汽车、废塑料等多采用冲击和剪切破碎。对于含有大量废 纸的城市垃圾,一般采用的是湿式和半湿 式破碎。对于一般的粗大固体废物,通常 冲撞板 是先剪切,压缩成一定形状,再送入破碎级冲撞板 小一固体废物 机 下面简要介绍几种普遍采用的固体 废物破碎方式及其设备。 (1)挤压式破碎。 挤压式破碎是一种利用机械的挤压 作用使废物破碎的方法(图9-3(a))。所 用设备一般采用一个挤压面固定,另一个 旋转打击刀 t排出凵 挤压面作往复运动的形式,也称为颚式破 碎机。 图9-4 Hazemag型冲击式破碎机 (2)冲击式破碎。 冲击式破碎是一物体撞击另一物体时,前者的动能迅速转变为后者的形变位 能,而且集中在被撞击处,从而使物料破碎的一种方法。如果撞击速度很髙,形 变来不及扩展到被撞击物全部,就在撞击处产生相当大的局部应力。如果进行反 第12页
第 12 页 选择机械破碎方法时，需视固体废物的机械强度特别是其硬度而定。对于脆 硬性废物，如废石和废渣等多采用挤压、劈裂、冲击、磨剥方法破碎；对于柔硬 性废物，如废钢铁、废汽车、废塑料等多采用冲击和剪切破碎。对于含有大量废 纸的城市垃圾，一般采用的是湿式和半湿 式破碎。对于一般的粗大固体废物，通常 是先剪切，压缩成一定形状，再送入破碎 机。 下面简要介绍几种普遍采用的固体 废物破碎方式及其设备。 （1）挤压式破碎。 挤压式破碎是一种利用机械的挤压 作用使废物破碎的方法（图 9-3（a））。所 用设备一般采用一个挤压面固定，另一个 挤压面作往复运动的形式，也称为颚式破 碎机。 （2）冲击式破碎。 冲击式破碎是一物体撞击另一物体时，前者的动能迅速转变为后者的形变位 能，而且集中在被撞击处，从而使物料破碎的一种方法。如果撞击速度很高，形 变来不及扩展到被撞击物全部，就在撞击处产生相当大的局部应力。如果进行反 图 9－2 城市垃圾压缩处理工艺流程 图 9-4 Hazemag 型冲击式破碎机 图 9-3 机械破碎方法
第二炮兵工程学院(环境工程学)魏 复冲击,则可使载荷超过疲劳极限,使被撞击物碎裂。因此用髙频率冲击法破碎 有很好的效果。 冲击式破碎机大多是旋转式,都是利用冲击作用进行破碎的。图9-4为 Hazemag 型冲击式破碎机。冲击式破碎几乎适于所有颗粒较为粗大的固体废物 (3)剪切式破碎 剪切式破碎是一种利用机械的剪切力破碎固体废物的方法。剪切式破碎作用 发生在互呈一定角度能够逆向运动或闭合的刀刃之间。一般刀刃分固定刃和可动 刃,可动刃又分往复刃和回转刃。图9-5所示为林德曼( Lindemann)式剪切破 (a)预压机 (b)剪切机 图9-5林德曼剪切式破碎机 1-压块:2-刀具:3-推料杆:4-冲头 碎机,其可动刃为往复式,分预备压缩机和剪切机两部分。剪切式破碎适于处理 城市垃圾中的纸、布等纤维织物,金属类废物等。 给料 图9-6球磨机示意图 1-筒体:2-端盖:3-轴承:4-小齿轮:5-传动大齿圈 (4)磨剥式破碎 磨剥式破碎即磨碎,在固体废物处理与利用中占有重要地位。图96是磨剥 式破碎常用设备球磨机的构造示意图。它主要由圆柱形筒体、端盖、中空轴颈 轴承和传动大齿圈等部件组成。筒体装有直径为25~150mm的钢球。当电机联 轴器和小齿轮带动大齿圈和筒体转动时,在磨檫力、离心力和筒壁衬板的共同作 用下,钢球和物料被提升到一定高度,然后在其本身重力作用下,产生自由泻落 和抛落,从而对筒体内底脚区的物料产生冲击和研磨作用,使物料粉碎。物料达 到磨碎细度要求后,由风机抽岀。磨剥式破碎广泛用于用煤矸石、钢渣生产水泥、 砖瓦、化肥等过程以及垃圾堆肥的深加工过程。 (5)低温破碎。 对于在常温下难以破碎的固体废物,可利用其低温变脆的性能而有效地破 碎,亦可利用不同物质脆化温度的差异进行选择性破碎,即所谓低温破碎。低温 破碎技术适用于常温下难以破碎的复合材质的废物,如钢丝胶管、橡胶包覆电线 第13页
第 13 页 复冲击，则可使载荷超过疲劳极限，使被撞击物碎裂。因此用高频率冲击法破碎 有很好的效果。 冲击式破碎机大多是旋转式，都是利用冲击作用进行破碎的。图 9-4 为 Hazemag 型冲击式破碎机。冲击式破碎几乎适于所有颗粒较为粗大的固体废物。 （3）剪切式破碎。 剪切式破碎是一种利用机械的剪切力破碎固体废物的方法。剪切式破碎作用 发生在互呈一定角度能够逆向运动或闭合的刀刃之间。一般刀刃分固定刃和可动 刃，可动刃又分往复刃和回转刃。图 9-5 所示为林德曼（Lindemann）式剪切破 碎机，其可动刃为往复式，分预备压缩机和剪切机两部分。剪切式破碎适于处理 城市垃圾中的纸、布等纤维织物，金属类废物等。 （4）磨剥式破碎。 磨剥式破碎即磨碎，在固体废物处理与利用中占有重要地位。图 9-6 是磨剥 式破碎常用设备球磨机的构造示意图。它主要由圆柱形筒体、端盖、中空轴颈、 轴承和传动大齿圈等部件组成。筒体装有直径为 25～150mm 的钢球。当电机联 轴器和小齿轮带动大齿圈和筒体转动时，在磨檫力、离心力和筒壁衬板的共同作 用下，钢球和物料被提升到一定高度，然后在其本身重力作用下，产生自由泻落 和抛落，从而对筒体内底脚区的物料产生冲击和研磨作用，使物料粉碎。物料达 到磨碎细度要求后，由风机抽出。磨剥式破碎广泛用于用煤矸石、钢渣生产水泥、 砖瓦、化肥等过程以及垃圾堆肥的深加工过程。 （5）低温破碎。 对于在常温下难以破碎的固体废物，可利用其低温变脆的性能而有效地破 碎，亦可利用不同物质脆化温度的差异进行选择性破碎，即所谓低温破碎。低温 破碎技术适用于常温下难以破碎的复合材质的废物，如钢丝胶管、橡胶包覆电线 （a）预压机 （b）剪切机 图 9-5 林德曼剪切式破碎机 1-压块；2-刀具；3-推料杆；4-冲头 图 9-6 球磨机示意图 1-筒体；2-端盖；3-轴承；4-小齿轮；5-传动大齿圈
第二炮兵工程学院《环境工程学》教案 电缆,废家用电器等橡胶和塑料制品等。 低温破碎的工艺流程如图97所示。先将固体废物投入预冷装置,再进入浸没冷 却装置,这样橡胶、塑料等易冷脆物质迅速脆化,然后送λ髙速冲击破碎杋破碎, 使易脆物质脱落粉碎。破碎产品再进入各种分选设备进行分选 采用低温破碎,同一种材质破碎的尺寸大体一致,形状好,便于分离。但因通常 采用液氮作制冷剂,而制造液氮需耗用大量能源,因此,发展该技术必须考虑在 经济效益上能否抵上能源方面的消耗费用。 (6)湿式和半湿式破碎 湿式破碎技术最早是美国开发的,主要以回收城市垃圾中的大量纸类为目 的。由于纸类在水力的作用下发生浆化,然后将浆化的纸类用于造纸,从而达到 回收纸类的目的。图9-8为湿式破碎机。垃圾用传送带投入破碎机,破碎机于圆 形槽底上安装多孔筛,筛上设有6个刀片的旋转破碎辊,使投入的垃圾和水一起 激烈旋转,废纸则破碎成浆状,透过筛孔由底部排出,难以破碎的筛上物(如金 式脱水提升机 预冷装置 液氮|浸没冷却装置含纸 高速冲击破碎机Q 有色金属铁 皮带运输 电动机日时减速机浆液 循环用水 速」静电分离L磁选 图9-8湿式破碎机 图9-7低温破碎工艺流程图 属等)从破碎机侧口排出,再用斗式提升机送至磁选器将铁与非铁物质分离 半湿式破碎则是利用各类物质在一定均匀湿度下的耐剪切、耐压缩、耐冲击 性能等差异很大的特点,在不同的湿度下选择不同的破碎方式,实现对废物的选 择性破碎和分选。 湿式和半湿式破碎特别适于回收含纸屑较多的城市垃圾中的纸纤维、玻璃、 铁和有色金属。 固体废物的分选 固体废物分选( selecting),就是把固体废物中可回收利用的或不利于后续处 理、处置工艺要求的物粒分离出来。这是继破碎以后固体废物处理过程中重要的 处理环节之一。根据废物的物理和物理化学性质不同,主要有以下分选方法:筛 分、重力分选、磁力分选、静电分选、光电分选、涡电流分选以及浮选等 (1)筛分 筛分亦称筛选,是利用具有不同粒度分布的固体物料之粒度差别,将物料中 小于筛孔的细粒物料透过筛网,而大于筛孔的粗粒物料留在筛网上面,完成粗、 细料分离的过程。影响筛分效率的因素,包括振动方式、振动频率、振动方向、 筛子角度、粒子反弹力差异、筛孔数目及与筛孔大小相近的粒子占总粒子的百分 第14页
第 14 页 电缆，废家用电器等橡胶和塑料制品等。 低温破碎的工艺流程如图 9-7 所示。先将固体废物投入预冷装置，再进入浸没冷 却装置，这样橡胶、塑料等易冷脆物质迅速脆化，然后送入高速冲击破碎机破碎， 使易脆物质脱落粉碎。破碎产品再进入各种分选设备进行分选。 采用低温破碎，同一种材质破碎的尺寸大体一致，形状好，便于分离。但因通常 采用液氮作制冷剂，而制造液氮需耗用大量能源，因此，发展该技术必须考虑在 经济效益上能否抵上能源方面的消耗费用。 （6）湿式和半湿式破碎。 湿式破碎技术最早是美国开发的，主要以回收城市垃圾中的大量纸类为目 的。由于纸类在水力的作用下发生浆化，然后将浆化的纸类用于造纸，从而达到 回收纸类的目的。图 9-8 为湿式破碎机。垃圾用传送带投入破碎机，破碎机于圆 形槽底上安装多孔筛，筛上设有 6 个刀片的旋转破碎辊，使投入的垃圾和水一起 激烈旋转，废纸则破碎成浆状，透过筛孔由底部排出，难以破碎的筛上物（如金 属等）从破碎机侧口排出，再用斗式提升机送至磁选器将铁与非铁物质分离。 半湿式破碎则是利用各类物质在一定均匀湿度下的耐剪切、耐压缩、耐冲击 性能等差异很大的特点，在不同的湿度下选择不同的破碎方式，实现对废物的选 择性破碎和分选。 湿式和半湿式破碎特别适于回收含纸屑较多的城市垃圾中的纸纤维、玻璃、 铁和有色金属。 4．固体废物的分选 固体废物分选（selecting），就是把固体废物中可回收利用的或不利于后续处 理、处置工艺要求的物粒分离出来。这是继破碎以后固体废物处理过程中重要的 处理环节之一。根据废物的物理和物理化学性质不同，主要有以下分选方法：筛 分、重力分选、磁力分选、静电分选、光电分选、涡电流分选以及浮选等。 （1）筛分。 筛分亦称筛选，是利用具有不同粒度分布的固体物料之粒度差别，将物料中 小于筛孔的细粒物料透过筛网，而大于筛孔的粗粒物料留在筛网上面，完成粗、 细料分离的过程。影响筛分效率的因素，包括振动方式、振动频率、振动方向、 筛子角度、粒子反弹力差异、筛孔数目及与筛孔大小相近的粒子占总粒子的百分 图 9-7 低温破碎工艺流程图 图 9-8 湿式破碎机