1、第第4 4章章 固体废物预处理固体废物预处理固体废弃物处理与资源化固体废弃物处理与资源化2固体废物的预处理固体废物的预处理通常是指通过物理、化学或生通常是指通过物理、化学或生物方法，将固体废物转变成便于运输、贮存、回物方法，将固体废物转变成便于运输、贮存、回收利用和处置的形态。收利用和处置的形态。常用的固体废物的常用的固体废物的预处理技术预处理技术有有压实、破碎、分压实、破碎、分选、脱水选、脱水等。等。本章重点介绍技术：两种技术的原理、方法、设备及应用3本章主要内容本章主要内容一、固体废物的分选一、固体废物的分选二、固体废物的破碎二、固体废物的破碎4一、固体废物的分选分选的作用：分选的作用：挑
2、出有用物质挑出有用物质 工矿渣中的金属；生活垃圾里的纸张、玻璃等工矿渣中的金属；生活垃圾里的纸张、玻璃等改善可处理性改善可处理性 生物处理（可生物降解性）、焚烧处理（去除灰土生物处理（可生物降解性）、焚烧处理（去除灰土等无机物，去除聚氯乙烯等）等无机物，去除聚氯乙烯等）提高破碎效率提高破碎效率5分选方法：分选方法：人工分选人工分选机械分选机械分选劳动强度大，劳动强度大，卫生条件差，卫生条件差，但识别能力强但识别能力强筛分（筛选）重力分选磁力分选电力分选光电分选摩擦分选弹跳分选粒度差异密度差异磁性差异导电性差异光电性差异摩擦性差异弹性差异6分选技术分选技术分选的物科分选的物科预处理要求预处理要求
3、应用评述应用评述固体废物固体废物产源地：产源地：手工捡选手工捡选废纸、钢铁废纸、钢铁类、非铁金类、非铁金属木材等属木材等不需要不需要适用于商业、工业与家庭垃圾收集站捡选绉纹纸、高适用于商业、工业与家庭垃圾收集站捡选绉纹纸、高质纸、金属、木材等。经济效益取决于市场价格。质纸、金属、木材等。经济效益取决于市场价格。固体废物固体废物转运站、转运站、处理中心处理中心分选：分选：手工捡选手工捡选 风力分选风力分选废报纸绉纹废报纸绉纹纸等纸等可燃性物料可燃性物料不需要不需要比在产源地分选更加经济，取决于劳动力费用。除适比在产源地分选更加经济，取决于劳动力费用。除适于轻组分中的可燃性物料分选，也可用于重组分
4、中的于轻组分中的可燃性物料分选，也可用于重组分中的金属，玻璃等资源的分选金属，玻璃等资源的分选筛筛 分分玻璃类玻璃类可不预处理，可不预处理，或先破碎与或先破碎与风力分选风力分选在分选碎玻璃时，一般要先经破碎处理，然后风选，在分选碎玻璃时，一般要先经破碎处理，然后风选，主要适用于由重组分中分选玻璃主要适用于由重组分中分选玻璃磁磁 选选铁金属铁金属破碎，风选破碎，风选大规模应用于工业固体废物与城市垃圾的分选大规模应用于工业固体废物与城市垃圾的分选静电分选静电分选重介质分重介质分选选玻璃类玻璃类铝及其他非铝及其他非铁金属铁金属破碎、风选、破碎、风选、筛选筛选必须通过实验后才能选用必须通过实验后才能选
5、用通过调整介质的比重，分离多种不同金金，每种物质通过调整介质的比重，分离多种不同金金，每种物质需用一组介质分离单元。需用一组介质分离单元。表1 固体废物分选技术与应用评价71.1.人工分选人工分选2.2.机械分选机械分选2.1 2.1 筛分筛分2.2 2.2 重力分选重力分选2.3 2.3 磁力分选磁力分选本节重点：本节重点：掌握筛分、重力分选、磁力分选等分选方法掌握筛分、重力分选、磁力分选等分选方法的原理及特点，了解各类分选设备的应用。的原理及特点，了解各类分选设备的应用。81.人工分选人工分选的功能人工分选的功能 ：回收有价值的物品（硬纸板、成捆报纸、大块金属等）回收有价值的物品（硬纸板、
6、成捆报纸、大块金属等）清除危险物品（易爆炸、不宜进行破碎机）清除危险物品（易爆炸、不宜进行破碎机）9人工分选平台人工分选平台给料皮带输送机给料皮带输送机单侧拣选，皮带宽单侧拣选，皮带宽不超过不超过60cm;60cm;双侧拣选，皮带宽双侧拣选，皮带宽90120cm90120cm皮带运动速度不大皮带运动速度不大于于9m/min9m/min102.机械分选2.1 2.1 筛分筛分筛分定义筛分定义固体废物在具有一定孔径的筛网上振动，利用固体废固体废物在具有一定孔径的筛网上振动，利用固体废物的物的粒度差粒度差，实现大颗粒和小颗粒的分离。，实现大颗粒和小颗粒的分离。11筛分过程（原理）筛分过程（原理）物料
7、分层:要使物料分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动，使筛面上的物料层处于松散状态，即按颗料大小分层，形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列。细粒透筛:位于下层的细粒到达筛面并透过筛孔。12筛分设备筛分设备固定筛固定筛滚筒筛滚筒筛振动筛振动筛13l固定筛固定筛14l滚筒筛滚筒筛15l振动筛振动筛16筛分设备筛分设备特点特点应用范围应用范围 固定筛固定筛结构简单、不需动力；结构简单、不需动力；筛分效率低，筛孔易堵筛分效率低，筛孔易堵塞塞适用于粗作业，筛分粒度大于适用于粗作业，筛分粒度大于50mm50mm的废物的废物滚筒筛滚筒筛不需很大动力，不易堵不需很大动力，不易堵塞，能有效将物料塞，能
8、有效将物料按粒按粒度分级筛选度分级筛选；筛分效率；筛分效率不高（不高（60%60%）广泛用于城市垃圾处理厂（尤其广泛用于城市垃圾处理厂（尤其是堆肥厂），主要用于粗分选是堆肥厂），主要用于粗分选振动筛振动筛构造简单、工作可靠、构造简单、工作可靠、生产能量大，筛分效率生产能量大，筛分效率高（高（90%90%）；清筛困难）；清筛困难用于具有一定硬度和弹性的颗粒用于具有一定硬度和弹性的颗粒物，如城市垃圾的一次分选和二物，如城市垃圾的一次分选和二次分选，也可用于潮湿及粘性废次分选，也可用于潮湿及粘性废物的筛分物的筛分表表2 2 常用筛分设备的特点及应用范围常用筛分设备的特点及应用范围17筛分效率筛分效率
9、筛分效率是指筛分效率是指实际得到的筛下产品重量实际得到的筛下产品重量与与入筛废物中入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物料所含小于筛孔尺寸的细粒物料重量比。重量比。%100m1m18影响筛分效率的因素：影响筛分效率的因素：筛分物料性质筛分物料性质粒度组成粒度组成:易筛粒、难筛粒、易筛粒、难筛粒、阻碍粒阻碍粒含水率和含泥量含水率和含泥量颗粒形状颗粒形状：球形、多角形、球形、多角形、片状、柱状等片状、柱状等筛分设备性能筛分设备性能筛面种类筛面种类(冲孔、冲孔、编织及棒条编织及棒条)筛孔形状筛孔形状筛孔尺寸筛孔尺寸筛子运动状况筛子运动状况筛子宽度和长度筛子宽度和长度筛面倾角筛面倾角筛分操作条件筛分操作条
10、件连续、均匀给料连续、均匀给料给料量给料量及时清理和维修及时清理和维修筛面筛面19颗粒组成：颗粒组成：易筛粒：小于易筛粒：小于0.75d;0.75d;难筛粒：大于难筛粒：大于0.75d;0.75d;阻碍粒：阻碍粒：11.5d11.5d颗粒形状和筛孔形状：颗粒形状和筛孔形状：圆形颗粒易通过方孔、圆孔筛圆形颗粒易通过方孔、圆孔筛 多角形不易通过圆孔筛，易通过长方孔筛多角形不易通过圆孔筛，易通过长方孔筛 板状、条状、片状颗粒易通过长方孔筛板状、条状、片状颗粒易通过长方孔筛筛面倾角：筛面倾角：固定筛固定筛045045；振动筛；振动筛5 5 25 25；滚动筛；滚动筛5 5 202.2 2.2 重力分选
11、重力分选重力分选是重力分选是利用混合固体在利用混合固体在介质介质中的中的密度差密度差进行分选。进行分选。介质：介质：空气、水、重液（密度比水大的液体）空气、水、重液（密度比水大的液体）类型：类型：风力分选、重介质分选、风力分选、重介质分选、惯性分选、跳汰分选惯性分选、跳汰分选 21(1)(1)风力分选风力分选v基本原理基本原理气流将较轻的物料在气流将较轻的物料在垂直方向或水平方向垂直方向或水平方向吹向较远的吹向较远的地方，而重物料由于向上气流不能支承它而沉降，或地方，而重物料由于向上气流不能支承它而沉降，或由于重物料的惯性而沉降，从而实现轻、重物料的分由于重物料的惯性而沉降，从而实现轻、重物料
12、的分离。离。v设备设备a.a.立式风选机立式风选机b.b.卧式风选机卧式风选机22a.a.立式风选机立式风选机风 机 空 气 轻 组 分 重 组 分提 到 物进 料23b.b.卧式风选机卧式风选机轻 质 组 分中 重 质 组 分重 质 组 分鼓 风 机来 空 气 除 尘 器进 料24以风选工艺为基础的城市垃圾资源化流程以风选工艺为基础的城市垃圾资源化流程25(2)(2)重介质分选重介质分选v基本原理：将相对密度不同的两种固体混合物用一种相对密度介于两者之间的重液（或重悬浮液）作分选介质，使轻颗粒上浮，重颗粒下沉，实现轻、重物料分离。26重重 介介 质质 分分 选选重重 液液重重 悬悬 浮浮 液
13、液密度高的有机溶液或无机盐密度高的有机溶液或无机盐溶液溶液特点：稳定性好，但贵特点：稳定性好，但贵各种磨细的颗粒与水组成的混合各种磨细的颗粒与水组成的混合物物(悬浮液中固体颗粒又叫加重质悬浮液中固体颗粒又叫加重质)特点：稳定性特点：稳定性差，无毒、价廉、差，无毒、价廉、易回收易回收有机或无机盐溶液有机或无机盐溶液加加 重重 质质CaCl2水:1.3 g/m3ZnCl2水:2.07 g/m3四溴甲烷四氯化碳:2.9 g/m3硅铁:3.9 g/m3，磁选回收磁铁矿:2.1 g/m3，价廉272.3 2.3 磁力分选磁力分选磁选：是利用固体废物中各种物质的磁选：是利用固体废物中各种物质的磁性差异磁性
14、差异在在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法。不均匀磁场中进行分选的一种处理方法。固体废物按其磁性大小分为固体废物按其磁性大小分为强磁性、中磁性、弱磁性强磁性、中磁性、弱磁性和非磁性和非磁性等组分。等组分。磁选设备磁选设备带式磁选机带式磁选机辊筒式磁选机辊筒式磁选机2829辊筒式磁选机辊筒式磁选机结构示意图结构示意图分选原理图分选原理图30分选小结分选小结 机械分选的方法有哪些？机械分选的方法有哪些？筛分的原理和影响筛分效率的因素？筛分的设备有哪些？筛分的原理和影响筛分效率的因素？筛分的设备有哪些？重力分选主要有哪些方法？重力分选主要有哪些方法？磁选设备有哪些？磁选设备有哪些？31二、固体废物的
15、破碎本节重点：本节重点：掌握固体废物破碎的原理、作用和方法。掌握固体废物破碎的原理、作用和方法。了解几种主要的破碎设备的结构、工作原了解几种主要的破碎设备的结构、工作原理和应用理和应用 321.1.破碎的作用破碎的作用破碎破碎是利用是利用外力外力克服固体废物质点间的内凝力而使克服固体废物质点间的内凝力而使大大块固体废物分裂成小块块固体废物分裂成小块的过程。若再进一步的加工，的过程。若再进一步的加工，使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎磨碎。破碎的主要作用有：破碎的主要作用有：粒度变小、变均匀，利于压缩、节约空间粒度变小、变均匀，利于压缩、节约空间 提
16、高分选效率提高分选效率 利于高密度填埋利于高密度填埋 利于进一步加工和资源化利于进一步加工和资源化332.2.破碎难易程度的衡量破碎难易程度的衡量（1）机械强度指固体废物抗破碎的阻力，通常用抗压强度来衡量。抗压强度抗压强度250MPa250MPa为坚硬固废；为坚硬固废；抗压强度抗压强度4025040250MPaMPa为中硬固废；为中硬固废；抗压强度抗压强度40MPa40MPa为软固废。为软固废。34（2）硬度硬度是指固废抵抗机械外力侵入的能力。有两种表示方法：对照矿物硬度确定（按莫氏硬度分为十级）对照矿物硬度确定（按莫氏硬度分为十级）由由软软硬硬排列顺序为：滑石、石膏、方解石、萤排列顺序为：滑
17、石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉石、刚玉和金刚石、磷灰石、长石、石英、黄玉石、刚玉和金刚石。固体废物与矿物相比较来确定硬度。石。固体废物与矿物相比较来确定硬度。按废物在破碎时的性状，分为最坚硬、坚硬、中按废物在破碎时的性状，分为最坚硬、坚硬、中硬和软质物料。硬和软质物料。一般情况下，机械强度越小，硬度越小，越容易破碎。但一般情况下，机械强度越小，硬度越小，越容易破碎。但有些固废在常温下呈现较高的韧性和塑性，难以破碎，需有些固废在常温下呈现较高的韧性和塑性，难以破碎，需要特殊的破碎方法。要特殊的破碎方法。353.3.破碎比破碎比在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称在破碎
18、过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为为破碎比。破碎比。表示废物粒度在破碎过程中减小的倍数，表示废物粒度在破碎过程中减小的倍数，也也表征废物被破碎的程度表征废物被破碎的程度。破碎产物粒度原废物粒度破碎比/极限破碎比极限破碎比真实破碎比真实破碎比maxmaxdDi破碎产物最大粒度废物破碎前最大粒度破碎比 cpcpdDi破碎产物的平均粒度废物破碎前的平均粒度破碎比 破碎比计算最大粒度法：平均粒度法：3637niiiii321多次（段）破碎总破碎比：多次（段）破碎总破碎比：固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎破碎段段。384.4.破碎方法破碎方法破
19、破碎碎方方法法干式破碎：干式破碎：湿式破碎：湿式破碎：在大量溶液中的破碎在大量溶液中的破碎机械能破碎：机械能破碎：利用破碎工具如齿板、锤子、钢球 非机械能破碎：非机械能破碎：利用电能、热能等，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超声波破碎 39(a)a)压碎压碎 (b)b)劈碎劈碎 (c)c)剪断剪断 (d)d)磨剥磨剥（e e）冲击破碎冲击破碎 常见的机械能破碎方法常见的机械能破碎方法405.5.破碎工艺流程破碎工艺流程单纯单纯破碎工艺破碎工艺 带预先筛分带预先筛分的破碎工艺的破碎工艺 带检查筛分带检查筛分的破碎工艺的破碎工艺 带预先和检查筛分带预先和检查筛分的破碎工艺的破碎工艺 416.6.破
20、碎设备破碎设备破碎机破碎机剪切式破碎机剪切式破碎机 颚式破碎机颚式破碎机辊式破碎机辊式破碎机冲击式破碎机冲击式破碎机（锤式破碎机、（锤式破碎机、反击式破碎机）反击式破碎机）粉磨机粉磨机42（1 1）颚式破碎机）颚式破碎机类型类型简单摆动颚式破碎机（运动轨迹简单，结构复杂）复杂摆动颚式破碎机（运动轨迹复杂，结构简单）43机机架架破碎齿破碎齿板板可动鄂板可动鄂板心轴心轴飞飞轮轮偏 心偏 心轴轴连连杆杆弹弹簧簧拉杆拉杆后推力后推力板板前推力前推力板板简摆结构图简摆结构图44复摆结构图复摆结构图45颚式破碎机的特点和应用特点：结构简单、坚固、维护方便、高度小、工作可靠。应用：破碎强度及韧性高、腐蚀性强
21、的废物46（2 2）辊式破碎机）辊式破碎机工作原理旋转的工作转辊借助摩擦力将给到它上面的物料块拉入破碎腔内，使之受到挤压和磨剥作用(兼有劈碎和剪切作用)而破碎，最后由转辊带出破碎腔成为破碎产品排出。47根据辊子的根据辊子的特点分类特点分类光辊破碎机：光辊破碎机：辊子表面光滑辊子表面光滑齿辊破碎机：齿辊破碎机：辊子表面有破碎齿牙辊子表面有破碎齿牙单齿辊单齿辊双齿辊双齿辊类型：48光辊破碎机光辊破碎机破碎形式是挤压和研磨；适宜处理硬性物料49双齿轮双齿轮单齿轮单齿轮齿辊破碎机齿辊破碎机F物料从上方给入两齿辊中间，两物料从上方给入两齿辊中间，两齿辊同步相对转动，齿牙将物料咬齿辊同步相对转动，齿牙将物
22、料咬住并加以破碎，破碎后产品随齿辊住并加以破碎，破碎后产品随齿辊转动从下部排出。转动从下部排出。F由破碎板和齿辊之间形成上宽下窄的由破碎板和齿辊之间形成上宽下窄的破碎腔破碎腔，物料给入破碎腔，大块物料在破碎腔上部被物料给入破碎腔，大块物料在破碎腔上部被长齿劈碎，小块物料在下部被进一步破碎，长齿劈碎，小块物料在下部被进一步破碎，破碎产品从下部缝隙排出。破碎产品从下部缝隙排出。破碎形式是劈碎；适宜处理脆性物料50（3 3）锤式破碎机）锤式破碎机51单转子锤式破碎机单转子锤式破碎机双转子锤式破碎机双转子锤式破碎机按转子数目按转子数目可逆可逆不可逆不可逆按破碎轴按破碎轴安装方式安装方式卧轴锤式破碎机卧
23、轴锤式破碎机立轴锤式破碎机立轴锤式破碎机锤锤式式破破碎碎机机的的类类型型52细粒级产品出口细粒级产品出口风力分级机风力分级机物料入口物料入口不可逆单转子不可逆单转子可逆单转子可逆单转子 双转子双转子53卧轴锤式卧轴锤式破碎机破碎机54立轴锤式立轴锤式破碎机破碎机55锤式破碎机的特点和应用锤式破碎机的特点和应用特点特点 破碎产物的粒度均匀破碎产物的粒度均匀缺点缺点 噪声大、安装要采取防震、隔音措施噪声大、安装要采取防震、隔音措施适用固体废物适用固体废物 大体积、硬质大体积、硬质 中等硬度且腐蚀性弱的固体废物中等硬度且腐蚀性弱的固体废物 含水及油质的有机物、纤维结构、弹性和韧性较强含水及油质的有机
24、物、纤维结构、弹性和韧性较强的木块、石棉水泥废料、回收石棉纤维和金属切屑的木块、石棉水泥废料、回收石棉纤维和金属切屑56（4 4）剪切式破碎机）剪切式破碎机工作原理：工作原理：靠一组靠一组固定刀固定刀与一组与一组(或两组或两组)活动刀活动刀之间的之间的剪切剪切作用完作用完成固体废物的破碎过程。成固体废物的破碎过程。分类：分类：根据活动刀的运动方式根据活动刀的运动方式回转式回转式往复式往复式57 往复式剪切机结构示意图往复式剪切机结构示意图 固定刀固定刀活动刀活动刀 固定刀和活动刀交错排列，通过下端活动铰轴连接，尤似固定刀和活动刀交错排列，通过下端活动铰轴连接，尤似一把无柄剪刀。当呈开口状态时，
25、从侧面看固定刀和活动刀呈一把无柄剪刀。当呈开口状态时，从侧面看固定刀和活动刀呈V字形。固体废物由上端给入，通过液压装置缓缓将活动刀推字形。固体废物由上端给入，通过液压装置缓缓将活动刀推向固定刀，当向固定刀，当V字形闭合时，废物被挤压破碎，破碎物大小约字形闭合时，废物被挤压破碎，破碎物大小约30cm。这种破碎机适合松散的片、条状废物的破碎。这种破碎机适合松散的片、条状废物的破碎。58 由固定刀（由固定刀（12片）和旋转刀（片）和旋转刀（35片）组成。固体废片）组成。固体废物给入料斗，依靠高速转动的旋转刀和固定刀之间的间隙挤物给入料斗，依靠高速转动的旋转刀和固定刀之间的间隙挤压和剪切破碎，破碎产品
26、经筛缝排出机外。该机的缺点是当压和剪切破碎，破碎产品经筛缝排出机外。该机的缺点是当混入硬度较大的杂物时，易发生操作事故。混入硬度较大的杂物时，易发生操作事故。这种破碎机适合这种破碎机适合家庭生活垃圾的破碎。家庭生活垃圾的破碎。回转式剪切机结构示意图回转式剪切机结构示意图固体废物固体废物固定刀固定刀旋转刀旋转刀筛网筛网59（5 5）粉磨机）粉磨机球磨机（介质是钢球）球磨机（介质是钢球）自磨机（无其他介质）自磨机（无其他介质）干式干式湿式湿式60筒体筒体端盖端盖给料给料轴承轴承大齿圈大齿圈排料排料筒体筒体 筒体内装有直径筒体内装有直径25150mm钢球，装入量为筒体有效容积钢球，装入量为筒体有效容
27、积的的25%50%。当筒体转动时，在摩擦力、离心力和衬板共同作用下，钢当筒体转动时，在摩擦力、离心力和衬板共同作用下，钢球和废物被衬板提升。当提升到一定高度后，在钢球和废物本球和废物被衬板提升。当提升到一定高度后，在钢球和废物本身重力作用下，产生自由泻落和抛落，从而对筒体内底角区废身重力作用下，产生自由泻落和抛落，从而对筒体内底角区废物产生冲击和研磨作用，使废物粉碎。物产生冲击和研磨作用，使废物粉碎。球磨机球磨机61干式自磨机由给料斗、干式自磨机由给料斗、短筒体、传动部分和排短筒体、传动部分和排料斗等组成。料斗等组成。给料粒度一般给料粒度一般300400mm，一次磨细到一次磨细到0.1mm以下，粉碎比可以下，粉碎比可达达30004000，比球磨机等有介质磨机比球磨机等有介质磨机大数十倍。大数十倍。自磨机自磨机62破碎小结破碎小结 破碎的作用和目的破碎的作用和目的 几个概念：机械强度、硬度、破碎比、破碎段几个概念：机械强度、硬度、破碎比、破碎段 几种机械破碎方法几种机械破碎方法 几中常用的破碎机几中常用的破碎机
