第三章固体废物的预处理.ppt

固体废弃物的处理与处置Treatment&Disposal of Solid Wastes,第三章固体废物的预处理,第一节 固体废物的压实 第二节 固体废物的破碎 第三节 固体废物的分选 第四节 固体废物的脱水,第一节 固体废物的压实,一、压实的目的及操作原理 二、固体废物压实器 三、压实器的选择,一、压实的目的和原理,通过外力加压于松散的固体废物，以缩小其体积，使固体废物变得密实的操作简称为压实，又称压缩。,当对固体废物实施压实操作时：压力，空隙体积，表观体积也随之，而容重。,压实原理,固体废物经过压实处理后体积减少的程度叫压缩比R：,容重：固体废物的干密度，用表示。,固体废物颗粒重,固体废物中水分重,固体废物表观体积,固体废物总重,压实的适用对象：主要适用于压缩性能大而复原性小的物质，如冰箱、洗衣机、纸箱、纸袋、纤维、废金属细丝等。有些固体废物如木头、玻璃、金属、塑料块等本身已经很密实的固体或是焦油、污泥等半固体废物不宜作压实处理。,二、压实设备：压实器,图3.1 水平压实器结构图,图3.2 三向联合压实器,(一)金属类废物压实器,图3.3 回转式压实器,压头,压 头,压 头,(二)城市垃圾压实器,高层住宅垃圾滑道下的压实器,（b）钢轮压实机,（a）高履带压实机,图3-4 填埋场常用的移动式压实机,图3.5 城市垃圾压缩处理工艺流程,180200沥青浸渍池10s,压力为1620MPa，压缩比可达5：1,三、压实器的选择,压实器的选择主要针对压缩比，应当选择合适的压缩比和使用压力。此外，应注意压缩过程中的情况，如城市垃圾压缩过程中会出现水分，塑料热压时会粘在压头上等，应对不同废物采用不同压缩机。在城市垃圾的综合利用中，垃圾压实后产生水分，在风选分离纸时是不利的，因此，是否选用压实装置与后继处理过程也有关、应当综合考虑。,第二节 固体废物的破碎,一、破碎的基础理论 二、破碎机 三、低温破碎与湿式破碎,低温破碎与常温破碎的区别、湿式破碎与干式破碎的区别,知识点：,破碎、破碎段、低温破碎、湿式破碎,重 点：,难 点：,破碎机工作原理及类型,第一节 破碎的基础理论,破碎：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的过程。磨碎：使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程。,区分概念,目的,1。为便于运输和贮存，经破碎减容2。为便于分选回收，经破碎达到解体或适合于分选设备的适用粒度范围3。为便于热处理，增加比表面积4。为便于制造建材，满足建材制品对原料的粒度要求5。为便于填埋压实，经破碎增加密实度6。为保护处理设备，经破碎减小冲击力,一,二、破碎原理：（1）固体废物破碎的难易程度：通常用机械强度或硬度来衡量。机械强度:指固体废物抗破碎的阻力，通常用静载下测定的抗压强度为标准来衡量。,机械强度，破碎难度。废物粒度，机械强度，破碎难度,硬 度 的 划 分,硬度：指固体废物抵抗外力机械侵入的能力。硬度越高，抵抗外界机械力侵入的能力越大，破碎时就越困难。硬度反映了固体废物的坚固性。,B:莫氏硬度（十级）,（1）滑石（6）长石（2）石膏（7）石英（3）方解石（8）黄玉石（4）萤石（9）刚玉（5）磷灰石（10）金刚石,破碎的方法,机械能破碎,非机械能破碎,能量消耗的形式,机械能破碎；利用破碎工具（破碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等）对固体废物施力将其破碎。非机械能破碎；利用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超声波破碎等。,(a)压碎(b)劈碎(c)折断(d)磨剥,（e）冲击破碎,图 3-5 常见的机械能破碎方法,（3）破碎比和破碎段,极限破碎比,真实破碎比,固体废物经过不同的破碎机或磨碎机的次数。,多次（段）破碎总破碎比计算：,破碎段,破碎比与破碎段的关系,二者定义不同 同向变化（破碎比大时，破碎段就多）总破碎比等于各段破碎比的乘积,（4）破碎的四个基本工艺流程,（a）单纯破碎工艺,（b）带预先筛分的破碎工艺,（c）带检查筛分破碎工艺,（d）带预先和检查筛分破碎工艺,破碎机,一、常用破碎机类型,颚式破碎机 锤式和冲击式破碎机 剪切式破碎机 辊式破碎机 球磨机,（1）鄂式破碎机：有简摆和复摆两种。适用于坚硬和中硬物料的破碎。,图3.9 简单摆动颚式破碎机,图2.10 复杂摆动颚式破碎机,（2）锤式破碎机,图3.20 单转子锤式破碎机示意图,大型废物锤碎机：用于破碎废汽车等粗大固体废物。废物先经压缩机压缩，再给入锤碎机，转子由大小两种锤子组成，大锤子磨损后，改作小锤用，锤子铰接悬挂在绕中心旋转的转子上做高速旋转。转子下方半周安装有箅子筛板，筛板两端安装有固定反击板，起二次破碎和剪切作用。,主要用于破碎家具、电视机、电冰箱、洗衣机、厨房等大型废物，破碎块可达到50mm左右。该机设有旁路，不能破碎的废物由旁路排出。,可使金属切屑的松散体积减小38倍，便于运输。锤子呈钩形，对金属切屑施加剪切拉撕等作用而破碎。,（b）金属切屑破碎机,双转子锤式破碎机具有两个旋转方向的转子，转子下方均装有研磨板。废物自右方给料口送入机内，经右方转子破碎后颗粒排至左方破碎腔，再沿左方研磨板运动3/4圆周后，借风力排至上部的旋转式风力分级板排出机外。该机破碎比可达30。,一种新型高效破碎设备，它具有破碎比大、适应性广，可以破碎中硬、软、脆、韧性、纤维性废物，且构造简单、外形尺寸小、安全方便、易于维护,（a）Universa型冲击式破碎机,冲击式破碎机,（b）Hazemag型冲击式破碎机,主要用于破碎家具、电视机、杂器等生活废物,（3）剪切式破碎机 靠一组固定刀与一组(或两组)活动刀之间的剪切作用完成固体废物的破碎过程。,图3.7 往复式剪切机结构示意图,固定刀,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向固定刀，当V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。,由固定刀（12片）和旋转刀（35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。这种破碎机适合家庭生活垃圾的破碎。,图3.8所示为回转式剪切机结构示意图,破碎机借助预压机压缩盖的闭合将废物压碎，然后再经剪切机剪断，剪切长度可由推杆控制。,（4）、辊式破碎机,双齿辊破碎机有两个相对运动的齿辊。当两齿辊相对运动时，辊面上的齿牙将废物咬住并加以劈碎，破碎后产品随齿辊转动由下部排出。破碎产品粒度由两齿辊的间隙大小决定。单齿辊破碎机有一旋转的齿辊和一固定的弧形破碎板。破碎板和齿辊之间形成上宽下窄的破碎腔。大块废物在破碎腔上部被长齿劈碎，随后继续落在破碎腔下部进一步被齿辊轧碎，合格破碎产品从下部缝隙排出。,（5）粉磨机：主要有球磨机和自磨机,由圆柱形筒体、端盖、中空轴颈、轴承和传动大齿圈组成。筒体内装有直径25150mm钢球，装入量为筒体有效容积的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物产生冲击和研磨作用，使废物粉碎。,自磨机又称无介质磨机，分干磨和湿磨两种。干式自磨机由给料斗、短筒体、传动部分和排料斗等组成。给料粒度一般300400mm，一次磨细到0.1mm以下，粉碎比可达30004000，比球磨机等有介质磨机大数十倍。,图3.33 干式自磨机的工作原理图。,二、选型考虑因素,所需要的破碎能力 固体废物的性质和颗粒的大小 对破碎产品粒径大小、粗度组成、形状的要求 供料方式 安装操作场所情况,低温破碎与湿式破碎,一、低温破碎的原理与应用二、湿式破碎的原理与应用三、二者的区别四、半湿式破碎,一、低温破碎,（一）低温破碎的原理与流程,在常温下难以破碎的固体废物，如汽车轮胎、电线、废家用电器等，可利用其低温变脆的性能而有效地破碎；或者利用不同物质脆化温度的差异进行选择性破碎，即所谓低温破碎技术。,低温破碎工艺流程图,二、湿式破碎,（一）湿式破碎的原理与设备,利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起剧烈搅拌和破碎成为浆液的过程。,图3-20 湿式破碎机的构造原理图,（二）湿式破碎的优点（区别低温破碎）,使含纸垃圾变成均质浆状物，可按流程处理 不孳生蚊蝇、无恶臭、卫生条件好 噪声低、无发热、爆炸、粉尘等危害 适用于回收垃圾中的纸类、玻璃及金属材料等,四、半湿式选择性破碎,利用不同物质在一定均匀湿度下的强度、脆性不同而破碎成不同粒度的过程。,图3-21 半湿式破碎机构造原理图,破碎分选易碎物质，如玻璃陶瓷,加水破碎分选纸类物质,小结,破碎目的与方法 破碎比与破碎段的关系 低温破碎与湿式破碎的原理及应用,第三节 固体废物的分选,一、筛分二、重力分选三、磁力分选四、电力分选五、浮选六、其它分选方法,固体废物的分选就是将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程，包括:,（1）手工检选：适用于废物产源地、收集站、处理中心、转运站或处置场。目前，手工捡选大多数集中在转运站或处理中心的废物传送带两旁。,人工分选：一般是在分类收集的基础上进行的，主要回收纸张、玻璃、塑料、橡胶等物品，最基本的条件是：不能有过大的重量，过大的含水量和对人体的危害性。将适于回收的混合废物集中以后，操作人员就可以在传送带上按照不同的类型和规格进行分拣。优点：识别能力强；可以直接回收无需进一步加工即可回用的物品（如啤酒瓶）；可以清除所有可能使系统发生事故的物品。经验表明：运送待分拣垃圾的皮带速度以小于9m/min为宜。一名分拣工人大约在一小时内拣出0.5吨的物料。虽然这种工作劳动强度很大，卫生条件差，目前尚无法被机械代替。,（2）机械分选：方法很多，应用范围较广。但机械分选大多要在废物分选前进行预处理，一般至少需经过破碎处理。,机械分选方法：筛选、风选、浮选、磁选、电选、摩擦和弹跳分选、光电分选和涡流分选等等。具体方法根据废物组成中各种物质的性质差异选择确定。,筛分,一 基本理论,二 筛分设备,一、筛分基本理论,（一）筛分原理（二）筛分效率（三）影响E的因素,（一）筛选原理,为了使粗细物料通过筛面分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动！,利用筛子将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留在筛面上，完成粗、细物料分离的过程。,物料分层：筛面上的物料层处于松散状态。形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔（分离的条件）。细粒透筛：使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔（分离的目的）。,（二）筛分效率,E筛分效率Q入筛固体废物重量Q1筛下产品重量入筛固体废物中小于筛孔的细粒含量,式中：,(4-1),物料衡算,(1)固体废物入筛重量等于筛上产品重量和筛 下产品重量之和，即,（4-2）,（2）固体废物中小于筛孔尺寸的细粒重量等于筛上产品与筛下产品中所含有小于筛孔尺寸的细粒重量之和，即,（4-3）,（4-5）,(4-6),=100%,#100%,（三）影响筛分效率的因素,固体物料性质筛分设备性能筛分操作条件,a.固体废物的粒度组成b.含水率和含泥量c.颗粒形状,1、固体物料性质,与筛分效率有关的物料性质主要有3个,粒度组成中，有三种粒度界限影响最大：,粒度组成的影响,易筛粒：0.75筛孔尺寸的颗粒，越多，E越小 阻碍粒：1-1.5倍筛孔尺寸的颗粒，越多，E越小,含水、泥高，颗粒相互粘附，并易于堵塞筛孔当筛孔尺寸较大时，其影响忽略。当筛孔尺寸较小时，注意其影响。划分界限：孔径20mm,含水率和含泥量的影响,球形颗粒易透过方孔和圆孔多角形易透过长方孔，但不易透过 圆、方孔条状、板状、片状易透过长方孔,颗粒形状的影响,a.筛面（screen surface）b.筛孔（screen opening）c.筛孔尺寸（aperture size）d.筛子运动方式e.筛面长度、宽度f.筛面倾角（obliquity）,2、筛分设备性能的影响,主要有6个方面影响筛分效率,颗粒粗，要求E低，选择棒条筛颗粒细，要求E高，选择编织筛,一般地说,筛面的影响,表3.2.2 筛面的种类,筛孔形状,不同形状筛孔尺寸与筛下产品最大粒度的关系按下式计算：dmax=k.a式中：a筛孔尺寸（mm）K系数，（与筛孔形状有关，可根据要求选择，见表3.2.3）,表3.2.3 k值表,筛孔尺寸,希望筛上产物中含小于筛孔的细粒尽量少，则选大筛孔。若希望得到筛上物，则选小筛孔。,筛孔尺寸的选择取决于筛分的目的和要求：,筛子的运动状况,筛子有两大类，筛分效率差别较大,筛子的长度和宽度,宽度：影响生产率 长度：影响筛分效率 宽：长1：2.51：3适宜,筛面的倾角,筛面基本上都是倾斜安装的，所以能让颗粒通过的筛孔面积只是筛孔的水平投影d=Lcos-Hsin 可见，筛面的倾角越大，水平投影越小，颗粒所受的阻力越大固定筛一般为4050。运动筛一般为025。（因为自身有运动）,a.连续均匀给料：确保均匀的工作状态。b.控制给料量：过大，易堆积，难松散；过小，处理能力降低。c.及时清理和维修筛面，确保正常的筛分效果。,3.筛分操作条件,二、筛分设备类型及应用,（一）固定筛（二）运动筛,由许多水平或倾斜平行安装的筛条组成，简单，无动力，但筛分效率低。,（一）固定筛,常用固定筛,棒条筛,网格筛,固定条筛,（二）运动筛,1、滚筒筛：又叫圆筒筛，3-5。安装，圆筒形筛网绕轴线转动，简单，效率低。2、惯性振动筛：由不平衡旋转产生离心惯性力，使筛箱振动筛分，效率高，但电机使用寿命短，轴承易损坏。3、共振筛：弹性系统和传动装置发生共振筛分，效率高，处理能力大，但制造工艺复杂，橡胶弹簧易老化。,滚筒筛,a、结构b、原理c、特点,常用运动筛,惯性振动筛,a、结构b、原理c、特点,惯性振动筛,进料,进料,共振筛,a、结构b、原理c、特点,共振筛,进料,特点,优点：功率消耗小，处理能力大，筛面可达2540m2（一般筛子仅为56m2），振幅大，筛分效率高，结构紧凑。缺点：制造工艺复杂，机体重大，橡胶弹簧易老化，使用寿命短。,小结,1、筛分基本原理2、筛分效率3、影响筛分效率的因素4、常用筛分设备及各自特点5、振动筛和共振筛的工作原理,第二节 重力分选,一 重介质分选,二 风力分选,三 跳汰分选,根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程。,重选原理,原理分析：一个悬浮在流体介质中的颗粒，其运动速度受自身重力、介质阻力和介质的浮力三种力作用。分别表示为FE重力、FB介质浮力、FD介质摩擦阻力。如图所示。重力：FE=s.V.G；式中：s颗粒密度；V颗粒体积。假定颗粒为球形，则v=d3/6浮力：FB=V.G；式中：介质密度。介质摩擦阻力：FD=0.5CDU2A式中：CD阻力系数；U颗粒相对介质速度；A颗粒投影面积(在运动方向上)。,当FE、FB、FD三个力达到平衡，且加速度为零时的速度为末速度，此时有：FE=FB+FD，即为：由此得到牛顿公式：式中，CD是与颗粒的尺寸及运动状况有关，通常用雷诺数Re来表述：式中：流体介质的粘度系数；流体介质的动粘度系数。如果假定流体运动为层流，则CD=24/Re。则可以进一步得出人们所熟知的斯托克斯公式：,化工原理,重力分选的介质有空气、水、重液(比重大于水的液体)、重悬浮液等。固体废物重力分选的方法很多，按作用原理可分为气流分选、重介质分选、跳汰分选、摇床分选等由于重介质分选是在液相介质中进行，不适合于包含可溶性物质的分选，也不适合于成分复杂的城市垃圾分选。该法主要应用于矿业废物的分选过程。,重选工艺条件,固体废物中颗粒间必须存在密度的差异分选过程都在运动介质中进行在重力、介质动力及机械力的综合作用 下，使颗粒群松散按密度分层分好层的物料在运动介质流的推动下互 相迁移，彼此分离，并获取不同密度的最终产品。,一、重介质分选,重介质是由高密度的固体微粒和水构成的固液两相分散体系，它是密度高于水的非均匀介质。高密度微粒起着加大介质密度的作用，故称为重介质。,（一）基本原理,原理：密度大于水的重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的方法成为重介质分选。,所选择重介质密度介于轻物料密度和重物料密度之间：L C W,（二）对重介质的要求,密度高 化学稳定性好 无毒、无腐蚀性 易回收再生,常用的加重介质,（1）硅铁；含硅13-18%,密度6.8g/cm3。耐氧化性，硬度大、磁性强，使用后可再生，性能优越。（2）磁铁矿；含铁大于60%的铁矿粉配制成密度为2.5g/cm3的重介质，可以回收再生。,重介质分选原则流程,气流分选的作用是将轻物料从较重的物料中分离出来。气流分选的基本原理是气流将较轻的物料向上带走或在水平方向带向较远的地方，而重物料则由于向上气流不能支承它而沉降或是由于重物料的足够惯性而不被剧烈改变方向穿过气流沉降。被气流带走的轻物料再进一步从气流中分离出来，一般用旋流器分离。,二、风力（气流）分选,（一）风选原理,图3.5颗粒在静止介质中的受力分析,Go=GP=VsgVg=V(s)g,根据牛顿定律：,增加：上升气流水平气流,沉降末速,固体颗粒实际沉降速度v=v0ua 当v0，颗粒向下作沉降运动；当v=0，颗粒作悬浮运动；当v0，颗粒向上作漂浮运动。,沉降速度，V,图3.6 球形颗粒在上升气流中的受力分析,固体颗粒的实际运动方向：,图3.7球形颗粒在水平气流中的受力分析,气流分选机有效识别轻、重物料的一个重要前提是：必须使气流在分选筒中产生强烈的湍流和剪切力，从而把物料团块进行分散，达到较好的分选效果。因此，必须对分选筒进行改进。采用了锯齿形、振动式或回转式分选筒的气流通道，它是让气流通过一个垂直放置的、具有一系列直角或60转折的筒体。,气流分选机实质上包含了两种分离过程：将轻颗粒与重颗粒分离，再进一步将轻颗粒从气流中分离出来。根据上面所述重力分选原理可知，当物料颗粒悬浮在气流中时，气流的速度可以用牛顿速度公式或斯托克斯公式（当气流为层流时）来描述。在气流分选作业中，由于废料颗粒直径是不规矩的，因而采用“有效直径”更为方便。颗粒的有效直径可以采用等面积的圆盘直径或是采用等体积的球形有效直径：,通过理论分析，有许多人提出许多特别适用于气流分选的经验模型，达拉法尔(Dallavlle)提出如下模型(适用于立式汽流分选机)：式中：U气流速度(m/s)；d颗粒直径(m)；颗粒密度(g/cm3)。对于水平式气流分选机，达拉法尔提出下式确定气流速度：,立式风力分选机：上升气流风选机,（二）风选设备,卧式风力分选机：水平气流风选机,图3.8 卧式风力分选机结构和工作原理示意图,图3.9 立式风力分选机工作原理示意图,（a）锯齿型风力分选机,（b）振动式风力分选机,（c）回转式风力分选机,旋风除尘器对于直径大于10m的颗粒，可选择旋风除尘器收集。,含颗粒物的气体经螺旋运动被加速，颗粒产生离心力，从而从旋转的气体中被抛出，撞击到除尘器的器壁上。然后滑落到底部被收集起来。,标准式旋风分离器的比例图：,对于不同尺寸的颗粒的收集效率可由Lapple提出的经验式和经验图求得：,d0.5：去除直径，收集效率为50%的颗粒直径；：气体粘度，Pas；B：入口宽度，m；H：入口高度，m；P：颗粒密度，kg/m3；Qg：气体流速，m3/s；：有效旋转圈数。,式中可以由下式求得：=(2L1+L2)/H其中L1及L2分别代表圆柱及圆锥的高度。见“图6-31”旋风分离器的比例图。,Example：确定具有下列特性的“标准”旋风分离器对密度为800kg/m3、直径为10m颗粒的收集效率：旋风分离器圆筒直径=0.5m，气流速率=4.0m3/s，气体温度=25C。Solution：根据标准旋风分离器的比例，可计算出以下各量：B=0.250.5m=0.13m；H=0.50.5m=0.25m；L1=L2=2 0.5m=1.0m。旋转圈数为：=(2L1+L2)/H=37.7。由气体温度查得气体粘度为18.5Pas。则去除直径为：d0.5=2.41m。,该尺寸颗粒所占的比例：d/d0.5=10m/2.41m=4.15由“图6-32”可查得，收集效率约为95%。当旋风分离器的直径减小时，收集效率会增加，然而压力也会随之增加，使得气体通过旋风分离器所需的动力增加。采用多个旋风除尘器并联，可在不增加动力消耗的情况下提高收集效率。旋风除尘器对于直径为1m或更小颗粒的收集并非十分有效。,三、跳汰分选（主要用于混合金属的分离与回收）,在垂直脉冲介质流中按密度分选固体废物的一种方法。分选介质是水，称为水力跳汰。一个脉冲循环包括两个过程：浮起、压紧。浮起时，轻颗粒加速较快，运动到上面，压紧时，重颗粒加速快，运动到下面。分层后，小而重的颗粒透筛成为筛下重产物，大而重的颗粒集中于底层，密度小的轻颗粒集中于上层，通过水流带到机外成为轻产物。,跳汰分选设备：隔膜跳汰机，利用偏心连杆机构带动橡胶隔膜做往复运动，以推动水流在跳汰室内做脉冲运动。无活塞跳汰机，采用压缩空气推动水流。,一、磁选二、磁流体分选,磁力分选,一、磁选,（一）磁选原理,利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法,磁选原理,磁选分离的关键是确定合适的f磁,根据 H 的大小，磁选设备可分为三类：弱磁场磁选设备，磁极表面H 1700 OS，强磁场磁选设备，磁极表面H600026000 OS中等磁场磁选设备，磁极表面H=2000600OS,根据x0（比磁化系数）的大小，废物可分成三类：强磁性物质，x03810-6 cm3/g；弱磁性物质，x0=（0.197.5）10-6 cm3/g；非磁性物质，x00.1910-6 cm3/g。,（二）常用磁选机,图3.13 吸持型磁选机,给料,电磁铁,刮片,磁性产品,非磁性产品,（a）滚筒式吸持磁选机,（b）带式吸持磁选机,（a）一般式除铁器,图3.14 悬吸型磁选机,（b）带式除铁器,（a）永磁磁滚筒结构示意图,图3.15 永磁滚筒磁选机结构与工作原理图,（b）磁滚筒分选原理图,溢流堰,图3.16 逆流型永磁圆筒式磁选机,二、磁流体分选,（一）分选原理,利用磁流体作为分选介质，在磁场或磁场和电场的联合作用下产生“加重”作用，按固体废物各组分的磁性和密度的差异或磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离。,作为磁流体分选介质的条件,磁化率高 密度大 粘度低 稳定性好 无毒、无刺激、无色透明 价廉易得,磁流体分选介质,1、顺磁性溶液：MnSO4、FeSO4、CoSO4等2、铁磁性胶体悬浮液,磁流体分选设备,教材P78 图3-36,电选,一 基本理论,二 电选设备,复合电场（静电-电晕）分选机分选原理图,（一）电选分离过程,电选、电性,目前使用的电选机，按电场特征主要分为（1）静电分选机（2）复合电场分选机,（二）电选设备,（a）静电辊筒式分选机,（b）YD-4型高压电选机,颗粒带电方式？直接传导带电、电晕带电,浮选,一 基本理论,二 浮选设备,（一）原理,在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通过空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒黏附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆中，通过处理后废弃。（类同污水处理气浮法）,一 基本理论,润湿性:物质被水润湿的程度.许多无机废物极易被水润湿，而有机废物则不易被水润湿。易被水润湿的物质，称为亲水性物质；不易被水润湿的物质，称为疏水性物质。,浮选药剂：捕收剂、起泡剂、调整剂,（二）浮选药剂,常用的捕收剂,异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类,非极性油类捕收剂：煤油、柴油等,（1）捕收剂：主要作用是使欲浮的废物颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着。,（2）起泡剂：表面活性物质，主要作用在水-气界面上使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层,常用的起泡剂:松醇油、脂肪醇等。松醇油的主要成分为-萜烯醇（C10H17OH）结构式为：,图3-13 起泡剂与捕收剂的相互作用,图3-12 起泡剂在气泡表面的吸附,表3-2 常用的调整剂种类,（3）调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。,二、浮选设备,图3-14 XJK型机械搅拌式浮选机,图3-15 气泡在浮选机内的运动示意图,浮选工艺过程：包括调浆、调药、调泡三个程序。（1）调浆：浮选前料浆浓度的调节，它是浮选过程的一个重要作业。一般，浮选密度较大、粒度较粗的废物颗粒，往往用较浓的料浆；反之浮选密度较小的废物颗粒，可用较稀的料浆。（2）调药：浮选过程药剂的调整，包括提高药效、合理添加、混合用药、料浆中药剂浓度调节与控制等。（3）调泡：浮选气泡的调节。气泡越小，数量越多，气泡在料浆中分布越均匀，料浆的冲气程度越好，为欲浮颗粒提供的气液界面越充分，浮选效果越好。对机械搅拌式浮选机，当料浆中有适量起泡剂存在时，大多数气泡直径介于0.40.8mm，最小0.05mm，最大1.5mm，平均0.9mm左右。,其它分选,一、摩擦与弹跳分选,（一）摩擦与弹跳分选：根据固体废物中各组分在斜面上摩擦系数和碰撞系数的差异，造成不同组分在斜面上具有不同的运动速度和运动轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。（1）分选原理,（二）分选设备：三种,（a）带式筛,特点：带面由筛网或刻沟的胶带制成；倾斜安装带有振打装置；带面安装倾角大于颗粒废物的摩擦角，小于 纤维废物的摩擦角。,（b）斜板运输分选机,特点：废物中的砖瓦、铁块、玻璃等与斜板板面产生弹性碰撞，向板面下部弹跳，从斜板分选机下端排出。而纤维织物、木屑等与斜板板面为塑性碰撞，不产生弹跳，因而随斜板运输板向上运动，从斜板上端排出。,（c）反弹滚筒分选机,特点：废物由倾斜抛物皮带运输机抛出，与回弹板碰撞，其中铁块、砖瓦、玻璃等与回弹板、分料滚筒产生弹性碰撞，被抛入重的弹性产品收集仓。而纤维废物、木屑等与回弹板为塑性碰撞，不产生弹跳，被分料滚筒抛入轻的非弹性产品收集仓，从而实现分离。,二、光电分选,利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法。,固体废物预先分级、排队进入光检区。颗粒受光源照射，背景板显示颗粒的颜色或色调，如果颗粒颜色与背景颜色不同，反射光经光电倍增管转换为电信号，电子电路分析后，产生控制信号驱动高频气阀，喷射出压缩空气，将其吹离原来下落轨道，加以收集。而颜色符合要求的颗粒仍按原来的轨道自由下落加以收集，从而实现分离。,三、涡电流分选固废中回收有色金属（如铅、铜、锌等物质）的有效方法。,（1）原理：当废物流以一定的速度通过一个交变磁场时，有色金属内部会产生感应涡流。由于废物流与磁场有一个相对运动的速度，从而对产生涡流的有色金属具有一个排斥力。,（2）设备,说明1、分选、回收废物分选的目的是为了将其中可以回收的或不利于后续处理、处置工艺的物料分离出来。因此，分选的方法与后续的处理处置密切相关：（1）先焚烧，再填埋灰渣；（2）先堆肥，残渣填埋；（3）直接填埋。不同的处理、处置方法对垃圾分选的目标和要求是不同的。分选的首要目的都是直接回收有用的资源。,在经济相对不够发达的发展中国家，城市垃圾的分选经常是由社会上的人们以分散的形式自发进行的（即拾荒者）。在一定意义上，这个自发的行动以落后的方式解决了大部分垃圾中资源的简单回收工作。从而缓解了城市垃圾分类回收的压力。但是拾荒者的自发行为必然会造成废物收集秩序的混乱，可能导致疾病的传播，以及由于无组织活动使得有用物资回收的效率不可能达到很高的水平。由于垃圾形式与成分的复杂性，难以用机械的方法进行精确的分类。即使是工业发达的国家，对垃圾的分选仍旧保持了较大比例的人工因素。,不过，这种人工分选的方式是在流水线上进行的：收集来的固体废物在重力分选方法和磁力去除其中的钢铁以及其它金属材料以后，通过一个高架的传送带，分布在传送带两侧的人员分别将指定的可回收物资投入设在下面的专用容器或构筑物中。这些经过分选的物资经过压缩、包装、称重以后，被送往生产企业回用。城市垃圾分选的基本方法除手选以外，均是根据物料在物理性质方面（如密度、粒度、电性质、磁性等）的差别而进行的。,（2）筛分：筛分是根据废物颗粒大小来对松弛状态的废物进行分选的方法。如果一个颗粒在三个方向的尺寸中有两个小于筛孔的孔径，就能够通过。在固体废物处理工程中，筛子的位置不同其作用也就不同。一般可分为以下四类：(a)准备筛分：是为了让某个操作过程的物料满足粒度要求。它将固体废物按粒度分成几个级别，分别送往下一工序。(b)预筛分和检查筛分：这两种筛分经常是与破碎工艺配合使用的。预筛分是将物料送入破碎机之前，将小于破碎机出料口宽度的颗粒预先筛分出去，以提高破碎机的效率；检查筛分的作用则是对已经过破碎的物料进行筛分，将尚未达到要求粒度的物料返回破碎机的入口进行再破碎。,(c)选择筛分：废物经过某一个或某些筛分工序以后，将浓缩有用成分的部分与基本上无用成分的部分分开。筛孔必须调整到合适的大小。例如，垃圾堆肥场在垃圾经过发酵阶段以后，利用孔径约20mm的滚筒筛进行筛分，将以各种杂物为主要成分的筛上物（包括废塑料、织物、纸张、石块、碎玻璃等）除去，而筛下物是可以利用的有机肥料。(d)脱水或脱泥筛分：主要用于清洗或脱水操作。前者是得到较为清洁的筛上物；后者是去除废物中过多的含水量，以便于下一步处理或处置，如焚烧或填埋。筛分实际上不可能达到100%的效率。通用筛子的筛孔大小不可能是连续的，而存在一定的间隔。,第四节固体废物的脱水,一.污泥的种类与水分按来源：生活污水污泥、工业废水污泥、给水污泥按分离：沉淀污泥、生物污泥按成分和性质：有机污泥、无机污泥；或分为亲水性污泥和疏水性污泥按处理阶段：生污泥、浓缩污泥、熟污泥（消化污泥）、脱水污泥、干化污泥、干燥污泥、污泥焚烧灰,水分(原始污泥含95%左右水分),间隙水：存在污泥颗粒间隙中的水分，占污泥水分的70%，可以浓缩去除；毛细管结合水：存在污泥颗粒小毛细管中的水分，占污泥水分的20%，可经高速离心脱水；毛细管结合水可以分为裂形纹和契形纹毛细管结合水。表面吸附水：吸附在颗粒表面的水，占污泥水分的7%，可以加热去除；内部水：污泥颗粒内部或微生物细胞内水分，占污泥水分的3%，可用高温、冻融、生物方法去除。,处理难度：,内部水表面吸附水契形毛细管结合水裂形纹毛细管结合水间隙水；处理难易还与污泥颗粒大小、有机物含量有关，一般颗粒直径越小、有机物含量越多，处理难度越大。,二.污泥的调理浓缩、脱水前的预处理,1.目的：提高污泥浓缩、脱水的性能，提高效率。2.方法：化学调理：加适量混凝剂、絮凝剂等使其絮凝；混凝剂如Al2（SO4）3；絮凝剂石灰，pH等介质性质；淘洗：与3-4倍污泥量的水混合，降低碱度、粘度，减少混凝剂数量，使其效率提高；（只适用于消化污泥）加热加压调理：有机物分解，亲水性有机胶体水解，结构变化；按照加热温度不同又分为高温加压调理：170-2000C，1.0-1.5MPa，含水率降至80-87%，和低温加压调理：1500C，BOD5降至15-40%；冷冻融化调理：溶液浓度越高，凝固点越低。,三.污泥浓缩,1.重力浓缩法：重力浓缩法利用重力沉降释放间隙水，是常用方法，该方法的构筑物称浓缩池，又可以分为两类：间歇型：适用于小型处理厂，污泥间歇给入，沉降排出清液后再进第二次污泥；连续型：适用于大中型处理厂，污泥连续给入，发生拥挤沉降与浓缩，澄清水由周边溢流堰溢出。,2.气浮浓缩法,依靠大量微小气泡附着在颗粒上，形成颗粒-气泡结合体，进而产生浮力把颗粒带到水表面达到浓缩的目的。,3.离心浓缩法,利用固体颗粒和水的密度差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分分别受到大小不同的离心力而使其固液分离的过程。,四.污泥脱水,1.固定床自然干化脱水用于乡镇或小型污水处理厂原理：一方面利用自然蒸发；另一方面利用污泥底部滤料与土壤的过滤作用；设施：干化场或晒泥场长6-30m，宽10m；用缸瓦管收集渗滤水；场地面积由人口、人均日产污水、污水产泥量得出；需要时间与气候、季节、气温有关，良好条件下一般10-15天，含水率可降至60%以下。缺点：占地面积大，影响环境卫生。,2.机械脱水,真空抽滤脱水：含水率可降至75-80%；压滤机脱水：分为间歇型和连续型两种间歇型压滤机脱水：使用板框压滤机，含水率可降至45-80%；连续型压滤机脱水：使用带式压滤机，含水率可降至70-80%，因为处理量多，一般用于大型污水处理厂。,五.干燥,1.目的：进一步脱水，减轻重量。2.按加热方式不同可以分为三种：对流干燥常用传导干燥热辐射干燥3.机械装置：倾斜转筒型干燥器4.停留时间：30-40分钟,六.污泥处置,1.污泥需要资源化利用、处置的原因：污泥产量增加使填埋场寿命减少；工厂污泥重金属含量高，不经处置会进入水体、大气、土壤，污染环境；生活污水污泥会滋生蚊蝇，而且其中的寄生虫卵进入水体、食物链危害人体健康,2.污泥的利用：作建筑材料作肥料作园林基质沼气发酵作饲料添加剂(详细内容如下）,作建筑材料,污泥焚烧灰 掺入粘土、砂子 制砖有机质高的剩余活性污泥 加入木屑、玻璃纤维压制成板材已去除重金属、无病菌的污泥沉渣 加入其他物质破坏絮凝剂的膨胀性 铺路、填坑,作肥料,N、P、K、有机质含量高的污泥作肥料可以改良土壤理化性状，改良其保水保肥性能。使用污泥作肥料应注意以下几点：1.污泥施用要严格按照控制标准；2.污泥使用前进行稳定化处理；3.饮用水源保护地带或地下水位高的地带慎用或不用，酸性土要配合石灰试用；4.蔬菜地，尤其当年放牧地要慎用、少用、早用；5.施用污泥的土地要加强质量检测，否则很容易超标。污泥作肥料一般作基肥，因为它与化肥相比养分含量低、供养期长；而且污泥要经过堆腐，否则易烧苗。一般将有机肥与无机肥结合制成有机无机复混肥,污泥作园林基质、沼气发酵、饲料添加剂,污泥作园林基质：加入木屑、粉煤灰堆腐，作为草皮，不进入食物链，对人影响小。若污泥有机物含量高，C/N比高（达到25%），可以发酵。污泥做饲料添加剂必须满足：1.含N量高，而且Cu、Zn等微量元素；2.剩余活性污泥中维生素、蛋白质含量高，可以提取出来。,回顾为什么污泥机械脱水前要进行调理？怎样调理？污泥调理是污泥浓缩或机械脱水前的预处理，其目的是改善污泥浓缩和脱水的性能，提高机械脱水设备的处理能力。污泥调理方法主要有化学调理、淘洗、加热加压调理、冷冻融化调理等。（1）化学调理：在污泥中加入适量地混凝剂、助凝剂等化学药剂，使污泥颗粒絮凝，改善污泥脱水性能。（2）淘洗：将污泥与34倍污泥量的水混合而进行沉降分离的一种方法。一般用废水处理后的出水来洗涤污泥。目的是降低污泥中的碱度和粘度，以节约混凝剂的用量，提高浓缩效果，缩短浓缩时间。淘洗的过程是泥水混合淘洗沉淀。（3）加热加压调理：使部分有机物分解，亲水性有机胶体物质水解，颗粒结构改变，从而改善污泥的浓缩与脱水性能。分为高温加压调理和低温加压调理两种。,选择破碎机时应综合考虑哪些方面？选择破碎机类型时，必须综合考虑下列因素：（1）所需要的破碎能力；（2）固体废物的性质（如破碎特性、硬度、密度、形状、含水率等）和颗粒的大小；（3）对破碎产品粒径大小、粒度组成、形状的要求；（4）供料方式；（5）安装操作场所情况等。,按照介质的不同，固体废物的重力分选可以分为 哪几种？重介质分选、跳汰分选、风力分选、摇床分选,举出四种常用的破碎机类型。鄂式破碎机、锤式破碎机机、剪切式破碎机、棍式破碎机、球磨机,按水分在污泥中的存在形式可以分为哪些？颗粒水、毛细管结合水、表面吸附水、内部水,为什么要对固体废物进行破碎处理？固体废物破碎和磨碎的目的：（1）使固体废物的容积减小，便于运输和贮存：（2）为使固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地回收固体废物中某种成分；（3）使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解、熔融等作业的稳定性和热效率。（4