东华大学环境科学与工程学院固体废物处理与处置课件第三章.ppt

,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,Chapter 3 Pre-treatment of Solid Waste,第三章 固体废物的预处理,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,【概念】压实 压缩比 硬度 破碎比 破碎段 低温破碎 筛分效率 等降比 重介质 加重质 磁流体 磁流体动力分选 浮选等 【理论和方法】 压实效果的度量；压实设备评价；影响破碎效 果的因素；破碎方法及工艺；常见分选方法及 原理；影响筛分效率的因素；磁流体分选原 理；常见分选设备；浮选原理；影响浮选效果 的因素；固体废物水分存在方式；脱水浓缩方 法及常见机械等。,重点,固体废物预处理：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处理方法。 目的：方便废物后续的资源化、减量化和无害化处理与处置操作。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,1,2,3,4,含水率超过90%的 固体废物,必须脱水 减容,以便于包装、 运输与资源化利用,用机械方 法增加固 体废物聚集 程度，增大容重减少表观体积，提高运输与管理的一种操作技术。具有减容和预稳定的作用,利用外 力克服废物质点间的内聚力使大块变小块的过程。小块分裂成细粉过程为磨碎。有利于三化处理,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。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,1,固体废物压实,压实的目的,压实又称压缩，用机械方法增加固体废物聚集程度，增大容重和减少固体废物表观体积，是提高运输与管理效率的一种操作技术。 固体废物经压实处理一方面可增大容重、减少固体废物体积，以便于装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本；另一方面可制取高密度惰性块料，便于贮存、填埋或作为建筑材料使用；第三方面可降低污染物量，减轻环境污染。,动画(城市垃圾压缩工艺),固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,1,固体废物压实,压 实 原 理,1 空隙比与空隙率 (1)空隙比 固体废物为多种固体颗粒物质及颗粒间充满空隙所组成的集合体。假设固体废物的总体积（ Vm ）等于固体颗粒体积（ Vs ）与空隙体积（ Vv ）之和，即 VmVs十Vv 则固体废物的空隙比(e) 为 eVvVs (2)空隙率 VvVm,二、压实程度的度量,2 湿密度与干密度 固体废物的总重量（ mm ）等于固体物质重量（ ms ）与水分重量（ mw ）之和。 (1)湿密度 w=mm / vm (2)干密度 dmsVm,二、压实程度的度量,3 体积减少百分数（比） R(Vi-Vf)Vi 100% 式中：R-体积减少百分比， Vi 压实前（原始状态下）废物的体积,m3 Vf 为压实后废物的体积，m3,二、压实程度的度量,4 压缩比和压缩系数 (1)压缩比 r VfVi (r1) ( 2 一31 ) (2)压缩倍数 n=ViVf (n1) ( 2 一32 ),二、压实程度的度量,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,1,固体废物压实,压实程度的度量,孔隙比 空隙率 湿密度 干密度 体积减少 百分比 压缩比 压缩倍数,越小压实程度越高,较适用,r越小，压实越好 n越大，压实越好,越大越好,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,1,固体废物压实,压 实 器,固定式压实器,卧式压实器、三向联合压实器、回转式压实器、袋式压实器。 基本参数：装料截面尺寸、循环时间、压面上的压力、压面行程长度。,移动式压实器,碾（滚压）压实机、夯实压实机、振动压实机。轮胎式或履带式压土机、钢轮式布料压实器等。 垃圾填埋场或垃圾车使用。,根据废物性质如含水率、后续处理要求（压缩比等）选用不同设备,(1)水平式压实器 靠水平往复运动的压头将废物压到矩形或方形的钢制容器中。用于垃圾中转站压实。,三、固体废物压实程度 1 固定式压实设备,动画(水平压实器),(2)三向联合式压实器 三个相互垂直的压头依次实施压缩，将废物压实成密实的块体。多用于松散金属废物的压实。,动画(三向联合式压实器),三、固体废物压实程度 1 固定式压实设备,(3)回转式压实器 平板型压头连接于容器一端，借助于液压驱动。适用于压实体积小、质量轻的固体废物,动画(回转式压实器),三、固体废物压实程度 1 固定式压实设备,填埋场压实机,三、固体废物压实程度 1 移动式压实设备,注意事项： 第一、针对固体废物的压实程度（主要是压缩比），应当选择合适的压缩比和使用压力。 第二、应针对不同的废物，采用不同的压实方式，选用不同的压实设备。 第三，注意压实过程中的情况，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的压缩设备。 第四，压实过程与后续处理过程有关，应当综合考虑是否选用压实设备。如在城市垃圾的综合利用中，垃圾压实后产生水分，在风选时分离纸是不利的。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,1,固体废物压实,压 实 设备的选用,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,破碎概念,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：使小块固体废物颗位分裂成细粉的过程。 破碎是所有固体废物处理方法的必不可少的预处理工艺，是后续处理与处置必须经过的过程。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,破碎目的,1）使固体废物的容积减小，便于运输和贮存。 2）为固体废物的下一步加工作准备，并为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，更有利于固体废物的资源化。 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）用破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，可以加快复土还原。 5）防止粗大、锋利的固体废物损坏运行中的处理机械，如分选机、焚烧和热解的设备或炉膛。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,影响破碎效果因素,1、物料机械强度 物料机械强度 物料一系列力学性质所决定的综合指标，主要有硬度、解理、韧性及物料的结构缺陷。 2、破碎力,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,硬度 物料抵抗外界机械力侵入的性质，硬度越高，抵抗外界机械力侵入的能力越大，越难破碎。 1 、F . C 邦德功指数 用能耗来测定物料坚固性（国外采用） 2 、莫氏硬度（国内采用） 矿物的硬度分为十级，其硬度从小到大排列如下： (1)滑石 (1)石膏 (3)方解石 (4)荧石 (5)灰石 (6)长石 (7)石英 (8)黄玉石 (9)刚玉 (10)金刚石 各种固体废物的硬度可以通过与这些矿物相比来确定。 3、普氏硬度系数f（国内采用） 与物料的抗压极限强度压有关 f 压 / 100,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,韧性： 物料受压轧、切割、锤击、拉伸、弯曲等外力作用时表现出的抵抗性能。包括脆性、柔性、延展性、挠性、弹性等。脆性物料容易破碎，柔性、延展性、挠性及弹性大的物料不容易破碎。 解理： 物料在外力作用下沿一定方向破裂成光滑平面的性质。是结晶物料特有的性质。 结构缺陷：,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,影响破碎效果因素,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,影响破碎效果因素,固体废物的机械强度反映了固体废物抗破碎的阻力。常用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度表示。通常抗压强度 抗剪强度 抗弯强度 抗拉强度。 一般以固体废物的抗压强度为标准来衡量废物是否易破碎。 固体废物的机械强度通常与粒度有关，粒度越小，机械强度越高。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,湿式破碎和半湿式破碎在破碎的同时兼有分级分选的处理。 干式破碎即通常所说的破碎。,目前广泛应用的是机械能破碎，主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等方法。,常用破碎机的破碎方式 a) 压碎 b) 劈碎 c) 剪切 d) 磨剥 e) 冲击破碎,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固体废物的破碎,动画(破碎方法),破碎方法的选择（固体废物的机械强度特别是废物的硬度） 对于脆硬性的废物（如各种废石和废渣等），宜采用劈碎、冲击、挤压破碎； 对于柔韧性废物（如废橡胶、废钢铁、废器材等）宜利用其低温变脆的性能而有效地破碎，或是采用剪切、冲击破碎和磨碎；而当废物体积较大不能直接将其供入破碎机时，需先行将其切割到可以装入进料口的尺寸，再送入破碎机内； 对于含有大量废纸的城市垃圾，近年来国外已采用半湿式和湿式破碎。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固体废物的破碎,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,表示废物被破碎的程度，一般破碎机，330，磨碎机，40400,球体等效直径指与不规则颗粒具有相同体积的直径。 有效直径是指与颗粒密度相同，并在相同流体中具有相同沉降速度的球形颗粒的直径。 筛径是指物料通过筛子的筛孔的孔径。 累积曲线是指比某一粒径大或小的颗粒量占总颗粒量的质量分数对应于粒径的曲线。 频度曲线是指某一粒径范围内的颗粒量占总颗粒量的质量分数与粒径间隔的比对应于各自粒径范围所做的曲线。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,破碎比：破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值。破碎比表示废物粒度在破碎过程中减少的倍数，即废物被破碎的程度。 破碎比的计算方法有以下两种: (1)用废物破碎前的最大粒度（Dmax）与破碎后的最大粒度(dmax)的值来确定破碎比(i)。 极限破碎比： i= Dmax/ dmax 用该法确定的破碎比称为极限破碎比，在工程设计中常被采用。根据最大块直径来选择破碎机给料口宽度。 (2)用废物破碎前的平均粒度（Dcp）与破碎后的平均粒度 (dcp)之比来确定破碎比(i) 真实破碎比： i= Dcp/ dcp 该法确定的破碎比称为真实破碎比，能较真实地反映破碎程度 一般破碎机的平均破碎比在3 一30 之间，磨碎机破碎比可达40 - 400 以上。,破碎段 固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破碎 段。 对固体废物进行多次（段）破碎，其总破碎比等于各段破碎比（i1,i2, ，in）的乘积，即 i=i1i2i3in 破碎段数是决定破碎工艺流程的基本指标，它主要 决定于破碎废物的原始粒度和最终粒度。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,破 碎 工 艺,2,固体废物的破碎,单纯破碎工艺,带预先筛分和检 查筛分破碎工艺,带预先筛分破碎工艺,带检查筛分破碎工艺,图 破碎基本工艺流程 (a)单纯破碎工艺，(b)带预先筛分破碎工艺， (c)带检查筛分破碎工艺，(d)带预先筛分和检查筛分破碎工艺,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,破碎设备的选择： 所需破碎能力，固废性质（如破碎特性、硬度、密度、形状、含水率等）和颗粒的大小； 对破碎产品粒径大小、粒度组成、形状的要求； 供料方式； 安装操作现场情况； 有效控制所需产品尺寸并且使功率消耗达到最小。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,常见破 碎设备,颚式破碎机 简单摆动式 复杂摆动式 综合摆动式,锤式破碎机 Hammer Mills式 BJD型 Movorotor型双转子,辊式破碎机 光辊、齿辊 单齿辊 双齿辊,粉磨机 球磨机 自磨机,剪切破碎机 Von Roll型往复式 Lincle-mann型 旋转剪切式,冲击式破碎机 Universa型 Hazemag型,图 简单摆动型鄂式破碎机,图 复杂摆动型鄂式破碎机,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,动画（鄂式破碎机）,动画（工作原理）,颚式破碎机是利用两颚板对物料的挤压和弯曲作 用，粗碎或中碎坚硬或中硬度物料的破碎机械。包括简单摆动和复杂摆动两种类型。,颚式破碎机,鄂式破碎机具有结构简单、坚固、维护方便、高度小，工作可靠等特点。在固体废物破碎处理中，主要用于坚硬或中硬的废物。例如，煤歼石作为沸腾炉燃料，制砖和水泥原料时的破碎等。,图 不可逆式单转子锤式破碎机,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,动画(锤式破碎机),锤式破碎机是利用锤头的高速冲击作用，对物料进行中碎和细碎作业的破碎机械。,锤式破碎机,图 Hammer Mills式锤式破碎机,图 Movorotor型双转子锤式破碎机,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,图 BJD型锤式破碎机,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,图 冲击式破碎机,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,Hazemag（哈斯玛克）型冲击式破碎机：该机主要用于破碎家具、电视、杂器等生活废物。对于破布、金属丝等废物可通过月牙、齿状打击刀和冲击板间隙进行挤压和剪切破碎。,冲击式破碎机,冲击式破碎机,自击式破碎机：特点在于“自击”，废料与废料在破碎腔中自行高速撞击粉碎，并在破碎腔中产生自然堆积形成保护层，保护周护板不受磨损。,冲击式破碎机,冲击式破碎机的特点和应用 冲击式破碎机具有破碎比大、适应性强、构造简单、外形尺寸小、操作方便、易于维护等特点。 适用于破碎中等硬度、软质、脆性、韧性以及纤维状等多种固体废物。我国在水泥、火力发电、玻璃、化工、建材、冶金等工业部门广泛应用。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,Von Ron 型往复剪切式破碎机,剪切式破碎机是通过固定刀和可动刀（往复式刀或旋转式刀）之间的啮合作用，将固体废物切开或割裂适宜的形状和尺寸，特别适合破碎低二氧化硅含量的松散物料。,辊式破碎机,辊式破碎机是利用棍面的摩擦力将物料咬入，使之承受挤压而破碎的机械。适用于粗碎、中碎或细碎煤炭、石灰石、水泥熟料和长石等中硬以下物料。 (1)辊式破碎机的特点 辊式破碎机的特点是能耗低、产品过度粉碎程度小，构造简单，工作可靠等。其缺点是占地面积大，破碎比小。,动画(辊式粉碎机),辊式破碎机,(2)辊式破碎机的类型 按辊子的特点可分为光辊破碎机和齿辊破碎机两种。光辊破碎机的辊子表面光滑，具压挤破碎兼有研磨作用，用于硬度较大的固体废物的中碎和细碎。齿辊破碎机辊子表面带有齿牙，主要破碎形式是劈碎，用于破碎脆性和含泥粘性废物。 齿辊破碎机按齿辊数目 又可分为单齿辊和双齿辊破 碎机两种。,球磨机,(1)球磨机的构造和工作原理 球磨机主要由圆柱形筒体、端盖、中空轴 颈、轴承和传动大齿圈等部件组成。 ( 2）球磨机的应用 磨碎在固体废物处理与利用中 占有重要地位。对于矿业废物和工 业废物尤其是这样。例如，在煤矸 石生产水泥、砖瓦、石矸棉、化肥 和提取化工原料等；在硫铁矿烧渣 炼铁制造球团，回收有色金属、制 造铁粉和化工原料、生产铸石等； 电石渣生产水泥、砖瓦、回收化工 原料等；钢渣生产水泥、砖瓦、化 肥、溶剂等等过程都离不开球磨机 对固体废物的磨碎。,动画（磨介质的运动状态）,动画,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,湿 式 破 碎,2,固体废物的破碎,优点,在化学物质、纸和纸浆、矿物等处理中均可使用，可以回收纸纤维、玻璃、铁和有色金属，剩余泥土等可做堆肥,脱水有机残渣，无论质 量、粒度大小等变化都小,不会产生噪声、发 热和爆炸的危险性,垃圾变均质浆状物， 可按流体处理,不会孳生蚊蝇和恶 臭，符合卫生条件,湿式破碎是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，从而可以回收垃圾中的纸纤维。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,湿式破碎,动画,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,半湿 式 破 碎,2,固体废物的破碎,优点,在同一设备中实现破碎与分选作业,对物料的适应性好，易破碎物及时排除，不会出现过磨,能有效回收垃圾中的有用物质,动力消耗低，磨损小，易维修,设备可以根据垃圾成分变化进行调整,半湿式选择性破碎分选 是利用城市垃圾中各种不同物质的强度和脆性的差异，在一定湿度下破碎成不同粒度的碎块，然后通过不同筛孔加以分离的过程。 该过程是在半湿（加少水）状态下，通过兼有选择性破碎和筛分两种功能的装置实现的。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,2,固体废物的破碎,半湿式破碎,动画,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,低温 破 碎,2,固体废物的破碎,对于一些在常温下难以破碎的固体废物如汽车轮胎、包覆电线、废家用电器等，可以利用其低温变脆的性能而有效地施行破碎。也可利用不同废物脆化温度的差异在低温下进行选择性破碎。低温破碎通常需要配置制冷系统，由于液氮制冷效果好、无毒、无爆炸性且货源充足，因而常采用液氮作制冷剂。但是所需的液氮量较大，且制备液氮需要消耗大量的能量，故出于经济上的考虑，低温破碎对象仅限于低温下破碎回收成本高的合成材料，如橡胶和塑料。 低温破碎与常温破碎相比，动力消耗可减至1/4以下，噪声降低4dB，振动减轻1/4-1/5。,低温破碎 低温破碎原理和流程,将固体废物如钢丝胶管、汽车轮胎、塑料或橡胶包覆电线电缆、废家用电器等复合制品，先投入预冷装置，再进入浸没冷却装置，橡胶、塑料等易冷脆物质迅速脆化，送入高速冲击破碎机破碎，使易脆物质脱落粉碎。破碎产物再进入各种分选设备进行分选。,动画,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,粒度差异 筛选（筛分） 密度差异 重力分选 磁性差异 磁力分选 导电性差异 电力分选（静 电分选） 光电性差异 光电分选 摩擦性差异 摩擦分选 弹性差异 弹跳分选,固体废物分选方法,机 械 分 选,手工分选,人 卫生条件差， 但识别能力强,固体废物的分选简称废物分选，目的是将其中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料分离出来。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固体 废物筛分,筛分原理,Principle,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,固体废物的分选,固体 废物筛分,粒度小于筛孔尺寸3 / 4 的颗粒，很容易通过粗粒形成的间隙到达筛面而透筛，称为“易筛粒”; 粒度大于筛孔尺寸3 / 4 的颗粒，很难通过粗粒形成的间隙，而且粒度越接近筛孔尺寸就越难透筛，这种颗粒称为“难筛粒”。 筛网的规格“目”：国际上将lin(25.4mm）长度上的筛孔个数称为筛网的目数。100目=0.15mm，400目=0.0374mm,3,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,筛 分 分 类,分类 按筛子的位置 准备筛分 预先筛分和检查筛分 选择筛分 脱水和脱泥筛分,准备筛分：为了让某个操作过程的物料满足粒度要求，将固体废物按粒度分成几个级别，分别送往下一工序。 预先筛分和检查筛分：通常与破碎工艺配合使用。预先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；检查筛分是对己经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。 选择筛分：废物经过某一个或某些筛分工序后，将浓缩成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。 脱水或脱泥筛分：主要用于清洗或脱水的操作。,一、筛分 筛分基本理论 筛分效率 筛分效率是指实际得到的筛下产品重量与入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物料重量之比，用百分数表示，即 式中：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，%；筛下产品中小于筛孔尺寸的细粒的质量分数，%,推导得筛分效率的计算公式 若=100%，则,筛上产 品中小于筛 孔尺寸的细 粒的质量分 数,(-),影响筛分效率的因素,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固体 废物筛分,筛分设备类型及选择,1015r/min， 350,颗粒大小、形状、尺寸分布、整体密度、含水率、粘结或缠绕的可能；筛分器的构造材料，筛孔尺寸，形状，筛孔所占筛面比例，转筒筛的转速、长与直径，振动筛的振动频率、长与宽；筛分效率与总体效果要求；运行特征如能耗、日常维护，运行难易、可靠性、噪声、非正常振动与堵塞的可能,筛分设备的类型,筛分设备的选择,（1）固定筛 固定筛构造简单，筛面由许多平行排列的筛条组可以水平安装或倾抖安装。由于不用动力，设备费用低和维修方便，故在固体废物处理中被广泛应用。缺点是单位面积生产能力低，筛分效率不高，安装时要求有比较高的落差。,（2）滚筒筛 滚筒筛也称转筒筛，是用带筛孔的铁板卷成的圆筒形或截头圆锥筒体。为使废物在筒内沿轴线方向前进，圆柱形筛筒的轴线应倾斜3 5 安装。物料由高端给入，被旋转的筒体带起，当达到一定高度后因重力作用自行落下，如此不断地起落运动，使小于筛孔尺寸的细粒透筛，而筛上产品则逐渐移至筛筒的另一端排出。,动画,（3）振动筛 振动筛通过产生振动的振动器，将振动传递给筛箱，筛箱可以自由振动，使颗粒产生近乎垂直于筛面的跳动或作圆形、椭圆形运动。振动筛适用于细粒废物（0.1-15mm ）的筛分，也可用于潮湿及黏性废物的筛分。,动画,（4）共振筛 共振筛的特点：处理能力大，筛分效率高；耗电少以及结构紧凑；制造工艺复杂，机体重大，橡胶弹簧易老化；应用范围广。,原理：利用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛分。,动画,二、重力分选 重力分选是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。 重力分选的介质有空气、水、重液、重悬浮液等，按介质不同，固体废物的重力分选可分为重介质分选、跳汰分选、风力分选和摇床分选等。 重力分选的共同工艺条件：固体废物中颗粒间必须存在密度差异；分选过程都是在运动介质中进行的；在重力、介质动力和机械力的综合作用下，使颗粒群松散并按密度分层；分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同密度的最终产品。,1轻矿物的比重；2重矿物的比重；分选介质的比重 e5，属极易重选的物料； 2.5 e5，属易选物料，目前有效选别粒度下限有可能达到19m，； 1.75e2.5，属较易选物料，目前有效选别粒度下限可达37m左右； 1.5e1.75，属较难选物料，重选的有效选别粒度下限一般为0.5mm左右； 1.25e1.5，属难选物料，重选法只能处理不小于数毫米的粗粒物料，且分离效率一般不高； e 1.25的属极难选的物料，不宜采用重选。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固体 废物重力分选,重选可选性判断准则 e = (2 ) / (1 ),重介质分选 （1）工作原理 重介质是密度大于水的介质，在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的方法称为重介质分选。为使分选过程有效地进行，选择的重介质密度需介于固体废料中轻物料密度和重物料密度之间。 在重介质分选过程中，凡是颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉，集中于分选设备底部成为重产物，颗粒密度小于重介质密度的轻物料都上浮，集中于分选设备的上部成为轻质产物，分别排出，从而达到分选的目。重介质分选精度很高，分选物料颗粒粒度范围也可以很宽，适合于多种固体废物分选过程。 重介质分选主要适用于几种固体废物的密度差别较小及难以用跳汰法等其它分离技术分选的场合。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固体 废物重力分选,重介质与加重质,密度高于水的流态分散体系。无毒、密度高、粘度低、化学稳好、易回收,重液价格贵，只在实验室使用，实际分选中使用重悬浮液。,选择的加重质应具有足够高的密度，且在使用过程中不易泥化和氧化，来源丰富易得，便于制备与再生。一般要求加重质的粒度小于200 目，能够均匀分散于水中，容积浓度一般为10 15 。,( 2）重介质分选机 在鼓形重介质分选机中，固体废物和重介质一起由圆筒一端加入，在向另一端流动过程中，密度大于重介质的颗粒沉于槽底，由扬板提升落入溜糟内，排出槽外成为重产物，密度小于重介质的颗粒随重介质流从圆筒溢流口排出成为轻产物。 鼓形重介质分选机适用于分离粒度较粗（4060mm）的固体废物。具有结构简单，紧凑，便于操作， 分选机内密度分布均匀，动力消耗低等优点。缺点是轻重产物量调节不方便。,动画,跳汰分选 （1）工作原理 跳汰分选是在垂直变速介质中按密度分选固体废物的一种方法。介质可以是水或空气，分别称为水力跳汰和风力跳汰。,跳汰分选的一个脉冲循环中包括两个过程：床面先是浮起，然后被压紧。在浮起状态，轻颗粒加速较快，运动到床面物上面，在压紧状态，重颗粒比轻颗粒加速快，钻入床面物的下层中。脉冲作用使物料分层，该过程如上图所示。物料分层后，密度大的重颗粒群集中在底层，小而重的颗粒会透筛成为筛下重产物，密度小的轻物料群进入上层，被水平向水流带到机外成为轻产物。,（2）跳汰分选设备 按推动水流运动方式，分为隔膜跳汰机和无活塞跳汰机两种。隔膜跳汰机是利用偏心连杆机构带动橡胶隔膜作 往复运动，借以推动 水流在跳汰室内作脉 冲运动，无活塞跳汰 机采用压缩空气来推 动水流运动。,3 风力分选,风力分选简称风选，又称为气流分选，是以空气为分选介质，将轻物料从较重物料中分离出来的一种方。分选实际上包含两个分离过程：分离出具有低密度、空气阻力大的轻质部分(提取物)和具有高密度、空气阻力小的重质部分(排出物)；进一步将轻颗粒从气流中分离出来。后一步常由旋流器完成，与除尘原理相似。,3 风力分选,(1)风力分选的理论基础 颗粒在运动中受到的空气阻力,固体废物颗粒刚开始沉时，V = O , dv/dt最大；随着时间的延长，V逐渐增大，导致dv/dt逐渐减小。当dv/dt=0时，沉降速度达到最大，固体废物颗粒在重力和空气阻力的联合作用下达到动态平衡而作等速沉降运动，此时的下降速度称为沉降末速。由上两式可得，颗粒在空气中的沉降末速为,3 风力分选,当颗粒粒度一定时，密度大的颗粒沉降末速大，当颗粒密度相同时，直径大的颗粒沉降末速大。,由于颗粒的沉降末速同时与颗粒的密度、粒度及形状有关,因而在同一介质中，密度、粒度和形状不同的颗粒在特定的条件下，可以具有相同的沉降速度，这样的颗粒称为等降颗粒。等降颗粒中，密度小的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度之比，称为等降比，即,3 风力分选,等降比越大，越易进行风力分选。 两颗粒等降，沉降末速相等，根据根据(3一11)和(3一12)可得,该式称为自由沉降等降比的通式。从上式可知，等降比随两颗粒密度差的增大而增大，而且还是阻力系数的函数。为提高分选效率，在分选前将废物进行分级，或将废物破碎使粒度均匀后按密度差异进行分选效率更高。,3 风力分选,当存在上升气流时，颗粒的沉降速度等于颗粒对介质的相对速度，即 v=v0-ua,此时沉降末速更小，故上升气流可以缩短颗粒到达沉降末速的时间和距离。通过控制上升气流的速度，控制不同密度颗粒的运动状态，使有的固体颗粒上浮，有的下沉，从而将这些不同密度的固体颗粒加以分离。 使用上升气流时，若v0ua,颗粒向下作沉降运动； v0=ua ,颗粒作悬浮运动； v0ua,颗粒向上作漂浮运动。,3 风力分选,在风力分选过程中，还常应用水平气流。此时，颗粒同时受到以下两个力的作用：水平方向，空气的动压力,垂直方向，颗粒本身的重力,颗粒的运动方向将和两力的合力方向一致，并且由合力水平夹角的正切值来确定,由上式可知，当水平气流速度一定，颗粒粒度相同时，密度大的颗粒沿与水平夹角较大的方向运动；密度较小的颗粒则沿夹角较小的方向运动，从而达到按密度差异分选的目的。,3 风力分选,(2)风选设备与应用 按气流吹入分选设备内的方向不同，风选设备可分为两种类型：水平气流风选机（卧式风力分选机）和上升气流风选机（立式风力分选机）。 卧式风力分选机 卧式风力分选机构造简单，维 修方便，但分选精度不高。常 与破碎、筛分、立式风力分选 机组成联合处理工艺。,动画,3 风力分选,该系统设有粉碎机2 、其破碎转子3 由轴1 带动旋转。破碎后的垃圾落入气流工作室内。水平气流使金属等重物料分别落入9 、8 、7 三条输送皮带上。6 、10 为导料板，用以防止垃圾掉到输送带之间。废纸、织物、塑料薄膜及细灰粒子被气流带入管5 ，并在风机4 产生的气流推动下带入其他处理装置中。此系统简单、紧凑，工作室内没有活动部件，但却有较高的分选效率。,动画,3 风力分选, 立式风力分选机 立式风力分选机具有分选精度高的特点。 右图为立式多段垃圾风力分选机。在该分选机中，垃圾投入料斗2 后，再由带叶片4 的输送机3 投入垂直分离室5 。由风机1 产生的气流将轻质物料升起，并进入减缩通道6 。垃圾从窄颈部8 入第一分离柱7 ，利用风机13 由下面生成的上升气流进行轻质物料的第一分离。在分离柱7 中轻质再被托起，经缩颈部9 进入第二分离柱10 ，进行第二次分离。重质组分则经栅格12 、11 落到集料斗中，由输送机输出。分离柱的数量可根据物料所需分离的纯度而定。这种分离器和其他立式分离器相比，不仅效率高，且操作最为简便。,动画,3 风力分选,因管壁附近与管中心流速不同而降低立式风力分选机的分选精度，故现多采用立式Z形风力分选机。该风选机由于曲折管路下落的废物可受到来自下方的高速气流的顶吹，不仅避免了管中风速差异的不 利影响，同时可以使结块 垃圾受到曲折处高速气流 的作用而被吹散，故能提 高分选精度。Z 形风道倾 角为60度，每段长度为 280mm。,动画,4 摇床分选,摇床分选是在一个倾斜的床面上，借助床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的综合作用，使细粒固体废物按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。,动画,4 摇床分选,动画,4 摇床分选,摇床分选过程是由给水槽给入冲洗水，布满横向倾斜的床面，并形成均匀的斜面薄层水流。当固体废物颗粒给入往复摇动的床面时，颗粒群在重力、水流冲力，床层摇动产生的惯性力以及摩擦力的综合作用下，按密度差异产生松散分层。不同密度（或粒度）的颗粒以不同的速度沿床面纵向和横向运动，因此，他们的合速度偏离摇动方向的角度也不同，致使不同密度颗粒在床面上呈扇形分布，从而达到分选的目的。 在摇床分选过程中。物料的松散分层及在床面上的分布，直接受床面的纵向摇动和横向水流冲洗作用支配。床面摇动及横向水流流经床条所形成的涡流，造成水流的脉动，使物料松散并按沉降速度分层。由于床面的摇动，导致细而重的颗粒钻过颗粒的间隙，沉于最底层，这种作用称为析离。析离分层是摇床分选的重要特点，它使颗粒按密度分层更趋完善。 分层的结果是粗而轻的颗粒在最上层，其次是细而轻的颗粒，再次是粗而重的颗粒，最底层是细而重的颗粒。,4 摇床分选,摇床分选的特点： 床面的强烈摇动使松散分层和迁移分离得到加强，分选过程中析离分层占主导，使其按密度分选更加完善； 摇床分选是斜面薄层水流分选的一种，因此，等降颗粒可因移动速度的不同而达到按密度分选； 不同性质的颗粒的分离，不单纯取决于纵向和横向的移动速度，而主要取决于它们的合速度偏离摇动方向的角度。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,惯性分选原理 用高速传输带、旋流器或气流等水平方向抛射粒子，利用由于密度、粒度不同而形成的惯性差异，粒子沿抛物线运动轨迹不同的性质，从而实现分离的方法,最常见的惯性分选设备是旋风分离器,动画,5 惯性分选,三、磁力分选 1 磁选,(1)磁选的工作原理 磁选是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。 固体废物颗粒通过磁选机的磁场时受到磁力和机械力（重力、摩擦力、流动阻力、静电引力等）作用。由于作用在磁性颗粒（f 磁f 机)与非磁性颗粒（f 磁f 机）的合力不同，使它们的运动轨迹也不同，从而实现分选。 磁性颗粒分离的必要条件： （f 磁f 机) 磁选只能在非均匀磁场中实现。,动画,三、磁力分选 1 磁选,(2)物质磁性的分类 据固废比磁化系数x0的大小，可将其分为： 强磁性物质：(x0=7.5-38)x10-6m3/kg,可在弱磁场磁选机中分离出这类物质； 弱磁性物质：(x0=0.19-7.5)x10-6m3/kg,可在强磁场磁选机中分离出这类物质； 非磁性物质：(x00.19)x10-6m3/kg,在磁选机上与磁性物质分离。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固 体废物 磁力分选,磁场：磁体周围的空间存在着磁场。磁场分为均匀磁场和非均匀磁场两种。磁场的非均匀性用磁场梯度来表示。 颗粒在均匀磁场中只受转矩的作用，是它的长轴平行于磁场方向。在非均匀磁场中，颗粒既受转矩的作用，又受磁力的作用，结果使它既发生转动，又向磁场梯度增大的方向移动，最后被吸在磁极外表面上。 根据磁场强度的大小，磁选设备分为弱磁场磁选机、中磁场磁选机、强磁场磁选机，分别适用于不同磁性的物质的分选。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固 体废物 磁力分选,磁选设备 磁选机中使用的磁铁有两类:电磁用通电方式磁化或极化铁磁材料；永磁利用永磁材料形成磁区。其中永磁较为常用。磁铁的布置多种多样，常见的几种设备有磁力滚筒、永磁圆筒式磁选机、悬吊磁铁器等。,固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,固 体废物 磁力分选,磁选装置选择因素： 供料传输带和产品传输带的位置关系 供料传输带的宽度、尺寸 能否在整个传输带的宽度上有足够的磁场强度而有效地进行磁选 与磁性材料混杂在一起的非磁性材料的数量与形状 操作要求如电耗，空间要求，结构支撑要求，磁场强度，设备维护等。,三、磁力分选 1 磁选,(3)磁选设备 磁力滚筒 磁力滚筒又称磁滑轮，有永磁（费用低）和电磁（磁力可调）两种。应用较多的是永磁滚筒。该设备的主要组成部分是一个回转的多极磁系，和套在磁系外面的用不锈钢或铜、铝等非导磁材料制的圆筒。,动画,固体废物或城市垃圾的破碎设备或焚烧炉前，除去废物中的铁器，防止损坏破碎设备或焚烧炉。,三、磁力分选 1 磁选, 湿式CTN 型永磁圆筒式磁选机,该设备适用于粒度小于0.6mm 强磁性颗粒的回收及从钢铁冶炼排出的含铁沉泥和氧化铁中回收铁，以及回收重介质分选产品中的加重质。,三、磁力分选 1 磁选, 悬吊磁铁器 悬吊磁铁器主要用来去除城市垃圾中的铁器，保护破碎设备及其它设备免受损坏。悬吊磁铁器有一般除铁器和带式除铁器两种。,动画,三、磁力分选 2 磁流体分选,(1)分选原理 磁流体分选是利用磁流体作为分选介质，在磁场和电场的联合作用下产生“加重”作用，按固废各种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。当固体废物中各组分间的磁性差异小而密度或导电性差异较大时，采用磁流体可以有效地进行分离。 磁流体是指某种能够在磁场或电场和磁场联合作用作用下磁化，呈现似加重现象，对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散液（强电解质溶液、顺磁性溶液和铁磁性胶体悬浮液）。,三、磁力分选 2 磁流体分选,(2)分类 磁流体分选分为磁流体动力分选和磁流体静力分选两种。 A 、磁流体动力分选（MHDS ) ：在磁场（均匀磁场或非均匀磁场)与电场的联合作用下，以强电解质溶液为分选介质，按固废中各组分间密度、比磁化率和电导率的差异使不同组分分离。多在固废各组分间电导率差时采用。 优点：电解质溶液价廉、分选设备简单、处理能力大；缺点：分离精度低。 B 、磁流体静力分选（MHSS ) ：在非均匀磁场中，以顺磁性溶液和铁磁性胶体悬浮液为分选介质，按固废中各组分间密度、比磁化率和电导率的差异使不同组分分离。多在要求分离精度高时采用。由于不加电场，不存在电场和磁场联合作用产生的特性涡流，故称为重力分选。 优点：介质粘度小、分离精度高；缺点：分选设备较复杂、介质价格高，回收困难，处理能力较小。,三、磁力分选 2 磁流体分选,(3)分选介质 介质要求：磁化率高、密度大、粘度低、稳定性好、无毒、无刺激性、无色透明、价廉易得 顺磁性盐溶液 Mn 、Fe 、Ni 、Co 盐的水溶液，30 余种；介质粘度低、无毒。 铁磁性胶粒悬浮液 多用超细粒磁铁矿胶粒作分散质，用油酸、煤油等非极性液体介质，并加表面活性剂为分散剂调制而成；介质粘度高、稳定性差、回收再生难。,三、磁力分选 2 磁流体分选,(4)磁流体分选设备及应用 这种分选槽使用的分选介质是油基或水基磁流体。它可用于汽车的废金属块的回收，低温破碎物料的分离和从垃圾中回收金属碎块。,2、复合电场分选机电选原理：这种分选机电场为电晕静电复合电场，是目前大多数电选机所采用的方式。电晕电场的电压达到某一值后，负极会放电发出大量的电子，使空气中的分子电离，形成负离子飞向正极。进入电场的废物都能获得负电荷，但是导电性好的物质会将负电荷迅速传给正极而不受影响。导电性差的物质由于传递电荷速度慢，受到正极吸引，完成电选分离的过程。,动画,1、静电分选机电选原理：废物的带电方式为直接传导带电。废物直接与传导电极接触，导电性好的废物将获得和电极极性相同的电荷而被排斥，导电性差的废物或非导体与带电滚筒接触被极化，而产生相反的电荷被吸引，从而实现废物分选。可用于塑料、橡胶、纤维、纸、合成皮革等的分选。,利用固体废物中各组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种方法。,工作原理：,四、电力分选,四、电力分选,(2)电选设备 辊筒式静电分选机 该装置用于分选玻璃和铝。,动画,四、电力分选, YD 一4 型高压电选机 具较宽的电晕电场区，特殊的下料装置和防积灰漏电措施，整机封闭性好，结构合理，处理能力大、效率高，可作粉煤灰专用设备，实现碳灰分离。,(1)带式筛 带式筛是一种倾斜安装带有振打装置的运输带。其中，摩擦角是关键，须大于颗粒废物的摩擦角，小于纤维废物的摩擦角。,五、其它分选方法 1 摩擦和弹跳分选,摩擦与弹跳分选是根据固体废物中各组分的摩擦系数和碰撞系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时，产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。,(2)斜板运输分选机 城市垃圾由给料皮带运输机上方给入，其中砖瓦、铁块、玻璃等与斜板板面产生弹性碰撞，向板面下部弹跳，进入弹性产物收集仓，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，进入非弹性产物收集仓。,五、其它分选方法 1 摩擦和弹跳分选,(3)反弹滚筒分选机 工作过程中，城市垃圾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。,五、其它分选方法 1 摩擦和弹跳分选,光电分选是利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法，可用于从城市垃圾重回收橡胶、塑料、金属、玻璃等物质。,固体废物经窄分级后进入料斗，由振动溜槽逐个落入高速沟槽进料皮带上，在皮带上拉开一定距离并排队前进，从皮带首端抛入光检箱受检。,动画,颗粒物受光源照射，背