2固体废物资源化的预处理技术.ppt

1、2固体废物预处理技术,2.1固体废物的压实 2.2固体废物的破碎 2.3固体废物的脱水 2.4固体废物的热处理,2 固体废物预处理技术,【概念】压实 压缩比 硬度 破碎比 破碎段 低温破碎 筛分效率 等降比等 【其他】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；常见分选设备；脱水浓缩方法；等。,本章重点,2.1固体废物的压实,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，表现体积也随之，而容重。,一、压实原理,固体废物经过压实处理后体积减少的

2、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2.1 水平压实器结构图,图2.2 三向联合压实器,图2.3 回转式压实器,（b）钢轮压实机,（a）高履带压实机,图2-4 填埋场常用的移动式压实机,图2.4 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

3、：1,2.2固体废物的破碎,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，称为破碎。,一、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：指固体废物抵抗外力机械侵入的能力。,(a)压碎 (b) 劈碎 (c) 折断 (d) 磨剥,（e）冲击破碎,图 2-5 常见的机械能破碎方法,图2-6 湿式破碎机的构造原理图,图2-7 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,（3）破碎比和破

4、碎段,极限破碎比,真实破碎比,破碎段：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：,（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,二、常用的破碎设备,（1）锤式破碎机,锤式、冲击式、剪切、鄂式、辊式破碎机和粉磨机,图2.20 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

5、破碎和剪切作用。,主要用于破碎家具、电视机、电冰箱、洗衣粉、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

6、便、易于维护,（a）Universa型冲击式破碎机,（2）、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2.7 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

7、。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2.8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）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2.9 简单摆动颚式破碎机,图2.10 复杂摆动颚式破碎机,（5）、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

8、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。,（6）、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

9、。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2.33 干式自磨机的工作原理图。,2.3固体废物的脱水,（1）以无机物为主要成分的无机泥渣或沉泥，如冶金、建材等工业废水处理后的固体废物。其特性是密度较大、含水率较低，易于脱水，但流动性较差，对设备和管道磨损严重。 （2）以有机物为主要成分的有机泥渣或污泥。如纺织、造纸、食品等工业废水和城市污水处理后的固体废物，其特性是有机物含量高、容易腐败发臭、密度较小、含水率较高，呈胶体结构，不易脱水，但流动性较好，便于用管道输送。,

10、按所含成分的不同，需脱水处理的固体废物分为两大类:,表4.1 固体废物常用的脱水方法及效果,2.3.1浓缩脱水,浓缩脱水主要是为了去除污泥中的间隙水，缩小污泥的体积，为污泥的输送、消化、脱水、资源化利用等创造条件。浓缩后污泥含水率仍高达90%以上，可以用泵输送。,一、重力浓缩：其构筑物称为浓缩池。,图4.10 间隙式浓缩池示意图,图4.11 带刮泥机与搅动栅的连续式浓缩池结构示意图,图4.13 多斗连续式浓缩池,图4.12 多层辐射式浓缩池,二、气浮浓缩：气浮池中进行,溶气罐,图4.14 污泥气浮浓缩流程,(a)圆形气浮池 (b)矩形气浮池,图4.15 气浮池结构类型,三、离心浓缩,离心分离设

11、备：倒锥分离板型离心机、螺旋卸料离心机,(a)倒锥分离板型离心机 (b)螺旋卸料离心机,2.3.2机械过滤脱水,图4.17 转鼓式真空抽滤机工作原理与操作系统,脱水后泥渣含水率为7580%,(1)真空抽滤机:主要用于初次沉淀污泥及消化污泥的脱水。,图4.20 板框压滤机的结构示意图,板框压滤机操作压力一般要求在48kg/cm2。滤饼含水率约为4580%,4.20a 对置滚压式带滤机,4.20b 水平滚压式带滤机,图4.19 三级皮带压滤机结构示意图,螺旋输送器,图4.21 卧式螺旋转筒离心机的结构示意图,（3）离心机,图4.22 圆锥形离心脱水机结构示意图,目的：排除固体废物中的自由水和吸附水

12、（去湿）的过程。,2.3.3干燥脱水,对象：主要用于城市垃圾经破碎、分选后的轻物料或是经脱水处理后的污泥。当这些废物后续资源化对废物含水要求较高时，通常需要进行干燥脱水。 干燥脱水的关键是干燥方法和设备。固体废物干燥常用的干燥器有转筒干燥器、循环履带干燥器、流化床干燥器、喷撒干燥器等。,图4.23 旋转筒干燥器结构示意图,图2-36 带式流化床干燥示意图,热空气流动方向,废物前进方向,出料,进料,鼓风机,干燥隧道,排风机,图2-37 隧道干燥器结构示意图,图4.39 污泥脱水综合处理流程,2.4 固体废物的热处理,利用热物理方法改变固体废物状态的过程，广泛用于固体废物的预处理中。 热处理包括干

13、燥脱水、热分解、烧成、焙烧等。,一、固体废物的热分解 指晶体状的固体废物在较高温度下脱除其中吸附水及结合水或同时脱除其他易挥发物质的过程，它是无机固体废物资源化的重要技术。 （1）含高岭石废物的热分解脱水,（2）废石膏分解脱水 一种广泛存在的化工废渣。石膏脱除结构水的温度较低，并被用来制取烧石膏。,半水石膏,无水石膏,烧石膏,（3）碳酸盐的热分解脱除挥发份,(4)硫酸盐的热分解脱除挥发份,（5）其它物质的热分解脱除挥发份,（6）分解熔融 某些硅酸盐矿物，如尾矿，在高温下热解，易转变成新的结晶矿物，同时产生具有补充组分的液相。,这些高温变化、高温液相的生成，对固体废物生产陶瓷、耐火材料、玻璃、铸

14、石等高温材料具有重要作用,焙烧温度被焙烧固体废物的熔点 目的：改变废物的化学性质和物理性质，以便于后续的资源化利用。焙烧后的产品称为焙砂。,二、固体废物的焙烧,（1）还原焙烧,生产中常用的还原剂：固体碳、气体CO和H2 凡是对氧的化学亲和力比对被还原的金属对氧的化学亲和力大的物质都可以作为该金属氧化物的还原剂使用。,对象：目前主要用于含铁、锰、镍、铜、锡、锑等无机废物的资源化处理或预处理中，如含铁尾矿的还原焙烧、粉煤灰的磁化焙烧、含铜尾矿的还原焙烧等等。 前者使废物中的Fe2O3还原成Fe3O4，后者使废物中的铜还原为游离铜或金属铜。,（2）氯化焙烧,氯化剂：主要有氯气、氯化氢、四氯化碳、氯化钙、氯化钠、氯化铵等，但最常用的是氯气、氯化氢、氯化钙和氯化钠。,对象：目前主要作为硫酸渣、高钛渣等废物的资源化预处理,（3）氧化焙烧和硫酸化焙烧,有色金属硫酸盐的分解压,硫酸铁盐的分解压,焙烧气相分压,对象：目前主要处理含硫化矿的尾矿和其他废物，回收其中的有价金属铜、钴、镍等。,氧化焙烧,选择