第3章 固体废物预处理-1(压实破碎2h 原理)

机械能破碎和非机械能破碎
–非机械能破碎是利用电能、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、减压破碎及超声破碎等。
–机械能破碎是利用破碎工具(如破碎机的齿板、 锤子、球磨机的钢球等)对固体废物施力而将其 破碎的。

主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等方法。

目前广泛应用的是机械能破碎。
（三）半湿式选择性破碎分选


半湿式选择性破碎分选是利用城市垃圾中 各种不同物质在一定湿度下强度和脆性的 差异，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(加少量水)状态下，通过 兼有选择性破碎和筛分两种功能的装置中 实现的，因此，这种装置称为半湿式选择 性破碎分选机。
第三章 固体废物的预处理
第1节 固体废物的压实
一、概念与目的

概念：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，又称为压缩。
– 如若采用高压压实，除减少空隙外，在分子之间可 能产生晶格的破坏使物质变性。

目的：
– 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； – 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。
三、固体废物的破碎方法



干式破碎 按破碎固体物所用的外力(消耗能量的形式)可分 为机械能破碎和非机械能破碎两类方法。 湿式破碎 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。 半湿式破碎 破碎和分选同时进行。利用不同物质在一定均匀 湿度下其强度、脆性（耐冲击性、耐压缩性、耐 剪切力）不同而破碎成不同粒度。

磨碎：使小块固体废物颗粒分裂成细粉的 过程。
破碎的目的：
① ②
使固体废物的容积减小，便于运输和贮存。
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的某种成分。(资源化)
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。(提高处理效率) 为固体废物的下一步加工作准备。
五、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。
第二节 固体废物的破碎
一.破碎的目的

破碎：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；
六、破碎设备



颚式破碎机 锤式破碎机 冲击式破碎机 剪切式破碎机 辊式破碎机 粉磨机
主要用于破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物。
主要用于工矿 业固废的破碎
主要用于破碎中等硬度且腐蚀性弱的固体废物。
主要用于工矿 业固废、硬质 塑料、干燥木 质废物等
适用于破碎中等硬度、软质、脆性、韧性以及纤维状等多种废物。
三、压实程度的度量

空隙比与空隙率：与固废压实程度和密度成反比。
e Vv Vs

Vv Vm
d ms Vm
湿密度与干密度：压实前后固废密度值及其变化率 大小。
w mm Vm

体积减小百分比
R

Vi V f Vi

100%

R为固废体积减小百分比； Vi为废物压缩前原始体积； Vf为废物压缩后最终体积。 压缩比：固废经压实处理后 体积减小的程度； 压缩倍数：固废经压实处理 后体积压实的程度，工程应 用；

压缩比与压缩倍数

r V f Vi
n Vi V f

一般固废压缩倍数为3～5，若 破碎后再压实可达5～10倍。
四、压实设备

类别：固定和移动 固定式压实器：凡用人工或机械方法（液压 方式为主）把废物送进压实机械中进行压实 的设备称为固定式压实器。 如各种家用小型压实器、废物收集车上配 备的压实器及中转站配置的专用压实机。 移动式压实器：是指在填埋现场使用的轮胎 式或履带式压土机、钢轮式布料压实机以及 其他专门设计的压实机具。
四、破碎产物的特性表示

1.破碎比 –在破碎过程中，原废物粒度与破碎后产 物粒度的比值称为破碎比。 –破碎比表示废物粒度在破碎过程中减小 的倍数，即表示废物被破碎的程度。 –破碎机的能量消耗和处理能力都与破碎 比有关。
破碎比的计算方法
① 极限破碎比：用废物破碎前的最大粒度
(Dmax)与破碎后最大粒度(dmax)的比值来确 定破碎比(i) i＝Dmax/dmax 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。
固体废物每经过一次破碎机或磨碎机称为一个破 碎段；若要求破碎比不大，一段破碎即可满足。 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
i=i1 x i2 x i3 x ……x in


破碎段数是决定破碎工艺流程的基本指标，它主 要决定破碎废物的原始粒度和最终粒度。
破碎比的计算方法
②
真实破碎比：用废物破碎前的平均粒度 (Dcp)与破碎后平均粒度(dcp)的比值来确定 破碎比(i) i＝Dcp/dcp 真实破碎比能较真实地反映破碎程度， 所以在科研及理论研究中常被采用。 一般破碎机的平均破碎比在 3~30之间， 磨碎机破碎比可达40~400以上。
2.破碎段

（一）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。也可利用不同的物 质脆化温度的差异进行选择性破碎，即所谓低温 破碎技术。常采用液氮作制冷剂。
–汽车轮胎、包覆电线、废家用电器等；

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。
容重就是固体废物的干密度，用d表示。
ms mm m水 d Vm Vm
ms为固体废物颗粒重； mm为固体废物总重，包括水分重； m水为固体废物中水分重。


压实的实质可看作是消耗一定的压力能，提高 废物容重的过程。当固废受到外界压力时，各 颗粒间相互挤压，变形或破碎，从而达到重新 组合的效果。 适于压实处理的主要是压缩性能大而复原性小 的物质。木材、金属、玻璃、塑料块等本身已 经很密实的固体或焦油、污泥等半固体废物不 宜作压实处理。

城市生活垃圾经高压压实处理时，由于过程的挤 压和升温，可使垃圾中的BOD5从6000mg/L降至 200mg/L ， COD 从 8000mg/L 降到 150mg/L 。大 大降低了腐化性；不再滋生昆虫等，可减少疾病 传播与虫害，从而减轻了对环境的污染。


国外采用垃圾高度压实成捆的处理工艺： 生活垃圾 → 预压缩 → 金属铁丝网包紧 → 主压缩（160～200kgf/cm2，压缩比约1/5） → 捆扎→沥青中浸渍约10秒进行沥青包覆 → 约一吨重的垃圾捆包→ 填埋。 压缩捆包后填埋时更容易布料且均匀。将来场 地沉降也较均匀，捆包填埋也大大减少了扬尘 的危害。

单纯的破碎流程
–流程和破碎机组合简单; –操作控制方便、占地面积少; –对破碎产品粒度要求不高。

带有预先筛分的破碎流程
–预先筛除废物中不需要破碎 的细粒，相对地减少了进入破 碎机的总给料量， –有利于节能。

带有检查筛分的后两种破碎流程
–能够将破碎产物中一部分大于所要求的产 品粒度颗粒分离出来，送回破碎机进行再 破碎， –可获得全部符合粒度要求的产品。
– 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；
– 抗压强度>250MPa ----坚硬固体废物； – 40-250MPa ----中硬固体废物； – <40MPa ----软固体废物。

与废物颗粒的粒度有关；
– 粒度小的废物颗粒，其宏观和微观裂缝比大粒度颗粒 要少，因而机械强度较高。
主要用于破碎 家具、电视机、 杂器等生活废 物
适用于破碎强度大，体积大的固废。
主要用于金属 材料的剪切
用于硬度较大的固体废物的中碎和细碎。
主要用于破碎 脆性和含泥粘 性废物。
用于矿业和工业固废处理与利用。
煤矸石生产水泥、砖瓦
主要用于煤矸 石生产水泥； 钢渣生产砖瓦 等原料的制备。
七. 其他破碎方法

破碎段数越多，破碎流程就越复杂，工程投资相 应增加，因此，在可能的条件下，应尽量采用一 段或两段流程。

为避免机器的过度磨损，工业固体废物的 尺寸减小往往分几步进行，一般采用三级 破碎，
–第一级破碎把材料的尺寸减小到3in(7.62cm)
–第二级破碎减小到1in(2.54cm)， –第三级减小到1／8in(0.32cm)。
二、压实的原理
大多数固体废物是由不同颗粒与颗粒间的空隙组 成的集合体。自然堆放时，表观体积是废物颗粒有效 体积与孔隙占有的体积之和，即:
Vm Vs Vv
Vm为固体废物的表观体积；
Vs为固体颗粒体积（包括水分）；
Vv为孔隙体积。
进行压实操作时，随压力强度的↑ ，孔隙体积↓ ，表观体积也 随之↓ ，而容重↑ 。
半湿式选择性破碎分选的特点
①能使城市垃圾在一台设备中同时进行破碎和分选 作业； ②可有效地回收垃圾中的有用物质。 –从第Ⅰ组产物中可得到纯度为80％的堆肥原 料--厨房垃圾；从第Ⅱ组产物中可回收纯度为 85—95％的纸类；从第Ⅲ组产物中可得纯度 为95％的塑料类，回收废铁纯度达98％； ③对进料的适应性好，易破碎的废物首先破碎并及 时排出，不会产生过粉碎现象。
③
④
⑤
对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。(填埋处置) 防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解 等设备。(设备防护)