第3章_固体废物的预处理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,预处理,是以机械处理为主，涉及废物中某些组分的简易分离与浓集的废物处理方法。,预处理的目的,是方便废物后续的资源化、减量化和无害化处理与处置操作。,4,1,2,3,压实目的,减容,：根据废物的种类和施加压力的大小，一般压缩比可达35，若结合破碎，可达510，可以减少运输成本，降低填埋处置成本。,稳定化,：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。,日本将城市垃圾压实后，因挤压和升温作用，使垃圾中的,BOD,从6000,ppm,降到200,ppm，COD,从8000,ppm,降到150,ppm。,成为类塑料结构的惰性材料。,排气，减少空隙率，使固体废物致密化。,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,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。,容重就是固体废物的干密度，用 表示。,W,s,为固体废物颗粒重；,W,m,为固体废物总重，包括水分重；,W,w,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,如冰箱、洗衣机、纸箱与纸袋、纤维、废金属丝等。,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。,w,m,(1),、水平式压实器,靠做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。,适用于压实城市垃圾。先将垃圾加入装料室，启动具有压面的水平压头，使垃圾致密化和定形化，然后将坯块推出。推出过程中，坯块表面的杂乱废物受破碎杆作用而被破碎，不致防碍坯块移出。,具有三个互相垂直的压头，依次施压。,适合于压实松散金属废物。,金属等类废物被置于容器单元内，而后依次启动,1,、,2,、,3,三个压头，逐渐使固体废物的空间体积缩小，容重增大，最终达到一定的尺寸。,压后尺寸一般在,200,1000mm,之间。,(2),、三向联合式压实器,具有两个压头和一个旋动式压头。,适于体积小质量小的废物。废物装入容器单元后，先按水平式压头,1,的方向压缩，然后按箭头的运动方向驱动旋动式压头,2,使废物致密化，最后按水平压头,3,的运动方向将废物压至一定尺寸排出,。,(3),、回转式压实器,移动式压实器,带有行驶轮或可在轨道上行驶的压实器称为移动式压实器。,按压实过程工作原理不同，可分为碾（滚）压、夯实、振动三种，相应的分为三大类。固体废物压实处理主要采用碾（滚）压方式,主要用于填埋场，也安装在垃圾车上。现场常用的压实机主要包括胶轮式、履带式压土机和钢轮式布料压实机。,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。,破碎目的,为便于运输和贮存，经破碎减容,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,为便于热处理，增加比表面积,为便于制造建材，满足建材制品对原料的粒度要求,为便于填埋压实，经破碎增加密实度,为保护处理设备，经破碎减小冲击力,影响破碎过程的因素,影响破碎过程的因素,是物料,机械强度,及,破碎力,。,机械强度,：指固废抗破碎的阻力，通常用静载下测定的抗压强度为标准来衡量。（抗压,抗剪,抗弯,抗拉）。,一般，抗压强度,250MPa,为坚硬固废；,40250,MPa,为中硬固废；,5,5,2.5 2.51.75 1.751.5 1.51.25 ,u,a,时，,v0,，,颗粒向下做沉降运动；,当,v,0,=u,a,时，,v=0,，,颗粒做悬浮运动；,当,v,0,u,a,时，,vF,机。该式不仅说明了不同磁性颗粒的分离条件，同时也说明了磁选的实质，即磁选是利用磁力与机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。,磁选机磁场,磁体周围的空间存在着磁场。磁场的基本性质就是它对给入其中的磁体产生的磁力作用。因此，在磁选机能使磁体产生磁力作用的空间，称为磁选机的磁场。磁场可分为均匀磁场和非均匀磁场两种。,均匀磁场中各点的磁场强度大小相等，方向一致。非均匀磁场中各点的磁场强度大小和方向都是变化的。磁场的非均匀性可用磁场梯度来表示。,固体废物中各种物质磁性分类,强,磁性物质,：其比磁化系数,x,0,38,10,-6,m,3,/kg,，在弱磁场磁选机中可分离出这类物质。,弱,磁性物质,：其比磁化,系数,x,0,=,（,0.19-7.5,）,10,-6,m,3,/kg,，可在强磁场磁选机中回收。,非,磁性物质,：其比磁化,系数,x,0,0.19,10,-6,m,3,/kg,，在磁选机中可与磁性物质分离。,磁选过程,常用磁选机,1,、,磁力滚筒,2,、吸持型磁选机,3,、悬吸型磁选机,4,、湿式永磁圆筒式磁选机,磁力滚筒,又,称磁滑轮，主要由磁滚筒和输送皮带组成。磁滚筒有永磁滚筒和电磁滚筒两种,。用在工业固废或城市垃圾的破碎设备或焚烧炉前，出去废物中的铁器，防止损坏破碎设备或焚烧炉。,悬,吸型磁选机,一般式除铁器：通过传送带将废物颗粒输送穿过有较大梯度的磁场。为间断式工作，通过切断电磁铁的电流排出铁物,。铁物数量少时。,带式除铁器：连续工作式，铁物数量较多时适用。,湿式永磁圆筒式磁选机,分为,顺流型和逆流型,两种形式，常用的为逆流型。,顺流型磁选机的给料方向和圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向一致。,逆流型则正好相反，主要适用于粒度小于,0.6mm,的强磁性颗粒的回收及从钢铁冶炼排出的含铁尘泥和氧化铁皮中回收铁。,概念：利用,磁流体,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，按固体废物中各组分的磁性和密度的差异和磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离的过程。,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,流,体,能够在磁场或磁场和电场联合作用下磁化，呈现似加重现象，对颗粒产生磁浮力作用的稳定,分散液,。,磁铁矿胶体微粒,油基磁流体,水基磁流体,铁磁性胶悬浮液,顺磁性盐溶液,Fe,、,Mn,、,Ni,、,Co,盐的水溶液,MnCl,2,、,Mn(NO,3,),2,水溶液 较理想,FeSO,4,、,MnSO,4,、,CoSO,4,（硫酸盐类）价格便宜,粉碎法,水溶液,吸附有机相法,概念：利用,磁流体,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，按固体废物中各组分的磁性和密度的差异和磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离的过程。,磁流体分选类型,磁流体分选有磁流体动力分选和磁流体静力分选两大类。通常，要求分离精度高时，采用静力分选；固体废物中各组分间电导率差异大时，采用动力分选。,两种分选方法的比较,磁流体动力分选,磁流体静力分选,磁流体动力分选(,magnetohydrodynamic separation),概念,在磁场（非均匀磁场和均匀磁场）与电场的联合作用下，以强电解质溶液为分选介质，按废物中各组分的密度、比磁化系数和电导率的差异进行分选的方法。,优点,分选介质为电解质，来源广，价格便宜，粘度低，设备简单，处理能力大（分选粒度为0.56,mm,的物料时可达50,t/h,或100600,t/h）；,缺点,表观密度小（10000,kg/m,3,），,分离精度低。,适用范围,在废物组分间电导率差异较大更宜采用（局限）。,磁流体静力分选(,magnetohydrostatic separation,),概念,在非均匀磁场中，以顺磁性液体和铁磁性胶体悬浮液为分选介质，按废物中各组分的密度和比磁化系数的差异进行分离的方法。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，故称为静力分选。,优点,介质粘度较小，分离精度高，应用范围广；,缺点,分选设备复杂，介质制备困难，价格高，回收难，处理能力小。,适用范围,具有密度差异的各种组分的分离（广）。,1-,给料；,2-,沉下物；,3-,磁铁；,4-,浮生物,图,J.shimoiizaka,分选槽构造及工作原理,磁流体分选设备,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,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 电力分选,辊筒式静电分选机,YD-4,型高压电选机,废物直接传导带电,废物通过电晕电场带电,电场力作用分离,电场力作用分离,塑料、橡胶、纤维、纸、合成皮革和胶卷等,粉煤灰专用设备,静电分选机,复合电场分选机,导体,半导体,非导体,利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种方法,a),辊筒式静电分选机,b)YD-4,型高压电选机,图,电选机结构与工作原理示意图,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 电力分选,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,摩擦与弹跳分选,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。,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,光电 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，可用于从城市垃圾中回收橡胶、塑料、金属、玻璃等物质。,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选效果的评价,某排料口所排组分中这种物质的质量,某物质的品位,(%)=,100%,该排料口所排组分总质量,某排料口所排组分中这种物质的质量,某物质的回收率,(%)=,100%,原废物中这种物质的质量,品位是质量指标，通常经过化验确定。回收率是数量指标，可通过计算确定。,分选回收工艺系统,将两种或两种以上的分选单元操作有机地组合在一起的工艺系统,确定原则,：,根据物料的性质确定分选方法,物料的性质：物料的组成、粒度、比重、电磁性、表面润湿性、形状等,分选方法：筛分、重选、电磁选、摩擦与弹跳分选等，应采用最简单的方法。,根据分选方法确定分选设备类型、规格、台数,应采用定型产品，尽量提高设备利用率。,将不同分选方法所组成的单元操作有机组合,单元之间的连接应遵循：先干后湿，先粗后细，先多后,少等,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,固体废物的种类很多，产量大，因而在设计分选,回收工艺系统时应有系统的整体观念，从技术、经济和资源利用方面通盘考虑，对固体废物进行全面综合处理。,综合处理,是指将各中小企业产生的各种废物集中到一个地点，根据废物的特征，把各种废物处理过程结合成一个系统，以便把各过程得到的物质和能量进行合理的集中利用。通过综合处理可对废物进行有效的处理，减少最终废物排放量，减轻对地区的污染，防止二次公害的分散化，同时还能做到总处理费用低，资源利用效率高。,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,设计分选回收工艺系统注意事项：,（,1,）应深入调查了解工厂排放污染物的种类和数量及各污染物的允许排放标准，根据排放标准进行废物处理效益分析，选择最适宜的方案，使之做到能源消耗较少、设备投资较小又能取得较大的环境效益。,（,2,）重金属离子经过长时间扩散仍会造成一定危害，其含量都在,10-6,级微量，必须对其排放浓度严加控制。,（,3,）固体废物中的物质应进行回收，应在技术、投资、市场、成本等方面综合考虑废弃物资源化问题。,（,4,）处理废物设备投资费用只能进行估算，一般按实际处理费用乘上系数,1.6,来推算。总费用往往随处理能力增大而减少。,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,分别处理情况,:,1,）含有有害重金属的少量废物和不含重金属的大量废物，或者少量的高放射性废物和大量的低放射性废物不宜相混，应按有害或有放射性废物进行高级处理。,2,）过热易软化的废物和不易软化的废物不宜相混。,3,）热熔性塑料和非热熔性塑料不宜相混。,4,）当废物中固体物质很多而进行混合处理时，由于在短时间内难以混匀，影响处理效果，故负荷会有很大波动。,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,混合综合处理情况：,（,1,）往含水率高而不能自燃的废物里混入高热值废物，可使整个混合物作为可自燃物，便于焚烧处理。,（,2,）有的废物焚烧时会产生氨类碱性气体，有的废物焚烧时会产生氯化氢、二氧化硫之类酸性废气，如把这两类废物混合后进行焚烧处理就十分合理。,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,综合处理回收工艺系统包括固体废物的收集运输、破碎、分选等预处理技术，焚烧、热分解和微生物分解等转化技术和,“,三废,”,处理等后处理技术。,预处理过程中，废物的性质不发生改变，主要利用,物理处理的方法，对废物中的有用组分进行分离提取回收。,转化技术是把预处理回收后的残余废物用化学的或,生物学的方法，使废物的物理性质发生改变而加以回收利用。这一过程显然比预处理过程复杂，成本也较高。,焚烧和热解以回收能源为目的，焚烧主要回收水蒸气、热水或电力等不能贮存或随即使用型的能源，而热解主要回收燃料气、油、微粒状燃料等可贮存或迁移型的能源。微生物分解主要使废物原料化、产品化而再生利用。,预处理过程和转化过程产生的废渣可用于制备建筑材料、道路材料或进行填埋等处置。固体废物处理系统由若干个过程所组成，每个过程有每个过程的作用。综合处理固体废物时，务必从整体出发，选择合适的处理技术及处理过程。,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,3,固体废物的分选,分选工艺系统,固体废物处理与处置,Treatment and Disposal of Solid Waste,第四节 固体废物的脱水,固体废物脱水的方法有浓缩脱水和机械脱水两种。,主要内容：,固体废物的水分及分离方法,浓缩脱水,机械脱水,固体废物中水的存在形式,固体废物脱水的方法,浓缩脱水：,去除固体废物中的间隙水，缩小体积，为输送、消化、脱水、利用与处置创造条件。方法主要有,重力浓缩法,气浮浓缩法,离心浓缩法,机械脱水：,利用具有许多毛细孔的物质作为过滤介质，以过滤介质两侧产生压差作为过滤的推动力，使固体废物中的溶液强制通过过滤介质成为滤液，固体颗粒被截留成为滤饼的固液分离操作。应用最广。主要脱出毛细结合水和表面吸附水。,重力浓缩法,原理：,依据固体颗粒与溶液间存在的密度差，借重力作用脱水，脱水后含水量一般在,50%,。,设备：,按运行方式分为,（,1,）,间隙式浓缩池：,间断浓缩，上清液虹吸排出，仅用于小型处理厂或工业企业的污水处理厂的污泥脱水,（,2,）连续式浓缩池：,多用于大中型污水处理厂，结构类似于辐射式沉淀池。一般为直径,520m,的圆形或矩形钢筋混凝土构筑物。可分为带刮泥机和搅动栅、不带刮泥机、带刮泥机多层浓缩池,3,种。,（,1,）间隙式浓缩池,不带中心传动间歇式浓缩池,（,2,）连续式浓缩池,气浮浓缩法,原理,：,依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒上，形成污泥颗粒,-,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，用刮泥机刮出的过程。,设备：,气浮池。,特点：,浓缩速度快，处理时间一般为重力浓缩的,1/3,左右；占地较少；生成的污泥较干燥，表面刮泥较方便。但基建和操作费用较高，管理较复杂。费用较重力浓缩高,23,倍。,常用的是部分澄清水加压溶气气浮法，流程见下图,气浮法浓缩工艺流程,离心浓缩法,原理：,利用固体颗粒与水的密度及惯性的差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分别受到大小不同的离心力而被分离的过程。,设备：,倒锥分离板型离心机和螺旋卸料离心机。,特点：,占地面积小、造价低，但运行与机械维修费用较高,。,三种方法的比较,（,1,）重力浓缩法：操作简单，处理费用低；,但：占地面积大，效率低,（,2,）气浮浓缩法：效率高,速度快（时间为重力法的,1,3,）,污泥稳定性好，（混入了空气，不易腐败）,但：基建费和操作费用高，管理复杂。,（,3,）离心浓缩法：效率高（污泥可被浓缩到,74,78,）,速度快（螺旋卸料型，直径,300,400,处理速度可,达,50m,3,/h,）,但：动力和维修管理费高，一般不采用,；,机械过滤脱水,利用具有许多毛细孔的物质作为,过滤介质,，以过滤介质两侧产生压差作为过滤的推动力，使固体废物中的溶液强制通过过滤介质成为滤液，固体颗粒被截留成为滤饼的固液分离操作。是应用最广泛的固液分离过程。,过滤介质,过滤设备,过滤介质,具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力的滤饼的支撑物就是过滤介质。,织物介质,：,又称滤布，包括棉、毛、丝、合成纤维等织物，以及由玻璃丝、金属丝制成的网状物。,粒状介质,：,细砂、木炭、硅藻土等细小坚硬的颗粒状物质，多用于深层过滤。,多孔固体介质,：,有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金属制成的管或板。耐腐蚀，且孔道细微。,过滤设备,真空抽滤脱水机：,压滤机：,离心脱水机：,造粒脱水机,真空抽滤脱水机,采取加压或抽真空将滤层内的液体用空气或蒸汽排除的通气脱水法。是在负压条件下的脱水过程。,压滤机,（,1,）板框压滤机,：采用压滤脱水,基本结构：板与框相间排列而成，在滤板两侧覆有滤布，用压紧装置把板与框压紧，在板与框之间构成压滤室。在板与框的上端中间相同部位开有小孔，压紧后成为一条通道，加压到,0.20.4MPa,的污泥，由该通道进入压滤室，滤板的表面刻有沟槽，下端钻有供滤液排除的孔道，滤液在压力下通过滤布沿沟槽与孔道排出压滤机，从而使污泥脱水。,a,、自动板框压滤机；,b,、厢式全自动压滤机。,自动板框压滤机,1,、主梁；,2,、滤布；,3,、固定压板；,4,、滤板；,5,、滤框,6,、活动压板；,7,、压紧机构；,8,、洗刷槽,a,、自动板框压滤机,b,、厢式全自动压滤机,压滤机,（,2,）滚压带式脱水机：采用滚压脱水,基本结构：主要由滚压轴和滤布组成,a,、对置滚压式,：滚压轴处于上下垂直的相对位置，压榨时间几乎是瞬时的，接触时间短，但压力大，污泥所受压力等于滚压轴施加压力的,2,倍。,b,、水平滚压式,：滚压轴上下错开，依靠滚压轴施于滤布的张力压榨污泥，压力较小，压榨时间较长。由于滚压时两层滤布的旋转半径不同，其上下两层滤布的速度不同，从而在滚压过程中对污泥产生一种剪切力，促使滤饼脱水。,滚压带式脱水机 结构图,离心脱水机,采用利用离心力取代重力或压力作为推动力对含水固体废物进行沉降分离、过滤机脱水的过程。,按离心脱水原理分为,：,（,1,）离心过滤机：,（,2,）离心沉降脱水机：,（,3,）沉降过滤式离心脱水机：,按分离系数的大小分为：,（,1,）高速离心脱水机：分离系数大于,3000,（,2,）中速离心脱水机：,1500-3000,（,3,）低速离心脱水机：,1000-1500,（,1,）离心过滤机,（,2,）离心沉降脱水机,A,1,、变速箱；,2,、罩盖；,3,、转筒；,4,、驱动轮；,5,、空心轴；,6,、轴承；,7,、螺旋输送器,b,、,圆筒型脱水机,B,（,3,）沉降过滤式离心机,造粒脱水机,基本原理：通过加入高分子混凝剂而使泥渣直接形成含水较低的致密泥丸。,由圆筒和圆锥组成，设备水平放置，分为造粒段、脱水段和压密段。,优点是设备简单，电耗低，管理方便，处理量大。缺点是钢材消耗量大，混凝剂消耗量较高，污泥泥丸紧密性较差。适于含油污泥的脱水。,