固體廢物預處理和固化要求

1、固體廢物預處理和固化要求第一節(jié) 固體廢物的壓實第二節(jié) 固體廢物的破碎第三節(jié) 固體廢物的分選第四節(jié) 污泥的增稠和脫水第五節(jié) 固體廢物的穩(wěn)定和固化第一節(jié) 固體廢物的壓實一、壓實的含義與性質二、固體廢物壓是機械三、固體廢物壓實工程設計要點一、壓實的含義與性質 當對固體廢物實施壓實操作時，隨壓力強度的增加，空隙率減少，表現(xiàn)體積隨之而減小，容重增加。因此，固體廢物壓實的實質，可以看作是消耗一定的壓力能，提高廢物容重的過程。二、固體廢物壓是機械 1、水平壓實器 2、三項垂直壓實器 3、回轉式壓實器平面壓實技術結構圖三相壓實器回轉式壓實器結構示意三、固體廢物壓實工程設計要點固體廢物壓實工程設計應考慮下列要點

2、： 1被壓實廢物的物理特征，包括顆粒大小、成分、含水率與容重等。 2向壓實器料斗中供料傳輸方式。 3對壓實后廢物的處理方法與利用途徑。 4壓實機械特征參數(shù)，包括裝載室的大小、壓頭往返循環(huán)時間、機械的體積吞吐量、壓力大小、壓頭貫入度(penetration)、壓實比與單元的外形尺寸等。 5壓實機械的操作特性，包括能源用量、維修要求、操作的簡易性、性能的可靠性、噪音水平、空氣與水的污染控制等要求。 6操作地點選擇，包括位置、高度、道路以及與環(huán)境有關的限制因素。第二節(jié) 固體廢物的破碎一、固體廢物破碎的意義二、固體廢物破碎機械三、固體廢物破碎工程設計要點一、固體廢物破碎的意義 固體廢物破碎過程是減少其

3、顆粒尺寸、使之質地均勻，從而可降低空隙率、增大容重的過程。據(jù)有關研究表明，經破碎后的城市垃圾比未經破碎時其容重增加2550%，且易于壓實，同時還帶來其他好處，如減少籌委、防止鼠類繁殖、破壞蚊、蠅滋生條件，減少火災發(fā)生機會等。這一處理技術對大規(guī)模城市垃圾的運輸、物料回收、最終處置以及對提高城市垃圾管理水平，無疑具有特殊意義。二、固體廢物破碎機械 用于城市垃圾的破碎機械大體有三種類型：沖擊磨切型、剪切粉碎性與擠壓破碎型。 （一）錘式破碎機 （二）剪切破碎機 （三）腭式破碎機錘式破碎機往復剪切機示意圖回轉式剪切機示意圖腭式破碎機三、固體廢物破碎工程設計要點固體廢物破碎工程設計應考慮下列要點：1待破碎

4、物的性質及其破碎后的性質2廢物的物理成分、外形尺寸與破碎后的粒度。3破碎機進料方式與容重。為避免掛料與清理要求，破碎機外殼要有足夠的容量。4操作類型（連續(xù)或間歇）。5操作特征，包括能源需要，維修、操作的簡易性，性能的可靠性，噪音、空氣與水源的污染控制，防止危險物進入破碎機的措施等。6地點選擇，包括空間、高度、通路、噪音與環(huán)境等限制因素。7破碎后物料的貯存，以及與下一操作環(huán)節(jié)的銜接關系。第三節(jié) 固體廢物的分選 一、固體廢物分選方法評述 二、固體廢物分選效果評價 三、風力分選技術 四、磁選技術 五、篩分技術 六、其它分選技術簡介固體廢物分選的目的是將各種有用資源采用人工或機械的方法分門別類的分離開

5、來，回用于不同的生產中。 分選技術分選的物科預處理要求應用評述固體廢物產源地手工撿選廢紙、鋼鐵類、非鐵金屬木材等不需要適用于商業(yè)、工業(yè)與家庭垃圾收集站撿選縐紋紙、高質紙、金屬、木材等。經濟效益取決于市場價格。固體廢物轉運站、處理中心分選： 手工撿選 風力分選廢報紙縐紋紙等可燃性物料不需要比在產源地分選更加經濟，取決于勞動力費用。除適于輕組分中的可燃性物料分選，也可用于重組分中的金屏，玻璃等資源的分選篩 選玻璃類可不預處理，或先破碎與風力分選在分選碎玻璃時，一般要先經破碎處理，與風選，主要適用于由重組分中分選玻璃浮 選玻璃類破碎，漿化該法必須注意水污染控制；費用較高光 選玻璃類破碎，風選從不透明

6、的廢物中分選碎玻璃，也可用于由彩色玻璃中分選硬質玻璃。磁 選鐵金屬破碎，風選大規(guī)模應用于工業(yè)固體廢物與城市垃圾的分選靜電分選重介質分選玻璃類鋁及其他非鐵金屬破碎、風選、篩選 破碎，風選必須通過實驗后才能選用通過調整介質的比重，分離多種不同金金，每種物質需用一組介質分離單元。表1 固體廢物分選技術與應用評價一、固體廢物分選方法評述二、固體廢物分選效果評價一組固體廢物分選單元的分選效果用回收率與分選物的純凈度兩個參量評價?；厥章视上率蕉x：Rij=（xij/xio）100%式中：Rijj出料口選別的第i種主組分回收率； xijj出料口選別的第i種主組分的物料回收產率（kg/h）； xio第i種物料

7、組分在混合料進料口的進料負荷率（kg/h）。純凈度由下式定義： 式中：Pijj出料口第i種組分的純凈度。三、風力分選技術（一）工作原理與影響因素風力分選是重力分選常用的一種方法。重力分選是利用不同物質的密度差異（在一定流速的介質中沉降速度的不同,由重顆粒到輕顆粒的沉降有一分布），達到輕、重顆粒分選的目的。風力分選是利用空氣流動作用攜帶介質實現(xiàn)上述目的。風力分選原理圖（二）風力分選機械 1 水平風選機 2 垂直風選機鋸齒型垂向風選機常規(guī)槽型垂向風選機開口進料振蕩風選機（三）風力分選工程設計基礎1風選工程設計時需考慮下列基本因素： (1)經破碎后固體廢物顆粒特征，包括粒度尺寸、形狀、含水率、成團傾

8、向以及纖維含量等。 (2)輕組分物料的特征。 (3)由破碎單元到分選單元廢物的輸送與進料方法。 (4)風選操作特性，包括能源的要求，維修、操作的簡易性，性能的可靠性，噪音輸出量，以及空氣與水污染控制的要求。 (5)設備安裝的空間、高度、通道、噪音與環(huán)境等限制條件。2風選設備設計基本參數(shù)： 設計需要的基本參數(shù)包括氣固比、氣流速度、單位時間供料負荷、空氣輸送量、氣體壓力降等。其中氣固比與氣流速度又是主要參數(shù)。據(jù)有關研究表明，對于城市垃圾廢物中輕組分的分選、氣固比(重量比)在5:1-1.25:1之間。不同物料顆粒所需典型氣流速度 廢物顆粒種類氣流速度（m/s）粉末顆粒10.2木片與木屑15.3鋸 末

9、10.2黃麻短纖維10.2膠 末10.2纖 維 屑7.6金屬屏粉末11.2鋁 屑25.5黃銅車屑20.4煤 粒20.4四、磁選技術（一）磁選原理與應用磁選是利用固體廢物中組分磁性的差異，在不均勻磁場中實現(xiàn)分離的一種分選技術。物質的磁性分類（按磁化率xm）：當0 xm 1，該類介質為順磁性，經磁化后的介質磁場與外磁場方向相同，如鋁、錳、鉻等金屬類；當 -1 xm 0， 該類介質為逆磁性，經磁化后的介質磁場與外磁場方向相反，如銅、鉍、銻等。當 xm=0 該類介質為非磁性介質。（二）磁選機械吸持型磁選機； 滾筒式吸持型磁選機 帶式吸持型磁選機懸吸型磁選機。滾筒式吸持型磁選機帶式吸持型磁選機懸吸型磁選

10、機（三）磁選工程設計要點 1磁選工程設計時需考慮如下各項因素： (1)通過技術經濟評價選擇適宜的工程建廠地址。 (2)被分選的固體廢物特征。包括鐵磁性材料含量、密實度，各組分間彼此成團或粘附的傾向，顆粒尺寸(大塊鐵件直徑應小于20cm)，以及含水率等。 (3)考慮磁選機的供料與排料傳輸設備類型。 (4)設備操作特性。包括能源需要量，例行與特殊的維修要求，操作的簡易性與可靠性，噪音與空氣、水源的污染控制。 (5)考慮設備安裝的空間、高度、通道、噪音與環(huán)境等因素。2磁選工程設計的特征參數(shù)： 設計特征參數(shù)包括給定磁選機負荷率、分選效率、滾筒轉速，磁體長度、直徑、場強與磁場梯度，傳送帶的速度，設備結構

11、材料與冷卻系統(tǒng)類型選擇等。上述各參數(shù)應根據(jù)實際情況結合設備選型而確定。不同磁選設備類型的參數(shù)有一定的選擇范圍。滾筒式吸持磁選機的滾筒長度范圍在30150cm，直徑在3075cm之間，設計轉速為50250m/min。帶式磁選機滾筒直徑在3060cm，帶寬，傳送帶設計轉速通常為范圍。磁體的場強與梯度根據(jù)廢物顆粒大小確定。 五、篩分技術篩分是根據(jù)固體廢物顆粒尺寸大小進行分選的一種方法。（一）篩分設備旋轉圓筒篩分器（二）影響篩分效率的因素：篩分過程中，小于篩孔的所有顆粒由于種種影響因素，不可能全部通過篩孔，因此有一個篩分效率問題。一般情況篩分綜合效率在8595%范圍。 1顆粒尺寸與形狀：此為影響篩分效

12、率的主要因素之一。粒徑與篩孔徑相差愈大，篩分效率愈高。球形與多邊形顆拉比其它形狀易于過篩。 2含水率：含水率高易造成細小顆粒粘附成團作用而影響篩分。3篩孔形狀，方孔面積較大，有利于篩分。但顆粒小、含水率高的廢物宜采用圓孔篩。4篩分器主要參數(shù)，負荷恒定時，篩面長寬比對篩分效率有較大影響，一般平板篩長寬比取2.53為宜，篩面與水平傾斜度取1530。振動篩振幅與頻率必須使篩面產生足夠的加速作用。以防堵塞。5操作方式：供料負荷的波動與沿篩面寬廢方向上的給料均勻程度均影響篩分效率，給料方向應順篩面物料運動方向。六、其它分選技術簡介（一）慣性分選慣性分選是基于對固體廢物顆粒的彈射作用力與重力綜合作用的結果

13、，以達到輕、重組分分離目的。慣性分選原理圖（二） 浮選浮選是利用投加適宜于被分離物料顆粒表面性質的化學浮選劑，如捕獲劑、發(fā)泡劑、活化劑、抑制劑或調節(jié)劑等，根據(jù)各類廢物顆粒表面性質的差異，借助在水中泡沫的浮力，從混合物中分離物料。這種分選技術分離的物料與密度無關，且需在較細的粒度下操作。（三）淘汰分選淘汰分選也是一種重力分選技術，適于處理密度差較大的粗大顆粒的廢物。該法以水為介質，其原理如圖所示。當物料進人篩面時，隨活塞上下往復運動而形成的垂向交變震蕩水流的作用，按密度差逐級分層，密度最小的物料，浮于表面溢流分離，密度大的物料沉于篩底，由側口隨水流出。這一分選方法對于在篩選分級操作中未得到分選的

14、細粒金屬的回收是適用的。淘汰分選原理圖（四）靜電分選 靜電分選是基于固體廢物中含有導電性不同的物料顆粒，可以通過充電識別，被反向電極所吸引，達到分離的目的。靜電分選可使塑料類回收率達到99%以上，紙類高達100%。含水率對靜電分選的影響與其它分選方法相反，隨含水率升高而回收率增大。一般情況，電極中心距約左右電壓需用3550kV。第四節(jié) 污泥的增稠和脫水一、污泥的增稠二、固體廢物的脫水與脫水設備一、污泥的增稠 城市污水污泥含水率很高一般為99.2%99.8%，體積龐大，因而對污泥的處理、利用及輸送都造成困難，故必先進行濃縮。濃縮后的污泥近似糊狀，含水率為95%97%。污泥增稠的目的在于減容。當污

15、泥的含水率由99%降至96%時，體積可縮小到原來的14，但仍可保持其流動性，可以用泵輸送，運輸方便，大大降低運輸及后續(xù)處理費用。因此，污泥增稠是減少污泥體積最經濟有效的方法，特別是對剩余活性污泥的處理，尤其不可缺少。 污泥中所含水分大致分為四類：顆粒間的空隙水，約占總水分的70%；毛細水，即顆粒間毛細管內的水，約占20%；污泥顆粒吸附水和顆粒內部水，約占10%。降低含水率的方法有：濃縮法，用于降低污泥中的空隙水，因空隙水所占比例最大，故濃縮是減容的主要方法；自然干化法和機械脫水法，主要脫除毛細水；干燥與焚燒法，主要脫除吸附水與內部水。根據(jù)污泥性質、運輸及利用方法的不同，可以采用不同的脫水干化方

16、法。不同方法的脫水效果如表2-1所示。 污泥重力濃縮 重力濃縮的基本原理重力濃縮是污泥在重力場的作用下自然沉降的分離方式，是一個物理過程，不需要外加能量，是一種最節(jié)能的污泥濃縮方法。重力濃縮沉降可以分為四種形態(tài)：自由沉降干涉沉降區(qū)域沉降壓縮沉降。重力濃縮池的形式及工藝控制重力濃縮構筑物稱重力濃縮池。根據(jù)運行方式的不同，可分為連續(xù)式重力濃縮池和間歇式重力濃縮池兩種。前者主要用于大、中型污水處理廠；后者用于小型處理廠或工業(yè)企業(yè)的污水處理廠。1.連續(xù)式重力濃縮池連續(xù)式重力濃縮池形同輻射式沉淀池，可分為有刮泥機與污泥攪動裝置、不帶刮泥機以及多層濃縮池（帶刮泥機）三種。2.間歇式重力濃縮池3.工藝控制（

17、1）污泥投配量控制（2）濃縮效果的測定（3）攪拌速度和排泥控制重力濃縮池的運行管理 污泥體積指數(shù)SVI與運行的關系 污泥膨脹、上浮的原因及解決方法 （1）生物法 （2）化學法 （3）物理法氣浮濃縮 初沉池污泥的相對密度平均為，污泥顆粒本身的相對密度約為，初沉污泥易于實現(xiàn)重力濃縮；活性污泥的相對密度約為，活性污泥絮體本身的相對密度約為，當處于膨脹狀態(tài)時，其相對密度甚至小于1，因而活性污泥一般不易實現(xiàn)重力濃縮。再其它條件相同的情況下，一般固體與水的密度差愈大，重力濃縮的效果愈好。針對活性污泥難以沉降的特點，近年來氣浮濃縮逐漸取代重力濃縮，成為污泥濃縮的主要手段 氣浮法的形式和特點氣浮法按微氣泡產生

18、方式來劃分，可分為以下四種形式：加壓溶氣氣浮法、真空氣浮法、電解氣浮法和分散空氣氣浮法。在污泥處理中壓力溶氣氣浮工藝己廣泛應用于剩余活性污泥濃縮中，其他幾種氣浮法在污泥濃縮中的應用尚未見報道。氣浮法濃縮與沉降法、離心法相比有以下特點：(1)浮濃縮污泥的含固率高于沉降法，低于離心法；(2)氣浮法的固體負荷和水力負荷較高，水力停留時間短，構筑物體積?。?3)對水力沖擊負荷緩沖能力強，能獲得穩(wěn)定的浮泥濃度及澄清水質，能有效地濃縮膨脹的活性污泥；(4)氣浮法能防止污泥在濃縮過程中腐化，避免了氣味問題；(5)氣浮法濃縮電耗比沉降法高，比離心法低。二、污泥的脫水與脫水設備污水污泥是污水處理廠產生的液態(tài)或泥

19、漿狀副產物，初沉污泥的固體濃度一般介于3%5%，剩余活性污泥的固體濃度小于1%。通過濃縮和脫水，污泥濃度將會進一步增加。多數(shù)污泥濃縮裝置能達到5%10%的固體濃度，脫水裝置能達到20%50%的固體濃度。影響脫水污泥固體濃度的因素有：污泥性質；調質類型；脫水裝置類型。污泥脫水工藝主要包括機械脫水和自然脫水。對于機械脫水而言，主要有過濾和離心脫水等。 污泥機械脫水理論與設備機械脫水包括機械過濾與離心脫水兩種類型。理論基礎：機械過濾脫水是以過濾介質兩邊的壓力差為推動力，使水分強制通過過濾介質成為濾液，固體顆粒被截留成為濾餅，達到固液分離的目的。過濾時，濾液必須克服過濾介質和濾餅的阻力。單位時間通過濾

20、餅的濾液體積可用卡門(Carman)，公式表示：式中：V濾液體積（m3）；t過濾時間（s）；P過濾壓力（N/m2）；A過濾面積（m2）；濾液動力粘度（NS/m2）；單位體積濾液產生的濾餅干重（kg/m3）； r比阻（m/kg）；Rf過濾介質阻抗（1/m2）。定壓過濾時： 由于濾餅的比阻遠遠大于過濾介質的阻抗： 式中：L過濾機械產率(kg(干固體)/(m2h)不同污泥的比阻污泥類型比阻（m/kg）初沉污泥1.5-5.01014活性污泥1.0-10.01012消化污泥1.0-6.01014混凝后的消化污泥3.0-40.01011真空抽濾是連續(xù)性操作，效率高，操作穩(wěn)定，易于維修，適于各類污泥脫水。脫

21、水后泥渣含水率為7580%。這種機械的缺點是運行費高，建筑面積大，開放性槽，氣味較大。真空抽濾機過濾段工作真空度在300600mm汞柱，脫水段為500700mm汞柱藝滾筒轉速為。真空抽率脫水機真空抽濾系統(tǒng) 壓濾機壓濾是在外加一定壓力的條件下使含水固體廢物過濾脫水的操作，可分為間歇型與連續(xù)型兩種。間歇型的典型壓濾機為板框壓濾機，連續(xù)型的為帶式壓濾機。離心脫水機 離心脫水是利用高速旋轉作用產生的離心力，將密度大于水的固體顆粒與水分離的操作。 離心脫水機具有操作簡便、設備緊湊、運行條件良好、脫水效率高等優(yōu)點，適用于各種不同性質泥渣的脫水。脫水后泥渣含水率可降低到70%。缺點是能耗較大。臥式轉筒離心機

22、結構圖泥漿自然干化脫水自然干化脫水是城市污水廠污泥常采用的利用自然蒸發(fā)和底部濾料、土壤過濾脫水的一種方法，稱為污泥干化場或曬泥場。特點：干化場運行時，一次集中放滿一塊區(qū)段面積，放泥厚度約3050cm。污泥干化周期隨季節(jié)而異，在良好條件下，約為1015天。脫水后污泥含水率可降低到60%。自然脫水設備簡單，干化污泥含水率低，但占用土地面積大，環(huán)境衛(wèi)生條件差，適于小規(guī)模應用。典型污泥干化場平剖面圖第五節(jié) 固體廢物的穩(wěn)定和固化一、固體廢物的穩(wěn)定處理二、固體廢物的固化處理一、固體廢物的穩(wěn)定處理固體廢物的化學處理化學處理是針對固體廢物中易于對環(huán)境造成嚴重后果的有毒有害化學成分，采用化學轉化的方法，使之達到

23、無害化。由于這類化學轉化反應的條件較為復雜，受多種因素影響，因此，化學處理僅限千對單一成分或幾種化學性質相近的混合成分進行處理。對于不同成分的混合物，采用化學處理方法，往往達不到預期的效果?；瘜W處理方法主要包括中和法與氧化還原法中和法中和法是處理酸性或堿性廢水常用的方法。對固體廢物主要用于化工、冶金、電鍍與金屬表面處理等工業(yè)中產生的酸、堿性泥渣。這類泥渣對土壤與水體均會造成危害。中和反應設備可以采用罐式機械攪拌或池式人工攪拌，前者多用于大規(guī)模中和處理，而后者多用于間斷的小規(guī)模處理。氧化還原法 通過氧化或還原化學處理，將固體廢物中可以發(fā)生價態(tài)變化的某些有毒成分轉化為無毒或低毒，且具有化學穩(wěn)定性的

24、成分，以便無害化處置或進行資源回收。1鉻渣干式還原處理：利用一氧化碳與硫酸亞鐵為還原劑的干式還原處理是將鉻渣與適量煤炭或鋸末、稻殼混合，在700800密封條件下焙燒，以過程中產生的CO與H2為還原劑，使渣中含有的Cr()還原為Cr()，并在密封條件下水淬，然后投加適量硫酸亞鐵與硫酸混合，以鞏固還原效果?；瘜W反應過程為：過程中產生的NaCrO2并不穩(wěn)定，在空氣中仍可被氧化為Na2CrO4。二、固體廢物的固化處理固化處理是利用物理或化學方法將有害固體廢物固定或包容在惰性固體基質內，使之呈現(xiàn)化學穩(wěn)定性或密封性的一種無害化處理方法。固化后的產物應具有良好的機械性能、抗?jié)B透、抗浸出、抗干、抗?jié)衽c凍、抗融

25、等特性。（一）水泥固化1水泥固化工藝過程與操作條件，水泥固化是以水泥為固化基質，利用水泥與水反應后可形成堅固塊體的特征，將有害廢物包容其中，從而達到減小表面積，降低滲透性，使之能在較為安全的條件下運輸與處置。水泥品種較多，可根據(jù)廢物性質，當?shù)厮嗌a情況，處理費用等因素進行選擇。欲使水泥固化達到滿意的效果，必須滿足下列各項操作條件與指標：(1)為確保水泥固化的充分水合條件，必須選定適宜的水灰比，一般控制水灰比1:2為宜，過大的水灰比易于泌水。(2)水泥與廢物的配比是影響固化產物性質的重要因素，廢物中含有妨礙水泥水合反應的化學物質時，水泥投配量應適當加大。這一配比應通過實驗確定。(3)pH值應控制在8以上，以保證產物中含重金屬成分處于化學穩(wěn)定狀態(tài)。(4)控制初凝時間大于2小時，以保證運輸與澆注成形時有較好的流動性。終凝時間應控制在48小時內。(5)添加劑是為改善