书城科普别让地球抛弃我们:远离垃圾与白色污染
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第14章 让垃圾远离我们的生活(2)

跳汰分选是利用垂直液固流化床中液体的上下交变运动,使床面上的垃圾松散并按照密度分层。密度大的颗粒集中于底层,透过筛板或由特殊的装置排出成为重产物,密度小的颗粒进入上层,由液体溢流带走成为轻产物,从而实现轻、重物质的分离。

跳汰分选的介质是水时称为水跳汰,跳汰机器一般有隔膜跳汰机和无活塞跳汰机两种。隔膜跳汰机是由连杆机构带动橡胶隔膜做往复运动形成水流的脉冲运动,无活塞跳汰机是利用压缩空气的振荡实现水流的往复运动。

(五)风力分选

风力分选是利用风力按照垃圾的密度和粒度分选垃圾的一种方法。

颗粒的沉降速度大,倾角大,落点近;颗粒的沉降速度小,倾角小,落点远。

当垃圾的密度相同时,粒度大的颗粒沉降速度大,对于上升气流,它容易沉降,对于水平气流它落点近;粒度小的颗粒沉降速度小,对于上升气流,它容易被悬浮和带出,对于水平气流它落点远。从而实现垃圾按粒度大小的分离。垃圾按粒度分离,其密度差异越小,分选效率越高。

当垃圾的粒度相同时,密度大的颗粒沉降速度大,对于上升气流,它容易沉降,对于水平气流它落点近;密度小的颗粒沉降速度小,对于上升气流,它容易被悬浮和带出,对于水平气流它落点远。从而实现垃圾按密度大小的分离。垃圾按密度分离,粒度分布越窄、越均匀,它的分选效率越高。

风力分选设备按照空气流动方向可以分为水平气流分选机和上升气流分选机。按照主体的空间布置又可以分为卧式风力分选机和立式风力分选机。

1.卧式风力分选机

结构简单,维修方便,但精度不高,常与破碎机和滚筒筛配合使用。垃圾先在破碎机中破碎,经滚筒筛均化粒径,当废物落入卧式风力分选机中时,被水平气流吹散,由于密度的不同,垃圾会向不同的轨迹运动,分别落入重质组分、中重质组分和轻质组分收集槽中。重质组分为金属,中质组分为木材和塑料,轻质组分主要为纸。水平气流速度一般为20米/秒。

2.立式风力分选机

立式风力分选机有下鼓风和上抽风两种。工作时,垃圾一般由中部送入,按照密度的不同,重质垃圾从底部排出,轻质垃圾从上部经旋风分离器收集排出,乏气循环使用。在上升气流管路上增加曲折度可以提高分选精度。

(六)磁选

磁选是利用固体物质的磁性差异分选物料的一种方法。根据废弃物的比磁化系数可将物料分为三类:强磁物质,其比磁化系数大于38×10-6米3/千克;弱磁性物质,其比磁化系数为(0.19~7.5)×10-6米3/千克;非磁化物质的比磁化系数小于0.19×10-6米3/千克。强磁物质可以在弱磁场中被分离,弱磁物质必须通过强磁场才能被分离。

利用磁场从废弃物中去除磁性物质的设备称为磁选机。磁选机的磁场由电磁铁或永久磁铁形成。当垃圾通过磁场时,固体废物中的铁磁性物质除受机械力外,还会受到磁力的作用;非磁性物质只受机械力,即物料的磁性不同,机械力与磁力的合力不同,从而形成不同的轨迹以实现垃圾分离。磁选主要去除铁、钴、镍等黑色金属。一般设三级磁选对粒状物磁性物质的去除率可以达到90%,对粉状磁性物质的去除率可以达到70%。

磁选机的主要装置是磁力滚筒或悬挂磁铁器等。磁力滚筒又可分为干式滚筒和湿式滚筒。磁力滚筒一般由包角为360°的多级磁系组成,磁系套装在用不锈钢、铜、铝等非磁性物质组成的圆筒中,圆筒安装在旋转轴上。

1.干式磁力滚筒磁选机

干式磁力滚筒磁迭机是垃圾输送带的驱动轴,当传送带上的垃圾经过磁力滚筒时,垃圾中的非磁性部分在离心力和重力作用下脱离输送带面,而磁性物质在磁场力的吸力作用下粘贴在输送带上跟随滚筒旋转在输送带的下方,当输送带离开滚筒伸直时,磁性物质由于磁场强度减弱而落入收集箱内。

2.湿式磁力滚筒磁选机

湿式磁力滚筒吸引磁性物质的运动方向与液固两相流的运动方向相反,非磁性物质随主流排出,磁性物质随滚筒逆着主流方向移动到磁性物质排料端,由磁性物质收集槽收集。

湿式磁力滚筒适应于粒度≤0.6毫米的强磁性颗粒的回收,如从钢铁厂排出的尘泥和氧化铁中回收铁。

3.悬挂磁铁器磁选机

它的磁铁器一般悬吊在垃圾输送带的上方,磁性物质通过时被磁铁吸引而收集,带式除铁器通过胶带排出磁性物质。

(七)电力分选

导体、半导体和绝缘体的电性不同,它们在电场中的受力不同,其运动轨迹也各不相同。利用废弃物中不同组分的电性差异实现组分相互分离的方法称为电力分选或电选。利用电力分选的设备称为电力分选机。

工作时,废弃物由料斗均匀地送入滚筒上,随着滚筒的旋转进入电晕电场区,废弃物从空间得到电荷,随着滚筒的转动,废弃物离开电晕区域,其中的导体能快速放电,在重力和离心力的共同作用下,离开滚筒落入导体料斗,绝缘体的荷电不易放出,从而使局部滚筒极化,绝缘体被滚筒吸引并被牵连运动带至后面,然后由毛刷强制刷落进入绝缘体收集槽,半导体的剩余电荷介于导体与绝缘体之间,其运动轨迹也介于两者之间,会落入半导体收集槽。电选对各种导体、半导体和绝缘体的分离是非常简便有效的。

(八)摩擦分选

利用废弃物各组分的摩擦系数差异分离不同组分的方法称为摩擦分选。采用摩擦分选的设备称为摩擦分选机。当废弃物送入运动的传送带时,其中的纤维状废物或片状废物几乎全靠滑动,摩擦力大,与传送带的跟随性好。球状颗粒有滑动、滚动和弹跳三种运行方式,受到的摩擦力较小。当传送带倾斜布置时,安装倾角大于颗粒废物的摩擦角,小于纤维废弃物的摩擦角,纤维废弃物会随传送带向上运动,然后从带的上端排出落入纤维废物收集箱,颗粒状废弃物会沿带面下滑,最后从带的下端排出落入颗粒废物收集箱,如果带面有筛孔还可以从带面下分离出细颗粒灰土。

(九)弹性分选

利用废弃物各组分弹性系数的差异分离不同组分的方法称为弹性分选。采用弹性分选的设备称为弹性分选机。工作时,生活垃圾首先由倾斜皮带运输抛出,其中的铁块、砖瓦和玻璃等与回弹板和粉料滚筒产生弹性碰撞,弹性运动将其带入弹性产品收集箱,而纤维、木屑等与回弹板和分离筒体仅发生塑性碰撞,不产生弹跳运动,容易黏附于分离滚筒上,由滚筒的牵连运动带抛至非弹性产品收集箱。从而实现弹性组分与非弹性组分的分离。

(十)光电分选

工作时,经过预处理的窄筛分物料由料斗进入振动溜槽,然后逐个均匀地落入有高速沟的进料皮带上,排队前进的颗粒相互之间保持一定的距离,受皮带的牵连运动被抛入光电受检箱,光电系统根据颗粒对光的投射、反射和折射特性分析颗粒的取舍,如果颗粒不具有分离物的特性时,光电系统会通过电子电路产生控制信号驱动高频气阀,喷射压缩空气将该颗粒吹离原来的下落轨道,最后被2号分离物箱收集;如果受检颗粒的特性具有分离物特性,光电系统没有动作,受检颗粒仍按原来轨道运动,最后被1号分离物箱收集。从而实现不同物料的分离。光电分选主要用于废弃物中回收橡胶、塑料和金属等物质。

(十一)浮选

浮选是在废弃物与水调制的浆液中,加入浮选药剂,其中的捕收剂能够有选择性地吸附在某些物质颗粒的表面上,使其疏水性增强,容易黏附气泡;起泡剂是一种表面活性剂,主要作用在气、水交界面上,使表面张力减小,促使空气在水中的弥散,形成小气泡,并防止小气泡的聚合;调整剂主要用于调整捕收剂与颗粒表面的作用或调整浆液的性质;分散与混凝剂用于调整浆料中细泥的分散、团聚与絮凝,以减小细泥对浮选的不利影响。在加入浮选药剂的基础上,通入空气形成无数细小的气泡,使预选物质颗粒黏附在气泡上,然后随气泡上升到浆液表面成为泡沫层,刮出泡沫层可回收该物质,不浮的物质仍留在料浆中,然后通过适当的方式处理。

(十二)磁流体分选

在磁场或磁场电场联合作用下,被磁化的流体称为磁流体,磁流体呈现密度的拟加重现象(可以达流体真实密度的13~15倍),磁流体可以按照各种物质的密度差实现不同组分的分离,也可以按照在磁场中各种物质间磁性(或电性)的差异实现不同组分物质的分离。所以,磁流体分选是重力分选(重介质分选、跳汰分选)和磁力分选(磁选)联合作用的分选过程。磁流体分选不仅可以用于各种工业废弃物的分离,还可以用于生活垃圾中铝、铜、锌和铅等金属的回收。

三、破解术:垃圾预处理系统设计

城市生活垃圾预处理流程一般包括垃圾称重系统、垃圾卸料系统、传送系统、除臭灭蝇系统和分选系统等。

(一)垃圾称重系统

垃圾称重系统主要是为了对进厂垃圾的数量进行称量。称重系统一般放置在垃圾运输车辆进入厂区的入口处。可以根据车辆的额定载重选择适当的汽车衡。

(二)垃圾卸料系统

垃圾卸料系统包括卸料平台和垃圾贮料坑。

1.卸料平台

卸料平台可以位于垃圾库内,也可以在库外,与垃圾贮料坑相连。卸料平台作为汽车掉头的场地、应设指示灯等明显的行驶指示标志,方便环卫部门所属的运输垃圾的自卸汽车将垃圾卸入垃圾贮料坑。卸料口采用电动封闭门,在卸料时打开,汽车将垃圾直接倒入料仓。为保持地面清洁,平台四周设水力清扫装置,定期对平台进行清扫,平台应做成适当的坡度,并做排水沟,利于冲洗污水的排放。

2.垃圾贮料坑

垃圾贮料坑主要是为协调垃圾处理与垃圾收运,用于存放进厂后的垃圾,并对垃圾的性质进行调节,如对垃圾进行混合、脱水、发酵等,以利于垃圾的破碎和在炉内的燃烧。垃圾贮料坑位于垃圾库内,上部设抓斗,对坑内的垃圾进行抓取作业。垃圾贮料坑的设置原则:第一,垃圾贮料坑一般为长方形槽状坑,全地下或半地下结构;第二,贮料坑的宽度一般为抓斗张开后直径的2~3倍,其有效容积应大于焚烧炉日处理量的2倍,以利于垃圾的脱水和发酵;第三,垃圾贮料坑上部设置引风机等通风设备,将垃圾库内的空气作为一次助燃风送入炉膛,保证垃圾库保持微负压以使臭气不外溢;第四,坑底地面应具有一定的坡度,并在最低位置设垃圾渗沥液收集池和排放装置,保证垃圾渗沥液顺利排出进入渗沥液收集池,渗沥液收集后可经水泵、喷嘴雾化后送入炉膛燃烧;第五,垃圾贮料坑应有良好的采光和照明装置,坑壁上设坑深尺寸线,以利于抓斗作业和值班人员掌握坑内的垃圾存贮情况;第六,坑内设消防和防爆装置,坑壁上设检修用钢梯、吊钩等设施。

(三)传送系统

垃圾传送系统包括抓斗、传送带及其附属电机等。抓斗可以对垃圾做必要的混合和均布,传送带是垃圾在各设备间流动的重要设备。由于垃圾密度小,轻重物质混杂,在传送中易发生洒落或下滑,因此垃圾处理的传送系统需要特殊设计。带式输送机的长度、带宽应根据垃圾的处理能力而定,其驱动装置和托辊、支腿等零部件应具有良好的防水性能和抗腐蚀性。传送带有特殊的形状和坡度,侧面有防滑挡板。抓斗应具有抗腐蚀性和称重功能,能在有良好密闭性的控制室对其进行控制。在布置带式输送机时应注意,抓斗内的物料不能通过料斗直接给入皮带机,必须在两者之间设置给料设备,否则对皮带机的冲击太大,会造成胶带破损、频繁更换。为了防止臭气外溢,传送带可放在密封罩内,人工分选带的臭气可采用负压抽吸的方式予以控制。

(四)除臭和灭蚊蝇系统

贮料坑中的垃圾散发出的臭气会对工作人员的健康造成不良影响,若处理不当还会影响整个场地乃至周围居民的生活。为防止臭气扩散,应保证垃圾库具有良好的密闭性,用垃圾贮料坑上部的引风机保证垃圾库处于微负压状态。采用双层隔离门、窗,并对垃圾输送的整个通道进行封闭。垃圾贮料坑是蚊蝇滋生的场所,在其四周设喷药装置,定期进行喷洒,以有效地杀灭蚊蝇。

(五)城市生活垃圾预处理流程

我国地域辽阔,气候变化多样,各地的生活习惯和风俗不同,而且各地区经济发展不平衡,我国城市生活垃圾的基本组成随地区和季节的不同变化较大。因此,没有哪一种城市生活垃圾的预处理方式可以适合我国的各个地区。

城市生活垃圾预处理流程主要根据城市生活垃圾特性进行设计,我国城市生活垃圾根据气候因素可以大略分为南方潮湿垃圾和北方干燥垃圾。南方气候比较潮湿,垃圾的含水率较高,预处理系统中使用振动筛防止垃圾结团,在经过滚筒筛以前要进行烘干处理。北方地区气候干燥,北方城市的垃圾预处理系统一般没有振动筛和烘干环节。

垃圾首先经过破袋,然后经振动筛一次筛分,防止结团,筛分后的垃圾均布在传送带上进行人工分选,在人工分选的皮带末端上方安装磁选设备,分离金属,其后经过烘干处理进入滚筒筛,筛分出来的垃圾根据粒径的不同进入不同的后续处理工序。例如,粒径较大的垃圾再经过一道人工分选去除厨余、建筑垃圾、废纸和塑料等,然后进入风选环节;中间粒径的筛分垃圾直接进入风选,从风选出来的废纸、塑料和橡胶等成分经过强力破碎,可作为后续工序的原料;粒径最小的筛分可直接作水泥固化处理。

四、破解术:生活垃圾填埋

简易堆放是垃圾处理的一种最原始的方法,它操作简单,费用低,但严重污染环境,目前仅在少数发展中国家采用。填埋就是在简易堆放的基础上发展起来的。

填埋处理就是将垃圾埋入地下,这样可以减少因垃圾敞开堆放而带来的环境问题,如恶臭散发、蚊蝇滋生等。垃圾填埋处置的目标就是垃圾中的有害成分经过相当长时间的物理化学和生物化学作用过程转化为无毒的物质,而且成为更为环境接受的形态。填埋是垃圾终极处理方法。