城市生活垃圾分選設備技術應用淺析

2019-07-12

摘要:對城市生活垃圾分選設備和工藝進行了淺析,針對不同垃圾組分、不同垃圾處理方式,對分選工藝的選擇應用進行了探討。

國外發達國家從 20 世紀 60 年代起由于資源緊張和環境惡化開始重視和研究垃圾分類收集問題,并于 70 年代逐步開始實施垃圾分類收集[1] ,目前美國、日本、德國分類收集、回收利用比例已高達70%以上[2] 。我國最早于 1953 年在北京開展生活垃圾分類收集試點[3] 。調查表明,我國生活垃圾呈無機物含量持續下降,而有機物、可回收物含量持續增長趨勢。1996 年與 1985 年相比,垃圾中可回收物比例增加了 3. 8 倍,有機物增加了 52%,而煤渣、灰土等無機組分卻明顯減少[4] 。為保障我國生活垃圾處理能力、處理水平不斷提高,原建設部先后頒布的 《城市生活垃圾處理及污染防治政策》、 《生活垃圾處理技術指南》 大力提倡城市生活垃圾分類收集和運輸、處置,并在 2000 年 4 月發布 《關于公布生活垃圾分類收集試點城市的通

知》,選定北京、上海、廣州、南京、深圳、杭州、廈門、桂林 8 個城市作為垃圾分類收集的試點城市。但限于城市生活垃圾運輸、處置方式、技術手段等因素和條件的制約,我國大部分城市,尤其中小城市的生活垃圾分類收集的進程和效果不太理想,仍處于混合收集和混合處理的狀態。集約化、機械化的分選作為今后一段時期內混合收運的生活垃圾的預處理手段,能夠在對生

活垃圾進行資源化回收的同時,有效緩解后續處理設施的容量壓力。

1 生活垃圾分選工藝

生活垃圾機械化分選技術的研發始于 20 世紀80 年代,國外發達國家基于垃圾分類回收的基礎,為實現生活垃圾中可再生利用資源的分離和回收,同時規避昂貴的人工費用造成處理成本的大幅增加,將選礦技術應用于生活垃圾的機械分選實踐中,并不斷進行有針對性的改進和強化,逐步形成了系列化的分選設備。我國現用的機械化分選技術大多引自歐美發達國家,結合生活垃圾特性和混合收運的實際進行轉化設計,經過多年的試驗和整改,已可對混合收運的生活垃圾進行機械分類的同時,通過各種工藝及設備的組合、配套,實現其中可再利用資源的回收,并將生活垃圾按組分特性進行分流,已在多項國內生活垃圾處理工程中得以成功應用。當前,生活垃圾處理分選工藝以機械分選為主,人工分選為輔,主要分選工藝:破袋、破碎、篩分、磁力分選、風力分選、彈跳分選、光電分選、渦電流分選、水力分選等。

2 生活垃圾分選設備

2. 1 破袋、粗碎設備

破袋、粗碎設備可以分為被動式和強制式,對應的設備分別為滾筒破袋機和剪切式破袋機。滾筒式破袋機的優點是裝機功率小,能耗低,但受垃圾袋容積、袋裝垃圾質量影響,其破袋效率波動較大,有時會降至 20%~30%。剪切式破袋機破袋效率相對較高,一般可達 90%以上,但存在帶狀物纏繞刀輥、遇硬質物料頻繁過載停機、人工清料等現象。剪切式粗碎機源于礦山破碎設備,增加了粗破碎、防纏繞和過硬物質自動排料的功能,破袋效率均在 95%以上,但其處理能力略低。

2. 2 篩分設備

目前,應用于垃圾處理行業的篩分設備主要有張弛篩、滾筒篩和圓盤篩 3 類。張弛篩通過柔性網面的張弛運動實現粒徑分級和自清篩面的功能,多用于含水率較高的生活垃圾小粒徑組分的分離。滾筒篩按粒徑分級和處理量的不同可分為單節單級、單節多級、雙節多級的結構類型,設備通用性強,滾筒篩的效率較高,適合不同尺寸物料的分離,但需要拆換篩面。圓盤篩多用于生

活垃圾的初、預篩,可以通過調節圓盤軸之間的距離適應不同尺寸物料的分離,且具有自凈能力,無須另外的清理裝置,但篩分過程中可能會有長繩類物料纏繞問題出現。

2. 3 磁選設備

磁選設備可以分成磁力滾筒、懸掛式磁鐵器。磁力滾筒又可分為干式和濕式 2 種。懸掛式磁選機可分為永磁和電磁 2 種方式。在生活垃圾分選工程中常用的磁選機多為懸掛自卸式電磁除鐵器,其與皮帶機配套使用非常方便,在工作過程中卸鐵機構自動將卸鐵皮帶上吸附的鐵磁性物質拋到除鐵器以外的收集箱內,無需停電人工清理,實現了金屬回收的自動化。

2. 4 風選設備

風選設備主要用于城市生活垃圾中輕質物料(紙張、塑料薄膜等) 的自動分選。按主體空間布置分為臥式風選機和立式風選機。臥式風選機結構簡單、維修方便,但精度不高,常與破碎機和滾筒篩配合使用。立式風選機又可分為下鼓風、上抽風和鼓抽風結合等多種形式,具有占地面積小、布置靈活、分選精度高等特點。

2. 5 光電分選設備

光電垃圾分選設備是近年來國外發展起來的一項新技術裝備,目前在國內已有應用。光電分選多用于不同種類塑料的分離,但易受物料清潔程度、光譜差異顯著性等影響。與光電分選原理類似的還有紅外光分選機和顏色分選機,紅外光分選機主要用于塑料瓶的分選,可將塑料分類為 PVC(聚氯乙烯)、PP (聚丙烯)、PS (聚苯乙烯)、PE(聚乙烯)、PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯) 等。顏色分選機主要用于玻璃瓶的分選,可利用瓶的透光性,根據其顏色將單行排列的瓶子進行分類。

2. 6 其他設備

彈跳分選設備也是近年來國外發展起來的一項新技術裝備,有彈跳皮帶機組和彈跳篩等不同種類,主要用于分離生活垃圾中的無機物料。渦電流分選設備主要用于生活垃圾中有色金屬的分選。水力分選設備多用于生活垃圾厭氧消化的前處理工藝。

3 生活垃圾分選設備技術應用

針對我國城市生活垃圾混合包裝、混合收集的現狀,從綜合處理的角度出發,選擇合理的城市生活垃圾分選工藝路線,以提高其效果和效率,簡化后續處理工藝路線,以降低投資和運行成本最為關鍵。由于城市生活水平不同決定了其生活垃圾組分也不同,不同經濟發展水平也決定了生活垃圾最終處置方式也不相同,在確定垃圾分選設備時應因地制宜,靈活應用。

3. 1 組分確定分選工藝

依據城市生活垃圾的組分特點進行分選,將主要組分與其他組分分離,分選工藝的選擇分析如下。

1) 無機物。主要通過篩分的手段完成,對于以灰土為主的無機物成分可以采用圓盤篩或滾筒篩進行篩分,灰土大部分進入篩下物,其它組分進入篩上物流。對于磚瓦、陶瓷、煤渣等無機物組分,可通過彈跳分選工藝從其他物料中分離。

2) 有機物。主要通過篩分的手段完成,可以通過兩種篩分手段來實現:一種是用圓盤篩進行預篩分去除灰土,然后再用一級滾筒篩篩分,有機物大部分進入滾筒篩篩下物,其他物料進入滾筒篩篩上物;另一種是利用雙級滾筒篩,篩下物為灰土成分,篩上物為可回收物和可燃物的混合物,篩中物為有機物和磚瓦陶瓷等的混合物,篩中物可通過彈跳分選進一步提高有機物純度。

3) 可回收物。可通過人工分選和機械分選相結合實現,黑色金屬回收物可采用磁選工藝回收,有色金屬可采用渦電流分選工藝實現,紙張、塑料可通過風力分選實現,不同類別的塑料可通過光電分選進一步分離。

4) 可燃物。生活垃圾中可燃物料以木竹、織物、塑料、紙張為主,可通過部分人工分選,部分篩分方式選出,根據組分特征選擇合適的篩孔,篩上物料以可燃物為主,篩下物則為其他物料。

3. 2 處理方式確定分選工藝

當前,城市生活垃圾的最終處置方式為填埋、堆肥和焚燒,其中填埋是城市生活垃圾必不可少的處理手段。依據城市生活垃圾的最終處置方式,確定合理的分選工藝路線,去除垃圾處理過程中的無用組分和有害組分,達到綜合處理的資源化目的。

以填埋為主的垃圾處理方式,建議采用圖 1分選工藝,回收部分可循環利用物質,其余進入填埋場。以填埋為主的垃圾處理方式,建議采用圖 1分選工藝,回收部分可循環利用物質,其余進入填埋場。


以堆肥為主的垃圾處理方式,建議采用圖 2分選工藝,回收部分可循環利用物質,可腐有機物進入堆肥場,其余進入填埋場。


以焚燒為主的垃圾處理方式,建議采用圖 3分選工藝,回收部分可循環利用物質,可燃物進入焚燒爐,其余進入填埋場。


綜合處理的垃圾處理方式,建議采用圖 4 分選工藝,回收部分可循環利用物質,可燃物進入焚燒爐,有機物進入堆肥場,其余進入填埋場。

4 結論

1) 城市生活垃圾袋裝化逐步成為城市生活垃圾的收集方式,我國城市垃圾主要以混合收運為主,含有軟、硬、脆、韌等各種物料,成分復雜。要實現城市生活垃圾的減量化、資源化、無害化,垃圾分選設備預處理工藝在近期內垃圾綜合處理中是不可或缺的重要工藝環節。

2) 城市生活垃圾分選工藝的確定應從實際出發,在滿足經濟要求的情況下,盡量將各類物料按性質分流集中,以便于后續集中處理,并做到最大化地回收可循環利用物質,為城市生活垃圾綜合利用提供便利條件。

3) 城市生活垃圾分選技術經過多年國內外的共同研究開發和實際應用,適應國內城市生活垃圾具體特性,出現了多種分選技術,并已經形成了一定的規模和體系。在選用這些技術時應注意,不同的技術有不同的應用條件,同一工藝環節也可以通過不同的技術手段來實現。

4) 城市生活垃圾分選設備技術的進步也促進了分選工藝設備的更新,隨著城市生活垃圾管理水平的提高和分選處理工藝更高要求的提出,城市生活垃圾分選設備和精細分選設備 (如光電分選設備) 也會逐步得到發展和應用。

5) 城市生活垃圾分選工藝的選擇應因地制宜,結合城市生活垃圾組分特性和最終垃圾處理方式進行綜合分析,以選擇最佳的分選工藝路線。


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