生活垃圾分選分類設(shè)備的選型及原理

葉明強(qiáng)，高博，曾毅夫，周益輝

（航天凱天環(huán)保科技股份有限公司，長(zhǎng)沙，410100）

生活垃圾分選分類設(shè)備的選型及原理

葉明強(qiáng)，高博，曾毅夫，周益輝

（航天凱天環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，長(zhǎng)沙，410100）

闡述了生活垃圾分選分類設(shè)備在垃圾資源化處理中的目的與意義，介紹了國(guó)內(nèi)外垃圾分選分類設(shè)備，分析了國(guó)內(nèi)外垃圾分選分類的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，對(duì)國(guó)內(nèi)類似設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了綜合闡述。

生活垃圾；分選分類；復(fù)用技術(shù)

我國(guó)的生活垃圾產(chǎn)生量巨大且呈逐年劇增趨勢(shì)。近年來，由于城市人口不斷增加、生活物質(zhì)不斷豐富、城市規(guī)模逐漸擴(kuò)大等綜合因素，歷年未經(jīng)處理的垃圾堆存量已高達(dá)66億噸，占用耕地面積高達(dá)5億多平方米。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)是世界上生活垃圾處理處置負(fù)擔(dān)最重的國(guó)家之一，城市生活垃圾的年產(chǎn)生量估算高達(dá)4億噸[1]。我國(guó)日常處理生活垃圾采用的主要方式是衛(wèi)生填埋，因該方法簡(jiǎn)單，可對(duì)所有種類的垃圾進(jìn)行填埋處理，且投資較少，因此已被廣泛采用。目前，我國(guó)已從無控制的隨意隨地?zé)o序填埋，發(fā)展到有序有計(jì)劃地衛(wèi)生填埋，包括濾瀝循環(huán)填埋、衛(wèi)生處理、壓縮垃圾打包填埋、破碎垃圾壓縮打包填埋、場(chǎng)地封場(chǎng)等。統(tǒng)計(jì)顯示，目前城市存量垃圾高達(dá)80億噸，據(jù)估算，采用垃圾填埋處理模式將需占用土地高達(dá)35億多平方米，已有將近2/3的大中小城市陷入了“垃圾圍城”，有1/4的城市生活垃圾轉(zhuǎn)移到鄉(xiāng)村處理，導(dǎo)致原本城市的垃圾變成了鄉(xiāng)村的公害[2]。尤其是城市垃圾在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的二次污染，必然將造成城鄉(xiāng)結(jié)合地區(qū)及區(qū)域生態(tài)生物環(huán)境的嚴(yán)重惡化，因此對(duì)環(huán)境綜合治理的需求非常緊迫。

1 垃圾分選的目的和意義

生活垃圾的分類處理及垃圾綜合治理，需要考慮以下關(guān)鍵問題：

1.1 垃圾減量化問題

為了獲得更多的土地資源，使填埋場(chǎng)的場(chǎng)地得到重復(fù)利用[3]。通過對(duì)垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)的現(xiàn)存固體廢棄物的綜合治理來實(shí)現(xiàn)減容，同時(shí)對(duì)填埋場(chǎng)地內(nèi)的容量實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)，從而使原有垃圾填埋場(chǎng)的地塊可以再次進(jìn)行二次開發(fā)利用。在土地資源十分緊張的今天，原有封場(chǎng)填埋場(chǎng)內(nèi)的存量垃圾（也稱為陳腐垃圾）的資源化處理具有非常大的市場(chǎng)開發(fā)潛力。

1.2 垃圾無害化問題

為了消除、減輕垃圾填埋場(chǎng)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境及地下水資源的污染，特別是對(duì)于原有大量的非正規(guī)垃圾填埋場(chǎng)，由于在垃圾運(yùn)轉(zhuǎn)有效期內(nèi)沒有采取有效的保護(hù)防護(hù)措施，產(chǎn)生的垃圾滲濾液、垃圾腐敗氣體及臭味等源頭污染，對(duì)周邊居民的生活環(huán)境造成了影響，并對(duì)地下水環(huán)境造成重大危害[4]。通過對(duì)垃圾的無害化綜合治理，

也能有效消除原有垃圾污染源的危害，從而大幅改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)環(huán)境和社會(huì)效益的雙豐收。

1.3 垃圾資源化問題

通過垃圾分類治理和垃圾資源化，可獲得可回收利用的資源。通過綜合治理和資源化過程，可得到大量的腐殖土等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這部分物質(zhì)可用于綠化花木的培植土、填埋場(chǎng)覆土層所需的覆蓋土，以及生物過濾性污染物凈化基質(zhì)等，如果能夠采用可回收資源較多的已填埋的陳腐垃圾場(chǎng)地，分類出資源化產(chǎn)品，用該產(chǎn)品替代上述材料，將會(huì)在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益上產(chǎn)生無可比擬的優(yōu)越性[5]。

對(duì)垃圾填埋場(chǎng)內(nèi)的生活垃圾及其他垃圾等原生垃圾的治理，應(yīng)以分選+回收利用為主，通過高效的篩分、分選、遴選技術(shù)處理原生及陳腐的生活垃圾，按土沙類、不可燃物質(zhì)、可燃物質(zhì)等類別的不同，進(jìn)行詳細(xì)分類，分類后所收集的可燃物體量將會(huì)大大縮小，并可制備成熱值較高的RDF，土沙類則可用于城市景觀植被，不可燃的無機(jī)物可經(jīng)深度處理后再次用于制磚、回填。

生活垃圾綜合分選分類處理，具有多方面意義：能控制有害有毒氣體的蔓延與無序擴(kuò)散，可改善周邊居民的生活環(huán)境；消除垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的氣體造成的環(huán)境安全隱患，保證垃圾消納填埋場(chǎng)及附近生活居民的安全；消除生活垃圾及原生垃圾飛散對(duì)周邊地區(qū)造成環(huán)境污染。

2 國(guó)內(nèi)外生活垃圾分選技術(shù)介紹

2.1 生活垃圾分選技術(shù)現(xiàn)狀

目前，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)生活垃圾已完全實(shí)現(xiàn)了源頭分類，垃圾分類已成為市民的生活習(xí)慣[6]。日本對(duì)垃圾的分選分類起步較早，對(duì)垃圾分選分類設(shè)備的應(yīng)用開發(fā)方面也走在世界的前列，已形成一整套完善的生活垃圾分類法律體系和分類后的垃圾分類處理處置體系。

發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)陳腐垃圾或存量垃圾的分選技術(shù)，主要應(yīng)用于存量生活垃圾填埋場(chǎng)的處置處理技術(shù)。

國(guó)內(nèi)生活垃圾的分選，包括原生生活垃圾和陳腐生活垃圾分選。其處理工藝上，根據(jù)待處理垃圾中所含有用成分的不同以及垃圾腐化、發(fā)酵的腐敗作用，設(shè)備選型必然有所區(qū)別[7]。

2.2 生活垃圾分選技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

目前歐美、日本等國(guó)家和地區(qū)先進(jìn)的生活垃圾分類、分選、處理工藝，提出垃圾源頭分類和“兩網(wǎng)融合”資源化回收技術(shù)，從源頭上為生活垃圾的治理找出路，減少進(jìn)入垃圾焚燒場(chǎng)、垃圾焚燒發(fā)電廠、垃圾填埋場(chǎng)等末端處理環(huán)節(jié)的處理量。

垃圾的源頭分選分類處置處理工藝，需要極大的社會(huì)資源及驅(qū)動(dòng)資本的大力支持，需要垃圾分類及垃圾資源化意識(shí)的總體全面提升，但在較短的時(shí)期內(nèi)，尚無法快速有效鋪開。因此，在未來相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間里，我國(guó)對(duì)原生垃圾或陳腐垃圾或存量垃圾的有效分類工藝，仍以機(jī)械設(shè)備分選為主。

《“十三五”全國(guó)城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》要求，“十三五”期間，對(duì)因歷史原因形成的非正規(guī)生活垃圾堆放點(diǎn)、不達(dá)標(biāo)生活垃圾處理設(shè)施及庫(kù)容飽和的填埋場(chǎng)進(jìn)行治理，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。根據(jù)國(guó)家規(guī)劃存量垃圾治理項(xiàng)目將達(dá)到803個(gè)，國(guó)家對(duì)存量垃圾處理的投入達(dá)到241.4億元。因此，生活垃圾分選技術(shù)，將重點(diǎn)投入到現(xiàn)有存量垃圾的治理，并配合合理的協(xié)同處置，治理好填埋場(chǎng)污染。

3 各類設(shè)備原理及選型

3.1 篩分設(shè)備

篩分設(shè)備的主要作用是，篩分出垃圾中的不同組分，如紙張、玻璃、塑料等有回收價(jià)值的物質(zhì)。篩分方法的主要機(jī)理是：原生垃圾及陳腐垃圾中有將近90%的易篩物質(zhì)，碰撞可導(dǎo)致物質(zhì)產(chǎn)生動(dòng)能，增加物質(zhì)與篩網(wǎng)的碰撞機(jī)會(huì)，增加物質(zhì)從篩孔的通過機(jī)會(huì)，提高分選效率；缺點(diǎn)是陳腐垃圾的水分含量高，含量組分復(fù)雜、尺寸不規(guī)則，易導(dǎo)致分選效果產(chǎn)生極大波動(dòng)。

根據(jù)固體廢物粒徑的差異，利用篩子將物料中小于篩孔的細(xì)粒物料透過篩面，而大于篩孔的粗粒物料留在篩面上，完成粗細(xì)物料的分離過程。篩分包括物料分層、細(xì)粒透篩兩個(gè)階段，物料分層是完成分離的條件，細(xì)粒透篩是分離的目的。

3.2 重力分選與風(fēng)力分選

重力分選是根據(jù)固體廢物中不同物質(zhì)間的密度差異，顆粒群在運(yùn)動(dòng)介質(zhì)中受重力、介質(zhì)動(dòng)力和機(jī)械力的作用，會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)松散及遷移分層，從而得到不同密度產(chǎn)品的分選過程。

風(fēng)力、重力分選的基本原理相似。其是以高速空氣為分選單元，在高速空氣流通的作用下，較輕的物質(zhì)在風(fēng)力作用下向上吹起，并在水平風(fēng)的作用下完成平移，較重的物質(zhì)只在水平方向產(chǎn)生較小的移動(dòng)，在這種運(yùn)動(dòng)特性下，固體廢物顆粒與輕質(zhì)物顆?？砂疵芏鹊牟煌瑢?shí)現(xiàn)分離[8]。風(fēng)力分選分類設(shè)備特別適用于重、輕質(zhì)料分選，但因?yàn)槠涔ぷ髟?，能耗大是最大的問題，尤其是處理含有塑料類的垃圾時(shí)，分選效率較低。

3.3 浮力分選

氣?。杭?xì)微氣泡首先與水中的懸浮粒子相黏附，形成整體密度小于水的“氣泡-顆?！睆?fù)合體，懸浮顆粒隨氣泡一起浮升到水面。

浮選：強(qiáng)親水性的物質(zhì)在水中，首先要投入適量的浮選藥劑，改變粒子的表面性能，轉(zhuǎn)成疏水性，利用氣浮技術(shù)去除類似顆粒。

實(shí)現(xiàn)氣浮分離技術(shù)須滿足三個(gè)基本條件：1）須產(chǎn)生足夠數(shù)量細(xì)微氣泡在水中；2）須形成不溶性的固態(tài)或液態(tài)懸浮體；3）須使懸浮顆粒與氣泡黏附。疏水性粒子需要易與氣泡黏附。親水性粒子需要投加適量的浮選劑，產(chǎn)生疏水性的表面性能。

3.4 磁力分選

磁選起因是原來的選礦工藝，主要是面對(duì)磁性不同的各種待分離物質(zhì)進(jìn)行分離。磁選有兩種不同的類型：一種是直接磁選法，直接利用磁鐵將具有磁性和不具有磁性的不同物質(zhì)分離開來；另一種是磁流體分選法，根據(jù)物料磁性的差異，在磁場(chǎng)中進(jìn)行初步的差異性分離，然后再在似加重介質(zhì)中根據(jù)密度的不同進(jìn)行分離[9]。當(dāng)固體廢物中各組分間的物質(zhì)的磁性差異性非常小，其密度或?qū)щ娦杂直憩F(xiàn)出較大差異時(shí)，采用磁流體技術(shù)可對(duì)生活垃圾進(jìn)行有效的分離。磁選技術(shù)目前已經(jīng)相對(duì)成熟，現(xiàn)主要用于生活垃圾焚燒發(fā)電與焚燒處理過程產(chǎn)生的灰渣中的磁性物質(zhì)資源化回收。

3.5 電力分選與靜電分選

電力分選系統(tǒng)適用于分離不同導(dǎo)電性的導(dǎo)體、非導(dǎo)體和半導(dǎo)體。電力分選系統(tǒng)則是利用固體廢物中不同組分在高壓電場(chǎng)中有電性差的現(xiàn)象而實(shí)現(xiàn)分選。將廢舊物顆粒通過料斗均勻給入滾筒，顆粒隨滾筒的高速旋轉(zhuǎn)被帶入電暈電場(chǎng)區(qū)，此時(shí)導(dǎo)體和非導(dǎo)體都獲得負(fù)電荷，因它們進(jìn)入靜電區(qū)時(shí)的放電速度不同，從而實(shí)現(xiàn)分離。

靜電分選技術(shù)則主要將生活垃圾中的廢舊塑料進(jìn)行分離分選。該系統(tǒng)利用不同物料相互碰撞摩擦生電的原理，使其中的物料分別帶有正負(fù)電荷，并顯現(xiàn)不同電性的差異，物料從排料口統(tǒng)一排出，進(jìn)入具有正負(fù)電極場(chǎng)的靜電場(chǎng)，利用靜電感應(yīng)原理，設(shè)置旋轉(zhuǎn)電極，帶有異向電荷的物料分離，從而實(shí)現(xiàn)分選。

4 典型設(shè)備產(chǎn)品

4.1 破碎機(jī)

國(guó)內(nèi)的破碎機(jī)生產(chǎn)廠家較多，主要用于生活垃圾、大件垃圾等的粗破碎，將大件垃圾破碎到200mm×250mm的尺寸，每小時(shí)處理量從10～100t不等。主要技術(shù)特點(diǎn)有：1）雙軸低轉(zhuǎn)速，處理量大；2）刀片采用進(jìn)口特種合金鋼，刀片硬度和耐磨性能好；3）正反轉(zhuǎn)均可破碎物料；4）設(shè)有電機(jī)保護(hù)、自動(dòng)反轉(zhuǎn)保護(hù)等功能。

4.2 滾筒篩

國(guó)內(nèi)的滾筒篩主要是從礦選設(shè)備過渡而來，滾筒篩結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、使用壽命長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)輪采用耐磨橡膠，振動(dòng)和噪聲極小。產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)：1）篩分效率高，產(chǎn)量大；2）工藝簡(jiǎn)便，安裝、維護(hù)方便，操作方便；3）占用空間小，投資成本較低；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠；4）功率小，能耗低，篩體內(nèi)配有清掃裝置，篩孔不易被堵塞；5）對(duì)物料的適應(yīng)能力強(qiáng)，黏性大、濕度大、臟、雜等各種性質(zhì)的物料都能篩分，對(duì)垃圾分選可增加破袋裝置。

4.3 風(fēng)選機(jī)

國(guó)內(nèi)的風(fēng)選機(jī)生產(chǎn)廠家較多，且設(shè)備較為完備，風(fēng)選機(jī)用于城市生活垃圾風(fēng)選，主要技術(shù)特點(diǎn)：1）采用無塵負(fù)壓技術(shù)，70%氣體回流；2）半移動(dòng)或集成式結(jié)構(gòu)，維護(hù)、操作成本低；3）分選效率高，處理量10～60t/h。

4.4 磁選機(jī)

磁選機(jī)包括皮帶式除鐵器、永磁傳動(dòng)滾筒、強(qiáng)磁選滾筒。以強(qiáng)磁選滾筒為例，磁場(chǎng)強(qiáng)度高，吸鐵能力強(qiáng)，分選效果好，用于從工業(yè)和生活廢料中分選小顆粒鐵與弱磁性鐵。磁場(chǎng)強(qiáng)度高、范圍大，滾筒表面磁場(chǎng)有2500～8000Gs。產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)：1）磁場(chǎng)強(qiáng)度大；2）自動(dòng)分離、連續(xù)作業(yè)，處理量大；3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，易于安裝。

5 垃圾分選分類工藝流程

進(jìn)入綜合處理車間后，垃圾運(yùn)送至分選站，按土沙類、可燃物類、不可燃物類進(jìn)行分選，使用上料設(shè)備、旋轉(zhuǎn)篩設(shè)備、可燃物分選設(shè)備、土沙精選設(shè)備等完成垃圾分選處理。根據(jù)垃圾的性狀，在分選站考慮采用破碎設(shè)施，以便垃圾分選。

分選出的土沙類，用于填埋場(chǎng)場(chǎng)地修復(fù)，也可作為回填土等。分選出來的不可燃物，用于填埋場(chǎng)地回填。整個(gè)工程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置除臭噴霧系統(tǒng)，有效抑制異味。

分選出來的可燃物，通過進(jìn)一步精細(xì)分選，提高可燃物純度，降低微成型RDF體量。制備出來的微成型RDF含水率適中，熱值高。

根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)情況，以及項(xiàng)目建設(shè)用地的緊迫性，本項(xiàng)目為末端微成型RDF提供2種處置方式：

方式一：直接協(xié)同處置。經(jīng)分選減量后的微成型RDF，熱值遠(yuǎn)高于一般生活垃圾（具體熱值應(yīng)根據(jù)實(shí)地調(diào)研結(jié)果為準(zhǔn)），經(jīng)過壓縮站壓縮體積后，運(yùn)送至發(fā)電廠、窯爐等作為高熱值燃料，直接燃燒。

方式二：新填埋場(chǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)+新填埋場(chǎng)分選擴(kuò)容。經(jīng)分選減量后的微成型RDF，通過壓縮減容，暫轉(zhuǎn)運(yùn)至填埋場(chǎng)。這種工藝流程，對(duì)南北方生活垃圾均較為適用，考慮南方生活垃圾含水率問題，可對(duì)生活垃圾進(jìn)行簡(jiǎn)易脫水，再進(jìn)入分選系統(tǒng)。

6 結(jié)語(yǔ)

發(fā)達(dá)國(guó)家的生活垃圾分選技術(shù)主要應(yīng)用于對(duì)舊有生活垃圾填埋場(chǎng)的處理。國(guó)內(nèi)生活垃圾的分選，包括原生生活垃圾和陳腐生活垃圾分選，其處理工藝由于垃圾成分的不同及垃圾發(fā)酵、腐化的作用，會(huì)有所區(qū)別。國(guó)內(nèi)對(duì)原生生活垃圾分選及終端處理的設(shè)備已較成熟，全套設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

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Type Selection and Principle on Sorting and Classifying Equipment for Domestic Refuse

YE Ming-qiang, GAO Bo, ZENG YI-fu, ZHOU Yi-hui
(Kaitian Environmental Technology Co., Ltd, Changsha 410100, China)

The article describes the purpose and signi fi cance of garbage sorting and classifying equipment in waste recycling and treatment, introduces the garbage sorting and classifying equipment abroad and at home, and analyzes the advantages and characteristics of garbage sorting and classification abroad and at home, and summarizes the development status of similar equipment in China.

domestic refuse; sorting and classification; multiplexing technology

X799.3

A

1006-5377（2017）11-0069-04