氣動剝離用于生活垃圾處理的新技術(shù)
摘要:利用氣動及射流特性對特定物質(zhì)進行剝離和分選，將該技術(shù)用于生活垃圾的分選處理，實驗研究證明是最有希望取代垃圾傳統(tǒng)分選工藝的新技術(shù)。具有分選原理簡單、效率高、適應(yīng)性強、分選準確且容易推廣等特點，是今后的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:氣動剝離 生活垃圾 分選處理 再生資源
氣動剝離就是利用氣動及射流特性，采用非機械接觸式對混雜物或附著物進行剝離和分選（分類），它即可從物質(zhì)的混雜整體多項物中分離出不同物質(zhì)并進行分類，也可將物質(zhì)表面上的某些附著物剝離分開。研究小組經(jīng)過多年的研究與實踐，已成功地將該技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的多項領(lǐng)域，即根據(jù)需要，對技術(shù)和裝備進行改進，或利用功能，或改進結(jié)構(gòu)，或使其變形，或改變用途等，就可以實現(xiàn)各類物質(zhì)剝離和分選的目標，具有分選原理簡單、適應(yīng)性強、效率高、分選準確且容易推廣等特點。試驗性研究證明，氣動剝離技術(shù)應(yīng)用于生活垃圾分選處理，可將混雜整體物料剝離分開，再通過變重技術(shù)可使分選更精準。
1 分選處理的應(yīng)用前景
據(jù)國家市容環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會統(tǒng)計，我國人均生活垃圾年生產(chǎn)量為440 kg，全國年產(chǎn)生量為1.5億t，且每年以5％～8％的速度增長，我國歷年城市生活垃圾存量已超過60億t，據(jù)國家市容環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會統(tǒng)計，全國600多城市已有200多座處于城市生活垃圾包圍之中，城市生活垃圾占地面積(可耕地)5億m2，直接經(jīng)濟損失達8O億元人民幣[1]。生活垃圾圍困城市已成為當今世界嚴重的環(huán)境公害。生活垃圾每天都要產(chǎn)生，若能將其回收利用，便是一種取之不盡用之不竭的資源，且大大減少環(huán)境的污染和破壞。
發(fā)達國家極為重視城市生活垃圾的資源化、無害化、減量化處理，并形成產(chǎn)業(yè)，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益十分可觀。因此，實現(xiàn)城市生活垃圾資源化、無害化、減量化處理，回收再生資源綜合利用，以促城市環(huán)保產(chǎn)業(yè)鏈的形成，乃是城市生活垃圾處理的發(fā)展方向，勢在必行[2]。
1.1 城市生活垃圾的組成成分
城市生活垃圾主要有食品類、塑料類、紙類、玻璃、織物、金屬廢物、廢舊電池、熒光燈管、廢用電器、裝飾廢物等。塑料類明顯增加，主要來源于一次性食品包裝和超市的一次性購物塑料袋。隨著生活條件的改善，無機垃圾有呈明顯下降趨勢，有機物垃圾明顯上升。表1和表2統(tǒng)計了部分國家及我國部分城市垃圾的組成和比例情況。
表1 部分國家城市垃圾組成與我國上海、深圳、臺灣垃圾組成比較（%）
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表2 我國主要城市垃圾組分
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1.2 城市生活垃圾的回收利用
城市生活垃圾中可供回收利用的有塑料類、紙類、玻璃、織物、金屬廢物等，主要源于家庭。商品工業(yè)化包裝率的提高使得食品，化妝品、衣服、鞋類的包裝紙盒、紙袋、塑料袋等包裝垃圾占據(jù)了人們生活垃圾的很大一部分，一次性的紙杯、飯盒以及報紙、雜志、廣告宣傳單、學(xué)生練習(xí)本等文化用紙的消耗也隨著人們生活水平的提高使得廢紙在城市生活垃圾中的比重近10年增加了約13%。由于零散、品種多，往往被混在其他的生活垃圾如菜葉、果皮、剩飯菜等中一起丟棄，造成資源的浪費，給回收也帶來相當?shù)睦щy。當然，如果在源頭上把不可回收與可回收的垃圾進行分類存放入垃圾箱是最好的處理辦法，但我國目前還難以做到。因此，運用其他手段將生活垃圾進行分選回收利用勢在必行。
2 城市生活垃圾處理方法
我國城市生活垃圾的主要特點：一是量大，二是混裝，三是可燃值低，四是有機物多。目前，國內(nèi)生活垃圾處理方式主要有3種：衛(wèi)生填埋、焚燒發(fā)電、分選處理[3]。填埋是最常用的方式，我國城市生活垃圾大部分采用這種方式處理，其中50％以上未經(jīng)分類和無害化處理就直接填埋。顯然，填埋既浪費資源(土地資源和可再生利用資源)，又產(chǎn)生二次污染，費用也不低(每噸處理成本50元左右)，實屬無奈之舉。
焚燒發(fā)電是國內(nèi)各大城市當前熱衷的垃圾處理方式，但這一方式發(fā)達國家多已淘汰，且不符合我國國情，投資大，成本高，每度電成本高達1.1元，還需解決二次污染問題，國家建設(shè)部已對此類項目進行了嚴格規(guī)范，不提倡推廣。
分選處理是城市生活垃圾處理的最佳方式，這種方式可將垃圾中可以利用的資源分類選擇并回收利用，回收率達80％以上。若結(jié)合生物工程技術(shù)，將垃圾中的有機物質(zhì)進行無害化處理后，制取高效生物有機復(fù)合肥料，這樣無法回收的填埋物就所剩無幾了。這種方式綜合集成高新技術(shù)與常規(guī)技術(shù)，在資源、資金、技術(shù)與市場層面上對生活垃圾處理進行有機整合，不但可以達到垃圾處理資源化、無害化、減量化的目的，還可以形成一個龐大的新興環(huán)保產(chǎn)業(yè)，即垃圾資源化開發(fā)與垃圾處理設(shè)備制造產(chǎn)品。
3 傳統(tǒng)分選技術(shù)
3.1 分選類型
現(xiàn)有的城市垃圾分選技術(shù)種類主要有光選、電選、風(fēng)力分選、密度分選、水力旋流器分選、浮選等多種方法。其中，光選法適合于塊狀的分選，對于破碎后的細粒，由于光譜中的某些波段會發(fā)生位移，難以分選。此外，也不宜分選薄的片狀或黑色物料。而水力旋流器分選和浮選都屬于濕式分選法，這些方法用水多，處理過程復(fù)雜。電選法分離耗能少，分選率高，對比重法無法分離的廢料易于分選，但對分選物料的濕度及粒度要求較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。風(fēng)力分選比較適合于重物質(zhì)的分選，用于塑料、紙等輕物質(zhì)分選時，如不進行特殊工藝處理，分選率不高。
3.2 分選設(shè)備
現(xiàn)有的城市生活分選垃圾設(shè)備種類較少，品種單一。資源化分選設(shè)備普遍存在的問題是配套設(shè)備數(shù)量多，處理工藝復(fù)雜，造價高，少者投資數(shù)千萬元，多者投資上億元。而且有針對性的分選城市生活垃圾中的某種輕物質(zhì)如塑料的分選設(shè)備，目前國內(nèi)外研究不多。如采用現(xiàn)有的設(shè)備分選，不僅投資大，而且設(shè)備也不能得到有效的利用。為此，對現(xiàn)有的分選設(shè)備進行創(chuàng)新設(shè)計，為市場開發(fā)種工藝簡單、投資少、分選率高、制造敏捷的生活垃圾中分選設(shè)備是非常有必要的。
4 氣動剝離分選新技術(shù)
4.1 氣動剝離分選工藝流程
結(jié)合我國大、中小城市生活垃圾的組成特點和處理現(xiàn)狀等，在此基礎(chǔ)上研制開發(fā)了適合我國國情的生活垃圾分選技術(shù)，即氣動剝離分選新技術(shù)。該技術(shù)在研究國內(nèi)外城市生活垃圾資源化分選設(shè)備的基礎(chǔ)上，根據(jù)城市生活垃圾的特點，結(jié)合實驗結(jié)果，提出了從城市生活垃圾中采用氣動剝離分選新技術(shù)。其氣動剝離分選工藝流程，如圖1所示。
.jpg) 圖1 采用氣動剝離的城市垃圾回收系統(tǒng) |
本工藝的主要分選方法是采用氣動剝離。一級氣動剝離的作用是將塑料、紙等輕物料從重物料中分離出來。一級氣動剝離后的垃圾被分成兩個組，即重物料組(廚余、無機物、玻璃等)和輕物料組(塑料、紙等)。其中，重物料可根據(jù)不同情況進行填埋等處理；輕物料內(nèi)由于塑料、紙等一些輕物質(zhì)的物理特性非常接近，分離不明顯，需進行二級氣動剝離，以提高回收率和分選率。二級分選時，為了將塑料、紙等輕物質(zhì)分離，首先要對其進行特殊工藝變重處理，再進行氣動剝離分選，將輕物質(zhì)有效分離出來，然后根據(jù)不同用途進行利用。
4.2 破袋與保護
城市生活垃圾袋裝化逐步成為城市生活垃圾的收集方式，我國城市生活垃圾主要以混裝為主[4]，含有軟、硬、脆、韌等各種物料，成分復(fù)雜，因而破袋問題是垃圾分選預(yù)處理必須首先解決的問題。為此，研制一種具有可調(diào)整垃圾破碎粒度、防止垃圾過度破碎及具有退讓保護功能的裝置，成功實現(xiàn)垃圾的破袋和刀具的保護[5]。
4.3 變重技術(shù)
變重技術(shù)的原理是根據(jù)塑料與紙等輕物質(zhì)的吸水特性不同，將一級分選后的塑料、紙等輕物料送入水池浸泡，使塑料與紙等輕物料的比重發(fā)生改變[6]。為了控制用水量，將浸水垃圾中的水控制在原垃圾質(zhì)量的一倍左右。吸水、壓實、松散后它們的密度和形狀等物理特性發(fā)生變化，紙等一些物料由于吸水性強，并且擠壓后體積變小，密度增大較多，而塑料的吸水性較低，且擠壓后體積變化不大，所以密度增加不大，這樣，就可以進行二次分離[7]。
5 結(jié) 論
通過對城市生活垃圾分選及其利用技術(shù)的研究，提出了垃圾氣動剝離分選 和變重新技術(shù)；通過大量試驗，驗證了新技術(shù)的合理性，其分選效率高于目前現(xiàn)有設(shè)備的15%以上，且分選準確率高，確定了氣動剝離分選設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)和最佳運行參數(shù)，對城市生活垃圾中進行分選和回收利用不僅有良好的經(jīng)濟效益，而且具有重要的社會效益和環(huán)保效益。
參考文獻
[1] 劉明偉，張亮峰.氣動智能化分選――氣動剝離設(shè)備研究[J].液壓與氣動，2006（5）：35-38.
[2] 劉會友.決定城市生活垃圾處理技術(shù)的制約因素分析[J].中國資源綜合利用，2005，78：25-29.
[3] 楊慧芬.固體廢物處理技術(shù)及工程應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社，2003.
[4] 吳克明，曹建保.生活垃圾處理與資源化利用分析[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2005，59：17-21.
[5] 劉明偉，張亮峰.氣動剝離的氣壓場成形理論研究[J].液壓與氣動，2006（4）：45-47.
[6] 徐惠忠.固體廢棄物資源化技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.
[7] 邊炳鑫.固體廢物預(yù)處理與分選技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.
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