摘要:利用氣動(dòng)及射流特性對特定物質(zhì)進(jìn)行剝離和分選，將該技術(shù)用于生活垃圾的分選處理，實(shí)驗(yàn)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(qiáng)、分選準(zhǔn)確且容易推廣等特點(diǎn)，是今后的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞:氣動(dòng)剝離  生活垃圾  分選處理  再生資源

氣動(dòng)剝離就是利用氣動(dòng)及射流特性，采用非機(jī)械接觸式對混雜物或附著物進(jìn)行剝離和分選（分類），它即可從物質(zhì)的混雜整體多項(xiàng)物中分離出不同物質(zhì)并進(jìn)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(shí)踐，已成功地將該技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的多項(xiàng)領(lǐng)域，即根據(jù)需要，對技術(shù)和裝備進(jìn)行改進(jìn)，或利用功能，或改進(jìn)結(jié)構(gòu)，或使其變形，或改變用途等，就可以實(shí)現(xiàn)各類物質(zhì)剝離和分選的目標(biāo)，具有分選原理簡單、適應(yīng)性強(qiáng)、效率高、分選準(zhǔn)確且容易推廣等特點(diǎn)。試驗(yàn)性研究證明，氣動(dòng)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(zhǔn)。

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(jì)，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(jì)，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(jì)損失達(dá)8O億元人民幣[1]。生活垃圾圍困城市已成為當(dāng)今世界嚴(yán)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(dá)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(jì)效益和環(huán)保效益十分可觀。因此，實(shí)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(jī)垃圾有呈明顯下降趨勢，有機(jī)物垃圾明顯上升。表1和表2統(tǒng)計(jì)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（%）

表2  我國主要城市垃圾組分

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(bào)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?jiān)诔鞘猩罾械谋戎亟?0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(fèi)，給回收也帶來相當(dāng)?shù)睦щy。當(dāng)然，如果在源頭上把不可回收與可回收的垃圾進(jìn)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(yùn)用其他手段將生活垃圾進(jìn)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(diǎn)：一是量大，二是混裝，三是可燃值低，四是有機(jī)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(fèi)資源(土地資源和可再生利用資源)，又產(chǎn)生二次污染，費(fèi)用也不低(每噸處理成本50元左右)，實(shí)屬無奈之舉。

焚燒發(fā)電是國內(nèi)各大城市當(dāng)前熱衷的垃圾處理方式，但這一方式發(fā)達(dá)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(dá)1.1元，還需解決二次污染問題，國家建設(shè)部已對此類項(xiàng)目進(jìn)行了嚴(yán)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(dá)80％以上。若結(jié)合生物工程技術(shù)，將垃圾中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行無害化處理后，制取高效生物有機(jī)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(jìn)行有機(jī)整合，不但可以達(dá)到垃圾處理資源化、無害化、減量化的目的，還可以形成一個(gè)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(xì)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(shí)，如不進(jìn)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(jià)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(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，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(dòng)剝離分選新技術(shù)

4.1  氣動(dòng)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(diǎn)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(dòng)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(diǎn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了從城市生活垃圾中采用氣動(dòng)剝離分選新技術(shù)。其氣動(dòng)剝離分選工藝流程，如圖1所示。

圖1 采用氣動(dòng)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(dòng)剝離。一級氣動(dòng)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(dòng)剝離后的垃圾被分成兩個(gè)組，即重物料組(廚余、無機(jī)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(jìn)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(jìn)行二級氣動(dòng)剝離，以提高回收率和分選率。二級分選時(shí)，為了將塑料、紙等輕物質(zhì)分離，首先要對其進(jìn)行特殊工藝變重處理，再進(jìn)行氣動(dòng)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(jìn)行利用。

4.2  破袋與保護(hù)

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(hù)功能的裝置，成功實(shí)現(xiàn)垃圾的破袋和刀具的保護(hù)[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(shí)、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(qiáng)，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(jìn)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(dòng)剝離分選 和變重新技術(shù)；通過大量試驗(yàn)，驗(yàn)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(zhǔn)確率高，確定了氣動(dòng)剝離分選設(shè)備的結(jié)構(gòu)參數(shù)和最佳運(yùn)行參數(shù)，對城市生活垃圾中進(jìn)行分選和回收利用不僅有良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有重要的社會效益和環(huán)保效益。

參考文獻(xiàn)

[1]  劉明偉，張亮峰.氣動(dòng)智能化分選――氣動(dòng)剝離設(shè)備研究[J].液壓與氣動(dòng)，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(jī)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(dòng)剝離的氣壓場成形理論研究[J].液壓與氣動(dòng)，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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