生活垃圾分选分类设备的选型及原理

叶明强，高博，曾毅夫，周益辉

（航天凯天环保科技股份有限公司，长沙，410100）

生活垃圾分选分类设备的选型及原理

叶明强，高博，曾毅夫，周益辉

（航天凯天环保科技股份有限公司，长沙，410100）

阐述了生活垃圾分选分类设备在垃圾资源化处理中的目的与意义，介绍了国内外垃圾分选分类设备，分析了国内外垃圾分选分类的优势特点，对国内类似设备的发展现状进行了综合阐述。

生活垃圾；分选分类；复用技术

我国的生活垃圾产生量巨大且呈逐年剧增趋势。近年来，由于城市人口不断增加、生活物质不断丰富、城市规模逐渐扩大等综合因素，历年未经处理的垃圾堆存量已高达66亿吨，占用耕地面积高达5亿多平方米。据统计，我国是世界上生活垃圾处理处置负担最重的国家之一，城市生活垃圾的年产生量估算高达4亿吨[1]。我国日常处理生活垃圾采用的主要方式是卫生填埋，因该方法简单，可对所有种类的垃圾进行填埋处理，且投资较少，因此已被广泛采用。目前，我国已从无控制的随意随地无序填埋，发展到有序有计划地卫生填埋，包括滤沥循环填埋、卫生处理、压缩垃圾打包填埋、破碎垃圾压缩打包填埋、场地封场等。统计显示，目前城市存量垃圾高达80亿吨，据估算，采用垃圾填埋处理模式将需占用土地高达35亿多平方米，已有将近2/3的大中小城市陷入了“垃圾围城”，有1/4的城市生活垃圾转移到乡村处理，导致原本城市的垃圾变成了乡村的公害[2]。尤其是城市垃圾在转运过程中的二次污染，必然将造成城乡结合地区及区域生态生物环境的严重恶化，因此对环境综合治理的需求非常紧迫。

1 垃圾分选的目的和意义

生活垃圾的分类处理及垃圾综合治理，需要考虑以下关键问题：

1.1 垃圾减量化问题

为了获得更多的土地资源，使填埋场的场地得到重复利用[3]。通过对垃圾填埋场内的现存固体废弃物的综合治理来实现减容，同时对填埋场地内的容量实现生态恢复，从而使原有垃圾填埋场的地块可以再次进行二次开发利用。在土地资源十分紧张的今天，原有封场填埋场内的存量垃圾（也称为陈腐垃圾）的资源化处理具有非常大的市场开发潜力。

1.2 垃圾无害化问题

为了消除、减轻垃圾填埋场对周边生态环境及地下水资源的污染，特别是对于原有大量的非正规垃圾填埋场，由于在垃圾运转有效期内没有采取有效的保护防护措施，产生的垃圾渗滤液、垃圾腐败气体及臭味等源头污染，对周边居民的生活环境造成了影响，并对地下水环境造成重大危害[4]。通过对垃圾的无害化综合治理，

也能有效消除原有垃圾污染源的危害，从而大幅改善生态环境，实现环境和社会效益的双丰收。

1.3 垃圾资源化问题

通过垃圾分类治理和垃圾资源化，可获得可回收利用的资源。通过综合治理和资源化过程，可得到大量的腐殖土等营养物质，这部分物质可用于绿化花木的培植土、填埋场覆土层所需的覆盖土，以及生物过滤性污染物净化基质等，如果能够采用可回收资源较多的已填埋的陈腐垃圾场地，分类出资源化产品，用该产品替代上述材料，将会在经济、社会、环境效益上产生无可比拟的优越性[5]。

对垃圾填埋场内的生活垃圾及其他垃圾等原生垃圾的治理，应以分选+回收利用为主，通过高效的筛分、分选、遴选技术处理原生及陈腐的生活垃圾，按土沙类、不可燃物质、可燃物质等类别的不同，进行详细分类，分类后所收集的可燃物体量将会大大缩小，并可制备成热值较高的RDF，土沙类则可用于城市景观植被，不可燃的无机物可经深度处理后再次用于制砖、回填。

生活垃圾综合分选分类处理，具有多方面意义：能控制有害有毒气体的蔓延与无序扩散，可改善周边居民的生活环境；消除垃圾填埋场产生的气体造成的环境安全隐患，保证垃圾消纳填埋场及附近生活居民的安全；消除生活垃圾及原生垃圾飞散对周边地区造成环境污染。

2 国内外生活垃圾分选技术介绍

2.1 生活垃圾分选技术现状

目前，发达国家对生活垃圾已完全实现了源头分类，垃圾分类已成为市民的生活习惯[6]。日本对垃圾的分选分类起步较早，对垃圾分选分类设备的应用开发方面也走在世界的前列，已形成一整套完善的生活垃圾分类法律体系和分类后的垃圾分类处理处置体系。

发达国家对陈腐垃圾或存量垃圾的分选技术，主要应用于存量生活垃圾填埋场的处置处理技术。

国内生活垃圾的分选，包括原生生活垃圾和陈腐生活垃圾分选。其处理工艺上，根据待处理垃圾中所含有用成分的不同以及垃圾腐化、发酵的腐败作用，设备选型必然有所区别[7]。

2.2 生活垃圾分选技术发展趋势

目前欧美、日本等国家和地区先进的生活垃圾分类、分选、处理工艺，提出垃圾源头分类和“两网融合”资源化回收技术，从源头上为生活垃圾的治理找出路，减少进入垃圾焚烧场、垃圾焚烧发电厂、垃圾填埋场等末端处理环节的处理量。

垃圾的源头分选分类处置处理工艺，需要极大的社会资源及驱动资本的大力支持，需要垃圾分类及垃圾资源化意识的总体全面提升，但在较短的时期内，尚无法快速有效铺开。因此，在未来相当长的一段时间里，我国对原生垃圾或陈腐垃圾或存量垃圾的有效分类工艺，仍以机械设备分选为主。

《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》要求，“十三五”期间，对因历史原因形成的非正规生活垃圾堆放点、不达标生活垃圾处理设施及库容饱和的填埋场进行治理，使其达到标准规范要求。根据国家规划存量垃圾治理项目将达到803个，国家对存量垃圾处理的投入达到241.4亿元。因此，生活垃圾分选技术，将重点投入到现有存量垃圾的治理，并配合合理的协同处置，治理好填埋场污染。

3 各类设备原理及选型

3.1 筛分设备

筛分设备的主要作用是，筛分出垃圾中的不同组分，如纸张、玻璃、塑料等有回收价值的物质。筛分方法的主要机理是：原生垃圾及陈腐垃圾中有将近90%的易筛物质，碰撞可导致物质产生动能，增加物质与筛网的碰撞机会，增加物质从筛孔的通过机会，提高分选效率；缺点是陈腐垃圾的水分含量高，含量组分复杂、尺寸不规则，易导致分选效果产生极大波动。

根据固体废物粒径的差异，利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗细物料的分离过程。筛分包括物料分层、细粒透筛两个阶段，物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。

3.2 重力分选与风力分选

重力分选是根据固体废物中不同物质间的密度差异，颗粒群在运动介质中受重力、介质动力和机械力的作用，会发生结构松散及迁移分层，从而得到不同密度产品的分选过程。

风力、重力分选的基本原理相似。其是以高速空气为分选单元，在高速空气流通的作用下，较轻的物质在风力作用下向上吹起，并在水平风的作用下完成平移，较重的物质只在水平方向产生较小的移动，在这种运动特性下，固体废物颗粒与轻质物颗粒可按密度的不同实现分离[8]。风力分选分类设备特别适用于重、轻质料分选，但因为其工作原理，能耗大是最大的问题，尤其是处理含有塑料类的垃圾时，分选效率较低。

3.3 浮力分选

气浮：细微气泡首先与水中的悬浮粒子相黏附，形成整体密度小于水的“气泡-颗粒”复合体，悬浮颗粒随气泡一起浮升到水面。

浮选：强亲水性的物质在水中，首先要投入适量的浮选药剂，改变粒子的表面性能，转成疏水性，利用气浮技术去除类似颗粒。

实现气浮分离技术须满足三个基本条件：1）须产生足够数量细微气泡在水中；2）须形成不溶性的固态或液态悬浮体；3）须使悬浮颗粒与气泡黏附。疏水性粒子需要易与气泡黏附。亲水性粒子需要投加适量的浮选剂，产生疏水性的表面性能。

3.4 磁力分选

磁选起因是原来的选矿工艺，主要是面对磁性不同的各种待分离物质进行分离。磁选有两种不同的类型：一种是直接磁选法，直接利用磁铁将具有磁性和不具有磁性的不同物质分离开来；另一种是磁流体分选法，根据物料磁性的差异，在磁场中进行初步的差异性分离，然后再在似加重介质中根据密度的不同进行分离[9]。当固体废物中各组分间的物质的磁性差异性非常小，其密度或导电性又表现出较大差异时，采用磁流体技术可对生活垃圾进行有效的分离。磁选技术目前已经相对成熟，现主要用于生活垃圾焚烧发电与焚烧处理过程产生的灰渣中的磁性物质资源化回收。

3.5 电力分选与静电分选

电力分选系统适用于分离不同导电性的导体、非导体和半导体。电力分选系统则是利用固体废物中不同组分在高压电场中有电性差的现象而实现分选。将废旧物颗粒通过料斗均匀给入滚筒，颗粒随滚筒的高速旋转被带入电晕电场区，此时导体和非导体都获得负电荷，因它们进入静电区时的放电速度不同，从而实现分离。

静电分选技术则主要将生活垃圾中的废旧塑料进行分离分选。该系统利用不同物料相互碰撞摩擦生电的原理，使其中的物料分别带有正负电荷，并显现不同电性的差异，物料从排料口统一排出，进入具有正负电极场的静电场，利用静电感应原理，设置旋转电极，带有异向电荷的物料分离，从而实现分选。

4 典型设备产品

4.1 破碎机

国内的破碎机生产厂家较多，主要用于生活垃圾、大件垃圾等的粗破碎，将大件垃圾破碎到200mm×250mm的尺寸，每小时处理量从10～100t不等。主要技术特点有：1）双轴低转速，处理量大；2）刀片采用进口特种合金钢，刀片硬度和耐磨性能好；3）正反转均可破碎物料；4）设有电机保护、自动反转保护等功能。

4.2 滚筒筛

国内的滚筒筛主要是从矿选设备过渡而来，滚筒筛结构坚固、使用寿命长，驱动轮采用耐磨橡胶，振动和噪声极小。产品优点：1）筛分效率高，产量大；2）工艺简便，安装、维护方便，操作方便；3）占用空间小，投资成本较低；运转平稳可靠；4）功率小，能耗低，筛体内配有清扫装置，筛孔不易被堵塞；5）对物料的适应能力强，黏性大、湿度大、脏、杂等各种性质的物料都能筛分，对垃圾分选可增加破袋装置。

4.3 风选机

国内的风选机生产厂家较多，且设备较为完备，风选机用于城市生活垃圾风选，主要技术特点：1）采用无尘负压技术，70%气体回流；2）半移动或集成式结构，维护、操作成本低；3）分选效率高，处理量10～60t/h。

4.4 磁选机

磁选机包括皮带式除铁器、永磁传动滚筒、强磁选滚筒。以强磁选滚筒为例，磁场强度高，吸铁能力强，分选效果好，用于从工业和生活废料中分选小颗粒铁与弱磁性铁。磁场强度高、范围大，滚筒表面磁场有2500～8000Gs。产品优点：1）磁场强度大；2）自动分离、连续作业，处理量大；3）结构简单，运行可靠，易于安装。

5 垃圾分选分类工艺流程

进入综合处理车间后，垃圾运送至分选站，按土沙类、可燃物类、不可燃物类进行分选，使用上料设备、旋转筛设备、可燃物分选设备、土沙精选设备等完成垃圾分选处理。根据垃圾的性状，在分选站考虑采用破碎设施，以便垃圾分选。

分选出的土沙类，用于填埋场场地修复，也可作为回填土等。分选出来的不可燃物，用于填埋场地回填。整个工程现场设置除臭喷雾系统，有效抑制异味。

分选出来的可燃物，通过进一步精细分选，提高可燃物纯度，降低微成型RDF体量。制备出来的微成型RDF含水率适中，热值高。

根据项目现场情况，以及项目建设用地的紧迫性，本项目为末端微成型RDF提供2种处置方式：

方式一：直接协同处置。经分选减量后的微成型RDF，热值远高于一般生活垃圾（具体热值应根据实地调研结果为准），经过压缩站压缩体积后，运送至发电厂、窑炉等作为高热值燃料，直接燃烧。

方式二：新填埋场转运+新填埋场分选扩容。经分选减量后的微成型RDF，通过压缩减容，暂转运至填埋场。这种工艺流程，对南北方生活垃圾均较为适用，考虑南方生活垃圾含水率问题，可对生活垃圾进行简易脱水，再进入分选系统。

6 结语

发达国家的生活垃圾分选技术主要应用于对旧有生活垃圾填埋场的处理。国内生活垃圾的分选，包括原生生活垃圾和陈腐生活垃圾分选，其处理工艺由于垃圾成分的不同及垃圾发酵、腐化的作用，会有所区别。国内对原生生活垃圾分选及终端处理的设备已较成熟，全套设备运行稳定。

[1] 聂永丰.三废处理工程技术手册[M].北京：化学工业出版社，2000.

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[9] 姜科文，谢建中，卿燕玲，等.城市袋装生活垃圾破袋破碎分选设备的开发与研制[J].矿山机械，2004（1）：14-16.

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