CN102784792B

CN102784792B - 多层鼓泡式城市生活垃圾分选装置及方法

Info

Publication number: CN102784792B
Application number: CN201210266036.5A
Authority: CN
Inventors: 沈凤武
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2012-07-28
Filing date: 2012-07-28
Publication date: 2014-08-20
Anticipated expiration: 2032-07-28
Also published as: CN102784792A

Abstract

多层鼓泡式城市生活垃圾精细化分选装置及方法，属于垃圾资源化技术领域。主要包括依次通过水流输送槽连接的破碎设备、清洗搅拌机、低速鼓泡分离塔、调速沉降分选箱、旋流鼓泡分选塔。将筛上物破碎，水流输送至清洗搅拌机并加入表面活性剂，然后进入低速鼓泡分离塔除去部分比重大于等于1的材料，剩余的进入调速沉降分选箱，将比重大于1的和比重小于1的区分开，在调速沉降分选箱分支通道中比重小于1的材料旋流鼓泡分选塔分离出PP和PE，部分纸屑和纤维回流进入低速鼓泡分离塔，而另一部分被分离回收。本发明具有节约能源、环保、高效率的特点。

Description

多层鼓泡式城市生活垃圾分选装置及方法

技术领域

本发明所涉及的一种城市生活垃圾精细化分选装置及方法，属于垃圾资源化技术领域。

背景技术

垃圾资源分选技术可分为干法和湿法两种，通常认为，湿法比干法更易获得较高的分选精度。

干法分选包括光选、电选、风力分选，光选法适合于块状陈垃圾中部分陈垃圾的分选，此外光谱法难以分离黑色陈垃圾；电选分为静电分选和摩擦带电分选，但由于陈垃圾带电的差异不是十分明显，特别是对于实际的陈垃圾废物，其带电性质与纯净陈垃圾存在差别，而电选受附着水分及湿度的影响较大，因此电选技术分选陈垃圾存在诸多局限；风力分选设备可以分为风力分选筒和风力摇床等几种，风力分选更适合于金属与陈垃圾的分选，用于陈垃圾之间分选的效率不高，同时风力摇床还存在处理能力不高的缺陷。

湿法分选技术包括密度分选、水利旋流器分选和浮选，密度分选根据分选介质的不同实现各种分选；采用多级旋流器或同一旋流器的多次反复分离，可以分离密度更为相近的陈垃圾；浮选能够胜任密度相近、荷电性质相近的陈垃圾之间的分选，而且能够达到很高的分选精度。

光选、电选、风力分选、密度分选、浮选等在陈垃圾分选方面均得到了不同程度的应用，但普遍存在分选精度差、洁净度低、运营成本高、资源化产品价格低的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，将垃圾中比重相近的塑料、木屑、纸、铝箔等轻质材料进行分离，并且把相互黏附(黏附指的类似PP\PE的塑料作为商标黏附在PVC等表面的情形)在一起的诸如PET与PP或PE等轻质材料进行分离，提供一种多组分混合垃圾资源精细化分选的方法，将分离开来的轻质材料分选回收。本发明的制备方法具有集分离、分选与净化于一体，价格低廉，易于操作，环保无污染等优点。

多层鼓泡式城市生活垃圾分选装置，其特征在于，包括破碎设备、水流输送槽、清洗搅拌机、低速鼓泡分离塔、调速沉降分选箱、旋流鼓泡分选塔，其中低速鼓泡分离塔结构包括倒立的圆锥侧面体和底面作为塔体，在塔体的侧面设有向塔体外倾斜的锲形进料槽，在塔体底部侧面开有鼓泡孔，锲形进料槽的底部低于鼓泡孔，在塔体底面设有重质料排出口，在塔体侧面鼓泡孔的下面设有出料口，出料口设有滤网和自动流量调节阀，在塔体内部鼓泡孔的上面还设有一圆板，圆板上开有孔，使得从鼓泡孔进入的气体通过此圆板上的孔向上进入低速鼓泡分离塔的腔体内；调速沉降分选箱的结构为通道式结构，包括主通道和分支通道，在主通道上至少设有两个分支口与分支通道相连通，在分支口处的水流通道上部设有十字交叉的与底部平行的可旋转的叶片；旋流鼓泡分选塔的结构为包括倒立的圆锥侧面体和底面作为塔体，在塔体的侧面设有向塔体外倾斜的锲形进料槽，在塔体底部侧面开有鼓泡孔，锲形进料槽的底部低于鼓泡孔，在塔体底面设有重质料排出口，在塔体侧面鼓泡孔的下面深有出料口，出料口设有滤网和自动流量调节阀，在塔体内部鼓泡孔的上面还设有一圆板，圆板上开有孔，使得从鼓泡孔进入的气体通过此圆板上的孔向上进入低速鼓泡分离塔的腔体内，在圆板的上面设有桨片(至少有三个)，塔体侧面顶端开有与塔体相切的轻质料出口，在腔体内与轻质料出口等高的位置设有四个S形叶片，桨片和S形叶片与电机轴连接；

破碎设备通过水流输送槽与清洗搅拌机进行连接，清洗搅拌机通过水流输送槽与低速鼓泡分离塔连接，低速鼓泡分离塔的出料口通过水流输送槽与调速沉降分选箱进口连接，调速沉降分选箱主通道出口通过水流输送槽与旋流鼓泡分选塔连接，调速沉降分选箱主通道出口与低速鼓泡分离塔连接形成循环回路，旋流鼓泡分选塔的出料口与低速鼓泡分离塔连接形成循环回路。

调速沉降分选箱叶片由安装在通道底部的调速电机驱动，旋转叶片将漂浮物推入分支通道。

旋流鼓泡分选塔底部与电机轴(主旋转轴)相连的桨片带动水流旋转。与电机轴连接有4个S形状的叶片，用来将漂浮的悬浮物从容器中推出容器，进入其他管路。

上述装置中，旋流鼓泡分选塔为两个串联的旋流鼓泡分选塔，其中前一个采用常规的连续鼓泡，后一个采用旋流超声鼓泡。

或者上述装置中，旋流鼓泡分选塔中圆板被分割成两个区域，其中一个区域为连续鼓泡区，另一个区域为旋流超声鼓泡。

采用上述多层鼓泡式城市生活垃圾精细化分选装置进行垃圾精细化分选方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、经过前筛处理即滚筒筛结合风选将混合垃圾中的重质成分(如沙石、轮胎、木头等)去除，对剩余的筛上物进行破碎，破碎后的碎片表面积达到小于等于25cm²；

第二步、破碎后的筛上物加入水经水流传送槽送入清洗搅拌机，并加入表面活性剂(表面活性剂起到洗涤剂的作用，诸如磺酸类表面活性剂)均匀搅拌后送入低速鼓泡分离塔，通过鼓泡从而使得碎片进行分散并且将部分比重大于等于1.0的非黏着材料如细沙土、PET、PVC、铝箔等从重质料排出口分离出来，而剩余的所有材料则经过低速鼓泡分离塔后从出料口分离出来，被送入下一步的调速沉降分选箱；

第三步、第二步中送入调速沉降分选箱，调速沉降分选箱利用转动的旋转叶片使分支口处水流速度不同造成水中不同悬浮成分的径向与轴向位移差从而实现分选，此时，比重小于等于1.0的非黏着成分和在比重小于1.0的材料上黏着比重大于1.0的材料而形成的粘附材料在在上部因在分支口处流速变化易发生较大位移而进入分支通道，比重大于1.0的非黏着材料的在下面其位移随流速变化不大进入主通道，从而将不同比重的成分在不同位置被分开，分支通道中被分离出来的主要成分为比重小于等于1.0的非黏着成分如PP、PE、木屑、纸纤维等和在比重小于1.0的材料上黏着比重大于1.0的材料而形成的粘附材料，主通道中剩余的主要为比重大于1.0的PVC、PET、纤维等非黏着材料及未彻底分离出来的比重小于1.0的轻质材料；

将主通道中的比重大于1.0的PVC、PET、纤维等材料及未彻底分离出来的比重小于1.0的轻质材料部分返回第二步操作，循环反复，其余的被分离出来。

第四步、将调速沉降分选箱分支通道被分离出来的主要成分为比重小于1.0的非黏着材料以及粘附材料经水流输送槽送入旋流鼓泡分选塔，经过连续鼓泡和旋流超声鼓泡后，旋流鼓泡分选塔底部的木屑、纸纤维、比重大于1.0的材料及粘附材料经出料口被分离部分排除，另一部分返回第二步进行连续循环；旋流鼓泡分选塔上部主要的为比重小于1.0的PP和PE被叶片从轻质料出口推出进入下一道工序。

第二步中低速鼓泡塔通过调节空气流量以控制低速鼓泡分离塔表观气速，使表观气速小于0.06m/s，保证气泡在液相中运动速度低，则气相停留时间长，可增强气液相间传质效果；第三步中分支口水流速范围优选在0.5～3米/秒之间，

本发明利用多层鼓泡法，应用超声场有利于减小气泡体积，增大气泡比表面积，加强气液相间传质、提高传质效果的作用，在塑料、纸等混合垃圾的分选过程中得到很好的应用效果。在各种湿选法中，此方法价格低廉，易于操作，环保无污染，是一种垃圾资源化分选利用最为理想且经济实用的新路径。

本发明的技术效果是利用不同比重物质在流体中的流速与沉降速度的差异，对不同组分的生活垃圾筛上物进行分离。同时运用鼓泡产生的超声场，加强气液相间传质效果，提高了相近比重材料以及黏着状态的塑料的分离效率。

本发明采用更加节约能源、更环保、更易获得的高纯净度混合塑料的途径，通过简单的鼓泡过程，不仅提高了分离效率与混合塑料的纯度，而且还大大降低了垃圾资源开发利用的成本。利用本发明提供的方法可以获得高纯度的再生PP\PE混合料，可作为工业PVC的添加辅料以及多种塑料产品的生产原料。本发明相对于其他方法的生产有着工艺简单，自动化程度高，无二次污染的特点。

附图说明

图1为精细化分选的装置系统流程图；

1 运输车

2 传送带

3 破碎设备

4 水流输送槽

5 清洗搅拌机

6 低速鼓泡分离塔

7 调速沉降分选箱

8 旋流鼓泡分选塔

9 干燥制粒设备；

图2为低速鼓泡分离塔主视图；

6.1进料槽

6.2重质料排出口

6.3塔体

6.4自动流量调节阀

6.5出料口

6.6鼓泡孔；

图3 调速沉降箱主体结构俯视图；

7.1 主通道

7.2旋转叶片

7.3 分支通道；

图4调速沉降箱主体结构三维侧视图；

图5旋流鼓泡分选塔主体结构示意图；

图6旋流鼓泡分选塔内部主旋转轴；

图7 旋流鼓泡分选塔工作示意图；

8.1入料口

8.2连续鼓泡区

8.3分区隔板

8.4旋流超声鼓泡区。

具体实施方式

下面通过实施例进一步阐明本发明的实质性特点和显著优点，本发明决非仅局限于所陈述的实施例。

多层鼓泡式城市生活垃圾精细化分选装置，其特征在于，包括破碎设备、水流输送槽、清洗搅拌机、低速鼓泡分离塔、调速沉降分选箱、旋流鼓泡分选塔、干燥制粒设备，其中低速鼓泡分离塔结构包括倒立的圆锥侧面体和底面作为塔体，在塔体的侧面设有向塔体外倾斜的锲形进料槽，在塔体底部侧面开有鼓泡孔，锲形进料槽的底部低于鼓泡孔，在塔体底面设有重质料排出口，在塔体侧面鼓泡孔的下面设有出料口，出料口设有滤网和自动流量调节阀，在塔体内部鼓泡孔的上面还设有一圆板，圆板上开有孔，使得从鼓泡孔进入的气体通过此圆板上的孔向上进入低速鼓泡分离塔的腔体内；调速沉降分选箱的结构为通道式结构，包括主通道和分支通道，在主通道上至少设有两个分支口与分支通道相连通，在分支口处的水流通道上部设有十字交叉的与底部平行的可旋转的叶片；旋流鼓泡分选塔的结构为包括倒立的圆锥侧面体和底面作为塔体，在塔体的侧面设有向塔体外倾斜的锲形进料槽，在塔体底部侧面开有鼓泡孔，锲形进料槽的底部低于鼓泡孔，在塔体底面设有重质料排出口，在塔体侧面鼓泡孔的下面深有出料口，出料口设有滤网和自动流量调节阀，在塔体内部鼓泡孔的上面还设有一圆板，圆板上开有鼓泡孔，使得从鼓泡孔进入的气体通过此圆板上的孔向上进入低速鼓泡分离塔的腔体内，在圆板的上面设有桨片，塔体侧面顶端开有与塔体相切的轻质料出口，在腔体内与轻质料出口等高的位置设有四个S形叶片，桨片和S形叶片与电机轴连接；旋流鼓泡分选塔中圆板倍分割成两个区域，其中一个区域为连续鼓泡区，另一个区域为旋流超声鼓泡。

破碎设备通过水流输送槽与清洗搅拌机进行连接，清洗搅拌机通过水流输送槽与低速鼓泡分离塔连接，低速鼓泡分离塔的出料口通过水流输送槽与调速沉降分选箱进口连接，调速沉降分选箱主通道出口通过水流输送槽与旋流鼓泡分选塔连接，调速沉降分选箱主通道出口与低速鼓泡分离塔连接形成循环回路。

精细化分选的装置系统流程图见图1，低速鼓泡分离塔示意图见图2；调速沉降箱主体结构俯视图见图3；调速沉降箱主体结构三维侧视图见图4；旋流鼓泡分选塔主体结构示意图见图5；旋流鼓泡分选塔内部主旋转轴见图6；旋流鼓泡分选塔工作示意图见图7。

其分离的操作步骤如下：

第一步、由运输车1将100公斤轻质筛上物(组分包括纸、各种塑料、竹木、尘土、铝箔极少量沙石等)送入，经传送带2传送至破碎设备3进行破碎，碎片面积≦25cm²。

第二步、破碎后的物质经水流输送槽4沉砂滤除筛上物中残留的重质成分如沙石、玻璃等后送入清洗搅拌机5，进一步清洗过滤黏附在塑料、纤维等材料表面的尘土等污物；

第三步、在清洗搅拌机5中按垃圾与表面活性剂的质量比1000:1加入诸如磺酸等亲水性表面活性剂，(属于这类的有脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物和烷基萘磺酸化物)，均匀搅拌一分钟后送入低速鼓泡分离塔6，将比重≧1.0的非黏着材料分离出来，这一过程可将细沙土、部分PET和PVC等分离出来。剩余的低速通过连续鼓泡区，行程1分钟，然后进入调速沉降分选箱7，调速沉降分选箱利用转动的旋转叶片使分支口处水流速度不同造成水中不同悬浮成分的径向与轴向位移差从而实现分选，此时，相对比重小的在上部因在分支口处流速变化易发生较大位移而进入分支通道，比重大的在下面其位移随流速变化不大进入主通道，从而将不同比重的成分在不同位置被分开，分支通道中被分离出来的主要成分为比重小于等于1.0的非黏着成分PP、PE、木屑、纸纤维等和在比重小于1.0的材料上黏着比重大于1.0的粘着材料，主通道中剩余的主要为比重大于1.0的PVC、PET、纤维等非黏着材料及未彻底分离出来的比重小于1.0的轻质材料；将主通道中的比重大于1.0的PVC、PET、纤维等及未彻底分离出来的比重小于1.0的轻质材料部分返回第二步操作，循环反复，其余的被分离出来。

调速沉降分选箱分支通道中的轻质物质进入旋流超声鼓泡区，剩余主通道中的返回送入低速鼓泡分离塔重复上述步骤。

第四步、将调速沉降分选箱分支通道被分离出来的主要成分为PP、PE、木屑、纸纤维以及在比重小于1.0的材料上黏着比重大于1.0的粘着材料经水流输送槽送入旋流鼓泡分选塔，经过连续鼓泡和旋流超声鼓泡后，部分比重较大的木屑、纸纤维以及黏着在比重小于1.0上的比重大于1.0的成分被分离排除，另一部分返回第二步进行连续循环；主要的比重小于1.0的PP和PE被叶片从轻质料出口推出进入下一道工序。

对经过旋流鼓泡分选塔8进行连续鼓泡和超声鼓泡分离后的轻质材料，辅助以比重分选及热选，经干燥制粒设备9进行制粒，即得到PP\PE塑料混合物，其纯度达到98％以上，然后被运输车运送走；部分比重较大的木屑、纸纤维以及黏着在比重小于1.0上的比重大于1.0的成分被分离排除，另一部分返回第二步进行连续循环。

Claims

1.多层鼓泡式城市生活垃圾分选装置，其特征在于，包括破碎设备、水流输送槽、清洗搅拌机、低速鼓泡分离塔、调速沉降分选箱、旋流鼓泡分选塔，其中低速鼓泡分离塔结构包括倒立的圆锥侧面体和底面作为塔体，在塔体的侧面设有向塔体外倾斜的锲形进料槽，在塔体底部侧面开有鼓泡孔，锲形进料槽的底部低于鼓泡孔，在塔体底面设有重质料排出口，在塔体侧面鼓泡孔的下面设有出料口，出料口设有滤网和自动流量调节阀，在塔体内部鼓泡孔的上面还设有一圆板，圆板上开有孔，使得从鼓泡孔进入的气体通过此圆板上的孔向上进入低速鼓泡分离塔的腔体内；调速沉降分选箱的结构为通道式结构，包括主通道和分支通道，在主通道上至少设有两个分支口与分支通道相连通，在分支口处的水流通道上部设有十字交叉的与底部平行的可旋转的叶片；旋流鼓泡分选塔的结构为包括倒立的圆锥侧面体和底面作为塔体，在塔体的侧面设有向塔体外倾斜的锲形进料槽，在塔体底部侧面开有鼓泡孔，锲形进料槽的底部低于鼓泡孔，在塔体底面设有重质料排出口，在塔体侧面鼓泡孔的下面设有出料口，出料口设有滤网和自动流量调节阀，在塔体内部鼓泡孔的上面还设有一圆板，圆板上开有孔，使得从鼓泡孔进入的气体通过此圆板上的孔向上进入低速鼓泡分离塔的腔体内，在圆板的上面设有桨片，塔体侧面顶端开有与塔体相切的轻质料出口，在腔体内与轻质料出口等高的位置设有四个S形叶片，桨片和S形叶片与电机轴连接；

2.按照权利要求1的多层鼓泡式城市生活垃圾分选装置，其特征在于，上述装置中，旋流鼓泡分选塔为两个串联的旋流鼓泡分选塔，其中前一个采用常规的连续鼓泡，后一个采用旋流超声鼓泡。

3.按照权利要求1的多层鼓泡式城市生活垃圾分选装置，其特征在于，上述装置中，旋流鼓泡分选塔中圆板被分割成两个区域，其中一个区域为连续鼓泡区，另一个区域为旋流超声鼓泡。

4.采用权利要求1所述的多层鼓泡式城市生活垃圾分选装置进行垃圾精细化分选方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、经过前筛处理即滚筒筛结合风选将混合垃圾中的重质成分去除，对剩余的筛上物进行破碎，破碎后的碎片表面积达到小于等于25cm²；

第二步、破碎后的筛上物加入水经水流传送槽送入清洗搅拌机，并加入表面活性剂均匀搅拌后送入低速鼓泡分离塔，通过鼓泡从而使得碎片进行分散并且将部分比重大于等于1.0的非黏着材料从重质料排出口分离出来，而剩余的所有材料则经过低速鼓泡分离塔后从出料口分离出来，被送入下一步的调速沉降分选箱；

第三步、第二步中剩余的所有材料则经过低速鼓泡分离塔后从出料口分离出来的物质送入调速沉降分选箱，调速沉降分选箱利用转动的旋转叶片使分支口处水流速度不同造成水中不同悬浮成分的径向与轴向位移差从而实现分选，此时，比重小于等于1.0的非黏着成分和在比重小于1.0的材料上黏着比重大于1.0的材料而形成的粘附材料在上部因分支口处水流速变化易发生较大位移而进入分支通道，比重大于1.0的非黏着材料在下面其位移随流速变化不大进入主通道，从而将不同比重的成分在不同位置被分开，分支通道中被分离出来的主要成分为比重小于等于1.0的非黏着成分和在比重小于等于1.0的材料上黏着比重大于1.0的材料而形成的粘附材料，主通道中剩余的主要为比重大于1.0的非黏着材料及未彻底分离出来的比重小于1.0的轻质材料；

将主通道中的比重大于1.0的非黏着材料及未彻底分离出来的比重小于1.0的轻质材料部分返回第二步操作，循环反复；其余的被分离出来。

5.按照权利要求4的方法，其特征在于，第二步中低速鼓泡分离塔通过调节空气流量以控制低速鼓泡分离塔表观气速，使表观气速小于0.06m/s。

6.按照权利要求4的方法，其特征在于，第三步中分支口水流速范围在0.5～3米/秒之间。