固废课程设计堆肥样本.doc

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目录
一、 前言………………………………………………………………………………………………………………….2
1.1 生活垃圾定义及来源分类………………………………………………...2
1.2 生活垃圾处理必要性……………………………………………………...2
1.3生活垃圾处理方式…………………………………………………………4
1.4 堆肥技术…………………………………………………………………...4
1.5 好氧堆肥适宜处理的垃圾………………………………………………...5
1.6 堆肥的影响因素…………………………………………………………...6
二、 设计任务要求………………………………………………………..6
2.1 采用的设计标注及规范…………………………………………………..7
2.2建设项目周围环境概况……………………………………………………7
2.3 生活垃圾设计参数………………………………………………………...7
三、 设计工艺流程……………………………………………………….7.
四、 堆肥工艺的选择…………………………………………………….8
4.1 预处理………………………………………………………………………8
4.2 主发酵………………………………………………………………………9
4.3 后发酵………………………………………………………………………9
4.4 后处理………………………………………………………………………10
4.5 脱臭………………………………………………………………………....10
4.6 贮存…………………………………………………………………………10
五、 主要设计计算………………………………………………………11
5.1 垃圾设备及分选设备选型…………………………………………………11
5.2堆肥工艺条件控制………………………………………………………….14
5.3 堆肥设备选型……………………………………………………………….16
六、 效益分析…………………………………………………………….18
七、 小结………………………………………………………………….19
参考文献
一、 前言
随着人口飞速增长和工农业经济的迅速发展, 世界性的水资源短缺、 水污染加剧和生态环境破坏, 已经严重威胁人类的健康和安全, 制约经济的进一步发展, 因此我们每个人都要提高保护环境意识, 从自身做起, 保护我们赖以生存的环境。在保护水环境的同时, 更要注意生活垃圾的危害。当你每天把各种垃圾汇集在一起, 投向垃圾箱的时候, 是否想到过累计我们所有人扔掉的垃圾量会形成一个天文数字, 有资料统计, 当前中国城市居民没人每年的生活垃圾产生量已达440公斤, 全国历年的垃圾存量已高达60多亿吨。
1.1生活垃圾定义及来源分类
生活垃圾, 是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、 行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。
垃圾分类是指按照垃圾的不同成分、 属性、 利用价值以及对环境的影响, 并根据不同处理方式的要求, 分成属性不同的若干种类。生活垃圾一般可分为四大类: 可回收垃圾、 厨余垃圾、 有害垃圾和其它垃圾。
1、 可回收垃圾包括纸类、 金属、 塑料、 玻璃等, 经过综合处理回收利用, 能够减少污染, 节省资源。如每回收1吨废纸可造好纸850公斤, 节省木材300公斤, 比等量生产减少污染74％; 每回收1吨塑料饮料瓶可获得0．7吨二级原料; 每回收1吨废钢铁可炼好钢0.9吨, 比用矿石冶炼节约成本47％, 减少空气污染75％, 减少97％的水污染和固体废物。
2、 厨房垃圾包括剩菜剩饭、 骨头、 菜根菜叶等食品类废物, 经生物技术就地处理堆肥, 每吨可生产0.3吨有机肥料。
3、 有害垃圾包括废电池、 废日光灯管、 废水银温度计、 过期药品等, 这些垃圾需要特殊安全处理。
4、 其它垃圾包括除上述几类垃圾之外的砖瓦陶瓷、 渣土、 卫生间废纸等难以回收的废弃物。

1.2生活垃圾处理必要性
生活垃圾里的污染物很多, 其危害程度各不相同, 但有一点是相同的, 对人体的危害、 对环境的破坏都是极其严重的, 因此我们必须高度重视, 科学地使用和管理日常生活中易产生危害环境的物品, 使其危害降到最低程度, 保护好我们的环境和家园。生活垃圾的危害有以下几方面:
1、 浪费资源。有人会说都成垃圾了, 怎么还能算得上是浪费资源呢? 可是生活垃圾中一般含有10％～15％的可回收利用的物质, 如金属、 玻璃、 塑料、 橡胶和纸张等。随着全球资源短缺的加剧和科学技术的发展, 城市生活垃圾将成为具有可利用价值的资源。
2、 污染环境。生活垃圾若不能及时从市区清运或简单堆放在市郊, 往往会造成垃圾遍布、 污水横流、 蚊蝇孽生, 散发臭味, 还会成为各种病源微生物的孽生地和繁殖场, 影响周围环境卫生和危害人体健康。医疗废物更是具有传染性的危害废物, 随意抛弃,会传播肝炎、 肠炎、 痢疾及各种蠕虫病菌等, 对人体健康造成非常大的威胁。
3、 无处消纳, 垃圾包围城市。垃圾堆放和处理需要占用大量的土地面积。垃圾的露天堆放和填埋, 要占用大量的土地资源。许多城市在郊区设置的垃圾堆放场, 侵占了大量的可耕地面积, 使可耕地短缺的矛盾更加突出。
4、 产生渗出液, 污染水环境。渗出液是生活垃圾本身分解产生的污水和雨水、 地表水或地下水流经垃圾层摄取其中的污染物质而产生的污水的总和。生活垃圾渗出液属高浓度污水, 会严重污染水体和土壤, 而且其中的污染成分在土壤中的迁移过程十分缓慢, 经过相当长的时间才能发现, 且具有很大的危害性。
5、 有害生物的巢穴。垃圾不但含有病原微生物, 而且能为老鼠、 鸟类及蚊蝇提供食物、 栖息和繁殖的场所, 也是传染疾病的根源。
6、 造成大气( 空气) 污染。垃圾的一种处理方式是焚烧。大气污染有时也称空气污染, 一般大气污染是指地区的大范围污染, 而空气污染主要指小范围环境污染。洁净大气是由以下气体组成: 氧气20.94％, 氮气78.06％, 稀有气体0.94％, 二氧化碳0.03％, 还有少量水蒸气和其它气体。我们把固有成分以外的物质( 二氧化硫、 烟尘等) 称为污染物。由部分垃圾燃烧可知, 垃圾焚烧后会产生一些有毒有害的气体。
7、 造成土壤污染。垃圾的另一种处理方式是填埋。土壤有较强的自净能力, 但当有毒有害物质进入土壤的量超过了土壤的自净能力, 引起土质恶化, 造成土壤污染。土壤污染影响农作物的生长, 并直接或间接影响人畜健康。当前污染土壤的物质主要有化肥和农药, 工业产生的废水、 废渣和垃圾等。另外还受到生物性污染以及大气和水质污染的间接影响。生活垃圾中, 合成纤维、 塑料、 橡胶等物质在自然生态系统中不能被分解者分解, 残留在土壤中, 会破坏土壤结构, 严重影响植物生长。
8、 造成水体污染。进入水里的污染物, 超过了水体的自净能力, 导致水质恶化引起水体污染。由于雨水冲刷垃圾, 垃圾中的一些有毒有害物质, 如磷氮等元素, 重金属等, 如果进入江河湖泊中, 会造成水的富营养化污染和重金属在生物体内积累, 并沿食物链传递, 给生态系统造成严重危害。另外, 大气污染造成的酸雨和土壤污染物的渗透也会间接造成水体污染, 进而影响水生动植物生长、 人类生活和身体健康。
1.3生活垃圾处理方式
当前常见的垃圾处理方法主要有填埋、 焚烧、 堆肥、 热解、 分选回收和综合处理等。我们将几种主要的处理方式进行比较如表1。 .
表1 生活垃圾处理方式比较

卫生填埋
焚烧
堆肥
技术成熟性
成熟
成熟
成熟
适用条件
使用范围较广泛, 但入场垃圾需要符合GB16889-
要求垃圾热值大于4000kJ/kg
垃圾中生物可堆肥物含量25%-30%
对地表水污染的可能性
渗沥液处理设施事故状态下可能, 可采取事故状态下的应急措施
经过焚烧, 垃圾体积可减少80%-90%, 残渣安全填埋产生渗沥液处理设施事故状态下可能, 可采取事故状态下的应急措施
无
对地下水污染的可能性
需要防渗、 事故状态下可能造成污染
无
可能性小
对大气污染的可能性
设置填埋气导排系统、 焚烧系统, 污染可能性较小
烟气处理不当时, 对大气有一定程度的污染
轻微气味
对生态环境的破坏
限于填埋区以及填埋区周围1km范围内
场区内
场区内
占地面积
大
小
中等
管理维护难易程度
较容易
较难
较难
单位投资
最低
最高
居中
处理成本
最低
最高
居中
资源再次利用
基本为零( 实施垃圾分类回收除外)
15%-60%
10%-50%
1.4堆肥技术
本次设计就是生活垃圾堆肥厂, 生活垃圾堆肥在中国具有悠久历史, 但堆肥处理率并不高, 当前全国共有各类生活垃圾堆肥厂约70多座。在中国常见的生活垃圾堆肥技术大致可分为简易堆肥、 好氧堆肥和厌氧堆肥三类。
1、 简易堆肥: 工程规模较小、 机械化程度低、 主要采用静态发酵工艺、 环保措施不齐全、 投资及运行费用均较低。简易高温堆肥技术一般在中小型城市应用较多。
2、 好氧堆肥: 工程规模相对较大、 机械化程度较高、 一般采用动态或半动态好氧发酵工艺、 有较齐全的环保措施、 投资及运行费用均高于简易高温堆肥技术。
3、 厌氧堆肥: 工程规模普遍较大, 机械化程度相当高, 一般采用湿式或干式厌氧发酵工艺, 发酵周期可缩短至15～20天后, 沼气收集后可用于发电等, 生活垃圾资源化利用率较高, 投资及运行费用高于好氧堆肥, 占地面积少于好氧堆肥。
1.5好氧堆肥适宜处理的垃圾
垃圾的化学特性对于堆肥产品的品质有直接影响, 最主要的是碳氮比。理想的堆肥垃圾碳氮比应该在30:1左右。另外磷、 钾和微量元素对于微生物的新陈代谢来说是必须的, 垃圾中这几类物质的含量不能太低。
垃圾的酸碱度也对微生物的活动有较大的影响。在堆肥化过程中, pH值随时间和温度发生变化, 能够根据pH值的变化来检测分解过程的进展。初始阶段由于有机酸的产生, pH值会降低到5.0或更低。在活跃阶段和稳定阶段, 随着有机酸被逐步分解, pH值逐渐上升, 最终能够达到8.0左右。一般认为堆肥垃圾最佳的初始pH值为7.5-8.5.
堆肥垃圾的颗粒度影响着气体密度、 内部阻力和气体流动性。小粒度的垃圾能够提高自身与微生物和空气的接触面积, 加快堆肥化学反应速率。理想的粒度是25-75mm, 因此, 在堆肥化以前最好物料需要进行筛分或破碎处理, 具体的粒度可根据产品工艺和性能的要求而定。但颗粒度也不是越小越好, 颗粒适当增大能够起到支撑结构的作用, 增加垃圾内部的孔隙率, 有利于通风。
由于水是溶解废物中有机物和营养物质以及合成微生物细胞质必不可少的物质, 因此堆肥垃圾中必须含有一定量的水分。最佳含水率范围应该是50％～70％。若含水率过高, 水就会将垃圾整体粘连起来, 阻碍空气流通, 出现厌氧的工况, 甚至使营养物和病原微生物随水流出; 若含水率过低, 有机垃圾的分解速度会降低。当含水率低于12％时, 微生物的繁殖就会停止。含水率可经过对不同垃圾按一定比例混合来调整, 若物料过稀, 还能够使一定比例的堆肥产品重复使用来调节。在初始或活跃阶段, 若水分散失过多, 则需要及时补充水分。
1.6堆肥的影响因素
影响堆肥的因素很多,归纳起来主要有下面几方面。
1、 有机质含量: 对于快速高温机械化堆肥而言,首要的是热量和温度间的平衡问题。有机质含量低的物质发酵过程中所产生的热将不足以维持堆肥所需要的温度, 而且产生的堆肥由于肥效低而影响销路, 但过高的有机物含量又将给通风供氧带来影响, 从而产生厌氧和发臭。研究表明, 堆肥中合适的有机物含量约为20%～80%之间。
2、 水分 : 水分为微生物生长所必须, 在堆肥过程中, 按重量计, 50%～60%的含水率最有利于微生物分解, 水分超过70%, 湿度难以上升, 分解速度明显降低。
3、 温度 : 对堆肥而言, 温度是堆肥得以顺利进行的重要因素, 温度的作用主要是影响微生物的生长, 一般认为高温菌对有机物的降解效率高于中温菌, 现在的快速高温好氧堆肥正是利用了这一点。
4、 碳氮比 : C/N比与堆肥温度有关, 原料C/N比高, 碳素多, 氮素养料相对缺乏, 细菌和其它微生物的发展受到限制, 有机物的分解速度就慢, 发酵过程就长。如果碳氮比例高, 容易导致成品堆肥的碳氮比过高, 这样堆肥施人土壤后, 将夺取土壤中的氮素, 使土壤陷入”氮饥饿”状态, 会影响作物生长。若碳氮比低于20:1, 可供消耗的碳素少, 氮素养料相对过剩, 则氮将变成铵态氮而挥发, 导致氮元素大量损失而降低肥效。
5、 C/P : 磷是磷酸和细胞核的重要组成元素, 也是生物能ATP的重要组成成分, 一般要求堆肥料的C/P在75～150为宜。
6、 pH值 : 一般微生物最适宜的pH值是中性或弱碱性, pH值太高或太低都会使堆肥处理遇到困难。pH值是一个能够对微生物环境作为估价的参数, 在整个堆肥过程中, pH值随时间和温度的变化而变化。在堆肥初始阶段, 由于有机酸的生成, pH值下降( 可降至5.0) , 然后上升至8～8.5左右, 如果废物堆肥成厌氧状态, 则pH值继续下降。另外, pH值也会影响氮的损失, 因pH值在7.0时, 氮以氨气的形式逸人大气。

二、 设计任务要求
2.1 采用的设计标准和规范
《生活垃圾堆肥厂评价标准》( CJJ/T172- )
本标准规定了对生活堆肥处理厂设计、 建设水平评价和运行管理状况评价。使用于生活垃圾堆肥处理厂的评价。
《堆肥自动监测与控制设备》( CJ/T338-
本标准规定了城镇污水处理厂污泥、 粪便污泥、 生活垃圾和动物粪便等有机废物堆肥自动监测与控制设备的使用条件、 原理、 技术要求、 检验规则等。
《生活垃圾堆肥处理系统设备技术要求》
本标准规定了生活垃圾堆肥处理系统设备的通用要求和技术性能要求。
适用于生活垃圾好氧堆肥处理系统组成设备的设计、 制造及安装使用技术要求。
《生活垃圾堆肥处理技术规范》( CJJ/T52-93, 在修订)
本标准规定了生活垃圾堆肥原料、 堆肥工艺、 设备配置。环境保护及堆肥厂的设计、
《生活垃圾堆肥厂运行维护技术规程》( CJJ/T86- , 在修订)
本标准规定了生活垃圾堆肥厂各设备、 设施、 环境监测等的运行管理、 维护修养、 安全操作要求适用于生活垃圾堆肥厂的运行管理。
2.2建设项目周围环境概况
在堆肥化工艺过程中, 因微生物的分解作用, 会产生臭味, 必须进行脱臭, 否则会影响周围居民的正常生活。
2.3生活垃圾设计参数
设计规模为的广州市城市生活垃圾堆肥处理系统, 垃圾主要成分见
垃圾组分
砂土
玻璃
金属
纸
塑料
橡胶
布
草木
厨余
包塑料
皮制品
含量%
14.92
4.39
0.55
5.63
13.73

0.53
4.44
5.86
47.86
1.33
0.76
垃圾容量平均值为, 含水率为40-60%
垃圾热值:4000-5500
三、 设计工艺流程

3.1选用工艺依据
由于好氧堆肥具有发酵周期短、 无害化程度高、 卫生条件好、 易于机械化 操作等优点, 故国内外用垃圾、 污泥、 人畜粪尿等有机物制造堆肥的工厂, 绝大多数都采用好氧堆肥。因此本设计采用好氧堆肥工艺系统。
3.2工艺流程简图
生活垃圾
手选
磁选
复式振动格筛
一次发酵
后处理阶段
二次发酵阶段
脱臭
贮存

3.3工艺流程说明
垃圾分选部分: 在垃圾进入堆肥阶段之前需要对垃圾进行分选, 以分选出客房回收利用的组分以及对后继堆肥处理不利的组分。经分选能够分选出金属、 塑料、 白塑料。
整个工艺由预处理、 一次发酵、 后处理、 二次发酵、 脱臭、 贮存等六个部分组成。城市生活垃圾运到处理厂, 由给料机送到预处理工段, 经过磁选、 手选、 筛选后, 回收一部分有用物质, 去除一部分非堆肥化粗大物质, 然后进入一次发酵仓, 在仓内调节水分和C/N比, 通风发酵, 大约10天一次发酵结束, 堆肥出料至后处理阶段, 经分选机械去除堆肥物中杂物并加以破碎, 然后物料进入二次发酵仓进行发酵, 由风机将一次发酵产生的尾气送入二次发酵仓风道, 给二次发酵堆肥通风, 既起到了脱臭作用, 又保证了二次发酵的供养, 大约10天后二次发酵结束, 堆肥产品即可出厂供农用。
四、 堆肥工艺的选择
广州市垃圾日产生量大, 而且厨余的含量较高, 能够考虑用好氧堆肥处理工艺进行垃圾处理。现代化的堆肥生产一般采用好氧堆肥工艺,它一般是由前处理、 主发酵( 亦称一级发酵或初级发酵) 、 后发酵( 亦称二级发酵或次级发酵) 、 后处理、 脱臭及贮存等工序组成。
4.1预处理
当以城市生活垃圾为主要原料时, 由于其中往往含有粗大垃圾和不可堆肥化物质, 这些物质会影响垃圾处理机械的正常运行, 并降低发酵仓容积的有效使用, 且使堆温难以达到无害化要求, 从而影响堆肥产品的质量, 因此, 需要用到破碎、 分选等预处理方法去除粗大垃圾和降低不可堆肥化物质含量, 并使堆肥物料粒度和含水率达到一定程度的均匀化。颗粒变小, 物料表面积增加, 便于微生物繁殖, 能够促进发酵过程。但颗粒也不能太小, 因为要考虑到保持一定程度的孔隙率与透气性能, 以便均匀充分地通风供氧。适宜的粒径范围是12～60㎜, 最佳历经需视物料物理性质而定。当以人畜粪便、 污水污泥饼等为主要原料时, 由于其含水率太高等原因, 前处理的主要任务是调整水分和碳氮比, 有时需添加菌种和酶制剂, 以促进发酵过程正常进行。
降低水分、 增加透气性、 调整碳氮比的主要方法是添加有机调理剂和膨胀剂。
( 1) 调理剂是指加进堆肥化物料中干的有机物, 借以减少单位体积的质量并增加与空气的接触面积, 以利于好氧发酵, 也能够增加物料中有机物数量。理想的调理剂是干燥的、 较轻而易分解的物料。常见的有木屑、 稻壳、 禾杆、 树叶等。
( 2) 膨胀剂是指有机的或无机的三维固体颗粒, 当它加入湿堆肥化物料中时, 能有足够的尺寸保证物料与空气的充分接触, 并能依靠粒子间接触起到支撑作用。普遍使用的膨胀剂有干木屑、 花生壳、 厂矿成粒状的轮胎、 小块岩石等物质。
4.2 主发酵
主发酵主要在发酵仓内进行, 靠强制通风或翻堆搅拌来供给氧气, 供给空气的方式随发酵仓种类而异。
在发酵仓内, 由于原料和土壤中存在的微生物作用而开始发酵, 首先是易分解物质分解, 产生二氧化碳和水, 同时产生热量使堆温上升。这时微生物吸取有机物的碳、 氮等营养成分, 在合成细胞质自身繁殖的同时, 将细胞中吸收的物质分解而产生热量。
发酵初期物质的分解作用是靠嗜温菌( 生长繁殖最适宜温度为30～40℃) 进行的。随着堆温的升高, 最适宜温度45～65℃的嗜热菌取代了嗜温菌, 能进行高效率的分解。氧的供应情况与保温床的良好程度对堆料的温度上升有很大影响。
后面将进入降温阶段。一般将温度升高到开始降低为止的阶段, 成为主发酵期, 以城市生活垃圾为主体的城市固体废物好氧堆肥化的主发酵期约为4～12天。
4.3 后发酵
经过主发酵的半成品被送去后发酵。在主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物可能全部分解, 变成腐植酸、 氨基酸等比较稳定的有机物, 得到完全成熟的堆肥成品。后发酵也能够在专设仓内进行, 但一般把无聊堆积到1～2m高度, 进行敞开式后发酵, 此时要有防止雨水的设施。为提高后发酵效率, 有时仍需进行翻堆或通风。
后发酵时间的长短, 决定于堆肥的使用情况。例如堆肥用于温床( 能利用堆肥的分解热) 时, 可在主发酵后直接利用。对几个月不中作物的土地, 大部分能够使用不进行发酵的堆肥, 即直接施用堆肥; 而对一直在种作物的土地, 则有必要使堆肥的分解进行到能不致夺取土壤中氮的稳定化程度( 即充分腐熟) 。后发酵时间一般在20～30天以上。
显然, 不进行后发酵的堆肥, 其施用价值较低。
4.4后处理
经过二次发酵后的物料中, 几乎所有的有机物都已破碎和变形,数量也有所减少,已成为粗堆肥。然而, 城市生活垃圾堆肥时, 在预分选工序没有去除的塑料、 玻璃、 陶瓷、 金属、 小石块等杂物依然存在, 因此, 还要经过一道工序以去除这类杂物, 并根据需要, 如生产精制堆肥等, 则应进行再破碎过程。
净化后的散装堆肥产品, 既能够直接销售到用户, 施于农田、 果园、 菜田, 或作为土壤改良剂, 也能够根据土壤的情况、 用户的要求, 在散装的堆肥中加入氮、 磷、 钾添加剂后生产复混肥, 做成袋装产品, 既便于运输, 也便于贮存, 而且肥效更佳。有时还需要固化造粒以利于贮存。
4.5 脱臭
在堆肥化工艺过程中, 每个工序系统有臭气产生, 主要有氮、 硫化氢、 甲基硫醇、 胺类等, 必须进行脱臭处理。去除臭气的方法主要有化学除臭剂; 水、 酸、 碱水溶液等吸收剂吸收法; 臭氧氧化法; 活性炭、 沸石、 熟堆肥等吸附剂吸附法等。其中, 经济而实用的方法是熟堆肥氧化吸附除臭法。将源于堆肥产品的腐熟堆肥置入脱臭器, 堆高约0.8～1.2m, 将臭气通入系统, 使之与生物分解和吸附及时作用, 氮, 硫化氨的去除效率均可达98％以上。
也可用特种土壤代替堆肥, 此种设备称土壤脱臭过滤器。
4.6贮存
堆肥一般在春秋两季使用, 在夏冬两季就需积存, 因此, 一般的堆肥化工厂有必要设置至少能容纳6个月产量的贮藏设施, 以保证生产的连续进行。但贮存时要注意保持干燥通风, 防止闭气受潮
五、 主要设计计算
5.1垃圾破碎及分选设备选型
以城市生活垃圾为主要原料堆肥时, 由于其中往往含有粗大垃圾和不可堆肥化物质, 这些物质会影响垃圾处理机械的正常运行, 并降低发酵仓容积的有效容积, 且使堆肥温度难以达到无害化要求, 从而影响堆肥产品的质量, 因此要用到破碎、 分选等预处理方法。
5.1.1人工分选
人工分选是在分类收集基础上, 主要回收纸张、 玻璃、 塑料、 橡胶等物品的过程。
人工分选的识别能力强, 能够区分机械方法无法分开的固体废物, 可对一些无需进一步加工即能回用的物品进行直接回收, 同时还能够消除所有可能使得后续处理发生事故的废物。随让人工分选的工作强度大, 卫生条件差, 但当前尚无法完全被机械替代。
经验表明: 运送待分拣垃圾的皮带速度以小于为宜。一名分拣工人大约在一小时内拣出0.5t的物料。
据经验: 经人工分选后大约0.2%的金属、 2%的玻璃、 10%的塑料被选出, 即
金属
玻璃
塑料
则经人工手选可分出的垃圾有
5.1.2磁选机的选择
根据物质比磁化系数的大小, 可将物质分为三类:
① 强磁性物质: 比磁化系数大于, 可用弱磁选方法选别
② 弱磁性物质: 比磁化系数在, 可用强磁选方法选别
③ 非磁性物质: 比磁性系数小于
磁选机械能够选出所有的金属
金属含量为:
磁选机应选择带式悬吊除铁器。
5.1.3选择性破碎机
①筛上主要有纸张、 布、 皮制品、 塑料、 橡胶

②筛下为的被破碎厨余、 玻璃、 砂土
根据各种破碎机的性能特点: 应选择齿锟式破碎机。
5.1.4风选
①轻组分主要为纸张、 布、 塑料

风选设备: 对本分选工艺, 选用简易立式风选设备
( 1) 气流速度确定 风力分选主要将低密度、 空气阻力大的塑料、 废纸和具有高密度、 空气阻力小的重物质分开
轻物质以塑料为参考, 其悬浮气速为:
重物质以有机物为参考 其悬浮气速为:
则选取气流速度为7m/s
( 2) 立式风选机几何参数的确定 关于风力分选设备的设计计算当前尚无成熟的方法可借鉴, 对于立式分选设备垂直段主要目的是将纸类、 塑料等轻物质经过气流输送出来, 可借鉴流化床气力输送设计进行经验设计。
①选则气体速度 根据气力输送设计原则确定垂直段管长为7m, 的、 考虑到所分选物料为不规则纸类、 塑料等, 选择管径为100mm。设高压端气体密度为, 故所选气速相当于气体质量流速
②估算气固比 垃圾风选主要去除塑料及纸类, 设其堆积密度为=560
气固比为
5.1.4滚筒筛分
滚筒筛分主要针对选择性破碎机筛下物进行进一步分选, 筛下物主要有厨余、 玻璃、 砂土。选择筛孔为
筛上物主要为厨余
筛下物为砂土、 玻璃
滚筒筛主要参数确定如下:
( 1) 设计筛体长度、 筛体直径, 筛孔取, 安装倾角取4°
( 2) 筛分效率和生产率。根据”垃圾分选机-垃圾滚筒筛”航意标准( CJ/T5013.1-95) , 筛下物粒径≤12mm, 筛分效率≥80%。选取筛分效率为90%。
( 3) 滚筒筛转速 一般为了获得较好的筛分效率, 应使物料在筛体内做较大的翻动。滚筒筛临界转速为
根据实验表明, 垃圾滚筒筛回转速度一般取临界转速的30%-60%较为理想, 则取滚筒筛转速为12r/min
①料在筛体内的停留时间 根据研究表明, 当筛分垃圾时, 要得到75%以上的筛分效率, 停留时间应达到20-30s, 甚至更长。因此去垃圾在滚筒筛内停留时间为50s, 则物料在筛体内沿轴向运动的平均速度为
②滚筒筛有用功率 据资料推导, 筛分机有用功率为

实际使用时的驱动电机功率还应考虑机械传动损失。
5.1.5输送带
在垃圾分选工艺中, 带式输送机是主要的输送设备, 它连接各个分选设备。因此, 各个分选设备段之间的输送带带宽、 带长、 带速及输送带的安装位置需根据具体情况分别估算。
( 1) 输送带Ⅰ
①带宽确定 输送带Ⅰ主要输送从垃圾储坑送来由输送带送至滚筒破碎机的垃圾, 在这一段输送带上同时进行人工分选。故带速不易选择过快, 选取带速为。
由于垃圾的密度较小和较松散, 一般用槽式胶带输送带。胶带输送机的输送能力由下式计算。
式中 Q-输送能力 -物料在胶带的截面积 -输送带的运行速度
-物料的堆密度取0.25 c-倾斜系数。对于人工手选输送带取1.

选择带宽为1.2m
②电动机功率的计算 在确定胶带输送机的电动功率以前, 首先要计算传动滚筒的轴功率。转动滚筒轴功率计算公式为:
胶面传动滚筒=0.90 因此电动机的功率为
故选用Y100L-2型三相异步电动机, 额定功率为3.0KW。
( 2) 输送带Ⅱ
①带宽的确定 输送带Ⅱ主要用于输送有滚筒破碎机筛上物( 主要纸张、 布、 皮制品、 塑料、 橡胶) 至分选设备 带宽取1.2m 电动机的功率为6Kw
故选用Y132M-4型电动机, 额定功率为7.5Kw.
(3)输送带Ⅲ
①带宽确定 输送带Ⅲ主要用于输送自滚筒筛破碎机筛下物至滚筒筛。取带速为1.5m/s, 输送倾角为, 倾角系数为0.95, 经计算带宽为1.2m
②电动机的功率为
故选用电动机型号为Y160M-4 额定功率为11KW。
5.2堆肥工艺条件控制
( 1) 关于堆肥中的有机物问题
①堆肥原料进行预处理: 经过破碎、 筛分等工艺去掉其中的无机成分, 使垃圾有机物含量提高到50%以上。
②发酵前在堆肥原料中掺入一定比例的稀粪、 城市污水、 污泥、 畜粪等
③城市生活垃圾和污泥混合堆肥。
( 2) 堆肥过程中CN比控制
实践证明: 当CN比为( 25-35) : 1时发酵过程最快。若CN比过低( 低于20:1) 微生物的繁殖就会因为能量不足而受到抑制, 导致分解缓慢且不彻底。而一旦CN过高( 超过40:1) , 则在堆肥施入土壤后, 将会发生夺取土壤中氮素的现象, 产生”氮饥饿”状态, 导致对作物生长产生不良影响。随着堆肥发酵的进行, 在整个堆肥过程中CN比逐渐下降。为保证成品堆肥中一定的CN比[一般为( 10-20) : 1]和在堆肥工程中有理想的分解速度, 必须调节红堆肥原料的CN比。
( 3) 堆肥过程中水分的控制
堆肥过程中水分的主要作用在于:
① 溶解有机物, 参与微生物的新陈代谢
② 水分蒸发式带走热量, 起到调节堆肥温度的作用。用生活垃圾堆肥时, 一般含水率按质量计50%-60%为最佳。
( 4) 堆肥过程中温度的控制
在堆肥过程中, 随着微生物活动的加剧, 微生物分解有机物所释放的热量大于堆肥的耗热时, 堆肥温度就会上升。因此, 温升是微生物活动剧烈程度的最好参数。
在堆肥过程中, 堆体温度应控制在50-65℃之间, 但在55-60℃是比较好, 不宜超过60℃.温度过高会过度消耗有机质, 并降低堆肥产品质量。为达到杀灭病原菌的效果, 对于装置式系统( 反应器系统) 和强制通风静态垛系统, 堆体内部温度大于55℃的时间必须达3d。对于条垛式系统, 堆肥内部温度大于55℃的时间至少为15d, 且在操作过程中至少翻垛5次。
( 5) 通风供养的过程控制
通风是好氧堆肥成功的重要因素之一, 其主要作用在于:
① 提供氧气, 以促进微生物的发酵过程;
② 经过供气量的控制, 调节温度
③ 在维持最适温度的条件下, 加大通风量能够去除水分
在通风供养过程中, 首先必须注意供养的浓度, 堆肥过程中合适的氧浓度应大于18%, 最低氧浓度不能低于8%。氧浓度一旦低于8%, 氧就成为好氧堆肥中微生物生命活动的限制因素, 并易使堆肥产生恶臭。适宜的通气量一般取0.6-1.8挥发性固体, 或将氧浓度维持在10%-18%。
好氧堆肥的通风方式如下:
① 自然扩散
② 翻堆
③ 被动通风
④ 强制通风
( 6) 堆肥过程中pH值的控制
pH值是一项能对细菌环境做出估价的参数。在堆肥的微生物降解和发酵过程中, pH值随着时间和温度的变化而变化, 因此pH值也是揭示堆肥分解过程的一个极好标志。适宜的pH值可使微生物有效发挥其应有的作用, 而过高或过低pH值都会对堆肥的效率产生影响。一般认为pH值在7.5-8.5时, 可获得最大的堆肥效率。
在堆肥过程中, 尽管pH值在不断变化, 但能够经过自身功能得到调节。一般认为, 当堆肥物料为生活垃圾时, 试图在堆肥物中添加中和剂如石灰, 磷酸盐、 钾盐等来改变pH值是没有必要的, 有时甚至会产生不良的后果。若pH过低, 能够逐步增加通风来补救。
( 7) 发酵周期的确定
发酵周期是指垃圾经过好氧发酵过程由原料成为稳定无害的堆肥产品所需要的时间。堆肥发酵周期的长短是评价堆肥工艺好坏的一个重要标准。CN比、 通风量、 温度和水分等是否处于最佳条件均能使发酵周期受到直接影响。传统的静态堆肥法, 依靠自然通风和翻堆来实现好氧堆肥工艺的全过程, 因此, 发酵周期需要2-3个月, 有的甚至长达半年之久。而且前一些高效快速动态堆肥技术, 可使堆肥发酵周期控制在7d以内, 有的一次发酵时间仅需2-3d。堆肥产品达到稳定化, 才能认为无害化的堆肥过程已经结束。
5.3堆肥设备选型
堆肥发酵设备是指堆肥物料进行生化反应的反应器装置, 是整个堆肥系统的核心部分。
5.3.1 水平( 卧式) 发酵滚筒
有多种形式, 其中典型形式为著名的达诺( Dano) 式滚筒。这种发酵设备结构简单, 能够采用较大粒度的物料, 从而使预处理设备简单化, 因此具有相当强的生命力, 在世界各国均广泛使用。在卧式堆肥发酵滚筒装置中, 废物在筒体内表面的摩擦力作用下, 沿旋转方向提升, 同时借助自重落下, 经过如此重复升高、 跌落, 可充分地调整物料的温度、 水分, 同时废物被均匀地翻倒而与供入的空气接触达到与曝气同样的效果。物料在翻转的同时在微生物的作用下进行发酵, 而随着螺旋板的拨动以及由于筒体倾斜的原因, 滚筒中的旋转物料又不断由入口端向出口端移动, 物料随滚筒旋转而不断地塌落, 以致新鲜空气不断进入, 臭气不断被抽走, 充分保证了微生物好氧分解的条件。最后经双层金属网筛的分选, 得到一次发酵的粗堆肥。因此, 这种装置能够自动稳定地供料、 传送, 而且排出堆肥物。
该装置的主要参数为: 滚筒直径2.5m～4.5m, 长度20～40m; 内搅拌的旋转速度0.2～3r/min。
一般为常温24h连续操作, 通风量为0.1m3 /( m3.min)。若仅为一次发酵, 时间只需36～48h; 若全程发酵, 需发酵时间为2～5d。筒填充率: 筒内废物量/筒容量≤80％。当以该装置做全程发酵时, 发酵过程中堆肥物的平均温度为50～60℃, 最高温度可达70～80℃; 当以该装置做一次发酵时, 则平均温度为35～45℃, 最高温度可达60℃左右。
卧式堆肥发酵滚筒的生产效率相当高, 发达国家常采用它与立式堆肥发酵塔组合应用, 可告诉完成发酵任务, 实现自动化生产。其缺点在于堆肥过程中, 原料滞留时间短, 发酵不充分, 装置的密闭也是个问题。另外, 由于在发酵过程中, 筒体不断的旋转, 对物料进行重复切断, 因此物料易产生压实现象, 不能对原料进行充分通气, 导致产品不易均质化, 能耗也较高。
5.3.2发酵仓的设计与计算
卧式堆肥发酵滚筒的直径2.5～3.5m,长度20～30m,内搅拌的旋转速度0.2～3r/min为宜; 通风空气温度保持常温, 对24h连续操作的装置, 通风量为0.1m3 /( m3.min)。空气从筒的出料口进入, 并从进料口排出。如果发酵全过程都在此装置中完成, 停留时间应为2～5d。筒内废物量一般不能超过筒容量的80％。当以该装置做全程发酵时, 发酵过程中堆肥物的平均温度为50～60℃, 最高温度可达70～80℃; 当以该装置做一次发酵时, 则平均温度为35～45℃, 最高温度可达60℃左右。
一次发酵主要参数: 有机质含量＞30％: 含水率为30%; C/N比( 30～35) : 1; 通风量0.1～0.2m3/ m3,发酵周期2d; 温度控制50℃以上( 最多不超过70℃) 。
一次发酵最终指标: 无恶臭; 发酵符合无害化标准; 容积减容1/3左右; 水分去除率8%左右; 挥发性固体转化率15%左右; C/N比20:1。
二次发酵主要参数: 经精分选体积减少约1/3; 发酵周期10d; 温度回升至小于40℃。
二次发酵最终指标: 堆肥充分腐熟; 含水率小于20%; C/N比小于20:1。
堆肥质量指标: 符合无害化标准; 含水率小于20%; PH值7.5-8.5; 全氮0.30%; 速效氮0.04%; 全磷0.1%; 全钾0.2%; 无机物粒径小于5mm。
经过破碎和分选工艺, 进入发酵仓的垃圾重量为约占垃圾总量的50%:
Q=

每天垃圾对应的体积为:
所需发酵仓总体积为:
取1个发酵仓, 则每个发酵仓的体积为
取每个发酵仓的长度为30m, 算的每个发酵仓的直径为:
二次发酵所需发酵仓的总体积为:
二次发酵和一次发酵同尺寸类型的发酵仓, 所需发酵仓的个数为 另设两个备用 一共需要10个发酵仓.
六、 效益分析
6.1社会效益
堆肥化我们能够把有机物转化为有机肥料, 这种有机肥料作为最终产物不但稳定, 而且不危害环境。
6.2经济效益
堆肥化产品, 能够作为有机肥料出售, 效益不错。
6.3环境效益
有氧分解过程中产生的臭味会污染环境, 但垃圾减量明显。

七、 小结
固体废物处理与处理课程设计已