鼓风式风选机在城市垃圾分类中的应用

谢光凡

（中山斯瑞德环保科技有限公司，广东中山 528403）

0 引言

随着我国社会经济的快速发展和城市化的不断推进，城市居民也越来越多，导致城市生活垃圾的剧增，使得垃圾处理日趋困难。与此同时，垃圾构成也发生了很大变化，生活垃圾中的有机物、可燃物等增加，可回收利用物增多，使得垃圾的可利用价值增大。从全国来看，如何管理城市生活垃圾，已经成为关乎城市能否持续发展的战略课题[1]。

当前城市生活垃圾“减量化、资源化、无害化”已成为政府和民众关注的热点[2]。因为西方发达国家很早就实行了城市垃圾分类投放，民众对垃圾分类投放的意识很强，使得回收利用成为他们处理城市生活垃圾的首选处理方式。但是我国民众对垃圾分类投放的意识薄弱，城市生活垃圾的分类效果不佳，所以是垃圾场集中处理。同时采用多种方法联合处理垃圾，是实现垃圾处理资源化、减量化、无害化的根本保障，而垃圾分选则是实现垃圾综合处理的关键。因为生活垃圾不分选，就不能将这种复杂的混合物分成不同组分，从而分而治之，所以如何通过垃圾分类、回收和处理的方式，越来越受到人们的重视。在垃圾分选的过程中，风力分选是把城市生活垃圾化繁为简的关键一步[3]。

鼓风式风选机是风选机的一种，具有产量大、可靠性高、可操作好、适用性强等优点，由引进国外技术结合本土的垃圾分选环境研发设计的成套设备，深受国内用户欢迎。

1城市生活垃圾的特点和危害

1.1 城市生活垃圾的特点

城市生活垃圾是由餐厨垃圾和其他生活垃圾组成，其他生活垃圾包括废纸、废塑料、废橡胶、废玻璃、废金属、废木竹及沙石等。

我国城市生活垃圾具有成份复杂性、尺寸不均匀性、物性不均匀性等特点，含水率高、能量密度低，在直接焚烧过程中利用效率低下，易造成二次污染。通过查阅文献可以知道我国几个典型的城市生活垃圾各个组成成分的所占比例，如表1所示[4-5]。由表可知，有机废物在城市生活垃圾占比最大，与废纸、废塑料、纤维、废玻璃、废金属等5类生活垃圾，是我国生活垃圾资源化和减量化的主要对象。

表1 我国几个典型的城市生活垃圾各组成所占比例%

研究表明，我国主要城市生活垃圾的密度为370~898 kg∕m³，含水率在13%~53.9%，其中尺寸分布为：40 mm以下粒径段主要为餐厨垃圾，40~80 mm粒径段多为玻璃、金属等垃圾，同样有机质含量和含水率均为50%以上；80 mm以上粒径段主要为木竹、塑料、纤维等易燃垃圾[6]。

1.2 城市生活垃圾的危害

根据相关报告可知，我国每年因生活垃圾造成的资源损失价值为250亿~300亿元。将生活垃圾中的废纸、玻璃、金属、塑料等作为可回收物单独收集，便于回收再利用，减少对木材、钢材等资源的消耗[7]。垃圾中的其他物质也可以用于堆肥、焚烧发电、生产建筑材料等等。城市生活垃圾混合在一起是废物，分选归类后就是宝贵的资源[8]。

城市生活垃圾一旦处置不好，垃圾里面的有害成分就会通过环境介质——土壤、大气、水体等直接或间接影响到人体健康，给人类造成难以承受的危害。例如垃圾填埋场的垃圾渗滤液污染饮用水水源。城市生活垃圾损害人类健康的途径是多方面的，其具体途径取决于城市生活垃圾本身的物理、化学和生物性质，而且与生活垃圾处理、处置所在地的地质、水文条件有关。主要途径如下：

（1）通过填埋或堆放渗漏到地下，污染土壤和地下水源；

（2）通过降水冲刷流入江河湖泊，造成地表水污染；

（3）通过堆放或焚烧会散发毒气、二噁英等有害气体进入大气，从而造成大气污染；

（4）造成土壤污染，有害物质通过食物链的传递和富集进入食品，继而进入人体，危害人们健康[9]。

所以说规模化的、有效的垃圾处理就特别重要，而处理中的核心环节的垃圾分选就显得更加重要了。

2 鼓风式风选机原理和结构

风选机是一种传统分选设备，广泛应用于各种固废处理和城市生活垃圾资源回收领域。风选就是气流分选，风选的作用是将不同空气动力学特性的物料相互分离出来。市场上用于城市生活垃圾分选的风选机主要有吸式风选机和鼓风式风选机。由于吸式风选机对垃圾的成分要求较高，多用在轻物料的细分领域，而鼓风式风选机则不同，用途广泛，可以通过设备的调整将多种废弃物根据重量和大小分选出相比于吸式风选机的范围更大的不同的组分[10]。

鼓风式风选机是根据空气动力学原理，以可控气流为介质进行分选，在可控气流作用下使受选物按密度和粒度大小进行风选的方法，松散物料在自身重力、惯性和气流曳力的综合作用下按体积和质量分离，气流能将较轻的物料（如废纸、纤维、塑料袋、枯叶等）向上带走或水平方向带向较远的地方，而重物料（砖块，石块，金属块等）则由于上升气流不能支持它们而降落，或由于惯性在水平方向抛出较近的距离。鼓风式风选机的原理如图1所示。

图1 鼓风式风选机的原理

鼓风式风选机由物料进料输送带、循环风机、分离鼓、空气喷嘴、重物质输送带、物料分离室、集成除尘器、轻物质输送带、物质扩散室、空气循环管道和集成控制电柜组成。物料通过加料输送带输送物料到分离室里面开始进行垃圾分离。当物料到达分离鼓，重组分在分离鼓之前落下。轻组分则从分离鼓传送到扩散室，在扩散室内，气流扩散并变小，轻组分将下落到轻物质出料输送带，然后被运送出分离室外。在物质扩散室里空气和轻组分物质进行分离。同时空气将通过空气循环管道回到循环风机。通过回收的气体并加入因设备内部负压而从物料进料输送带进入的新鲜空气一并进入到循环风机，小部分空气被分离到里集成除尘器，空气除尘后到达除臭风管等无害化处理后排入大气，大部分空气重新被送到空气喷嘴，重新进入新的循环，周而复始[11]。

根据实际需要，鼓风式风选机可以增加一个分离鼓，然后并列布置，可以分选轻、中、重3种物料。在实际工作中，垃圾回收处理厂还会配合吸式风选机对鼓风式风选机分选出来的轻物质进行细分，以符合特定的资源回收的需要。

3 鼓风式风选机的应用和特点

鼓风式风选机使用的是正压风选技术，当单位时间要求垃圾处理量比较大、含有的轻质物比较多时，比较适用。同时鼓风式风选机是一种利用可控气流进行高效风选的设备。可以根据需要分选多种废弃物，如城市生活垃圾、建筑废弃物等。

在北京市大兴区某生活垃圾转运站的项目中，要求处理生活垃圾的量为30 t∕h。生活垃圾由垃圾转运车运输到垃圾转运站并直接将垃圾倒入储料仓，储料仓底部设步进给料机。垃圾经给料机进入生活垃圾经大件物分拣平台后，挑选出尺寸大于350 mm的大件垃圾后，被投入至破袋机，破袋机将垃圾袋破开，袋中的垃圾散开有利于后端筛分设备中筛分打散成的20~80 mm和80~350 mm的颗粒大小垃圾，不同颗粒大小的筛下垃圾经过磁选机除铁后，分别进入处理参数不同的鼓风式分选机，鼓风式分选机使用正压风选技术通过气流分选出塑料、废纸、泡沫、纤维等为主的可燃物分为轻物质，其余砖石、玻璃、有机质、金属、塑料制品等密度大的垃圾被分为重物质，并将垃圾中的有害尘土通过集尘器进行收集，后续进行无害化处理。

生活垃圾风选后的垃圾会经过人工分选平台尽量分拣其中的餐厨垃圾，进入有机垃圾处理系统，分选木材可作为再生资源利用（再生建筑模板等），分选出来的以渣土、有机质等为主的混合物，转运至填埋厂或焚烧厂，或后续进入发酵堆肥系统；分选出来的干生活垃圾垃圾（金属、塑料瓶、易拉罐、织物等）的可回收物，将会根据不同的性质分别将它们运往对应的工厂回收再利用[12]。

鼓风式风选机能够高效处理的垃圾的特点如下：（1）颗粒尺寸较大的垃圾；（2）数量多和体积较大的轻质物；（3）含有较多水分的垃圾。

鼓风式风选机可以处理150 t∕h的生活垃圾，其中轻质物的量可达到25 t∕h，可处理尺寸较大的物料。鼓风式风选机分选而且相比以往的人工分选，其环保性好、不污染环境，整个生产处理过程为干式分离，不产生新的二次污染，大大提高了工作环境的舒适度[11]。气流的循环使用是风选机的一个非常关键的因素，气流的回用率越高，使用的集尘器越小，风机所需要的功率也就越小，相同处理量的情况下，当气流回用70%时，可节省60%的能耗。

鼓风式风选机的处理应用的特点[13]：（1）很少的易耗件，可靠性高和低维护；（2）分选的产量高，而且可以达到99%的分选纯度；（3）高效合理控制了出料的热值；（4）区别并去除杂质，保护垃圾预处理过程中的垃圾破碎机；（5）可以轻松应对成份复杂性、尺寸和物性差异大的垃圾，符合我国对垃圾分选需求。

4 结束语

鼓风式风选是对城市生活垃圾处理中分选最经济的方式之一，同时系统内置的微负压也保持了操作的无尘性，还可以根据需求对内部气体进行集中无害化处理，避免产生二次污染。设备的高度的集成度和其他能够达到类似的分选效果的设备相比，占地小，能耗低。

目前我国生活垃圾回收还处于起步阶段，设备的分选效率是影响最终产品品质和最终的应用。只有提高前端分选的效率，才有可能提高终端产品的附加值，才有可能推动产业健康快速地发展，使我国的城市生活垃圾处理成套技术向着绿色化、和谐化、智能化发展。