轻垃圾深度分离装置及分离方法

技术领域

本发明属于陈腐垃圾筛分处理技术领域，具体涉及一种轻垃圾深度分离装置及方法，更具体涉及一种对含塑料、织物以及约10％腐殖土的轻垃圾进行筛分的轻垃圾深度分离装置及分离方法。

背景技术

垃圾焚烧发电具有处理速度快、减量、效果好、污染控制好、能源利用高的优点。近年来，垃圾焚烧发电逐渐替代填埋和堆肥处置，日渐成为一种现实选择。目前，城市内部存在许多的陈腐垃圾，陈腐垃圾的筛上物主要是塑料、织物等轻质物，而现有筛分技术所筛出的筛上物往往黏附土壤颗粒，影响了筛上物的外运处置过程。

通常，在垃圾焚烧前需要进行垃圾分类，将其中的塑料、布料等易燃轻垃圾分离出来进行焚烧发电，以提高单位热值。而现有的垃圾筛分设备难以将土壤和筛上物轻垃圾有效分离，垃圾中腐殖土的黏附残留量约为10％，既增加了处理成本，又降低了垃圾焚烧发电的效率。因此，急需一种低成本、高效率、操作简单的装置对轻垃圾中的土壤组分进行深度分离。

发明内容

本发明针对上述技术问题进行，针对轻垃圾中含有少量腐殖土的特性，提供了一种轻垃圾深度分离装置及分离方法，将轻垃圾中的塑料、布料等轻物质和腐殖土进一步进行分离。为了实现该目的，本发明采取的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供了一种轻垃圾深度分离装置，具有：垃圾进出料系统、垃圾输送系统以及清洗筛分系统。

其中，垃圾进出料系统包括间隔设置的进料输送带和出料输送带；清洗筛分系统包括清洗仓，清洗仓内蓄水，进料口和出料口分别与进料输送带和出料输送带对应，进料区域设置有超声波换能器，出料区域设置有进水口；清洗仓中部设置纵向封闭的筛网隔板，底部自进料区域至出料区域向上倾斜并且设置有排水口；垃圾输送系统包括同样倾斜设置且带垂直筛网隔板的输送带以及传动组件。

本发明所述的轻垃圾是指垃圾依次经一级滚筒筛、二级滚筒筛、磁选装置、风选装置筛分后得到的筛上物垃圾。垃圾粒径范围为20～200mm，主要含有塑料、布料等轻物质，还黏附有约10％的腐殖土。本发明通过水洗方式将轻物质和黏附在其上的腐殖土分离，提高焚烧热值。

优选的，本发明提供的轻垃圾深度分离装置还具有如下技术特征：还包括控制系统，该控制系统至少包括控制界面和控制电路，对垃圾进出料系统、垃圾输送系统以及清洗筛分系统进行参数设置和运行调整。

优选的，本发明提供的轻垃圾深度分离装置还具有如下技术特征：清洗仓的壳体尺寸为宽0.6～1.6m、长4.5～9.0m、高1.5～4.0m，优选宽0.8～1.2m、长5.0～6.5m、高1.5～2.5m，在实际使用的过程中可以根据垃圾筛上物的土壤粘附量进行调整，延长清洗时间；超声波换能器为多组，依据实际处理量进行组数调整，频率35～55KHz，面积约2m

优选的，本发明提供的轻垃圾深度分离装置还具有如下技术特征：清洗仓两侧中空，璧厚度为8～12cm；超声波换能器设置在进料口区域的中空壳壁中，频率20～70KHz，面积为1～5m

优选的，本发明提供的轻垃圾深度分离装置还具有如下技术特征：清洗仓的进水口设置在出料区域的侧壁上，排水口设置在进料区域底部，进行水力循环，水流方向与垃圾的输送方向形成对冲。

优选的，本发明提供的轻垃圾深度分离装置还具有如下技术特征：带垂直筛网隔板的输送带长5～7m，宽0.8～1.0m，厚1.0m，倾斜度为8～10°，该垂直筛网隔板的尺寸为长20～60cm，宽50～70cm，筛孔为正方形，边长0.5～5cm，材质为304不锈钢。

优选的，本发明提供的轻垃圾深度分离装置还具有如下技术特征：传动组件包括两个转动轴、转动链条以及驱动电机，两个转动轴之间、转动轴和驱动电机之间通过转动链条连接。

本发明的第二方面，提供了一种轻垃圾深度分离方法，包括如下步骤：带垂直筛网隔板的输送带在传动组件带动下转动，轻垃圾经进料输送带从进料口进入清洗仓内，在垂直筛网隔板的推力作用下，逐步经过超声波清洗区和对冲水流区，进行超声波分离和对流冲洗，强化轻物质与泥水的分离作用，经过深度分离的轻物质从出料口经出料输送带运出，清洗废水经排水口排出进入水处理系统。

优选的，带垂直筛网隔板的输送带以0.2～0.5m/s的速度转动，对冲水流区的水力流量为10～40L/s，轻垃圾在清洗仓内的停留时间为20～40s，可根据实际处理量进行调整。

清洗过程中，带垂直筛网隔板的输送带、清洗仓壳体以及纵向封闭的筛网隔板三者组成封闭区域，随着带垂直筛网隔板的输送带不断向前，带着轻垃圾不断向前。

本发明的有益保障及效果：

本发明利用超声波和对冲水流对轻垃圾进行清洗，能够有效分离轻垃圾中的土壤组分，降低轻垃圾的处置量，增加其焚烧热值。

结构设置上，清洗筛分系统的清洗仓内蓄水，进料区域设置有超声波换能器，出料区域设置有进水口；清洗仓中部设置纵向封闭的筛网隔板，底部自进料区域至出料区域向上倾斜并且设置有排水口；清洗筛分系统上方设置垃圾输送系统，包括同样倾斜设置且带垂直筛网隔板的输送带以及传动组件。超声波换能器通过超声振动，将轻物质和黏附其上的腐殖土进行分散；输送带在传动组件的带动下逆时针转动，通过垂直筛网隔板的逆时针循环可将经超声分离的土壤组分随着水流运动及惯性作用与垃圾筛上物分开，形成连续式分离系统。

此外，本发明可根据水质、水量设置相应的水处理设施，形成封闭的循环系统。同时，在清洗壳体的进水口和出水口出现固定隔板堵塞的时候，可以功能倒置，进行反冲洗。

附图说明

图1为本发明轻垃圾深度分离装置的结构示意图；

图2为本发明轻垃圾深度分离装置的A-A剖面图；

图3为本发明轻垃圾深度分离装置的B-B剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例

根据图1～图3，轻垃圾深度分离装置100具有垃圾进出料系统1、垃圾输送系统2、清洗筛分系统3以及控制系统4。

垃圾进出料系统1包括间隔设置的进料输送带11和出料输送带12；垃圾输送系统2以及清洗筛分系统3设置在进料输送带11和出料输送带12之间；控制系统4至少包括控制界面和控制电路，对垃圾进出料系统1、垃圾输送系统2以及清洗筛分系统3进行参数设置和运行调整。

垃圾输送系统2包括带垂直筛网隔板的输送带21、两个转动轴22、转动链条23以及驱动电机24。输送带21长5～7m，宽0.8～1.0m，厚1.0m，自进料向出料方向向上倾斜，倾斜度为8～10°；垂直筛网隔板21的尺寸为长20～60cm，宽50～70cm，筛孔为正方形，边长0.5～5cm，材质为304不锈钢。两个转动轴22之间、转动轴22和驱动电机24之间通过转动链条23连接。

清洗筛分系统3包括清洗仓31，其内蓄水，上方通过支撑32设有顶板33；进料口和出料口分别与进料输送带11和出料输送带12对应。清洗仓进料区域设置有超声波换能器34，出料区域侧壁上设置有进水口35，中部设置纵向封闭的筛网隔板36，壳体底部自进料区域至出料区域向上倾斜并且设置有排水口37，在清洗仓内部形成超声清洗区和水流对冲区。

清洗仓的壳体尺寸为宽0.6～1.6m、长4.5～9.0m、高1.5～4.0m，优选宽0.8～1.2m、长5.0～6.5m、高1.5～2.5m，在实际使用的过程中可以根据垃圾筛上物的土壤粘附量进行调整，延长清洗时间。超声波换能器34为多组，依据实际处理量进行组数调整，频率35～55KHz，面积约2m

本实施例所述的轻垃圾是指垃圾依次经一级滚筒筛、二级滚筒筛、磁选装置、风选装置筛分后得到的筛上物垃圾。垃圾粒径范围为20～200mm，主要含有塑料、布料等轻物质，还黏附有约10％的腐殖土。本实施例通过水洗方式将轻物质和黏附在其上的腐殖土分离，提高焚烧热值。

黏附土壤组分的轻垃圾通过进料输送带11输送至清洗仓31内，随着两个转动轴22的转动，带垂直筛网隔板21的输送带21迅速将垃圾压入清洗仓31内的水中，与水混合，在超声波换能器34的作用下进行超声波分离。同时，带垂直筛网隔板的输送带21、清洗仓31以及清洗仓31中的密闭筛网隔板36三者组成封闭区域，随着带垂直筛网隔板的输送带21不断向前，带着轻垃圾不断向前。

清洗仓31右侧的进水口35在运行的过程中持续进水，与清洗仓31底部的排水孔37形成对冲水流区，对脱离超声波清洗区域的轻垃圾进行对流冲洗，强化垃圾筛上物与泥水的分离作用。随着带垂直筛网隔板的输送带21不断前进，轻垃圾逐个经过超声波清洗区和对冲水力区，达到垃圾筛上物深度分离的效果。

最后，在重力的作用下，由出料输送带12将深度分离后的筛上物运出，清洗废水从清洗壳体底部的排水孔37排出，进入水处理系统进行处理。该水处理系统包括调节池、沉淀池、压滤设备等，处理后清水回用至超声波深度分离系统作为进水，与超声波深度分离装置形成循环体系。

具体应用实例

以上海市某垃圾筛分项目为例，采用本发明的深度分离装置对轻垃圾进行深度分离。该垃圾筛分项目所针对的垃圾主要成分为建筑垃圾、生活垃圾、植物根茎以及腐殖土等。经筛分处理后的轻垃圾中约含10％的土壤组分。整体处理工艺流程如下：

1、前端筛分处理

该项目的前端筛分处理工艺包括：一级滚筒筛分、二级滚筒筛分、磁选装置筛分、风选装置筛分。

(1)一级滚筒筛分

垃圾由上料系统进入一级滚筒筛后，将项目垃圾按照200mm的粒径作为限值进行分选。其中，200mm以上的建筑垃圾等大物料由物料输送机和装机车运走，200mm以下的进入下一步二级滚筒分选系统。输送期间设有人工分选，将垃圾中的玻璃、橡胶、木材等机械无法分开且具有一定回收价值的垃圾分选出来。

(2)二级滚筒筛分

进入二级滚筒筛后，以20mm作为限值进行分选，分成20mm以下和20～200mm两部分，20mm以下的多为腐殖土，由土方车外运处置，余下部分进入下一步分选系统。

(3)磁选装置筛分

进入磁选装置后，通过磁力将20～200mm部分中的金属物质筛选出来，用于再生利用，余下部分进入下一步分选系统。

(4)风选筛分

余下垃圾进入风选系统后，利用气流将垃圾中的塑料、布料等轻物质和重物料进行分离。分离后的重物质外运处置，而筛上物(轻垃圾)进入超声波深度分离装置进行深度分离。

2、深度分离工艺

筛分处理工艺筛分出的筛上物往往仍夹杂约10％的腐殖土，为此，加设实施例1所述的深度分离装置。筛上物随着进料输送带进入含有超声波清洗区和对冲清洗区的深度分离装置进行深度分离，在经过超声波清洗和对流冲洗后由出料系统运出。经深度分离后的筛上物在沥干水分后，通过压缩系统进行压缩处理，最后打包外运，进行焚烧发电。

该项目所使用的深度分离装置参数如下：

(1)清洗筛分系统中，清洗仓壳体尺寸为宽1.0m，长6.3m，高2.0m，底部倾斜度为5°；中部设有筛网隔板，筛孔约2cm×2cm；壳体两侧中空，厚度约10cm，在进料口区域的两侧中空壳壁中，共设有36个超声波换能器，频率为35KHz，面积约2m

(2)垃圾输送系统长约5.6m，宽度约0.8m，高约1.0m，整体倾斜度为8°。装置运行时输送带速度约0.3m/s，具体值随着进料筛上物的土量而变化。输送带上设置有垂直的筛网隔板，筛孔约2cm×2cm，尺寸约45cm，宽约75cm，材质为304不锈钢。

3、水处理工艺

结合该项目土壤组分性质，采用“调节池+斜板沉淀池+板框压滤”的水处理工艺进行泥水分离。斜板沉淀池出水回流至超声波深度分离装置进水口，板框压滤后的泥饼作为危废进行外运处置。

4、应用结果

经本发明的超声波深度分离装置分离后的筛上物中土含量低于1％，分离效率达90％以上。该装置得占地面积约15m

以上已对本发明的实例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。