国外生活垃圾分选设备现状分析
摘 要：生活垃圾的综合利用已经成为垃圾处理的发展方向。对垃圾进行分选是垃圾综合利用的前提。垃圾分选设备的研究已列为国家重点项目[1]。本文介绍几种国外正在使用的垃圾分选设备，以及在垃圾分选设备中采用的一些技术。
关键字：分选 垃圾 设备
1、前言
目前，生活垃圾越来越多，处理越来越困难。垃圾处理方式中，传统的直接填埋方式对土地占用大，垃圾填埋场通常设置在农村，占用大量农田。采用传统的直接填埋方式，不但浪费了垃圾中含有的大量可回收物质，而且容易对环境造成影响[2]。现在推广实行的卫生填埋由于环境影响控制的需要，其投资成本为传统堆埋的5 倍，运行成本则为3 倍[3]。随着社会的发展，生活垃圾的综合处理就得到越来越多的关注。生活垃圾中含有多种成分，很大一部分可以回收再利用。由于处理困难，这部分有用的物质一般都没有得到有效利用。
随着我国改革开放的进一步深入，经济发展越来越快，生活节奏加快，人们产生的生活垃圾也越来越多。改革开放20余年，我国的城市垃圾的产生量年增长一直在10%左右[2]。
垃圾成份也越来越复杂，也越来越难处理。上世纪九十年代我国就有人提出垃圾进行综合利用，但是由于当时技术不太成熟，而且没有得到的足够重视，资金严重不足，因此直到现在，生活垃圾的处理也是在焚烧和填埋上设备研究比较多，对垃圾分选研设备究比较少。
垃圾分选机研究的目的，就是将混合垃圾进行有效的分类，对某垃圾成分中的少量杂质进行分离，得到较为单一的组分，或是从混合垃圾中分离出某种少含量垃圾组分，有利于垃圾的回收再利用和后续处理[2, 4]。
目前国内大部分使用的垃圾分选设备都是由国外进口。虽然国内也有人对此进行过研究，但多数都停留在理论阶段，很少有实际应用。随着大众对环境的重视，作为垃圾资源化的重要设备，生活垃圾分选设备的研究会越来越受到人们重视，在我国的应用也会越来越广。
为了对生活垃圾分选设备有更深了解，现在介绍几种国外的垃圾分选设备，对国外的垃圾分选设备的发展概况有进一步了解。
2、滚筒筛结构的SM318 E型滚筒筛式垃圾分选机[5]
该设备由德国DOPPSTADT 公司生产。DOPPSTADT 公司是一家专门生产垃圾处理设备的公司。SM318 E型垃圾分选机滚筒长度5000 mm，滚筒直径1800 mm，采用11kW 电机[5]。该设备采用模块化设计，机器维修方便，部件更换简单。结构组成有以下几部分。
底座：有六根高度可以调节的支撑腿（便于运输，安装地点适应性号，平衡性易调节），筛鼓镶板开有侧门，有前侧镶板，前后滑轮及筛鼓移动导向轮。
动力部分：配备带有事故急停开关和安全开关电动接线箱的电机，可无极调节的液压泵控制液压系统和清理刷，调节阀启动清理刷汽缸，液压油缸配有整套的过虑和电冷却系统，筛鼓驱动机械调整装置，据负载大小改变的喂料控制装置，筛鼓过载，振动喂料带停止振动喂料，恢复正常后再行喂料。
喂料箱：配有可根据负载控制喂料的振动带，喂料口面积3200 x 1800 mm，高度3200mm，喂料量为3.5m3，液压传送平台设计独立，并从前一直嵌入到振动喂料器，振动喂料器则延伸到筛鼓内部[5]。拆换筛鼓时可以将整个喂料器液压提升。
清洗刷：有支撑装置和刷体（刷架、刷轴和调节装置）。
图1 SM 318 E滚筒筛式垃圾分选机—-顶部为清洗刷[5]3、圆盘筛结构的EuRec®-D.S.K. 型盘筛垃圾分选机[6]
该设备由德国EuRec公司生产[6]。该机可根据当地的具体情况，单独使用或作为整套筛分设备的一部分使用。可为固定式，也可为移动式，可适用各种型号的电机或内燃机驱动组。
a盘筛的筛面布置 b工作中的盘筛分选机
图2 EuRec®-D.S.K. 盘筛垃圾分选机[6]分选机传送带及转轴上的每一个驱动组采用净流体驱动。这里没有用到链和齿轮，因为能耗较高。扭矩是直接传给转轴的，这就减轻了单轴、联轴器和轴承的负担。当过载或两根轴的某一根卡住时，可以单独停转。随着新型加硬筛盘的设计，筛盘的使用寿命增长客观。
筛盘的布置方式使得进入的物料可以充分旋转并完全分散，同时物料还有向上的运动。圆盘的这种设计使得向上运动的能量用于分离过程。很短的筛面就可有较大的产量。像传统的设备，用间隔套管来保持筛盘之间的距离，这里用的是双锥体系统专利技术。如果垃圾中有长萡或者录像带等缠绕在锥系上，会在锥的细端脱落，并被相对轴上的筛盘扯碎。这是由双锥体系统的旋转和设计来实现的。
盘筛分选机的清理装置是耙式结构，由3个可移动耙齿组成。当物料突然堵在轴间时，耙齿可下降进行清理。耙齿亦可作水平方向的前后运动。这就减少了粘性、潮湿物料的堆积，减轻长物料的缠绕。利用这种自净系统，盘筛可以分类较难分离的物料（比如下脚料垃圾），而且产量大，分离效果相当好。
粘合的物料部分从原物料中被移走和分离出来。盘筛分选机的另一个优点是能分选像生活垃圾这样的成分复杂的物料，且分选效果好，产量大。
为达到最佳效果，物料应平稳地装入具有加速度的传送带上。传送带的加速可以在长细物料被锁在筛盘间时，防止它对处理过程的干扰。
盘筛分选机可以从预破碎的下脚料垃圾中分离出矿物粒和有机物，其中90%以上的有机物可以筛分出来。
该设备可根据当地的实际情况，附加一个残余物分选设备。在筛面上的物料流中可以人工拣选出玻璃、石块和其他非铁物料，以供回收利用。
4、采用风筛的WS 720 E TAIFUN 型固定风筛垃圾分选机[7]
该设备由德国DOPPSTADT公司生产[7]。本机用来清理掉堆肥产品或堆肥原料垃圾以及建筑垃圾中的轻质杂质。给料装置设计成振动输送带，利用其振动可使轻重物料分层，纵向鼓风机鼓风使轻质物浮于重质物上，有助于后续分选工作的继续进行。可以通过调整鼓风机的速度，适合不同的分选目的对于特别难分选的物料，比如水分含量过高时，可以调整振动滚来改善分选效果。垂直气流把轻物料集中起来，通过筛分室送到机器旁的收集箱内。
风筛的设计基于空气的压缩过程，由于分离物不需通过专门管道，而直接排出，所以操作安全性好。尤其是在处理湿重物料时，就消除了风管的堵塞和风机的过载问题。两块机械挡板可根据物料的差异进行风向的调整。
为减少灰尘，风筛实现了空气的循环。轻质物料卸载后，含尘空气被吸回机器内，就可免去了单独的除尘设备。侧门较大，容易进入，采用中央润滑，维护方便。控制部分比较集中，机器操作安全可靠。
图3 WS 720 E TAIFUN 固定风筛式垃圾分选机[7]5、采用磁力分选的列式非铁金属垃圾分选机[8]
该设备由日本SHINKO ELECTRIC 公司生产[8]。其特点是：列式电机和振动喂料保证了分选的高效性；大负荷及长时间工作仍具高可靠性；结构简单紧凑。本机型可以有效地将铝、铜及其它非铁金属从混合垃圾中分离出来。
图4 列式非铁金属垃圾分选机[8]
表1 列式电机非铁金属垃圾分选机规格及参数[8]
6、结论
本文介绍了几种国外的垃圾分选设备。从资料可以看出，目前国外（特别是德国和日本）的垃圾分选机技术已经相当成熟。目前垃圾分选机械主要是筛分机和磁选机，分别是按物料尺寸和磁特性进行工作的，将垃圾物料进行分类回收利用。
滚筒筛的效率较高，适合不同尺寸物料的分离，但需要拆换筛面。而圆盘筛就可避免拆换的麻烦，可以通过调节圆盘轴之间的距离适应不同尺寸物料的分离，且具有自净能力，无须另外的清理装置，所以可能是今后的一个发展方向，圆盘筛在垃圾分选中的应用会越来越广泛。再就是风选设备，也是一种很重要的分选器，可通过风速调节，实现不同密度垃圾物料的分离，对某些轻质物料的分离非常适用。
磁选机械工作原理比较简单，利用金属的磁特性工作，但是在分选过程中的布置却非常关键，合理的布置分选设备，可以使分选达到事半功倍的效果。
除了筛分机和磁选机外，其他一些设备也开始在垃圾分选中使用。如红外线技术和近红外技术分选玻璃瓶和塑料瓶。
总之，随着社会进步和经济的发展，垃圾资源化会越来越受到人们重视，垃圾分选设备的研究也会越来越深入，垃圾分类也会越细化，以便更好的回收利用。比如对塑料按类型分类，玻璃可以按颜色分类等等。实现这种超细化分类的机械可能就涉及到光选设备和电选设备了。随着人类社会的进步和可持续发展观念的深入人心，超细化分类必将成为未来生活垃圾处理的发展方向，我们也迫切需要在垃圾机械化处理方面实现新的突破。
参考文献
[1] “十五”国家级火炬计划项目申报指南. http://www.hfhitech.com/service/15.php
[2] 何品晶, 冯肃伟, 邵立明编著. 城市固体废物管理, 北京: 科学出版社, 2003.
[3] 何品晶, 冯肃伟, 邵立明编著. 城市固体废物管理, 北京: 科学出版社, 2003.
[4] 杨玉楠等编, 固体废物的处理处置工程与管理. 北京: 科学出版社, 2004.
[5] SM series. http://www.doppstadt.com.
[6] Der EuRec-Scheibenseparator. http://www.eurec-technology.com.
[7] WS 720 TAIFUN series. http://www.doppstadt.com.
[8] Waste Treatment Technology in Japan Crushing, Sorting, http://nett21.unep.or.jp.
作者介绍：刘剑波，男，中国农业大学农业工程系硕士研究生，主要研究垃圾处理设备；
蒋振山，男，中国农业大学农业工程系副教授，硕士生导师；
王文科，男，中国农业大学农业工程系硕士研究生；
刘向辉，男，国家知识产权局专利局专利审查员，硕士。
