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隨著城市規模的不斷擴大和人民生活水平的不斷提高，我國的城市生活垃圾產生量不斷增長，年產垃圾已達1.5億噸，城市生活垃圾成分也發生了很大變化，如密度不斷降低，可壓縮性增強，可回收資源逐漸增多。對城市生活垃圾進行填埋是處理垃圾的主要方法，由于垃圾量大，成分復雜，危害性強，在近郊垃圾填埋場填滿的情況下，只能開辟遠郊的填埋場，由于運輸距離的延長，再用普通的垃圾運輸方式容易造成運輸中的虧載現象。若對城市生活垃圾進行有效的壓縮，使垃圾的密實度增加，那么垃圾填埋場的容量可相應增加，使用壽命也可延長，同時可有效提高城市生活垃圾轉運效率。所以對城市生活垃圾組成特性和壓縮特性進行研究有重要的經濟效益和社會效益。
目前，國內外垃圾壓縮設備的壓縮裝置都是采用普通平式壓頭進行壓縮，這種壓頭的優點是結構簡單，但存在的問題是由于壓頭面積相對垃圾集裝箱的壓縮端面較小，當壓縮時只能將垃圾集裝箱內與壓頭接觸或者靠近壓頭的垃圾進行壓縮，而垃圾集裝箱內遠離壓頭的邊角部分的垃圾則得不到有效壓縮，從而影響了垃圾集裝箱的裝載容量。如果通過增大壓力來提高壓縮效果，勢必要提高壓縮裝置和垃圾集裝箱等的強度，加大動力源，從而使整個轉運站的成本上升。為此我們提出了一種新的壓縮方式，通過改變壓頭的結構形式來改善壓縮效果，達到在不增加成本的前提下提高壓縮效果，通過試驗研究取得了一些有意義的數據。
2試驗設備及方法
由于國內在城市生活垃圾壓縮方面的試驗設備幾乎是一個空白，因此研制了城市生活垃圾壓縮試驗臺。它有五部分組成：壓縮裝置、壓縮垃圾箱、液壓工作站、測試儀器和計算機數據處理系統。壓縮裝置有多種壓頭組成，這些壓頭可以調整成多種不同壓縮方式進行工作，以反映不同的工作狀態；壓縮垃圾箱收納壓頭壓縮的垃圾，其上布置了十個壓力傳感器測量壓縮垃圾箱內垃圾的壓力變化情況；液壓工作站用以提供0～16Mpa的工作壓力；測試儀器和計算機數據處理系統分別完成數據采集和數據處理工作。
3城市生活垃圾成分和密度分析
試驗是在去年第四季度進行的。試驗用城市生活垃圾取自淄博市，淄博市是位于我國東部的一所中型城市，總人口500萬人，生活水平和燃氣率都較高，對其城市生活垃圾進行分析和試驗研究，在我國的大中城市中具有一定的代表性。從位于市東西南北中部的五個小區中每個小區各取城市生活垃圾200千克后進行混合，然后對這1000千克城市生活垃圾進行手工分選，選出不同成分，分別稱其質量，與總質量的比值即為該成分的含量，數據見表1。
壓縮垃圾箱為了增加強度做成八棱體結構并在兩端和中間部位增設加強筋，實際容積為0.40立方米，在自由裝載的情況下，通過三次試裝試驗，裝滿垃圾箱的城市生活垃圾平均重量為115千克，算出城市生活垃圾的天然密度為0.2875噸/立方米。分析以前的數據表明，一般情況下我國城市生活垃圾密度為0.3～0.5噸/立方米，由此可見，隨著我國人民生活水平的不斷提高，我國的城市生活垃圾的密度降低，可壓縮性較大；同時城市生活垃圾中的可回收成分較多，已達到20%以上。
4壓縮試驗結果與分析
針對現有壓縮式垃圾轉運站存在的主要問題，在大量研究的基礎上，我們提出了一種新型壓頭結構――楔形壓頭。通過對目前常用的普通平壓頭和新型楔形壓頭進行對比試驗和數據分析，新型壓頭可以明顯改善垃圾的壓縮效果。
4.1普通平壓頭壓縮試驗
目前城市生活垃圾壓縮轉運站采用的都是普通平壓頭對垃圾進行壓縮，普通平壓頭壓縮裝置如圖1所示。壓縮過程如下：垃圾倒入預壓箱，液壓站提供壓力，由液壓缸推動壓頭將預壓箱內垃圾推壓入壓縮垃圾箱內，經過多次壓縮，直到垃圾充滿垃圾壓縮箱。試驗是先從液壓站加壓1Mpa開始，然后壓力每增加1Mpa分別記錄壓入垃圾箱中垃圾的重量，算出垃圾箱內垃圾在不同壓力時的壓實密度。如在液壓站加壓2Mpa時，也即壓頭施加于垃圾的壓力為0.1Mpa時，通過裝入垃圾多次壓縮，直到壓頭推不動垃圾為止，這時垃圾箱可多裝入垃圾60千克，可知此時的壓實垃圾密度為0.4375噸/立方米，垃圾的體積壓縮比r為：
式（1）中：V i——壓縮前垃圾的初始體積
Vf——壓縮后垃圾的最終體積；
V0——壓縮垃圾箱的體積；
W0——壓縮垃圾箱容納不壓縮的最大平均垃圾重量；
W——壓縮垃圾箱比不壓縮多容納的壓縮垃圾重量。
通過計算不同壓力下的數據，得到施加于垃圾的壓力與壓實垃圾密度之間的關系，如圖2所示。
由圖2可以看出，隨著壓力的增加，壓縮垃圾的密度的變化趨勢逐漸減緩，在施加壓力較小的范圍內（0～0.4Mpa），施加壓力對壓實后的密度變化較為明顯，但隨著壓力的增加，這一影響逐漸減小，說明過高的壓力對增加垃圾的壓實密度效果變化已不明顯。考慮到壓縮裝置的經濟性和壓縮效果等多方面的因素，選擇壓頭的壓力一般在0.1～0.2Mpa范圍內較好。
4.2楔形壓頭壓縮試驗
楔形壓頭如圖3所示，可通過調整角度α來試驗垃圾的壓縮效果。同樣在液壓站加壓2Mpa的情況下，通過進行楔形壓頭壓縮試驗，經過多次試驗，得出在角度=α30度時壓縮效果較好，這時可以多裝入垃圾100千克，故此時的壓縮比為1.87。
比較普通平壓頭和楔形壓頭的壓縮效果，可以看出在相同的壓縮條件下，楔形壓頭多壓入垃圾量是普通平壓頭多壓入垃圾量的1.67倍。通過試驗，還得到：用普通平壓頭要同樣多壓入100千克的垃圾，需要2.6MPa的壓力，由此可知楔形壓頭比普通平壓頭壓縮時能節省30%的功率。
4.3測量數據分析
為了測量壓縮垃圾箱內垃圾壓力變化情況，在壓縮垃圾箱上安裝了十個壓力傳感器，1、5和8號傳感器位于頂面的中心線上，2、6和9號傳感器位于前側面的中心線上，3、7和10號傳感器位于底面的中心線上，4號傳感器位于后側面的中心上，其安裝位置如圖4所示。對不同壓頭分別進行壓縮試驗，并根據垃圾裝載量的多少和加載壓力大小分別記錄各個時刻傳感器的壓力值。表2數據是三種不同壓縮情況時記錄的傳感器壓力值。
表2三種不同情況壓縮時傳感器的壓力值
分析表2的數據可以得出一些規律：
第二組數據的壓力值大都比第一組測試數據的壓力值有所降低，這是由于在楔形壓頭的作用下改變了壓縮垃圾箱內部垃圾的壓力分布，破壞了平壓頭對垃圾構成的平衡，使垃圾箱兩側的壓力增大（6號傳感器位置），而其它部位的壓力減小。隨著垃圾量的繼續壓入，直到又達到新的平衡，這時的第三組數據可以看出，除中心位置的4號傳感器壓力減小外，其余的壓力都有所增加，尤其是邊角部分的壓力增加較為顯著，這樣也就增加了邊角部分垃圾的壓實度，從而達到了增加垃圾裝載量的效果，這與前面的壓縮垃圾裝載量試驗是一致的。
5結論
綜合本文試驗和數據分析，得出如下結論：
（1）我國的城市生活垃圾密度越來越低，通過對其進行壓縮可以有效提高垃圾壓實度和轉運效率。
（2）我國的城市生活垃圾可回收成分越來越多，對其進行資源化回收是非常必要的。
（3）對城市生活垃圾施加壓力范圍在0～0.3MPa時，垃圾的壓縮效果變化比較明顯，結合壓縮的經濟性，對垃圾進行壓縮的壓力選擇在0.1～0.2MPa較合適。
（4）楔形壓頭能有效提高垃圾的壓縮效果和集裝箱的裝載容量，節省能源，建議大量推廣應用。
參考文獻略
