垃圾壓縮機廢液排放機構的設計

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市生活垃圾的數(shù)量越來越大，垃圾壓縮時產(chǎn)生的廢液量也隨之增加。大量的垃圾壓縮廢液在垃圾的壓縮、運輸過程中，流至地表，污染土壤，滲至地下，污染水源，并以“惡臭”氣味污染空氣，對人們的健康和生活環(huán)境造成了危害。 


圖1垃圾壓縮機的種類 
目前，垃圾壓縮機可分為：中小型垃圾壓縮機，如圖1(a)；大型垃圾壓縮機，如圖1(b)；垃圾壓縮運輸車，如圖1(c)。但是，現(xiàn)有的這3類設備均沒有垃圾壓縮廢液的收集和排放機構，所產(chǎn)生的廢液未經(jīng)處理就直接排放，導致了廢液對環(huán)境的污染問題。 
中小型垃圾壓縮機一般用于中小型垃圾中轉站，垃圾壓縮吞吐量適中(小于50t/日)，投資及運作成本較低。大型垃圾壓縮機用于大型垃圾中轉站，其日處理垃圾量大(50～100t/日)，單從垃圾壓縮的角度考慮，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益[1]，運作成本低，利于垃圾的集中處理。但是，這兩種壓縮機都缺乏配套的廢液排放機構，產(chǎn)生的壓縮廢液匯聚于地表，滲透性大，對環(huán)境污染較大。垃圾壓縮運輸車是集垃圾壓縮機和運輸車設計于一體的垃圾壓縮運輸設備，便于收集垃圾，即時壓縮，方便快捷；但隨之產(chǎn)生的壓縮廢液，隨壓縮車沿途滴漏，該類問題也沒有得到解決。 
1垃圾壓縮機廢液排放機構的現(xiàn)狀 
目前，絕大多數(shù)垃圾壓縮機未考慮壓縮廢液對環(huán)境的影響。既使有少數(shù)企業(yè)考慮到垃圾壓縮時的廢液問題，也僅僅是為了提高壓縮效果，而沒有從根本上解決環(huán)境污染問題。 
據(jù)粗略統(tǒng)計，當前我國城市的垃圾年產(chǎn)生量約為1.5億t[2]，并且以每年8%的速度增長[3]。以每噸垃圾產(chǎn)生1L廢液進行計算，全國每年將有15萬m3的垃圾壓縮廢液被排放到環(huán)境中，而且還在逐年增加。這些廢液如果排放到人們的生活區(qū)，將對居民的身體健康和生活環(huán)境造成極大的危害。 
然而，現(xiàn)有的垃圾壓縮機構主要由壓縮機構(推板、推桿和擋板等)、鎖緊機構(螺栓、螺母和卡扣等)、支撐機構(機體)和閘門提升機構等組成，沒有垃圾壓縮廢液收集和排放機構。所以，設計人員在設計與改進垃圾壓縮機時，應考慮廢液收集和排放機構的設計，以使垃圾壓縮廢液排放至污水處理場所，徹底解決因垃圾壓縮而導致的廢液污染問題。 
2廢液排放機構設計 
由于垃圾壓縮廢液來源于生活垃圾，因此屬于生活污水類，可對垃圾壓縮機增加一定的機構，由該機構把壓縮過程中產(chǎn)生的廢液排泄到生活污水管網(wǎng)中，從而進入城市污水處理系統(tǒng)。這樣既減少了壓縮廢水的危害，又降低了廢液處理的成本。 
對于壓縮機的廢液排放機構，我們有以下設計對策。 
2.1壓縮機機體傾斜 
目前，垃圾壓縮機機體在工作時大都呈水平狀態(tài)放置(如圖2(a))。壓縮過程產(chǎn)生的廢液，因流體本身的特性而在壓縮機機體底板上無規(guī)則流動，最終在壓縮機底板與機體結合的縫隙處泄漏出來，流至地表，滲入地下，污染土壤，對環(huán)境造成危害。針對此種情況，設計時把壓縮機機體傾斜(如圖2(b))，在壓縮垃圾時，廢液的流動有了一定的方向性——在重力勢能的作用下，廢液由傾斜機體底板的高端向低端流動，使壓縮廢液在機體底板的低端匯聚，便于人為控制使其排放至污水處理管網(wǎng)。實現(xiàn)機體傾斜的方法有兩種：其一，把垃圾壓縮機置于斜坡上進行垃圾壓縮；其二，通過改變壓縮機機體兩端支撐物的高度，以達到機體傾斜的目的。設壓縮機機體底板與水平方向的夾角為α，則傾斜角α與廢液流速、機體長度的關系可根據(jù)黏性流體伯努力方程，得到 

式中：x——廢液距離底板低端的距離，m； 
g——重力加速度，取值為9.81m/s2； 
L——壓縮機機體底板的長度，m； 
v——廢液的流速，m/s；

d——等效管徑，m； 
μ——廢液與底板間的摩擦系數(shù)，取值0.03[4]； 
Re——雷諾數(shù)。 
對于等效管徑d，有 

式中：q——廢液流量，取樣機運行參數(shù)，約為1×10-6m3/s； 
L——垃圾壓縮機機體底板長度，m。 
廢液剛要流動時，v=0，此時，廢液流動所需的水頭值最小。 
所以，由式(1)得： 
tanα=μ(3) 
若要保證廢液的流向，!值應滿足： 
tanα≥μ(4) 
代入μ值，得α>2°。 
考慮到壓縮時機體的穩(wěn)定性，α不宜超過15°。 
不同的結構設計，取值有所差異。結合某樣機的運行參數(shù)，建議α一般取值以5°為宜。 
2.2改變壓縮機機體的底板結構 
目前，壓縮機機體底板的結構為圖3(a)所示的平板型結構。這種結構將導致壓縮過程中產(chǎn)生的廢液在壓縮機機體底板表面無規(guī)則流動。 


圖2壓縮機體的放置和廢液流動狀態(tài) 
若把壓縮機機體底板結構由圖3(a)所示的平板型結構改為圖3(b)所示的“V”形結構，廢液就會得到處理：壓縮過程中產(chǎn)生的廢液向中間匯聚，在中間交線兩側沿底板流動，不會流至底板與壓縮機機體的銜接縫隙處滴漏，便于人為控制廢液的排泄，以免污染環(huán)境。 


圖3平板型壓縮機底板和廢液流動方向示意圖 
在加工“V”形底板時，需要確定“V”形板的夾角β。設“V”形底板單側板與水平方向的夾角為θ(如圖4)，同理，根據(jù)黏性流體伯努力方程有： 

式中：x——廢液距離“V”形底板底槽的距離，m； 
b——“V”形底板單側板長度，m； 
v——廢液到達底板低端的流速，m/s2； 
Re——雷諾數(shù)； 
d——等效管徑，m； 
g——重力加速度，取值為9.81m/s2； 
μ——“V”形底板單側板對廢液的阻力系數(shù)，此處取值0.03。 
同理，可求得θ>2°。結合樣機實際運行參數(shù)， 
θ取值以10°為宜。 
所以，由幾何關系，得“V”形板夾角： 
β=180°-2θ=160° 


圖4底板結構圖 
2.3廢液導流裝置 
匯聚于中間線的壓縮廢液，在傾斜機體產(chǎn)生的重力勢能作用下，向壓縮機機體底板的低端流動，以中間線為主匯聚于壓縮機機體的低端。若在壓縮機機體底板的低端中心處開一導流孔，如圖5所示，則廢液會由此孔流出壓縮機，進入導流裝置。 
廢液導流裝置的外部為漏斗狀，末端可接塑料軟管；內(nèi)部為平滑的錐形結構，與壓縮機體底板通過螺栓連接，用橡膠圈進行密封。 
導流裝置流出的廢液，可通過連接導流裝置的塑料軟管(根據(jù)壓縮地點與下水道入口距離的遠近確定軟管的長度)排放至下水道，也可以在導流裝置下放置廢液收集桶，根據(jù)具體地點采取不同的廢液導流方法，最終將產(chǎn)生的垃圾壓縮廢液導入市政污水排泄系統(tǒng)管網(wǎng)。 


圖5廢液導流裝置 
3結束語 
通過對垃圾壓縮機廢液排放機構進行設計論證，實現(xiàn)了垃圾壓縮廢液的有序導流，有利于廢液的最終處理，減輕了廢液對環(huán)境的危害，增強了垃圾壓縮機的市場競爭力。 
參考文獻略