第五章 前處理技術與方法

前處理項目 破碎(shredding或crushing等) 分選(sorting或separation) 壓縮(compaction) 乾燥(drying) 其它：如消毒、蒸汽殺菌、酸鹼中和或造粒（如應用於污泥或堆肥）等

資源回收型態之前處理方式

焚化型態之前處理方式

掩埋型態之前處理方式

固化型態之前處理方式

Rosin-Rammler顆粒粒徑分佈函數 y=1-exp(-x/xc)n y=顆粒粒徑小於x之所有廢棄物佔全部的重量比 n=常數 xc=顆粒粒徑特性值(characteristic particle size)，定義為粒徑比此 值小之垃圾佔有63.2%(1-1/e=0.632)（以重量計） 上式兩邊各取對數 然破碎機的操作，常規定在「90%（以重量 計）的顆粒通過一既定的尺寸」的基準上， 即假如y=90%或0.90時，左式可變為：

破碎機能量需求經驗式-Bond 比能量W用來粉碎廢棄物（原粒徑大小有80%小於DF (μm) ），使80%的廢棄物之粒徑皆能通過篩網大小DP (μm) ， ωi (kWh/ton)是Bond工作指數(Bond work index)

Rosin-Rammler與Bond結合應用 (1-y)=exp(-x/xc)n 式中(1-y)為粒徑大於x之廢棄物的重量比。當(1-y)=0.2，x=DP時，即表示有80%的廢棄物能通過篩選尺寸DP，解出DP得 DP=xc(1.61)1/n

假設ωi=400且產出的Xc為1.62cm，n=1且Df=25cm（約10吋，以生垃圾的實際大小估計），試計算一破碎機之處理量為10ton/hr之能量需求量？ ＝16.7kWh/ton 能量需求是16.7kWh/ton×10ton/hr=167kW

作圖求得斜率為2730，故由(5.3)式知： 10ωi=2730 所以Bond工作指數ωi=273 某環境工程公司為規劃一套廢棄物破碎機，並經學術研究單位完成粉碎實驗得知以下數據，試問以處理量100kg/hr之破碎機應採用那一型？為何？且能量消耗率（功率）應多少？ 1. 80%進料之粒徑平均小於5,000μm。 2. 經破碎機後要求有63.2%的粒徑小於500μm。 3. 廢棄物來源大部份為陶瓷類之下腳品。 4. 粉碎實驗數據： Dp(μm) W(kWh/ton) 766 60 631 70 529 80 450 90 388 100 經另一粒徑分析實驗求得Rosin-Rammler之 PSD的n值為0.756。 W對1/ 作圖求得斜率為2730，故由(5.3)式知： 　　10ωi=2730 所以Bond工作指數ωi=273 因進料率為100kg/hr，故能量消耗率為： 　50.48×0.1=5.048(kW) ＝ =50.48(kWh/ton)

粉碎機類型 布來格鉗夾式(Blake jaw)壓碎機

粉碎機類型 道奇鉗夾式(Dodge jaw)壓碎機

粉碎機類型 偏旋壓碎機

粉碎機類型 迴轉刃狀剪切機

粉碎機類型 蟹爪式(claw)鎚磨機

粉碎機類型 鎚磨機

粉碎機類型 狀磨機

型式 項目 壓碎機 切碎機 磨碎機 優　　點 ‧易連續操作 ‧處理容量大 ‧廢棄物中偶而雜混金屬，玻璃類影響較小 ‧低震動、低噪音 ‧低粉塵排放 ‧易維修 ‧適用性廣 ‧易調節切碎物大小 ‧處理後之廢棄物粒徑均勻 ‧易自動控制操作 ‧適合多種廢棄物 ‧設施佔地較小 缺　　點 ‧處理後之廢棄物粒徑大且不均勻 ‧易堵塞故障 ‧耗能源 ‧受廢棄物中偶而混雜金屬類影響較大 ‧不適合大量處理 ‧處理速率慢 ‧易震動、高噪音 ‧易產生粉塵 ‧爆炸物質混入時易產生爆炸危險 適用範圍 與領域 ‧一般性工業區事業廢棄物 ‧輕質之回收陶瓷鐵鋁罐類廢棄物 ‧陶瓷窯業、金屬加工業等 ‧具黏彈性廢棄物如廢輪胎類 ‧可燃性粗大傢俱或建築廢料 ‧紡織業、食品業等 ‧石化類（如塑膠）相關廢棄物 ‧高水份或泥狀廢棄物亦適用 ‧石化業、農漁業等

分選方法 1.風力分離法 利用廢棄物本身密度或重量不同，藉用風力將其分離者。 1.風力分離法 　　利用廢棄物本身密度或重量不同，藉用風力將其分離者。 2.篩分法 　　應用篩網之孔徑不同將已破碎或原有大小不等之廢棄物按尺寸大小分 離者。 3.磁選法 　　利用磁力回收金屬類物質。 4.水分法 　　利用水力混合廢棄物，依其比重分離者。 5.靜電類分法 　　各種不同廢棄物依其在電場內靜電性質之差異而被分開。 6.渦電篩選法 　　特別用於回收銅、鋅與鐵等。 7.光分法 　　利用光學原理（如折射）分離如玻璃類（或按顏色）廢棄物。

風力分選之風量計算 直式： 橫式： u：空氣所需最小速度(m/s) 　　s：廢棄物之比重(–) 　　d：廢棄物最大相當粒徑(cm)

現擬利用一套風力分選機以處理某都市垃圾，並藉此回收部份可用的塑膠袋及紙類，設經檢驗單位物理分析後得知該垃圾之平均比重為0 現擬利用一套風力分選機以處理某都市垃圾，並藉此回收部份可用的塑膠袋及紙類，設經檢驗單位物理分析後得知該垃圾之平均比重為0.48，且其中最大相當粒徑約7.53cm（已經破碎處理），試分別預估直立式與橫臥式之風力分選機的風量（若風管直徑皆為100cm）？ 1.對直立式風力分選機，由(5.7)式知： 2.對橫臥式風力分選機，由(5.8)式知： =16.73(m/s) =45.74(m/s) 3.由上計算結果比 較可知橫式風力 分選機所需的風 量較小，故較省 能源，然較占空 間。 故風量 故風量 　　　=13.13(m3/s) 　　　=35.9(m3/s)

篩分機 旋轉篩分機

篩分機 電動振動篩分機

篩分機 擺動篩分機

磁選機 滑輪式磁選機

磁選機 懸筒式磁選機

磁選機 帶狀式磁選機

廢棄物處理中典型的物質磁選設備示意圖

壓縮的目的 便於搬運，節省搬運費用。廢棄物在收集時，使用廢棄物托運車將廢棄物加以壓縮，則該車容量增大；又在回收紙類、纖維時，回收物須經壓縮後，再運往製造工廠，可以節省堆放之空間。 利於作成廢棄物衍生燃料(refuse-drived fuel)，將廢棄物分類後把可燃部份，利用壓縮方法製成固體燃料。 延長掩埋場之有效使用年限。在掩埋之前將廢棄物壓縮，可以減小體積，延長掩埋場之使用年限。 易於廢棄物固型化處理。廢棄物欲以混凝土包覆固型化，以作為隔堤之用時，須先加以壓縮使密度提高，體積縮小，結構紮實。

密閉式壓縮 高壓密閉式：壓力大於15kg/cm2 　　如廢棄物集中處理場轉運站內設置固定型的廢棄物之高壓壓縮，將收集之廢棄物經壓縮機推入大型貨櫃內，再轉運至處理位置。此高壓密閉式的壓縮可依廢棄物性質減少原積體至1/2~1/3之間。另用在廢棄物衍生燃料之壓縮亦大多採用高壓密閉式，如此可使廢棄物壓縮成密度較大的衍生燃料，俾利貯存、搬運與燃燒時進料等方便使用。而固型化壓縮處理時，採用高壓密閉式壓縮可使廢棄物密度增加到0.8~1.2g/cm3。 低壓密閉式：壓力小於15kg/cm2 　　此方法多用於都市垃圾前處理或用在本身性質極為膨鬆之廢棄物壓縮，其可使廢棄物比密度由0.25增至約0.45。如裝有壓縮設備之子車，垃圾倒入子車後再經此密閉式壓縮推入車內；增加垃圾裝載量再由母車轉載至處理場；另也常用於一般事業廢棄物之貨櫃搬運車。

開放式壓縮 開放式壓縮又稱重力式壓縮，主要是其壓縮方法是靠機器設備本身重量，不需額外施加耗能源的壓力，因此該方法並不適合於如廢棄物衍生燃料或固型化等壓縮。最常見者如垃圾掩埋場之壓縮處理，藉著壓縮設備之重量，將舖放之垃圾加以壓縮，如此可使比密度由0.25增至0.35~0.55之間。

乾燥程序 乾燥(drying)前處理係指由廢棄物中除去水份(moisture)，如焚化處理前若先加以乾燥可使該廢棄物增高低發熱值，除了利於進料外亦提升燃燒效率。乾燥前處理尤其用於高水份之廢棄物，如污泥焚化處理中之污泥進料由原先含水份高達80%以上（不易進料），乾燥處理後至約50%。乾燥與脫水是異途同歸的兩種不同方法，其目的皆為了去除水份，乾燥係利用外來熱源將水分子經由「潛能(latant energy)」變化而離開原廢棄物；而脫水則係利用「機械能(mechanical energy)」使水分子拋離或脫離原廢棄物。乾燥所採用之加熱方法不外以下三種： 1.對流(convection)：藉加熱媒體（如空氣）直接與濕廢棄物接 觸傳熱乾燥者。 2.傳導(conduction)：經由加熱面與待乾燥之廢棄物接觸，再經 由傳導方式乾燥者。 3.輻射(radiation)：藉著輻射方式將熱傳至廢棄物者。

乾燥機 隧道式乾燥機 廂盤型乾燥機

乾燥機 旋轉圓筒乾燥機示意圖