第 5 章 前處理方法與技術.

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1 第 5 章 前處理方法與技術

2 5.1　破碎 5.2　分選 5.3　壓縮 5.4　乾燥

3 廢棄物前處理之主要目的為： 1.增進清運或運送效率。 2.減少後續處理成本。 3.降低處理設備耗損。 4.資源回收與再利用。

4 而廢棄物前處理方法依現行「較常用者」大致可分為：
1.破碎(shredding或crushing等)。 2.分選(sorting或separation)。 3.壓縮(compaction)。 4.乾燥(drying)。 5.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。

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6 一、 破碎方法與設計 破碎的方法依其作用方式(mode of action)不同可粗分為以下五種： 1.壓碎(crushing)。 2.剪碎或切碎(shearing, cutting或shredding*)。 3.磨碎(griding)。 4.衝擊(impact)。 5.撕碎(tearing或shredding)。

7 商業化之廢棄物破碎機種類，分為下類四種：
1.超低溫乾式破碎 2.常溫乾式破碎 3.半濕式破碎 4.濕式破碎

8 Rosin-Rammler顆粒粒徑分佈函數(distribution function)來定義如：
y=1-exp(-x/xc)n (5.1) 其中：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）

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11 ωi是Bond工作指數(Bond work index)
(1-y)=exp(-x/xc)n DP=xc(1.61)1/n

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17 二、壓碎機 利用機械之硬體面(rigid)將廢棄物擠壓成小碎片的破碎機通稱為壓碎機，較常用者有鉗夾式（或稱顎式）壓碎機(jaw crusher)與偏旋壓碎機(gyratory crusher)。

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21 三、剪切機 剪切機(cutting machine)有幾個特點為前述之壓碎機所不及者： 1.對極黏或富彈性之廢棄物亦能適用。 2.可剪切成形狀較固定或大小的廢棄物。 3.較易維修。 另剪切機之優點為震動、噪音、粉塵等不易發生，然而卻有「不適合大量處理（最大約15噸／時）」之缺點。

22 四、 磨碎機

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29 一、分選意義與方法 機械分離方法有許多種，其中最常見者有過濾(filtration)、篩分(screening)與類分(classification)等主要三種分選之目的為： 1.回收資源：選出可再利用的物質。 2.降低中間處理負荷：將不適合處理的物質分離，以提高處理效率。 3.利於進料控制：尤其焚化或熱裂解處理時易控制進料。 4.減少二次公害：將特殊或不易處理物分離以避免因處理不完全而造成二次污染。

30 分選方法有以下七種， 1.風力分離法 2.篩分法 3.磁選法 4.水分法 5.靜電類分法 6.渦電篩選法 7.光分法

31 二、風力分離法 風力分離法(air separation)係藉用風力將不同重量或大小之廢棄物加以分類 直式： 橫式：

32 橫式： (5.8) 其中： 　　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) 風力類分機較常見者有三種：

33 (一) 直立槽型(vertical chute type)
(二) 震動型(vibration type) (三) 彎曲管道型(Zigzag type)

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36 三、 篩分法 篩分法係指將大小不同之某物料顆粒，通過一個或數個多孔面，使物料分成兩種或兩種以上大小較原物料均勻之物料。

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38 (一) 旋轉篩分機

39 (二) 振動篩分機

40 (三) 擺動篩分機

41 四、 磁選法 磁選法(magnetic classification)是屬於分選法中專為分離“可磁化(magnetization)”廢棄物與非磁化廢棄物的方法；尤用以含鐵類之廢棄物，因此類廢棄物既不易焚化亦不利於掩埋處理，而最佳方法即是資源再生利用。

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43 可分下列三種： (一) 滑輪式(magnetic pulley) (二) 懸筒式(suspended magnetic drum) (三) 帶狀式(magnetic belt)

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48 一、壓縮意義與目的 廢棄物壓縮之目的有四： 1.便於搬運，節省搬運費用 2.利於作成廢棄物衍生燃料(refuse-drived fuel) 3.延長掩埋場之有效使用年限 4.易於廢棄物固型化處理。

49 二、 壓縮方法 (一) 密閉式(closed)壓縮 1.高壓密閉式：壓力大於15kg/cm2 2.低壓密閉式：壓力小於15kg/cm2

50 (二)開放式(open)壓縮 選擇壓縮機應考慮之因素甚多，一般最需考慮者有： 1.廢棄物之性質 2.運送與填送於壓縮之方法。 3.壓縮後之處理方法與用途。

51 4.壓縮機之設計因素 (1)荷載槽大小 (2)回程時間 (3)容量 (4)壓縮壓力 (5)壓縮比 5.操作因素 6.地點的考慮

52 乾燥(drying)前處理係指由廢棄物中除去水份(moisture)
乾燥所採用之加熱方法不外以下三種： 1.對流(convection) 2.傳導(conduction) 3.輻射(radiation) 目前市面常見用於廢棄物之乾燥機有： 1.廂盤型乾燥機(tray dryer)。 2.隧道式乾燥機(tunnel dryer)。 3.迴轉乾燥機(rotary dryer)。

53 一、 乾燥原理與設計

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58 二、 廂盤型乾燥機

59 三、 隧道式乾燥機

60 四、 迴轉乾燥機

61 符號說明 A ：每單位重量乾物料之乾燥表面 [m2/kg] d ：粒徑 [m,cm] D ：粒徑 [μm]
G ：試料（廢棄物）重量 [kg] n ：Rosin-Rammler粒徑分佈函數之常數 [-] P ：水之分壓 [mmHg] R ：乾燥速率 [kg/min．kg] S ：比重 [-] t ：時間 [min,hr] u ：空氣速度 [m/s]

62 y ：顆粒粒徑小於x之所有廢棄物佔全部的重量 [-] 百分比
x ：粒徑 [cm] xc ：粒徑特性值 [cm] X ：自由水份比（重量百分比） [-,%] XC ：臨界點之自由水份比 [-,%] ωi ：Bond工作指數 [-] W ：比能量 [kWh/ton] Wt ：總重量 [kg] y ：顆粒粒徑小於x之所有廢棄物佔全部的重量 [-] 百分比

63 1.簡答題： (1)廢棄物前處理之目的　(2)常用的廢棄物前處理方法　(3)何謂分選　(4)何謂低壓密閉式壓縮　(5)自由水份
2.依作用方式，破碎方法可分為那幾種？ 3.設某堆廢棄物之平均大小為80cm(DF)，且利用篩網分佈其粒徑之Rosin-Ramler分佈函數n值為0.95，現若欲破碎20ton/hr的廢棄物，使其xc=8.5cm，則所耗力率應是多少？（設Bond工作指數為350） 4.試比較壓碎機、切碎機與磨碎機之優劣點與適用範圍？

64 5.某事業廢棄物經粉碎試驗得知以下資料與數據，試估計處理150kg/hr之破碎機的消耗功率應是多少？
(1)80%進料之粒徑小於2,000μm (2)經破碎後要求應有63.2%之粒徑小於200μm (3)粒徑分佈之Rosin-Rammler函數n=0.84 (4)粉碎實驗數據： Dp(μm) W(kWh/ton) 800 60 731 70 640 80 520 90 390 120

65 6.目前市面常用的分選方法有那些？其分選原理為何？
7.設以風力分選機（風管直徑=100公分）回收廢棄物中的紙類，經檢測單位對物理分析後得知該廢棄物之平均比重為0.32，且其中最大相當粒徑約10.5cm（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？ 8.試說明並比較常用的三種篩分機之功能與優劣點？ 9.依磁鐵相對於廢棄物輸送位置之不同，磁選機可分為那幾種？其特色分別為何？ 10.試申論壓縮之意義與目的？

66 11.脫水與乾燥之原理與功能有何異同？ 12.試申論廢棄物之乾燥原理？ 13.設現有一批廢棄物（80%以為塑膠製品類）至少10噸以上，擬以某中間（熱）處理方法進行處理，唯須配合前處理作業，若經評估以破碎較適宜，請依表5-2的建議，提出採用那種破碎機較適合，為什麼？ 14.試舉例說明廢棄物清理過程中，有那些不同的前處理方式？ 15.假設ωi=450且產出的xc為1.45cm, 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100ton/hr之能量需求量？