隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大和人民生活水平的不斷提高，我國的城市生活垃圾產(chǎn)生量不斷增長，年產(chǎn)垃圾已達(dá)1.5億噸，城市生活垃圾成分也發(fā)生了很大變化，如密度不斷降低，可壓縮性增強(qiáng)，可回收資源逐漸增多。對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行填埋是處理垃圾的主要方法，由于垃圾量大，成分復(fù)雜，危害性強(qiáng)，在近郊垃圾填埋場填滿的情況下，只能開辟遠(yuǎn)郊的填埋場，由于運(yùn)輸距離的延長，再用普通的垃圾運(yùn)輸方式容易造成運(yùn)輸中的虧載現(xiàn)象。若對(duì)城市生活垃圾進(jìn)行有效的壓縮，使垃圾的密實(shí)度增加，那么垃圾填埋場的容量可相應(yīng)增加，使用壽命也可延長，同時(shí)可有效提高城市生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)效率。所以對(duì)城市生活垃圾組成特性和壓縮特性進(jìn)行研究有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
目前，國內(nèi)外垃圾壓縮設(shè)備的壓縮裝置都是采用普通平式壓頭進(jìn)行壓縮，這種壓頭的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但存在的問題是由于壓頭面積相對(duì)垃圾集裝箱的壓縮端面較小，當(dāng)壓縮時(shí)只能將垃圾集裝箱內(nèi)與壓頭接觸或者靠近壓頭的垃圾進(jìn)行壓縮，而垃圾集裝箱內(nèi)遠(yuǎn)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(qiáng)度，加大動(dòng)力源，從而使整個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)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(jié)構(gòu)形式來改善壓縮效果，達(dá)到在不增加成本的前提下提高壓縮效果，通過試驗(yàn)研究取得了一些有意義的數(shù)據(jù)。
2試驗(yàn)設(shè)備及方法
由于國內(nèi)在城市生活垃圾壓縮方面的試驗(yàn)設(shè)備幾乎是一個(gè)空白，因此研制了城市生活垃圾壓縮試驗(yàn)臺(tái)。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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。壓縮裝置有多種壓頭組成，這些壓頭可以調(diào)整成多種不同壓縮方式進(jìn)行工作，以反映不同的工作狀態(tài)；壓縮垃圾箱收納壓頭壓縮的垃圾，其上布置了十個(gè)壓力傳感器測量壓縮垃圾箱內(nèi)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分別完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理工作。
3城市生活垃圾成分和密度分析
試驗(yàn)是在去年第四季度進(jìn)行的。試驗(yàn)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?cè)丝?00萬人，生活水平和燃?xì)饴识驾^高，對(duì)其城市生活垃圾進(jìn)行分析和試驗(yàn)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(gè)小區(qū)中每個(gè)小區(qū)各取城市生活垃圾200千克后進(jìn)行混合，然后對(duì)這1000千克城市生活垃圾進(jìn)行手工分選，選出不同成分，分別稱其質(zhì)量，與總質(zhì)量的比值即為該成分的含量，數(shù)據(jù)見表1。
壓縮垃圾箱為了增加強(qiáng)度做成八棱體結(jié)構(gòu)并在兩端和中間部位增設(shè)加強(qiáng)筋，實(shí)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(yàn)，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(shù)據(jù)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(shí)城市生活垃圾中的可回收成分較多，已達(dá)到20%以上。

4壓縮試驗(yàn)結(jié)果與分析
針對(duì)現(xiàn)有壓縮式垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站存在的主要問題，在大量研究的基礎(chǔ)上，我們提出了一種新型壓頭結(jié)構(gòu)――楔形壓頭。通過對(duì)目前常用的普通平壓頭和新型楔形壓頭進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)和數(shù)據(jù)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(yàn)
目前城市生活垃圾壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)站采用的都是普通平壓頭對(duì)垃圾進(jìn)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(yù)壓箱，液壓站提供壓力，由液壓缸推動(dòng)壓頭將預(yù)壓箱內(nèi)垃圾推壓入壓縮垃圾箱內(nèi)，經(jīng)過多次壓縮，直到垃圾充滿垃圾壓縮箱。試驗(yàn)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(nèi)垃圾在不同壓力時(shí)的壓實(shí)密度。如在液壓站加壓2Mpa時(shí)，也即壓頭施加于垃圾的壓力為0.1Mpa時(shí)，通過裝入垃圾多次壓縮，直到壓頭推不動(dòng)垃圾為止，這時(shí)垃圾箱可多裝入垃圾60千克，可知此時(shí)的壓實(shí)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(jì)算不同壓力下的數(shù)據(jù)，得到施加于垃圾的壓力與壓實(shí)垃圾密度之間的關(guān)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(nèi)（0～0.4Mpa），施加壓力對(duì)壓實(shí)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(duì)增加垃圾的壓實(shí)密度效果變化已不明顯?？紤]到壓縮裝置的經(jīng)濟(jì)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(nèi)較好。
4.2楔形壓頭壓縮試驗(yàn)
楔形壓頭如圖3所示，可通過調(diào)整角度α來試驗(yàn)垃圾的壓縮效果。同樣在液壓站加壓2Mpa的情況下，通過進(jìn)行楔形壓頭壓縮試驗(yàn)，經(jīng)過多次試驗(yàn)，得出在角度=α30度時(shí)壓縮效果較好，這時(shí)可以多裝入垃圾100千克，故此時(shí)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(yàn)，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(shí)能節(jié)省30%的功率。
4.3測量數(shù)據(jù)分析
為了測量壓縮垃圾箱內(nèi)垃圾壓力變化情況，在壓縮垃圾箱上安裝了十個(gè)壓力傳感器，1、5和8號(hào)傳感器位于頂面的中心線上，2、6和9號(hào)傳感器位于前側(cè)面的中心線上，3、7和10號(hào)傳感器位于底面的中心線上，4號(hào)傳感器位于后側(cè)面的中心上，其安裝位置如圖4所示。對(duì)不同壓頭分別進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，并根據(jù)垃圾裝載量的多少和加載壓力大小分別記錄各個(gè)時(shí)刻傳感器的壓力值。表2數(shù)據(jù)是三種不同壓縮情況時(shí)記錄的傳感器壓力值。
表2三種不同情況壓縮時(shí)傳感器的壓力值

分析表2的數(shù)據(jù)可以得出一些規(guī)律：
第二組數(shù)據(jù)的壓力值大都比第一組測試數(shù)據(jù)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(nèi)部垃圾的壓力分布，破壞了平壓頭對(duì)垃圾構(gòu)成的平衡，使垃圾箱兩側(cè)的壓力增大（6號(hào)傳感器位置），而其它部位的壓力減小。隨著垃圾量的繼續(xù)壓入，直到又達(dá)到新的平衡，這時(shí)的第三組數(shù)據(jù)可以看出，除中心位置的4號(hào)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(shí)度，從而達(dá)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(yàn)是一致的。
5結(jié)論
綜合本文試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，得出如下結(jié)論：
（1）我國的城市生活垃圾密度越來越低，通過對(duì)其進(jìn)行壓縮可以有效提高垃圾壓實(shí)度和轉(zhuǎn)運(yùn)效率。
（2）我國的城市生活垃圾可回收成分越來越多，對(duì)其進(jìn)行資源化回收是非常必要的。
（3）對(duì)城市生活垃圾施加壓力范圍在0～0.3MPa時(shí)，垃圾的壓縮效果變化比較明顯，結(jié)合壓縮的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)垃圾進(jìn)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(jié)省能源，建議大量推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)略