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随着城市规模的不断扩大和人民生活水平的不断提高，我国的城市生活垃圾产生量不断增长，年产垃圾已达1.5亿吨，城市生活垃圾成分也发生了很大变化，如密度不断降低，可压缩性增强，可回收资源逐渐增多。对城市生活垃圾进行填埋是处理垃圾的主要方法，由于垃圾量大，成分复杂，危害性强，在近郊垃圾填埋场填满的情况下，只能开辟远郊的填埋场，由于运输距离的延长，再用普通的垃圾运输方式容易造成运输中的亏载现象。若对城市生活垃圾进行有效的压缩，使垃圾的密实度增加，那么垃圾填埋场的容量可相应增加，使用寿命也可延长，同时可有效提高城市生活垃圾转运效率。所以对城市生活垃圾组成特性和压缩特性进行研究有重要的经济效益和社会效益。
目前，国内外垃圾压缩设备的压缩装置都是采用普通平式压头进行压缩，这种压头的优点是结构简单，但存在的问题是由于压头面积相对垃圾集装箱的压缩端面较小，当压缩时只能将垃圾集装箱内与压头接触或者靠近压头的垃圾进行压缩，而垃圾集装箱内远离压头的边角部分的垃圾则得不到有效压缩，从而影响了垃圾集装箱的装载容量。如果通过增大压力来提高压缩效果，势必要提高压缩装置和垃圾集装箱等的强度，加大动力源，从而使整个转运站的成本上升。为此我们提出了一种新的压缩方式，通过改变压头的结构形式来改善压缩效果，达到在不增加成本的前提下提高压缩效果，通过试验研究取得了一些有意义的数据。
2试验设备及方法
由于国内在城市生活垃圾压缩方面的试验设备几乎是一个空白，因此研制了城市生活垃圾压缩试验台。它有五部分组成：压缩装置、压缩垃圾箱、液压工作站、测试仪器和计算机数据处理系统。压缩装置有多种压头组成，这些压头可以调整成多种不同压缩方式进行工作，以反映不同的工作状态；压缩垃圾箱收纳压头压缩的垃圾，其上布置了十个压力传感器测量压缩垃圾箱内垃圾的压力变化情况；液压工作站用以提供0～16Mpa的工作压力；测试仪器和计算机数据处理系统分别完成数据采集和数据处理工作。
3城市生活垃圾成分和密度分析
试验是在去年第四季度进行的。试验用城市生活垃圾取自淄博市，淄博市是位于我国东部的一所中型城市，总人口500万人，生活水平和燃气率都较高，对其城市生活垃圾进行分析和试验研究，在我国的大中城市中具有一定的代表性。从位于市东西南北中部的五个小区中每个小区各取城市生活垃圾200千克后进行混合，然后对这1000千克城市生活垃圾进行手工分选，选出不同成分，分别称其质量，与总质量的比值即为该成分的含量，数据见表1。
压缩垃圾箱为了增加强度做成八棱体结构并在两端和中间部位增设加强筋，实际容积为0.40立方米，在自由装载的情况下，通过三次试装试验，装满垃圾箱的城市生活垃圾平均重量为115千克，算出城市生活垃圾的天然密度为0.2875吨/立方米。分析以前的数据表明，一般情况下我国城市生活垃圾密度为0.3～0.5吨/立方米，由此可见，随着我国人民生活水平的不断提高，我国的城市生活垃圾的密度降低，可压缩性较大；同时城市生活垃圾中的可回收成分较多，已达到20%以上。
4压缩试验结果与分析
针对现有压缩式垃圾转运站存在的主要问题，在大量研究的基础上，我们提出了一种新型压头结构――楔形压头。通过对目前常用的普通平压头和新型楔形压头进行对比试验和数据分析，新型压头可以明显改善垃圾的压缩效果。
4.1普通平压头压缩试验
目前城市生活垃圾压缩转运站采用的都是普通平压头对垃圾进行压缩，普通平压头压缩装置如图1所示。压缩过程如下：垃圾倒入预压箱，液压站提供压力，由液压缸推动压头将预压箱内垃圾推压入压缩垃圾箱内，经过多次压缩，直到垃圾充满垃圾压缩箱。试验是先从液压站加压1Mpa开始，然后压力每增加1Mpa分别记录压入垃圾箱中垃圾的重量，算出垃圾箱内垃圾在不同压力时的压实密度。如在液压站加压2Mpa时，也即压头施加于垃圾的压力为0.1Mpa时，通过装入垃圾多次压缩，直到压头推不动垃圾为止，这时垃圾箱可多装入垃圾60千克，可知此时的压实垃圾密度为0.4375吨/立方米，垃圾的体积压缩比r为：
式（1）中：V i——压缩前垃圾的初始体积
Vf——压缩后垃圾的最终体积；
V0——压缩垃圾箱的体积；
W0——压缩垃圾箱容纳不压缩的最大平均垃圾重量；
W——压缩垃圾箱比不压缩多容纳的压缩垃圾重量。
通过计算不同压力下的数据，得到施加于垃圾的压力与压实垃圾密度之间的关系，如图2所示。
由图2可以看出，随着压力的增加，压缩垃圾的密度的变化趋势逐渐减缓，在施加压力较小的范围内（0～0.4Mpa），施加压力对压实后的密度变化较为明显，但随着压力的增加，这一影响逐渐减小，说明过高的压力对增加垃圾的压实密度效果变化已不明显。考虑到压缩装置的经济性和压缩效果等多方面的因素，选择压头的压力一般在0.1～0.2Mpa范围内较好。
4.2楔形压头压缩试验
楔形压头如图3所示，可通过调整角度α来试验垃圾的压缩效果。同样在液压站加压2Mpa的情况下，通过进行楔形压头压缩试验，经过多次试验，得出在角度=α30度时压缩效果较好，这时可以多装入垃圾100千克，故此时的压缩比为1.87。
比较普通平压头和楔形压头的压缩效果，可以看出在相同的压缩条件下，楔形压头多压入垃圾量是普通平压头多压入垃圾量的1.67倍。通过试验，还得到：用普通平压头要同样多压入100千克的垃圾，需要2.6MPa的压力，由此可知楔形压头比普通平压头压缩时能节省30%的功率。
4.3测量数据分析
为了测量压缩垃圾箱内垃圾压力变化情况，在压缩垃圾箱上安装了十个压力传感器，1、5和8号传感器位于顶面的中心线上，2、6和9号传感器位于前侧面的中心线上，3、7和10号传感器位于底面的中心线上，4号传感器位于后侧面的中心上，其安装位置如图4所示。对不同压头分别进行压缩试验，并根据垃圾装载量的多少和加载压力大小分别记录各个时刻传感器的压力值。表2数据是三种不同压缩情况时记录的传感器压力值。
表2三种不同情况压缩时传感器的压力值
分析表2的数据可以得出一些规律：
第二组数据的压力值大都比第一组测试数据的压力值有所降低，这是由于在楔形压头的作用下改变了压缩垃圾箱内部垃圾的压力分布，破坏了平压头对垃圾构成的平衡，使垃圾箱两侧的压力增大（6号传感器位置），而其它部位的压力减小。随着垃圾量的继续压入，直到又达到新的平衡，这时的第三组数据可以看出，除中心位置的4号传感器压力减小外，其余的压力都有所增加，尤其是边角部分的压力增加较为显著，这样也就增加了边角部分垃圾的压实度，从而达到了增加垃圾装载量的效果，这与前面的压缩垃圾装载量试验是一致的。
5结论
综合本文试验和数据分析，得出如下结论：
（1）我国的城市生活垃圾密度越来越低，通过对其进行压缩可以有效提高垃圾压实度和转运效率。
（2）我国的城市生活垃圾可回收成分越来越多，对其进行资源化回收是非常必要的。
（3）对城市生活垃圾施加压力范围在0～0.3MPa时，垃圾的压缩效果变化比较明显，结合压缩的经济性，对垃圾进行压缩的压力选择在0.1～0.2MPa较合适。
（4）楔形压头能有效提高垃圾的压缩效果和集装箱的装载容量，节省能源，建议大量推广应用。
参考文献略
