固体废物处理与处置工程.docx
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固体废物处理与处置工程
.《固体废物处理与处置工程》
1.绪论
固体废物的定义、来源、分类方法、危害及污染控制和固体废物的管理（相关法规、管理原则、管理制度和管理标准）
3）固体废物:
是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或虽未丧失利用价值但被抛弃或放弃的固态、半固固体废物的危害:
堆放占用大量土地,污染土壤;污染大气;污染水体;影响环境卫生,广泛传播疾病;处置不当,造“三化原则”:
无害化（通过采用适当的工程技术手段对废物进行处理,使其对环境不产生污染,不至于对人体健康产生态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
成污染会影响人体健康。
影响）;减量化（通过适当的手段减少和减小固体废物的数量和体积）;资源化（从固体废物中回收有用的物质和能源,加快物质循环,创造经济价值的广泛的技术和方法）。
4）
5）
a.
b.
c.全过程管理原则:
对固体废物从生产、收集、运输、综合利用、处理、贮存、处置的全过程实行一体化的管理。
固体废物的分类:
按化学性质分为:
有机固体废物、无机固体废物;按照污染性分为:
一般固体废物、危险固体废物、放射性固体废物;按废物的来源分为:
工矿业固体废物、生活垃圾及其他固体废物。
6）减少工业固体废物污染的主要控制措施:
推行清洁生产审核;采用清洁资源能源;采用精料;改进生产工艺;加强生产过程控制;提高产品质量和寿命;发展物质循环利用工艺;进行综合利用;进行无害化处理处置。
7）固体废物处理:
只通过不同的物化或生化处理技术,将固体废物转化为便于运输、储存、利用及最终处置的另一种形体结构。
8）固体废物处置:
指对已无回收利用价值或确属不能再利用的固体废物采取长期置于生物圈隔离地带的技术措施,也是解决固体废物最终归宿的手段。
2.固体废物的收集、贮存及清运
城市生活垃圾的收集与清运、城市垃圾中转站的设置。
）垃圾收运费用占整个垃圾处理系统费用的60%~80%。
2）危险废物:
对人类、动植物以及环境的现在及未来构成危害的,具有一定的毒性、爆炸性、易燃性、腐蚀性、传染性、放射性以及其他化学反应特性的一种或几种危害特性的固体废物。
3）收集系统分为:
移动容器系统和固定容器系统。
城市垃圾源主要包括固定形式垃圾源和移动形式垃圾源。
4）收运站选址要求:
a.
b.
c.
d.
e.
f.科学规划设在垃圾集中或产垃圾多的地方对居民环境影响小的地方便于运输运作能耗最低便于回收利用
3.固体废物的预处理方法
固体废物的压实、破碎、分选（包括原理、工艺和设备等）。
1）预处理的目的:
方便后续的资源化、减量化和无害化的处理与处置。
2）预处理技术有:
压实、破碎、分选、脱水、固化、浮选。
3）固体废物压实:
用机械方法增加固体废物的聚集程度、增大容重、减小固体废物的表观体积,提高运输与管理效率的一种操作技术。
4）常用的固定式压实器:
水平压实器、三项联合压实器和回转式压实器。
5）压实器的选择:
主要针对固体废物的压实程度、选择合适的压缩比和使用压力。
6）压缩比:
固体废物经压实后体积减少的程度。
压缩比越小压实效果越好。
7）破碎:
利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块的固体废物分裂成小块的过程。
8）影响破碎效果的因素:
硬度:
韧性;解理（物料在外力作用下沿一定方向破裂成光滑平面的性质）;结构缺陷。
9）破碎方法可分为:
干式破碎、湿式破碎、半湿式破碎。
10）破碎比:
在破碎过程中,原废物粒度与破碎产物粒度的比值。
极限破碎比:
最大粒度破碎的前后之比（用的多）;
真实破碎比:
平均粒度破碎的前后之比。
11）固体废物破碎设备的选择因素:
a.
b.
c.所需的破碎能力;固体废物性质和颗粒的大小;对破碎产品粒径大小、粒度组成和形状的要求;
d.
e.
f.供料方式;安装操作现场情况;有效控制所需产品尺寸并使功率消耗达到最低。
12）常用破碎机:
颚式破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机和粉磨机。
13）机械分选的方法:
筛分、重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、摩擦与弹跳分选。
14）筛分原理:
利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面,而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上,完成粗细粒物料分离的过程。
筛分分为准备筛分、预先筛分和检查筛分、选择筛分、脱水或脱泥筛分。
15）筛分效率的影响因素:
筛分物料性质、筛分设备性能、筛分操作条件。
16）筛分效率是指实际得到的筛下产品质量与入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物料质量之比。
通常用筛分效率评定筛分设备的分离效率。
17）易筛粒:
粒径小于筛孔尺寸3/4的颗粒,容易通过粗粒形成的间隙到达筛面的颗粒;难筛粒:
粒径大于筛孔尺寸3/4的颗粒,不易通过粗粒形成的间隙到达筛面的颗粒。
18）重力分选:
包括重介质分选、跳汰分选、风力分选、摇床分选、惯性分选。
。
19）重力分选的影响因素:
物料颗粒的尺寸、颗粒与介质的密度差、介质的黏度。
20）跳汰分选主要用于混合金属的分离回收。
21）分选效果的评价:
回收率和品位（也即纯度）
回收率:
是指单位时间内从某一排料口中排出的某一组分的质量与进入分选机的这种组分的质量之比;
品位（也即纯度）:
是指单位时间内从某一排料口中排出的某一组分的质量与从这一排料口中排出的所有组分的质量之比。
22）固体废物的水分按存在形式分为:
间隙水、毛细管结合水、表面吸附水、内部水。
23）固体废物脱水的方法:
浓缩脱水和机械脱水。
24）浓缩脱水的方法:
重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法。
25）浓缩池分为:
间歇式和连续式。
26）机械脱水的过滤介质常用的有:
织物介质、粒状介质、多孔固体介质。
4.固体废物的物化处理
溶剂浸出和固体废物的稳定化/固化处理
1）常见的固体废物物化处理方法有:
浮选、溶剂浸出、稳定化/固化处理。
2）浮选:
根据不同物质被水润湿程度的差异对其进行分离的过程。
浮选原理:
通过在固体废物与水形成的料浆中加入浮选药剂扩大不同组分可浮性的差异,再通入空气形成无数细小气泡,使目的颗粒黏附在气泡上,并随气泡上
浮于料浆表面形成泡沫层后刮出,成为泡沫产品;不上浮的颗粒则留在料浆中,经适当处理后废弃。
3）浮选药剂:
捕收剂、起泡剂、调整剂。
捕收剂:
能够选择性的吸附在欲选颗粒上,使目的颗粒表面疏水,增加可浮性,使其易于向气泡附着的药剂。
起泡剂:
能够促进气泡形成,增加分选界面的药剂。
调整剂:
用来调整捕收剂的作用及介质条件的药剂。
4）正浮选:
将有用物质浮入泡沫产物,无用或回收经济价值不大的物质仍留在料浆内的浮选法;
反浮选:
将无用物质浮入泡沫产物,将有用物质留在料浆中的浮选法。
5）溶剂浸出:
是用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择性的溶解的物理化学过程。
6）稳定化:
将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的物质的过程。
固化:
在危险物质中添加固化剂,使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。
限定化:
将有毒化合物固体在固体粒子表面的过程。
包容化:
用稳定剂/固化剂凝聚,将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。
7）危险废物稳定化/固化处理产物为达到无害化必须具备的性能:
抗浸出性;抗干湿性、抗冻融性;耐腐蚀性、不燃性;抗渗透性;有足够的机械强度。
8）稳定化/固化处理效果的评价指标:
浸出速率（固化体浸于水或其他溶液中时,其中危险物质的浸出速率）、增容比（危险废物在稳定化/固化处理前后的体积比）、抗压强度（用来评价固化体的抗破坏性）。
5.固体废物的生物处理
固体废物的好氧堆肥处理、厌氧发酵处理、微生物浸出。
1）堆肥化:
在人工控制的条件下,依靠自然界中广泛存在的细菌、真菌、放线菌等微生物,人为的促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程。
2）堆肥化的影响因素:
供氧量;含水率;温度和有机物的含量;颗粒度;C/N比和C/P比;pH。
3）好氧堆肥的原理:
在好氧条件下,好氧微生物通过自身的分解代谢和合成代谢过程,把一部分有机物氧化分解为简单的无机物,并释放出能量,把另一部分有机物转化合成为自身的细胞物质,供微生物生长繁殖。
4）好氧堆肥过程的四个阶段:
潜伏阶段（驯化阶段）;中温阶段（产热阶段）;高温阶段;腐熟阶段。
5）厌氧消化处理:
厌氧条件下,利用厌氧微生物将固体废物中的有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程。
影响因素有:
厌氧条件;原料配比;添加物和抑制物;接种物;温度;pH;搅拌。
6.固体废物的热处理
固体废物的焚烧处理、热解处理和其它热处理方法
1）固体废物的热处理法:
高温下的焚烧、热解（裂解）、焙烧、烧成、热分解、煅烧、烧结。
2）燃烧必须具备的三个基本条件:
可燃物质、助燃物质和引燃火源,并在着火条件下才能燃烧。
。
3）常见的燃烧着火方式有:
化学自然燃烧、热燃烧、强迫点燃燃烧。
4）焚烧:
将固体废物进行高温分解和深度氧化的处理阶段。
是干燥脱水、热化学分解和氧化还原反应的综合作用过程。
5）焚烧过程分为:
干燥、热分解、氧化还原三个阶段。
6）干燥:
按热量传递方式,可分为传导干燥、对流干燥、辐射干燥。
7）燃烧可分为:
蒸发燃烧、分解燃烧、表面燃烧。
蒸发燃烧:
可燃物质受热融化,形成蒸汽后燃烧（蜡质类）;
分解燃烧:
可燃物质中的碳氢化合物受热分解,挥发为较小分子可燃气体后燃烧（纸、木材等）;
表面燃烧:
未经明显的蒸发、分解,与空气接触就直接燃烧（木炭、焦炭类）。
8）焚烧的影响因素:
固体废物性质;焚烧温度;停留时间;供氧量和物料的混合程度。
9）二恶英类物质（PCDDS）是已知的毒性最大的物质之一。
10）控制二恶英类物质可采用的三个措施:
①严格控制焚烧炉燃烧室温度和固体废物、烟气的停留时间,确保固体废物及烟气中有机气体,包括二恶英类物质前驱体的焚毁率;
②减少烟气在200°C~500°C温度段的停留时间,以避免或减少二恶英类物质的炉外生成;
③对烟气进行有效的净化处理,以去除可能存在的微量二恶英类物质。
11）评价焚烧效果的方法:
目测法;热灼减量法;二氧化碳法;有害有机物破坏去除率（DRE）。
12）焚烧炉的类型:
机械炉排焚烧炉;流化床焚烧炉;回转窑焚烧炉。
①机械炉排焚烧炉:
具有工艺先进、技术可靠、焚烧效率和热回收效率高,对垃圾适应性强等优点,但炉排材质要求高,加工、制造复杂,设备造价昂贵,一次性投资大,不适合经济不发达地区和中小城镇的垃圾处理;
②流化床焚烧炉:
具有固体废物焚烧效率高、负荷调节范围宽、污染物排放少、热强度高、适合燃烧低热值物料等优点,其基本特征在于炉膛内装有布风板、导流板、载热媒介惰性颗粒和在焚烧运行时物料呈沸腾状态。
③回转窑焚烧炉:
具有对固体废物适应性广、故障少、可连续运行等特点,但存在窑身较长、占地面积较大、热效率低、成本高等缺点。
13）热解:
是将有机物在无氧或缺氧状态下加热,使之成为气态、固态或液态可燃物质的化学分解过程。
14）热解的特点:
①可将固体废物中的有机物转化为以燃烧气、燃烧油和炭黑为主的可储存性能源;
②有利于减轻对大气环境的二次污染;
③废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中;
④由于保持还原条件,Cr3+不会转化为Cr6+;
⑤NOx的产生量少。
15）热解与焚烧二者的区别:
①焚烧是需氧氧化反应过程,热解是无氧或缺氧反应过程;
②焚烧是放热的,热解是吸热的;
③焚烧的主要产物是二氧化碳和水,热解的产物主要是可燃的低分子化合物;
④焚烧产生的热能一般就近直接利用,而热解生成的产物则可以储存及远距离运输。
16）热值:
单位质量生活垃圾燃烧释放出来的热量。
7.固体废物的资源化与综合利用
工业固体废物的综合利用、矿业固体废物的综合利用和城市生活垃圾的综合利用、农业固体废物的综合利用
1）粉煤灰的主要成分:
SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃炭。
2）粉煤灰的综合利用:
①用作生产建筑材料:
粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土、粉煤灰制砖、粉煤灰陶粒;
②筑路回填;
③用作农业生产:
用作土壤改良剂,用作农业肥料;
④回收工业原料:
回收煤炭、回收金属物质、分选空心微珠;
⑤用做环保材料:
制絮凝剂、吸附剂、用于废水处理。
3）煤矸石的综合利用:
①生产建筑材料:
生产水泥、煤矸石制砖、生产轻骨料;
②生产化工产品:
制结晶氯化铝、制水玻璃、生产硫酸铵化学肥料。
8.固体废物的填埋处置
生活垃圾填埋场的选址、规划、设计和防渗要求,日常运行与管理,渗滤液的收集与处理方法,垃圾填埋气体的收集与利用;生物反应器填埋场的基本原理、组成系统、设计和运行要素,填埋技术和发展历程与方向。
1）土地填埋分为:
卫生土地填埋和安全土地填埋。
2）卫生填埋法:
利用工程手段,采取有效技术措施,防止渗滤液及有害气体对水体、大气、土壤环境的污染,使整个填埋作业及废物稳定过程对公共卫生安全及环境均无危害的一种土地处置废物方法。
3）填埋场的自然条件:
①场地的地质条件要稳定;
②场址的竖向标高应不低于城市防排洪标准;
③厂区周围500m范围内不应有居民居住点;
④场址宜位于城市常年主导风向的下风向和城市取水水源的下游;
⑤场址就近应有相当数量的覆土土源。
4）填埋的优点:
①其一次性投资较低,运行也较为经济;
②适应性广,对生活废物的种类、性质、数量均无苛刻的要求;
③是一种相对完全、彻底的最终处理方式;
④运行管理相对简单。
5）填埋场场地容量至少供使用20年,覆土和填埋垃圾之比为1:
4或1:
3,较经济的废物运输距离不宜超过20km。
6）天然粘土类的防渗衬里,其场底及四壁衬里厚度要大于2m,渗透系数小于10-7cm/s。
7）调整层用于控制填埋场气体。
8）垃圾填埋气体的产生过程:
好氧分解阶段;好氧至厌氧的过渡阶段;酸发酵阶段;产甲烷阶段;填埋场的稳定阶段。
9）填埋场的水平防渗系统的结构类型:
单层衬里系统;单复合衬里系统;双层衬里系统;双复合衬里系统。
我国大部分地区的城市固体废物卫生填埋场多采用单层衬里系统和单复合衬里系统。
10）防渗结构分为:
水平防渗系统和终场防渗系统。
终场防渗系统包括表土层、保护层、排水层、防渗层、调整层。
11）渗滤液的特征:
有机污染物浓度高;氨氮含量高;磷含量普遍偏低;金属离子含量高;溶解性固体含量高;色度高;水质历时变化大。
12）填埋场的气体对环境的影响:
爆炸和火灾;对水环境的影响;对大气环境的影响。
9.危险性固体废物与放射性固体废物
危险性固体废物与放射性固体废物的定义、特点、分类;危险废物的收集、贮存、清运及管理制度;危险性固体废物（包括放射性固体废物）的固化处理基本原理与方法;危险性固体（包括放射性固体废物）安全处置基本原理、方法与运行管理;危险性固体废物的焚烧处理基本原理、技术方法与运行管理。
1）危险废物:
是指列入《国家危险废物名录》或根据国家规定的鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。
2）危险废物常用的处理方式:
物理处理技术;物理化学处理技术;生物处理技术。
而固化稳定化技术是最常用的物理化学技术之一。
危险废物的陆地最终处置方式:
安全填埋。
3）放射性固体废物处置系统应能提供足够长的安全隔离期,不应少于300年;高放废物和超铀废物的隔离期,不应少于10000年。
4）处置场在正常运行和事故情况下,对操作人员和公众的辐射防护应符合我国辐射防护规定的要求,并应遵循“可合理做到的尽可能低”的原则。
5）近地表处置:
指地表或地下、半地下的,具有防护覆盖层的、有工程屏障或没有工程屏障的浅埋处置,深度一般在地面下50m以内。
6）安全填埋场的选址:
满足填埋场基础层的要求;现场或附近有充足的粘土资源;位于地下水和饮用水水源地主要补给区之外,下游无集中供水井;地下水位应在不透层3m以下;天然地层岩性相对均匀、面积广、厚度大、渗透率低;地质构造相对简单、稳定,没有活动性断层。
7）高放射性废物:
指乏燃料在后处置过程中产生的高放射性废液及其固化体。
8）高放射性废物深地质处置一般采用“多屏障系统”设计原理。
9）选择高放射性废物处置库围岩要考虑的主要因素:
①围岩的矿物组成、化学成分和物理特征;
②岩石的水力学性能;
③岩石的力学和热学性能。
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