固体废物复习资料整理.doc

第一章 绪论固体废物，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者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固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。按照污染特性可将固体废物分为：危险废物、一般固体废物、放射性固体废物危险特性：反应性、毒性、易爆易爆性、腐蚀性、传染性危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。”“三化”原则：“资源化”、“无害化”、“减量化”量化途径：1）选用合适的生产原料。2）采用无废或低废工艺3）提高产品质量、使用寿命，提高物品重复利用次数。4）废物综合利用资源化就是指采用适当的技术从固体废物中回收有用组分和能源，加速物质和能源的循环，再创经济价值的方法。固体废物资源化的范畴1)物质回收2)物质转化3)能量转化固废法确立了对固体废物进行全过程管理的原则，对固体废物从产生、收集、运输、利用、贮存、处理和处置的全过程及各个环节都实行控制管理和开展污染防治，故亦称为“从摇篮到坟墓”的管理原则。管理制度：1、分类管理制度2、工业固体废物申报登记制度3、固体废物污染环境影响评价制度及其防治设施的“三 同时”制度4、排污收费制度5、限期治理制度6、进口废物审批制度7、危险废物行政代执行制度8、危险废物经营许可证制度9、危险废物转移报告制度 固体废物污染控制途径：（一）改革生产工艺 1、采用清洁生产； 2、采用精料； 3、提高产品质量和使用寿命。（二）发展物质循环利用工艺（三）进行综合利用（四）进行无害化处理与处置固体废物资源化途径：一）提取各种有价组分二）生产建筑材料三）生产农肥四）回收能源五）取代某种工业原料固体废物的最终处置： 海洋处置：深海投弃、海上焚烧 陆地处置：土地耕作、工程库或贮留池贮存、土地填埋、深井灌注固体废物综合处理系统第三章固体废物的预处理压实：指用机械方法增加固体废物集聚程度，增大容重和减少固体废物表观体积，提高运输与管理效率的一种操作技术。目的：一方面可增大容重、减少固体废物体积以便于装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本；另一方面可制取高密度惰性块料，便于贮存、填埋或作为建筑材料使用。常见的固定式压实器(1)水平式压实器：靠做水平往复运动的压头将废物压到矩形或方形的钢制容器中。适用于压实城市垃圾。先将垃圾加入装料室，启动具有压面的水平压头，使垃圾致密化和定形化，然后将坯块推出。推出过程中，坯块表面的杂乱废物受破碎杆作用而被破碎，不致防碍坯块移出。(2)三向垂直压实器：具有三个互相垂直的压头，依次施压。适合于压实松散金属废物。它具有三个互相垂直的压头，金属等类废物被置于容器单元内，而后依次启动1、2、3三个压头，逐渐使固体废物的空间体积缩小，容重增大，最终达到一定的尺寸。压后尺寸一般在2001000mm之间。一般用作金属类废物压实器。(3)回转式压实器(4)城市垃圾压实器 移动式压实设备: 带有行驶轮或可在轨道上行驶的压实器称为移动式压实器。按压实过程工作原理不同，可分为碾（滚）压、夯实、振动三种破碎：在外力作用下破坏固体废物质点间的内聚力使大块的固体废物分裂为小块的过程。作用：减小固体废物的颗粒尺寸；降低空隙率、增大废物容重，有利于后续处理与资源化利用。破碎方法: 1、干式破碎（1）机械能破碎：利用破碎工具对固废施力而将其破碎的方法。破碎作用分为挤压、劈碎、剪切、磨剥、冲击破碎等。2、湿式破碎3、半湿式破碎处理固体废物的破碎机通常有颚式(挤压形破碎机械，破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物。)、锤式(中等硬度且腐蚀性弱的固废; 含水分及油脂的有机物、纤维结构、弹性和韧性较强的木块、石棉水泥废料、回收石棉纤维和金属切屑等。如矿业废物、硬质塑料、干燥木质废物以及废弃的金属家用电器。)、剪切式(破碎低二氧化硅含量的松散物料)、冲击式(破碎家具、电视机、杂物等生活废物)、辊式破碎机(广泛用于处理脆性物料和含泥粘性物料，作为中、细碎之用。)和粉磨机。（2）非机械破碎：利用电能、热能等对固废进行破碎的新方法。如低温、热力、减压及超声波破碎等脱水：重力浓缩：原理：依据固体颗粒与溶液间存在的密度差，借重力作用脱水，脱水后含水量一般在50% 。设备1）间隙式浓缩池2）连续式浓缩池气浮浓缩：原理：依靠大量小气泡附着在污泥颗粒上，形成污泥颗粒-气泡结合体，进而产生浮力把颗粒带到水表面，用刮泥机刮出的过程。设备：气浮池离心浓缩：原理：利用污泥中的固体颗粒与水的密度及惯性的差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分别受到大小不同的离心力而被分离的过程。机械过滤脱水设备：1、真空抽滤脱水机2、压滤机3、离心脱水机4、造粒脱水机分选技术固体废物的分选就是将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程。筛选过程由物料分层和细粒透筛两个阶段组成。易筛粒：粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒，很易通过粗粒形成的间隙到达筛面而透筛。难筛粒：粒度大于筛孔尺寸3/4的颗粒，粒度越接近筛孔尺寸就越难透筛。筛分效率的计算公式为：3、影响筛分效率的因素(P35)1）固体废物性质的影响: a、粒度组成b、含水率和含泥量c、颗粒形状2）筛分设备性能的影响3）筛分操作条件的影响物料在滚筒筛中的运动有三种状态: （1）沉落状态（2）抛落状态3）离心状态风选原理: 风选，以空气为分选介质，气流将轻物料向上带走或水平带向较远的地方，重物料沉降或抛出较近距离。由于颗粒的沉降末速同时与颗粒的密度、粒度及形状有关，因而在同一介质中，密度、粒度和形状不同的颗粒在特定的条件下，可以具有相同的沉降速度。这样的相应颗粒称为等降颗粒.浮选原理: 浮选是通过在固体废物与水调制成的料浆中加入浮选剂扩大不同组分的可浮性差异，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成为泡沫层刮出，成为泡沫产品；不浮的颗粒则留在料浆内，通过适当处理后废弃。第四章物化处理技术溶剂浸出是溶剂选择性地溶解固体废物中某种目的组分，使该组分进入溶液中而达到与废物中其他组分相分离的工艺过程。根据浸出药剂种类的不同，浸出分为：酸浸、碱浸、盐浸、水浸。固化处理：是用物理-化学方法将有害废物固定或包封在惰性基材中，使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。1包胶固化是采用某种固化基材对于废物块或废物堆进行包覆处理。固化剂类型：水泥、石灰、热塑性材料固化有机物聚合固化。水泥固化：以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。适于各种含重金属的污泥。2石灰固化3. 热塑性材料固化：用热塑性物质作固化剂，在一定温度下将废物进行包覆处理。热塑性物质在常温下呈固态，高温时变成熔融胶粘性液体，故可用来包覆废物。常用的热塑性材料：沥青、石蜡、聚乙烯、聚丁二烯等。沥青固化：以沥青为固化剂与有害废物在一定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应，使有害废物均匀地包容在沥青中，形成固化体。（三） 玻璃固化原理以玻璃为固化剂，将待固化的废物首先在高温下煅烧，使之形成氧化物，再与加入的添加剂和熔融的玻璃料混合，在1000温度下烧结，冷却后形成十分坚固而稳定的玻璃固化体。适用于极少量特毒废物的处理。稳定化是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。重 金 属 化 学 稳 定 化：有机污染物的氧化解毒技术 向废物中投加某种强氧化剂，可以将有机污染物转化为CO2和H2O，或转化为毒性很小的中间有机物，以达到稳定化目的。常用的氧化剂有臭氧、过氧化氢、氯气、漂白粉等。1、臭氧氧化解毒 如用臭氧处理氰化物时发生反应：NaCN+O3一NaCNO+O22、过氧化氢氧化解毒 如用过氧化氢处理氰化物时发生下列反应： NaCN +H2O2一NaCNO+H2O 3、氯氧化解毒 如果废物是液态的，则可以将氯气直接通入其中发生水解反应生成次氯酸： CI2+H2O一HOCI+H+CI- 次氯酸HOCI是一种弱酸，又进而在瞬间离解： HOCIH+OCI- 第五章固体废物的生物处理 固体废物的生物处理：是指直接或间接利用生物体的机能，对固体废物的某些组成进行转化以建立降低或消除污染物产生的生产工艺，或者能够高效净化环境污染，同时又生产有用物质的工程技术。堆肥化(Composting)是在人工控制条件下，依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程。分类：1、好氧堆肥（高温堆肥）：在通气条件好，氧气充足的条件下通过好氧微生物的代谢活动降解有机物。特点：一般在5560时比较好，有时可高达8090，堆制周期短，也称为高温堆肥或高温快速堆肥 。2、厌氧堆肥：是在氧气不足的条件下借助厌氧微生物发酵堆肥。特点：堆制温度低，工艺较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期过长，需312个月，异味浓烈，分解不够充分。堆肥产品的用途： 1、改善土壤的物理性能 2、肥料的养分比较全面 3、肥效期长 4、微生物的作用强 5、但堆肥与化肥相比，堆肥的肥效较低，且体积大，运输和施用不方便。好氧堆肥有机物分解过程图 ：1）升温阶段（潜伏阶段、驯化阶段）微生物适应新环境的过程。（2）中温阶段（产热或起始阶段）堆制初期，1545，嗜温性微生物利用堆肥中可溶性有机物进行旺盛繁殖。温度不断上升，此阶段以中温、需氧型微生物为主，一些无芽孢细菌，真菌和放线菌。在目前的堆肥化设备中，此阶段一般在12小时以内。（3）高温阶段45以上，嗜热性微生物为主，复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。50左右主要是嗜热性真菌和放线菌； 60时，几乎仅为嗜热性放线菌和细菌在活动； 70以上大多数嗜热性微生物不适应，大批死亡、休眠。 大多数微生物在4565范围内最活跃，所以最佳温度一般为55，最易分解有机物，病原菌和寄生虫大多数可被杀死。微生物在高温阶段的生长过程细分为：对数生长期、减速生长期和内源呼吸期。此后，堆积层内开始发生腐殖质的形成过程。 （4）腐熟阶段 (降温阶段) 在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物的活性下降，发热量减少，温度下降。嗜温性微生物又占优势，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入腐熟阶段，需氧量和含水量降低。 降温后，需氧量大大减少，含水率也降低。堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自然通风，最终使堆肥稳定，完成堆肥过程。堆肥无害化的机理热灭活理论热灭活有关理论指出： (1)温度超过一定范围时，以活性型存在的酶将明显降低，大部分将呈变性(灭活)型。细胞会失去功能而死亡。(2)热灭活作用是温度与时间两者的函数，即经历高温短时间或者低温长时间同样有效。(3)在低温下，灭活是可逆的；而在高温下，则是不可逆的。影响堆肥化的因素：1）化学因素C/N和C/P比:初始物料的C/N比在30:1 较好，最佳为25:135:1; C/P比在75150为宜。为保证成品肥料中的C/N比为1020:1，初始原料的一般C/N比都高于最佳值，多为35:1。氧浓度:适宜的氧浓度为18%,最低不应小于8%。营养元素:足够的K和微量元素对于微生物的新陈代谢是必须的，一般它们不是限制条件。 pH值:堆肥微生物最佳的pH=7.58.5。（2）物理因素温度:一般认为最佳温度在50 65之间。颗粒尺寸:适宜的粒径范围是1260mm。纸张、纸版最佳粒经为3.85.0cm；材质比较坚硬的废物最佳粒经为0.51.0cm。含水率:堆肥原料的最佳含水率通常是在50%60%。有机物含量：堆料最合适的有机物含量为2080。前（预）处理、主发酵（亦称一级发酵或初级发酵）、后发酵（亦称二级发酵或次级发酵）、后处理、脱臭及贮存等工序组成。2、堆肥过程的C/N比控制 作用：保证成品堆肥中一定的碳氮比(一般为1020:1)和堆肥中使分解速度有序地进行。 （1）适宜的C/N比范围：25:135:1时发酵过程最快。过低(20:1)，微生物的繁殖会因能量不足受到抑制，导致分解缓慢且不彻底；另外，由于可供消耗的碳素少，氮素相对过剩，将变成氨气挥发，降低肥效。过高(40:1)，则堆肥施入土壤后，将会发生夺取土壤中氮素的现象，产生“氮饥饿”状态，对作物生长产生不良影响。 （2）堆肥原料C/N比调整的方法：（3）堆肥中全氮、全碳的测定方法 全氮的测定用凯氏法，全碳用重铬酸钾法。3、堆肥过程的水分（含水率）控制（1）堆肥中水分的作用：溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；调解堆肥温度。（2）水分的调整方法：最佳含水率为5060%(按质量计)。水分过多，易造成厌氧状态，并会产生渗滤液的处理问题。水分低于40时，微生物活性降低，堆肥温度随之下降。条垛式系统和反应器系统， 65%；强制通风静态垛系统， 60%。所有系统水分均应 40%。水分较低时，可加水或含水率高的添加剂；过高时，则可摊开晾干或添加松散吸水物。（3）测定水分的方法 1055下，26h，测定物料的失重。发酵周期：指固体废物经好氧发酵过程由原材料成为稳定无害的堆肥产品所需要的时间。 堆肥腐熟度是指成品堆肥的稳定程度。在工程上，它是衡量堆肥反应完成的信号，在农业上，它是堆肥质量的指标。腐熟度的基本含义是：（1）通过微生物的作用，堆肥的产品要达到稳定化、无害化，亦即不对环境产生不良影响；（2）堆肥产品的使用不影响作物的生长和土壤耕作能力。厌氧发酵：通过厌氧微生物的生物转化作用，将固体废物中大部分可生物降解的有机物质分解，转化为能源产品沼气的过程，或称厌氧消化，沼气发酵。厌氧发酵的过程：1、两阶段理论 将厌氧发酵分为产酸（酸性发酵）和产气（碱性发酵）两个阶段，相应起作用的微生物分为产酸细菌和产甲烷细菌。2、三阶段理论 1979年由布赖恩提出，将厌氧发酵依次分为液化、产酸、产甲烷三个阶段。起作用的细菌分别称为发酵细菌、醋酸分解菌、甲烷细菌。 3、四阶段理论水解阶段：复杂有机物被发酵细菌分泌的水解酶（胞外酶）分解为水溶性简单化合物。限制整个过程速度。发酵酸化阶段： 发酵细菌对水解产物进行胞内代谢，主要产生有机酸和醇类还有CO2、NH3、H2S、H2。产氢产乙酸阶段(厌氧氧化阶段):专性厌氧的产氢产乙酸细菌将上阶段产生的有机酸和醇类生成乙酸、H2、CO2，同型乙酸细菌将H2 和 CO2合成乙酸。甲烷化阶段：乙酸和H2 被甲烷细菌(乙酸分解甲烷细菌和H2氧化甲烷细菌)利用生成甲烷。影响厌氧发酵的环境条件：(1)温度因素：随着温度升高有机物分解速度加快，产气量增大。温度变化范围为(1.52.0)。(2)发酵细菌的营养及C/N：C/N在(2030):1为宜，太高，细胞氮量不足，系统的缓冲能力低，pH 值易降低；太低，氮量过多， pH 值可能上升，铵盐容易积累，会抑制发酵进程。(3)混合均匀程度：厌氧发酵是由细菌体的内酶和外酶与底物进行的接触反应。因此必须使两者充分混合。对于液态发酵用充液搅拌法；对于固态或半固态用充气搅拌法和机械搅拌法等。(4）有毒物质重金属离子对甲烷发酵的抑制使酶发生变性或者沉淀。与酶结合产生变性；与氢氧化物使酶沉淀。阴离子的毒害：主要是S2-，来源：无机硫酸盐还原；蛋白质分解释放出S2-。氨的毒害：NH4+ 150mg/L，发酵受抑制。（5）酸碱度、pH值和发酵液的缓冲作用（6）接种物（7）厌氧条件 传统的发酵系统: 结构:发酵罐是核心，附属设备有气压表、导气管、出料机、预处理装置、搅拌器、加热管等。工作原理：物料从上部或顶部投入池内，经与池中原有的厌氧活性污泥混合接触后，通过厌氧微生物的吸附、吸收和生物降解作用，使生污泥或废水中的有机物转化为以甲烷和二氧化碳为主的气态产物生物气（即沼气）。常用类型(5种)立式圆形水压式沼气池立式圆形浮罩式沼气池立式圆形半埋式沼气发酵池组长方形（或方形）发酵池联合沼气池2、沼气发酵池的管理：（1）装料：预先在池底铺一层熟污泥。（2）搅拌：每日三、四次，不使物料下沉。（3）温度：5060，并保温。（4）供料：每日加入适当数量的原料。（5）水分：应保持相对稳定。（6）pH值：应取样分析并调节。（7）沼气：初产沼气不纯，应放掉，直到所产沼气燃烧不熄为止。（1）常见几种类型的发酵罐：欧美型(Anglo-American shape)；古典型(Classical shape) 蛋型（Egg shape digester）欧洲平底型（European plain shape）厌氧发酵工艺：原料的收集和预处理；接种物的选择和富集；沼气发酵装置形状选择；启动和日常运行管理；副产品沼渣和沼液的处置等技术措施。特点：（1）能大量消纳有机废物，适应于城市垃圾与污泥的处理和处置；（2）发酵周期比较短；（3）产生沼气量大，质量高；沼渣肥效高。（4）系统的运行过程中不会产生二次污染，不会对周围环境造成危害。（5）系统的运行完全是自动化管理（6）可以把环境保护、能源回收与生态良性循环有机的结合起来。1、沼气的综合利用（1）生活燃料；（2）运输工具的动力燃料；（3）发电；（4）化工原料；（5）孵化禽类；（6）蔬菜种植，增产效果显著；（7）贮粮防虫；（8）贮藏水果2、沼气发酵余物的利用（1）沼液：速效肥料、抗病防虫、饲料添加剂、喂鱼、浸种。（2）沼渣：优质肥料、饲料、培养土、提取维生素等原料。第六章热处理固体废物热处理就是在高温条件下使固体废物中可回收利用的物质转化为能源的过程，主要包括热解、焚烧等技术，特别适合有机固体废物的资源化。(一)焚烧原理通常把具有强烈放热效应、有基态和电子激发态的自由基出现并伴有光辐射的化学反应称为燃烧。一般，可燃废物可用CxHyOzNuSvClw表示，其完全燃烧的氧化反应可表示为：CxHyOzNuSvClw+O2CO2+H2O+NO2+SO2+HCl+余热+灰渣粗(高位)热值，HHV :化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓的变化。净热值(低位发热量)，NHV:意义与粗热值相同。不过粗热值产物水为气态。净热值产物水为液态。二者之差就是水的汽化潜热。理论空气量:根据废物组分的氧化反应方程式计算求得的空气量。是废物完全燃烧所需的最低空气量，一般以A0表示。实际燃烧空气量(A): A=mA0m 为过剩空气系数，焚烧废液、废气时，m=1.21.3；焚烧固体废物时， m=1.51.9，有时在2以上，才能较完全燃烧。焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、分解直至破坏所需达到的温度。焚烧烟气：1）不完全燃烧产物(PIC)2）粉尘（3）酸性气体（4）重金属污染物，（5）有机污染物焚烧过程：1、干燥阶段 利用热能使固体废物中水分气化并排出生成水蒸气的过程。2、燃烧阶段 燃烧阶段包括三个同时发生的化学反应：强氧化反应、热解反应和原子基团碰撞反应。3、燃尽阶段焚烧炉按燃烧方式分为：炉排型、炉床型、沸腾流化床热解(pyrolysis)是指将有机物在无氧或缺氧状态下进行加热蒸馏，使有机物产生裂解，经冷凝后形成各种新的气体、液体和固体，从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。热解产物: 可燃气主要包括C1-5的烃类、氢和CO气体；液态油主要包括甲醇、丙酮、乙酸、C25的烃类等液态燃料。固体燃料主要含纯碳和聚合高分子的含碳物。热解过程控制:（1）温度变化对产品产量、成分比例有较大的影响。是最重要的控制参数。在较低温度下，油类含量相对较多。随着温度升高，许多中间产物也发生二次裂解，C5以下分子及H2成分增多，气体产量与温度成正比增长，各种有机酸、焦油、碳渣相对减少。气体成分：温度升高，脱氢反应加剧，H2含量增加，C2H4、C2H6减少；低温时，CO2、CH4等增加，CO减少。高温阶段，CO逐渐增加。（2）加热速率对产品成分比例影响较大。一般，在较低和较高的加热速率下热解产品气体含量高。（3）废料在反应器中的保温时间决定了物料分解转化率。（4）废物成分（5）反应器类型一个完整的热解工艺包括进料系统、反应器、回收净化系统、控制系统几个部分第八章固体废物的填埋处置固体废物处置是指将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的场所或者设施并不再回收的活动。处置方法的分类和特点：按照屏障不同分：天然屏障隔离处置，人工屏障隔离处置按照场所的不同分