固体废弃物处理技术综述

1、目录第1章 绪论第2章 固体废物的收集、贮存及清运第3章 固体废物的预处理第4章 固体废物的物化处理第5章 固体废物的生物处理第6章 固体废物的热处理第7章 固体废物的资源化与综合利用第8章 固体废物的填埋处置第1章 绪论固体废物是指在生产建设、日常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以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。中华人民共和国固体废物污染环境防治法（以下简称固废法）把固体废物分为三大类：工业固体废物、城市生活垃圾和危险废物。由于液态废物（排入水体的废水除外）和置于容器中的气态废物（排入大气的废物

2、除外）的污染防治适用于固废法，所以有时也把这些废物称为固体废物。包括从废水，废气分离出来的固体颗粒。 凡人类一切活动过程产生的，且对所有者已不再具有使用价值而被废弃的固态或半固态物质，通称为固体废物。各类生产活动中产生的固体废物俗称废渣;生活活动中产生的固体废物则称为垃圾。固体废物实际只是针对原所有者而言。在任何生产或生活过程中，所有者对原料、商品或消费品，往往仅利用了其中某些有效成分，而对于原所有者不再具有使用价值的大多数固体废物中仍含有其它生产行业中需要的成分，经过一定的技术环节，可以转变为有关部门行业中的生产原料，甚至可以直接使用。可见，固体废物的概念随时、空的变迁而具有相对性。提倡资源

3、的社会再循环，目的是充分利用资源，增加社会与经济效益，减少废物处置的数量，以利社会发展。第1节 固体废物的来源与分类1、 固体废物的来源从原始人类活动开始，就有固体废物的产生，那是的固体废物主要是粪便、动植物残渣、随着人类社会的进步，生产逐渐发展，同时也产生了许许多多的新的废渣。从下表1-1我们可以看出各类固体废物来源。2、 固体废物的分类固体废物种类繁多，按其组成可分为有机废物和无机废物；按其形态可分为固态的废物、半固态废物和液态（气态）废物；按其污染特性可分为有害废物和一般废物等。在固体废物污染环境防治法中将其分为城市固体废物、工业固体废物和有害废物。1城市固体废物城市固体废物是指居民生活

4、、商业活动、市政建设与维护、机关办公等过程产生的固体废物，一般分为以下几类：（1）生活垃圾：城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，其主要成分如表5-3所示。我国城市垃圾主要由居民生活垃圾、街道保洁垃圾和集团垃圾三大类组成。居民生活垃圾数量大、性质复杂，其组成受时间和季节影响大。街道保洁垃圾来自街道等路面的清扫，其成分与居民生活垃圾相似，但泥沙、枯枝落叶和商品包装较多，易腐有机物较少，含水量较低。集团垃圾指机关、学校、工厂和第三产业在生产和工作过程中产生的废弃物，它的成分随发生源不同而变化，但对某个发生源则相对稳定。例如，来自农贸市场的垃圾以易腐性有

5、机物占绝大多数；旅游、交通枢纽的垃圾以各类性质的商品包装物及瓜果皮核为主；制衣厂、制鞋厂及电子、塑料厂的垃圾一般以该厂主要产品下脚料为主。这类垃圾与居民生活垃圾相比，具有成分较为单一稳定，平均含水量较低和易燃物（特别是高热值的易燃物）多的特点，它的热值一般为 600020000 kJ/kg。根据广州市调查，上述三类垃圾分别占垃圾总量的67.5、11.0和21。（2）城建渣土：城建渣土包括废砖瓦、碎石、渣土、混凝土碎块（板）等。（3）商业固体废物：商业固体废物包括废纸、各种废旧的包装材料、丢弃的主（副）食品等。（4）粪便：工业先进国家城市居民产生的粪便，大都通过下水道输入污水处理场处理。而我国的

6、城市下水处理设施少，粪便需要收集、清运，是城市固体废物的重要组成部分。2工业固体废物工业固体废物是指在工业、交通等生产过程中产生的固体废物。工业固体废物主要包括冶金工业固体废物、能源工业固体废物、石油化学工业固体废物、矿业固体废物、轻工业固体废物、其他工业固体废物。3有害废物有害废物又称危险废物，泛指除放射性废物以外，具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性因而可能对人类的生活环境产生危害的废物。世界上大部分国家根据有害废物的特性，即急性毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、浸出毒性和疾病传染性，均制定了自己的鉴别标准和有害废物名录。联合国环境规划署控制有害废物越境转移及其处置巴塞尔公约列出了

7、“应加控制的废物类别”共45类，“须加特别考虑的废物类别”共2类，同时列出了有害废物“危险特性的清单”共13种特性。根据1998年1月4日由中华人民共和国国家环境保护局、国家经济贸易委员会、对外贸易经济合作部和公安部联合颁布，于1998年7月1日实施的国家有害废物名录中，我国有害废物共分为47类。其中规定，“凡名录所列废物类别高于鉴别标准的属有害废物，列入国家有害废物管理范围；低于鉴别标准的，不列入国家有害废物管理。”固体废物的类别，除以上三者之外，还有来自农业生产、畜禽饲养、农副产品加工以及农村居民生活所产生的废物，如农作物秸秆、人畜禽排泄物等。这些废物多产于城市外，一般多就地加以综合利用，

8、或作沤肥处理，或作燃料焚化。在我国的固体废物污染环境防治法中，对此未单独列项作出规定。第2节 固体废物的危害及污染控制1、 固体废物污染固体废物是环境的污染源，除了直接污染外，还经常以水、大气和土壤为媒介污染环境。大量堆放固体废物，浪费土地资源固体废物不像废气、废水那样到处迁移和扩散，必须占有大量的土地。城市固体废物侵占土地的现象日趋严重，我国现在堆积的工业固体废物有60亿吨，生活垃圾有5亿吨，估计每年有1000万吨固体废物无法处理而堆积在城郊或公路两旁，几万公顷的土地被它们侵吞。 固体废物的堆放，严重污染土壤土壤是植物赖以生存的基础。长期使用带有碎砖瓦砾的“垃圾肥”，土壤就严重“渣化”；未经

9、处理的有害废物在土壤中风化、淋溶后，就渗入土壤，杀死土壤微生物，破坏土壤的腐蚀分解能力，导致土壤质量下降；带有病菌、寄生虫卵的粪便施入农田，一些根茎类蔬菜、瓜果就把土壤中的病菌、寄生虫卵吸进或带入体内，人们食用后就会患病。 固体废物向江河湖海倾倒，水污染令人堪忧许多国家把大量的固体废物直接向江河湖海倾倒，不仅减少了水域面积，淤塞航道，而且污染水体，使水质下降。固体废物对水体的污染，有直接污染地表水，也有的下渗后污染了地下水。固体废物向大气飘散 固体废物在收运、堆放过程中未作密封处理，有的经日晒、风吹、雨淋、焚化等作用，挥发了大量废气、粉尘；有的发酵分解后产生了有毒气体，向大气中飘散，造成大气污

10、染。影响市容环境卫生 固体废物在城市里大量堆放而又处理不妥，不仅妨碍市容，而且有害城市卫生。城市堆放的生活垃圾，非常容易发酵腐化，产生恶臭，招引蚊蝇、老鼠等孳生繁衍，容易引起疾病传染；在城市下水道的污泥中，还含有几百种病菌和病毒。长期堆放的工业固体废物有毒物质潜伏期较长，会造成长期威胁。城市的清洁卫生文明，很大程度同固体废物的收集、处理有关，尤其是作为国家卫生城市和风景旅游城市，对固体废物不妥善处理，将会造成非常不良的影响。2、 固体废物污染控制 固体废物污染控制需从两个方面入手，一是减少固体废物的排放量，二是防治固体废物污染。固体废物处置是指对已经无回收价值或确属不能再利用的固体废物（包括对

11、自然界及人身健康危害极大的危险废物），采取长期置于与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，故也称之为最终处置技术。第2章 固体废物的收集、贮存及清运固体废物的收集与运输是连接废物产生源和处理处置系统的重要中间环节，在固体废物管理和处理工程中占有非常重要的地位。目前，世界各国对于固体废物的管理，大都遵循“谁污染，谁治理”的原则。一般大量产生固体废物的企业均设有处理设施。堆场或处置场，收运工作也都自行负责。第1节 城市生活垃圾的收集与清运一、城市生活垃圾的清运收集生活垃圾的收集分为5个阶段：垃圾发生源到垃圾桶的过程垃圾的清除垃圾车按收集路线将垃圾桶中垃圾进行收集运输至垃圾填堆场

12、或转运站垃圾由转运站送至最终处置场或填埋场2、 贮存管理由于城市垃圾的产生量具有一定的不均匀性及随意性，所以城市垃圾的收集、清运和处理三个操作行为构成的是一个具有一定时间间隙的过程，因此，城市公共场所、居民家庭以及垃圾转运站等地方需配备一定数量的垃圾贮存容器或设施，对垃圾进行科学的贮存管理。1. 垃圾贮存方式垃圾贮存方式分为家庭贮存、单位贮存、公共贮存和转运站贮存四种方式2.垃圾贮存容器城市垃圾贮存容器应具有一定的密封隔离性能，防止在容器存放、搬运当中产生垃圾外泄污染公共卫生。城市垃圾贮存容器还应具有足够耐压强度，以及耐腐蚀和难燃烧，使用方便、美观耐用等特点。 三、清运操作方式 城市垃圾清运的

13、操作方式分移动式和固定式两种。1. 移动容器操作方法2.固定容器操作方法第3章 固体废物的预处理预处理是以机械处理为主设计废物中某些组分的简易分离与浓集的废物处理方法。预处理的目的是方便废物后续的资源化减量化和无害化处理与处置操作。预处理技术主要有压实、破碎、分选和脱水等。 一、压实技术压实是一种通过对废物实行减容化、降低运输成本、延长填埋寿命的预处理技术，压实是一种普遍采用的固体废弃物的预处理方法，如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理，适于压实减少体积处理的固体废弃物，不宜采用压实处理，某些可能引起操作问题的废弃物，如焦油、污泥或液体物料，一般也不宜作压实处理。 式中为固体废物的表观

14、体积；为固体颗粒体积（包括水分）；为空隙体积。 二、破碎技术为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形减小，必须预先对固体废弃物进行破碎处理，经过破碎处理的废物，由于消除了大的空隙，不仅尺寸大小均匀，而且质地也均匀，在填埋过程中另令压实。固体废弃物的破碎方法很多，主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等此外还有专有的低温破碎和混式破碎等。要提高焚烧炉的运行质量，加大热能利用率，减少尾气治理成本，首先应在垃圾进炉前进行更有效的预处理，为焚烧创造有利条件。常见的破碎设备有颚式破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机以及粉磨机等。 三、分选技术固体废物分选是实现固体废物

15、资源化、减量化的重要手段，通过分选将有用的充分选出来加以利用，将有害的充分分离出来；另一种是将不同粒度级别的废弃物加以分离，分选的基本原理是利用物料的某些性方面的差异，将其分离开。例如，利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分离；利用粒径尺寸差别进行分离；利用比重差别进行分离等。根据不同性质，可设计制造各种机械对固体废弃物进行分选，分选包括手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。通常用筛分效率评定筛分设备的分离效率。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，用百分数表示，即：式中，E为筛分效率；为筛下产品质量；为筛下产品中小于筛孔尺寸的细

16、粒的质量分数；m为入筛固体废物质量；为入筛固体物料中小于筛孔的细粒的质量分数。四、固体废物的脱水含水率超过90%的固体废物，必须脱水减少容量，以便于包装、运输与资源化利用。固体废物脱水的方法有浓缩脱水和机械脱水两种。固体废物中的水分按存在形式分为：间隙水、毛细管结合水、表面吸附水和内部水。其中间隙水约占总水分的70%左右，因此我们的首要工作就是要祛除间隙水。1. 浓缩脱水浓缩脱水的目的：除去固体废物中的间隙水，缩小体积，为输送、消化、脱水、利用与处置创造条件。浓缩脱水的方法主要有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法 2.机械脱水利用具有许多毛细孔的物质作为过滤介质，一某种设备在过滤介质两侧产生压

17、差作为过滤动力，固体废物中的溶液穿过介质成为滤液，固体颗粒被截流成为滤饼的固液分离操作过程就是机械过滤脱水，它是应用最广泛的固液分离过程。第4章 固体废物的物化处理固体废物的物化处理是利用物理化学反应过程对固体废物进行处理的方法。常见的固体废物物化处理方法有浮选、溶剂浸出、稳定化/固化处理等。 第一节 浮选浮选是根据不同物质被水湿润程度的差异而对其进行分离的过程。物质被水湿润的程度，就是物质的湿润性。许多无机废物极易被水润湿，而有机废物则不易被水润湿。易被水润湿的物质，称为亲水性物质；不易被水润湿的物质，称为疏水性物质。一、浮选原理浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通入空气形成

18、无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆内，适当处理后废弃。浮选药剂颗粒是否与气泡粘附及粘附的牢固程度，与污染物的疏水性强弱有关。有时污染物的疏水性较弱，用浮选法处理时效率很低。为了增加废水中悬浮颗粒的疏水性，以提高浮选效果，需向废水中投加化学药剂，这些化学药剂称为浮选剂（flotation reagent)。浮选剂根据其作用的不同可分为捕收剂、起泡剂和调整剂。（1） 捕收剂(collector)捕收剂能够选择性地吸附在欲选的物质颗粒表面，使其疏水性增强，提高可浮性，并牢固地粘附在气泡上而上浮。良好的捕收剂应具备：捕收作用强，

19、具有足够的活性；有较高的选择性，最好只对一种物质颗粒具有捕收作用；易溶于水、无毒、无臭、成分稳定、不易变质：价廉易得。常用的捕收剂有异极性捕收剂(如黄药、油酸等)和非极性油类捕收剂（如煤油，从粉煤灰中回收炭，常用煤油作捕收剂）两类。（2) 起泡剂(frother)起泡剂是一种表面活性物质，主要作用在水气界面上，使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。常用的起泡剂有松油、松醇油、脂肪醇等。（3） 调整剂按其作用不同可分为活化剂、抑制剂、介质的调整剂、分散与混凝剂四种类型。活化剂(activ

20、ator)：能促进捕收剂与欲选物质的作用，从而提高欲选物质颗粒可浮性。常用的活化剂多为无机盐，如硫化钠、硫酸铜等。抑制剂(depressor)：削弱非选物质颗粒与捕收剂之间的作用，增大其与欲选物质颗粒之间的可浮性差异，提高分选过程的选择性。常用的抑制剂有各种无机盐(如水玻璃)和有机物(如淀粉等)。介质调整剂(regulator)：调整浆料的性质，改变浮选的介质环境。例如用它调整料浆的离子组成，改变料浆的pH，调整可溶性盐的浓度等。常用的介质调整剂是酸类和碱类。在浮选过程中，一般先加调整剂，再加捕收剂，最后加起泡剂。第2节 溶剂浸出所谓溶剂浸出，就是用适当的溶剂与废物作用使物料中有关的组分有选择

21、性地溶解的物理化学过程。浸出的目的是要使物料中的有用或有害成分能选择性地最大限度地从固相转向液相。工业上常用的净化方法有：化学沉淀法、置换法、有机溶剂萃取法和离子交换法等。1、 动力学过程浸出反应的进行很大程度上取决于动力学过程。浸出过程大多取决于两个阶段即溶剂向反应区的迁移和界面上的化学反应。浸出过程大致分为以下几个阶段：外扩散、化学反应、解吸、反扩散。根据菲克（Fick）第一定律，溶剂向颗粒表面扩散速率可用下式表示：式中，为扩散速率，即单位时间内溶剂由于向颗粒单位表面迁移而引起的浓度降低；为溶液中溶剂的浓度；为溶剂在颗粒表面的浓度；为扩散层的厚度；D为扩散系数；为扩散或传质速率系数，。2、

22、 几种典型的浸出反应浸出过程是提取和分离目的组分的过程。浸出过程所用的药剂称为浸出剂，浸出后含目的组分的溶液称为浸出液，残渣称为浸出渣。依浸出药剂种类的不同，浸出可分为酸浸。碱浸、中性浸出等方法。3、 影响浸出过程的主要因素浸出操作要保证有较高的浸出律。浸出律是目的溶质进入溶液的质量分数。浸出过程的主要影响因素有：物料粒度及其特性、浸出压力、搅拌速度和溶剂浓度等，在渗滤浸出中还有物料层的孔隙律等。第3节 、固体废物稳定化/固化处理1、 概述1. 目的：是使危险废物中的所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减小废物的毒性和可迁移性，同时改善被处理对象的工程性质，以便运输、利用和处置。2. 途径：

23、将污染物通过化学转变，引入到某种稳定固体物质的晶格中去；通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。固化：在危险废物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。结构完整的整块密实固体，方便运输。 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。 化学稳定化不活性化合物，固定于晶格中 物理稳定化粗颗粒、有土壤状坚实度固体 实际操作中，这两种过程是同时发生的。固定化：具有固化和稳定化作用的过程。限定化：将有毒化合物固定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2、 固化的方法水泥固化；石灰固化；塑性材料固化；有机聚

24、合物固化；自胶结固化无机废物，尤其是一些含阳离子的废物。熔融固化(玻璃固化)和陶瓷固化。无机物包封法有机废物及无机阴离子废物一） 水泥固化：浸出率高1. 水泥固化基材（无机胶结材料）水化加入添加剂坚硬水泥石块水泥固化基材：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥 添加剂：无机添加剂有蛭石、沸石、多种粘土矿物、水玻璃、无机缓凝剂、无机速凝刘和骨料等。有机添加剂有硬脂肪酸丁酯、柠檬酸等。2. 适用范围：重金属电镀污泥等污泥无需脱水可以适用于具有不同化学性质的废物，对酸性废物也能起到一定的中和效果。3. 水泥固化的工艺过程混合养护固化工艺的配方：是根据水泥的种类处理要求以

25、及废物的处理要求制定的，大多数情况下需要进行专门的试验。4. 影响因素：pH：较高容易形成金属盐和碳酸盐沉淀；水、水泥和废物的量比：水合不够；泌水实验确定凝固时间：初凝2小时；终凝48小时内。加入促凝剂、缓凝剂控制促凝剂：偏铝酸钠、氯化钙、氢氧化铁等无机盐缓凝剂：有机物、泥沙、硼酸钠等固化块的成型工艺：达到预定机械强度。如建材要求10MPa以上5. 三种工艺外混法：搅拌、洗涤；耗时耗力容器内混合法：不产生二次污染：危害性大且数量少的危险废物注入法：粒度大或很不均匀，不便搅拌；滚动、产气/放热（2） 石灰固化材料：基材：石灰添加剂：粉煤灰、水泥窑灰适用：专用于含硫酸盐或亚硫酸盐类泥渣特点：便宜、

26、简单、无尾气问题；易于被侵蚀涂覆；不如水泥固化产物坚固不单独使用（三）塑性材料固化法热固性材料、热塑性有机性固化/固定化处理技术。1. 热固性塑料：在加热时会从液体变成固体并硬化的材料，以后再加热不会重新液化或软化。适合：低水平有机放射性废物；非蒸发性的、液体状态的有机危险废物。由于操作中有机物的挥发，容易引起燃烧起火，所以通常不能在现场大规模应用。可以认为该法只能处理小量、高危害性废物，如剧毒废物、医院或研究单位产生的小量放射性废物特点：操作过程复杂，热固性材料自身价格高昂（4） 熔融固化玻璃化 该技术是将待处理的危险废物与细小的玻璃质，如玻璃屑、玻璃粉混合，经混合造粒成型后，在100011

27、00高温熔融下形或玻璃固化体，借助玻璃体的致密结晶结构，确保固化体的永久稳定。缺点：能耗大优点：可得到高质量建材（注意强度、耐腐蚀性和外观等）（5） 自胶结固化技术自胶结固化是利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。该技术主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物，如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。在废物中的二水合石膏的含量最好高于80。优点是工艺简单，不需要加入大量添加剂，已经大规模应用缺点：应用面窄，操作要求熟练、有一定能量设备消耗3、 药剂稳定化处理目的：有害有毒污染物变成低溶解性、低迁移率及低毒性物质。以处理重金属为主几种主要技术 (1)重金属废物的药剂稳定化技术，其中包括pH值控制技术

28、（中和）、氧化/还原电势控制技术、沉淀技术；(2)吸附技术；(3)离子交换技术(4)其他技术。四、工程应用铬渣化学解毒：干、湿式还原；熔融固化回收；烧结固化（回收建材）；胶结固化共同特点：六价铬三价铬放射性废物固化：水泥固化、沥青固化和玻璃固化含重金属废物化学处理：沉淀、氧化还原、固化第5章 固体废物的生物处理固体废物的生物处理是指直接或简介利用生物体的机能，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额生产工艺，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。第1节 固体废物的好氧堆肥处理一、堆制的概念及其优缺点1、堆制(Composting)的概念堆制处理是利用多种微生

29、物人为地促进生物来源的有机废物好氧分解和稳定化的过程。有机质无机物、矿物质+腐殖质+能量堆制处理后，产物中含丰富的氮、磷营养物质和有机物质，故称为堆肥(Compost)。2、 好氧堆制定义的含义原料为可生物降解废物，固体或半固体；人工控制下进行 ；多种微生物联合作用实现，不同阶段，不同的微生物起主导作用。 堆制过程好氧、放热，为稳定化过程 ；能杀死病原菌和寄生虫和害虫卵，达到无害化、安全性；3、 好氧堆制的微生物学过程 1、微生物学过程及特点根据温度变化和微生物生长情况，分为潜育期、中温期、高温期、腐熟期四个时期潜育期(latent phase)物料中带入的微生物刚进入一个新环境后的一段调整适

30、应时期。在该时期，微生物基本上不生长繁殖，堆温基本上没变化。中温期(mesophilic phase)中温型好氧微生物为主，大量生长繁殖，最常见的是无芽孢细菌、芽孢细菌和霉菌等；分解易降解的有机物(如简单糖类、淀粉、蛋白质等)，产生大量热能，堆温不断升高，直至达到50左右，这一过程也称升温期，或称发热阶段。 高温期(thermophilic phase)中温期后期，温度上升至6570甚至更高，即进入高温期。是有机质的分解和有害生物的杀灭最有效的时期。腐殖化过程 ；高温型好氧微生物成为优势种。主要是好热性细菌、放线菌和真菌的一些种群 ；杀灭病原生物，5060持续67d，可有效杀灭虫卵和病原菌 腐

31、熟期(maturation phase, curing phase)腐熟期内，中温型微生物又成为优势微生物类型。残余有机物被分解，腐殖质不断积累，堆制处理进入。有机质的分解量较小，过程较缓慢，有利于腐殖化。一些复杂的有机质与铁、钙、氮等物质相结合形成腐殖质胶体(humic colloids)，完成了有机质的分解和再合成过程。堆温回复到40左右时，表示物料已基本达到稳定，基本达到腐熟的程度，可以便用或用于配制复合肥料的原料4、 影响堆制过程的因素影响堆制过程的因素有物料的有机质含量、营养平衡、通气量、水分、温度和粒径等。1.有机质含量静态发酵工艺，物料含2040有机质为宜。有机成分60，采用动态

32、发酵工艺。2、 营养平衡碳氮比(C/N)是营养平衡最重要的参数之一。 物料最佳的C/N为2535之间为宜，物料C/N35，会延长堆制的时间。 原料C/N5，氮素会转化为氨逸出，特别是在高温、高pH值和强制通气的情况下氮的逸失更为严重。 碳磷比(C/P)也很重要。适宜的C/P为75l00。原污泥的C/P低，需和其它原料配合。含碳率计算公式(误差为210)关系式：含碳率()100-灰分()/1.8灰分系指经550燃烧比所剩的物质占干重的百分率。堆制过程中，物料的C/N逐渐降低。腐熟堆肥的适宜C/N应为1020。3、 通气量通氧的作用：充氧，调节堆温和排除过多的水分的作用。通氧方式：人工或机械进行间

33、隙或连续翻料；在堆肥中作通气孔道；最有效的供氧方式是强制性机械通风，即用泵将空气压入或抽出肥堆。实际供氧量为理论供应量的两倍。不同时期供氧量也不一样，高温期是中温期和熟化期的好几倍。 在机械化连续生产系统可通过测定排气中氧和CO2的含量来衡量氧气情况。排气中氧的体积浓度为14%17，CO2的体积浓度为3%6为宜。若氧浓度降低到10以下，好气发酵会停止。 4、 水 分含水量在5070，以60为宜。若有机质含量高，含水量应高一些；有机质含量低，含水量应低一些。 5、 温度两个主要作用：提高有机物分解速度；杀死物料中病原体。堆制过程的适宜温度较宽，约为3555。35以下发酵速度不高，4555发酵速度

34、增加较快，超过55，发酵速率减缓，超过6577发酵作用微弱。对大部分病原体来说，超过50就会失活。一般温度控制在55。5、 堆制工艺 反应器型堆制发酵一般分两阶段，第一阶段高温发酵，发酵结束以后移出反应器进行二次发酵(熟化)。 第2节 固体废物的厌氧消化处理1、 厌氧消化原理有机物厌氧消化的生物化学反应过程与堆肥过程同样都是非常复杂的，中间产物有数百种，每种反应都是在酶或其他物质的催化下进行的，总的反应式为：有机物+营养物细胞物质+抗性物质+热量（1） 三段理论厌氧发酵一般可以分为三个阶段，即水解阶段、产酸阶段和产甲烷阶段，每一阶段各有其独特的微生物类群起作用。1. 水解阶段纤维素、淀粉等水解

35、成单糖类，蛋白质水解成氨基酸，再经脱氨基作用形成有机酸和氨，脂肪水解后形成甘油和脂肪酸。2. 产酸阶段水解阶段产生的简单的可溶性有机物在产氢和产酸细菌的作用下，进一步分解成挥发性脂肪酸、醇、酮、醛、和等。3. 产甲烷阶段产甲烷菌将第二阶段的产物进一步降解成和，同时利用产酸阶段所产生的将部分再转化为。2、 厌氧消化的影响因素厌氧条件、原料配比、温度、pH、添加物和抑制物、接种物、搅拌第3节 固体废物的微生物浸出细菌浸出的工业利用仅三四十年的历史，但发展很快，目前国外每年利用细菌浸出从贫矿、尾矿废渣中回收的Cu达400kt。除能浸出Cu外，还能浸出U、Zn、Mn、As、Ni、Co、Mo等金属。我国

36、目前也有一些矿山利用细菌浸出回收Cu、U等金属。1、 细菌浸出机理目前细菌浸出机理有两种学说，即化学反应说和细菌直接作用说。1. 化学反应说这种学说认为，废料中所含金属硫化物，如Fe先被水中的氧氧化成，细菌的作用仅在于把氧化成化学溶剂，把浸出金属硫化物生成的S氧化为化学溶剂。 2.直接作用假说这种学说认为，附着于矿物表面的细菌能通过酶活性直接催化矿物而使矿物分解，并从中得到能源和其他矿质元素来满足自身营养需要。第四节 固体废物的其他生物处理技术这里主要介绍利用蚯蚓处理有机固体废物的相关技术。由于蚯蚓分布广、适应性强、繁殖快、抗病力强、养殖简单，可以大规模进行饲养与野外自然增殖。故利用蚯蚓处理有

37、机固体废物是一种投资少、见效快、简单易行且效率高的工艺技术。第6章 固体废物的热处理固体废物处理所利用的热处理法，包括高温下的焚烧、热解（裂解）、焙烧、烧成、热分解、煅烧、烧结等。其中煅烧和烧结较简单，本章重点介绍焚烧、热解和焙烧。第1节 焚烧处理 一、概述 焚烧法是一种高温热处理技术，即以一定的过剩空气量与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应，废物中的有害有毒物质在高温下氧化、热解而被破坏，是一种可同时实现废物无害化、减量化、资源化的处理技术。 焚烧的主要目的是尽可能焚毁废物，使被焚烧的物质变为无害和最大限度地减容，并尽量减少新的污染物质产生，避免造成二次污染。对于大、中型的废物焚烧厂

38、，能同时实现使废物减量、彻底焚毁废物中的毒性物质，以及回收利用焚烧产生的废热这三个目的。焚烧法不但可以处理固体废物，还可以处理液体废物和气体废物；不但可以处理城市垃圾和一般工业废物，而且可以用于处理危险废物。危险废物中的有机固态、液态和气态废物，常常采用焚烧来处理。在焚烧处理城市生活垃圾时，也常常将垃圾焚烧处理前暂时贮存过程中产生的渗滤液和臭气引入焚烧炉焚烧处理。焚烧适宜处理有机成分多、热值高的废物。当处理可燃有机物组分含量很少的废物时，需补加大量的燃料，这会使运行费用增高。但如果有条件辅以适当的废热回收装置，则可弥补上述缺点，降低废物焚烧成本，从而使焚烧法获得较好的经济效益。 二、焚烧原理

39、大部分废物及辅助燃料的成分非常复杂，分析所有的化合物成分不仅困难而且没有必要，一般仅要求提供主要元素分析的结果，也就是碳、氢、氧、氮、硫、氯等元素，水分及灰分的含量。它们的化学方程式虽然复杂，但是从燃烧的观点而论，它们可用CxHyOzNuSvC1w表示，一个完全燃烧的氧化反应可表示为：上述有机废物在燃烧过程中，有成千上万种反应途径，最终的反应产物未必是上述的CO2、HCl、N2、SO2与H2O。事实上完全燃烧反应只是一种理论上的假说。在实际燃烧程中要考虑废物与氧气混合的传质问题，燃烧温度与热传导问题等，包括流场及扩散现象。通过加入足够的氧气、保持适当温度和反应停留时间，控制燃烧反应使之接近理论

40、燃烧，不致产生有毒气体。若燃烧控制不良可能产生有毒气体，包括二恶英、多环碳氢化合物（PAH）和醛类等。3、 焚烧的主要影响因素焚烧温度，搅拌混合程度，气体停留时间（一般称为3T）及过剩空气率合称为焚烧四大控制参数。1、 焚烧温度废物的焚烧温度是指废物中有害组分在高温下氧化、分解，直至破坏所须达到的温度。它比废物的着火温度高得多。一般说提高焚烧温度有利于废物中有机毒物的分解和破坏，并可抑制黑烟的产生。但过高的焚烧温度不仅增加了燃料消耗量，而且过高的温度会增加废物中金属的挥发量及氧化氮数量，引起二次污染。因此不宜随意确定较高的焚烧温度。2、停留时间。废物中有害组分在焚烧炉内，处于焚烧条件下，该组分

41、发生氧化、燃烧，使有害物质变成无害物质所需的时间称之为焚烧停留时间。停留时间的长短直接影响焚烧的完善程度，停留时间也是决定炉体容积尺寸的重要依据。废物在炉内焚烧所需停留时间是由许多因素决定的，如废物进入炉内的形态（固体废物颗粒大小，液体雾化后液滴的大小以及粘度等）对焚烧所需停留时间影响甚大。当废物的颗粒粒径较小时，与空气接触表面积大，则氧化、燃烧条件就好，停留时间就可短些。因此，尽可能做生产性模拟试验来获得数据。3、混合强度要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须要使废物与助燃空气充分接触、燃烧气体与助燃空气充分混合。为增大固体与助燃空气的接触和混合程度，扰动方式是关键所在。焚烧炉所采用的扰动方

42、式有空气流扰动、机械炉排扰动、流态化扰动及旋转扰动等，其中以流态化扰动方式效果最好。中小型焚烧炉多数属固定炉床式，扰动多由空气流动产生，包括：炉床下送风：助燃空气自炉床下送风，由废物层孔隙中窜出，这种扰动方式易将不可燃的底灰或未燃碳颗粒随气流带出，形成颗粒物污染，废物与空气接触机会大，废物燃烧较完全，焚烧残渣热灼减量较小。炉床上送风：助燃空气由炉床上方送风，废物进入炉内时从表面开始燃烧，优点是形成的粒状物较少，缺点是焚烧残渣热灼减量较高。二次燃烧室内氧气与可燃性有机蒸气的混合程度取决于二次助燃空气与燃烧气体的相互流动方式和气体的湍流程度。湍流程度可由气体的雷诺数决定，雷诺数低于10000 以下

43、时，湍流与层流同时存在，混合程度仅靠气体的扩散达成，效果不佳。雷诺数越高，湍流程度越高，混合越理想。一般来说，二次燃烧室气体速度在37m/s即可满足要求。如果气体流速过大，混合度虽大，但气体在二次燃烧室的停留时间会降低，反应反而不易完全。4、过剩空气在实际的燃烧系统中，氧气与可燃物质无法完全达到理想程度的混合及反应。为使燃烧完全，仅供给理论空气量很难使其完全燃烧，需要加上比理论空气量更多的助燃空气量，以使废物与空气能完全混合燃烧。其相关参数可定义如下：过剩空气系数m 用于表示实际空气与理论空气的比值，定义为： 为理论空气量；A为实际供应空气量过剩空气率由下式求出：过剩空气律=（m-1）100%

44、4、 焚烧炉 焚烧炉的结构型式与废物的种类、性质和燃烧形态等因素有关。不同的焚烧方式有相应的焚烧炉与之相配合。通常根据所处理废物对环境和人体健康的危害大小，以及所要求的处理程度，将焚烧炉分为城市垃圾焚烧炉、一般工业废物焚烧炉和危险废物焚烧炉三种类型。不过，更能反应焚烧炉结构特点的分类方法，是按照处理废物的形态，将其分为液体废物焚烧炉、气体废物焚烧炉和固体废物焚烧炉三种类型。固体废物焚烧炉种类繁多，主要有炉排型焚烧炉，炉床型焚烧炉和沸腾流化床焚烧炉三种类型。第2节 固体废物的热解处理1、 概述热解是一种传统生产工艺，将木材和煤干馏成木炭和焦炭，用于人们的生活取暖和工业上冶炼钢铁，已经有了非常悠久

45、的历史。2、 热解原理所谓热解，就是将有机物在无氧或缺氧的状态下加热，使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。热解的过程以及产物：有机固体废物气体（、CO、）+有机液体（有机酸，芳烃、焦油）+固体（炭黑、灰渣）83、 热解工艺固体废物的热分解过程，由于供热方式、产品状态、热解炉结构等方面的不同，其热解方式也各不相同。热解工艺的主要分类如下：按供热方式：可分为直接加热和间接加热。直接加热就是指热解反映所需的热量是被热解物直接燃烧或向热解反应器提供的补充燃料燃烧产生的热。间接加热就是被热解物料与直接供热介质在热解反应器中分离开来的一种热解方法。按热解温度的不同：可分为高温热解、中温热解和低

46、温热解。高温热解一般在1000以上；中温热解在600-700之间；而低温热解一般在600以下。第3节 固体废物的其他热处理方法1、 焙烧焙烧是在低于熔点的温度下热处理废物的过程，目的是改变废物的化学性质和物理性质，以便于后续的资源化利用。根据焙烧过程主要化学反应的性质，固体废物的焙烧可分为烧结焙烧、分解焙烧、氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧、离析焙烧和钠化焙烧。2、 固体废物的干燥脱水干燥脱水是排除固体废物中的自有谁和吸附水的过程，主要用于城市垃圾经破碎、分选后的轻物料或经脱水处理后的污泥。干燥脱水的关键是干燥方法和设备。固体废物的干燥常用的干燥器有转筒干燥器、流化床干燥器、喷洒干燥器

47、、隧道干燥器和循环履带干燥器等。3、 固体废物的热分解和烧成固体废物的热分解是指晶体状的固体废物在较高温度下脱除其中吸附水及结合水或同时脱除其他易挥发物质的过程。烧成是指在远高于废物热分解温度下进行的高温煅烧，也成重烧。目的是为稳定废物中氧化物或硅酸盐矿物的物理状态，使其变为稳定的固相材料（惰性材料）。第7章 固体废物的资源化与综合利用当今, 科学技术的进步使现代工业得到迅速发展, 人类的生活水平也迅速提高, 但随之而来也出现了诸多的环境问题, 固体废物便是其中的一个不可忽视的重大问题。固体废物对环境的污染是多方面的。在对水体的污染方面, 不少国家把废物直接倾倒于河流、湖泊、海洋中, 甚至将海

48、洋投弃作为一种固体废物处理方法。固体废物进入水体后, 不仅直接影响水生动植物的生存环境, 造成水质下降、水域面积减少等直接的恶劣影响, 而且还可以通过食物链的作用, 影响与水有关的动植物的生存。在对大气的污染方面, 固体废物中的尾矿、粉煤灰、干泥和垃圾中的尘粒随风进入大气中, 直接影响大气能见度和人的身体健康。废物在焚烧时所产生的毒气和恶臭, 也直接影响大气质量。废物对土壤也造成影响, 由于废物的堆积和填埋不当, 经日光曝晒及雨水浸淋所产生的浸出液及沥滤液中所含有害成分会直接进入土壤, 破坏土壤微生物的生存条件, 从而对土壤结构和土质产生有害影响。此外, 有毒、有害废物也会因处置不当对环境造成

49、恶劣影响, 这已成为国际上公认的严重环境问题之。第一节 资源化的意义固体废物资源化的意义就是对其中的有用物质及能量加以回收和利用的同时, 使其无用部分达到无害化、减量化。这样不仅可以提高社会效益, 做到物尽其用, 并取得一定的经济效益, 同时还可达到环境保护的目的。资源循环、废物资源化与再利用系统详见文献 3 。在我国, 资源消耗高, 二次资源利用率低, 有相当一部分资源变成了污染物。据估计, 我国每单位国民生产总值所消耗的矿物原料比发达国家高34 倍, 也高于印度、巴西。我国总的资源利用率只相当于先进国家的1/ 4 1/ 3, 大量的废旧物资未能回收利用。每年约有300 万t 废钢铁, 60

50、0 万t 废纸未被回收, 70% 的废橡胶未被利用。到本世纪末, 我国六大废旧物资生产量将有明显增加, 预计将达到废钢铁4 150 4 300 万t , 废有色金属100 120 万t ,废旧橡胶85 92 万t , 废旧塑料230 250 万t , 废旧玻璃1 040 万t。第二节 固体废物资源化的有关技术常用的工业固体废物处理方法主要有: 堆存法、填地法、固化法、生物法、投弃海洋法等; 城市固体废物处理还有填埋法、焚烧法、堆肥法等。而用于固体废物资源化的技术手段主要为堆肥技术和焚烧处理技术。一、 固体废物的堆肥技术堆肥技术就是利用生物对废物中的有机物进行发酵、降解, 使之变成稳定的有机质,

51、 并利用发酵过程产生的温度杀死有害微生物以达到无害化卫生指标的处理。堆肥的原料有城市垃圾, 纸浆厂、食品厂等废水处理的污泥及下水污泥, 粪尿消化污泥, 家畜粪尿树皮、锯末、秸秆等等。在我国, 堆肥的主要原料是生活垃圾和粪便的混合物。我国大城市生活垃圾及中小城市生活垃圾组分见表2, 3 3 。堆肥方法有露天堆肥法、快速堆肥法及半快速堆肥法。其中, 快速堆肥法最为先进, 特别适用于生产大量垃圾的大城市。在英国、荷兰、日本都有快速堆肥法的实例。近年来, 由于城市生活水平的提高, 我国垃圾以每年10% 的速度递增。以1985 年为例, 全国300多个城市垃圾产量为5 188 万t , 粪便为3 400

52、 万t ,都需进行无害化处理。全国各地也都努力进行堆肥的研究和生产。如天津、上海、北京、武汉等大城市及无锡、杭州等中、小城市在城市生活垃圾堆肥方面都取得了一定的成果。目前, 国内堆肥方式分为厌氧土法堆肥、好氧露天堆肥法及好氧仓式堆肥法。由于目前农村堆肥难以自给, 而土地长期使用无机化肥会带来各种不利影响, 可以预计对堆肥厂制造的优质堆肥的需要量将会不断增加。二、 焚烧处理随着垃圾产量的逐年增加, 垃圾成分的逐年变化, 单纯用填埋和堆肥处理城市垃圾已不再适应城市的实际情况了。在发达国家的垃圾中, 纸、木、塑料、食物等可燃物的含量很高, 热值很高。一些国家的垃圾组成和排放量见表 。为了更为有效地利

53、用这些资源, 出现了用垃圾替代煤的垃圾焚烧技术。焚烧是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程, 其优点在于可迅速地、大幅度地减少可燃性废物的容积, 彻底消除有害细菌和病毒, 破坏毒性有机物, 并能回收热能。固体废物焚烧厂的余热利用是资源回收的重要措施。余热可用于供热和发电, 如日本由于国土狭小, 处理垃圾主要用焚烧技术, 仅东京就有14 座垃圾焚烧厂在运转。其中12 座用于发电, 总发电功率为9.2 kW, 总发电量为5.3 亿度。卖电收入每年为18.3 亿日第三节 工业固体废物的综合利用工业固体废物品种繁多, 数量巨大, 且大都具有某些工业原材料所具有的一些化学、物理特性。同时具有巨大的资

54、源潜力, 可作为二次资源综合利10。一、 粉煤灰我国有关粉煤灰的综合利用是从五六十年代开始的。1979 年的综合利用量为270 万t, 利用率约为10% 左右, 八五期间粉煤灰的利用率和利用量都有了明显的增加, 利用量已居世界前列。以1995年为例, 全国有51 个电厂粉煤灰的综合利用量超过30 万t , 总计利用量2 960 万t, 利用率超过70% 6 。粉煤灰的综合利用途径有100 多种, 目前正在推广的技术有粉煤灰粘土烧结砖技术、粉煤灰筑路新技术、粉煤灰在工程回填中的应用技术、粉煤灰混凝土施工技术、粉煤灰砂浆材料应用技术、粉煤灰加气混凝土生产技术、粉煤灰改土技术等。我国目前灰土占地面积

55、每年以2 000 hm2 的速度增加, 到2000 年灰场占地面积将超过40 000hm2, 排灰量将达到1.5 亿。因此, 加快粉煤灰的综合利用意义重大, 刻不容缓。二、煤矸石我国利用煤矸石已有20 多年的历史, 目前, 我国已基本建立起了适合我国国情的一系列较为成熟的技术体系, 如以发电和生产建材为主要内容的煤矸石、煤泥的综合技术; 以发电、提矾生产建材为主的煤矸石综合利用技术; 硫铁矿回收技术等。其中发电、生产水泥、制砖等建材、回填复垦、制造生物肥料等大宗技术仍是利用煤矸石的主流。此外, 煤矸石还是很好的筑路材料, 具有良好的抗风雨侵蚀性能。因此, 利用煤矸石新技术的开发, 也将为煤矸石

56、综合利用开辟新途径。3、 废渣产业废渣大体上可分为钢铁废渣、有色金属废渣、化工废渣等。钢铁废渣中含有各种不同的有价元素, 如铁、锰、钒、铬、铜、铌、稀土、铝、镁、钙、硅等金属和非金属元素, 因此是一项可再利用的二次资源。目前, 世界上发达国家采用的多为少渣和无渣工艺, 而我国技术落后, 原材料质量低劣, 炼钢出渣较多。每吨钢排渣150 200 kg。到2000 年我国钢产量将达到1 亿t, 年排钢渣约为1 400 万t , 目前,国内钢渣的主要利用途径是: 返回烧结做建筑和道路材料、回填材料等。钢渣的主要回收技术有生产钢渣熔融水泥、回收金属、风碎处理转炉钢渣技术、锌渣制备高纯度氧化锌技术等。利用含金属废渣如铁、锰、铌、钛、铜、锌等金属废渣提炼稀有金属, 或以中间渣形式在行业内