固体废物资源化课件3

3固体废物资源化技术3.1固体废物的分选技术3.2固体废物的化学浸出技术3.3固体废物的生物处理技术3.4固体废物的热转化技术3.5固体废物制备建筑材料技术3.1固体废物的分选技术

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，包括:（1）手工检选：适用于废物产源地、收集站、处理中心、转运站或处置场。目前，手工捡选大多数集中在转运站或处理中心的废物传送带两旁。（2）机械分选：方法很多，应用范围较广。但机械分选大多要在废物分选前进行预处理，一般至少需经过破碎处理。机械分选方法：筛选、风选、浮选、磁选、电选、摩擦和弹跳分选、光电分选和涡流分选等等。具体方法根据废物组成中各种物质的性质差异选择确定。一、筛选：按粒度分选的技术棒条筛格筛滚筒筛振动筛（1）筛选原理为了使粗细物料通过筛面分离，必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动！物料分层：筛面上的物料层处于松散状态。形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。细粒透筛：使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，以利于细粒透过筛孔。物料分层是完成分离的条件，细粒透筛是分离的目的。细粒透筛时，尽管粒度都小于筛孔，但它们透筛的难易程度却不同。粒度小于筛孔3/4的颗粒：易筛粒粒度大于筛孔3/4的颗粒：难筛粒（2）筛分效率入筛固体废物Q，α筛下产品Q1，β筛上产品Q2，θ二、风选:按密度分选图3.5颗粒在静止介质中的受力分析Go=G－P=Vsg－Vg=V(s－)g根据牛顿定律：有效重力，Go空气阻力，R沉降速度，V增加：上升气流水平气流沉降末速

固体颗粒实际沉降速度v=v0－ua当v>0，颗粒向下作沉降运动；当v=0，颗粒作悬浮运动；当v<0，颗粒向上作漂浮运动。沉降速度，V有效重力，Go空气阻力，R上升气流，ua图3.6球形颗粒在上升气流中的受力分析固体颗粒的实际运动方向：图3.7球形颗粒在水平气流中的受力分析有效重力，

Go空气阻力，R气流速度，ua沉降末速，vo立式风力分选机：上升气流风选机风选设备卧式风力分选机：水平气流风选机图3.8卧式风力分选机结构和工作原理示意图图3.9立式风力分选机工作原理示意图旋流器给料提取物空气重质组分轻质组分给料重质组分旋流器空气提取物轻质组分提取物给料风机旋流器重质组分轻质组分空气重质组分给料轻质组分空气（a）锯齿型风力分选机（b）振动式风力分选机（c）回转式风力分选机提取物给料重质组分空气旋流器轻质组分重质组分空气轻质组分振动方向给料三、浮选：按润湿性分选

润湿性:物质被水润湿的程度.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。浮选药剂：捕收剂、起泡剂、调整剂常用的捕收剂异极性捕收剂：黄药类、脂肪酸类非极性油类捕收剂：煤油、柴油等（1）捕收剂：主要作用是使欲浮的废物颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着。（2）起泡剂：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:松醇油、脂肪醇等。松醇油的主要成分为α-萜烯醇（C10H17OH）结构式为：气泡气泡气泡气泡起泡剂图3-13起泡剂与捕收剂的相互作用图3-12起泡剂在气泡表面的吸附气泡气泡捕收剂表面活性起泡剂非表面活性起泡剂表3-2常用的调整剂种类调整剂系列pH调整剂活化剂抑制剂絮凝剂分散剂典型代表酸、碱金属阳离子、阴离子HS－、HSiO3－等O2、SO2和淀粉、单宁等腐植酸、聚丙烯酰胺水玻璃磷酸盐（3）调整剂：主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件。浮选设备图3-14XJK型机械搅拌式浮选机图3-15气泡在浮选机内的运动示意图浮选工艺过程：包括调浆、调药、调泡三个程序。（1）调浆：浮选前料浆浓度的调节，它是浮选过程的一个重要作业。一般，浮选密度较大、粒度较粗的废物颗粒，往往用较浓的料浆；反之浮选密度较小的废物颗粒，可用较稀的料浆。（2）调药：浮选过程药剂的调整，包括提高药效、合理添加、混合用药、料浆中药剂浓度调节与控制等。（3）调泡：浮选气泡的调节。气泡越小，数量越多，气泡在料浆中分布越均匀，料浆的冲气程度越好，为欲浮颗粒提供的气液界面越充分，浮选效果越好。对机械搅拌式浮选机，当料浆中有适量起泡剂存在时，大多数气泡直径介于0.4～0.8mm，最小0.05mm，最大1.5mm，平均0.9mm左右。四、磁选：磁性差异f磁非磁性产品f机磁性产品废物磁选分离的关键是确定合适的f磁根据H的大小，磁选设备可分为三类：①弱磁场磁选设备，磁极表面H1700OS，②强磁场磁选设备，磁极表面H6000～26000OS③中等磁场磁选设备，磁极表面H=2000～6000OS根据x0的大小，废物可分成三类：①强磁性物质，x0>38×10-6

cm3/g；②弱磁性物质，x0=（0.19～7.5）×10-6cm3/g；③非磁性物质，x0<0.19×10-6

cm3/g。常用磁选机吸持型磁选机悬吸型磁选机磁力滚筒湿式CNT型永磁圆筒式磁选机图3.13吸持型磁选机给料电磁铁刮片磁性产品非磁性产品（a）滚筒式吸持磁选机（b）带式吸持磁选机旋转方向电磁铁刮片磁性产品非磁性产品给料（a）一般式除铁器磁性产品带式磁选机非磁性产品给料图3.14悬吸型磁选机（b）带式除铁器电磁铁给料非磁性物质磁性物质磁性物质分隔档板运输皮带（a）永磁磁滚筒结构示意图固体废物磁性物质分离块隔离板非磁性物质图3.15永磁滚筒磁选机结构与工作原理图（b）磁滚筒分选原理图溢流堰磁偏角调整传动部分圆筒槽体机架非磁性物质磁性物质给料图3.16逆流型永磁圆筒式磁选机目前使用的电选机，按电场特征主要分为（1）静电分选机（2）复合电场分选机

根据导电性，废物分为导体半导体非导体五、电选：电性电极转鼓导体产品槽非导体产品槽－电荷＋电荷（a）静电辊筒式分选机（b）YD-4型高压电选机颗粒带电方式？直接传导带电、电晕带电给料斗滚筒电极毛刷偏向电极高压绝缘子电晕电极导体半导体非导体复合电场（静电-电晕）分选机分选原理图六、摩擦与弹跳分选

摩擦与弹跳分选：根据固体废物中各组分在斜面上摩擦系数和碰撞系数的差异，造成不同组分在斜面上具有不同的运动速度和运动轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。（1）分选原理

给料颗粒废物纤维废物重力摩擦力（2）分选设备：三种颗粒废物细粒灰土纤维废物给料（a）带式筛

特点：带面由筛网或刻沟的胶带制成；倾斜安装带有振打装置；带面安装倾角大于颗粒废物的摩擦角，小于纤维废物的摩擦角。重的弹性颗粒轻的非弹性颗粒斜板运输机给料（b）斜板运输分选机特点：废物中的砖瓦、铁块、玻璃等与斜板板面产生弹性碰撞，向板面下部弹跳，从斜板分选机下端排出。而纤维织物、木屑等与斜板板面为塑性碰撞，不产生弹跳，因而随斜板运输板向上运动，从斜板上端排出。（c）反弹滚筒分选机特点：废物由倾斜抛物皮带运输机抛出，与回弹板碰撞，其中铁块、砖瓦、玻璃等与回弹板、分料滚筒产生弹性碰撞，被抛入重的弹性产品收集仓。而纤维废物、木屑等与回弹板为塑性碰撞，不产生弹跳，被分料滚筒抛入轻的非弹性产品收集仓，从而实现分离。回弹板滚筒重的弹性颗粒给料轻的非弹性颗粒抛物皮带运输机七、光电分选利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法。电子放大装置料斗振动溜槽标准色板光学箱光电元件有高速沟的进料皮带压缩空气喷管分离板1号分离物2号分离物固体废物预先分级、排队进入光检区。颗粒受光源照射，背景板显示颗粒的颜色或色调，如果颗粒颜色与背景颜色不同，反射光经光电倍增管转换为电信号，电子电路分析后，产生控制信号驱动高频气阀，喷射出压缩空气，将其吹离原来下落轨道，加以收集。而颜色符合要求的颗粒仍按原来的轨道自由下落加以收集，从而实现分离。八、涡电流分选

固废中回收有色金属（如铅、铜、锌等物质）的有效方法。

（1）原理：当废物流以一定的速度通过一个交变磁场时，有色金属内部会产生感应涡流。由于废物流与磁场有一个相对运动的速度，从而对产生涡流的有色金属具有一个排斥力。磁滑轮旋转水磁石变化磁场混合废物涡电流场涡电流排斥力（2）设备分离出的废物旋转混合废物感应器集料斗皮带3.2固体废物的化学浸出技术化学浸出：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。

固体废物浸出化学溶剂：浸出剂过滤浸出渣浸出液适用对象：成分复杂、嵌布粒度微细且有价成分含量低的矿业固体废物、化工和冶金过程排出的废渣等，采用传统分选技术往往成效甚微，而常常采用化学浸出技术。一、浸出理论浸出方法：依浸出药剂种类的不同，分为酸浸、碱浸、盐浸、水浸等方法。（1）酸浸：常用的浸出方法常用的酸浸剂包括稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等。

凡废物中的某种组分可通过酸溶进入溶液的都可采用酸浸的方法。它包括简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸三种方法。

固体废物浸出酸过滤浸出渣浸出液

简单酸浸：适用于浸出某些易被酸分解的简单金属氧化物、金属含氧盐及少数的金属硫化物中的有价金属。氧化酸浸：适用于金属硫化物、某些低价金属化合物。在酸性溶液中相当稳定，不易简单酸溶。但在有氧化剂存在时，几乎均能被氧化分解而浸出。常用的氧化剂：Fe3+、Cl2、O2、HNO3、NaClO、MnO2、H2O2等还原酸浸：主要用于浸出变价金属的高价金属氧化物和氢氧化物，如浸出有色金属冶炼过程产出的镍渣、锰渣、钴渣中的有用组分为MnO2、Co(OH)3、Ni(OH)3、Co2O3、Ni2S3等。工业上常用的还原剂：金属铁、Fe2+、SO2等。（2）碱浸碱浸药剂的浸出能力一般比酸浸药剂弱，但浸出过程选择性高，可获得较纯净的浸出液，且设备防腐问题较易解决。常用的碱浸药剂与浸出方法：碳酸铵和氨水：氨浸硫化钠：硫化钠溶液浸出碳酸钠：碳酸钠溶液浸出苛性钠：苛性钠溶液浸出固体废物浸出碱过滤浸出渣浸出液氨浸：常用于含金属铜、钴、镍及其氧化物的废物的浸出。适用对象：含铁高且脉石以碳酸盐为主的铜镍废物。碳酸钠溶液浸出：能与碳酸钠反应生成可溶性钠盐的废物，特别是碳酸盐含量较高的废物更适宜采用这种浸出方法。目前，碳酸钠溶液主要用于浸出某些含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷、含钒等废物。苛性钠溶液浸出：苛性钠是拜耳法生产氧化铝的主要浸出剂。含硅高的固体废物中的有价组分也常用苛性钠溶液浸出。硫化钠溶液浸出：硫化钠可分解砷、锑、锡、汞等硫化物，使它们生成可溶性硫代酸盐的形态转入浸液中。因此，凡含这类硫化物的废物都可用硫化钠溶液浸出。（3）盐浸利用某些无机盐的水溶液为浸出剂，浸出废物原料中的某种组分的过程。常用的盐浸剂：氯化钠、高价铁盐、氯化铜和次氯酸钠等溶液氯化钠浸出含铅废物的反应为：氯化铜溶液浸出金属硫化矿高价铁盐浸出含铋废物的反应为：难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化物可用强氧化剂如次氯酸钠等作浸出剂进行浸出，如硫化钼的浸出：二、浸出效果衡量

实践中常用目的组分的浸出率、浸出过程的选择性及浸出药剂用量等指标衡量浸出过程。废物干重废物中某组分的含量浸出液体积某组分在浸出液中的含量浸出渣干重浸渣中该组分含量固体废物浸出浸出剂过滤浸出渣浸出液

浸出过程的选择性：常用选择性系数（β）表示，它是在相同浸出条件下，某两组分的浸出率之比，即：β值愈接近1，表示浸出过程中该两组分的浸出选择性愈差。三、浸出工艺与设备（1）渗滤浸出：浸出剂在重力作用下自上而下或在压力作用下自下而上通过固定废料层的浸出过程，一般仅用于某些特定的废物，常采用间断操作制度。包括槽浸、堆浸、就地浸出。依浸出过程废物的运动方式，分两种：顺流浸出依浸出剂与被浸废料的相对运动方式，分三种：（2）搅拌浸出：将磨细的废物与浸出剂在搅拌槽中进行强烈搅拌的浸出过程，可浸出各种废物。浸出前废物磨细至0.3mm以下，采用连续操作制度。错流浸出逆流浸出顺流浸出：浸出时，浸出剂与被浸废料的流动方向相同，此时浸出液中目的组分的含量较高，浸出剂的消耗量较小，但浸出速度较小，浸出时间较长。图3-29顺流浸出工艺流程错流浸出：浸出时，浸出剂与被浸废料的流动方向相错，每次浸出后的浸渣均与新浸出剂接触，浸出速度高，浸出率高，但浸出液体积大，浸出液中目的组分的含量低，浸出剂消耗量大图3-30错流浸出工艺流程逆流浸出：浸出时，浸出剂与被浸废料运动方向相反，即经几次浸出而贫化后的废物与新鲜浸出剂浸出剂接触，而原始被浸废物则与浸出液接触，可较充分地利用浸出液中的剩余浸出剂，浸出液中目的组分含量高，浸出剂消耗量较小，但浸出速度较低，浸出时间较长，需较多的浸出段数。图3-31逆流浸出工艺流程（2）常用的浸出设备：渗滤浸出槽（池）机械搅拌浸出槽流态化逆流浸出槽高压釜：压煮器，用于热压浸出空气搅拌浸出槽槽体防酸层假底出液口图3-32渗滤浸出槽结构示意图图3-33机械搅拌浸出槽结构示意图循环孔排料口溢流孔人孔主轴排气孔进料口图3-34空气搅拌浸出槽结构示意图进料口排气孔人孔溢流槽循环孔蒸气管蒸气管事故排浆管空气管图3-35流态化逆流浸出槽结构窥视镜硫酸配管洗涤水分配管硫酸配管洗涤水分配管粗砂排料锥粗砂排料口溢流口观察孔排气孔进料管进料锥图3-36哨式加压釜图3-37自蒸发器事故排料管出料口喷嘴空气管旋涡哨进料管调节阀进料管筛板人孔衬板堵头分离器出料管搅拌方法三种：机械搅拌气流（蒸汽或空气）搅拌气流-机械混合搅拌依外形立式卧式排料空气和NH3隔板冷却蛇管档板可调溢流板给料图3-38卧式机械搅拌高压釜的结构示意图四、浸出液中目的组分的提取和分离固体废物通过浸出，其目的组分进入了浸出液。从浸出液中提取和分离目的组分可采取离子沉淀、置换沉淀、电沉积、离子交换、溶剂萃取等化学方法。（1）离子沉淀难溶的氢氢化物硫化物各种盐类水解沉淀硫化物沉淀其他难溶盐沉淀水解沉淀：大多数金属在水溶液中会以难溶氢氢化物沉淀的形式析出硫化物沉淀：绝大多数金属硫化物的溶度积均很小，可通过硫化物沉淀来定量回收金属。

用作沉淀剂的硫化物有Na2S和气态H2S，在金属提取中多用H2S。常温溶解度0.1mg/L其他盐类沉淀：如某些金属的磷酸盐、砷酸盐、碳酸盐、草酸盐、氟化物、氯化物等其他盐类沉淀

沉淀设备：主要有机械搅拌槽沉淀物的分离：过滤机。如果沉淀过程需要加温而又要维持沉淀料浆液固比不变，则要设置夹套加热器或蛇管加热器。如无特殊要求，则可用蒸汽直接加热。（2）置换沉淀：也称置换沉积

一种金属从浸出液中将另一种金属离子置换出来的氧化还原过程。

根据热力学原理，任何较负电性的金属均可从溶液中置换出较正电性的金属，直到两种金属的可逆电位相等时为止。E，置换反应越容易置换沉淀设备：主要有溜槽、转鼓、置换器等。浸出液置换后溶液置换溜槽：最简单的置换装置，是一个曲折的具有一定坡度的水泥地沟。槽底可搁放木制方格，上置铁屑。溶液从溜槽上端流入，下端流出，在流动中完成置换反应。人工翻动置换材料使已析出的海绵金属剥落下来，沉于槽底，然后随溶液流出，澄清晒干，即得海绵金属产品。图3-39置换转鼓结构示意图图3-40锥形置换器结构示意图（3）气体还原沉淀利用还原剂H2、CO、SO2等，在一定条件下（如高温、加压）直接从浸液中还原析出金属的过程。条件：3.3固体废物的生物处理技术利用微生物的新陈代谢作用使固体废物分解、矿化或氧化的过程，称为固体废物的生物处理技术。包括生物冶金和生物转化技术。生物处理生物冶金生物分离生物转化3.3.1生物冶金技术利用微生物及其代谢产物氧化、溶浸废物中的有价组分，使废物中有价组分得以利用的过程，称为微生物浸出，也称为生物冶金。适用：微生物冶金主要用于回收矿业固体中的有价金属，如铜、金、铀、钴、镍、锰、锌、银、铂、钛等金属，尤其是铜、金等金属。一、冶金用微生物生物冶金工业用的微生物种类很多，主要有氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌、铁氧化钩端螺菌和嗜酸热硫化叶菌等，其中重要的浸出细菌如表3-5所示表3-5浸矿细菌种类及其主要生理特征细菌名称主要生理特征最佳生存pH氧化铁硫杆菌氧化铁杆菌氧化硫铁杆菌氧化硫杆菌聚生硫杆菌Fe2+→Fe3+，S2O32-→SO42-Fe2+→Fe3+S→SO42-，Fe2+→Fe3+S→SO42-，S2O32-→SO42S→SO42-，H2S→SO42-2.5～5.33.52.82.0～3.52.0～4.0

（1）细菌的直接作用：认为附着于矿物表面的细菌能直接催化矿物而使矿物氧化分解，并从中直接得到能源和其他矿物营养元素满足自身生长需要。如细菌浸铜：细菌的直接作用细菌的间接催化作用二、生物冶金机理（2）细菌的间接作用认为是依靠细菌的代谢产物——硫酸铁的氧化作用，细菌间接地从矿物中获得生长所需的能源和基质。（1）槽浸：一般适用于高品位、贵金属的浸出，将细菌酸性硫酸高铁浸出剂与废物在反应槽中混合，机械搅拌通气或气升搅拌，然后从浸出液中回收金属。三、生物冶金方法槽浸堆浸原位浸出（2）堆浸：在倾斜的地面上，用水泥、沥青登台砌成不渗漏的基础盘床，把含量低的矿业固体废物堆积在其上，从上部不断喷洒细菌酸性硫酸高铁浸出剂，然后从流出的浸出液中回收金属。（3）原位浸出：利用自然或人工形成的矿区地面裂缝，将细菌酸性硫酸高铁浸出剂注入矿床中，然后从矿床中抽出浸出液回收金属。

三种方法都要注重温度、酸度、通气和营养物质对菌种的影响，促使细菌能最佳的发挥浸矿作用。3.3.2生物转化技术

利用微生物的代谢作用分解转化有机固体废物一、生物转化原理在固体废物中存在的有机物主要有纤维素、碳水化合物、脂肪和蛋白质等，这些复杂有机物在不同的条件下有不同的分解产物。在好氧环境中的完全降解产物是简单的无机化合物，如CO2、H2O、NH3、PO43-、SO42-等，在厌氧环境中的降解产物主要包括各种有机酸、醇以及少量CO2、NH3、H2S及H2等。（1）纤维素的生物转化

纤维素是葡萄糖的高分子聚合物，每个纤维素分子约含1400～10000个葡萄糖基，分子式为：（C6Hl0O5）1400～10000。棉纤维中约含90%纤维素，木、竹、麦秆、稻草、城市垃圾等均含有大量纤维素。因此，纤维素是有机固体废物中的重要成分。

醇类和有机酸在缺氧环境中可进一步被分解为甲烷，这一过程称为甲烷发酵

在有氧环境中，醇类和乙酸可进一步被好氧微生物分解为二氧化碳和水：（2）半纤维素的生物降解：半纤维素存在植物细胞壁中，其在植物组织中的含量很高，仅次于纤维素，约占一年生草本植物残体重量的25～40%，占木材的25～35%。

半纤维素的组成：由聚戊糖（木糖和阿拉伯糖）、聚已糖（半乳糖、甘露糖）及聚糖醛酸（葡萄糖醛酸和半乳糖醛酸）等组成。但有的半纤维素仅由一种单糖组成，如木聚糖、半乳糖，有的由一种以上的单糖或糖醛酸组成。半纤维素被微生物分解的速度比纤维素快。能分解纤维素的微生物大多能分解半纤维素。半纤维素的分解过程大致如下：厌氧分解好氧分解聚糖酶+H2O半纤维素单糖+糖醛酸发酵的各种产物CO2+H2O（3）果胶质的生物降解果胶质是天然的水不溶性物质，它是高等植物细胞间质的主要成分。主要由D-半乳糖醛酸通过α-1，4-糖苷键连接而成的直链高分子化合物，其羧基与甲基脂形成甲基酯。

果胶质的降解产物是甲醇和糖醛酸：原果胶+H2O原果胶酶可溶性果胶+聚戊糖果胶甲脂酶果胶酸+甲醇可溶性果胶+H2O聚半乳糖酶半乳糖醛酸果胶酸+H2O果胶、聚戊糖、半乳糖醛酸等在好氧条件下被分解为CO2和H2O在厌氧条件下进行丁酸发酵，生成丁酸、乙酸、醇类、CO2和H2。

（4）淀粉的生物降解

淀粉广泛存在于植物种子（稻、麦、玉米）和果实中，凡是以上述物质作原料所得的固体废物均含有淀粉。淀粉是多糖，分子式为（C6Hl0O5）1200，它是许多异养微生物的重要能源和碳源，是一种易被生物降解的有机污染物。厌氧分解葡糖苷酶麦芽糖苷酶好氧分解糊精酶淀粉乙醇+CO2麦芽糖CO2+H2O葡萄糖糊精（5）脂肪类物质的生物降解

脂肪类物质是易降解的有机物。动、植物体内的脂类物主要有脂肪、类脂质和蜡质等。在微生物胞外酶、脂肪酶的作用下，脂肪类物质首先被水解为甘油（丙三醇）和脂肪酸：脂肪酶+H2O脂肪甘油+高级脂肪酸磷脂酶类+H2O类脂质甘油或其它醇类+高级脂肪酸酯酶类+H2O蜡质高级醇+高级脂肪酸（6）蛋白质的生物降解

蛋白质是一种含氮有机物，由多种氨基酸组合而成，是生物体的一种主要组成物质及营养物质。蛋白质的降解分胞外和胞内两个大的阶段。第一阶段：胞外水解阶段，蛋白质在蛋白酶的催化下逐步分解成氨基酸：蛋白质蛋白胨蛋白酶（内肽酶）蛋白酶（内肽酶）肽酶（外肽酶）多肽氨基酸第二阶段：胞内分解阶段。

蛋白质必须水解至氨基酸，才能渗入细菌的细胞内。在细胞内，氨基酸可再合成菌体的蛋白质，也可能转变成另一种氨基酸或者进行脱氨基作用。（7）木质素的生物降解

木质素是一种高分子的芳香族聚合物，大量存在于植物木质化组织的细胞壁中，填充在纤维素的间隙内，有增强机械强度的功能。

木质素的结构十分复杂，它是由以苯环为核心，带有丙烷支链组成的一种或多种芳香族化合物（如苯丙烷、松柏醇等）缩合而成，并常与多糖类结合在一起。苯丙烷、松柏醇的化学分子式为：CH3CH2CH2CH3苯丙烷松柏醇OHCH=CHCH2OHH3CO木质素是植物残体中最难分解的组分，一般先由木质素降解菌把它降解成芳香族化合物、然后再由多种微生物继续进行分解。但木质素的分解速度极其缓慢，并有一部分组分难以降解。二、生物转化设备根据微生物对有机物降解过程中对氧气要求的不同，固体废物的生物转化分为好氧生物转化和厌氧生物转化两类。前者称为好氧发酵，也称为堆肥化，后者称为厌氧发酵。生物转化技术不同，生物转化设备也不同。（1）好氧发酵装置筒仓式发酵仓：常见有两种立式发酵塔：常见有四种卧式发酵仓：常见有两种（b）桨叶刮板式（a）圆筒式图3-42常见的立式发酵塔结构示意图（c）移动床式图3-42常见的立式发酵塔结构示意图（d）板闭合门式（a）卧式旋转发酵池进料水空气出料图3-43常见的卧式发酵仓结构示意图（b）卧式刮板发酵池（a）筒仓式静态发酵仓（b）筒仓式动态发酵仓图3-44筒仓式发酵仓结构示意图（2）厌氧发酵装置：厌氧发酵池，亦称厌氧消化器现代大型工业化沼气发酵设备常用的发酵池立式圆形水压式沼气池立式圆形浮罩式沼气池长方形（或方形）发酵池图3-45水压式沼气池工作原理示意图加料管发酵间（贮气部分）出料间液面多用于我国农村大多采用地下埋设和水压式贮气发酵间为圆形，两侧带有进出料口容积：6m3、8m3、10m3、12m3等优点：池顶有活动盖板，便于检修。结构简单，造价低，施工方便。缺点：气压不稳定，池温低、原料利用率低（仅10～20%）、产气率低（平均0.1～0.15m3／(m3∙d)）进料管发酵间出料联通管出料间活动盖输气管卡具排气管水池导向柱进料口进料口进料管发酵间浮罩出料联通管出料间隔墙导气管(a)顶浮罩式(b)侧浮罩式图3-46浮罩式沼气池示意图粪水溢水管进料口搅拌器出料门洞出料口发酵室木板盖导气喇叭口图3-47长方形发酵池（b）古典型（a）欧美型（c）蛋型（d）欧洲平底型图3-48常用的大型发酵罐结构类型3.4固体废物的热转化技术固体废物热转化：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，特别适合有机固体废物的资源化。热转化热解焚烧一、固体废物的热解有机物+O2=CO2+H2O+其它简单无机物+热量可燃气：主要包括C1～5的烃类、氢和CO气体。液态油：主要包括C25的烃类、乙酸、丙酮、甲醇等液态燃料。固体燃料：主要包括含纯碳和聚合高分子的含碳物。（1）热解原理与热解产物（2）热解工艺：按两种方法分按供热方式直接（内部）供热：供给适量空气使有机物部分燃烧，提供热解所需热量间接（外部）供热：从外界供给热解所需热量不同的废物类型，不同的热解反应条件，热解产物都有差异。中温热解：T=600～700℃，主要用在比较单一的废物的热解，如废轮胎、废塑料热解油化按热解温度高温热解：T>1000℃，供热方式几乎都是直接加热低温热解：T<600℃。农业、林业和农业产品加工后的废物用来生产低硫低灰的炭，生产出的炭视其原料和加工的深度不同，可作不同等级的活性炭和水煤气原料。（3）热解反应器

包括：固定床、流化床、旋转炉、分段炉等图3-49典型的固定燃烧床热解反应器底物流气体93～315℃气流高温分解融渣或灰渣固体废物980～1650℃预热的空气或O2干燥和预热水蒸汽图3-50流化床热解反应器1400～1800℉排出气体980～1650℉破碎的固体废物灰渣热燃料蒸汽预热的空气或O2废物烧嘴燃烧室蒸馏容器燃烧气体锅炉残渣卸出燃料气体再循环图3-51回转炉热解反应器（a）固体废物热分解塔(b)固形炭燃烧塔热分解炉燃烧炉燃烧器出口固体废物流化气体空气残渣残渣产品气体产品气体固体废物加料器燃料气体热分解槽流化用的蒸汽旋风分离器气体冷却洗涤器去除焦油炭燃烧炉空气辅助燃料流化用蒸汽燃烧气体洗涤装置排气口残渣残渣分离器辅助燃料炉图3-52双塔循环式流化床热解装置二、固体废物的焚烧有机物或可燃无机物+O2=CO2+H2O+其它简单无机物+热量某种废物的热量=某种废物的热值该种废物的重量固体废物的热值热值：单位质量的固体废物完全燃烧所释放出来的热量，kJ/kg

表6.1城市垃圾与几种典型燃料的热值与起燃温度，kJ/kg废物煤矸石芜湖垃圾1997常州垃圾1997杭州垃圾1997广州垃圾1996上海污水厂污泥热值800～8000286330074452441214600根据经验，城市垃圾的热值大于3350kJ/kg时，燃烧过程无需加辅助燃料，易于实现自燃烧。（1）固体废物焚烧的原理热值的计算方法通过元素组成作近似计算通过比例求和法计算高位热值：也称为粗热值，HHV热值有两种表示法低位热值：也称为净热值，NHV有机物+O2=CO2+H2O（l）+NHV重量有机物+O2=CO2+H2O（g）+

HHV重量方法一、通过元素组成作近似计算通过氧弹测热仪测量焚烧产物含水量，%H、Cl、F为废物中含量，%若废物的元素组成已知，则可利用Dulong方程式近似计算出低位热值：mC、mH、mO、mCl、mS分别代表碳、氢、氧、氯和硫的摩尔质量

方法二、通过比例求和法计算如果混合固体废物总重已知，废物中各组成物的重量和热值已测定，则混合固体废物的热值可用下式计算：焚烧固体废物获得的总热量=固体废物总热值参与焚烧的固体废物总重量实际上，焚烧过程是在焚烧装置中进行的。由于空气的对流辐射、可燃部分的未完全燃烧、残渣中的显热以及烟气的显热等原因都会造成热能的损失。因此，焚烧后可以利用的热量应从焚烧反应产生的总热量中减去各种热损失，计算公式为：例1某固体废物含可燃物60%，水分20%、惰性物20%。固体废物的元素组成为碳28%、氢4%，氧23%、氮4%、硫1%、水分20%、灰分20%。假设①固体废物的热值为11630kJ/kg；②炉栅残渣含碳量5%；③进人炉膛的废物温度为65℃，离开炉栅残渣的温度为650℃；④残渣的比热为0.323kJ/(kg·℃)；⑤水的汽化潜热2420kJ/kg；⑥辐射损失为总炉膛输入热量的0.5%；⑦碳的热值为32564kJ/kg，试计算这种废物燃烧后可利用的热量。焚烧废物空气废气残渣解：设参与燃烧的固体废物为lkg

总水量=废物原料含水量+原料中H、O结合生成水量=1×20%+1×4%×9=0.56kg焚烧产物有害有机废物，经焚烧处理后要求：主要有害有机组成物的破坏去除率（destructionandremovalefficiency，简写为DRE）应达到99.9%以上。有机硫化物或氮化物二恶英等废物在焚烧炉中停留时间的计算固体废物在焚烧炉内的停留时间：指固体废物从进炉开始到焚烧结束炉渣从炉中排出所需的时间。为简化起见，常假设焚烧反应为一级反应，按照化学动力学理论，其反应动力学方程可用下式表示：在时间0→t，浓度从CA0→CA变化范围内积分，则上式变为：例2试计算在800℃的焚烧炉中焚烧氯苯，当DRE分别为99%、99.9%、99.99%时的停留时间。解：已知T=800℃，查表得：A=1.34×1017，E=76600可得：t99%=0.1378(s)t99.9%=0.2068(s)

t99.99%=0.2757(s)习题：试计算在900℃的焚烧炉中焚烧甲苯，当焚烧时间分别为0.1S、0.3s时的DRE。当甲苯的DRE要求99.99%,甲苯在炉内的停留时间为多少?(甲苯的A=2.281013，E=56500kcal/（g.mol)，R=1.987kcal/(g.mol.k)理论燃烧温度的计算燃烧反应是由许多单个反应组成的复杂的化学过程。它包括放热反应，也有吸热反应。当燃烧系统处于绝热状态时，焚烧释放出的全部热量使焚烧产物（废气）达到的温度称为理论燃烧温度，即绝热火焰温度T。在实际工作中常常可根据实践经验，运用近似法加以估算。废气质量分数近似热容在16~1100℃CP=1.254kJ/（kg.℃)废气中过量空气质量分数绝热火焰温度T在温度为25℃，许多烃类化合物燃烧产生净热值为4.18kJ时，约需理论空气量(mst)1.5×10－3kg。CnH2n+2+O2=CO2+H2O+NHV

1.5×10－3kg4.18kJ

mstNHV废物+辅助燃料+空气(O2)

=废气+过量空气+热量

mp

memp=1+mst=1+3.5910-4NHV设空气过量率为EA，则：me=EAmst=

3.5910-4NHVEA例拟在废物焚烧炉中焚烧氯苯（C6H5Cl），采用过量空气100%，请核算一下其操作温度是否会超过炉子的允许温度1150℃？（2）固体废物的焚烧设备二、焚烧设备目前世界上焚烧炉的型号已达200多种，其中较广泛应用炉型流化床焚烧炉机械炉排焚烧炉回转窑式焚烧炉多段焚烧炉按燃烧方式排气口加料口通风通道热风炉主燃烧嘴轴驱动马达轴冷却用鼓风机热风分配器冷却用空气焚烧干燥废物传送带去集尘器抽风机冷却空气尾气再燃烧喷嘴残渣再利用燃烧用空气喷嘴逆流式旋转窑焚烧炉吊车机械炉排抓斗炉体装料通道废热锅炉出灰机并列摇动式台阶往复式逆动式台阶式履带式滚筒式燃烧气体（烟气）助燃器流动媒体散气板二燃室供料器二次助燃空气喷射口流动媒体(砂)循环装置不燃物排出装置振动分选不燃物排出管流动空气废物3.5固体废物制备建筑材料技术建筑材料种类很多，包括：胶凝材料、砖、砌块、玻璃、陶瓷、铸石、骨料等等。产技术

一、胶凝材料指在一定条件下经过自身的一系列物理化学作用，能将砂子、砖、石块、砌块或块状材料粘结成为具有一定强度的整体的材料。按硬化条件气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化、发展，并保持其强度。水硬性胶凝材料：能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并继续发展其强度。胶凝材料包括两类：水硬性胶凝材料：水泥水泥是最重要的建筑材料之一，它和钢材、木材是基本建设的三大材料。水泥的品种很多，一般可分为硅酸盐类、铝酸盐类、硫酸盐类、磷酸盐类、硫铝酸盐类、铁铝酸盐类、氟铝酸盐类等。在建筑工程中应用最多的是硅酸盐类水泥，其制备工艺为：石灰石+粘土+铁矿粉硅酸盐水泥水泥熟料水泥生料粉磨机煅烧炉粉磨机石膏硅酸盐水泥：指以硅酸钙为主要成分的各种水泥的总称，国外通称为波特兰水泥。图3-59硅酸盐水泥生产工艺流程表3-10硅酸盐水泥熟料主要矿物及其含量矿物名称化学成分缩写符号含量，%硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙3CaO·SiO22CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3C3SC2SC3AC4AF44～6218～305～1210～18水泥是上述几种熟料矿物，另加石膏的混合物，改变熟料之间的比例，水泥的性质将会发生相应的变化。如提高C3S、C3A的含量，可制成快硬高强水泥；降低C3S、C3A的含量，适当提高C2S含量，则可制得水化热小的大坝水泥。二、墙体材料包括普通砖、空心砖和建筑砌块等（1）普通砖：孔洞率不大于15%或没有孔洞的砖。普通砖烧结砖：经焙烧而成的砖称为烧结砖。以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的普通实心砖，一般为矩形体，标准尺寸是240mm×115mm×53mm。蒸养（压）砖：经常压或高压蒸汽养护硬化而成的砖称为蒸养（压）砖，如灰砂砖、粉煤灰砖、炉渣砖等。原料配料调制制坯干燥焙烧烧结砖900～1050℃（2）空心砖：孔洞率大于15%的砖。普通粘土砖容重较大，使建筑物的自重增大。粘土空心砖的出现，克服了这一缺点，同时改善了砖的绝热和隔声的性能，节省制坯粘土20～30%，节省燃料10～20%，干燥和焙烧的时间短，易于焙烧均匀，烧成率高，同时可减轻自重1/4