第七章固体废物管理技术体系

第七章固体废物管理技术体系范行军7.1固体废物处理技术体系框架7.1.1固体废物处理技术体系分类1、功能分类

固体废物处理技术体系一般包含4个功能子系统：物流集中、物流分流、物性转化和物流隔离。功能分类（1）物流集中固体废物处理的实施形式按处理设施与废物产生源的位置关系，可分为现场处理和异地处理两种。物流集中的技术环节包括在收集点的贮存、收集车辆装载与运输、转运等。功能分类（2）物流分流物流分流指的是在不改变废物化学组成的条件下，依据废物的特性，使物流中的一部分分流。分流的目的大致有两个方面：一是资源化；二是可处理性适宜化。固体废物分流所包含的技术环节有缘分流分离、资源化分离和分选等。功能分类（3）物性转化物性转化指的是对固体废物的化学、生物（分子水平转化）和除组成外的物理性质（非分子水平）转化为手段的处理过程。转化的目的:产生可利用的产物（资源化循环利用）、转化废物为燃料或热能（能量回收）、使废物减量（体积或质量）、性质稳定化（惰性化）等。转化手段：生物转化（堆肥化、厌氧消化）、热化学转化（焚烧、热解）、物理转化（压缩破碎）功能分类（4）物流隔离物流隔离指的是为避免废物因直接接触环境介质而造成污染的各种处理技术。

隔离分两类：一类是临时性的，基本包含各种固体废物的贮存及其安全控制技术；另一类是永久性的，即处置技术，主要通过填埋方式实施，由于废物本身不再接受进一步的处理，也称为最终处理（处置）技术。固体废物处理技术体系一般包括哪些功能子系统？7.1.1固体废物处理技术体系分类

2、层次分类一般情况下，其应用层次为：物流集中物流分流物性转化最终隔离7.1.1固体废物处理技术体系分类3、技术过程分类能相对完整地达到一个方面的固体废物管理目标（如无害化、资源化、减量化）的工艺体系，可称为固体废物处理的一个技术过程。技术过程一般可按其处理所涉及的主要物流处理方法的机理来分类，包括物理技术过程、化学技术过程、生物技术过程、最终处置技术过程等。固体废物处理技术过程有哪些？7.1.2固体废物处理技术体系组成描述固体废物处理技术体系组成可采用两种方式：技术单元组成和技术过程组成。技术单元按技术原理的分类如下：物料输送技术：收集、运输等；前期分选技术：分类收集、家庭回收等；破碎技术：常温、低温、湿式破碎等；物理分选、分离技术：颗粒分选、重力分选、磁选等；燃烧分解技术：焚烧、湿式氧化、焙烧等；缺氧/无氧热分解技术：热解、超临界水液化、汽化等；化学萃取技术：湿法冶金等；生物转化技术：堆肥化、厌氧消化等；衍生物流处理技术：填埋场渗滤液处理、焚烧烟气净化等；环境隔离技术：卫生填埋、安全填埋等；请简述固体废物处理技术体系中的技术单元按技术原理的分类？7.2城市生活垃圾处理技术过程一、技术过程组成决定其组成的因素还包括技术体系边界的定义，即体系中是否包含已分流的城市生活垃圾中的废品类物料的再加工转化过程。据目前相关技术过程的发展现状，城市生活垃圾处理技术体系包含的技术过程主要是资源化分选、堆肥化、厌氧消化、焚烧、热解气化和填埋。技术过程组成1、资源化分选实用的资源化分选过程仍以手工分选为主要技术特征。(图7-1，2)2、堆肥化堆肥化过程的主要转化对象是废弃物中的生物可降解性组分，因此堆肥化过程一般包含预处理（分选）技术环节，典型流程看图7-3。图7-1固体废物处理技术单元组成框架图7-2城市生活垃圾资源化分选流程示例图7-3城市生活垃圾堆肥化过程典型流程技术过程组成3、厌氧消化城市生活垃圾厌氧消化利用的是厌氧微生物对其有机可生物降解组分的转化过程。两种基本工艺形式：低固体浓度和高固体浓度。厌氧消化一般仅适用于源分离过程的城市生活垃圾生物质组分。4、焚烧现代应用的焚烧工艺基本上以混合物燃烧为主，即不对废物作分选等预处理（或极有限的破碎等预处理），主流技术方法为机械炉排燃烧。技术过程组成5、热解气化热解气化技术过程不适用于混合城市生活垃圾和湿度高的可燃垃圾，目前已经验证的热解气化工艺仅适用于混合城市生活垃圾和湿度高的可燃垃圾，目前已经验证热解气化工艺仅适用于干燥的特殊组分（塑料、橡胶）废物的处理。反应过程比燃烧更多变。6、卫生填埋尽管卫生填埋以隔离为基本的技术原则（如卫生填埋最显著的技术特征被认为是隔水的衬垫层和隔气的覆盖），但城市生活垃圾填埋后，仍必然会经历以生物转化为主的物性改变过程，此过程的衍生产物成为填埋场管理中必须面对的问题。技术过程组成图7-6城市生活垃圾卫生填埋的基本技术流程城市生活垃圾处理技术体系包含的技术过程有哪些？7.2.2技术过程的物流特征目前在世界范围内成熟应用的城市生活垃圾处理技术过程仍是十分有限的，基本仅有堆肥化、厌氧消化、焚烧、资源化分选和卫生填埋这5种过程。堆肥化（1）原料特性控制对堆肥原料特性控制主要考虑原料的生物可降解物料比例、原料中对转化过程微生物毒性物质的控制、原料中对土壤毒害性物质的控制和原料中对产物物理性质不利的物质的控制这几个方面。对原料中生物可降解物料的比例控制，一般要求其比例越高越好，从不危害堆肥化过程的工艺要求方面考虑，最低的比例应大于40%。堆肥化产品的物理性质中，主要包含颗粒度和杂物两项控制指标。堆肥化（2）物料转化特征以预分选或源分离城市生活垃圾中的生物可降解（或生物源）组分为进料物流是，堆肥化成品的减量率约为50%（包括水分变化）。堆肥化（3）产物物流特征堆肥化的气体产物主要是二氧化碳和水，但也有一定量的氨气和微量VOCs（挥发性有机化合物）。堆肥原料的含水率高于50%时，堆肥过程中可能产生沥滤液。良好的堆肥化过程的产物时有土壤气味、松散的褐色类土物料，几乎没有致病微生物。堆肥化产物时有效的土壤改良剂。简述堆肥化的物流特征。厌氧消化（1）原料特性控制厌氧消化对原料中可降解性物料的比例控制，一般要求时100%，即以纯净的城市生活垃圾中可降解性组分为原料。（2）物料转化特征厌氧消化的消化气体（CH450%-60%，其余为CO2等）产生率为0.7m3（消化气）kg(转化的干有机质）（变化幅度25%左右）。以消化气中的甲烷的热值为回收的能量指标时，转化过程的能量回收率约为65%-75%。厌氧消化（3）产物的物流特性城市生活垃圾厌氧消化也有气、夜、固三种物态的产物流产生。气体产物可称为消化气或沼气。厌氧消化的液体主要来自于消化混合产物（发酵浆）的脱水过程；发酵浆脱水后的泥饼（沼渣）是厌氧消化主要的固体产物；焚烧（1）原材料特性控制城市生活垃圾焚烧的原料控制要求基本有三个方面：原料中可燃物的比例、原料的低位热值和原料中毒害性物质（重金属）含量的控制。按干基组成计，焚烧过程原料中可燃组分的质量分数应大于40%。目前实用的焚烧技术体系能达到自持燃烧的原料低位热值低限为3300KJ/Kg。另一个关键的参数是废物的含水率，一般废物焚烧的原料含水率应控制在50%以下，原料特性控制的第三个方面是其中的毒害性物质的控制。焚烧（2）物料转化特性城市生活垃圾现代化焚烧装置的燃尽率至少应在95%以上，采用流化床焚烧工艺的设备应达到98%甚至更高的燃尽率。（3）产物的物流特征焚烧烟气的质量约为废物中可燃物质量的1.5-2倍，烟气中含有CO2、SO2、HCL、NOX/CO和微量重金属蒸汽，以及未燃尽的有机物等，同时还有夹带的颗粒物。简述焚烧的物流特征。资源化分选（1）原料特性控制城市生活垃圾的资源化分选并无特征性的原料控制要求。（2）物流转化特征资源化分选是物流分流过程，其实质是按废物的物理组分对废物流作分离处理。选净率=（该组分物流总量-非该组分物流夹带量）/该组分物流总量*100%（3）产物的物流特征资源化分选的产物是按其设计所指定的各股可回收物流和残余物，物流的分配关系同样由所设计的技术过程来决定，并与操作中的实际选净率有关。卫生填埋（1）原料特性控制本身对原料特性无特定的控制要求，但按相关的法规规定，已经源分离分流的城市生活垃圾中的有毒害物组分不能在卫生填埋场中处置；焚烧产生的固相物流（飞灰和炉渣），仅在经相关鉴别实验鉴别为非危险（毒害）性废物后，才能进入卫生填埋场处置。卫生填埋（2）物流转化特征卫生填埋实际上是一个以厌氧生物转化过程为主的、无控制的废物转化装置。在气、液相转化的同时，填埋废物中的生物可降解有机物也转换为腐殖质为主的残渣，同时伴随着填埋层的沉降而逐步稳定。（3）产物的物流特征由于填埋处置的过程特征，填埋的固体产物是没有实际意义的，其主要的产物是气相的填埋气体和液相的渗滤液。填埋渗滤液的产生量由侵入填埋层的径流量和填入废物中高于含水率25%部分的水量组成。7.2.3技术过程的环境特征1、堆肥化(1)物流和特征污染物：气相：其特征性污染物时NH3和VOCs。液相：其特征性污染物是综合有机物污染物（COD、氨氮）固相：堆肥化的固相产物计其产品—堆肥。(2)污染的可控制性气相：将堆肥一次发酵装置的排气引入二次发酵后期的堆肥层中过滤，可有效控制氨氮、VOCs等对环境的污染。液相：控制原料的含水率、蒸发、送至城市污水厂混合处理固相：氮：施用量控制，间隔使用；重金属：源控制方法。7.2.3技术过程的环境特征2、厌氧消化（1）物流和特征污染物气相：其中除含有与堆肥化排气类的污染物外，其污染物还包括还原性硫化物，因此恶臭成为特征。液相：主要是综合有机污染物，其中以生物稳定性好的腐殖质类为主，也含有一些小分子的有机物以及氨氮等。固相：与堆肥产品相比，可能含有一定量的致病微生物。负物流：厌氧消化产生相当量的能源产品（沼气）。简述消化过程的环境特征有哪些。7.2.3技术过程的环境特征（2）污染的可控制性气相：事实上的厌氧消化气相污染有两个控制环节：一是做燃料利用前的预处理；二是对燃烧尾气进行控制，主要采取燃烧控制方式。液相：采用好氧预处理去除小分子有机物后，尾液做农灌利用，否则可与城市污水混合处理。固相：控制方法与堆肥产品土地利用相同，不需考虑重金属引起的污染问题。7.2.3技术过程的环境特征3、焚烧（1）物流和特征污染物气相：特征性污染物是：HCL、SO2、NOx、TSP（总悬浮固体）、重金属蒸汽（Hg、Cd、Zn）、微量高毒性有机物（通称二噁英的一类物质）。液相：废物贮槽沥滤液，以高浓度综合有机污染为特征；气体净化装置排出液，以高浓度重金属污染为特征；炉渣水冷槽排出液，以中等浓度有机和金属污染为特征；锅炉水循环系统排水，以含盐类为主要特征。7.2.3技术过程的环境特征固相：焚烧装置的固相排放物有两股：烟气净化装置飞灰，含高浓度的重金属和盐类污染物，亦含一定量的二噁英类物质；炉排尾端排出的炉渣，含少量的金属污染物和有机物。负物流：焚烧发电量所具有的环境排放物低尝价值，同上述厌氧消化过程。焚烧过程的环境特征有哪些。（2）污染的可控制性气相：标准的烟气净化为酸性气体去除和高效除尘，可有效去除HCL、SO2和TSP污染物；配置末端活性炭吸附可有效净化烟气中的Hg；Nox一般采用燃烧控制。液相：以有机污染和重金属为主。前者考虑与城市污水混合处理；后者应在焚烧场内做严格的预处理和净化后，尽可能在场内循环利用，剩余量可处理达标后接入城市污水厂。固相：飞灰应在稳定化处理后，做安全填埋；炉渣在经浸出试验检测为非毒害性物料后，可在卫生填埋场中处理，或作其他利用。7.2.3技术过程的环境特征4、资源化分选对于大部分的城市生活垃圾干式资源化分析按技术过程，除了在工作场所产生一些飘尘和臭气之外，几乎没有其他直接进入环境的排放物，因此通过对工作产所和人员的劳动保护措施，即可完善控制其影响。7.2.3技术过程的环境特征5、卫生填埋（1）物流和特征污染物气相：主要是填埋气组成应与厌氧消化气体类似；液相：卫生填埋场的液相污染物物流包含两种，一是由底部排渗层导出的渗滤液；二是由场地面排水沟集中收集的场内地表径流；固相：卫生填埋不产生固相物流；负物流：以填埋气体做能源利用的卫生填埋场，存在能源低尝引起的负物流，其意义与厌氧消化相同。7.2.3技术过程的环境特征（2）污染的可控制性气相：主动集气和扩散进入大气。液相：渗滤液收集后，采用综合的水处理技术方式进行现场净化，或经一定处理后送入城市污水厂混合处理。四、技术过程的经济特征参阅课本，只需了解！7.3危险废物处理技术工程危险废物产生量少但种类繁多，且处理要求严格，因此处理技术远比城市生活垃圾来的复杂与多变。7.3.1技术过程的分类对危险废物处理技术过程的分类可以遵循三分类准则：处理技术过程的功能；处理技术过程的方法机理；处理技术设施与危险废物产生源的关系；图7-8危险废物处理技术过程的功能组成对危险废物处理技术过程的分类应该遵循哪三类准则？技术过程的功能分类危险废物处理技术过程可分为回收与循环利用、处理和土地处置三类；基本特征：回收与循环利用：回收物料作为可销售的产品，回收废物中的能量；处理：采用各种物理化学热力学或生物的手段，改变废物的物理和化学性质，或降解、破坏废物的组分；处置：将废物永久性地隔离弃置于地下或地上空间；技术设施的分类分为现场处理和易地处理；现场处理技术设施：由废物产生者建设并在其所拥有的物业内运行，专用于处理其自身生产中产生的危险废物的处理技术设施；一般只有危险废物产生量较大的产生者才会考虑建设与运行现场处理技术设施；易地处理技术设施：是独立建设的专门的危险废物处理技术设施，处理不同产生者产生的危险废物；两者之间不存在根本性的技术性区别，但在选址方面却有明显的差异。7.3.2技术过程的特征回收与循环利用技术过程：溶剂回收：物理分离为主，广泛应用于含氯或其他类别的废有机溶剂类废物；油脂回收：危险废物回收利用技术过程的油脂回收对象以废润滑油为主；酸再生：从废酸中回收未反应酸的危险废物回收技术过程；金属回收：从含重金属的危险废物中回收金属的技术过程可用两种方法实现：火法冶金和湿法冶金；燃料调制：从危险废物中回收生产废物衍生燃料的技术过程；能量回收：作为危险废物回收的技术过程，共焚烧是一种回收利用废物能量的方法。固体废物回收与循环利用技术过程包括哪些？7.3.2技术过程的特征处理技术过程：热处理（破坏分解）：将废物置于高温反应环境中。该过程能达到使废物中的有机物料全部或部分被破坏分解，失去有害物性的目的；水相（溶液）处理：去除溶解或悬浮于水中的有害组分或使脱毒的处理；稳定化：改善废物的可处理物理特性和减少废物中污染物在填埋环境中的可迁移性；生物处理：利用微生物代谢活动降解有害的有机物；利用微生物代谢产物沥滤废物中的重金属；危险废物处理技术过程有哪些？7.3.2技术过程的特征土地处置填埋深井灌注综合性的危险废物处理设施又称危险废物处理处置中心，目前已成为商业化集中型危险废物处理设施的主要形式；图7-13综合性危险废物处理设施流程示意7.3.3危险废物处理技术设施的操作运行废物进场前分析废物接受废物贮存与处理准备废物处理余物处理配套管理终场作业废物进场前分析废物（性质）分析计划是任何危险废物处理设施的关键运行文件（规章）之一；基本内容：对每种可能进场处理的废物规定需分析的指标；各分析指标应采用的分析和采样规程；分析的频率；废物分析计划的基本内容包括哪些？废物进场前分析进行此分析的目的：确定此废物是否在处理设施的许可规定范围内，以及按处理设施的处理、处置技术能力，此废物是否应被接受；确定废物的危险性特征，以便在各个处理环节采取适当的预防措施，防止事故发生；确定废物的物理性质和化学组