固体废物期末复习材料.doc

第一章固体废物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态和泥状赋存的物质。指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。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。一般按来源分为6类: 工业废物；矿业废物；城市垃圾；农业废弃物；放射性废物；有毒有害固废.污染危害:侵占土地、污染土壤、污染大气、污染水体、影响环境卫生、引发交通事故污染控制（控制污染、综合利用）：措施：改革生产工艺（采用无废或少废技术、采用精料、提高产品质量和寿命）、发展物质再循环利用工艺、综合利用、进行无害化处理。处理方法：物理处理、化学处理、生物处理、热处理、固话处理。物理处理：不改变固废的成分，仅改变固废结构的处理方法，如破碎，压实，分选等。化学处理：将固废中的有害成分转变为无害的处理方法，如氧化，还原，化学沉淀等；生物处理：利用微生物分解固废中的有机物使之达到无害的处理方法，如堆肥等；热处理：采用高温破坏和改变固废的组成和结构，可同时达到减容，无害和热利用的目的。如焚烧，热解等；固化处理采用固化基材将固废固定或包覆以降低其危害的方法，如水泥固化，沥青固化。固体废物处置：即最终处置，是固体废物的污染控制末端环节，是解决固废的最终归宿问题方法：海洋处置（海洋投弃和海洋焚烧）、陆地处置（土地耕作、贮存、填埋）管理原则：三化原则、3C则、3R原则、全过程管理原则三化：无害化、减量化、资源化无害化：经过各种处理后，达到不损害人体健康，不污染环境；减量化：通过适宜手段使固废的容积降到最低值；资源化：采用工艺技术，从固体废物中回收有用的物质与能源。资源化利用途径：回收金属和能源、生产建筑材料、农用、取代各种工业原料。第二章城市垃圾的产生特点：产生量大，增加快、成分复杂而多变、产生量的时空不均匀性。第三章压实亦称压缩，即是利用机械的方法增加固体废物的聚集程度，增大容重和减小体积，便于装卸、运输、贮存和填埋。 目的：减容，兼有稳定化的作用。第四章 分选与破碎固体废物破碎的难易程度：通常用机械强度或硬度来衡量。机械强度:指固体废物抗破碎的阻力，通常用静载下测定的抗压强度为标准来衡量。硬度：指固体废物抵抗外力机械侵入的能力。破碎的方法：干式破碎（机械能破碎、非机械能破碎）、湿式破碎、半湿式破碎破碎比：固体废物破碎前、后粒度的比值破碎机的种类很多，常用的有： 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；球磨机等低温破碎概念：利用某些固体废物低温变脆性能或不同物质脆化温度的差异进行低温脆化而后破碎的技术。破碎对象：钢丝胶管，汽车轮胎，塑料或橡胶包覆的电线电缆，废家用电器等复合制品。湿式破碎是一种回收纸浆的破碎方法，主要用于含纸量大的分类垃圾的处理。第五章污泥调理目的： 为提高污泥的浓缩和脱水性能，是污泥浓缩和机械脱水前的预处理。方法：物理调理：淘洗（洗涤）普通采用，加热加压调理（蒸煮调理），冷冻融化调理受到重视；化学调理：加药调理；生物调理：好氧或厌氧消化、生物沥浸淘洗的目的先除去重碳酸盐，再进行化学调理，减少混凝剂污泥的浓缩是为了减容，为污泥的后续处理创造条件，故它是预处理作业，由于方法简单，成本低，又是必须的作业。污泥浓缩的方法主要有三种：重力浓缩，气浮浓缩，离心浓缩。强化措施a.加倾斜板，增大沉降面积，缩短沉降距离。b.加絮凝剂。污泥利用：用作农肥、回收工业原料、建筑材料、回收能源第六章固废的固化处理适用对象: 对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进行处理。使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减少后续处理与处置的潜在危险。 固体废物固化：是利用物理化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性基材中，使其稳定化的一种过程。评价指标：浸出率、增荣比、抗压强度等物理化学指标浸出率：是指固化体浸于水中或其它溶液中时，其中有毒物质的浸出速度。Rin=(ar/Ao)/(F/M)t增容比：是指所形成的固化体体积与被固化有害废物体积的比值水泥固化：是以水泥为固化剂将有害废物进行固化的一种处理方法。水泥固化原理：水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥块，能将砂、石等骨料牢固地凝结在一起。水泥固化有害废物就是利用水泥的这一特性。适用对象：电镀污泥，放射性材料，As渣，Hg渣。水泥固化的特点：优点：有效；简单（工艺和设备及操作）；费用低。缺点：浸出率高（空隙率高所至）,需做涂覆处理；增容比高（1.52）；有时需预处理（当含腐蚀性物质时），增加费用；铵离子易溢出（碱性反应）；不适合于化学泥渣。塑化固化原理：是以塑料为固化剂与有害废物按一定的配料比，并加入适量的催化剂和填料（骨料）进行搅拌混合，使其共聚合固化而将有害废物包客形成具有一定强度和稳定性的固化体。固化剂的塑料：热塑性塑料、热固性塑料玻璃固化的原理：以玻璃原料为固化剂，将其与有害废物以一定的配料比混合后，在高温（9001200）下熔融，经退火后即可转化为稳定的玻璃固化体。研究较多的是磷酸盐和硼酸盐玻璃固化过程。适用对象：高放射性固体废弃物，如钌、铯等高放射性废液。玻璃塑化的特点：优点：在水和酸、碱溶液中的浸出率均低；增容比小；固化过程粉尘少；化学稳定性好（导热性高，耐辐射）缺点：工艺复杂，高温作业，费用高，挥发量大。自胶结固化：以污泥中的硫酸钙和亚硫酸钙在适宜温度下煅烧生成具有胶凝性能的半水硫酸钙(CaSO4 1/2H2O)，经水化反应硬化成自胶结固化体的方法。优点：以废治废 缺点：只限于含有大量硫酸钙的废物，应用面较为狭窄。此外还要求熟练的操作和比较复杂的设备，煅烧泥渣也需要消耗一定的热量。第七章焚烧的特点：优点： 减量（体积可减少85-95%，质量减少20-80%）；消毒（彻底）；资源化（回收热能）。缺点：二次污染（大气）；投资及运行管理费高；操作运行复杂:当废物成分变化较大时，对设备和运行条件要求严格，导致运行稳定性难以控制焚烧法适宜处理有机成分多、热值高的废物。热值是单位质量的固体废物燃烧释放出来的热量，以kJ/kg表示。废物热值利用方式：1、直接利用2、余热发电3、热电联供焚烧过程：干燥阶段、焚烧阶段、燃尽阶段影响因素：1、固体废物性质（可燃分和有毒有害物质的种类及含量，水分含量等、热值、固体废物尺寸）2、焚烧温度；3、停留时间；4湍流度；5、过剩空气率。焚烧系统：由前处理系统、进料系统、焚烧炉系统、空气系统、烟气系统、灰渣系统、余热利用系统、自动化控制系统组成。主要焚烧设备：机械焚烧炉、回转窑焚烧炉、流化床焚烧炉、多段焚烧炉污染产物(1)不完全燃烧产物，如CO、碳黑、烃、烯、酮、有机酸及聚合物等。（2）粉尘：惰性金属盐类、金属氧化物或不完全燃烧产物等（3）酸性气体：卤化氢、NOX、SOX、H3PO4等。（4）重金属污染物：铅、汞、铬、镉、砷等。（5）二噁英（ionxin）控制方法：不完全燃烧产物：对于设计良好、操作正常的焚烧炉不完全燃烧的产生量极低，在设计尾气处理系统时，一般不与考虑。粉尘：洗涤器、布袋或静电除尘等。酸性气体：通常可以通过洗涤器、填料塔吸收去除。重金属污染物：对于挥发性重金属污染物，部分在温度降低时可自行凝结成颗粒，于飞灰表面凝结或被吸附，从而被除尘设备收集去除；部分无法凝结及被吸附的金属氯化物，经湿式洗涤塔洗涤液自废气中吸收下来。炉渣主要成分：金属的氧化物，氢氧化物，碳酸盐，硫酸盐，磷酸盐及硅酸盐第八章热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。原理：热解是一个复杂的化学反应过程，是有机物的分解与缩合共同作用的化学转化过程，不仅包括大分子的化学键断裂、异构化，也包括小分子的聚合反应。有机物热解的最终产物理论上应当是单体，但实际上,其热解产物除单体外，还有聚合度较低的齐聚物，分子量不等的烃类及其衍生物。区别点热解焚烧原理不同利用有机物的热不稳定性利用有机物的氧化分解性能过程不同吸热反应放热反应产物不同燃料油、燃料气或固体燃料热能量，供热或发电利用方式不同便于贮存和远距离输送就近使用优缺点焚烧产物为可直接利用产品，不产生二次污染。焚烧气体为CO2、H2O等废气，需治理才能排放。影响热解的因素：热解温度、固体和气相滞留期、物料性质、压力、热解速率。城市垃圾的热解产物：人造天然气、热解油、和熔渣。生物质气化的基本概念：生物质的气化过程是一个高温下进行的多相物理化学过程。它是以生物质为原料，以空气、氧气或水蒸汽为气化剂，在高温条件下通过化学反应转化成气体燃料的过程。第九章厌氧发酵（或厌氧消化）是指厌氧微生物的作用下，有控制地使废物中可生物降解的有机物转化为CH4、CO2和稳定物质的生物化学过程。主要特点：可将潜在于有机废物中的低品位生物能转化为可直接利用的高品位沼气 ；与好氧处理相比，厌氧消化不需要通风动力，设施简单，运行成本低，属于节能型处理方法；适用于处理高浓度有机废水和废物；经厌氧处理后的废物基本上是稳定的，可以用作农肥、饲料和堆肥化原料；厌氧微生物的生长速度慢，常规方法的处理效率低，设备体积大；厌氧处理过程中易产生H2S等恶臭气体。基本原理与微生物学过程（图）微生物种类和关系：第一类叫发酵细菌。包括各种有机物分解菌，它们能分泌胞外酶，主要作用是将复杂的有机物分解成较为简单的物质。例如多糖转化为单糖，蛋白质转化为肽或氨基酸，脂肪转化为甘油和脂肪酸。第二类叫产氢产乙酸细菌。其主要作用是前一类细菌分解的产物进一步分解成乙酸和二氧化碳。第三类细菌称产甲烷菌。它们的作用是利用乙酸、氢气和二氧化碳产生甲烷。在实际的发酵过程中这三类微生物既相互协调，又相互制约，共同完成产沼气过程。 发酵过程：水解酸化阶段、产氢产酸阶段、产甲烷阶段。原谅来源：农村发酵原料、城镇有机废物废水、水生植物指标：总固体TS、挥发性固体VS、产气量、产气速率、COD、BOD。影响因素：厌氧环境、温度、PH、搅拌、接种物、原料中的CN比和其他营养物质、压力、添加剂与抑制剂。水压式沼气池是一种埋设在地下的立式圆筒形发酵池,池盖、池底具有一定的曲率半径，呈弧形。主要结构有：进料管，发酵间，出料管，水压间，出料间，导气管等几部分。工作原理：启动前状态：发酵间与水压间（出料间）液面处在同一水平（O-O）；此时发酵间剩余的空间为死气箱容积；启动后状态：发酵间产生的气体造成水压间液面高于发酵间，当产生的气体量最大时，发酵间的液面下降到最低位置（A-A）；使用沼气状态：发酵间压力减小，水压间液面下降，停用沼气时，继续发酵产生的沼气又使水压间液面上升，反复进行。极限工作压强：水压间液面上升到极限位置时与发酵间的最大液面差。成分：（1）含有大量的有机质、腐殖质（2）沼液中含有多种氨基酸（3）氮、磷、钾含量高（4）氨氮含量高（5）含有生长激素、维生素和抗生素。沼液的利用：（1）沼液在种植业中的应用 沼液浸种：利用沼液中所含的”生理活性物质”、营养组分以及相对稳定的温度对种子进行播种前的处理。 沼液叶面喷洒 沼液水培蔬菜果园沼液滴灌（2）沼液在养殖业中的应用 沼液养鱼 沼液喂猪沼液喂鸡沼渣的利用：（1）作肥料（2）作营养钵：棉花营养钵、玉米营养土（3）与其他肥料配合使用（4）栽培蘑菇（5）养殖蚯蚓。沼气的利用：（1）用作生活燃料；（2）用以发电 ；（3）用以孵化禽类 ；（4）用以蔬菜种植：为大棚增温和保温 ，为蔬菜大棚提供CO2气肥 （5）用以贮粮防虫。第十章堆肥化是在有控制的条件下，使固体有机废物在微生物的作用下，发生降解，并同时使有机物发生生物稳定作用的过程，其实质就是一种生物代谢过程。堆肥是堆肥化得到的产品，是一种腐殖质含量很高的呈疏松状态的物质。堆肥的优点：改善其物理性质；可实现无害化；堆肥处理后废物稳定，体积和水分减少，有利于贮运；堆肥产品可做有机肥。常见堆肥原料：生活垃圾、有机污泥、人畜禽粪便、农林废物。一次发酵：好氧堆肥的中温和高温两个阶段中的微生物代谢过程称为一次发酵或主发酵。二次发酵：物料经过一次发酵之后，尚存在一部分易分解和大量难分解的有机物，需将其送入后发酵实室进行二次发酵，使之腐热。堆肥的基本原理：在有氧状态下，好氧微生物通过自身的分解代谢和合成代谢过程，将一部分有机物分解氧化成简单的无机物，从中获得微生物新陈代谢所需要的能量，同时将一部分有机物合成新的细胞质，使微生物生长繁殖，产生更多生物体的过程。堆肥化过程：潜伏阶段、中温阶段、高温阶段、熟化阶段。堆肥工艺流程：原料的预处理、原料发酵、后处理、脱臭、贮存。堆肥的影响因素：通风和耗氧速率、有机物含量、含水率、碳氮比、粒度、PH值、温度。堆肥的农业效用：改良土壤、促进植物根系增长、堆肥的增产作用、堆肥农用的不利因素。十一章粉煤灰从烟道气中收集产生的，包括飞灰和 烟灰粉煤灰的化学组成与黏土相似，其主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃炭，少量K、P、S、Mg等的化合物和As、Cu、Zn等微量元素。主要矿物：铝硅酸盐类粘土矿和氧化硅。矿物组分：无定形相和结晶相。无定形相主要为玻璃体，其主要成分是Al2O3和SiO2占粉煤灰总量的50%-80%。结晶相主要有莫来石、石英，结晶相微晶往往被玻璃相包裹或附着在粉煤灰颗粒的表面。粉煤灰所具有的，成分以SiO2与Al2O3为主，本身无水硬性，在潮湿环境中易被石灰类物质激发形成水化物，水化物在空气中或水中都能硬化而且具有较高机械强度的特性称为活性，又称“火山灰活性”。活性的激发：以石灰和石膏作为激发剂、以水泥熟料和石膏作为激发剂、以石灰和水泥作为激发剂。综合利用技术：作为建筑材料（生产水泥、生产粉煤灰混凝土、生产烧结砖和蒸养砖、生产粉煤灰陶粒）；用于筑路和回填；农业利用（粉煤灰的改土与增产作用、粉煤灰肥料）；其他应用。煤矸石：是指采煤和洗煤过程中排出的废弃岩石，是在成煤过程中与煤层伴生的一种含炭量较低，比煤坚硬的灰黑色岩石，属沉积岩，主要岩石种类有粘土岩类、砂岩类、碳酸盐岩类和铝质岩类等。煤矸石经过燃烧，烧渣属人工火山灰类物质而具有活性。煤矸石的活性的来源 高岭石的变化 水云母矿的变化 石英的变化 莫来石的生成 黄铁矿的变化 资源化利用：作为能源、制水泥、混凝土骨料、制砖、填埋材料、回收煤矸石中的硫铁矿、v等、提取和制备化工产品。重矿渣也叫块渣，是高炉熔渣经慢冷处理形成的类石料矿渣。高炉渣的利用：（1）水渣制建材（2）重矿渣：作骨料和路材（3）膨珠：作骨料配制混凝土（4）高炉渣的其他用途： 生产矿渣棉、生产微晶玻璃、提取有价元素。十二章原则：使固体废弃物最大限度地与生物圈隔离，使之永远不致对人类以及环境造成