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固体废弃物复习资料1.概论 固体废弃物定义、分类及其危害固体废弃物：社会生产、流通、消费等系列活动中产生的,在一定时间和地点无法利用而被丢弃的固体或者泥状物质。分类：按垃圾来源分为工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、有害固体废物和城市垃圾（05年固体废弃物防治法：城市生活垃圾、工业固体废物、危险废物）。危害：1.侵占土地、破坏自然景观 2.污染土壤 3.污染水体 4.污染大气 5. 影响环境卫生我国固体废弃物处理技术政策我国于80年代中期提出资源化、无害化、减量化的固体废弃物控制技术政策，并确定今后相当长时间内以无害化为主。减量化与资源化需要技术与资金投入大，发展趋势是从无害化走向减量化和资源化。无害化：固体废弃物经过工程处理达到对人体无害，不污染自然环境。如垃圾的焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵、有害废物的热处理与解毒处理等。减量化：通过适宜的方法减少和减小固体废物的数量与容积和危害性，处理后达到减量化，另一方面源头控制，如清洁生产。资源化：采取工艺方法从固体废弃物中回收有用的物质和能源。固体废弃物的归宿与目标。固体废弃物污染的特点及污染的途径固体废物特点：1.各种污染物的终态，废气与废水中的污染物通常转化为固体废物存在，错觉：比较稳定、污染迟缓 2.不稳定，转化与迁移，固体终态废物中的有毒成分在长期自然因素的影响下又会转入水、大气和土壤中，故又成为水体、大气和土壤污染的源头。污染途径：个人认为是大气（直接污染）、水体（饮用水）、土壤（转化为人类食品）。图2. 固体废物处理工程 固体废弃物处理工程方法总类及其目的 固体废弃物处理：通过物理、化学、或者生物方法使固体废物转化为适于运输、贮存、资源化利用以及最终处置的过程。处理工程包括：预处理与资源化2阶段：前处理资源化后处理最终处置预先处理目的:适合运输、资源化或者最终处置方法：收集、运输、压实、破碎、分选、浓缩、脱水及固化。前处理方法：收集、压实、破碎、分选等 目的：固废单体分离或分成适当级别，以便资源化处理。后处理方法：破碎、压缩、固化方法 目的： 使废物减容或压成块状以利于运输、贮存或最终处置。主要机械破碎方法及其适用性 机械破碎方法：挤压、摩擦、剪切、冲击力等作用。 挤压作用：将材料在两个坚硬表面之间挤压，这两个表面都是移动的或一个静止一个移动，这种作用当供料是硬的、脆性的和易磨碎的材料时最为适合。 摩擦作用：是在两个坚硬的物体表面的中间来碾碎废物，由于摩擦需要较大的动力并会引起摩擦表面的磨损，因此它常常用于易于磨碎的材料。 剪切作用指切开或割裂废物，特别适于松软物料(如废轮胎、塑料等)。 冲击作用有两种形式：重力冲击和动冲击。前者是使物体落到一个硬的表面上，物体在自重作用下被撞碎；动冲击是指供料碰到一个比它硬的快速旋转的表面时发生的作用，在这种情况下供料是无支撑的，冲击力使破碎的颗粒向破碎板以及向另外的锤头和机器的出口加速。冲击作用主要适合于脆性物料(如金属、玻璃、陶瓷)的破碎。主要的分选方法及其对应的物性差异固体废物分选：就是把固体废物中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料分离出来。方法：筛选(分)、重力分选、磁力分选、电力分选，光电分选、摩擦及弹性分选以及浮选等技术。筛选：利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗、细料分离的过程。（粒度）重力分选：根据固体废物在介质中的比重差(或密度差)磁力分选：借助磁选设备产生的磁场使铁磁物质组分分离（磁性）电力分选：利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选浮选：利用欲选物质对气泡粘附的选择性。 其中有些物质表面的疏水性较强，容易粘附在气泡上，而另一些物质表面亲水，不易粘附在气泡上。光学分离技术：利用物质表面光反射特性的不同而分离物料的方法。这种方法现已用于按颜色分选玻璃的工艺中。涡电流分离技术：这是一种在固废中回收有色金属的有效方法，具有广阔的应用前景。当含有非磁导体金属(如铅、铜、锌等物质)的垃圾流以一定的速度通过一个交变磁场时，这些非磁导体金属中会产生感应涡流。由于垃圾流与磁场有一个相对运动的速度，从而对产生涡流的金属片块有一个推力。利用此原理可使一些有色金属从混合垃圾流中分离出来。摩擦与弹跳分选：根据固体废物中各组分摩擦系数和碰撞系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时产生不同的运动速度和弹跳轨迹而实现彼此分离的一种处理方法。城市垃圾处理-处置的工艺系统 先前处理：收集、运输、压实、破碎、分选，然后资源化，提取再生资源基料，再后处理：破碎、压缩、固化方法等，最后处置:填埋、焚烧、堆肥或热解3.固体废弃物处置工程 主要的固体废弃物处置工程方法按照处置固体废物场所的不同，它可分为陆地处置和海洋处置。陆地处置又可分为土地耕作处置、土地填埋处置(包括卫生土地填埋、安全土地填埋、浅地层埋藏)等方法。海洋处置又分为海洋倾倒和远洋焚烧。卫生土地填埋、安全土地填埋、浅地层埋藏的概念、区别、适用性卫生土地填埋，是指把被处置的固体废物如城市生活垃圾、建筑垃圾、炉渣等（适用这些垃圾）进行土地填埋，这样对公众健康和环境的安全不会产生明显的危害。安全土地填埋与卫生土地填埋的主要区别就在于：安全土地填埋场必须设置人造或天然衬里，下层土壤或与衬里相结合处的渗透率应小于l08cms（五级填埋场）；最下层的土地填埋场要位于该处地下水位之上；要配备浸出液收集、处理及监测系统。其显著的特点是有效地保护了地下水免受污染，因此，称之为安全土地填埋，实际上就是改进的卫生土地填埋。全土地填埋主要是针对处理有害有毒废物而发展起来的方法。浅地层埋藏处置，是指在浅地表或地下具有防护覆盖层的、有工程屏障或没有工程屏障的浅埋处置，埋深在地面以下50m范围内。浅地层埋藏处置方法借助上覆较厚的土壤覆盖层，既可屏蔽来自填埋废物的射线，又可防止天然降水的渗入。当废物的容器发生泄漏时，还可通过缓冲区的土壤吸附加以截留。主要处理放射性固体废物。 卫生填埋场、安全土地填埋实现无害化的主要措施 卫生填埋场主要措施：1.采用底部密封性结构或四周都密封的结构 ，防止渗出液的流出和地下水的流入。2.渗出液进行收集处理。3.地下水防护系统设计：a设置防渗衬里b设置导流渠或导流坝c选用合适的覆盖材料d渗出液处理（这个不太肯定）远洋焚烧适用性 有毒有害废物（含氯有机物等）4. 冶金工业固体废弃物处理 高炉渣的主要化学成分、不同冷却处理方式对应的渣的特性及其利用 主要化学成分： 高炉渣含有15种以上成分，其化学成分与普通硅酸盐水泥相似，主要是Ca、Mg、Al、Si、Mn的氧化物，它们约占高炉渣总重量的95，少数渣中含Ti02、V2O5等，其中SiO2、A12O3和MnO主要来自矿石中的脉石，CaO和MgO主要来自助熔剂。不同冷却处理方式对应的渣的特性及其利用：常用的熔渣处理方法有水淬法(也叫急冷法)、半急冷法和热泼法(又叫慢冷法)三种，其对应的成品渣分品为水淬渣、膨胀渣和重矿渣。 水淬渣是高炉熔渣在大量冷却水的作用下急冷形成的海绵状浮石类物质。在急冷过程中，熔渣的绝大部分化合物来不及形成稳定化合物，而以玻璃体状态将热能转化成化学能封存其内，从而构成了潜在的化学活性。水淬渣的化学活性取决于其化学成分和矿物结构。利用：水淬渣潜在的活性在激发剂的作用下，与水化合可生成具有水硬性的胶凝材料，是产水泥的优质原料，因而广泛地用于生产水泥和混凝土。膨珠也叫膨胀矿渣珠，它是在适量水冲击和成珠设备的配合作用下，被甩到空气中使水蒸发成蒸汽并在内部形成空间，再经空气冷却形成珠状矿渣。由于膨珠系半急冷作用形成，珠内存有气体和化学能，其除了具有水淬渣相同的化学活性外，还具有隔热、保温、质轻、吸水率低、抗压强度和弹性模量高等优点，因而是一种很好的建筑用轻骨料和生产水泥的原料，也可作为防火隔热材料。重矿渣是高温熔渣在空气中自然冷却或淋少量水慢速冷却而形成的致密块渣。重矿渣的物理性质与天然碎石相近其块渣容重大多在1900kgm3以上，其抗压强度、稳定性、耐磨性、抗冻性、抗冲击能力(韧性)均符合工程要求，可以代替碎石用于各种建筑工程中。5.矿业与能源工业固体废弃物处理工程煤矸石的主要化学成分、矿物成分、主要利用方法主要化学成分：煤矸石是由有机物(含碳物)和无机物(岩石物质 含Si02、 A1203、 Fe203等)组成的混合物。煤矸石的无机组分多在80以上，而可燃物仅l0左右，煤矸石还含有害组分硫。主要矿物成分：煤矸石主要由高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝、氧化物组成。煤矸石中的金属组分含量偏低，一般不具回收价值，但也有回收稀土元素的实例。主要利用方法：生产建筑材料。a煤矸石制砖 b煤矸石生产轻骨料c煤矸石生产空心砌块d煤矸石作原燃料生产水泥e煤矸石作水泥混合材料f煤矸石作筑路和充填材料。粉煤灰的主要化学成分、主要利用技术主要化学成分：粉煤灰的化学组成与煤的矿物成分、煤粉细度和燃烧方式有关，其主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃炭、另含有少量K、P、S、Mg等化合物和As、Cu、Zn等微量元素。主要利用技术：生产建筑材料、筑路和回填。6. 石油化学工业固体废弃物处理工程石油炼制工业固体废物的几种主要来源及其处理方法主要来源：a生产工艺和污水处理装置b废酸、废碱，废白土渣，废催化剂，污泥处理方法：1.废酸：a热解法回收硫酸b废酸液浓缩 2.废碱液：a硫酸中和法回收环烷酸、粗酚b二氧化碳中和法回收环烷酸、碳酸钠。3.废催化剂：a代替白土用于油晶精制b用废催化剂生产釉面砖c贵重金属的回收 4.污泥：脱水，制砖或者用于烧砖燃料；浮渣用作浮选剂；焚烧5.白土渣：综合利用（含油可达20一30）6.页岩渣：a矿井填充和筑路材料b生产水泥7. 化学工业固体废物处理工程铬渣中主要化学成分、产生原因及其治理方法铬渣主要是指在重铬酸钠生产过程中铬铁矿等料经锻烧、用水浸取出铬酸钠后的残渣（产生原因），其主要污染物为Cr6+离子。每生产1t重铬酸钠产生1.83t的铬渣。（还有Cr2O3、Cr6+、SiOz、CaO、MgO、AI203、Fe2O3）治理方法：a铬渣干法解毒b铬渣作玻璃着色剂c铬渣制钙镁磷肥d铬渣制钙铁粉(CT防锈颜料)e铬渣制铸石等磷肥工业主要的固体废弃物及其利用方法磷肥工业固体废物主要是磷石膏、酸性硅胶、炉渣和泥磷等。磷肥固废占用大片土地，加上风吹雨淋，废物中可溶性氟和元素磷进入水体造成环境污染，应予以足够重视。利用方法：(1)磷石膏：用来生产硫酸和水泥(2)硅胶：用于制白炭黑(3)钙镁磷肥炉气粉尘：用它烧结成块料作磷肥原料(4)黄磷炉渣：可用于作水泥混合材料和烧砖或作釉面砖 (5)泥磷：生产磷酸硫铁矿制硫酸烧渣的处理方法a作水泥配料b制矿渣砖c提取金、银、铁及有色金属d烧渣精选e掺渣炼铁8. 城市生活垃圾处理工程城市生活垃圾处理的几种主要技术 主要是填埋、焚烧、堆肥和热解堆肥概念，好养堆肥过程及其控制参数 堆肥：堆制过程的实质是生物化学过程。因此，堆肥化(composting)是在控制条件下，使来源于生物的有机废物发生生物稳定作用(biostablizution)的过程。好养堆肥过程：根据堆肥温度变化情况，可三个阶段，即起始温度阶段(温度由环境温度到4050，时间为堆肥后40h左右)，高温阶段(温度在50一70，时间为堆肥后的4080h)，熟化阶段(或冷却阶段，时间在堆肥80h以后)。在第一阶段，嗜温细菌、放线菌、酵母菌和真菌分解有机物中易降解的葡萄糖、脂肪和碳水化合物，分解所产生的热量又促使堆肥物料温度继续上升。当温度升到40一50C时，则进入堆肥过程的第二阶段高温阶段。此时，堆肥起始阶段的微生物就会死亡，取而代之的一系列嗜热菌生长所产生的热量又进一步使堆肥温度上升到70。在温度为6070C的堆肥中，除一些孢子外，所有的病原微生物都会在几小时内死亡。当有机物基本降解完时，嗜热菌就会由于缺乏适当的养料而停止生长，产热也随之停止，而堆肥温度就会由于散热而逐渐下降。此时，堆肥过程就进入第三阶段熟化阶段。在冷却后的堆肥中，一系列新的微生物(主要是真菌和放线菌)，将借助于残余有机物(包括死掉的细菌残体)而生长，最终完成堆肥过程。因此，可以认为堆肥过程就是细菌生长、死亡的过程；也是堆肥物料温度上升和下降的动态过程。控制参数：(1)供氧量 (2)含水量(3)碳氮比(CN)(4)碳磷比(CP)(5)pH值(6)腐熟度（7）还应考虑堆肥原料中有机物的含量热解概念，热解过程控制参数及其对产物的影响热解又叫干馏、热分解或炭化，是指有机物在隔氧条件下加热分解的过程。热解过程控制参数及其对产物的影响：1.温度是热解过程最重要的控制参数。温度变化对产品产量、成分比例有较大的影响。2.热解加热速率对生成产品成分比例影响较大。一般来说，在较低和较高的加热速率下热解产品气体含量高。而随着加热速率的增加，产品中水分及有机物液体的含量逐渐减少。3.废料在反应器中的保温时间决定了物料分解转化率。保温时间长，热解充分，但处理量少，保温时间短，则热解不完全，但可以有较高的处理量。4.废物组成：有机物成分比例大，热值高，则可热解性相对较好，产品热值高，可回收性好，残渣少。废物的含水率低，则干燥过程耗热少，将废物加热到工作温度所需时间短。废物较小的颗粒尺寸将促进热量传递，保证热解过程的顺利进行。5.