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固体废物处理处置讲义教 材： 宁平，固体废物处理与处置，2007，高教出版社；参考书：1、芈振明，固体废物处理与处置，1992，高教出版社；2、周立祥等.固体废物处理处置与资源化中国农业出版社，2007.33、Integrated Solid Waste ManagementEngineering Principles ManagemenIssuse(固体废物的全过程管理工程原理及管理问题)影印版，清华大学出版社，2000.3 1-绪论一般定义：人们在生产和生活活动中所产生的、一般不再具有原使用价值而被丢弃的固态或半固态的物质。法律定义：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。（1）产生于生产活动不能完全利用的资源工业废渣天然资源从开采到成为各种产品，最终利用率仅为2030%，在开采和各种加工过程中，未完全利用的部分即成为各个环节中的废物。例如：铁矿石的开采和冶炼首先开采铁矿石，产生采矿废石；再经选矿处理，有选矿尾矿；炼铁和炼钢产生高炉矿渣和钢渣，钢铁的机械加工产生金属碎屑等。（2）产生于生活活动生活活动所产生的固体废物主要是指城市垃圾。（3）不再具有原使用价值随着资源枯竭、环境恶化，人们逐渐认识到固体废物的再利用性，所以固废又有二次资源(Secondary resourses)，再生资源(renewable resourse )，放错了地方的资源等称谓，并将固废视作第二矿业(Secondary mining )。按组成：有机废物(organic waste)无机废物（abio-waste）按形态：固态废物(solid waste )泥状废物（earthy waste）按来源：工业固废(Industrial S. W.) ，矿业固废，城市垃圾(Municiple S. W.)，农业固废按成分：一般固体废物，危险废物（Hazardous Waste） 我国目前趋向于分为：城市生活垃圾、一般工业固废（含矿业）、有害固废（危险废物）、其它固废（含农业）放射性废物因须专门管理，不包括在内。可回收的垃圾主要包括废纸、塑料、玻璃、金属和布料五大类：第二节 固体废物的污染与危害2.1 污染途径(pollution approach)固废主要通过气、水、土壤来间接危害人类。化学物质型固废主要污染途径(Polluting mode of chemical solid wastes)。病原体型固废主要污染途径(Polluting mode of pathogenic solid wastes)。2.2 污染危害(pollution hazard)（1）侵占土地(catch trespassing on land)我国工矿业固体废物累计堆放量达60亿吨，占地5万多公顷。另据全国环境状况公报公布，我国已有三分之二的城市处于垃圾包围之中，垃圾堆存占地累计达75万亩。（2）污染土壤(pollution soil)通过淋滤作用和细菌分解进入土壤。70年代，美国的密苏里州，将混有一种有机有毒化学污泥废渍的沥青铺路，造成土壤中深达60cm的污染，致使大批牲畜死亡，人产生各种怪疾，后美国环保局花3300万美元，买下该城镇的全部地产，居民搬适，并给予赔偿。（3）污染水体(pollution water bodies)通过浸渍、渗滤作用与细菌分解作用进入水体美国的罗芙运河（Love Canal）事件：19301953年，美国胡光化学工业公司在纽约州尼亚加拉瀑布附近的罗芙运河废潭谷填埋了2800多吨桶装有害固废，1953年填平覆土，在上面兴建了学校和住宅。1978年，由于大雨和融化的冰雪造成有害废物外溢，以后，陆续发现该地区井水变臭，婴儿畸型，居民身患怪疾。检测结果发现：该地区大气中有害物浓度超标500多倍，有毒物质82种，致癌物质11种。由此，总统颁布紧急法令，封闭住宅，关闭学校，居民全部迁居，拨款2700万元补救治理。我国一家铁合金厂其铬渣堆场缺乏防渗措施，6价铬污染了20多km2的地下水，致使7个村1800多眼井无法饮用，工厂先后花费7000万元用于赔款和补救。我国某锡矿：含砷废渣长期堆放，渗滤污染水井，曾一次造成308人中毒，6人死亡。（4）污染大气(pollution atmosphere)通过飘逸扩散、焚烧处理进入大气；尾矿库（坝）的扬尘，甚至能形成局部沙尘暴；固体废物焚烧引起的二恶英污染。 （5）影响环境卫生(archetypes environmental health)感官污染并引起疾病传播 2.3 固体废物的污染控制(pollution control)（1）改革生产工艺采用无废或少废技术。如苯胺生产，原采用铁粉还原，产生2.5吨铁泥吨产品，改用流化床气相加氢工艺，固废5kg吨产品。采用精料如：提高铁精矿品位，可降低溶剂和焦炭用量。实际上就减少了高炉渣的产生量。提高产品质量延长使用寿命，减少固废产生量。 （2）发展物质再循环利用工艺(Materials recycling & utilization technology)固废有“放错地方的资源”之称，将第一种产品的废物作为第二种产品的原料，依次推之，既可减少固废量，又达到了节约资源的目的。如火电厂建粉煤灰制品厂；炼铁厂建矿渣水泥厂。 硫铁矿烧渣：可回收铁，剩余部分主要含硅、铝，可作建材制品；废胶片：可回收银；废催化剂：回收铂（3）进行无害化(Detoxification)处理经焚烧、热解、氧化还原等处理，将固废中的有害组分转化为无害或达到排放标准。（4）全过程管理体系固废是各种污染的终态(final state)具有潜在(latency)和长期的(extended)危害性在自然条件影响下，固废中的有害成份会转入大气、水体和土壤，参与生态系统的物质循环。 必须全过程管理(Integrated Management )由于固体废物的上述特点，决定了从其产生运输处理贮存处置的每一个环节都有可能产生新的污染，因此必须全过程妥善管理。全过程管理原则：对固体废弃物从产生、收集、贮存、运输、利用直到最终处置的全过程实行一体化的管理 。3C原则：避免产生、综合利用、妥善处理3R原则：减少产生、再利用、再循环三同时制度：同时设计、同时施工、同时投产使用第三节 固体废物的处理处置与利用方法物理处理(physical treatment)：不改变固废的成分，仅改变固废结构，如破碎，压实，分选等化学处理(chemical treatment)：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(biologic treatment)：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(heat treatment)：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(curingprocess)：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。处置方法：海洋处置和陆地处置海洋处置(sea bed disposal)：深海投弃和海上焚烧陆地处置(disposal by land)：土地耕作，贮存，填埋等。第四节 固体废物管理体系4.1 法规体系1.法律中华人民共和国固体废物污染环境防治法(1995年颁布，2004年修订，2005年4月1日施行)。 总体原则是采取综合措施，推进固体废物的充分合理利用和无害化处置，促进经济和社会的可持续发展。中华人民共和国固体废物污染环境防治法修订的主要内容 1、“维护生态安全”首次进入中国环境资源立法2、对农业和农村固体废物污染防治提出了原则要求，对农村生活垃圾提出了清扫、处置的要求3、全面落实污染者责任。实行实行生产者延伸责任、强制回收制度和限制过度包装 实行生产者延伸责任修订法中规定“ 国家对固体废物污染环境防治实行污染者负责的原则。”同时进一步明确“产品的制造者、进口者、销售者、使用者对其产生的固体废物承担污染防治责任。” 实行强制回收制度新修订的固废防治法还补充了有关对电器产品实行强制回收制度。这意味着，在不久的将来消费者在电器报废之后，可以将它交给厂家回收，并得到一笔鼓励性的回收费。 限制过度包装规定“国务院标准化行政主管部门应当根据国家经济、技术条件、固体废物污染环境防治状况以及产品的技术要求，组织制定有关标准，限制过度包装。”4、举证责任倒置原则。证据要由加害者来提供4.2 控制政策（1）减量化(Abatement)通过适宜手段，使固废容积降到最低值。如采用破碎和压实，压缩比可达510。减量化也有两层含义:一是指生产过程的产生量（A），二是指向环境的排放量（B），当资源化的回收利用率为零时，才有AB。当资源化回收利用率（C）A，则BAC0（2）资源化(reclamation)天然资源不可再生。一般，社会需要的最终产品仅为原料的2030，7080成为废物。资源化经济效益非常明显。如美国的主要固废资源化，年效益12亿美元。我国废金属资源累计量已达6亿多吨，可利用的为3500万吨，价值220亿元。回收1吨废纸可再造800kg纸，等于少砍17棵大树，节约240kg纯碱；回收1吨玻璃，可节约石英砂720kg，纯碱250kg，长石粉60kg，煤10吨，电300度。1）“大宗利用”原则固废产生量一般较大，以硫铁矿渣为例：一般，当采用硫铁矿为原料时，生产1t硫酸约排放0.80.9t废渣，若硫酸厂年产4万t硫酸，烧渣的排放量可达3万多t。原料在产品中的含量必须占有一定的比例。国家有关政策规定：工业废渣在产品原料中的利用率必须达到30%以上方能享受减免营业税的优惠政策。2）“多用途开发”原则随着科学技术进步，产品更新换代速度越来越快；在市场化的进程中，即使某些产品具有长久的生命力，但市场的波动现象也在所难免，也是二次资源开发利用研究中必须考虑的问题；只有对某种固体废物进行多产品的开发，才能满足市场的不同需求并适应市场的变化。3）“高附加值产品”原则固废的处理与处置最初是基于环境因素的，由于资源日益枯竭及科技发展,人们已经有能力将其作为“二次资源”进行开发利用,并期望追求更高的经济利益和社会利益。尽可能开发高附加值产品，则在获得环境效益和社会效益的同时，也可获取较高的经济效益。 （3）无害化(Detoxification) 经各种处理后，不损害人体健康、不污染环境。所谓“害”，应包括两个方面的含义：一是对人和动物的直接危害，如传播疾病，引起火灾等；二是对环境的危害，如占用土地，污染土壤，水体和空气等。如有害固体废物的固化处理即主要是一种无害化处理。固体废物的管理还至少应包括以下两个方面：划分有害固体废物和非有害固体废物的种类和范围，完善固体废物污染环境防治法和加大执法力度(1) 划分有害和非有害固废的种类和范围对有害固体废物必须实行严格的分类管理，通常采用两种方法。名录法：将有害废物具名列表，以立法形式公布，并逐年增补。该法简明实用。鉴别法：通过专门的立法将有害废物的性质及其鉴定分析方法以“标准”的形式公布，依据标准进行检查鉴别。二、城市垃圾的物质组成及性质1、城市垃圾的组成2、城市垃圾的性质 物理性质（1）含水率（moisture，M）单位质量垃圾的含水量。20%65%之间。取决于无机与有机的组分比例（2）容重（bulk density）自然状态下单位体积垃圾的质量，180360 kg/m3，压实后可达1000 kg/m3以上化学性质（1）挥发分（V，Volatile matter）垃圾在缺氧状态下，高温加热时，产生的热分解产物所占百分数。挥发分越高，焦油产率越高，固体残留物少。（2）挥发性固体（Volatile solid）垃圾在有氧条件下完全燃烧而挥发损失的固体物质含量（3）灰分（A，Ash）垃圾有氧条件下完全燃烧剩下的残渣。（4）元素组成（5）热值。单位质量垃圾完全燃烧释放出来的热量。高位发热量与低位发热量（6）闪火点、燃点生物特性（1）生物质：直接来自生物源（动物、植物和微生物）的组分，厨余物、纸类、木草等微生物体生命活动提供碳源和能源的物质。（2）活的生物体：病原菌、病毒、寄生虫卵、草籽、昆虫等。巴塞尔公约的正式名称为控制危险废物越境转移及其处置巴塞尔公约，二、危险废物的鉴别：1、定义法 2、鉴别法1、定义法 列于国家危险废物名录中的HW01HW18 以来源命名；HW19HW47 以危害成分命名；新增：HW48 有色金属冶炼废物；HW49 其它废物2、鉴别法利用鉴别标准判断是否具有危险特性危险特性包括5部分：毒性、腐蚀性、反应性、易燃易爆性、毒性物质含量计算题：我国工业固体废物年产生量20002006年分别为8.16亿吨、 8.88亿吨、9.45亿吨、10.02亿吨、12.00亿吨、13.44亿吨和15.15亿吨。请用平均差波动系数修正的等速推算法预测2015年我国工业固体废物的产生量。思考题(重点内容)固体废物的定义；如何理解固废是放错了地方的资源？等速推算法预测固废产生量；常见的固体废物处理方法有哪些？什么是全过程管理、三化原则、3R原则？新修订的中华人民共和国固体废物污染环境防治法有何特点？有何意义？2-固体废物收集、贮存、清运及压实第一节 生活垃圾的搬运与贮存 简称“运贮” 搬运：1、自助 2、收集工人 3、自动 贮存：1、露天 2、容器 3、垃圾通道 4、收集站 5、分类第二节 生活垃圾的收集与清除 简称“清运”一、收集方式：混合式二、清运方法 生活垃圾的收集运输系统：非连续收集运输系统连续收集运输系统。非连续运输系统存在问题？1 影响环境卫生 定点设置的垃圾收集系统在高峰时垃圾外溢2 增加交通压力 城市交通日趋紧张，垃圾运输增加交通压力3 转运站噪音扰民问题（1）连续运输系统(Continuous transportation system)连续运输系统一般是指采用地下管道，由空气或水作为载体，用空气压缩机或压力泵压送垃圾的方法。 也有在高层建筑内部采用竖井方式与皮带传送装置联合运送垃圾的方式。空气流式的真空管道系统被广泛应用。特点解决了非连续运输方式中无法解决的一些问题。全系统封闭，对运输过程中的环境污染起到有效的控制作用。巨大的初期投资。在拥挤的城市中心区，管道的铺设困难。限于单个大型建筑或小规模高密度居住区城市垃圾的管道输送（2）非连续运输系统(Discrete transportation system)1）系统组成垃圾源；收集容器；垃圾车；转运站；填埋场a. 垃圾源(Garbage source)特点：分散且种类繁多，故有混合垃圾(mixed garbage )和分类垃圾(classified grabage)两种；原则：鼓励分类，提倡袋装；西方：一般采用奖励的办法，也有义务性或强制性；瑞士：设立音乐垃圾箱，吸引小孩甚至大人；泰国：设立垃圾银行，发放书包和文具；新加坡：严厉的惩罚制度。我国：对有用废物采用收购的方式进行鼓励b. 收集容器(Collection vessel) 收集容器分两类：固定式：砖混结构的垃圾箱，混凝土结构的垃圾台，高层建筑的地下垃圾室。移动式：铁制(或塑料)垃圾桶（garbage bin）c. 垃圾车(Dump truck)d. 转运站(transfer station)原因：市区内垃圾车不宜太大 （交通拥挤、街道宽窄不一）小型车直接送往郊区成本太高并增加车流量。e. 填埋场或处理厂(Landfill site or treatment plant)一般在郊区或郊县，是垃圾的最终归宿地。2）收集系统分析(analysis of collection system):收集系统：二种类型，三种方式拖曳容器(Hauled container)系统a. 拾取时间拾取时间与收集系统有关，三种收集系统的拾取时间分别为：Phcs=tdbc+tpc+tucPscs=Ct(tuc)+(np-1)(tdbc)b. 运输时间：（h）拖曳系统将装满垃圾的垃圾桶从放置点拖运到处置场，并将空垃圾桶送回放置点所需时间；固定系统垃圾车装满后从收集线路的最后一个放置点到处置场，再从处置场到下一个收集线路的第一个放置点所需的时间。c. 在处置场所花费的时间（S） 等待卸车和卸车时间d. 非生产性时间上班时间减去垃圾车有效工作时间（如交接班、交通拥挤、故障维修等）。非生产性时间以非生产性时间因子w表示，w为系数（%）。 在建立了上述基本概念后，就可以进行收集系统分析。拖曳容器系统分析根据定义，每辆车收集一次来回双程所需的时间为 Thcs=(Phcs+S+h)/(1-w)2 收集线路设计(Collection route layout)四个单元过程： 拾取时间、运输时间、在处置场所花费的时间、非生产性时间. 通过计算确定劳动量和所需车辆， 收集线路的设计没有固定的规则。 城市本身没有固定的规则； 垃圾桶的设置不可能等量和等距离； 垃圾车的行车路线受到道路和交通限制。只能用尝试误差法进行设计，在实行中逐步调整，以逐步合理。目的：垃圾车的行驶距离最短步骤在地图上标出收集点；绘制工作平面图，并注明垃圾桶的数量（或垃圾产生量），收集频率（每周收集的次数)；按收集频率列表；根据收集频率设计每天的收集线路；计算每条线路的距离并进行调整，使之相等或相近。第三节 城市垃圾的转运及中转站的设置1、转运的必要性必要性：处理处置场距离太远；清运车辆不适宜长途运输；人力物力过于分散；垃圾产生量的可变性和随机性较大计算题，例题。思考题 1、垃圾分类收集的方式怎样分类？你对各类收集方式的看法怎样？2、危险废物的收集、贮存、运输中应注意什么问题？3、非连续收集运输系统中包括哪几部分？各有什么作用？4、简述城市生活垃圾收集线路的设计步骤。收集系统设计计算、处置场的最远距离确定。5、转运站设计时应考虑哪些因素？转运站选址时应注意哪些事项？3-固体废物的预处理固体废物的压实 压实：垃圾压实处理，简称垃圾压实，又称压缩，是指通过机械的方法增加固体废物聚集程度，增大容重和减小体积，使其变得密实的操作过程。压实是垃圾运输、处理和处置前常采用的一种预处理方法（单元操作）。可减少运输费用；利于垃圾的厌氧发酵分解；更有效的利用处置场地。一些先进垃圾处理工艺中，常将垃圾压实和垃圾的分类收集作业结合在一起，实现收集-压实-运输三作业一体化，可大大节省运输费用。压实的目的：减容、稳定化减容(Abate)：增大容重和减小体积。根据废物的种类和施加压力的大小，一般压缩比可达35，若结合破碎，可达510，可以减少运输成本，降低填埋处置成本。稳定化(Stabilization)：制取高密度惰性块料。日本将城市垃圾压实后，因挤压和升温作用，使垃圾中的BOD从6000ppm降到200ppm，COD从8000ppm降到150ppm，成为类塑料结构的惰性材料。原理：排气，减少空隙率，使固体废物致密化 适宜：家电、空心容器、纸箱纸袋、纤维、丝状金属不适宜：木头、玻璃、块状塑料、块状金属、半固态固废固体废物的破碎（Crushing）利用外力克服固体质点间的内聚力使之由大变小的过程。目的 为固体废物的有效处理、利用和处置提供条件。作用： 均匀化：便于压实、焚烧、热解处理，保护处理设备 减容化：便于运输和贮存，便于填埋压实 分类化：便于分选回收有用材料2 固体废物的机械强度和破碎方法衡量废物破碎难易程度的指标：固体废物抗破碎的阻力，通常用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度等表示。分类：据固体废物的抗压强度，分为三类：坚硬固体废物（250Mpa）；中等硬度固体废物（40250Mpa）；软固体废物（40Mpa）。主要影响因素：硬度(rigidity )、粒度(granularity )、脆性(brittleness )、塑性(plasticity )（2）破碎方法根据干湿分类： 干式、湿式、半湿式根据外力不同： 机械能破碎、非机械能破碎据破碎机械的施力情况压碎；劈碎；折断；磨碎；冲击破碎；一般采用两种以上的破碎方法。3 破碎比，破碎段和破碎流程 破碎比 (reduction retio) 破碎段 (crushing section) 破碎流程 (crushing floesheet)（1）破碎比(reduction retio)固体废物破碎前、后粒度的比值。 破碎比的表示方法：物料破碎前后的粒度都不是均一的，所以破碎比有几种表示方法。用破碎前后的最大粒度的比值表示；用破碎机给料口的有效宽度和排料口宽度的比值表示；用破碎前后的平均粒度的比值表示平均粒度的大小决定于粒度级别的多少级别越多，其值越接近实际；（2）破碎段(crushing section)需2段以上的破碎一次破碎即一个破碎段，或叫一段破碎。二段以上的破碎，破碎比为各段破碎比的乘积确定破碎段的原则原料的最大粒度：粒度越大，破碎段越多；要求的最终破碎产物的粒度：粒度越小，破碎段越多；各破碎段能达到的破碎比：各段破碎比越大，破碎段越少处理厂的规模：规模越大，破碎段越多总的要求在满足总破碎比的前提下，应尽量选用合适的破碎机械以减少破碎段数；因为段数越多，流程复杂，管理复杂，投资、生产成本均高。例：D1200 d10已知：颚破 i=35 辊式破碎机i=818可采用三段破碎： 448128120（3）破碎流程(crushing floesheet)破碎机（Crushers）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；球磨机了解各种破碎机的特性及适用范围低温破碎 低温破碎(low - temperature crushing) 湿式破碎(wet crushing) 湿式选择性破碎分选低温破碎(low - temperature crushing)原理和流程低温破碎的应用（1）原理与流程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。致冷剂：液氮破碎对象：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。（2）低温破碎的应用塑料低温破碎从有色金属混合物中回收铜、铝、锌废轮胎的低温破碎塑料的低温破碎：不同的塑料脆化点不同聚氯乙烯 -5-20；聚乙烯 -95-135聚丙烯 0-20据此可选择致冷温度（温度低，耗能高），脆化后，一般采用冲击式破碎机，总体耗能低于常温破碎，塑料的低温破碎从有色金属混合物中回收铜、铝、锌。湿式破碎纸类浆液化湿式破碎的优点：1、变成均质浆状物，可按流体处理法处理；2、符合卫生条件；3、不产生噪声、发热和爆炸危险；4、脱水有机残渣易于处理；5、适用范围广，可回收纸纤维、金属等物质选择破碎方法的原则（1）处理量大型一般三段破碎，如一段简摆颚式，二段复摆颚式，三段辊式等中型一般二段破碎，如一段复摆颚式，二段辊式或其他小型一段，如锤式破碎机（2）固体废物的物理性质包括硬度，密度，形状，水分， 粒度等。如：硬度大，块度大：颚式破碎机（25002500）脆性，中硬：冲击式破碎机塑性经低温处理：冲击式破碎机粒度、硬度、韧性、脆性、密度、形状、含水率等（3）产品要求粒度组成较均匀：颚式 选择性破碎： 冲击式（4）供料方式人工给料：小型；给料机：大、中型（5）安装及操作场所固定式：大型；移动式：中、小型（易拆卸）思考题： 简述固体废物压实的原理。影响压实的因素有哪些？ 破碎机选择时应考虑哪些因素？为什么？ 名词解释： 破碎，破碎比，破碎段，平均粒度，临界转速 怎样根据固体废物的性质选择破碎方法？ 试比较简摆颚式破碎机和复摆颚式破碎机的优劣。 试比较低温破碎与常温破碎的区别。 试比较锤式破碎机与冲击式破碎机在原理与结构上的区别。3.3 分选：固体废物的分选是根据固废中各种组分物理性质和物理化学性质的差异而进行分离的作业。固体废物分选的目的有两种：(1)回收有用组分，(2)分离有害组分以利于后续处理。一、筛分（筛选）（一） 筛分（screening）原理1 筛分的概念将颗粒大小不同的混合物料，通过单层或多层筛子而分成若干个不同粒度级别的过程。2 筛分过程两阶段组成： (a)易于穿过的颗粒通过不能穿过颗粒的物料层到达筛面。 (b)易于穿过筛孔的颗粒透过筛孔。实现筛分，应有相对运动，运动的作用：筛面上的物料处于松散状态，产生析离按物料分层(上粗下细），细颗粒到达筛面，透过筛孔。堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔，细粒透过筛孔。 3 筛分效率(screening efficiency)筛分过程有两个重要的工艺指标： 处理能力 筛分效率：筛下产物重量与入筛物料中小于筛孔尺寸的物料重量之比，为质量指标。例：一台筛子，筛孔为20mm，经取样测定给料、筛上产品中小于20mm的粒级分别为46.75%,7.26%。计算该台筛子的筛分效率。4 影响筛分效率的因素影响筛分效率的因素主要有三类：物料性质、筛分设备性能、操作条件（1）物料性质的影响与筛分效率有关的废物性质主要有3个：粒度组成、含水率和含泥量、颗粒形状在粒度组成中，有三种粒度界限影响极大。0.75筛孔尺寸的颗粒，越多，筛分效率越高0.75筛孔尺寸的颗粒，越多，E越低11.5倍筛孔尺寸的颗粒，越多，E越低。在析离分层过程中，该粒级形成的粒层，容易阻碍“难筛粒”透过。含水率和含泥量的影响：含水、泥高，颗粒互相粘附，并易于堵塞筛孔；当筛孔尺寸较大时，其影响降低。 颗粒形状的影响：圆形颗粒易透过方孔和圆孔；多角形易透过长方孔，但不易透过圆、方孔；条状、板状、片状易透过长方孔。（2）筛分设备性能的影响筛分设备性能的影响有6个方面：筛面(screen surface)种类；筛孔(screen opening)形状；筛孔尺寸(aperture size)；筛子的运动状况；筛子的长度和宽度；筛面的倾角(obliquity) （3）操作条件的影响主要有3点:要连续，均匀给料： 确保稳定的工作状态。要控制给料量：过大，易堆积，难松散；过小，处理能力降低。要及时清理和维修筛面：确保正常的筛分效果。（二） 筛分设备固定筛(stationary screens)；滚筒筛(trommel screens)；惯性振动筛(intertia vibrating screens)；二、 重力分选(gravity concentration)在运动介质中按不同物质的密度差异进行分选的过程叫重力分选，简称重选。重选过程的共同工艺条件：固体废物中颗粒间必须存在密度差异；分选过程都是在运动介质中进行的；在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散并按密度分层；分层物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同密度的产品。也可以概括为：具有密度差异的组分运动介质分散沉降分层分离。（一） 重介质分选重介质分选是在密度较大的介质中，使物料按密度分选的一种分选方法重介质有两种重液密度较高的有机溶液和无机盐溶液（表）重液是均质液体，稳定性好，但来源少，价格贵，一般用于实验室进行重液分析，测定原料的密度组成。重悬浮液是由各种磨细的固体颗粒与水组成的混合物；是一种非均质的两相体系，稳定性差，但来源广，价格低廉，无毒，易回收，广泛用于工业上的重介质分选过程。悬浮液中的固体颗粒又叫加重质。 高密度固体微粒起着加大戒指密度的作用，称为加重质，与水混合形成微细颗粒的重悬浮液。注：粒度小于200目的物料质量占6080%。主要有两种：硅铁；磁铁矿（Fe3O4）重介质分选的优缺点优点分选指标高，处理能力大； （按密度差异分选，粒度和形状影响小）分选粒度范围宽，分选流程简单； （无须分级入选）设备构造简单，操作容易缺点重介质的制备，回收，再生系统复杂设备磨损快（重介质密度、浓度大）（二） 跳汰分选(jigging) 跳汰分选是利用跳汰机构产生交变水流，使物料在松散和沉降过程中按密度分层进而分离的一种重选方法。分选原理及过程：物料给入在上升水流作用下松散在下降水流中沉降在交变作用下分层分别排出（图）；跳汰机主要按水流运动方式分为两类：隔膜跳汰机：通过偏心连杆机构带动橡胶隔膜往复运动，以推动水流脉冲。无活塞跳汰机：采用压缩空气推动水流脉动。（三） 风力分选(air separation)（四） 摇床(shaking tables)分选（五） 磁选(magnetic separation)利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的方法。 （六）电力分选(electrostatic separation) 粒度筛选（筛分） 密度重力分选 磁性磁力分选 导电性电力分选（静电分选） 表面润湿性浮选 光电性光电分选 摩擦性摩擦分选 弹性弹跳分选分选效果评价：品位质量指标（化验）；回收率数量指标（计算）3.4 破碎分选与回收系统实例将两种或两种以上的分选单元操作有机地组合在一起的工艺系统分选回收工艺系统的确定原则：根据物料的性质确定分选方法，物料的性质：物料的组成、粒度、比重、电磁 性、表面润湿性、形状等；分选方法：筛分、重选、电磁选、浮选、摩擦与弹跳分选等，应采用最简单的方法。根据分选方法确定分选设备类型、规格、台数；应采用定型产品，尽量提高设备利用率。；将不同分选方法所组成的单元操作有机组合；单元之间的连接遵循：先干后湿，先粗后细，先多后少。思考题名词解释：筛分效率、磁选、电选、风选怎样计算筛分设备的筛分效率？影响筛分效率的因素有哪些？（课后题5）筛分设备有哪些种类？各有什么特点？各种重选过程的共同工艺条件是什么？电选按电场特征分为哪两类？各有什么特点？叙述复合电场分选的分离过程。为什么说城市垃圾分选、分类是垃圾资源化利用的瓶颈？课后题7，8，10第4章 固体废物的固化 (solidification) 指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，使其达到稳定化密封性的过程。目的：有害废物经固化处理后，其渗透性和溶出性均可降低，所得固化块能安全地运输和方便地进行堆存或填埋，对稳定性和强度适宜的产品还可以作为筑路的基材。 固化的机理 固化有两种方式，其机理也不尽相同：将有害废物通过化学转变或引入到某种晶格中达到稳定化。将有害废物用惰性材料加以包容使之与环境隔离。 根据上述基本原理，固化处理方法可划分为两类：包胶固化（又称凝结固化）按固化剂：a.水泥固化；b.沥青固化；c.石灰固化；c.塑料固化二、固化处理效果的评价指标1、成型、稳定性好、强度高；2、能耗、物耗低；3、工艺简单；4、费用低、资源化利用；5、增容比小；6、导热性好、热稳定放射性废物 浸出速率、增容比、抗压强度1 浸出率 (leaching rate) 定义：指固化体内的有害物质在水或溶液中的浸出速度。2 增容比 (Enlargement ratio) 指固化体体积与被固化有害废物体积的比值。思考题：浮选药剂种类及其作用。固化、稳定化的定义及其机理。固化处理主要用于什么固体废物？怎样衡量固化效果？常用的固化处理方法有哪几类？请分别简述并进行比较各自的适用范围（表4-4）。简述水泥的固化原理。为什么常采用水泥进行固化操作？采用水泥作为固化剂时常使用哪几类添加剂，各有什么作用？固体废物的生物处理高温堆肥（好氧堆肥）Composting堆肥化(composting)一 概述人类在长期的生产实践中早已懂得利用秸杆、落叶、野草和禽畜粪便堆积发酵以制取肥料，但都是采用传统的手工操作和自然堆积方式，依靠自发的生物转化作用，所以存在发酵周期长，处理能力低，有机物分解不完全，所得的肥料质量差等等问题。到20世纪20年代，出现了机械化堆肥技术，并逐渐发展成为处理生活垃圾、污水污泥、人禽畜粪便以及农业固体废物的重要方法之一。1 定义堆肥化是利用自然界广泛存在的微生物，在控制条件下使来自生物的有机废物降解转化为稳定腐殖质的生物化学过程。堆肥化得到的产品称为堆肥，由于它是一种腐殖质含量很高的呈疏松状态的物质，故也称为腐殖土，有机固体废物经堆肥化后，体积只有原体积的5070。2 分类堆肥化系统的分类方法有多种按堆制方式分类：间歇堆积法(Intermittent stacking)连续堆积法(Double tower circulating reactor)按原料状态：静态发酵法(Static fermentation)动态发酵法(Dynamic fermentation)按微生物的生长环境：好氧堆肥(aerobic composting)厌氧堆肥(anaerobic composting)（1）好氧堆肥(aerobic composting)在有氧状态下，好氧微生物对有机废物分解转化的过程最终产物主要是H2O、CO2、热量和腐殖质。好氧堆肥主要用于处理城市垃圾，堆肥系统的温度一般为5065，最高可达70以上，堆肥周期短，能连续操作，也称为高温快速堆肥；好氧堆肥的肥料质量好，可以制作有机颗粒肥料。不足之处：需要对原料进行比较严格的分选,需要强制通风和机械搅拌,对设备要求高，运行能耗大，投资大。（2）厌氧堆肥(anaerobic composting)在无氧条件下，厌氧微生物对有机物分解转化的过程厌氧堆肥的最终产物是CH4、CO2、热量和腐殖质。厌氧堆肥过程中，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺较简单，成本低，对原料的适应性强，成品肥中氮素保留较多，但工艺条件较难控制，堆肥周期长，有机物分解速度缓慢，处理效率低，容易产生恶臭，有机物分解不完全，产品质量低，肥效差。 实际上，堆肥化的好氧和厌氧是相对的，在好氧过程中，由于原料颗粒较大且不均匀，不可避免存在厌氧发酵过程；反之，由于密封不严，厌氧过程中也会有好氧菌的作用。二 好氧堆肥原理1 概述好氧堆肥是以好氧菌为主的微生物对有机废物进行吸收、氧化、分解的复杂生物化学反应过程。在堆肥过程中，好氧菌通过自身的生命活动，以废物中的有机物为养料，将其一部分氧化分解成简单的无机物并释放出微生物生长所需的能量，将其另一部分合成为新的细胞物质，使微生物生长繁殖。有机废物的好氧分解过程很复杂，可以下列通式表示：2 有机物的生物化学反应根据微生物在降解有机物过程中的行为，有机物的生物化学反应有三种：有机物的氧化反应(oxidizing reaction);细胞质的合成反应(synthetic reaction);细胞质的分解反应(decomposition reaction)三 堆肥原料及堆肥微生物堆肥原料 生活垃圾、有机污泥、人畜禽粪便以及农林废物等都含有堆肥微生物所需要的碳水化合物、脂肪、蛋白质等各种基质，因此这些有机废物是常用的堆肥原料。生活垃圾含有较多的不可堆腐的惰性物质，因此必须进行预处理，去除这些惰性物后才能作为堆肥原料。有机污泥通常富含有微生物生活繁殖所需的营养成分，是堆肥的良好原料。人、畜、禽粪便一般颗粒较小，含有大量的低分子化合物，即人和动物未能吸收消化的中间产物，含水量较高，可直接用作堆肥原料。农林废物均富含碳素但有的农林废物因含有难于分解的纤维素、半纤维素、果胶、木质素和植物腊等物质，难以被微生物分解。有的农林废物因表面布有众多疏水性毛孔，使微生物的分解作用十分缓慢因此这些农林废物均需进行预处理后才能用于生产堆肥。堆肥微生物 好氧堆肥过程中，参与有机生化降解的微生物有嗜温菌和嗜热菌两种。 起重要作用的微生物是细菌和真菌。四 堆肥化过程(composting process)堆肥化过程中发生的生物化学反应是极其复杂的，目前尚难进行精确的描述。在实际设计和操作过程中，通常根据温度的变化情况分为四个阶段：潜伏阶段、中温阶段、高温阶段、熟化阶段。1 潜伏阶段(温度在内25以下)：堆肥化的初期阶段；微生物适应新环境的过程，也叫驯化过程。2 中温阶段(温度2545)：嗜温菌最活跃，主要利用物料中可溶解性的有机物，如糖类、淀粉，大量繁殖，在转换和利用化学能的过程中释放出细胞合成所需的多余能量，加上物料的保温作用，使温度不断上升。以细菌、真菌和放线菌为主的微生物在此阶段迅速繁殖。3 高温阶段(温度45)：废物堆积开始发酵一周左右，堆温可达6570。嗜温菌受到抑制或死亡，嗜热菌大量繁殖。最有利于有机物的降解，除前一阶段残留的和新形成的可溶性有机物继续分解外，其它固体有机物(纤维素、半纤维素、本质素、蛋白质等)也开始强烈分解。50，嗜热性真菌和放线菌都很活跃。60，真菌不适于生存，只有嗜热性放线菌和细菌仍在活动。70以上，大多数微生物其谢活动受到抑制，死亡或休眠高温阶段，微生物经历三个时期的变化后，堆肥开始形成腐殖质，逐步进入稳定状态。4 腐熟阶段(温度为4020)在内源呼吸期，微生物活性下降，发热量减少，温度逐渐下降至中温,并最后过渡到环境温度，剩余有机物大部分为难降解物质，腐殖质大量形成。在温度下降的过程中，嗜温菌又重新开始活动，进一步分解残留有机物，腐质不断增多，且趋于“稳定”，堆肥便进入腐熟阶段。生物分解过程中产生的氨在这一阶段通过硝化细菌的作用转化为硝酸盐，其反应式为：由于硝化细菌生长缓慢，只有在低于40的温度下才有活性，所以硝化反应通常是在有机物分解完成后才开始进行。氮在转化为硝酸盐后才能被植物吸收。因此熟化阶段对于生产优质堆肥是一个很重要的过程。五 堆肥化的影响因素影响堆肥化效果的因素很多，为了创造更好的微生物生长繁殖和有机物分解的条件，在堆肥化过程中必须控制以下主要因素。通风和耗氧速率(aeration and oxygen consumption rate)；含水率(water content )；温度(termperature)；有机物含量(organic content)；粒度(granularity)；碳氮比（C/N）(carbonnitrogen ratio)；碳磷比（C/P）(c:p ratio)1 通风和耗氧速率 (aeration and oxygen consumption rate)堆层中氧的浓度和耗氧速率反应了堆肥过程中微生物活动的强弱和有机物的分解程度。堆肥过程适宜的氧体积浓度为1417，最低不得10，一旦低于此限，好氧发酵将会停止。由于氧气转变为当量的CO2，因此，也可用CO2的生成速率来表征堆肥的耗氧速率;适宜的CO2体积浓度为36。供氧量计算2 含水率(water content)由于水是溶解废物中有机物和营养物质以及合成微生物细胞质必不可少的物质，因此，要求堆肥物料中含有足够的水分；若含水率过高超过70% ，温度难以上升，有机物分解速率低，水会阻碍空气流通，造成缺氧；若水分过少，当含水率20时，微生物将停止繁殖。3 温度(temperature)初期与环境温度一致堆温上升，加速分解消化，杀灭虫卵、致病菌以及杂草籽，安全用于农田。4 有机物含量(organic content)有机物含量太低不能提供足够的能量，影响嗜热菌增殖，难以维持高温发酵过程。有机物含量太高则堆肥过程中要求大量供氧，实际生产过程中常因供氧不足而发生部分厌氧过程，影响堆肥的腐熟度，即堆肥质量。适宜的有机物含量为2080。5 粒度(granularity)在堆肥化过程中，物料的粒度影响其体密度、内部摩擦力和流动性。足够小的粒度可以增加废物与微生物及空间的接触面积，加快生物化学反应速率；粒度太小容易造成厌氧。对静态堆肥，粒度可适当增大，以起到支撑结构的作用，增加空隙率，有利于通风。6 碳氮比(C/N) (carbonnitrogen ratio)C/N是影响微生物生长的最重要的营养因素之一。初始物料的C/N比为30：1，最佳值261351之间。成品堆肥的适宜CN在101201之间。CN过低，菌体衰老和自溶，氮源浪费和酶产量下降，余氮就会以氨的形式逸散，并可能污染环境；CN过高，则氮不足，就使得微生物的繁殖受到氮源少的限制，导致有机物分解速率降低，施入土壤中，将夺取土壤中的氮素，陷入“氮饥饿”状态。7 CP(碳磷比)(c:p ratio)堆肥过程中CP的变化是微生物分解有机物的重要标志，堆肥原料的CP应控制在75150。堆肥原料的CP一般高于此值，排水污泥的CP低，可用来作为堆肥原料配料时的调整剂，调整堆肥原料的CP比。8 pH值在堆肥化过程中，pH值随着温度及时间的变化而变化,其变化情况和温度的变化是一样的，也反映了有机物分解的进程。在堆肥初期，由于有机酸的产生，pH值可降至5以下。随着有机酸的逐步分解，pH值逐渐上升