固体废物处理与资源化

08 环境工程期末复习资料 精品系列 固废 BLING bling890 工作室 1 固体废物处理固体废物处理 期末复习资料期末复习资料 第一章第一章 固体废物定义固体废物定义 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 固体废物的特性固体废物的特性 无主性 即被丢弃后 不再属于谁 因而找不到具体负责者 特别是城市固体废弃物 分散性 丢弃 分散在各处 需要收集 危害性 对人们的生产和生活产生不便 危害人体健康 错位性 一个时空领域的废物在另一个时空领域是宝贵的资源 固体废弃物性质中的挥发分 灰分挥发分 灰分是由焚烧焚烧产生的 容重容重 城市垃圾在自然状态下单位体积固体废弃物的质量 涉及处理中的压实 固体分类法固体分类法 城市生活垃圾 MSW 工业垃圾 IW 危险废物 HW 固体废弃物污染途径固体废弃物污染途径 其具体途径取决于固体废物本身的物理 化学和生物性质 而且与 固体废物处置所在场地的地质 水文条件有关 固体废物对自然环境的影响固体废物对自然环境的影响 对土壤环境 水体环境 大气环境有影响 固体废弃物防治技术 无害化无害化 固体废物无害化处理的基本任务就是将固体废物通过工程处理 达到不危害人体 健康 不污染周围自然环境 包括原生环境和次生环境 减量化减量化 固体废物的减量化任务主要是通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积 这一任务的实现 需从两方面入手 一是对固体废物进行处理和利用 二是减少固体废物 的产生 资源化资源化 固体废物资源化的基本任务是采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源 08 环境工程期末复习资料 精品系列 固废 BLING bling890 工作室 2 第二章第二章 生活垃圾收集方式生活垃圾收集方式 混合收集和分类收集 1 混合收集混合收集 指收集未经任何处理的原生固体废物混杂在一起的收集方式 应用广泛 历史悠久 它的优点优点是比较简单易行 运行费用低 缺点缺点 这种收集方式将全部生 活垃圾混合在一起收集运输 增大了生活垃圾资源化 无害化的难度 2 分类收集分类收集 是指按城市生活垃圾的组成成分进行分类的收集方式 推行分类收集是一个相当复杂艰难的工作 要在具有一定经济实力的前提下 依靠有效的 宣传教育 立法以及提供必要的垃圾分类收集的条件 积极鼓励城市居民主动将垃圾分类 存放 仔细地组织分类收集工作 破碎目的破碎目的 破碎 更确切地称之为颗粒尺寸减少 是通过人力或机械等外力的作用 破环 物体内部的凝聚力和分子间作用力而使物体破裂变碎的操作过程 筛分原理筛分原理 筛分是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 完成粗细粒物料分离的过程 100 10 100 100 4 11 E Q Q Q Q E 筛分效率 E 筛分效率 Q 入筛固体废物质量 Q1 筛下产品质量 入筛固体废物中小于 筛孔的细粒含量 筛上产品所含有小于筛孔尺寸的细粒质量分数 重力分选重力分选 重力分选是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异 在运动介质中受到重 力 介质动力和机械力的作用 使颗粒群产生松散分层和迁移分离 从而得到不同密度产 品的分选过程 磁选原则磁选原则 磁选是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一种处 理方法 电力分选电力分选 电力分选是利用生活垃圾中各种组分在高压电场中电性差异而实现分选的一种 方法 第三章第三章 卫生填埋卫生填埋是 利用工程手段 采取有效技术措施 防止渗滤液及有害气体对水体和大气 的污染 并将垃圾压实减容至最小 填埋占地面积也最小 在每天操作结束或每隔一定时 间用土覆盖 使整个过程对公共卫生安全及环境均无危害 的一种土地处理垃圾方法 卫生填埋场主要判断依据有六条卫生填埋场主要判断依据有六条 是否达到了国家标准规定的防渗要求 是否落实了卫 生填埋作业工艺 污水是否处理达标排放 填埋场气体是否得到有效的治理 蚊绳是够得 到有效的控制 是否考虑总场利用 08 环境工程期末复习资料 精品系列 固废 BLING bling890 工作室 3 生活垃圾卫生填埋场的基本要素基本要素是 雨污分流 基底防渗 沼气导排 日覆土与终覆土 日常监测 例 3 2 计算一个接纳 5 万城市居民所排生活垃圾的卫生填埋场的容积和面积 已知每 人每天产生垃圾 2 5kg 且垃圾以 5 的年增长率递增 覆土与垃圾之比为 1 4 填埋后废 物废物压实密度为 650kg m3 填埋高度为 7 5m 填埋场设计运营 20 年 解 垃圾的年填埋体积为 3 87740650 25 0500005 2365650 500005 2365 365 m CDWPVa 20 年的总填埋容量为 3 19 0 63 1090 2 066 3387740 05 01 mmVV i i a 总 所需的垃圾填埋面积为 2536 1087 35 7 1090 2 mmmHVA 总 填埋场的衬层系统填埋场的衬层系统通常从上至下依次包括过滤层 排水层 包括渗滤收集系统 保护层 和防渗层 1 防渗层的功能防渗层的功能是通过铺设渗透性低的材料来阻隔渗滤液于填埋场中 防止其迁移到填埋 场之外的环境中 同时也可以防止外部的地表水和地下水进入填埋场中 2 保护层的功能保护层的功能是对防渗层提供合适的保护 防止防渗层受到外界影响而被破坏 3 排水层的作用排水层的作用是及时将阻隔的渗滤液排除 减轻对防渗层的压力 减少渗滤液的外渗可 能性 4 过滤层的作用过滤层的作用是保护排水层 过滤掉渗滤液中的悬浮物和其他固态 半固态物质 否则 这些物质会在排水层中积聚 造成排水系统堵塞 使排水系统效率降低或完全失效 渗透性 度量粘土衬层渗透性的主要指标是渗透系数 天然粘土类衬力的渗透系数不应大 于 1 0 10 7CM S 08 环境工程期末复习资料 精品系列 固废 BLING bling890 工作室 4 例 3 3 某填埋场总面积为 10 0h 分四个区进行填埋 目前已有三个区填埋完毕 其 总面积为 A2 7 5hm2 浸出系数 C2 0 25 另有一个区正在进行填埋施工 填埋面积为 A1 2 5hm2 浸出系数 C1 0 5 当地的年平均降水量为 3 5mm d 最大月降水量的日换算值 为 6 5mm d 求渗滤液产生量 解 渗滤液生产量 1000 I ACA CQQQ 221121 平均渗滤液量 dm 4 109 1000 3 5 10000 57 0 2552 0 5Q 3 平均 最大渗滤液量 dm 5 212 1000 6 8 10000 5 70 25100005 2 0 5Q 3 最大 结构层主要功能 表层 取决于填埋场封场后的土地利用规划 能生长植物并保证植物根系不破坏下 面的保护层和排水层 具有抗侵蚀等能力 可能需要地表排水管道等建筑 保护层 防止上部植物根系以及挖洞动物对下层的破坏 保护防渗层不受干躁收缩 冻结解冻等破坏 防止排水层的堵塞 维持稳定 排水层 排泄入渗进来的地表水等 降低入渗水对下部防渗层的水压力 还可以有气 体导排管道和渗滤液回收管道等 防渗层防止入渗水进入填埋场废物中 防止填埋气体体逸出 排气层控制填埋气体 将其导入填埋气体收集设施进行处理或利用 第四章第四章 危险废物的鉴别方法危险废物的鉴别方法有两种 1 危害特性鉴别法 2 危险废物定义法 危险废物固化危险废物固化 稳定化处理的目的稳定化处理的目的是使危险废物中的所有污染组分呈现化学情性或被包容起 来 以便运输 利用和处置 固化固化 在危险废物中添加固化剂 使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程 固化 的产物是结构完整的整块密实固体 稳定化稳定化 将有毒有害污染物转变为低溶解性 低迁移性及低毒性的物质的过程 可分为物 理稳定化和化学稳定化 固化可以看作是一种特定的稳定化过程 可以理解为稳定化的一个部分 但从概念上它们 又有所区别 无论是稳定化还是固化 其目的都是减小废物的毒性和可迁移性 同时改善 被处理对象的工程性质 第五章第五章 焚烧法焚烧法是一种高温处理技术 即一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧 化燃烧反应 废物中的有毒有害物质在 800 1200 摄氏度的高温下氧化 热解而被破坏 是 一种可同时实现废物无害化 减量化 资源化的处理技术 燃烧 燃烧 通常把具有强烈放热效应 有基态和电子激发的自由基出现并伴有光辐射的化学反 08 环境工程期末复习资料 精品系列 固废 BLING bling890 工作室 5 应称为燃烧 燃烧可以产生火焰 而火焰又能在合适的可燃介子中自行传播 是燃烧区分 于其他化学反应的特征 燃烧过程 伴随着化学反应 流动 传热和传质等化学及物理过 程 是一个极为复杂的综合过程 影响焚烧的主要因素影响焚烧的主要因素 1 焚烧温度焚烧温度 固体废物的焚烧温度是指废物中有害物质在高温下氧化 分解直至破坏所需达 到的温度 它比废物的着火温度高的多 2 搅拌混合程度搅拌混合程度搅拌混合程度是表征生活垃圾和空气混合程度的指标 3 气体停留时间气体停留时间 固体废物的有害组分在焚烧炉内处于焚烧条件下发生氧化 燃烧 使有害 物质变成无害物质所需的时间称为焚烧停留时间 4 过剩空气率过剩空气率 在实际的燃烧系统中 氧气与可燃烧物质无法完全达到理想程度的混合及反 应 热值热值 生活垃圾的热值指单位质量的生活垃圾燃烧释放出来的热量 以 kj kg 计 第六章第六章 好氧堆肥原理好氧堆肥原理 好氧堆肥是在有氧条件下 依靠好氧微生物的作用把有机固体废物腐殖化 的过程 影响堆肥的因素影响堆肥的因素 化学因素 C N O2 营养平衡 PH 值 物理因素 温度 颗粒尺寸 含水率 生物因素 有机物的厌氧发酵过程有机物的厌氧发酵过程主要经过液化 水解 酸化 包括酸化前阶段 酸化后阶段 及 气化三个阶段 有机物厌氧发酵三阶段理论有机物厌氧发酵三阶段理论 第一阶段起作用的细菌称为水发酵细菌 包括纤维素分解菌 蛋白质水解菌 第二阶段起作用的细菌称为产乙酸细菌 只有少数被分离出来 第三阶 段的微生物群落是两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群 影响发酵过程中的温度因素温度因素 根据温度的不同 可把发酵过程分为常温发酵 自然发酵 中文发酵 28 38 和高温发酵 48 60 主发酵期 一次发酵 通常将堆体温度升高到开始降低为止的阶段 后发酵 二次发酵 主发酵阶段产生的半成品堆肥被送至后发酵工序 在堆肥的初期 堆体温度一般与环境温度相近 经过嗜温菌 1 2d 的作用 堆肥温度达到 50 60 此时 嗜温菌受到抑制 而嗜温菌进入激发状态 08 环境工程期末复习资料 精品系列 固废 BLING bling890 工作室 6 第七章第七章 热解定义热解定义 热解是利用有机物的热不稳定性 在无氧或缺氧条件下对之进行加热蒸馏 使 有机物产生热裂解 经冷凝后形成各种新的气体 液体和固体 从中提取燃料油 油脂和 燃料气的过程 热解和焚烧的区别热解和焚烧的区别 焚烧 是需氧氧化反应 热解是无氧或缺氧反应的过程 焚烧放热 热 解吸热 焚烧产物是 CO2 和水 热解产物是可燃性低分子物质 焚烧产生的热能一般就近 直接利用 而热解生成的产物可以储存及远距离输送 热解产物热解产物 工艺加热速率温度 摄氏度主要产物 碳化极低300 500焦炭 加压碳化中速450焦炭 常规热解 低速 中速 400 600 700 900 焦炭 液体和气体 焦炭和气体 真空热解中速350 450液体 快速热解 高速 高速 极高 400 650 650 900 1000 3000 液体 液体和气体 气体 第八章第八章 工业固体废物的处理原则工