固体废物的处理与处置技术

第二章第二章 污染物控制技术污染物控制技术 4 4 固体废物的处理与处置技术固体废物的处理与处置技术 4 14 1 绪论绪论 3 3 4 1 14 1 1 固体废物的分类固体废物的分类 3 3 4 1 24 1 2 固体废物对自然环境的影响固体废物对自然环境的影响 3 3 4 1 34 1 3 固体废物的管理的原则固体废物的管理的原则 4 4 4 24 2 固体废物的收集与运输固体废物的收集与运输 4 4 4 2 14 2 1 收集方式与设施收集方式与设施 5 5 4 2 24 2 2 运输设备运输设备 6 6 4 2 34 2 3 垃圾清运系统的管理模式垃圾清运系统的管理模式 6 6 4 2 44 2 4 转运站的设置转运站的设置 6 6 4 2 54 2 5 危险固体废物的运输危险固体废物的运输 6 6 4 34 3 固体废物的预处理固体废物的预处理 8 8 4 3 14 3 1 固体废物的压实固体废物的压实 8 8 4 3 24 3 2 固体废物的破碎固体废物的破碎 10 10 4 3 34 3 3 固体废物的分选固体废物的分选 12 12 4 3 44 3 4 固体废物的脱水固体废物的脱水 14 14 4 44 4 固体废物热处理固体废物热处理 1515 4 4 14 4 1 热处理技术种类热处理技术种类 16 16 4 4 24 4 2 固体废物焚烧技术固体废物焚烧技术 16 16 4 4 34 4 3 固体废物热解技术固体废物热解技术 19 19 4 54 5 固体废物的生物处理固体废物的生物处理 2121 4 5 14 5 1 固体废物的堆肥化处理固体废物的堆肥化处理 22 22 4 5 24 5 2 固体废物的厌氧消化处理固体废物的厌氧消化处理 24 24 4 64 6 固体废物的固化处理固体废物的固化处理 2727 4 6 14 6 1 概述概述 27 27 4 6 24 6 2 固体废物的固化处理固体废物的固化处理 28 28 4 6 34 6 3 药剂稳定化处理技术药剂稳定化处理技术 30 30 4 74 7 固体废物的最终处置固体废物的最终处置 3131 4 7 14 7 1 概述概述 31 31 4 7 24 7 2 堆存法堆存法 32 32 4 7 34 7 3 土地耕作土地耕作 32 32 4 7 44 7 4 深井灌注深井灌注 33 33 4 7 54 7 5 海洋处置海洋处置 34 34 4 7 64 7 6 土地填埋土地填埋 35 35 4 7 74 7 7 卫生填埋卫生填埋 36 36 4 84 8 固体废物的资源化与综合利用固体废物的资源化与综合利用 4343 4 8 14 8 1 固体废物资源化的有效途径固体废物资源化的有效途径 43 43 4 8 24 8 2 工业固体废物的综合利用工业固体废物的综合利用 44 44 4 8 34 8 3 矿业固体废物的综合利用矿业固体废物的综合利用 45 45 4 8 44 8 4 城市垃圾的综合利用城市垃圾的综合利用 46 46 4 4 固体废物的处理与处置技术固体废物的处理与处置技术 4 14 1 绪论绪论 4 1 14 1 1 固体废物的分类固体废物的分类 固体废物的种类繁多 性质各异 按来源可分以下六类 1 生活垃圾 生活垃圾主要包括居民家庭 企事业单位 文教机关及各种商业系统 如厨余物 废纸屑 废塑料 废橡胶 玻璃陶瓷碎片 煤渣 废旧家电 办公用品 包装材料等 2 工业固体废物 工业固体废物主要是指工业 矿业 能源 化工 建筑及各类轻工业等生产或 执业过程中产生的废弃物 矿业固体废物主要包括开矿 选矿 冶炼等过程排放的固体废物 如废矿石 尾矿 矿渣等 能源工业固体废物主要包括煤炭 电力等部门所排出的固体废物 如矸石 粉煤灰 炉 渣等 化工固体废物主要包括各种化工产品的原料及材料的生产过程所产生的固体废物 如化学药剂 催化剂 涂料 沥青等 3 危险废物 危险废物通常来自于核工业系统 科研单位以及医疗卫生业 如含有放射性的废渣 医疗垃圾等 往往具有毒性 腐蚀性 传染性 反应性 浸出毒性 易燃易爆性等独特危险特性 易对 人体和环境产生极大危害 所以必须对其加以重点管理 采取特殊措施保证其妥善处理 4 医疗废物 医疗废物分为感染性废物 病理性废物 损伤性废物 药物性废物和化学性废物5 类 感染性废物是指携带病原微生物具有引发感染性疾病传播危险的医疗废物塑料制品医疗废物 包括 被病人血液 体液 排泄物污染的物品 传染病病人产生的垃圾等 病理性废物是指在诊疗过程中产生 的人体废弃物和医学试验动物尸体 包括手术中产生的废弃人体组织 病理切片后废弃的人体组织 病 理腊块等 损伤性废物是指能够刺伤或割伤人体的废弃的医用锐器 包括医用针 解剖刀 手术刀 玻 璃试管等 药物性废物是指过期 淘汰 变质或被污染的废弃药品 包括废弃的一般性药品 废弃的细 胞毒性药物和遗传毒性药物等 化学性废物是指具有毒性 腐蚀性 易燃易爆性的废弃化学物品 如废 弃的化学试剂 化学消毒剂 汞血压计 汞温度计等 5 农业废物 在农业活动过程中产生的固体废物 主要包括农业种植生产 农产品加工 畜禽养 殖业等过程产生的固体废物 主要包括农作物秸秆 稻草 农药 禽畜粪便 腐烂的鱼虾贝类等 6 建筑垃圾 按产生源分类 建筑垃圾可分为工程渣土 装修垃圾 拆迁垃圾 工程泥浆等 按 组成成分分类 建筑垃圾中可分为渣土 混凝土块 碎石块 砖瓦碎块 废砂浆 泥浆 沥青块 废塑 料 废金属 废竹木等 4 1 24 1 2 固体废物对自然环境的影响固体废物对自然环境的影响 固体废物污染对自然环境的影响可以分为以下几个方面 1 对水体环境的影响 一方面 固体废物大量进入地表径流 会减少水域面积 影响水生生物的 生存 污染人类饮用水水源 危害人体健康 另一方面 露天堆置固体废物经过雨水的浸渍和废物本身 的分解 所产生的渗滤液和有害化学物质不断转化 迁移 会对周边区域的水体造成污染 2 对土壤环境的影响 任意露天堆放的固体废物会占用大量的土地 导致可利用的土地资源减少 其渗滤液和淋沥液中所含的有毒有害物质会改变土壤的性质和结构 阻碍植物根系的生长发育 并影响 土壤中微生物的活动 破坏土壤原有的生态系统 通过食物链使有毒有害物质积存在于人体内 危害健 康 3 对大气环境的影响 固体废物在堆置时 往往因为气流的影响四处扩散 空气中可吸入颗粒物 增多 能见度下降 污染大气环境的同时影响了人们的正常生活 当外界条件适宜时 一些有机固体废 物还可发生生物降解 释放出沼气 不但消耗了氧气使得植物衰败 还容易引发自燃和爆炸 恶化环境 固体废物焚烧时所产生的强致癌物质二噁英 对大气环境造成极大的危害 4 对自然资源的影响 固体废物的产生及处理处置过程都会消耗能源 所排放出的二氧化碳 甲 烷等气体加剧了全球变暖的趋势 排放的氯氟烃 卤代烷等气体则会破坏臭氧层 露天堆积的固体废物 不仅侵占土地 影响景观 还会使土壤的成分 结构 性质和功能发生变化 如失去肥力和净化能力 甚至导致沙漠化 4 1 34 1 3 固体废物的管理的原则固体废物的管理的原则 1 1 三化三化 原则原则 1 减量化 通过适当的技术 减少固体废物的排出量和容量 可通过选用合适的生产原料 采用 清洁能源 利用二次资源 采用无废或低废工艺 提高产品质量和使用寿命以及废物综合利用等途径实 现 2 无害化 通过采用适当的工程技术对废物进行处理 达到不损害人体健康 不污染周围自然环 境的目的 如使用卫生土地填埋 安全土地填埋以及土地深埋技术等无害化处置技术 3 资源化 从固体废物中回收有用的物质和能源 固体废物资源化具有环境效益高 生产成本低 生产率高 能耗低等优势 应积极寻求废物开发利用的途径 既消除对环境的污染 又能实现物尽其用 2 2 全过程全过程 原则原则 即对固体废物的产生 收集 运输 综合利用 处理 储存和处置实行全面管理 在每一环节都将 其作为污染源进行严格的控制 4 24 2 固体废物的收集与运输固体废物的收集与运输 收集与运输是固体废物处理系统的第一步 城市生活垃圾收集和运输通常经过三个阶段 1 垃圾的收集 搬运和贮存 简称运贮 是指由垃圾产生者 家庭或企事业单位 或环卫系统 将生活垃圾从垃圾的源头送至贮存容器或集装点的过程 2 垃圾的收集和清运 简称清运 是指清运车沿着一定的路线收集清运容器或其他贮存设施中 的垃圾 并运至垃圾中转站的操作过程 有时也可以直接送至附近的垃圾处理处置场 一般是短距离运 输 3 垃圾的远程运输 简称转运 是指用大型的垃圾运输车 船 将垃圾从垃圾中转站运至最终 处理处置场的过程 4 2 14 2 1 收集方式与设施收集方式与设施 城市生活垃圾收集主要分为两大类 混合收集和分类收集 混合收集是指收集未经任何处理的原生垃圾的收集方式 此种方式简便易行 费用低 但是降低了 其中有用物质的纯度与再生利用价值 不易实现资源化 同时增加了后续处理的成本 分类收集是指按 废物分组进行收集的方法 此种方式可有效提高资源化的比率 较大幅度回收有用物质 后续处理工艺 简便 费用低廉 但实现分类收集比较困难 混合收集和分类收集都需要通过不同收集方法来实现 本文主要讨论混合收集方式 城市生活垃圾的收集系统有以下几种 1 管道收集系统 密闭式垃圾收集系统 多见于高层住宅区和多层住宅区 主要设施为垂直垃圾 通道和垃圾容器间 居民将垃圾装袋后经由倾倒口进入垂直垃圾通道内 袋装垃圾自重经管道滑入垃圾 容器内 工作人员定时将垃圾容器送至垃圾装车点 然后随垃圾车运往垃圾中转站或垃圾处理场所 2 露天垃圾容器收集系统 开放式垃圾收集系统 多见于疏松型的低层住宅区或者较为密集的独 户住宅区 主要设施为露天垃圾收集点 居民装袋后的垃圾直接送入放置于露天垃圾收集点的垃圾容器 内 然后由垃圾车运往垃圾处理场 3 集装箱收集系统 袋装化 密闭化 容器化和不定时的收集系统 多见于住宅广场 商业区广 场和企事业单位内 居民袋装垃圾送入放置于楼下或进出通道两侧的指定地点或容器 工作人员将垃圾 装载送至集装箱垃圾收集站 装入集装箱内 然后由垃圾收集车运往中转站或垃圾填埋场 4 气力抽吸式垃圾管道收集系统 密闭式收集系统 只有少数发达国家采用 多见于收集医院 住宅区 商业区生活垃圾 垃圾经倾倒口投入到垃圾通道内 最终倾泻到通道底部的垃圾接收间 垃圾 数量达到一定数值后 监测系统自动发出信号 垃圾通道阀和气力输送系统自动开启 垃圾由气力输送 管道输送到垃圾收集站的机械中心进行处理 5 定时收集系统 普遍存在于住宅区 商业区 企事业单位 工厂等 居民在每月或每周 定时 间 将分类收集后的垃圾 通常为废旧家电家具 饮料瓶 废纸 废橡胶 有色金属等 交由工作人员 接收 并换取一定的报酬 6 申报收集 适用于大件垃圾 如废旧家电家具等 收集 一般采用电话申报制度 7 墨洛科收集系统 垃圾桶部分埋在地下 1 3 露出地面 垃圾由桶上盖的投入口投入 靠自重 压紧 在垃圾桶内放置垃圾袋 垃圾袋底部可以打开 打开桶的上盖 用吊车将垃圾袋吊起 垃圾袋底 部对准垃圾收集车 打开底部 垃圾靠重力自动散落 完成装车 8 双十 收集系统 在一辆拖车上分两层放置 20 个垃圾桶 每个垃圾桶上都贴有所投放垃圾名 称的标签 下层垃圾桶装满后 利用液压系统将下层垃圾桶升起 同时放下上层垃圾桶 待全部装满后 由牵引车将拖车拖至转运点 在转运点将满桶装上卡车运往中转站 4 2 24 2 2 运输设备运输设备 目前 城市垃圾收集运输设备主要为收集车 收集车的类型有以下几种 1 自装卸式收集车 以车辆自身配置的装置和动力 配合集装垃圾的定型容器自行将垃圾装入车 厢 转运和倾倒 2 压缩式收集车 装备有液压举升机构和尾部填塞器 能将垃圾自行装入车厢 转运和倾倒 3 摆臂式收集车 装备有可回转的起重摆臂 车斗或集装箱悬吊在起重臂上 随着起重臂回转 起落实现垃圾的自装自卸 4 车厢可卸式收集车 装备有液压装卸机构 能将专用车厢拖吊到车上或倾倒一定角度卸下垃圾 并能将车厢卸下 4 2 34 2 3 垃圾清运系统的管理模式垃圾清运系统的管理模式 在垃圾清运系统的宏观体系种 最主要的是装备管理和环境管理 一般包括三个方面 1 清运系统装备的源头管理 应根据环卫的装备规划 装备生产企业的加工能力及其质量保证体 系 环卫系统中用户的使用情况等综合因素进行考虑和评审 2 清运系统装备的过程管理 实施环卫装备动态管理 对现有装备与目录管理的规定的符合性 技术状态及车容车貌等综合因素进行评价 符合条件的装备粘贴专用标志 并将它列入考核的指标中 3 垃圾清运系统的效果管理 主要体现在垃圾渗滤液 作业装备的清洗用水管理 臭气防治 设 备设施的造型 色彩 风格等要与所处的环境氛围协调等方面 4 2 44 2 4 转运站的设置转运站的设置 垃圾转运站是垃圾从产生源到达处理场的中间转运场所 即城市垃圾一般首先经由环卫部门通过小 型垃圾收集车收集清运到垃圾转运站 然后再在转运站使用大型运输工具将垃圾转运到垃圾处理场 是 否设置转运站 主要基于处置场所与收集点的距离远近 设置中转站 一方面要考虑采用大容量运输车 远距离运输是否有助于降低垃圾收运的总费用 另一方面要考虑增加设置中转站是否同时增加了的垃圾 处理的总成本 故此 需要对当地条件和和要求经济性分析 4 2 54 2 5 危险固体废物的运输危险固体废物的运输 危险废物是指具有一些特性如化学反应 毒性 易燃易爆性 腐蚀性 传染性及其他化学反应特性 等 这些属性会对人类健康 动植物或环境的现在及将来产生危害 4 2 5 14 2 5 1 危险废物的收集与贮存危险废物的收集与贮存 1 盛装容器 应根据废物的性质和形态选择适宜的尺寸和材质 按材质分有钢制容器和塑料容器 按盛装的废物种类可分为以下几种 1 200L 带塞钢圆桶或钢圆桶 用于贮存废油和废溶剂 2 200L 带卡箍盖钢圆桶 用于贮存固态或半固态有机物 3 30L 45L 或 200L 塑料桶或聚乙烯罐 用于贮存无机盐液 4 200L 带卡箍盖钢圆桶或塑料桶 用于贮存散装的固态或半固态危险废物 5 贮罐 外形与尺寸可根据需要设计加工 适宜于贮存可通过管线 皮带等输送方式进行运输的散 装液态危险废物 无论采用什么类型的容器 都必须是安全可靠的 包装时必须经过严密的检查 防止在搬移 装载 或清运途中出现渗漏 溢出或抛洒 挥发的现象 以免引起环境的污染问题 同时 各种容器都应在使 用时清楚地标明所盛装危险废物的名称 日期 类别 数量以及危害说明等项目 2 贮存方式 放置在场内经严格包装的危险废物可由产出者直接运往场外的收集中心或回收站 也可以通过地方主管部门配备的专用运输车按规定路线运往指定的地点贮存或做进一步处理处置 其一 般工作流程如图 1 所示 图 1 危险废物典型收集转运一般工作流程 收集站地面通常铺设有混凝土 同时设置有砖砌的防火墙 作为废物的储藏室应保证空气流通 以 防具有毒性和易燃易爆性的气体大量积聚进而产生危险 废物收入储藏室时应进行详细登记 包括其类 型 名称 数量等有关信息 并按照其不同的特性分别妥善存放 转运站因其使用需求 要选择在交通道路便利的地区或临近地区 由设有隔离带或埋于地下的液态 危险废物贮罐 油分离系统及盛装有废物的桶或罐等库房群所组成 负责转运工作的操作人员应严格执 行危险废物的交接手续 按时将所存放的危险废物装人运往危险废物处理场的运输车内 并由运输车的 工作人员负责途中的安全问题 其内部典型运作方式如图 2 所示 图 2 危险废物转运站内部的典型运作方式 4 2 5 24 2 5 2 危险废物的运输危险废物的运输 危险废物可以通过各种运输工具进行清运 包括公路 铁路 水路以及空运 在实际应用中 通常 采用公路运输 为了确保危险废物公路运输过程中的安全 在采用汽车作为运输工具时 应采取如下措 施 1 危险废物的运输车辆必须经过主管单位检查 并持有有关单位签发的许可证 负责运输的司机 应通过专门的培训 持有证明文件 2 承载危险废物的车辆必须有明显的标志或适当的危险符号 以引起关注 3 载有危险废物的车辆在公路上行驶时需持有运输许可证 其上应注明废物来源 性质和运往地 点 必要时要有专门单位人员负责押运工作 4 组织危险废物的运输单位 在事先需做出周密的运输计划和行驶路线 其中包括有效的废物泄 漏情况下的紧急补救措施 为了保证危险废物运输的安全 我国实行危险废物转移联单管理模式 即危险废物产生者填写一份 记录废物名称 数量 特性 形态 包装方式 等情况的运货清单经主管部门批准 然后交由废物运输承 担者负责清点并填写装货日期 签名并随身携带 再按货单要求分送有关人员或单位 最后将剩余一单 交给原主管部门检查 并存档保管 4 34 3 固体废物的预处理固体废物的预处理 4 3 14 3 1 固体废物的压实固体废物的压实 压实 又称为压缩 是指通过外力加压于松散的固体物上 以缩小体积 增大密度的一种操作方法 4 3 1 14 3 1 1 固体废物压实的原理固体废物压实的原理 大多数固体废物是由不同颗粒与颗粒间的空隙组成的集合体 当受到外界压力时 各个颗粒之间相 互挤压 变形或者破碎 固体废物的空隙体积随着压强的增大而减少 其表观体积随之减少而密度增大 从而达到重新组合的效果 在压实过程中 有些弹性废物在解除压力后 体积会存在一定程度的膨胀 而某些可塑性强的固体 废物 在压力解除后不能恢复原状 因此 通常能够使用压实处理的固体废物主要是压缩性能大而复原 性小的物质 如冰箱 洗衣机类的家电产品 纸箱 纸袋和纤维类的编织品 废金属 废塑料类等 有 些固体废物如木头 玻璃 金属 塑料块等已经很密实的固体或是焦油 污泥等半固态废物不宜做压实 处理 4 3 1 24 3 1 2 压实质量的影响因素压实质量的影响因素 1 压力 开始压实时 垃圾组分之间较大的空气空隙和部分空隙水在作用力下被排挤出来 产生 较大的不可逆变形 即塑性变形 随着变形量的增加 阻力增大 只有当压力大于阻力时才可继续形变 当外压继续增加时 组分间的空隙和部分结合水被挤出 使得垃圾体内部产生新的变形 即垃圾体的不 可逆蠕变过程 最后 垃圾体组分大量的内部结合水被排挤出来 部分组分破碎 发生固体范性变形 2 垃圾组分 竹木 纤维 胶带 纺织品等 本身的结构特点和韧性较好 起到垃圾体骨架支撑的作用 玻璃 硬塑料 陶瓷和砖瓦等 压实效果较差 金属 橡胶 泡沫海绵等 具有良好的弹性 在压实弹性形变过程中作用很大 纸类 易于折叠 变形性良好 在压实初期效果较好 厨房垃圾 在范性变形阶段能起到主导作用 在总体的减容上表现较好 3 垃圾含水率 垃圾含水率较低时 组分间的内摩擦力和材料的内聚力阻碍压实 所以提高含水 率 有利于减少阻力 根据一般经验 当垃圾的含水率达到 50 左右时 压实效果最好 当含水率较低 时 可以掺入一些吸水材料 如灰渣等 再分层压实 当含水率较高时 应停止作业 避免作业面被破 坏 4 垃圾层的厚度 垃圾层越厚 压实效果越差 对于较厚的待压实垃圾层 必须增加压实机械在 同一位置的行程次数 从而增大了机械功能的消耗 垃圾层的适宜压实厚度在 0 4 0 8m 之内 5 机械的行程次数 直接影响压实效果 但垃圾体的压实度并不是随压实次数的增加呈现无限增 长趋势 仅前几次压实对压实度的影响较大 6 行驶速度 初始时垃圾颗粒松散 低速碾压可以较好地嵌入 使得压实机械行驶稳定 之后再 提高速度 可显著提高生产率并保证碾压质量 因此 在压实过程中 行驶速度适宜先慢后快 7 压实方向对斜坡作业的影响 斜坡作业较为特殊 压实机械从不同起始方向开始压实 对压实 度贡献不同 碾压方向由坡底向上对增加压实度更有利 4 3 1 34 3 1 3 压实设备压实设备 固体废物的压实设备可分为移动式和固定式两大类 移动式压实设备使指在填埋现场使用的轮胎式 或履带式压实机 钢轮式布料压实机以及其他专门设计的压实机具 固定式压实设备是指凡用人工或机 械方法 液压方式为主 把废物送到压实机械中进行压实的设备 各种家用小型压实器 废物收集车上 配备的压实器及中转站配置的专用压实机等 均属固定式压实设备 4 3 24 3 2 固体废物的破碎固体废物的破碎 固体废物的破碎是通过机械方法减小固体废物的颗粒尺寸 使大块的固体废物分裂为小块 小块的 固体废物分裂为细粉 以便于资源化利用和进行最终处置的过程 4 3 2 14 3 2 1 破碎的原理破碎的原理 破碎是通过人力或机械等外力的作用 破坏物体内部的凝聚力和分子间作用力而使物裂变碎的操作 破碎原因主要基于以下几点 1 分选操作对入选颗粒的粒度有一定的要求 使原来的联生矿物或联结在一起的异种材料等单体 分离 从而更有利于提取其中的有用物质与材料 2 如分选机 炉膛等处理机械对固体废物的形状有一定的要求 破碎处理可以防止大块 锋利的 固体废物损坏运行中的处理机械 3 使得通过磁选等方法回收小块的固体颗粒更容易 4 固体废物密度的增加 使得贮存于远距离运输更加经济有效 易于进行 5 破碎后的固体废物混合均匀 比表面积增加 易于实现稳定 安全 高效的燃烧 且尽可能回 收其中的潜在热值 也有助于提高堆肥效率 6 填埋操作时 破碎后的固体废物有效密度增加 减少用土覆盖的频率 加快实现垃圾干燥覆土 还原 与好氧条件相结合 可有效去除蚊蝇 恶臭问题 减少疾病传播的可能 4 3 2 24 3 2 2影响破碎难易程度的因素影响破碎难易程度的因素 1 机械强度 机械强度越大的固体废物 破碎越困难 固体废物的机械强度与其颗粒粒度有关 粒度小的废物颗粒 其宏观和微观裂隙比大粒度颗粒要小 因而机械强度较高 破碎较困难 2 硬度 常见的固体废物通常硬度较小 大多数机型强度也不高 破碎较容易 但也存在一些在 常温常压下呈现出较高韧性和塑性的固体废物 难以破碎 如橡胶 塑料等 对这类固体废物需要采用 特殊的破碎方法 4 3 2 34 3 2 3 破碎方法破碎方法 1 干式破碎 按破碎时所用的外力不同 分为机械能破碎和非机械破碎两种方法 机械能破碎 利用破碎工具如破碎机的齿板 锤子 球磨机的钢球等对固体废物施力而将其破碎 的方法 常见的机械破碎方法 有挤压 劈碎 剪切 磨剥 冲击破碎等 一般来说 破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对固体废物进行破碎的 对于脆硬性 固体废物 如废玻璃 废石尾矿等 宜采用劈碎 冲击破碎 挤压破碎等方法 对于有韧性的硬性废物 如废钢铁 废汽车 废器材和废塑料等 宜采用剪切 冲击破碎法 或利用其低温变脆的性质而有效的 破碎 而当固体废物体积较大 需先将其切割到适当的尺寸 再送入破碎机内破碎 非机械能破碎 利用电能 热能等对固体废物进行破碎的新方法 如低温破碎 热力破碎 减压 破碎及超声波破碎等 2 湿式破碎 湿式破碎是利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起剧烈搅拌和破 碎成为浆液的过程 是基于回收城市垃圾中的大量纸类为目的而发展起来的一种破碎方法 3 半湿式破碎 利用不同物质在一定均匀湿度下其强度 脆性 耐冲击性 耐压缩性 耐剪切性 不同而破碎成不同粒度 4 3 2 44 3 2 4 破碎设备破碎设备 破碎设备主要有 辊式破碎机 鄂式破碎机 剪切式破碎机 粉磨机 锤式破碎机和冲击式破碎机 等 1 辊式破碎机 主要靠剪切和挤压作用 根据辊子的特点 可将其分为光辊破碎机和齿辊破碎机 光辊破碎机的辊子表面光滑 主要作用为挤压与研磨 可用于较大的固体废物的中碎与细碎 齿辊破碎 机辊子表面有破碎齿牙 主要作用为劈裂 可用于脆性或黏性较大的废物 也可用于堆肥物料的破碎 辊式破碎机的特点是能耗低 构造简单 工作可靠 价格低廉 产品过粉碎程度小等 适用于处理脆性 物料和含泥性物料 作为中碎 细碎之用 2 颚式破碎机 属于挤压形破碎机械 其主要部件为固定颚板 可动颚板 连接于传动轴的偏心 转动轮 固定颚板 可动颚板构成破碎腔 根据可动颚板的运动特性分为简单摆动型与复杂摆动型两种 颚式破碎机构造简单 工作可靠 制造容易 维修方便 广泛应用于冶金 建材和化学工业部门 适合 于破碎坚硬和中硬 同时具有高度的韧性 强腐蚀性的固体废物 3 剪切式破碎机 以剪切作用为主的破碎机 它是靠一组固定刀与一组 或两组 活动刀之间的 啮合作用 将固体废物破碎成适宜的形状和尺寸 剪切式破碎机特别适合破碎松散物料 在剪切破碎机 运行前 最好预先去除坚硬的大块物体如金属块 轮胎及其他的不可破碎废物 以确保系统正常有效地 运行 4 粉磨机 对于矿业废物和许多工业废物来说 磨碎是一种非常重要的破碎方式 例如 用煤矸 石制砖瓦 做矸石棉 生产水泥 生产化肥和提取化工原料等 在硫铁矿烧渣炼铁制造球团 回收有色 金属 制造铁粉和化工原料 生产铸石等 电石渣生产水泥 砖瓦 回收化工原料等 钢渣生产水泥 砖瓦 化肥 溶剂等过程都需要粉磨机对固体废物的磨碎 常用的粉磨机主要有球磨机和自磨机两种 5 锤式破碎机 借助高速旋转的重锤冲击作用将固体废物打碎 再通过颗粒与破碎板之间的冲击 作用 颗粒与颗粒之的摩擦作用 使固体废物被破碎 按转子数目可将破碎机分为单转子锤式破碎机和 双转子锤式破破碎机 又可分为卧轴锤式破碎机和立轴锤式破碎机两种 锤式破碎机主要用于破碎拥有 较大体积 硬度适中且腐蚀性弱的固体废物 还可用于破碎含有油类和水分的有机物 纤维结构物质 有较强弹性和韧性的木块 石棉水泥废料 并回收石棉纤维和金属切屑等 6 冲击式破碎机 冲击式破碎机与锤式破碎机有些相似 但是锤子数量相对较少 一般为 2 4 个不等 工作原理是给入破碎机的物料 被中心轴高速旋犁转子猛烈冲击后 受到第一次破碎 助物料 从转子获得高能量 支持其飞向坚硬的冲击板 受到第二次破碎 在冲击过程中弹回的物料再次被转子 击碎 难于破碎物料 被转子和固定板挟持而剪断 破碎产品由下部排出 若出料尚未达到要求 则还 需锤子与研磨板进一步细化 4 3 34 3 3 固体废物的分选固体废物的分选 固体废物的分选是利用废物中不同成分物料的特性差异对其进行分类或回收利用的技术 固体废物的分选方法大致可归为人工拣选和机械分选两类 人工拣选适用于固体废物生产源头 收 集中心 转运及处理处置场所 通常设置在传送带两侧 主要回收纸张 玻璃 塑料 橡胶等物品 机 械分选是利用物料的物理特性的差异进行分选 主要有 筛分 重介质分选 风选 浮选 磁选 电选 等 4 3 3 14 3 3 1 筛分筛分 筛分是根据固体废物尺寸大小进行分选的一种方法 小于筛孔孔径的颗粒可以通过筛面 大的颗粒 则留在筛面之上 进而分别收集 筛选有湿筛和干筛两种 固体废物筛选常采用干筛 1 原理 筛分的过程经历物料分层和细粒透筛两个阶段 这就必须使物料和筛面之间具有适当的 相对运动 使筛面上的物料层处于散状态 并按颗粒大小分层 形成粗粒位于上层 细粒位于下层的规 则排列 细粒到达筛面并透过筛孔 同时物料和筛面的相对运动还可以使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔 2 设备 常用的是固定筛 转筒筛和振动筛 3 影响筛分效率的因素 物料特性 固体废物中 易筛粒 含量越多筛分效率越高 含水量大于 10 时 筛分效率随含水 率增高而增大 颗粒粒度越接近筛孔尺寸 筛分效率越低 球形 立方形 多边形颗粒比扁平形或长方 形颗粒更容易过筛 筛分设备 设备的有效面积越大 运动强度越大 筛分效率越高 操作条件 连续给料可以使筛面上铺成薄层 既能充分利用筛面 又便于细粒透筛 提高处理能 力和筛分效率 筛体有倾角设置 比水平放置更加有效 4 3 3 24 3 3 2 重介质分选重介质分选 重介质分选是重力分选中一种常用的方式 是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异 在运动 介质中受到外力作用 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 1 原理 通常将密度大于水的介质称为重介质 当固体废物浸于重介质的环境中时 密度大于重 介质的重物料下沉 集中于分选设备的底部即重产物 而密度小于重介质的轻物料则上浮 集中于分选 设备的上部即轻产物 轻重产物分别排出完成分选操作 2 介质 为能达到良好的分选效果 关键是重介质的选择 通常 重介质是由高密度的固体微粒 和水构成的固液两相分散体系 其特点有两个 密度比水大 为非均匀介质 其中高密度的固体微粒起 着加大介质密度的作用 故称其为加重质 最常用的加重质有硅铁 磁铁矿等 硅铁具有耐氧化 硬度 大 强磁性等特点 故分选效果好 且用后可经筛分或磁选加以回收再生 磁铁矿在水中不易氧化 可 用弱磁选法回收再生 选择加重质时应考虑如下几方面 密度足够大 使用时不易泥化和氧化 来源丰富 价格低廉 便 于制备与再生 对加重质的要求应有 60 90 的粒度小于 200 目 且均匀地分散于水中 容积浓度一 般为 10 15 另外重介质还要黏度低 稳定性好且无腐蚀性 3 设备 常用的设备为重介质分选机 适用于分离粒度较粗 40 60mm 的固体废物 具有结构 简单 操作方便 密度分布均匀 动力消耗低等优点 缺点是轻重产物量调节不方便 4 3 3 34 3 3 3 风选风选 风选也是重力分选中最常用的一种方法 又称气流分选 1 原理 风选是以空气为分选介质 在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选的方法 其基本原理是气流能将较轻的物料向上带走或水平带离 而重物料则由于能克服气浓的浮力而沉降 2 设备 按气流吹进分选设备的方向不同 风选设备可分为水平气流风选机 又称卧式风力分选 机 和上升气流风选机 又称立式风力分选机 等两大类 4 3 3 44 3 3 4 浮选浮选 浮选是在水介质中进行的 物质是否可浮或其可浮性的好坏主要取决于这种物质被水润湿的程度 即该物质的润湿性 易被水润湿的物质称为亲水性物质 不易被水润湿的物质称为疏水性物质 浮选根 据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的 1 原理 在浮选剂的作用下 通入空气并充分搅拌 在悬浮的料浆内部产生大量的气泡 依据物 料表面性质的差异 疏水性的物料颗粒易黏附于气泡上 并随气泡上浮聚集在液面上 把液面上的泡沫 刮出 形成泡沫产物 而亲水性的物料颗粒仍留在料液中 2 浮选剂 浮选剂大致可分为捕收剂 起泡剂和调整剂三大类 捕收剂的主要作用是使欲浮的废 物颗粒表面疏水 增加可浮性 使其易于向气泡附着 常用的捕收剂主要有异极性捕收剂 如黄药 油 酸等 和非极性油类捕收剂 如煤油 柴油等 两种 起泡剂为表面活性物质 当其作用于水一气界面 上时 可使界面张力降低 使小气泡趋于稳定 防止相互兼并 以保证有较大的分选界面 提高分选效 率 常用的起泡剂有松油 松醇由 脂肪醇等 调整剂的主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件 如 活化剂 抑制剂 pH 调整剂 絮凝剂以及分散剂等 3 设备 常用的浮选设备是浮选机 4 工艺过程 主要包括调浆 调药和调泡三个过程 调浆主要是固体废物的破碎和磨细 调药是 选择加入药剂的种类和数量 以及加药地点和方式 调泡是使料浆中的气泡数量多且体积小 分布均匀 为欲浮颗粒提供充分的气液界面 4 3 3 54 3 3 5 磁选磁选 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 1 原理 固体废物颗粒通过磁选机磁场时 同时受到磁力和机械力 包括重力 离心力 介质阻 力 摩擦力等 的作用 磁性强的颗粒所受的磁力大于其所受的机械力 而磁性弱的或非磁性颗粒所受 的磁力很小 其机械力大于磁力 由于作用在各种颗粒上的磁力和机械力的合力不同 因而运动轨迹不 同 进而被分离 2 设备 常用的有磁力滚筒和圆筒式磁选机 磁力滚筒主要用于工业固体废物或城市垃圾破碎设 备或焚烧炉前 除去废料中的铁器 防止损坏破碎设备或焚烧炉 圆筒式磁选机主要用于强磁性颗粒的 回收及从钢铁冶炼排出的含铁尘泥和氧化铁皮中回收铁 以及回收重介质分选产品中的加重介质 4 3 3 64 3 3 6 电选电选 电选是在电选设备的电场中进行的 固体废物颗粒的导电率不同 荷电量也不同 则其在电场中所 受的作用力不同 运动行为就不同 废物带电方式很多 如摩擦带电 传导带电 感应带电 压热带电 电晕电场中带电等 1 原理 电选 电力分选 是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离的一 种方法 大多数固体废物属于半导体和非导体 因此 电选实际是分离半导体和非导体的固体废物过程 2 设备 按电场特征 主要分为静电分选机和复合电场分选机 4 3 44 3 4 固体废物的脱水固体废物的脱水 固体废物含水率较高时 不利于其运输和后续处理 难以贮藏 按其所含成分的不同 需进行脱水 处理的固体废物分为两大类 一类是以无机物为主要成分的无机泥渣或污泥 如冶金 建材等工业废水 处理后的固体废物 其特性是密度较大 含水率较低 易于脱水 但流动性较差 对设备和管道磨损严 重 另一类是以有机物为主要成分的有机泥渣或污泥 纺织 造纸 食品等工业废水和城市污水处理后 的固体废物多属于此类 其特性是有机物含量高 容易腐败发臭 密度较小 含水率较高 呈胶体结构 不易脱水 但流动性较好 便于用管道输送 几含水率超过 90 的固体废物 必须先脱水减容 以便于 包装 运输与资源化利用 4 3 4 14 3 4 1 浓缩脱水 浓缩脱水 主要有重力浓缩 气浮浓缩和离心浓缩三种 重力浓缩是最简便的浓缩脱水方法 1 重力浓缩法 借重力作用使固体废物脱水的方法 脱水依据是废物中的固体颗粒与溶液存在的 密度差 重力浓缩脱水不能进行彻底的固液分离 常与机械脱水配合使用 作为初步浓缩以提高过滤机 的效率 重力浓缩构筑物称为浓缩池 按其运行方式可分为间隙式浓缩池和连续式浓缩池两类 重力浓 缩法操作简便 维修管理及动力费用低 但占地面积较大 2 气浮浓缩法 气浮浓缩法使大量的微小气泡附着在污泥颗粒的表面 从而使污泥颗粒的密度降 低而上浮 实现泥水分离的目的 适用于浓缩活性污泥和生物滤池污泥等颗粒密度较小的污泥 气浮浓 缩法所得到的出流污泥含水率低于采用重力浓缩所能达到的含水率 可达到较高的固体通量 但运行费 用比重力浓缩法高 适合于人口密集缺乏土地的城市应用 此法的基建费用高 管理复杂 3 离心浓缩法 利用污泥中固体颗粒和水的密度差异 在高速旋转的离心机中 固体颗粒和水分 别受到大小不同的离心力而使其固液分离 达到污泥浓缩的目的 4 3 4 24 3 4 2 过滤脱水过滤脱水 1 原理 机械过滤脱水是以过滤介质两边的压力差为推动力 使污泥中的水分强制通过过滤介质 成为滤液 固体颗粒被截留成为滤饼的固液分离操作 2 过滤介质 介质是滤饼的支撑物 应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力 织物介质 又称滤布 包括棉 毛 丝 麻等天然纤维及由各种合成纤维制成的织物 以及由玻 璃丝 金属丝等织成的网状物 粒状介质 包括细砂 木炭 石棉 硅藻土及工业废物等细小坚硬的颗粒状物质 多用于深层过 滤 多孔固体介质 具有很多微细孔道的固体材料 如多孔陶瓷 多孔塑料及多孔金属制成的管或板 此类截止大多耐腐蚀 且孔道细微 适用于处理只含少量细小颗粒的腐蚀性悬浮液及其他特殊场合 3 过滤脱水方式 过滤脱水的主要方法有三种 采用加压或抽吸真空的方式将滤液层内液体用空 气或蒸汽排除的通气脱水法 靠机械压缩作用的压榨法 它往往以浓度很高的污泥 半固体原料及滤饼 为操作对象 用离心力作为推动力除去料层内液体的离心脱水法 过滤污泥的机械脱水设备按作用原理 又可分为真空式 加压式与离心式三种 4 3 4 34 3 4 3 其他脱水方法其他脱水方法 1 造粒脱水 造粒脱水机是近年发展起来的一种新设备 它通过加人高分子混凝剂雨使泥渣直接 形成含水较低的致密泥丸 2 离心脱水 利用离心力取代重力或压力作为推动力对污泥进行沉降分离 过滤脱水 设备为离 心脱水机 4 44 4 固体废物热处理固体废物热处理 固体废物的热处理是利用固体废物的热不稳定性将固体废物进行深度氧化和高温分解 改变其物理 化学 生物特性或组成的处理技术 主要用于有机固体废物的处理 处置与资源化利用 4 4 14 4 1 热处理技术种类热处理技术种类 常见的热分解处理方法有 1 焚烧 通过深度氧化和高温分解使有机物转化成无机废物 较大程度地减少固体废物的体积 杀灭细菌和病毒并回收热能 一般来说 只有有机废物或含有有机物的废物适合于焚烧 2 热解 在缺氧的气氛中进行的热处理过程 经过热解的有机化合物发生降解 产生多种次级产 物 形成可燃物 包括可燃气体 有机液体和固体残渣等 3 熔融 是利用热在高温下把固态污染物熔化为玻璃状或玻璃 陶瓷状物质的过程 4 干化 主要用于污泥等高含水率废物的处理 利用热能把废物中的水分蒸发掉 从而减少废物 的体积 有利于后续的利用和最终处置 5 湿式氧化 有机化合物的氧化速率在高压条件下会大大增加 因此对有机溶液进行加压和加热 引入氧气 即可发生完全液相的氧化反应 这样就破坏了绝大多数的有机化合物 用于处理含可氧化物 浓度较低的废液 6 烧结 是将固体废物和一定的添加剂混合 在高温炉中形成致密化强固体材料的过程 4 4 24 4 2 固体废物焚烧技术固体废物焚烧技术 几乎所有的有机固体硬弃物都可以用焚烧方法处理 如木材 纸张 纤维素 动物性残渣 有机污 泥 有机粉尘 含氯有机物 城镇垃圾 可燃性的无机固体废物和其他各种混合废物等 焚烧法不但可 以处理城市生活垃圾和一般工业废弃物 还可以用于处理危险废弃物 在采用焚烧技术处理城市生活垃 圾时 也常常将垃圾焚烧处理前暂时储存过程中产生的渗滤液和臭气引入焚烧炉中进行焚烧处理 4 4 2 14 4 2 1 焚烧原理焚烧原理 焚烧过程是将可燃性固体废物与空气中的氧在高温下发生燃烧反应 使其氧化分解 达到减容 去 除毒性并回收能源的目的 从工程技术的观点看 需焚烧的物料从送入焚烧炉起到形成烟气和固态残渣 的整个过程可总称为焚烧过程 固体废物的焚烧过程必须以完全燃烧过程为基础 这就要求被燃物质与 空气保持适当的比例并能迅速着火发生燃烧 最常见到的燃料着火方式为化学自燃 热自燃和强迫点燃 4 4 2 24 4 2 2 影响固体废物焚烧的因素影响固体废物焚烧的因素 1 废物本身的性质 废物的热值越高 燃烧过程越易进行 焚烧效果越好 废物粒度越小 单位 质量或体积废物的比表面积越大 与周围氧气的接触面积也就越大 焚烧过程中的传热与传质效果也就 越好 燃烧越完全 2 停留时间 主要是指固体废物在焚烧炉内的停留时间和烟气在焚烧炉内的停留时间 固体废物 停留时间取决于固体废物在焚烧过程中蒸发 热分解 氧化 还原反应等反应速度的大小 烟气停留时 间取决于烟气中颗粒污染物和气态分子的分解 化学反应速率 当然其他条件不变时 固体废物和烟气 停留时间越长 焚烧反应越底 焚烧效果越好 但停留时间过长会使焚烧炉处理量减少 3 温度 指废物焚烧所能达到的最高温度 该值越大 焚烧效果越好 温度的影响主要表现在温 度的高低和焚烧炉内温度分布的均匀程度 焚烧炉里不同位置 不同高度的温度可能不同 焚烧效果也 有差异 焚烧温度越高 越有利于固体废物中有机污染物的分解和破坏 焚烧速率也就越快 4 湍流度 湍流度是表征固体废物和空气混合程度的指标 湍流度越大 固体废物和空气的混合 程度越好 有机可燃物能及时充分获取燃烧所需的氧气 燃烧反应越完全 5 过量空气系数 一般情况下 过剩空气量应控制在理论空气量的 1 7 2 5 倍 6 其他因素 影响废物焚烧的其他因素包括废物在炉中的运动方式及废物层的厚度等 对炉中的 废物进行翻转 搅拌 可以使废物与空气充分混合 焚烧炉中的废物厚度必须适当 厚度太大 在同等 条件下可能导致不完全燃烧 厚度太小又会减少焚烧炉的处理量 4 4 2 34 4 2 3 焚烧过程的最终产物焚烧过程的最终产物 主要焚烧产物有 有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体 有机氢的焚烧产物是水 若有氟或氯存 在 可能有它们的氢化物 有机硫和有机磷的焚烧产物是二氧化硫或三氧化硫 五氧化二磷 有机 氮化物的焚烧产物主要是气态氮和少量氮氧化物 有机氟化物的焚烧产物是氟化氢 有机氯化物的 焚烧产物是氯化氢 有机溴化物和碘化物的焚烧产物是溴化氢及少量溴气以及元素碘 金属焚烧产 物可能为卤化物 碳酸盐 氢氧化物和氧化物等 4 4 2 44 4 2 4 固体废物焚烧系统固体废物焚烧系统 1 废物的处理和贮存 固体废物进入焚烧炉前应满足物料中的不可燃成分将调到 5 左右 粒度小 而不均匀 含水率降低到 1 以下 不含有毒有害物质 焚烧前需拣选 破碎 分筛 脱水与干燥等预处 理 2 进料系统 分为间歇式和连续式两种 连续进料有炉容量大 燃烧带温度高 易于控制等优点 被现代大型焚烧炉广泛采用 3 焚烧室 焚烧系统的核心 有炉膛 炉排及空气供应系统组成 4 废气排放与污染控制系统 包括烟气通道 废气净化设施与烟囱三部分 焚烧过程产生的主要 污染物是粉尘与恶臭 尚有少量的 N S 的氧化物 5 排渣系统 由移动炉排 通道及与履带相连的水槽组成 6 焚烧炉的控制与测试系统 包括空气量的控制 炉温控制 压力控制 冷却系统控制 集尘器 容量控制 压力与温度的指示 流量指示 烟气浓度计报警系统等 7 能源回收系统 与锅炉合建焚烧系统 锅炉设在燃烧室后补 使热转化为蒸汽回收利用 利用水墙式焚烧炉结构 炉箅以纵向循环水列管替代耐火材料 管内循环水被加热成热水 再通过后面 相连的锅炉生成蒸汽回收利用 将加工后的垃圾与燃料按比例混合作为大型发电站锅炉的混合燃料 4 4 2 54 4 2 5 固体废物焚烧炉的类型固体废物焚烧炉的类型 垃圾焚烧炉选型的基本要求是 能有效焚烧处理现有垃圾 焚烧炉设备的价格低 运行费用省 能 源和资源回收率高 按焚烧室数量分类 可分为单室焚烧炉和多室焚烧炉 按炉型分类 可分为机械炉 排焚烧炉 控气式焚烧炉 多层炉 回转转窑式焚烧炉 流化床式焚烧炉 液体喷射式焚烧炉 气体废 物焚烧炉等 目前 国际上常用的四大类焚烧系统包括 机械炉排式焚烧炉 旋转窑式焚烧炉 流化床 式焚烧炉和控气式焚烧炉 模组式固定床焚烧炉 4 4 2 64 4 2 6 焚烧的二次污染与防治焚烧的二次污染与防治 固体废物焚烧过程中的烟气主要成为为 CO2 H2O N2 O2等 同时也含有部分有害物质 烟尘 酸性 气体 HCl HF SO2 NOx 碳氢化合物 重金属以及二噁英类物质等 这里重点介绍烟气净化和二噁英 的去除 1 烟气净化 烟尘颗粒物 悬浮物和气体中的许多有毒有害物质需要从烟气中去除 烟气净化设 备包括机械除尘器 湿式过滤器 袋式除尘器和静电除尘器 2 二噁英的去除 要控制二噁英 呋喃的形成 特别注意以下几点 尽可能完善焚烧控制系统 垃圾燃烧均匀化 尽量减少过量氧气量 改进自动焚烧控制系统 优 化进炉垃圾量 充分燃烧飞灰 炉渣和烟气 燃烧烟气和氧气充分混合 并使燃烧烟气尽可能长时间地 处于高温之下 避免烟尘沉淀 焚烧炉膛和锅炉上沉淀的烟尘含有二噁英类物质和呋喃 为了尽量减少燃烧区烟 尘沉积 可采用一些预防措施 如利用静电除尘器经常清灰等 焚烧炉内抑制二噁英和呋喃的生成 通过增加抑制剂可以大大降低二恶英和呋喃的合成速度 常 用的抑制剂有三乙胺 尿素和氨水等 消除烟气中二恶英 呋喃