固体废物处理与资源化教案.doc

Chap 1 绪 论教学目标: 1.了解固体废物的来源和分类2.掌握固体废物的污染及其控制3.熟悉固体废物的处理处置方法4.理解并掌握控制固体废物污染技术政策教学重点：固体废物的来源和分类教学难点：控制固体废物污染技术政策学时安排：2学时固体废物(solid wastes)。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。固体废物(solid wastes)。固体废物是指在生产建设，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。其中包括从废气中分离出来的固体颗粒、垃圾、炉渣、废制品，破损器皿、残次品、动物尸体、变质食品、污泥、人畜粪便等。 固体废物处理(treatment of solid wastes)。通过物理、化学、生物等不同方法，使固体废物转化为适于运输、储存、资源化利用以及最终处置的一种过程。固体废物的物理处理包括破碎、分选、沉淀、过滤、离心等处理方式，其化学处理包括焚烧、焙烧、浸出等处理方法，生物处理包括好氧和厌氧分解等处理方式。 固体废物处置(disposal of soild wastes)。是指最终处置或安全处置，是解决固体废物的归宿问题，如堆置、填埋、海洋投弃等。1固体废物的来源和分类一.固体废物的来源来源于人类活动的许多环节，主要包括生产过程和生活过程的一些环节，如采矿、冶金、火电、居民生活等。固体废物的来源大体上可分为两类：一是生产过程中所产生的废物(不包括废气和废水)称为生产废物；另一类是在产品进入市场后在流动过程中或使用、消费后产生的固体废物，称生活废物。二.固体废物的排量参照国家环保总局每年的环境质量公报。三.固体废物的分类按组成分为有机废物和无机废物；按形态分为固体和泥状；按来源可以分为工业废物、矿业废物、城市垃圾、农业废物和放射性废物；按其危害程度可分为有害废物和一般废物。就其来源简单分析。（一）工业固体废物指工业生产过程中和工业加工过程产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥等。1.冶金固体废物2.燃料灰渣3.化学工业固体废物4.石油工业固体废物5.粮食、食品工业固体废物6.其他（二）矿业固体废物主要是指废石和尾矿。（三）城市固体废物指居民生活、商业活动、市政建设与维护、机关办公等过程产生的固体废物，一般分为：1.生活垃圾2.城建渣土3.商业固体废物4.粪便（四）农业固体废物主要包括植物秸秆和人畜粪便。（五）放射性固体废物核燃料生产、加工，同位素的应用，核电站，核研究机构，医疗单位，放射性废物处理。（六）有害固体废物2固体废物的污染及其控制一.固体废物的污染途径二.固体废物污染的危害（一）侵占土地（参见国家环保总局网页）（二）污染土壤（三）污染水体（四）污染大气（五）影响环境卫生三.固体废物污染控制主要从两个方面着手，一是防治固体废物污染，二是综合利用废物资源。（一）改革生产工艺1.采用无废或少废技术2.采用精料3.提高产品质量和使用寿命，不使过快的变成废物。（二）发展物质循环利用工艺（三）进行综合利用（四）进行无害化处理与处置3固体废物的处理处置方法一.固体废物处理方法固体废物处理是指将固体废物转变为适于运输、利用、贮存或最终处置的过程。固体废物处理方法有物理处理、化学处理、生物处理、热处理、固化处理。（一）物理处理：压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取。（二）化学处理：氧化、还原、中和、化学沉淀和化学溶出等。（三）生物处理：好氧处理、厌氧处理和兼性厌氧处理。（四）热处理：焚烧、热解、湿式氧化以及焙烧、烧结等。（五）固化处理：主要是针对有害废物和放射性废物。二.固体废物处置方法固体废物处置是指最终处置或安全处置，是固体废物污染控制的末端环节，是解决固体废物的归宿问题。其方法主要包括海洋处置和陆地处置两大类。海洋处置方法包括深海投弃和远洋焚烧；陆地处置包括土地耕作、工程库或贮留地贮存、土地填埋和深井灌注几种。4控制固体废物污染技术政策（无害化、资源化、减量化）一、我国控制固体废物污染技术政策的产生 20世纪60年代中期以后，环保工作开始受到很多国家的重视，特别是西方工业发达国家，开始对污染治理技术进行深入的研究和广泛的应用，逐步形成了一系列处理方法，20世纪70年代，针对废物处置场地紧张，处理费用大，以及资源短缺等现实问题，西方国家提出了“资源循环”口号，开始从固体废物中回收资源和能源，逐步发展成为控制废物污染的途径资源化。 我国固体废物污染控制工作起始于20世纪80年代初期，起步较晚，在短期内还不可能在较大的范围内实现“资源化”。因此，我国于20世纪80年代中期提出了以“资源化”、“无害化”、“减量化”作为控制固体废物污染的技术政策，并确定今后较长段时间内应以“无害化”为主。（一）无害化：指将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围自然环境的目的。基本任务是将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围的自然环境。诸如，垃圾的焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵、有害废物的热处理和解毒处理。其中“高温快速堆肥处理工艺”和“高温厌氧发酵处理工艺”，在我国都已达到实用程度。“厌氧发酵工艺”用于废物“无害化”处理工程的理论也已经基本成熟，具有我国特点的“粪便高温厌氧发酵处理工艺”，在国际上一直处于领先地位。（二）.减量化固体废物“减量化”的基本任务是通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。这任务的实现，需从两个方面着手：一是对固体废物进行处理利用；二是减少固体废物的产生。对固体废物进行处理利用，属于物质生产过程的末端。固体废物采用压实、破碎等处理手段，可以减小固体废物的体积，达到减量并便于运输、处置等目的。如污泥经过浓缩、脱水、干燥等处理后，可去除大部分水分从而减小体积，便于运输，处置。（三）.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。固体废物的“资源化”是固体废物的主要归宿。从资源开发过程看，利用固体废物作原料，可以省去开矿、采掘、选矿、富集等一系列复杂工作，保护和延长自然资源寿命，弥补资源不足，保证资源永续，且可节省大量的投资，降低成本，减少环境污染，保持生态平衡，具有显著的社会效益。以开发有色金属为例，每获得1t有色金属，要开采出33t矿石，剥离出26.6t围岩，消费成百吨水和8t左右的标煤，而且要产生几十吨的固体废物以及相应的废气和废水。 许多固体废物含有可燃成分，且大多具有能量转换利用价值。例如具有高发热量的煤矸石，可以通过燃烧回收热能或转换为电能，也可用以代土节煤生产内燃砖。 由此可见，固体废物的“资源化”具有可观的环境效益、经济效益和社会效益。Chap 2 固体废物的收集、运输与压实教学目标: 1.掌握工业固体废物的收集、运输2.熟练掌握城市垃圾的收集、运输3.理解固体废物的压实教学重点：城市垃圾的收集、运输教学难点：城市垃圾的收集、运输学时安排：4学时1工业固体废物的收集、运输 在我国，工业固体废物处理的原则是“谁污染，谁治理”。一般，产生废物较多的工厂在厂内外部建有自己的堆场，收集，运输工作由工厂负责。零星、分般的固体废物(工业下脚废料及居民废弃的日常生活用品)则由商业部所属废旧物资系统负责收集。此外，有关部门还组织城市居民、农村基层供销合作社收购站代收废旧物资。对大型工厂，回收公司到厂内回收，中型工厂则定人定期回收，小型工厂划片包干巡回回收。并配备管理人员，设置废料仓库，建立各类废物“积攒”资料卡，开展经常性的收集和分类存放活动。收集的品种有黑色金属、有色金属，橡胶、塑料、纸张，破布、麻，棉，化纤下脚、牲骨，人发，玻璃，料瓶，机电五金、化工下脚、废油脂等16个大类1000多个品种仅上海市物资回收公司1983年回收总量即达169万吨，其中工业废料占85。该公司不仅回收而且组织生产，将可以再利用的废物组织加工变成产品或原料加以利用。暂时不能利用的则暂时堆存，留待以后再处理。对有害废物专门分类收集，分类管理2城市垃圾的收集、运输城市垃圾收运并非单一阶段操作过程，通常包括三个阶段，构成一个收运系统。第一阶段是搬运与贮存，指由垃圾产生者（住户或单位）或环卫系统收集垃圾产生源头，将垃圾送至贮存容器或集装点的运输过程。第二阶段是收集和清除，通常是指垃圾的近距离运输。一般用清运车辆沿一定路线收集清除容器或其他贮存设施中的垃圾，并运至垃圾中转站的操作，有时也可就近直接送至垃圾处理厂或处置厂。第三阶段为转运，特指垃圾的远途运输，即在中转站将垃圾转载至大容器运输工具上，运往远处的处理处置场。这阶段是收运管理系统中最复杂的，耗资也最大。清运效率和费用的高低，主要取决下列因素：清运操作方式；收集清运车辆数量、装载量及机械化装卸程度；清运次数、时间及劳动定员；清运路线。一.清运操作方法 清运操作方法分移动式和固定式两种。(一)移动容器操作方法 移动容器操作方法是指将某集装点装满的垃圾连容器一起运往中转站或处理处置场，卸空后再将空容器送回原处(一般法)或下一个集装点(修改法)，其收集过程示意见图。 1.操作计算收集成本的高低，主要取决于收集时间长短，因此对收集操作过程的不同单元时间进行分析，可以建立设计数据和关系式，求出某区域垃圾收集耗费的人力和物力，从而计算收集成本。可以将收集操作过程分为四个基本用时，即集装时间、运输时间、卸车时间和非收集时间(其他用时)。（1）集装时间(Phcs) 对常规法，每次行程集装时间包括容器点之间行驶时间，满容器装车时间，及卸空容器放回原处时间三部分。用公式表示为：Phcs=tpc+tuc+tdbc式中Phcs为每次行程集装时间，h/次；tpc为满容器装车时间，h/次；tuc为空容器放回原处时间，h/次；tdbc为容器间行驶时间，h/次。 如果容器行驶时间已知，可用下面运输时间公式估算。(2)运输时间(h) 运输时间指收集车从集装点行驶至终点所需时间，加上离开终点驶回原处或下一个集装点的时间，不包括停在终点的时间。当装车和卸车时间相对恒定时则运输时间取决于运输距离和速度。从大量的不同收集车的运输数据分析，发现运输时间可以用下式近似表示：h=a+bx式中，h为运输时间，h次；a为经验常数，h次；b为经验常数，hkm；x为往返运输距离，km次。 (3)卸车时间 专指垃圾收集车在终点(转运站或处理处置场)逗留时间，包括卸车及等待卸车时间。每一行程卸车时间用符号S(h次)表示。 (4)非收集时间 非收集时间指在收集操作全过程中非生产性活动所花费的时间。常用符号()表示非收集时间占总时间百分数。 因此，一次收集清运操作行程所需时间(Thcs)可用下式表示：Thcs=(Phcs+S+h)/(1-)也可以用下式表示：Thcs=(Phcs+S+ a+bx)/(1-)当求出Thcs后，则每日每辆收集车的行程次数用下式求出：NdH/Thcs式中，Nd为每天行程次数，次d；H为每天工作时数，hd；其余符号同前。每周所需收集的行程次数，即行程数可根据收集范围的垃圾清除量和容器平均容量，用下式求出：NwVw/(cf)式中，Nw为每周收集次数，即行程数，次周(若计算值带小数时，需进值到整数值)；Vw为每周清运垃圾产量，m3/周；f为容器平均容量，m3/次；f为容器平均充填系数。由此，每周所需作业时间Dw(d周)为：Dw=NwThcs应用上述公式，即可计算出移动容器收集操作条件下的工作时间和收集次数，编制作业计划。2计算实例某住宅区生活垃圾量约280m3周，拟用一垃圾车负责清运工作，实行改良操作法的移动式清运。已知该车每次集装容积为8m3次，容器利用系数为0.67，垃圾车采用八小时工作制。试求为及时清运该住宅垃圾，每周需出动清运多少次?累计工作多少小时?经调查已知：平均运输时间为0.512h次，容器装车时间为0.033h次；容器放回原处时间0.033h/次，卸车时间0.022h/次；非生产时间占全部工时25。解：按公式Phcs=tpc+tuc+tdbc（0.0330.0330）h/次0.066 h/次清运一次所需时间，按公式Thcs=(Phcs+S+h)/(1-)(0.066+0.512+0.022)/(1-0.25) h/次=0.80 h/次清运车每日可以进行的集运次数，按公式NdH/Thcs=(8/0.8)次/d=10次/d根据清运车的集装能力和垃圾量，按公式NwVw/(cf)280/(80.67)次/周53次/周每周所需要的工作时间为：DwNwThcs（530.8）h/周42.4 h/周(二)固定容器收集操作法 固定容器收集操作法是指用垃圾车到各容器集装点装载垃圾，容器倒空后固定在原地不动，车装满后运往转运站或处理处置场。固定容器收集法的一次行程中，装车时间是关键因素。因为装车有机械操作和人工操作之分，故计算方法也略有不同。固定容器收集过程参见下图。1.机械装车每一收集行程时间用下式表示：Tscs（PscsSabx）/（1）式中，Tscs为固定容器收集法每一行程时间，h/次；Pscs为每次行程集装时间，h/次；其余符号同前。此处，集装时间为：Pscsct(tuc)+(Np-1)(tdbc)式中，ct为每次行程倒空的容器数，个/次；tuc为卸空一个容器的平均时间，h/个；Np为每一行程经历的集装点数；tdbc为每一行程各集装点之间平均行驶时间。如果集装点平均行驶时间未知，也可用公式h=a+bx进行估算，但以集装点间距离代替往返运输距离x(km次)。 每一行程能倒空的容器数直接与收集车容积与压缩比以及容器体积有关，其关系式：ct=Vr/(cf)式中，V为收集车容积，m3/次；r为收集车压缩比；其余符号同前。 每周需要的行程次数可用下式求出：Nw=Vw/(Vr)式中，Nw为每周行程次数，次周；其余符号同前。 由此每周需要的收集时间为：Dw=Nw Pscs+tw(S+a+bx)/(1-)H 若单位是h/周，则不用除以H。式中，Dw为每周收集时间，d周；tw为Nw值进到大整数值；其余符号同前。2.人工装车 使用人工装车，每天进行的收集行程数为已知值或保持不变。在这种情况下日工作时间为：Pscs(1-)H/Nd-(S+a+bx)符号同前。 每一行程能够收集垃圾的集装点可以由下式估算：Nr=60 Pscs ntp式中，n为收集工人数，人；tp为每个集装点需要的集装时间，人min点；其余符号同前。 每次行程的集装点数确定后，即可用下式估算收集车的合适车型尺寸（载重量）VVpNp/r 点数量/压缩比式中，Vp为每一集装点收集的垃圾平均量，m3次；其余符号同前。每周的行程数，即收集次数：NwTpF/Np式中，Tp为集装点总数，点；F为每周容器收集频率，次周；其余符号同前。例 某住宅区共有1000户居民，由2个工人负责清运该区垃圾。试按固定式清运方式，计算每个工人清运时间及清运车容积，已知条件如下：每一集装点平均服务人数3.5人；垃圾单位产量1.2kg/(d人)；容器内垃圾的容重120kg/m3；每个集装点设0.12m3的容器二个；收集频率每周一次；收集车压缩比为2；来回运距24km；每天工作8小时，每次行程2次；卸车时间0.10h/次；运输时间0.29h/次；每个集装点需要的人工集装时间为1.76分/点人)；非生产时间占15。解 按公式NdH/Thcs反求集装时间：H=Nd(Pscs+S+h)/(1-)所以 Pscs =(1w)HNd(Sh)=(1-0.15)8/2-(0.10+0.29)h/次3.01h/次一次行程能进行的集装点数目：Np60 Pscs ntp(603.012/l.76)点/次205点/次每集装点每周的垃圾量换成体积数为：Vp（1.23.57/120）m3/次0.285 m3/次清运车的容积应大于：VVpNpr(0.2852052)m3/次=29.2 m3/次每星期需要进行的行程数：NwTpF/Np=(10001/205)次/周4.88次/周每个工人每周需要的工作时间参照式Dw=Nw Pscs+tw(S+a+bx)/(1-)H：Dw=Nw Pscs+tw(S+a+bx)/(1-)H4.883.01+5（0.10+0.29）(1-0.15)8d/周2.45 d/周二.收集路线设计在城市垃圾收集操作方法、收集车辆类型、收集劳力、收集次数和作业时间确定以后，就可着手设计收运路线，以便有效使用车辆和劳力。收集清运工作安排的科学性、经济性关键就是合理的收运路线。国外对此十分重视。为了提高垃圾收运水平，不少国家都制定了垃圾车收运线路图。例如德国的城市垃圾收运系统比较完备，各清扫局都有垃圾车收集运输路线图和道路清扫图，收运路线图和清扫图把全市分成若干个收集区，明确规定扫路机的清扫路线以及这个地区的垃圾收集日、收集容器的数量及其车辆行驶路线等，收集地区的容器数量和安放位置等在路线图上都有明确标记，司机只需按照路线图的标志，在规定的收集日按收运路线去收集垃圾或进行清扫作业。一般，收集线路的设计需要进行反复试算过程，没有能应用于所有情况的固定规则。1.设计收运路线的一般步骤 一条完整的收集清运路线大致由“实际路线”和“区域路线”组成。前者指垃圾收集车在指定的街区内所遵循的实际收集路线，后者指装满垃圾后，收集车为运往转运站(或处理处置场)需走过的地区或街区。 在研究探索较合理的实际路线时，需考虑以下几点：每个作业日每条路线限制在一个地区，尽可能紧凑，没有断续或重复的线路；平衡工作量，使每个作业、每条路线的收集和运输时间都合理地大致相等；收集路线的出发点从车库开始，要考虑交通繁忙和单行街道的因素；在交通拥挤时间，避免在繁忙的街道上收集垃圾。 设计收集路线的一般步骤包括：准备适当比例的地域地形图，图上标明垃圾清运区域边界、道口、车库和通往各个垃圾集装点的位置、容器数、收集次数等，如果使用固定容器收集法，应标注各集装点垃圾量；资料分析，将资料数据概要列为表格；初步收集路线设计；对初步收集路线进行比较，通过反复试算进一步均衡收集路线，使每周各个工作日收集的垃圾量、行驶路程、收集时间等大致相等，最后将确定的收集路线画在收集区域图上。2.设计收集清运路线实例例 下图所示为某收集服务小区(步骤1已在图上完成)。请设计移动式和固定式两种收集操作方法的收集路线。两种收集操作方法若在每日8小时中必须完成收集任务，请确定处置场距B点的最远距离可以是多少?已知有关数据和要求如下：(1)收集次数为每周2次的集装点，收集时间要求在星期二、五两天；(2)收集次数为每周3次的集装点，收集时间要求在星期一、三、五三天；(3)各集装点容器可以位于十字路口任何一侧集装；(4)收集车车库在A点，从A点早出晚归；(5)移动容器收集操作从星期一至星期五每天进行收集：(6)移动容器收集操作法按交换式（前图b）进行，即收集车不是回到原处而是到下一个集装点。(7)移动容器收集操作法作业数据：容器集装和放回时间为0.033h次；卸车时间为0.053h/次；(8)固定容器收集操作每周只安排四天(星期一、二、三和五)，每天行程一次；(9)固定容器收集操作的收集车选用容积35m3的后装式压缩车，压缩比为2；(10)固定容器收集操作法作业数据；容器卸空时间为0.050h/次；卸车时间为0.10h次；(11)容器间估算行驶时间常数a0.060h次，b0.067hkm。(12)确定两种收集操作的运输时间、使用运输时间常数为a0.080h/次，b0.025hkm；(13)非收集时间系数两种收集操作均为0.15。 解：1.移动容器收集操作法的路线设计(1)根据图313提供资料进行分析(步骤2)。收集区域共有集装点32个，其中收集次数每周三次的有(11)和(20)二个点，每周共收集326次行程，时间要求在星期一、三、五3天；收集次数二次的有(17)、(27)、(28)、(29)四个点每周共收集428次行程，时间要求在星期二、五两天；其余26个点，每周收集一次，其收集l26=26次行程，时间要求在星期一至星期五。合理的安排是使每周各个工作日集装的容器数大致相等以及每天的行驶距离相当。如果某日集装点增多或行驶距离较远，则该日的收集将花费较多时间并且将限制确定处置场的最远距离。三种收集次数的集装点，每周共需行程40次，因此，平均安排每天收集8次，分配办法列于表3110(2)通过反复试算设计均衡的收集路线(步骤3和步骤4)。在满足表311规定的次数要求的条件下，找到一种收集路线方案，使每天的行驶距离大致相等，即A点到B点间行驶距离约为86km。每周收集路线设计和距离计算结果在表312中列出。(3)确定从B点至处置场的最远距离。求出每次行程的集装时间。因为使用交换容器收集操作法，故每次行程时间不包括容器间行驶时间 Phcs=tpc+huc=(0.033+0.033)h/次0.066h/次利用公式NdH/Thcs求往返运距：HNd(Phcs+S+a+bx)/(1-)即 88（0.0660.0530.080.025x）/(1-0.15)x=26km/次最后确定从B点至处置场距离。因为运距x包括收集路线距离在内，将其扣除后除以往返双程，便可确定从B点至处置场最远单程距离：1/2(2686/8)=7.63(km)2.固定容器收集操作法的路线设计(1) 用相同的方法可求得每天需收集的垃圾量，安排如表313所列。(2) 根据所收集的垃圾量，经过反复试算制定均衡的收集路线，每日收集路线列于表314；A点和B点间每日的行驶距离列于表315。（3）从表314中可以看到，每天行程收集的容器数为10个，故容器间的平均行驶距离为：25.5102.55(km)。 利用公式Pscsct(tuc)+(Np-1)(tdbc)可以求出每次行程的集装时间：Pscsct(tuctdbc)ct(tucabx)10（0.05+0.06+0.0672.55）h/次2.81 h/次（4）利用公式Pscs(1-)H/Nd-(S+a+bx)求从B点到处置场的往返运距：HNd(Pscs+S+a+bx)(1-)81(2.8l0.100.080.025x)/(1-0.15)x=152.4(km) (5)确定从B点至处置场的最远距离：(152.4/2) km =76.2 km3固体废物的压实压实又称压缩，它的原理是利用机械的方法减少垃圾的空隙率，将空气挤压出来增加固体废物的聚集程度。其目的有二：一是增大容重和减小体积，便于装卸和运输，确保运输安全与卫生，降低运输成本；二是制取高密度惰性块料，便于储存、填埋或作建筑材料。无论可燃、不可燃或放射性废物都可压缩处理。一.压实设备与流程1设备按固体废物种类不同它可分为金属类废物压实器和城市垃圾压实器两类。金属类废物压实器金属类废物压实器主要有三向联合式和回转式两种。A.三向联合式压实器B.回转式压实器城市垃圾压实器A.高层住宅垃圾压实器B.城市垃圾压实器2. 流程下图是较为先进的国外城市垃圾压缩处理工艺流程。垃圾先装入四周垫有铁丝网的容器中，然后送入压缩机压缩，压力为160200kgf/cm2（1 kgf9.8N），压缩为1/5。压块由上向推动活塞推出压缩腔，送入180200沥青浸渍池10秒涂浸沥青防漏，冷却后经运输皮带装入汽车运往垃圾填埋场。压缩污水经油水分离器入活性污泥处理系统，处理水灭菌后排放。Chap3 固体废物破碎教学目标: 1.理解破碎基础理论重几个基本概念2.熟悉常见的破碎机及其工作原理3.低温破碎与湿式破碎技术和应用条件教学重点：基础理论重几个基本概念教学难点：学时安排：1学时1破碎的基础理论一.破碎的目的利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程称为破碎：使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。固体废物破碎和磨碎的目的如下： (1)使固体废物的容积减小，便于运输和贮存。 (2)为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地回收固体废物中某种成分。 (3)使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解，熔融等作业的稳定性和热效率。 (4)为固体废物的下一步加工作准备，例如，煤矸石的制砖、制水泥等，都要求把煤矸石破碎和磨碎到一定粒度以下，以便进一步加工制备使用。 (5)用破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，可以加快复土还原。 (6)防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解等设备或炉膛。二.破碎的方法、破碎比和破碎流程破碎作用分为冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎和摩擦破碎。破碎比：破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为破碎比。有两种表示方法。（1）用废物破碎前的最大粒度（Dmax）与破碎后的最大粒度（dmax）的比值来确定破碎比（i）。该法确定的破碎比称为极限破碎比，在工程设计中常被采用。根据最大物料直径来选择破碎机给料口的宽度。（2）用废物破碎前的平均粒度（Dcp）与破碎后的平均粒度（dcp）的比值来确定破碎比（i）。该法确定的破碎比称为真实破碎比，能较真实的反映破碎程度，在科研和理论研究中常被采用。破碎流程：单纯破碎，带预先筛分破碎工艺，带检查筛分破碎工艺、带预先筛分和检查筛分破碎工艺。2破碎机鄂式破碎机，锤式破碎机，冲击式破碎机，剪切式破碎机、辊式破碎机和球磨机等。3低温破碎与湿式破碎对于在常温下难以破碎的固体废物，可以利用其低温变脆的性能而有效的破碎，也可以利用不同的物质脆化温度的差异进行选择性的破碎，即所谓低温破碎技术。低温破碎通常采用液氮作为制冷剂，液氮具有制冷温度低、无毒、无爆炸危险等优点。Chap 4 固体废物的分选教学目标: 1.理解并掌握筛分基本理论2.掌握重力分选3.了解磁力分选4.了解电力分选5.理解并掌握浮选6.了解其他分选方法7.了解并熟悉分选回收工艺系统教学重点：筛分基本理论；重力分选；浮选教学难点：浮选学时安排：3学时固体废物分选简称废物分选，是废物处理的一种方法(单元操作)，目的是将其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。 废物分选是根据物质的粒度、密度、磁性，电性、光电性，摩擦性，弹性以及表面润湿性的不同而进行分选的。可分为筛选 (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。1筛分一、筛分基本理论1.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。该分离过程可看作是物料分层和细粒透筛两个阶段组成的。物料分层是完成分离的条件，细粒适筛是分离的目的。通常用筛分效力来描述筛分过程的优劣。筛分效率是指筛分时实际得到的筛下产物重量与原料中所含粒度小于筛孔孔径的物料重量之比。即：其中：Q为筛下物重量；Q0为入筛物料重量；为原料中小于筛孔孔径的颗粒重量的百分含量。2.影响筛分效率的因素（1）.固体废物性质的影响 固体废物的粒度组成对筛分效率影响较大。废物中“易筛粒”（粒度小于筛孔3/4）含量越多，筛分效率越高，而粒度接近筛孔尺寸的“难筛粒”越多，筛分效率则越低。 固体废物的含水率和含泥量对筛分效率也有一定的影响。废物外表水分会使细粒结团或附着在粗粒上而不易透筛。当筛孔较大，废物含水率较高时，反而造成颗粒活动性的提高，此时水分废物颗粒形状对筛分效率也有影响，一般球形、立方形，多边形颗粒相对而言，筛分效率较高，而颗粒呈扁平状或长方块，用方形或圆形筛孔的筛子筛分，其筛分效率越低。（2）.设备性能的影响 常见的筛面有棒条筛面、钢板冲孔筛面及钢丝编织筛网三种。其中棒条筛面有效面积小，筛分效率低，编织筛网则相反，有效面积大，筛分效率高，冲孔筛面介于两者之间。筛子运动方式对筛分效率有较大的影响，同一种固体废物采用不同类型的筛子进行筛分时，其筛分效率大致如下表所示。 即使是同一类型的筛子，如振动筛，它的筛分效率也受运动强度的影响而有差别。如果筛子运动强度不足时，筛面上物料不易松散和分层，细粒不易透筛，筛分效率就不高；但运动强度过大又使废物很快通过筛面排出，筛分效率也不高。 筛面宽度主要影响筛子的处理能力，其长度则影响筛分效率。 筛面倾角是为了便于筛上产品的排出，倾角过小起不到此作用；倾角过大时，废物排出速度过快，筛分时间短，筛分效率低。一般筛面倾角以15一25较适宜。（3）.筛分操作条件的影响连续均匀给料，及时清理、维修筛面，筛分效率就高。3.筛分设备及其应用（1） 固定筛：筛面由许多平行排列的筛条组成，水平或倾斜安装。分为格筛(装在粗破之前)和棒条筛（粗破和中破之前）。格筛一般安装在粗破机之前，以保证入料块度适宜。（2）滚筒筛（转筒筛）：筛面带孔的圆柱形筒体，轴线倾斜35度安装；截头圆锥筒体，轴线水平安装，高端入料，低端排筛上物。物料在筒内滞留时间2530s，转速56r/min为最佳。（3）惯性振动筛：由不平衡物体的旋转所产生的离心惯性力使筛箱产生振动的一种筛子。重块产生的水平分力被刚度大的板簧吸收，垂直分力强迫板簧作拉伸及压缩的强迫运动。筛面运动轨迹为椭圆或近圆。适用于细粒、潮湿及粘性废物的筛分。（4）共振筛：是利用弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在共振状态下进行筛分。离心轮转动，连杆作往复运动，通过其端的弹簧将作用力传给筛箱；与此同时，下机体受到相反的作用力，筛箱、弹簧及下机体组成一弹簧系统，其固有自振频率与传动装置的强迫振动频率相同或相近，发生共振而筛分。共振筛的工作过程是筛箱的动能和弹簧的势能相互转化的过程。所以，在每次振动中，只需要补充为克服阻尼的能量，就能维持筛子的连续振动。这种筛子虽然比较大，但是功率消耗却很小。共振筛处理能力大，筛分效率高，但制造工艺复杂，机体较重。共振筛适用于废物的中细粒的筛分，还可以用于废物分选作业的脱水、脱重介质和脱泥筛分等。2 重力分选一、概述重力分选简称重选，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。重力分选原理：一个悬浮在流体介质中的颗粒，其运动速度受到自身重力、介质阻力和介质的浮力三种力的作用。分别是FE（重力）、FB（介质浮力）、FD（介质摩擦阻力）。FEFBFD式中：s为颗粒密度；Vg为颗粒体积，假定颗粒为球形，则：式中为介质密度；介质摩擦阻力：式中：CD为阻力系数；V为颗粒相对介质速度，A为颗粒投影面积（在运动方向上）。当FE、FB、FD三个力达到平衡时，且加速度为零时的速度为末速度，此时有：即：CD是与颗粒的尺寸及运动状况有关，通常用雷诺数Re来表述。式中u为流体介质的粘度系数，为流体介质的动粘度系数。如果假定流体运动为层流，CD24/Re。可以进一步得出人们所熟知的斯托克斯公式： 影响重力分选的因素，从上式可以看出有颗粒的尺度，颗粒与介质的密度差以及介质的年度。重力分选的介质有空气、水、重液（密度大于水的液体）、重悬浮液。重液最常用的是四溴乙烷和丙酮的混合物，另一种是五氯乙烷。重悬浮液的粘度不应太大，粘度增大会使可以在其中运动阻力增大，从而降低分选精度和设备生产率。降低悬浮液的年度可以提高物料分选速度，但会降低悬浮液的稳定性。故工业上为保持悬浮液的稳定，可以采用如下方法：选择密度适当，能造成稳定悬浮液的加重介质，或在粘度要求允许的条件下，把加重介质磨碎一些；加入胶体稳定剂，如水玻璃、亚硫酸盐、铝酸盐、淀粉、烷基硫酸盐、膨润土和合成聚合物等；适当的搅拌促使悬浮液更加稳定。 按介质不同，固体废物的重选可分为重介质分选，跳汰分选，风力分选和摇床分选等。 各种重选过程具有的共同工艺条件是固体废物中颗粒间必须存在密度的差异，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，分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同密度的最终产品二、重介质分选(一)基本原理通常将密度大于水的介质称为重介质。在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的方法称为重介质分选。为使分选过程有效地进行，需选择重介质密度(C)介于固体废物中轻物料密度(L)和重物料密度(W)之间，即LCW凡是颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉，集中于分选设备底部成为重产物，颗粒密度小于重介质密度的轻物料都上浮，集中于分选设备的上部成为轻产物，分别排出，从而达到分选的目的。可见，在重介质分选过程中，重介质的性质是影响分选效果的重要因素。 (二)对重介质性能的要求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，它是密度高于水的非均匀介质。高密度固体微粒起着加大介质密度的作用，故称为加重质。 最常用的加重质有硅铁，磁铁矿等。一般要求加重质的粒度为小于200目，占60-90，能够均匀分散于水中，容积浓度一般为10-15。重介质应具有密度高，粘度低，化学稳定性好(不与处理的废物发生化学反应)、无毒、无腐蚀性，易回收再生等特性。(三)、重介质分选设备目前常用的是鼓形重介质分选机。三.跳汰分选原理：将物料给入筛板上，形成密集的物料层，从筛板下周期性给入垂直变速的水流，透过筛板使床层松散并按密度分层，密度大的颗粒群集中到底层，透过筛板或特殊排料装置排出成重产品，密度小的颗粒群进入上层被水平水流带到机外成为轻产品。跳汰介质可以是水或者是空气。目前用于固体废物分选的介质都是水。跳汰分选是古老的选矿技术。国外主要用于混合金属的分离。四.风力分选（一）原理：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，简称风选，又称气流分选。其分选设备按照工作气流的主流向可以分为水平、处置和倾斜三种类型，其中以垂直气流分选器使用最为广泛。五.摇床分选3 磁力分选4 电力分选5 浮选一、浮选原理 浮选是在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通人空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收；不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。 在浮选过程小，固体废物各组分对气泡粘附的选择性，是由固体颗粒、水、气泡组成的三相界面间的物理化学特性所决定的。其中比较重要的是物质表面的润湿性。 固体废物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。物质表面的亲水，疏水性能，可以通过浮选药剂的作用而加强。因此，在浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件。二.浮选药剂 根据药剂在浮选过程中的作用不同，可分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。(一)捕收剂 捕收剂能够选择性地吸附在欲选的物质颗粒表面上，使其疏水性增强，提高可浮性，并牢固地粘附在气泡上而上浮。 良好的捕收剂应具备；捕收作用强，具有足够的活性，有较高的选择性，最好只对某一种物质颗粒具有捕收作用；易溶于水、无毒、无臭，成分稳定，不易变质；价廉易得。常用的捕收剂有异极性捕收剂和非极性油类捕收剂两类。1.异极性捕收剂 异极性捕收剂的分子结构包含两个基团：极性基和非极性基。极性基活泼能够与物质颗粒表面发生作用，使捕收剂吸附在物质颗粒表面，非极性基起疏水作用。典型的异极性捕收剂有黄药，油酸等。从煤矸石中回收黄铁矿时，常用黄药作捕收剂。2.非极性油类捕收剂非极性油类捕收剂主要成分是脂肪烷烃和环烷烃，最常用的是煤油，烃类油的整个分子是非极性的，难溶于水，具有很强的疏水性。在料浆中由于强烈搅拌作用而被乳化成微细的油滴，与物质颗粒碰撞接触时，便粘附于疏水性颗粒表面上，并且在其表面上扩展形成油膜，从而大大增加颗粒表面的疏水性，使其可浮性提高。从粉煤灰中回收炭，常用煤油作捕收剂。(二)起泡剂起泡剂是一种表面活性物质，主要作用在水气界面上，使其界面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。浮选用的起泡剂应具备：用量少，能形成量多、分布均匀，大小适宜、韧性适当和粘度不大的气泡，有良好的流动性，适当的水溶性，无毒、无腐蚀性，便于使用，无捕收作用，对料浆的pH变化和料浆中的各种物质颗粒有较好的适应性。常用的起泡剂有松油、松醇油，脂肪醇等。(三)调整剂调整剂的作用主要足调整其它药剂(主要是捕收剂)与物质颗粒表面之间的作用，还可调整料浆的性质，提高浮选过程的选择性。调整剂的种类较多，按其作用可分为以下四种：1活化剂凡能促进捕收剂与欲选物质颗粒的作用，从而提高欲选物质颗粒可浮性的药剂称为活化剂，其作用称为活化作用。常用的活化剂多为无机盐，如硫化钠，硫酸铜等。2抑制剂抑制剂与活化剂作用相反，其作用是削弱非选物质颗粒与捕收剂之间的作用，抑制其可浮性，增大其与欲选物质颗粒之间的可浮性差异，提高分选过程的选择性，起这种抑制作用的药剂称为抑制剂。常用的抑制剂有各种无机盐(如水玻璃)和有机物(如单宁、淀粉等)。3介质的调整剂调整剂的主要作用是调整浆料的性质，使料浆对某些物质颗粒的浮选有利，而对另一些物质颗粒的浮选不利。例如，用它凋整料浆的离子组成，改变料浆的pH，调整可溶性盐的浓度等。常用的介质调整剂是酸类和碱类。4分散与混凝剂调整料中细泥的分散，团聚与絮凝，以减小细泥对浮选的不利影响，改善和提高浮选效果。常用的分散剂有无机盐类(如苏打、水玻璃等)和高分子化合物(如各类聚磷酸盐)。常用的混凝剂有石灰、明矾、聚丙烯酰胺等。三.浮选设备 我国应用最多的是机械搅拌式浮选机。四.浮选工艺过程及应用浮选工艺包括以下程序：浮选前料浆的调制；加药调整；充气浮选。6 其他分选方法 磁力分选、电选等，摩擦与跳汰分选、光电分选等。7 分选回收工艺系统调整：主要是废物的破碎、磨碎等，目的是得到粒度适宜，基本上是单体解离的颗粒，浮选的料浆浓度必须适合浮选的工艺要求。浮选是固体废物资源化的一种重要技术，我国以应用于从分煤灰中回收炭，从煤矸石中回收硫铁矿，从焚烧炉灰渣中回收金属等。Chap 5 污泥的浓缩与脱水教学目标: 1.掌握污泥的分类及特性2.掌握污泥的性质指标3.熟悉并掌握污泥处理的目的和方法4.理解并掌握污泥中水分的存在形式及其分离性能5.熟悉并掌握污泥调理的方法6.掌握污泥的洗涤原理和作用7.掌握加药调理；熟悉热处理；掌握熟悉污泥脱水常用设备和原理教学重点： 污泥的性质指标；污泥中水分的存在形式及其分离性能；污泥调理的方法；加药调理教学难点：污泥中水分的存在形式及其分离性能学时安排：4学时1 概述 在给水和废水处理中，不同处理过程产生的各类沉淀物，漂浮物等统称为污泥。污泥的成分、性质主要取决于处理水的成分、性质及处理工艺，其分类很复杂，有多种多样分类方法，并有不同的名称。(一)污泥的分类及特性 (1)按来源分，大致有给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥三类。 (2)根据污泥从水中分离过程可分为沉淀污泥(包括物理沉淀污泥，混凝污泥、化学污泥)及生物处理污泥(指污水在二级处理过程中产生的污泥，包括生物滤池、生物转盘等方法得到的腐殖污泥及活性污泥法得到的活性污泥)。现代污水处理厂污泥大部分是沉淀污泥和生物处理污泥的混合污泥。 (3)按污泥成分和性质可分为有机污泥和无机污泥。以有机物为主要成分的有机污泥可简称为污泥，具主要特性是有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，是呈胶状结构的亲水性物质，便于用管道输送。生活污水污泥或混合污水污泥均属有机污泥。 (4)以无机物为主要成分的无机污泥常称为沉渣，沉渣的特性是颗粒较粗，密度较大，含水率较低且易于脱水，但流动性较差，不易用管道输送。给水处理沉砂池以及某些工业废水物理、化学处理过程中的沉淀物均属沉渣，无机污泥一般是疏水性污泥。 (5)更常用的是按污泥在不同处理阶段分类命名：生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥，干燥污泥及污泥焚烧灰。(二)污泥的性质指标 为了合理地处理和利用污泥，必须先摸清污泥的成分和性质，通常需要对污泥的以下指标进行分析鉴定。 1 污泥的含水率、固体含量和体积污泥中所含水分的含量与污泥总质量之比称为污泥含水率()，相应地固体物质在污泥中质量比例称为固体含量()。污泥的含水率一般都很大，相对密度接近1。主要取决于污泥中固体的种类及其颗粒大小。通常，固体颗粒越细小，其所含有机物越多，污泥的含水率越高。2 污泥的脱水性能为了降低污泥的含水率，减小体积，以利于污泥的输送、处理和处置，都必须对污泥进行脱水处理。不同性质的污泥，脱水的难易程度不同，可用脱水性能表示。3 挥发性固体与灰分挥发性固体能够近似