固体废物处理处置知识点

1、第一章固废定义：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。危害1.侵占土地，粮食减产2.塑料袋难降解，破坏土壤结 构3.占河道4.传染病5.进入水体，毒害鱼类6.重 金属向地下水渗透7.CH4爆炸固废处理的等级1.减量化Reduction:减包装，降低毒性，耐用2.资源 化（不改变物性）recycling。）分离和收集（2）准备 再利用，再处理和再制造（3）再利用，再处理和再制 造3.转化transformation废物的物理、化学和生物

2、方 法使性质改变：（1）提高效率（2）回收可重复使用的 材料、玻璃（3）回收转化产物、堆肥4.处置（填埋） disposal材料：（1）不可回收（2）没有进一步的用 途。（3）剩余物质伴随另一个过程，燃烧后遗留的灰 烬消费习惯对固废的影响Consumption trends continue to add to environmental degradation and worsening of people's lives in parts of the planet.固废物来源与类型及城市固体废弃物的来源与类型1.MSW （城市固体废物）:Residential, Commerci

3、al, Institutional, Construction & Demolition, Municipal service,Treatment plant & incinerator 2.Industrial waste 3.Agricultural waste 物理性质：1 .密度（Specific Weight）2 .含水率（Moisture Content）M=（W-D）/W用于焚烧 （干垃圾）、堆肥（含水率高一些）3 .粒径与分布（Particle size and distribute）用于 回收，堆肥预处理4 .田间含水率（Field Capacity）一饱和含

4、水率压实 的田间含水率高:用于填埋场（压实、FC约50%）5 .渗透率、导水率（Dermeability）:用于填场 化学性质：1 .组分分析（Proximate Analysis） ： A.含水率 B. 挥发性可燃物（VCM ） C.固定碳D.（灰分）无机物（焚烧 BC 高）2 .熔点（Fusing point of ash）:灰通过熔融和凝 聚形成固体（熟料）的温度3 .元素分析物（Ultimate Analysis ） :C、H、 0、N、S和灰分百分比的测定。4 .热值 （Energy Content of SW Components）： 热值 （发热值）为表示废物燃烧时所放出的热量，

5、用以考 虑计算焚烧炉的能量平衡及估算辅助燃料所需量。垃 圾的热值与含水率及有机物含量、成分等关系密切， 通常有机物含量越高，热值越高，含水率越高，则热 值越低。5 .必要营养素（Essential Nutrients ）:堆肥中潜 在的关键元素C/N, C/PPhysical, Chemical and BiologicalTransformations物理、化学和生物处理方法A.物理方法:组分分类（分选）；机械的减少体积（压 实）；机械减少尺寸（破碎）B.化学处理方法:焚烧（有氧）；热解;汽化C.生物处理方法:好氧需氧堆肥，生物降解;厌氧消化产 生甲烷生物性质 Biological Prop

6、erties of MSW1、生物降解性（Biodegradability ）VS可挥发性固体lignin木质素【VS：有机物成分中的可降解有机物； 生物的可降解性可用VS进行计算，也可通过木质素的 含量来确定；此指标与堆肥处理有关，可降解有机物量越高，越适 合堆肥处理】2、臭味 （Odors ）厌氧分解：在堆肥中局部会产生厌氧状态易生成臭味 物质，如硫化氢第二章1. Measures and Methods Used to Assess Quantities （获得固体废物量的方式和方法） Load-count analysis （载重计数法） Weight-Volume analysis

7、（重量体积分析法） Material Balance （物料平衡法） Accumulation = inflow - outflow + generation： 累积=流入-流出+生成%=2 M -2 M +r dtinout w注：在此方程中，始终将rw写为正，并根据最终分析 的要求进行负替换。Factor that Effect Generation Rates （影响产生 量的因素）1.源头减少和回收活动2.公众态度和立法3.地理和 物理因素Waste handling and separation at the source （废 物在源头的处理和分离）处理是指在将MSW放入集 合容器

8、之前与之关联的活动。还可以包括处理集合容 器到集合点和从集合点的操作？回收资源是回收铝 罐、报纸、塑料汽水和奶瓶最有效的方法之一。Type of Collection Systems （收集系统的类型）1 . HCS 传统模式 conventional垃圾收集点，拾收满的垃圾桶，到达处置点倒空，再返 回第一个垃圾收集点，将空桶放下，开车至第二个收集 点，重复上述工作，从最后一个收集点放下放下空桶， 最终回到调度站来结束工作路线2 .HCS一交换模式 exchange垃圾车带着空桶从调度站出发，到达第一个，将空桶放下，拾取1处垃圾桶，到达处置点倒空，开车到2处重复，最终带空桶返回调度站。结束3.

9、SCS （固定容器系统）垃圾车从调度站出发之1，将所有垃圾桶垃圾倒到车 场，再去2,重复，车满后取处置点将车上垃圾清 空，再去下一个垃圾收集点。Collection Routes （收集路线）1 .地图（位置、收集频率、垃圾收集点编号、数量）2 .作统计分析表3.初步设计路线4.评估初步路线检 验是否平衡，尝试Vacuum Type Refuse Collecting and Transporting System真空收集运输1.提升工作条件2.减少收集费用3.用户满意度提升4.街景美观5.维修费用低Need for Transfer Operations （在什么情况下需要 垃圾转运站）：1

10、.填埋场远2.收集车小于20yd33.人 口密度小4.垃圾桶较小Types of Transfer Stations （垃圾转运站类型）1.直接转运Direct-Load：小车换大车/先压实，捆扎 进大车，不碰地2.储蓄转运Storage-Load：先倒地 上 3.联合转运 Combined Direct-Load and Discharge LoadTransport Means and Methods （垃圾运输的方式方 法）1.公路2.铁路3.水路4.气体、液体管路输送。 Transfer Station Design Requirement （转运站设计 要求）废物将仅仅从一辆卡车运到

11、另一辆卡车，将回收、堆 肥、转用等废物回收作业纳入设计。Capacity-卸货车辆的轮候时间术语定义1.） Pickup拾取时间Phcs （常规）-花费的时间:1存放空集装箱后开车到 下一个地点2提取装载的集装箱3存放空容器Phcs （交换/交换）-不常见-花费的时间：1提取装载的 集装箱2重新存放空容器Pscs-花费的时间：1从第一个集装箱到最后一个集装箱 的机械或手动装载。2）Haul （H）运输时间:可以是单程或往返设5%=到达处置场并返回集装箱位置的时间（不包括 在处置场花费的时间）Scs:H二路线上最后一个集装箱清空后到达处置场的时 间加上下一路线上第一个集装箱到达的时间3）ATSi

12、te （s）:在卸载系统的现场（填埋场、MRF、 转运站）所花费的时间，包括等待时间。4.） OFFRoute （W）范围：10%-25%通常:15%运输集装箱系统分析方程 1.Thcs= （Phcs+s+h）Thcs二运输集装箱系统每次行程的时间，h/行程;Phcs二 运输集装箱系统每次行程的取货时间，h/行程;S=每次 行程的现场时间，h/行程;卜=每次运输时间，h/次2. h = a + bxh=总运输时间，h/行程;a=经验牵引时间常数，h/行 程;b=经验牵引时间常数，卜加上乂=平均往返运距，mi/ 次3. Phcs = pc + uc + dbcpc=提取装载集装箱所需的时间，h/

13、行程;趾=卸载空容 器所需的时间，h/行程;dbc二在集装箱位置之间行驶所 需的时间，h/行程4. Nd = H （ 1-W ） - （ t1 + t2 ） / Thcs Nd=每天出行次数，次/d;H=工作日长度，h/d;W=偏离 路线系数，表示为分数;t1二从调度站（车库）开车到 第一个要维修的集装箱位置的时间，h;t2;从当天要维 修的最后一个集装箱位置到调度站（车库）的时间， h;Thcs二每次行程的时间，h/行程9.SCS1 .Tscs = （Pscs + s + a + bx）Tscs=固定容器系统时间，h/行程;Pscs=固定集装箱系 统每次行程的取货时间，h/行程2 .Pscs

14、 = Ct（uc） + （np-1）（dbc）"=每次行程清空的集装箱数量，h/集装箱;uc=固定集 装箱系统每个固定集装箱的平均卸货时间，h/集装 箱;np二每次行程的集装箱取货地点数量，地点/行 程4匕。=在集装箱位置之间行驶的平均时间，h/位置 10.Collection Routes （收集路线）general steps in layout of collection routes（设计收集路线需要考虑的一般步骤）步骤1：准备位 置图，显示有关废物产生源的相关数据和信息，包括 位置、收集频率、容器数量。第2步：数据分析，并 根据需要编制信息汇总表.第3步：路线初步布局步骤

15、4：通过连续试验评估初步路线和平衡路线的发展。11 .Vacuum Type Refuse Collecting and Transporting System （真空垃圾收集和运输系统）：1.垃圾通过建筑物每层设置的室内处置槽或建筑 物前面的室外处置站进行处置，然后临时储存在地下 储槽中.2.利用真空吸力将储存的垃圾通过地下管网和 装载站装载到垃圾收集车中。12 .Need for Transfer Operations （在什么情况下需 要垃圾转运站1远程处置场>10英里。2小容量收集车 <20 yd33低密度居住区4中型商用集装箱的广泛使用 C. Combined Direc

16、t-Load and Discharge Load Transfer Stations （联合转运）13 .Types of Transfer Stations （垃圾转运站类型） A. Direct-Load Transfer System （直接转运）B. Storage-Load Transfer System （存储转运）14 . Transfer Station Design Requirements （转运 站设计要求）1 .类型-关键因素是，废物将仅从一辆卡车运到另一辆 卡车，或将废物回收操作（如回收、堆肥、转移）纳 入设计。2.容量-卸货车辆的等待时间第三章回收源分离材料的方法

17、：1.路边收集2.房主将垃圾送 到指定地点回收及再利用2 .直接作为原料2.作为原材料再制造再加工3.作为 堆肥和其他过程的原料4.作为燃料分离和处理单元操作Unit Operations for Separation and Processing分离加工的目的破碎Size Reduction：破碎是指收集的材料机械地减小 尺寸的过程。目标是获得小尺寸的统一最终产品，从而减少存储和 运输过程。设备：1.hammer mill锤式粉碎机（brittle materials 脆性材料）2.shear shredder 剪切机ductile materials 韧性材料 3.Glass crushe

18、rs 玻璃破碎机：glass containers and other glass products玻璃容器及其他玻璃制品4.Wood grinders 磨木机： Tub grinder is widely used in the processing of yard wastes.槽磨机广泛应用于 绿化废物的处理。分选 Separation1、Screen 筛分筛选是用来分离不同大小的材料混合成两个或两个以 上的粒级通过屏幕表面的单元操作。Vibrating screens振动筛：用于从混合生活垃圾和 建筑垃圾中去除小尺寸材料。振动筛通常用于分离相 对干燥的材料，如玻璃或金属，也用来分隔木片

19、。Rotary Screen滚筒筛：滚筒用来保护粉碎机在垃圾 衍生燃料生产设施（除过大的材料）和从材料回收设 施中分离纸板和纸。Disc screens圆盘筛：圆盘筛的应用类似于滚筒筛。2、Mechanical Separation 机械分选Magnetic Separation 磁选 Ferrous metal 铁类 金属磁分离是由将有色金属利用磁性原理从混合废物 中分离出来Electrostatic Separation 电选（静电分选）Nonferrous 非铁类从导体中分离出非导体固体废物。Density Separation 密度分选Air classification 风选风选是由

20、密度分离固废，轻质（有机物，可燃物），其 他（无机物，金属） StonerStoner was initially designed to remove stones and other heavy rejects from commodities such as wheat. Stones are used to separate heavy grit from organic material in trommel underflow （undersize） streams.压实 Densification（Compaction）压实是一种用来提高材料的密度提高密度以便它可以 储存和运输更

21、便宜，作为制备致密的一种手段，垃圾 衍生燃料的单元操作.设备：1.Baler捆扎机：在高压下操作，一般是100 到200磅/平方英寸，他们生产的相对小，紧包垃圾 或回收的材料。3 .Can Crusher罐压碎机：用于粉碎铝和锡罐。各操作单元的原理与设备Size Reduction （shredder-hammer mill, shear shredder）破碎（破碎机锤式破碎机，剪切式破碎机） Screen （Vibrating, Rotary, Disc Screens） 筛分（振动筛、滚筒筛、圆盘筛）Densification （Baler, can crusher）压实（捆扎机，罐压碎

22、机）资源（材料，物料）回收中心的运作Development and Implementation of MRF'sA. Function of MRFB. Engineering ConsiderationC. Typical Materials Recovery Facilities Typical MRF Flow diagrams for source-separated wastes and commingled wastes来源分离收集和混合收集的垃圾的典型资源回收流程 图自学D. Planning and Design Process for MRF's 1.可 行

23、性分析。技术经济价值。磁流变液的成整体的协调（IWM整合废物管理）计 划。经济、资本和运营成本。对波动价格影响的敏感性分 析尤为重要。所有权与经营权。公共、私人、联合。2 .初步设计。3 .最终的设计。F. Issues for MRFsModule 4Combustion （焚烧）定义 Organic matter + excess air-N2+CO2+H2O+SO2 + ash +heat1. General （advantages, disadvantages）（焚烧的优 点与缺点）：优势（1）约90%体积和75%重量减少（2） 如果LF可能需要100秒的时间，则在几秒钟内销毁（3）

24、可控制空气排放一一干/半干/湿系统（4）灰渣通常是非 易腐、不育、惰性（5）所需的小处置区（6）热能回收 /能源销售可以抵消成本缺点（1）高资本成本（2）需要熟练的操作人员（3） 不是所有的材料都是焚烧（3.35mj / kg）（4）有些 材料需要补充燃料（5）空气污染可能超过燃烧设备 的成本（6）液体排放来源：除尘、湿式除尘器、泵的 密封、清洗、冷却塔排污。2. factors influence on combustion（3T）（影响焚烧 的3T因素）：Turbulence （垃圾和空气混合）Times （烟 气停留时间大于 2s） Temperature （1800° F）3

25、. Description of Combustion Process （焚烧过成 的描述）：（1）废物到达倒入储存坑（2）天车抓斗将 垃圾进入斜道，由此进入垃圾炉（3）垃圾融入炉栅， 运送并燃烧，炉栅下通空气（4）气体及小颗粒接触燃 烧（5）烟气和管道内水进行热交换（6）烟气处理（7） 清洁烟气排放（9）无燃烧物质和灰进行水冷4. Combustion systems （焚烧系统）Mass-Fired combustion systems （质量焚烧系统/机 械炉排焚烧系统）RDF-Fired combustion systems （垃圾衍生燃料焚烧 系统）Fluidized bed inc

26、inerator （流化床式焚烧系统） Rotary kiln incinerator （回转窑式焚烧系统） 5. Pyrolysis热解定义（定义：吸热、无氧）与燃烧和 气化过程相反，放热过程是高度放热的，热解过程是高 度吸热的，需要外部热源（1）破坏蒸馏（2）在无氧环 境下将热不稳定有机物转化为气体、液体和固体组分 （稳定）的热裂解反应（3）热解系统利用外部热源在无 氧环境中产生吸热反应6. Pyrolysis热解产物（产物:气体，焦油/油，碳黑） （1）气流 CO，CO2，H2，CH4，C2H6，C2H4 （2）焦油/油-乙酸、丙酮、甲烷、复合含氧烃（3）碳，其他惰性 物质7. Gasi

27、fication气化定义：（部分燃烧，缺氧）：气 化是部分燃烧的固体废物缺氧条件下产生的可燃气体， 含有一氧化碳、氢气、和一些气体饱和烃8. Environmental Control Systems（环境控制系统） 颗粒Particulates: （1）ESP颗粒物：静电除尘，布袋 除尘（2）NOx:选择性催化还原脱硝SCR,SNCR选择性 非催化还原脱硝（3）Acid gases酸性气体 （HCl,HF,SO2,NO2）:湿式洗涤，干式洗涤（4）Dioxins Furans 二 恶 英 1.Temperature:890-1070C 2.Time:gas>2s 3.混合度4.减少CO

28、产生9. ENERGY RECOVERY SYSTEMS （能量回收系统）：能源 回收有助于抵消运营成本和降低空气污染控制设备的 资本成本。可以产生热水或蒸汽。热水可用于空间加热 应用。蒸汽可以用来取暖和发电。10. 三种热技术的比较：焚烧过程是物质的快速氧化导 致的燃烧过程，是放热反应。需要过量的空气。产生氮 气，二氧化痰，水，二氧化硫和灰尘；气化过程是部分 可燃物在缺氧条件下的放热过程，产生一氧化碳，氢气 和气体饱和烃；热解过程与焚烧和汽化过程相反，是高 度吸热反应，需要外部热源。热解过程是在无氧环境下 将不稳定有机物转化为气体、液体和稳定的固体组分 的热裂解反应。第五章堆肥的原理：各种有

29、机物在充足的氧气条件下在好氧 微生物的作用下产生二氧化碳，水，碳酸盐和硫酸盐 等无机物和腐殖质，放出热量。分类Aerobic :（好氧）高温 无臭味降解速度快 Anaerobic:（厌氧）低温有臭味降解速度慢 控制好氧堆肥的条件1.含水率50-70% 2.碳氮比20-30 3.温度50-60°C :太高，>65° C destroys organisms必须 >50° C to destroy pathogens 4.粒径 25- 75mm： Small to increase surface area; Large to avoid anaerobi

30、c conditions 5.pH 7-7.5 not>8.5 6.需氧量 7.有机物含量 20-80% 堆肥技术/方法（1）野积式堆肥（开放）The material to be composted is shredded into 1-3 inch pieces and the moisture is adjusted between 50-60%.The material is formed into triangular shapes called windrows which may be 6-7 feet high and 14-16 feet wide.The windro

31、ws are turned twice a week to maintain aerobic decomposition and the temperature is maintained at 131°F （55°C）. Takes 3-4 weeks and cured for an additional 3-4 weeks without turning. 2-4 months for decomposition.（发酵速率慢，有臭味，温度不易保持，难以无害 化）（2）静堆式堆肥（开放）MSW is placed on top of exhaust piping in

32、 mounds 7-8 feet high. Each pile has its own blower to deliver air, oxygen.3-4 weeks of processing with an equal period for curing. 6-12 weeks for decomposition.（发酵速率中等，有臭味，温度不易保持，难以无害 化）（3）筒仓式堆肥（密闭）MSW placed in a chamber or vesselTakes 1-2 weeks and 4-12 weeks of curing. （发 酵速率快） 厌氧消解 过程The first

33、step水解阶段 involves the hydrolysis of higher-molecular-mass compounds into compounds suitable for use as a source of energy and cell tissue.The second step 产酸阶段 involves the bacterial conversion of the compounds resulting from the first step into identifiable lower-molecular- mass intermediate compoun

34、ds.The third step产甲烷阶段 involves the bacterial conversion of the intermediate compounds into simpler end products, principally methane andcarbon dioxide.原理Organic matter+H20+nutrients=new cell+ resistant organic matter+CO2低固体厌氧消解 Low-solid Anaerobic Digestion 定义 is a biological process in which organ

35、ic wastes are fermented at solids concentrations equal to or less than 4 to 8 percent.过程 The fist step involves the preparation of the organic fraction of the MSW.The second step involves the addition of moisture and nutrients, blending, pH adjustment to about 6.8, and heating of the slurry to betwe

36、en 55°C and 60°C, and the anaerobic digestion is carried out in a continuous-flow reactor whose contents are mixed completely. The third step in the process involves the capture, storage, and if necessary, separation of the gas components.高固体厌氧消解 High-solids anaerobic digestion 定义 is a bio

37、logical process in which the fermentation occur at a total solids content of about 22 percent or higher.过程 same as low-solid anaerobic digestion. The principal difference is at the end of the process, where less effort is required to dewater and dispose of the digested sludge.比较好氧堆肥和厌氧堆肥好氧堆肥厌氧堆肥能量使用

38、消耗能量提供鞫量最终产物腐殖质，二氧化碳， 水污泥，二氧化碳，甲 烷体积减少50%50%发酵时间20-30d20-40d熟化时间30-90d30-90d首要目的减量化产生能量次要目的堆肥减量，废物稳定化第八章Solid wastes for disposal什么样的废弃物需要处置不可回收、MRF处理后残留的、物质和能量转化后剩余 的。Definition of Termes卫生填埋（solitary landfill）填埋MSW,最大目的是无害化安全填埋（secure landfill）对危险固废的处置单元（cell）一天填一个单元日覆土（daily cover）每日填埋的废料上覆盖的土层：防

39、 止垃圾被吹走，阻止蚊蝇，控制雨水渗透升层（lift）填埋过一个或多个单元后，盖上覆土后，在 覆土上继续填埋的为一个升层平台（bench）功能：保持边坡的稳定性，并可设排水管 和气体收集管最终覆土层（final cover layer）在所有填埋后在表面上铺 的土层：功能：在防渗层上的管子，增强地表水排水；拦 截渗透水；支持地表植被填埋衬里（landfill liners）常有粘土和土工膜组成防止 渗滤液和气体的扩散填埋系统控制：包括衬里、垃圾填埋场渗滤液的收集和 提取系统、填埋气体收集和提取系统、日常和最终覆盖 层。渗滤液（leachate）：填埋场下部产生的液体包括溶解 和悬浮固体、水一般

40、来自排水降水和地表水渗透填埋气体（landfill gas）填埋场中产生的混合气体包括 甲烷二氧化碳等环境监测系统（environmental monitoring）通过对填埋 场中的液体气体样品进行检测以确定填埋物所处阶段 封场（landfill closure）当填埋完成后，将填埋场封闭以 保证安全封场后监控（post closure care）封场后针对填埋进行头 期监控，以维持其反应安全Concerns with the Landfilling of SoldWaste废物填埋带来的一些问题产生臭气，填埋产生的气体导致温室效应，渗滤液污染 地下水及地表水，滋生致病菌，影响健康Landf

41、ill methods 填埋方法 适用情况Excavated Cell/Trench Method （壕沟法）大量覆盖料，地 下水远离地表优点：提供一部分承建土比较经济Area Method （地面法）地下水位较高，不宜挖掘时：1）地面水位高，不能用壕沟法时，用地面法2）进口 土壤。外来提供承建土 3）铺设衬土和滤液系统4）筑 坝（稳定堆体）Canyon/depression method （峡谷法）凹凸不平 洼地：1）填埋方法相同2）人工的一个凹地（矿场）、天然的 凹地（峡谷等）3）缺点：排水难（因为地势低，容易 积水，需要有很好的排水设施。）Site Consideration 选址考虑运

42、输距离：离垃圾产生点近，远离政治中心可用的土地面积：25年交通便利，地点位置：方便出入，靠近高速公路覆土材料：方便取土气候状况：对排水和渗滤液控制、少风少雨地表水：越少越好水文地理条件：保护地下水免受渗滤液污染，保护当地建 筑免受甲烷沼气影响周围环境：居民区、自然保护区最终的潜在用途：封场后可建设公园等Composition and Generation of Gases 气体的组分和产 生：由CH4 CO2 N2 O2硫氧化物等组成。CH4上升， CO2下降使地下水pH下降，硬度升高。填埋场厌氧消解过程 Anaerobic digestion process in landfillPhase I -Initial Adjustment （初始阶