固体废物处理处置与资源化第三章固体废物的处理课件

1、第三章 固体废物的处理 人类在生产和生活活动过程中产生的大量固体废弃物不仅侵占了大量的土地资源，而且严重污染了人类赖以生存的环境，对人类自身的生存空间造成巨大的威胁。同时还考虑到资源不断被浪费和破坏，使有限的资源更为短缺的现象。经过处理后的固体废弃物可大大地降低废物的数量，回收其中贮存的能源及有用物质，同时也能够缓解废物对环境污染造成的压力，从而实现了固体废物的“资源化、减量化、无害化”要求。 本章主要介绍了固体废弃物的固化处理、化学处理、焚烧处理、热解处理和生物处理方法。针对各类性质不同的固体废物采用相应的处理技术使之转化为便于运输、贮存、资源化利用以及最终处置的形态。 第三章 固体废物的处

2、理第一节 固体废弃物的固化技术第二节 固体废弃物的化学处理法第三节 固体废弃物的焚烧处理法第四节 固体废物的热解 第五节 固体废弃物的生物处理法第一节 固体废弃物的固化技术 固化处理技术主要是针对固体废弃物中的危险废物的无害化处理。该技术是利用物理，化学方法，将危险废物中的所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减小废物的毒性和迁移性，同时改善处理对象的工程特性（例如渗透性，可压缩性和强度等），以便运输、贮存、利用和处置。 理想的固化产品应具有良好的机械性能，抗渗透、抗浸出、抗干湿，抗冻融特性。 第三章 固体废物的处理第一节 固体废弃物的固化技术1.定义：水泥固化是以水泥为固化剂将危险废物进行固

3、化的一种处理方法。2.原理：水泥固化过程是将废物与水泥进行混合，必要时需加水使之水化。水化后的水泥形成与岩石性能相近的、整体的钙铝酸盐的坚硬晶体结构。废物被渗入水泥基质中，在一定条件下，废物经过物理的、化学的作用更进一步减少它们在废物水泥基质中的迁移率。 一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化 包胶固化是采用某种固化基材对废物块或废物堆进行包覆处理的方法。 第一节 固体废弃物的固化技术3.水泥固化剂：可用作固化剂的水泥有，普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等。 实际应用中，可根据固化废物的种类、性质进行选择。其中最常用的是普通硅酸盐水泥。4.水泥固

4、化应用：（1）电镀污泥固化处理：一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化第一节 固体废弃物的固化技术一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化电镀污泥水泥固化处理流程图第一节 固体废弃物的固化技术（2）汞渣水泥固化处理：（3）水泥固化工艺及影响因素 pH值 pH值8时，许多金属离子可以不溶性的氢氧化物和碳酸盐的形式存在，一些金属离子还可以转入到固化体的晶格中。但是，pH值过高，会形成带负电荷的羟基络合物，溶解度反而升高。 一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化第一节 固体废弃物的固化技术水、水泥和废物的比例 水灰比一般控制在1：2左右时水泥具有良好的和易性。水分过

5、小，则无法保证水泥的充分水合作用；水分过大，则会出现泌水现象，影响固化块的强度。凝固时间 一般初凝时间应大于2小时，终凝时间应在48小时以内。凝结时间可通过添加促凝剂（偏铝酸钠、氯化钙、氢氧化铁等无机盐）、缓凝剂（有机物、泥沙、硼酸钠等）及减水剂加以控制。一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化第一节 固体废弃物的固化技术其它添加剂 加入适量的沸石或蛭石，可消耗一定的硫酸或硫酸盐，从而避免因生成水化硫酸铝钙而导致固化体的膨胀和破裂。 加入少量硫化物可以有效固定重金属离子等，从而减小有害物质的浸出速率。养护条件 水泥固化一般在室温下进行，相对湿度为80%以上，养护时间为28d。固化产物

6、性能 一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化第一节 固体废弃物的固化技术 固化产物性能包括产品的机械强度和抗浸出性。若对最终产物进行填埋或贮存时，其抗压强度可控制在980.74903.3KPa；若准备利用固化产物作建筑材料时，其抗压强度需要达到10MPa以上。 对浸出性能要求浸出液中污染物的浓度应低于相应污染物浸出毒性的鉴别标准。 此外还应考虑固化产物的抗冻-融、抗干-湿特性。（4）水泥固化的混合方法及设备 外部混合法一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化第一节 固体废弃物的固化技术 该法是将废物、水泥、添加剂和水在单独的混合器中进行混合，经过充分搅拌后再注入处置溶器中

7、。容器内混合法 该法是以最终处置用的容器作为混合容器，先向容器中加入废物、水泥、添加剂和水，然后以可动式螺旋搅拌装置搅拌混匀。 注入法 该法是先在容器中填充废物混合材料，然后将水泥浆或废液注入空隙中的一种混合固化合法。根据注入物料的差异，又分为水泥注入法和废液注入法。 一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化第一节 固体废弃物的固化技术一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化外部混合法图 容器内混合法 第一节 固体废弃物的固化技术一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化水泥注入法图废液注入法第一节 固体废弃物的固化技术（5）水泥固化的特点 优点：固化处理技术已相当

8、成熟；固化工艺和设备较简单，设备和运行费用低；水泥原料和添加剂价廉易得；对含水量较高的废物可以直接固化，无须对废物进行脱水；固化产品经过沥青涂覆能有效地降低污染物浸出，固化体的强度、耐热性和耐久性好；产品适于投海处置或作为路基、建筑物基料。 缺点：固化体的体积和质量均增大，体积一般增大1.5倍；固化产物中有机物的分解增加渗透性，降低结构强度；固化体中污染物的浸出率较高；水泥的碱性能使铵离子变成氨气释放出来。一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（一）水泥固化第一节 固体废弃物的固化技术1、原理：石灰固化是以石灰为主要固化基材，以粉煤灰、水泥窑灰等凝硬性物料为添加剂，与适量的水混合，石灰与含有活性

9、氧化铝和二氧化硅的凝硬性物料结合会生成粘结性物质而将废物包裹起来的方法。2、石灰固化应用石灰固化法基本上应用于处理重金属污泥等无机污染物。目前主要用于处理钢轨、机械工业酸洗钢铁部件时排放的废液和废渣、电镀污泥、烟道气脱硫废渣及石油冶炼污泥等。固化体可作为路基材料或砂坑填充物。 一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（二）石灰固化第一节 固体废弃物的固化技术3、石灰固化特点 优点：所用物料价格便宜、易得，同时添加剂本身也是废物，实现了以废治废；工艺设备简单，操作方便；被处理的废物不要求完全脱水，可在常温下操作，没有废气处理问题。 缺点：是固化体有较大的体积膨胀，增加清运处置难度；固化体强度较低，易

10、被酸性介质浸蚀，须进行表面涂覆。 一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（二）石灰固化第一节 固体废弃物的固化技术1.原理：热塑性材料固化技术是利用熔融的热塑性物质在高温下与危险废物混合，经加热冷却后，使废物被固化的热塑性物质所包容。 2.应用：该法主要用于处理量少的剧毒废弃物。目前以沥青固化发展较快。它一般被用来处理放射性蒸发残液、废水化学处理产生的污泥，焚烧炉产生的灰粉，以及毒性较高的电镀污泥和砷渣等危险废物。 一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（三）热塑性材料固化 第一节 固体废弃物的固化技术高温熔化混合蒸发法 高温熔化混合蒸发法是将废液加入预先熔化的沥青中，在150-230下搅拌混合蒸

11、发，待水分和其它挥发组分排出后，将混合物排至贮存器或处置容器中。暂时乳化法 放射性泥浆的暂时乳化法沥青固化分三个步骤进行； 将污泥浆、沥青与表面活性剂混合成乳浆状； 分离除去大部分水分， 进一步升温干燥，使混合物脱水。 一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（三）热塑性材料固化 第一节 固体废弃物的固化技术化学乳化法 化学乳化法的操作步骤也分三步进行：将放射性废物在常温下与乳化沥青混合，将混合物加热，脱去水分；将脱水干燥后的混合物排入废物容器，待冷却硬化后即形成沥青固化体。 一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（三）热塑性材料固化 第一节 固体废弃物的固化技术一、包胶固化 第三章 固体废物的处理

12、（三）热塑性材料固化 高温混合蒸发沥青固化流程第一节 固体废弃物的固化技术3.热塑性材料固化的特点 优点：是固化体空隙率低，致密度高，污染物的浸出率比水泥法和石灰法低得多；增容比小，降低了容器费、运输费及最终处置费；固化体对水溶液有良好的阻隔性，有较强的耐腐蚀性和抗微生物侵蚀性；固化体不需要长时间的养护。 缺点：是废物须预先干燥脱水、破碎后才能进行操作；操作过程需在高温下进行，能耗高，且易产生大量挥发性物质，其中有些是有毒有害的；热塑性材料价格昂贵，操作复杂，需要特殊设备和专业的操作人员。一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（三）热塑性材料固化 第一节 固体废弃物的固化技术1.有机物聚合固化原

13、理 有机物聚合固化实际上是一种由小分子变成大分子的交链聚合过程。该技术是将热固性有机聚合物的单体与经过粉碎处理的废物充分地混合，在助絮剂和催化剂的作用下产生聚合以形成海绵状的聚合物质，每个废物颗粒周围形成一层不透水的保护膜，从而使废物被聚合物包封起来。2. 热固性有机聚合物：通常使用的有脲醛树脂、聚酯、聚丁二烯等，有时也可用酚醛树脂或环氧树脂。一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（四）热固性有机物聚合固化 第一节 固体废弃物的固化技术3.有机物聚合固化应用 该法主要用于处理小量、高危害性废物，如剧毒废物，医院或科研单位产生的小量放射性废物以及含重金属、油及有机物的电镀污泥。 4.有机物聚合固化

14、特点 优点：是可以在常温下操作；所需添加剂数量较小，固化体的增容比小；固化体密度小、不可燃。 缺点：是操作过程复杂，要求技术人员操作熟练，以保证固化质量；有机聚合物自身价格高昂；固化体耐老化性能差；固化体松散，需装入容器处置，增加了处置费用。一、包胶固化 第三章 固体废物的处理（四）热固性有机物聚合固化 第一节 固体废弃物的固化技术 自胶结固化是利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。该技术主要用来处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物，如磷石膏、烟道气脱硫废渣等。废物中二水合石膏含量最好高于80%。1.自胶结固化原理 废物中的CaSO42H2O与CaSO32H2O在加热到脱水温度（10717

15、0）以后逐渐生成CaSO41/2H2O和CaSO31/2H2O,这两种物质在遇水以后重新恢复为二水化物，并迅速凝固和硬化。将含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物在控制温度下煅烧，然后与特制的添加剂和填料混合成为稀浆，经过凝结硬化过程即可形成自胶结固化体。二、自胶结固化 第三章 固体废物的处理第一节 固体废弃物的固化技术2.自胶结固化应用二、自胶结固化 第三章 固体废物的处理烟道气脱硫泥渣固化流程 第一节 固体废弃物的固化技术3.自胶结固化特点 优点：以石灰、水泥灰、粉煤灰等工业废物为添加剂，实现了共同处置；固化体具有抗渗透性高、抗微生物降解和污染物浸出率低的特点；工艺简单，不需大量添加剂，凝结硬化时

16、间短。 缺点：只限于处理含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物，应用面较为狭窄；此外还要求熟练的操作技术和比较复杂的设备，煅烧废物需要消耗一定的能量。二、自胶结固化 第三章 固体废物的处理第一节 固体废弃物的固化技术1、玻璃固化原理 玻璃固化技术是将待处理的危险废物首先在高温下煅烧，使之形成氧化物，再与加入的添加剂和熔融的玻璃质混合，在1000温度下烧结，冷却后形成十分坚固而稳定的玻璃体。2、玻璃固化方法 玻璃固化的方法可分为间歇式和连续式两种。三、玻璃固化 第三章 固体废物的处理第一节 固体废弃物的固化技术3、玻璃固化应用 （1）磷酸盐的玻璃固化三、玻璃固化 第三章 固体废物的处理磷酸盐玻璃固化流程

17、 第一节 固体废弃物的固化技术3、玻璃固化应用 （2）硼酸盐的玻璃固化三、玻璃固化 第三章 固体废物的处理硼酸盐玻璃固化流程 第一节 固体废弃物的固化技术4、玻璃固化特点 优点：处理效率最高，有害元素的浸出率最低，固化体减容系数最大；固化体有较高的导热性，热稳定性和辐射稳定性，固化体可以用作建筑材料。 缺点：高温热融需消耗大量的能源，处理费用高昂；工作温度高，设备腐蚀严重；装置较复杂，需要特殊的设备及专业的人员；不适于处理具有可燃或挥发性的废物。三、玻璃固化 第三章 固体废物的处理第二节 固体废弃物的化学处理法 化学处理法是采用化学转化方法破坏固体废弃物中的有毒有害的化学成分从而达到无害化，或

18、将其转变为适于进一步处理、处置的形态。 化学转化反应条件复杂且受多种因素影响，因此仅限于对废物中某一成分或性质相近的混合成分进行处理，而成分复杂的废物处理，则不宜采用。 该法要视废物的成分、性质不同采取相应的处理方法。目前，化学处理方法主要包括中和法、氧化还原法、化学浸出法等。 第三章 固体废物的处理第二节 固体废弃物的化学处理法第三章 固体废物的处理 中和法是采用适当的中和剂与废渣中的碱性或酸性物质发生中和反应，使之接近中性，以减轻它们对环境的危害。 常用的中和剂有石灰、氢氧化物或碳酸钠用以处理酸性废物；用硫酸、盐酸处理碱性废物。 一、中和法 第三章 固体废物的处理第二节 固体废弃物的化学处

19、理法第三章 固体废物的处理一、中和法 第三章 固体废物的处理（一）硫酸中和法柴油废碱液处理工艺流程 第二节 固体废弃物的化学处理法第三章 固体废物的处理一、中和法 第三章 固体废物的处理（二）二氧化碳中和法二氧化碳处理碱液装置工艺流程 第二节 固体废弃物的化学处理法第三章 固体废物的处理二、氧化还原法 第三章 固体废物的处理 该法是通过氧化或还原化学反应，将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒、有害成分转化为无毒或低毒，且具有化学稳定性的成分，以便无害化处置或进行资源回收。第二节 固体废弃物的化学处理法第三章 固体废物的处理二、氧化还原法 第三章 固体废物的处理（一）煤粉焙烧还原法 将铬渣与适

20、量的煤粉或活性炭、锯末等含碳物质均匀混合，加入回转窑中，在缺氧的条件下进行高温焙烧（500800），利用焙烧过程中产生的一氧化碳作还原剂，使铬渣中的六价铬被还原为三价铬。第二节 固体废弃物的化学处理法第三章 固体废物的处理二、氧化还原法 第三章 固体废物的处理（二）药剂还原法 1、酸性还原法 用酸将碱性铬渣调成酸性，再加入硫酸亚铁、亚硫酸钠、重亚硫酸钠、硫代硫酸钠、醇等还原剂，将六价铬还原为三价铬，以硫酸亚铁为还原剂的反应如下式所示： CrO42-+3Fe2+8H+Cr3+3 Fe3+4H2O第二节 固体废弃物的化学处理法第三章 固体废物的处理二、氧化还原法 第三章 固体废物的处理（二）药剂还

21、原法 2、碱性还原法 在碱性铬渣中加入硫化物、硫氢化物（如硫化钠、硫化钾、硫氢化钾、硫氢化钠等）将六价铬离子还原成三价铬离子。硫化钠湿法解毒是一种有代表性的方法，其反应式是： 8Na2CrO4+6 Na2S+23H2O=8Cr(OH)3+3 Na2S2O3+22 NaOH第二节 固体废弃物的化学处理法第三章 固体废物的处理三、化学浸出法第三章 固体废物的处理 化学浸出法：是选择合适的化学溶剂（如酸、碱、盐水溶液等）与固体废物发生作用，使其中有用组分发生选择性溶解，然后进一步回收的处理方法。 该法可用于含重金属的固体废物的处理，特别是在石化工业中废催化剂的处理上得到广泛的应用。 第二节 固体废弃

22、物的化学处理法第三章 固体废物的处理三、化学浸出法第三章 固体废物的处理 废银催化剂中回收金属银工艺流程 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 焚烧法是对固体废物进行高温热处理的一种方式，它是指在高温条件下，废物中的可燃组分与一定的过量的空气在焚烧炉内进行的化学反应，释放出热量并最终转化为高温的燃烧气和少量性质稳定的固体残渣。 第三章 固体废物的处理第三节 固体废弃物的焚烧处理法 固体废物的热值是指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，以kJkg表示。 有害废物焚烧，一般需要热位为18600kJkg。美国城市垃圾中可燃成分总热值较大，能够维持燃烧。而我国城市垃圾中可燃成分低，我国城市垃圾的平均低位热

23、值只有约600kcal/kg，低于国家规定的1000kcal/kg入炉垃圾最低热值标准。一般达不到维持燃烧所必须的热值，需要添加辅助燃料才能燃烧。第三章 固体废物的处理一、可燃固体废物的热值 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 1.减量化：经过焚烧处理，一般可使废物体积减少80%90%，质量减少50%80%。在一些新设计的焚烧装置中，焚烧后的废物体积只有原来体积的5%，甚至更少。 2.无害化：经焚烧处理后，废物中的细菌、病毒能被彻底消灭，氨气、有机废气等各种恶臭气体得到高温分解，烟气中的有害成分经过处理达标后排放。 3.资源化：许多固体废物含有潜在的能量，可通过焚烧回收利用。 第三章 固体废物的处

24、理二、焚烧处理的目的及方式 （一）焚烧处理的目的 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 1.表面燃烧：指固体废物不含挥发组分，燃烧只在固体表面进行，而且在燃烧过程中不产生熔融产物或分解产物，燃烧速度由空气中的氧向固体表面扩散速度及固体表面氧化反应速率所决定。 2.分解燃烧：指废物在炉内着火燃烧前某一温度逸出挥发分，此气体挥发分在炉内作扩散燃烧，当挥发分的逸出速度大于燃烧速度时，则燃烧不完全，会产生黑烟。 第三章 固体废物的处理二、焚烧处理的目的及方式 （二）焚烧处理的方式 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 1、焚烧温度 焚烧温度越高，反应速度越快，废物中有机毒物的分解和破坏就越彻底，废物焚烧的越完全，

25、同时可抑制黑烟的产生。但过高的焚烧温度不仅增加燃烧消耗量，而且会增加废物中金属的挥发量及氮氧化物的产生量，引起二次污染，同时还会损坏炉子的耐火材料和锅炉管道。 2、停留时间 停留时间指废物中有害组分在焚烧炉内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要的时间。第三章 固体废物的处理三、焚烧处理的基本工艺条件及工艺流程（一）焚烧处理工艺条件 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 一般认为，废物颗粒粒径越小，与空气接触的表面积越大，燃烧速度就越快，停留时间就越短。此外，废物含水量越大，干燥所需的时间就越长，垃圾在炉内所停留的时间也就越长。 对于垃圾焚烧，如温度在8501000之间，有良好的搅

26、拌与混合，使垃圾的水汽易于蒸发，燃烧气体在燃烧室的停留时间约为12s。3、搅拌混合程度 第三章 固体废物的处理三、焚烧处理的基本工艺条件及工艺流程（一）焚烧处理工艺条件 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 要使废物燃烧完全，减少污染物形成，必须使废物与助燃空气充分接触，燃烧气体与助燃空气充分混合。 焚烧炉所采用的搅拌方式有空气搅动、机械炉排搅动、流态化搅动及旋转搅动等，其中以流态化搅动效果最好。4、过剩空气系数 过剩空气系数即实际供应的空气量与理论空气量的比值，用m表示。 增大m值可提供过量的氧气，又可增加焚烧炉内的湍流程度，有利于废物中有机可燃物的完全燃烧，第三章 固体废物的处理三、焚烧处理的基

27、本工艺条件及工艺流程（一）焚烧处理工艺条件 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 但m值过大，又会降低炉内燃烧温度，影响燃烧效率，同时还会增加燃烧系统的排气量。 m值因焚烧废物的种类而异。对于废液、废气的焚烧，m的值一般取1.21.3；对于固体废物的焚烧，m值通常取1.51.9，有时甚至在2以上才能达到较完全的焚烧。5、废物的性质 有机成分多、热值高的废物，燃烧过程就越易进行，燃烧效果越好。垃圾尺寸越小，比表面积越大，与周围氧气接触越充分，传热传质的效果就越好，燃烧越完全。 第三章 固体废物的处理三、焚烧处理的基本工艺条件及工艺流程（一）焚烧处理工艺条件 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体

28、废物的处理三、焚烧处理的基本工艺条件及工艺流程（二）焚烧处理的工艺流程 城市垃圾焚烧处理的典型工艺流程如下图：第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （一）焚烧系统 1、贮存及进料系统：由垃圾贮坑、抓斗、破碎机、进料斗及故障排除设备组成。2、焚烧系统：即焚烧炉本体内的设备，主要包括炉床及燃烧室。3、废热回收系统：包括布置在燃烧室四周的锅炉管、过热器、节热器、炉管吹灰设备、蒸汽导管、安全阀等装置。 4、发电系统 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （一）焚烧系统 由锅炉产生的高温高压蒸汽被导入发电机后，在急速冷凝的过

29、程中推动发电机的涡轮叶片，产生电力，并将未凝结的蒸汽导入冷却水塔，冷却后贮存在凝结水贮槽，经由饲水泵再打入锅炉管中，进行下一循环发电工作。5、纯水处理系统：主要处理外界送入的自来水或地下水，将其处理到纯水或超纯水的品质，再送入锅炉水循环系统。其处理方法包括活性炭吸附、离子交换及反渗透等。第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （一）焚烧系统 6、废气处理系统 焚烧烟气在排入大气之前必须进行净化处理，使其达到排放标准。近年来多采用干式或半干式洗烟塔去除酸性气体，配合滤袋集尘器去除悬浮微粒及其它重金属等物质。7、废水处理系统 废水处理系统一般由多种物理、化学及

30、生物处理单元所组成。第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （一）焚烧系统 8、灰渣收集及处理系统 合并收集方式 分开收集方式 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （二）焚烧设备 垃圾焚烧厂的设备系统非常复杂，包括垃圾接受系统，焚烧系统，辅助设备系统。垃圾焚烧设备系统组成如图所示： 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （二）焚烧设备 1、机械炉排焚烧炉机械炉排炉燃烧的概念图 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （二）焚烧设备 机械炉

31、排大体可分为三段：干燥段、燃烧段、燃烬段。（1）干燥段：减小城市垃圾的含水率，垃圾在干燥带上的滞留时间经约为30min。 （2）燃烧段：使干燥段垃圾干燥、热分解产生还原性气体燃烧。垃圾在燃烧段的滞留时间约为30min。总体燃烧空气的60%80%在此段供应。 （3）燃烬段：将燃烧段送来的固定碳素及燃烧炉渣中未燃尽部分在燃烬段上停留1h ，以使其完全燃烧。保证燃烬段上充分的滞留时间，可将炉渣的热灼减率降至1%2%。第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （二）焚烧设备 2、回转窑焚烧炉第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备

32、 （二）焚烧设备 2、回转窑焚烧炉形式：顺流式和逆流式。优点：适应性强，操作弹性大，可焚烧多种液体和固体废物；由于回转窑炉机械结构简单很少发生事故，能长期连续远行。缺点：热效率低，只有35%40%左右，因此处理较低热值固体废物时，须加入辅助燃料。排出的气体温度低，经常带有恶臭味，需设高温燃烧室或安装脱臭装置。第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （二）焚烧设备 3、流化床焚烧炉应用：可用于焚烧污泥、煤和城市生活垃圾及有害工业废物等。其特点是适于焚烧含水率高的废物。分类：固定层流化床，沸腾流动层流化床和循环流动层流化床 垃圾流化床焚烧炉主要是沸腾流动层状态

33、。 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （二）焚烧设备 3、流化床焚烧炉流化床焚烧炉的结构 循环流化床焚烧炉第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （二）焚烧设备 3、流化床焚烧炉优点：废物、热载体和空气处于一种完全混和状态，颗粒和气体间的传热、传质速度快，所以处理能力大；炉体小，炉内可动部件少，炉本体的故障少，造价便宜。缺点：废物需破碎后才能进行焚烧；比机械炉排多设置了流动砂循环系统，且流动砂对炉排造成的磨损较大；燃烧速度快，燃烧空气的平衡较难，较易产生CO；炉内温度控制较难。此外，因压力损失大存在动力消耗大的问

34、题。第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理四、焚烧系统及焚烧设备 （二）焚烧设备 4、多膛焚烧炉 这种炉型是工业中常见的焚烧炉，可适用于各类固体废物的焚烧。其结构如图所示 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区生活垃圾焚烧厂 1、引言 2001年底，我国第一个处理能力达1000 td的大型生活垃圾焚烧厂在浦东新区投入试运行并成功并网发电，这意味着生活垃圾焚烧技术的应用已进入了一个全新的阶段。2、新区的垃圾现状（1）垃圾产量和来源 近年来，新区生活垃圾日均量增加趋势如下图所示。生活垃圾中居民垃圾占75，近年产量基本稳定；集市垃圾历年来有

35、所下降；而商业垃圾近年呈增长趋势。 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区生活垃圾焚烧厂 浦东新区历年城市生活垃圾日均产生量 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区生活垃圾焚烧厂 （2）热值和组分 浦东新区近年垃圾热值和组分情况分别见表3-3、3-4 测定项目居民工商企事业中转站混合组分样平均水分/% 59.5747.0845.1356.45平均低位热值/4813.467713.875668.765538.56表3-3 19961997年浦东新区生活垃圾水分、热值平均值第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章

36、 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区生活垃圾焚烧厂 表3-4 19961997年浦东新区生活垃圾组分平均值来源垃圾组分/%(质量) 纸类 塑料竹木布类厨余果皮 金属 玻璃渣石居民8.4312.830.802.8260.0011.040.612.940.97商业办公31.9022.910.770.5830.646.581.535.010.08工厂27.3516.440.383.9534.157.602.116.421.60集市6.1710.841.271.2069.297.820.380.852.18中转站10.7613.471.261.9855.436.220.553.007.35混合

37、组分样12.3013.980.782.6455.3310.100.833.011.03第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区生活垃圾焚烧厂 3、浦东新区生活垃圾焚烧厂工艺设计方案（1）基本设计参数 处理规模为365000 ta；设计热值为6060 kJkg，波动范围46007500 kJkg；烟气排放标准系引进国外(法国)现行欧盟标准(见表3-5)。第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区生活垃圾焚烧厂 污染物名称欧盟排放标准期望值污染物名称欧盟排放标准期望值粒状污染物3020氟化氢2氯化氢6030氮氧化物2

38、00242二氧化硫300200汞及其化合物0.010.01一氧化碳5050镉及其化合物0.500.05表3-5 烟气排放标准及该焚烧厂可能达到的烟气排放值 第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区生活垃圾焚烧厂 （2）工艺方案工艺原理流程如图所示：第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区生活垃圾焚烧厂 （3）工艺特点 采用的SITY-2000垃圾焚烧炉排技术，适应低热值、高水分垃圾的焚烧，在设计热值及处理规模范围内基本不用添加助燃油，便可保证焚烧炉内温度高于850，燃烧烟气在高温区停留2s，以彻底分解去除类似二

39、恶英、呋喃等有机有害物质，使焚烧对大气的影响减少到最小程度。热平衡系统设计思路独特，整个工艺可获得较高的热效率，尽可能多的发电上网，提高运行经济效益。按现设计水平每年可向电网供电约1.1亿度。第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区生活垃圾焚烧厂 生活垃圾(不包括大件垃圾)不用经过任何预处理(指破碎、分类等)，可直接进炉焚烧。采用DCS集散系统，使生产控制达到了现代化的水平。在烟气净化工艺中，预留了脱氮装置接口，现有的半干法+布袋除尘器工艺配置，可适应将来更高的环保要求。第三节 固体废弃物的焚烧处理法 第三章 固体废物的处理五、焚烧实例 （一）浦东新区

40、生活垃圾焚烧厂 4、小结（1）垃圾焚烧的社会环境效益（2）垃圾焚烧的经济效益（3）焚烧可成为大城市生活垃圾处理的主流技术第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理一、热解的原理、特点及影响因素（一）热解的原理 热解又叫干馏、热分解或碳化，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、固体，从中提取燃料油、油脂和燃料气的过程。 热解过程可用如下反应方程式表示：第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理一、热解的原理、特点及影响因素（一）热解的原理 热解与焚烧的区别主要表现在以下几个方面：1、焚烧是一个放热的过程，而热解需要吸

41、收大量热量。2、有机物焚烧的主要产物是二氧化碳和水，而热解产物主要是可燃的低分子化合物。3、焚烧产生的热能量大的可用于发电，量小的只可供加热水或产生蒸汽，适于就近利用，而热解产物是气态或液态燃料，便于贮藏和远距离输送。第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理一、热解的原理、特点及影响因素（二）热解的特点 1、热解氧化过程操作简便、安全，焚烧过程便于控制，节省燃料。2、固体废弃物的资源化程度高。3、气体净化工序简单，对大气环境的二次污染较小。4、减容量大，残余炭渣较少，而且炭渣经熔融处理后，垃圾中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中，可从熔融渣中方便地分离并回收有价值的金属，能防止重金

42、属污染，彻底实现了固废处理的无害化。 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理一、热解的原理、特点及影响因素（三）热解的主要影响因素 1、热解的温度与加热速度 低温低速加热条件下，有机物分子有足够时间在其最薄弱的接点处分解，重新结合为热稳定性固体，而难以进一步分解，因而产物中固体含量增加； 高温高速加热条件下，有机物分子结构发生全面裂解，生成大范围的低分子有机物，产物中的气体组分增加。图322是固体废物热解产物的分布与温度的关系。 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理一、热解的原理、特点及影响因素（三）热解的主要影响因素 图3-22 热分解产物分布与温度的关系 第四节 固体废物的热

43、解第三章 固体废物的处理一、热解的原理、特点及影响因素（三）热解的主要影响因素 2、反应时间 若其它反应条件一定，延长停留时间，热解的气态和液态产物就愈多，原料中的有机物质的利用就越充分，但此时处理量会相应变小；相反，缩短停留时间，原料中的有机物质热解不完全，但处理量会相应增大。3、物料性质 物料的组成成分、含水率、粒度等对热解过程有重要影响。 有机物含量高 、物料中含水率低、较小的颗粒粒度 对热解过程有利。第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理一、热解的原理、特点及影响因素（三）热解的主要影响因素 4、供气供氧 若采用空气作氧化剂，由于空气中含有大量N2，加上燃烧过程中产生的CO2、H

44、2O等惰性气体混在热解可燃气中，稀释了可燃气，使热解气体的热值大大降低。纯氧作氧化剂可提高可燃气体的热值，但生产成本也会相应的增加。第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （一）按供热方式的分类1、直接加热法 ：指供给被热解物的热量是被处理的废物部分直接燃烧或者向热解反应器提供补充燃料时所产生的热。 直接加热法的设备简单，可采用高温，其处理量和产气率也较高，但所产气的热值不高。 2、间接加热法：是将被热解的物料下直接供热介质在热解反应器中分离开来的一种方法。 间接加热法的主要优点在于其产品的品位较高；但间接加热法每千克物料所产生的燃气量产气率大大低于直接法。 第四节

45、固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （二）按热解温度的分类 1、高温热解：高温热解的热解温度一般都在1000以上，高温热解方案采用的加热方式几乎都是直接加热法。2、中温热解：中温热解的热解温度一般在600700之间，主要用在比较单一的物料作能源和资源回收的工艺上，像废轮胎、废塑料转换成类重油物质的工艺。3、低温热解：低温热解的热解温度一般在600以下，农业、林业和农业产品加工后的废物用来生产低硫低灰的炭就可采用这种方法。第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （三）按热解炉的结构分类 1、移动床熔融炉方式 移动床熔融炉是城市垃圾热解技术中最成熟的

46、方法，代表性的处理系统有新日铁系统、Purox系统和Torrax系统。（1）新日铁系统：系统主体设备是一高温直接气化熔融炉，通过控制炉温和供氧条件，使垃圾在同一炉体内完成干燥、热解、燃烧和熔融。 熔融炉由上而下分为三段：干燥预热段温度约为300，热解气化段温度为3001000，高温燃烧熔融段温度为17001800 。其工艺流程图323所示：第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （三）按热解炉的结构分类 图3-23 新日铁方式垃圾热解熔融处理工艺流程 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （三）按热解炉的结构分类 （2）Purox系统：本法

47、是由美国Union Carbide Corp开发的，又称U.C.C.纯氧高温热分解法。工艺流程如下图所示。 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （三）按热解炉的结构分类 优点：NOX发生量少；垃圾减容量大，约为95%98%；垃圾预处理工序简单。主要问题是能否供给廉价的氧气。 该系统主要的能量消耗是垃圾破碎过程和1t垃圾热解需要的0.2t氧气的制造过程。可燃性气体产量是0.712 m3/kg (垃圾)、热值为11168 KJ/m3，该气体以90%的效率在锅炉中燃烧回收热量，系统总体的热效率为58%。第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （

48、三）按热解炉的结构分类 （3）Torrax系统：该系统的工艺流程如图所示，由气化炉、二燃室、一次空气预热器、热回收系统和尾气净化系统构成。 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （三）按热解炉的结构分类 2、流化床方式：流化床有单塔式和双塔式两种，其中双塔式流化床已经达到工业化生产规模。其工艺流程如图所示。 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （三）按热解炉的结构分类 优点：交换速度快、反应性能好、分解效率高，处理能力大；又由于热解气体系统内不混入燃烧废气，提高了气体热值，热值为1700018900kJ/m3（标况）。缺点：热损失较大，

49、气体的洁净程度较差。有时须提供辅助燃料。此外，温度应控制在避免灰渣熔化的范围内，以防止灰渣熔融结块。第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （三）按热解炉的结构分类 3、回转窑方式 ：回转窑方式作为最早开发的城市垃圾热解处理技术，代表性的系统是Landgard系统。系统的工艺流程如图所示。 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理二、热解的工艺及设备 （三）按热解炉的结构分类 4、Flush Pyrolysis方式：该方式的代表性系统是Occidental系统，该系统的工艺流程如图所示。 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理三、热解处理实例 （一）废塑料的

50、热解处理 图3-31 三菱公司分解废塑料流程图 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理三、热解处理实例 （二）废橡胶的热解处理 图3-32 某实验厂流化床热解橡胶的工艺流程图第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理三、热解处理实例 （三）城市垃圾的热解 有关城市垃圾热解的研究，美国和日本结合本国城市垃圾的特点，开发了许多工艺流程，有些已达实用阶段。 目前有移动床热分解法、双塔循环式流动床法、管型瞬间热分解法、回转窑热解法、高温熔融热分解及纯氧高温热分解等多种工艺流程和装置。 第四节 固体废物的热解第三章 固体废物的处理三、热解处理实例 （三）城市垃圾的热解图3-33 移动床热分解装置

51、第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理 固体废弃物的生物处理法是指依靠自然界中广泛存在的微生物的氧化分解有机物的能力，将固体废物中易于生物降解的有机组分转化为腐殖肥料、沼气或其它化学转化品，如饲料蛋白、乙醇或糖类，从而实现固体废物的稳定化、无害化与资源化的一种处理方法。 重要的生物处理技术：好氧堆肥技术和厌氧发酵技术。第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 堆肥法就是在一定的人工控制条件下，利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。 根据生物处理过程中起作用的微生物对氧气要求不同，固

52、体废物堆肥可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。 好氧堆肥具有发酵周期短、无害化程度高、卫生条件好、易于机械化操作等优点，所以现代化的堆肥生产一般采用好氧堆肥工艺。第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （一）好氧堆肥原理 好氧堆肥是在有氧条件下，依靠好氧微生物（主要是好氧细菌）的作用来进行的。有机物的好氧堆肥分解可用以下框图表示： 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （一）好氧堆肥原理好氧堆肥过程大致可分成以下三个阶段：中温阶段：又称升温阶段或产热阶段。堆肥初期，堆层基本呈1545的中温，嗜温性微生物利用堆肥中可溶性有机物进行旺盛的生命

53、活动，并释放热量使堆肥温度不断升高。 高温阶段 ：当堆肥温度升高到45以上时，即进入高温阶段。嗜热性微生物分解可溶性有机物质和复杂的有机化合物同时开始了腐殖质的形成过程。 在温度上升的过程中，嗜热性微生物的类群和种群是互相接替的。 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （一）好氧堆肥原理 温度上升到70以上时，大多数嗜热性微生物已不再适应，微生物大量死亡或进入休眠状态。有机物基本降解完，堆肥温度逐渐下降，堆肥物质逐渐进入稳定化状态，形成腐殖质。熟化阶段 ：冷却后的堆肥，嗜温性微生物又占优势，对残余的较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，堆肥进入

54、腐熟阶段，需氧量大大减少，含水率也降低。此时硝化反应开始进行，因生成硝酸盐而使得肥质提高。 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （二）好氧堆肥的影响因素 1、通风供氧： 通风可提供氧气。一般认为实际所需空气量为理论空气量的210倍，堆体中的氧浓度应高于10%，否则好氧微生物的生命活动就会停止。 此外，通风还可以起到调节堆体温度和带走水分的作用。 供氧方式：自然扩散、翻堆搅拌或强制通风2、有机质含量： 有机质含量高低影响堆料温度与通风供氧要求。研究表明，对于高温好氧堆肥，堆料最适合的有机物含量范围为20%80%。 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废

55、物的处理一、好氧堆肥技术 （二）好氧堆肥的影响因素 3、含水率：水的作用，一是溶解有机物，参与微生物的新陈代谢，二是可以调节堆肥温度。实践证明，堆肥原料的最佳含水率通常是在50%60%（按质量计）。 含水率过低会影响微生物的生命活动；反之，含水率过高（65%），就会堵塞空气的通道，堆肥向厌氧方向发展，同时由于过多水分蒸发带走大量热量，抑制了嗜热性微生物的降解活性，减慢了降解速度，影响了堆肥质量。4、碳氮比 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （二）好氧堆肥的影响因素 堆肥过程中适宜的碳氮比应在（2035）：1之间。 若碳氮比低于20：1，在高温条件下，特别是

56、在高pH值和强制通风条件下，一部分氮就会迅速转化为氮气而损失掉，从而降低堆肥肥效，且污染空气；若碳氮比超过35：1，可供消耗的碳元素增多，氮元素相对缺乏。有机物分解速度缓慢，延长了堆肥时间。此外，如果成品堆肥的碳氮比过高，施入土壤后会夺取土壤中的氮，从而影响作物生长。5、碳磷比：堆肥物料适宜的碳磷比为（75150）：1第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （二）好氧堆肥的影响因素 6、温度：一般认为，高温菌对有机物的降解效率高于中温菌，所以高温堆肥的最佳温度为5060之间。 7、pH值：一般认为pH值在7.58.5之间，可获得最大堆肥速率。 8、颗粒度：研究表

57、明，堆肥物颗粒的平均适宜粒径为1260mm。 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （三）好氧堆肥工艺过程 好氧堆肥工艺的基本程序通常由前处理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理及贮藏等构成。1、前处理：主要任务是通过添加一定的调理剂来调整水分和碳氮比，有时需添加菌种和酶制剂，以促进堆肥过程顺利进行。 2、主发酵：又称一次发酵，通过翻堆或强制通风向堆肥物料供给氧气，物料在原料和土壤中微生物的作用下开始发酵。以生活垃圾为主体的城市垃圾和家畜粪尿好氧堆肥，主发酵期约为412d。 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （

58、三）好氧堆肥工艺过程 3、后发酵：又称二次发酵，是将主发酵工序尚未分解的易分解和较难分解的有机物进一步分解，使之变成腐殖酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥制品。后发酵时间通常在2030d以上。4、后处理：后处理通常包括分选、破碎、打包装袋、压实选料等工序；在实际操作过程中，根据需要来选择相应的处理工艺。5、脱臭：去除臭气的方法主要有化学除臭剂除臭，水、酸碱水溶液等吸收法，臭氧氧化法，活性炭、沸石、第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （三）好氧堆肥工艺过程 熟堆肥等吸附剂吸附法等。其中，经济而实用的方法是熟堆肥吸附除臭法。6、贮存：贮存方法可直接

59、堆存在二次发酵仓内，或装袋后存放，这种贮存要求干燥而透气，如果密闭和受潮的情况下，会影响堆肥产品的质量。 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （四）典型的好氧堆肥工艺 1、好氧静态堆肥工艺 好氧堆肥工艺类型可分为一次发酵和二次发酵，其工艺流程如图所示。我国高温堆肥大多采用一次性发酵方式，周期长达30d以上，目前推广的是二次性发酵方式，周期一般需20d. 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （四）典型的好氧堆肥工艺 一次性发酵工艺流程示意图 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （四）典型的

60、好氧堆肥工艺 二次发酵工艺流程示意图 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （四）典型的好氧堆肥工艺 2、间歇式好氧动态堆肥工艺 间歇式动态好氧堆肥技术可以常州市城市垃圾综合处理厂现行工艺如图所示为例，其特点是发酵周期短、处理工艺流程简单、发酵仓数少。本工艺发酵周期仅需5d，发酵仓数也比静态一次发酵工艺减少一半。 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （四）典型的好氧堆肥工艺 常州市垃圾综合处理工艺 第五节 固体废弃物的生物处理法 第三章 固体废物的处理一、好氧堆肥技术 （四）典型的好氧堆肥工艺 3、连续式好氧动态堆肥 下图为