环境工程学学习笔记-固废篇

1、第九章固体废物管理系统第一节固体废物的产生、分类与管理系统简介固体废物只是对原过程而言，固体废物的概念随时空的变化而变化，具有一定的相对性。减少废物产量的唯一途径是降低单位产品原料的消耗量，减少原料的开发。固体废物的危害：占据大片土地；污染土壤、水体，危害人类健康；污染大气，影响环 境卫生。三化原则：减量化、无害化、资源化。第二节固体废物的性质城市垃圾的物理性质：含水率、密度；城市垃圾的化学性质：化学成分和热值。危险废物：（1）定义：引起人类与动物死亡或严重疾病的废物称为危险废物。（2）性质：易燃性、腐蚀性、浸出毒性、化学反应性、急性毒性、放射性和变异性。（3）鉴别：易燃性一闭口闪点测定仪，按

2、标准加热试样，每升高1C点火一次，直至试样上方出 现蓝色火焰（闪点低于60C的即为易燃性危险废物）。化学反应性一A.受机械作用力引发 的化学反应类：机械力感量；B.热不稳定与热敏类：对热的敏感度；C.遇水反应类：遇水温 升试验与释放有害气体试验。含浸出毒性一固液比1:10,使含浸出毒性固体废物样品与水 充分震荡接触，取浸出清夜，分析毒性物的浓度，评价其对环境可能造成的危害程度。急 性中毒性废物一取废物样品浸出液，对十只白鼠分别进行一次性灌注，观测48小时内死亡 数量。第三节固体废物的产量与减少产量的途径计算方法：质量守恒法。减少产量途径：根本途径是在保证产品质量的条件下，最大限度地减少原材料消

3、耗量。（1）降低单位产品原料用量，延长产品使用寿命；（2）由废物中回收有用物料；（3）提高产品重复利用次数；第四节城市垃圾的收集、储存与运输城市垃圾的就地管理：垃圾收存并定期运送至储存点。城市垃圾管理系统：包括收集、转运与最终处置基本三个环节。第十章城市垃圾处理技术概述：城市垃圾处理通常与资源回收和综合利用联系在一起。处理的目的是为资源回收创造 条件，两者综合的结果，又可以达到减小废物最终处置的体积、提高经济效益与社会效益的 目的。本章所涉及的技术包括压实、破碎、分选、脱水与干燥。第一节城市垃圾压实技术压实的含义：减小固体废物表观体积、提高运输与管理效率的一种操作技术。压实的实质：在消耗一定压

4、力的同时，垃圾颗粒间相互挤压、变形或破碎，从而达到重 新组合的效果。压实器械：分为固定式与移动式两种。常见的几种：水平压实器、三相压实器和回转式 压实器。第二节城市垃圾破碎技术破碎的含义：减小垃圾的粒度，使之质地均匀，从而降低孔隙率、增大密度的过程。破碎器械：分为三种类型：冲击磨切型、剪切粉碎型与挤压破碎型。常见的几种器械： 锤式破碎机、剪切破碎机、颚式破碎机。第三节城市垃圾分选技术分选方法：人工分选与机械分选。常见的几种分选方法：风力分选、磁选、筛选、静电 分选与光电分选。分选效果：用回收率与分选物纯净度两个参量评价。风力分选：重力分选中常用的方法之一。（1）风力分选是利用空气作为携带介质，

5、以实现轻、重颗粒分离的目的。（2）影响因素：颗粒在空气中的沉降速度。密度与粒径（在城市垃圾中含水率也会影响）。（3）分选机械：水平分选机与垂向分选机。（4）分选设备设计的基本参数：气固比、气流速度、单位时间供料负荷、空气输送量与气 体压力降。磁选：不同组分的磁选差异。（1）磁选过程就是利用非匀强磁场中物质受到磁场吸力的差异与同时作用于各颗粒的重力、 摩擦力与惯性等力的平衡关系来实现的。（2）适用于：回收黑色金属、纯化非铁磁性材料、预选固体废物中大块黑色金属，保护后 续设备，并减少焚烧与填埋量。（3）破碎机械：吸持型磁选机、悬吸型磁选机。筛选：颗粒粒径的差异。（1）筛选过程：根据固体废物颗粒粒径

6、的差异，通过以一定孔径的筛分器，达到不同粒径 的颗粒分级的分选方法。（2）应用：破碎后有机组分的筛分、资源回收工厂处理前的粗清理作业，减少后工序工艺 的机械磨损。（3）筛分设备：旋转圆筒形筛分器。（4）影响因素：颗粒尺寸与形状；含水率筛孔形状；操作方式；筛分器的长宽比、倾斜度 与震荡频率。其他分选技术：（1）浮选：以水为介质，投加适宜的化学浮选剂，根据各类废物颗粒表面性质的差异，借 助在水中泡沫的浮力，从混合物中分离物料。（2）跳汰分选：一种重力分选技术。适用于密度差异较大的废物颗粒的分选。以水为介质， 当物料进入筛面时，随上下往复运动而形成的垂向交变震荡水流作用，按密度差逐级分层， 密度较小

7、的物料浮于表面而溢流分离，密度大的物料沉于筛地，由侧口随水流出。（3）静电分选：基于垃圾中含有导电性能不同的物料颗粒，可以通过充电识别，被反向电 极所吸引，以达到分离的目的。应用于从导体与绝缘体的混合物中分离出导体，也可以对含 有不同介电常数的绝缘体进行分离。注意：与其他分选方法不同，回收率随含水率升高而增 加。第四节固体废物的脱水与干燥.固体废物的脱水与脱水设备:脱水方法：机械脱水与固定床自然干化脱水。机械过滤脱水原理：以过滤介质两边的压力差为推动力，使水分被强制通过过滤介质，固体颗粒被截留，从而达到固液分离的目的。机械过滤设备：真空抽滤脱水机、压滤机。离心脱水机：利用离心力和物质的密度差异

8、分离。污泥自然干化脱水：利用自然蒸发、底部滤料和土壤过滤脱水的一种传统方法。二.城市垃圾干燥设备：三种传热方式f对流、传导与辐射。第五节危险废物的化学处理与固化危险废物的化学处理概述：针对危险废物中易对环境造成严重影响的化学成分，采用化学转化的方法，使之 达到无害化的目的。化学处理仅限于对单一成分或几种化学性质相近的混合成分进行处理。中和法：处理酸性或碱性废水常用的方法。工业废物中的酸性或碱性泥渣也可采用中和法处理。化学还原法：通过氧化或还原化学处理，将危险废物中可以发生价态变化的某些有毒成 分，转化为无毒或低毒且具有化学稳定性的成分。应用：铬渣干式还原处理和铬渣湿式 还原法。危险废物的固化处

9、理利用物理或化学方法，将危险废物固定或包容于惰性固体基质内，使之呈现化学稳定性 或密封性的一种无害化处理方法。几种常用方法：水泥固化、石灰固化、沥青固化和玻璃固 化。第十一章固体废物资源化、综合利用与最终处置第一节固体废物资源化的意义与资源化系统固体废物资源化的意义：在发展经济的过程中，最大限度地减少资源与能源的消耗，使 资源与能源得到充分、有效的利用；最大限度地减少废物的产量，使废物中有用资源得 到最大限度地回收与综合利用，从而取得最大的经济效益。城市资源化系统：前处理系统、后处理系统、能源转化系统。第二节材料回收系统建立材料回收系统的条件：一是产品应满足市场需求的技术规范；一是各类回收物品

10、的 产量与技术条件。材料回收系统流程：叵恒t|旋风器|i轻组分C主要有机物）固体废物存储站| T |破碎器| :斗重组分磁选机|铁金雇回收旋转%分卜非铁金屈回收T玻璃回收城市垃圾材料回收系统流程第三节生物转化产品的回收 概述：城市垃圾中含有多种可生物降解的有机物，经过处理与物料分选回收，可采用生物转 化法处理。生化转化工艺主要包括堆肥化和生物发酵技术。城市垃圾堆肥化：堆肥原理：在一定的人工控制条件下，通过生物化学作用，使垃圾中的有机成分分解为 比较稳定的腐殖肥料的过程，其实质是一种发酵过程。好氧堆肥：分类：野外人工堆肥和工厂化机械堆肥。工厂化机械堆肥：包括发酵、熟化、加工和储存四个阶段。发酵阶

11、段的影响因素：碳氮比(20:130:1)、含水率(40%60%)、温度、pH (58)、空气需氧量(供气充足、通风良好)城市垃圾厌氧消化处理：工艺过程：包括垃圾预处理(使颗粒细化、质地均匀化)配料与制浆(厌氧消化处理的 废物需要适宜的碳氮比和碳磷比)、厌氧消化处理和沼气回收利用。厌氧消化处理工艺条件：碳氮比、操作温度、pH与碱度、投料方式与投配率、搅拌与强 度。新技术：将生物化学处理新技术应用在固体废物资源化中，如利用生物酶催化作用，催 化水解含纤维素的固体废物，并回收饲料葡萄糖、精制葡萄糖乃至单细胞蛋白与酒精等产品。第四节城市垃圾焚烧与热转化产品的回收概述：城市垃圾中含有较多的可燃物质，采用

12、焚烧技术处理，回收热资源，是城市垃圾资源 化的又一途径。焚烧过程的条件：三T-停留时间、湍流度即燃料与空气的混合度、温度。城市垃圾焚烧系统：垃圾处理与储存系统一进料系统一燃烧室(核心部分)一废气排放 与污染控制系统一排渣系统一焚烧炉控制系统一热资源回收系统。固体废物热解：热解：在缺氧、高温条件下，有机化合物在分解与缩聚的共同作用下，大分子有机质 将发生裂解，转化为相对分子质量较小的气态、液态和固态组分。热解产物：气相一已氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳为主；液相一以焦油、燃油为 主；固相一纯净炭质与惰性物质。热解工艺的基本要素：操作温度、升温速度、垃圾燃料的理化性质和热解停留时间。第五节固体废物

13、的最终处置最终处置的涵义与处置途径：涵义：对于综合利用和资源回收的固体废物，应采取适当而必要的保护措施，以达到被处置废物与环境生态系统最大限度的隔绝。途径：陆地处置与海洋处置。城市垃圾陆地处理：卫生填埋场选址条件：场地有效利用面积；运输距离；土壤与地形条件；气象条件；地 表与地质、水文条件；地区环境条件；填埋场封场后的最终利益与开发。干燥地区填埋场操作方法：地面填埋法、开槽填埋法和谷地(沟壑)填埋法。填埋气：产生：生物发酵过程产生填埋气，主要成分为氮气、二氧化碳和甲烷。迁移：甲烷由于密度小于空气，易向大气逸散；而二氧化碳密度大于空气易向下部土 壤扩散，直达地下水位，并溶于地下水，导致pH下降，硬度与矿化度升高。控制：透气通道控制法、密封法控制气体迁移。渗滤液：产生：填埋物的生物降解的产物，以及外部地面径流水和地下水通过垃圾层时携带其 中可溶性与悬浮性污染物而下渗的液体。迁移：渗滤液在填埋场底部聚集，并透过底部向下部土壤纵向迁移，也会发生侧向迁 移，纵向迁移会污染地下水。控制：预设防渗层。渗滤液处理工艺：由于渗滤液中含有极高浓度的有机质与氨氮，需预先采用物理或化 学法脱氮，至碳氮比合适后再采用经典生