固体废弃物复习提纲

第1章绪论一、固废污染控制政策世界第一个专业性法规：美国1965年制定的《固体废物处置法》；1978年的宪法中，首次提出了“国家保护环境和自然资源，防止污染和其他公害“的规定1979年颁布了《中华人民共和国环境保护法（试行）》1989年通过了《中华人民共和国环境保护法》1995年颁布《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，该法于2004年予以修订通过，从2005年4月1日正式成为我国固体废物污染环境防治及管理的法律依据。二、固废管理原则1.三化原则减量化：从源头开始，改变粗放型经营发展模式资源化：采取管理和工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源，创造经济价值。物质回收－物质转换－能量转换。无害化：通过采用适当的工程技术对废物进行处理，使其对环境不产生污染，不致对人体健康产生影响。2.全过程”管理原则对固体废物的产生-收集-运输-综合利用-处理-储存-处置实行“全过程”管理，对每一个环节都将其作为污染源进行严格的控制3.3C原则避免产生（clean）、综合利用（cycle）、妥善处置（control）4.3R原则实现节约资源、降低环境污染及资源永续利用的目的：减少固体废物的产生(reduce)、再利用(reuse)、再循环(recycle)第2章固体废物的收集贮存与清运一、垃圾收集，贮存与清运连接固体废物发生源和处理处置设施的中间环节：第一阶段：搬运贮存（运贮），从垃圾发生源到垃圾桶第二阶段：垃圾的清除（清运），近距离运输，清运车辆沿一定的路线收集清除容器和其他贮存设施中的垃圾，并运至垃圾转运站或直接送至垃圾处理厂和处置场第三阶段：转运，垃圾从转运站运至处理厂和处置场，远途运输，大容量运输工具收运费占整个垃圾处理系统总费用的60—80%，应科学地制定合理的收运计划、提高收运效率，降低成本1.垃圾产生源（各街道、楼房及家庭）的清运管理。特点：产生源分散1.1城市垃圾产生源的清运管理1.1.1低层居民住宅区垃圾清运①居民使用自备的垃圾容器把垃圾搬运到居民区附近的垃圾集装点。优点：居民可以自觉实施，随时方便的进行操作，垃圾收集人员不必挨户收集，节省大量人力和物力。缺点：物业管理不善或环卫部门收集不及时，会影响居住区的环境卫生。②专门的垃圾收集人员定期收集优点：只需按时支付一定的垃圾清运费用，不需要亲自搬运垃圾，方便整个居住区的环境管理。缺点：物业管理部门或环卫部门需耗费较多的劳力和作业时间1.1.2中高层居住区的垃圾清运①没有设立垃圾道的住宅②设有垃圾通道的中高层住宅③在国外，采用管道方式运送垃圾④国外正逐步推广的小型家用垃圾粉碎机1.2商业区与企事业单位垃圾清运商业垃圾、建筑垃圾、城市污水处理厂产生的污泥等一般由生产者负责处理1.3城市公共场所垃圾清运落叶、纸屑、果皮、塑料袋、灰尘等，环卫部门负责清运方式：①配备专门的环卫人员②环卫部门指派专门人员在公共场所值班，负责清运公共垃圾2.贮存管理目的：确定合理的贮存方式、选择合理的贮存容器、科学地规划贮存容器的合适数量和放置地点。干净、卫生、不产生二次污染。2.1垃圾贮存方式家庭、单位、公共、转运站2.2垃圾贮存容器2.2.1容器性能除使用方便、美观耐用、造价合适、便于机械化装车外，还应具有一定的密封隔离性能、足够的耐压强度、不与垃圾进行反应而产生新的污染物、耐腐蚀难燃烧等性能2.2.2贮存容器类型容器式和构筑式两大类，构筑式已被逐渐淘汰2.2.3容器设置数量N（个）=[收集周期（日）×垃圾体积(m3/日）]÷[容器的容积（m3/个）×容器的充填系数（0.75-0.9）]2.2.4容器放置地点置于收集点附近，收集点的服务半径一般不超过70米2.3垃圾分类贮存二类贮存（可燃性垃圾和不可燃性垃圾）三类贮存（可燃物、不可燃物、塑料）四类贮存（可燃物、金属类、玻璃、塑料陶瓷、不可燃物）五类贮存（在四类贮存基础上，挑出含重金属的电池、灯管、水银温度计等）3.清运操作方法3.1移动容器操作方法（移动式）可分解为四个单元过程来计算收集清运所耗时间：集装时间、运输时间、在处置场所花费的时间（卸车时间）、非生产性时间（一般取值15%）3.2固定容器操作方法（固定法）分为机械装车和人工装车4.收集车辆废物的收集运输车辆主要有普通敞篷车、无压缩密闭车、压缩密闭车和集装箱车选择车辆运输需要考虑的因素：①充分考虑车辆与收集容器的匹配②装卸机械:降低劳动强度③车身密封:防止运输过程中废物泄漏对环境造成污染，尤其是危险废物对其密封的要求更高；④废物压缩:主要与车辆的装载效率有关⑤中转站类型⑥收集运输路线以及道路交通情况等5.作业方式5.1收集次数与作业时间的确定原则：卫生、迅速、廉价、不影响居民正常生活5.2收集次数要充分考虑当地实际情况，进行合理的规划、确定每日一次每周一次每月两次5.3收集时间白天、夜间、黎明三种时段二、垃圾收运路线确定目的：有效地利用车辆和劳力，提高工作效率，节省成本，减少污染目标：使收集车辆通过一系列的单行线或双行线街道，使整个行驶距离最短——即空载时间最小。1.垃圾收运路线的设计一般有四种方案：1.1每天按固定路线收集按照预设固定路线进行收集工作。收集时间固定、路线长短调整;但是人力设备使用效率较低，当线路垃圾产生量发生变化时，不能及时调整收集线路1.2.大路线收运允许收集人员在一定的时间段内，自己决定何时何地进行那条路线的收集工作。此法的优缺点与第一种方法的相同1.3车辆满载法收集最大承载量的垃圾。可以减少垃圾运输时间，能够较充分的利用人力和设备，适用于所有收集方式；但不能准确预测垃圾产生量1.4采用固定工作时间收集人员每天在规定的时间内工作。这样可以比较充分地利用有关的人力和物力，但是由于本方法规律性不明显，一般人员很少了解本地垃圾收集的具体时间。2.设计垃圾收运路线的原则①路线紧凑、避免重复或断续②工作量能平衡作业阶段、路线及不同时间的工作量③避免高峰期收集、清运④首先收集地势较高地区⑤收集点最好位于停车场或车库附近⑥单行车道收集时，尽可能靠近入口，沿环形收集3.收运路线设计步骤①调查、考察垃圾清运区特点②资料整理分析③初步设计收集线路（几条）④根据实践，优化、比选，均衡⑤制作收集线路图三、转运站选址要求；设置在产量多地方环境影响小的地方靠近交通干线便于垃圾收集输送科学合理进行规划设置四、转运站类型与设置要求1.中转站类型分类依据类别中转量小型，<150t;中型，150—450t；大型，>450t装载方式直接倾卸装车；直接倾卸压实装车；贮存待装；复合型中转站装卸料方法高低货位方式；平面传送带方式大型清运工具公路中转；铁路中转；水路中转2.中转站环境保护与卫生要求①设置防风罩和其它栅栏②绿化面积10%—20%③避免漂尘及臭气污染④采取综合防治污染措施⑤规范组织和管理⑥防止噪声扰民⑦设防火设施⑧设置防渗设施第3章固体废物的预处理一、垃圾压实设备选用①主要针对固体废物的压实程度，选择合理的压缩比和使用压力；②针对不同的废物采用不同的压实方式，选用不同的压实设备；③充分考虑压实过程中水分对压实设备的不利影响；④充分考虑压实过程对后续处理过程的影响：如若压实后固体废物还残留有水分，将不利于后续处理过程的风选分离。二、影响破碎的因素硬度：物料抵抗外界机械力侵入的性质，反映了物料的坚固性。硬度越高，越难破碎。韧性：物料受压轧、切割、捶击、拉伸、弯曲等外力作用所表现出来的抵抗性能，包括脆性、柔性、延展性、弹性等力学性质。解理：物料被敲打后，沿一定方向规则破裂的性质叫做解理。这种破裂面就称为解理面结构缺陷：结构缺陷对粗块物料的破磨影响较为显著，随着粒度的变小，裂缝及裂纹逐渐消失，强度逐渐增大，力学的均匀性增高，故细磨更为困难。三、破碎产物的特性表示1.粒径和粒度分布表示颗粒尺寸的指标：粒径、粒度分布和颗粒形状粒度分布的表示方法：累计分布和频度分布2.破碎比与破碎段破碎比：破碎中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值（表征固废被破碎的程度，与能耗，处理能力有关）2.1破碎比的常用计算方法：①极限破碎比:破碎前最大粒度/破碎后最大粒度②真实破碎比:破碎前平均粒度/破碎后平均粒度平均破碎比一般可达3-30，磨碎比：40-400破碎段：固体废物每经过一次破碎机或磨碎机为一个破碎段。多段破碎的破碎比：总破碎比等于各段破碎比的乘积破碎段数的确定：取决于破碎废物的原始粒度和最终粒度四、破碎工艺1.破碎工艺根据固体废物的性质、颗粒大小、要求达到的破碎比和选用的破碎机类型，把破碎机、磨碎机依次串联组成破碎和磨碎工艺流程①带预先筛分和检查筛分破碎工艺②带检查筛分破碎工艺③带检查筛分破碎工艺④单纯破碎工艺2.其他破碎方法2.1低温破碎原理：部分固体废物常温下难破碎，低温变脆不同的物质脆化温度不同——选择性破碎2.2湿式破碎原理：用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和水流剧烈搅拌破碎成浆液，回收垃圾中的纸纤维优点：①纤维类废物破碎效果好；②卫生条件好；③噪声低，无粉尘危害；④适于回收纸类，金属类废物2.3半湿式破碎原理：城市垃圾中含各种不同强度、脆性的物质，一定湿度下，破碎成不同粒度的碎块，通过不同筛孔分离。优点：①同时破碎分选；②有效回收有用垃圾：厨房垃圾、纸类、塑料类，废铁③对进料适应好：易破碎的可以及时排出五、不同分选技术的原理1.筛分物料分层，细粒透筛2.重力分选影响重力分选的因素：颗粒尺寸、颗粒与介质的密度差、介质的粘度等物料分选难易程度的判断依据：等降比（e）ρ1为轻物料密度，kg/m3;ρ2为重物料密度，kg/m3;ρ为分选介质的密度，kg/m32.1跳汰分选在垂直脉冲介质中,颗粒群随脉冲介质反复交替地上升（松散）、下降（压紧），脉冲作用使物料按密度分层2.2摇床分选在一个倾斜的床面上，借助床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的综合作用，使细粒固体废弃物按照密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选2.3风力分选原理：以空气为介质，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度进行分离应用：风力分选在国外主要用于城市垃圾的分选颗粒在空气中的沉降末速（ν0）d为颗粒直径，ρs为颗粒密度，ρ为空气密度，Ψ为颗粒在空气中的阻力系数，g为重力加速度由上式可以看出：颗粒的沉降末速主要取决于颗粒的密度、粒度和形状等降颗粒：具有相同沉降末速的颗粒等降比e0：等降颗粒中，密度小的颗粒粒度（dr1）与密度大的颗粒粒度（dr2）比由于两种颗粒沉降速度相等：等降比e0是阻力系数的函数，随两种颗粒的密度差（ρs2—ρs1）增大而增大，等降比大物料易按照密度进行分选因为颗粒在空气中的等降比远小于在水中的等降比（1/2-1/5），所以风选之前应对废物进行破碎窄分级2.3.1分选设备及应用立式曲折形风力分选机(上升气流)特点：高速气流冲散结块的进料，气流速度分布均匀，分选精度高卧式风力分选机(水平气流)城市垃圾：5m/s，最佳风速20m/s重组分：100%黑色金属；中重：木块塑料等；轻组分：纸特点：简单方便，分选精度不高，常与破碎、筛分和立式风力分选机联合使用2.4重介质分选原理：在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分层，颗粒密度＞重介质密度，颗粒下沉。颗粒密度＜重介质密度，颗粒上浮特点：分选精度高，入选物料颗粒范围较宽应用：用于物料密度差别较小及难以用跳汰等其他分离技术分离的场合2.4.1重介质密度大于水的介质，密度介于轻、重物料之间，有重液和重悬浮液两类。重液贵，试验室用，分选用重悬浮液常用重液：高密度的盐溶液：CaCl2、ZnCl2等或高密度的有机液体：CCl4、CHCl3等。重悬浮液：水+高密度的固体颗粒，构成的固液两相分散体系，密度可随固体颗粒的种类和含量改变。2.4.2加重剂起加大介质密度作用的高密度固体颗粒性能要求：①密度高，粘度低，稳定无毒无腐蚀，易回收再生②粒度小于200目（0.074mm)的物料质量占60%-80%，能均匀分散于水中，容积浓度10%-15%常用加重质：硅铁：密度6.8g/cm3，耐氧化，硬度大，强磁性，易于筛分、磁选再生。硅铁与水按85：15比例混合，配成3.0g/cm3以上的重介质。磁铁矿：密度5.0g/cm3,配成2.5g/cm3的重介质2.5磁力分选2.5.1磁选原理：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过程：输入—磁化—吸附—排出颗粒受到磁力和机械力（重力、离心力、介质阻力等）的作用分离条件：F磁＞ΣF机2.5.2磁流体分选原理：利用磁流体作为分选介质，在磁场或磁场和电场的联合作用下产生“加重”作用，按固体废物各组分的磁性和密度的差异或磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离。磁流体：指某种能够在磁场和电场联合作用下磁化、产生“加重”作用，对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散剂。磁流体特点：应具有磁化率高、密度大、粘度低、稳定性好、无毒、无刺激味、无色透明、价廉易得等条件。常用的有顺磁性盐溶液和铁磁性胶粒悬浮液两大类。2.6电力分选利用固体废物各种组分在高压电场中电性的差异实现分选。按电场特征分为静电分选机和复合电场分选机2.6.1静电分选机电选原理静电分选机中废物的带电方式为直接传导带电。废物直接与传导电极接触，导电性好的将获得和电极极性相同的电荷而被排斥，导电性差的废物或非导体与带电滚筒被极化，在靠近滚筒一端产生相反的束缚电荷被滚筒吸引，从而实现不同电性的废物分离。静电分选可用于各种塑料、橡胶、纤维纸、合成皮革和胶卷等物质的分离。塑料类回收率可达99%以上，纸类等基本可达100%。2.6.2复合电场分选机电选原理分选电场：电晕—静电复合电场，被大多数电选设备所用电晕电场是不均匀电场，在电场中有两个电极：电晕电极（带负电）和滚筒电极（带正电）。分离过程：废物均匀给入滚筒，随滚筒的转动，废物颗粒进入电晕电场区，从而获得电荷（与电晕电极电性相同），导电性好的物质将负电荷迅速传给正极而不受正极作用。导电性差的物质传递电荷速度很慢，而受到正极的吸引作用，实现电选分离过程。2.7其他分选方法2.7.1摩擦与弹跳分选根据固废中各组分的摩擦系数和碰撞系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时，产生不同的运动速度和弹跳轨迹实现彼此分离。2.7.2光电分选利用物质表面光反射特性的不同而分离物料。可用于从城市垃圾中回收橡胶、塑料、金属、玻璃等物质。六、污泥中的水分及其分离方法1.污泥的种类分类依据种类来源生活污水污泥、工业废水污泥、给水污泥分离过程沉淀污泥（初沉池污泥、混凝沉淀污泥、化学沉淀污泥）及生物污泥（包括腐殖污泥、剩余活性污泥）成分和性质有机污泥和无机污泥；亲水性污泥和疏水性污泥处理阶段生污泥、浓缩污泥、消化污泥（熟污泥）、脱水污泥、干化污泥、干燥污泥及污泥焚烧灰2.污泥中的水分2.1水分存在形式间隙水70%、毛细管结合水20%、表面吸附水7%和内部水3%2.2不同水分的强度大小：内部水>表面吸附水>毛细管结合水>间隙水污水脱水的难易除与水分在污泥中的存在形式有关，还与污泥颗粒的大小和有机物含量有关污泥消化，化学调理等改善脱水性能2.3水分去除方法：间隙水：存在于污泥颗粒间隙，约占污泥水分的70%。去除方法：浓缩分离毛细管结合水：污泥颗粒间形成一些小的毛细管，有裂纹形，楔形裂纹毛细管结合水，楔形毛细管结合水。约占污泥水分的20%。去除方法：高速离心机，压滤机表面吸附水：吸附在污泥表面的水，约占污泥水分的7%。去除方法：加热法脱除内部水：存在与污泥颗粒内部或生物细胞内部的水，占污泥水分的3%。去除方法：生物法破坏细胞膜去除胞内水；高温加热；冷冻法第4章固体废物的物化处理一、浮选药剂的原理与应用按作用不同分为：捕收剂、起泡剂、调整剂1.捕收剂选择吸附在欲选物质颗粒表面，提高其疏水性要求：捕收作用强、高选择性、稳定易溶于水、价格低廉1.1异极性捕收剂分子结构包含2个基团，极性基与非极性基。例如：黄药，也叫烃基二硫代碳酸盐1.2非极性油类捕收剂非极性分子，强烈搅拌乳化成微细油滴黏附于疏水性颗粒周围，形成油膜，增大其表面疏水2.起泡剂作用：在水-气界面上的表面活性物质。减低表面张力，促使空气弥散成小气泡。与捕收剂联合作用。要求：无捕收作用、用量少分布均匀、稳定无毒无臭、价格低廉常用：松油，松醇油，脂肪醇。起泡剂的共同结果特征：①是异极性的有机物质，极性基亲水，非极性基亲气使起泡剂分子在空气和水的界面产生定向排列；②表面活性物质，能降低水的表面张力；③应有适当的溶解度。起泡剂与捕收剂不仅在气泡表面有联合作用，在废物表面也有联合作用，称为“共吸附”现象，因而产生共吸附界面“相互穿插”，使颗粒相气泡附着3.调整剂调整其他药剂（一般是捕收剂）与固体颗粒间的作用或者调整料浆的性质。3.1活化剂促进捕收剂与固体颗粒的作用，提高可浮性。（金属阳离子、HS-、HSiO3-）3.2抑制剂削弱非选物质与捕收剂之间的作用。（氧、SO2、淀粉、单宁等）3.3介质调整剂调整料浆性质，如pH,粒子组成，可溶盐浓度。（酸、碱）3.4分散与混凝剂调整给料中细颗粒的分散，团聚絮凝以减小其对浮选的干扰。（水玻璃、磷酸盐）、（腐殖酸、聚丙烯酰胺）二、浮选工艺1.浮选工艺过程料浆的调制（破碎筛分）—加药调整—充气浮选（调浆，调药，调泡）①浮选密度和粒度较大的废物颗粒用较浓的料浆，密度小的颗粒用较稀的料浆；②调药包括提高药效、合理添加、混合用药、药剂浓度调节与控制；③当料浆中有起泡剂存在时，大部分气泡直径介于0.4-0.8mm之间④正浮选和反浮选回收多种物质：优先浮选与混合浮选2.影响浮选效果的主要因素物料性质（润湿性、粒度大小等）、药剂条件（种类、用量、组合）和操作条件（充气量大小、液面高低）等三、溶剂浸出原理1.动力学过程浸出过程主要取决于两个阶段——溶剂向反应区的迁移和界面上的化学反应。①外扩散②化学反应③解吸④反扩散2.目的：是要使物料中有用或有害成分能够选择性地最大限度地从固相转入液相。溶剂选择需要注意：（1）对目的组分选择性好；（2）浸出率高，速度快；（3）成本低，容易制取，便于循环利用；（4）对设备腐蚀性小。3.浸出过程的化学反应机理3.1物理溶解过程溶质在溶剂作用下仅发生晶格的破坏，而离子或原子之间化学键的破坏是可逆过程，溶质可以从溶液中结晶出来。3.2化学溶解过程溶剂与物料的有关组分之间发生化学反应生成可溶性化合物进入溶液相的过程。3.2.1交换反应溶解原理物料中金属氧化物、硫化物与酸、碱、可溶性盐作用，生成可溶性盐类的过程。3.2.2氧化还原反应溶解原理溶液同物料组成之间发生氧化还原反应，生成可溶性化合物的过程。3.2.3络合反应溶解原理溶剂与物料中组分发生络合反应生成可溶性络合物的过程。3.3几种典型的浸出反应3.3.1盐浸，中性溶液浸出盐浸剂：氯化钠、高价铁盐、氯化铜和次氯酸钠等3.3.2酸浸包括：简单酸浸、氧化酸浸和还原酸浸常用酸浸剂：硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸等3.3.3碱浸碱性溶剂浸出过程选择性高，可获得较纯净的浸出液，且设备防腐问题容易解决常用的碱浸剂有氨水、碳酸钠、苛性钠、硫化钠等3.4影响浸出过程的主要因素①物料粒度及其特性②浸出温度③浸出压力④搅拌速度⑤其他因素的影响（溶剂浓度、固液比、氧分压）四、固体废物稳定化，固化的概念目的：危险废物稳定化/固化是用物理-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在密实的惰性基材中，减少它在贮存或填埋过程中污染环境的潜在危险，并便于运输、利用或处置。途径：包括将污染物通过化学转化，引入到某种稳定固体物质的晶格中去，以及通过物理过程把污染物直接掺入到惰性基材中去。1.稳定化将有害有毒废物转化为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程1.1化学稳定化：通过化学反应将有害废物变成不溶性化合物，使之在稳定的晶格内固定不动1.2物理稳定化：将污泥或半固体物质与一种疏松物料（如粉煤灰）混合生成出颗粒。在处理过程中，一般兼有上述两种过程2.固化过程利用添加剂改变废物的工程特性（如渗透性、可压缩性和强度等）的过程，可看成是一种特定的稳定化过程。固化剂:固化所用的惰性材料（如水泥等）固化体:固化处理后形成的固化产物限定化：将有毒化合物固定在固体粒子表面的过程包容化：将有毒有害物质用惰性材料加以包容或覆盖的过程第5章固体废物的生物处理一、堆肥原理好氧堆肥化是在有氧条件下，依靠好氧微生物（主要是好氧细菌）的作用来进行的。在堆肥化过程中，有机废物中的可溶性有机物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接吸收，而不溶的胶体有机物质，先被吸附在微生物体外，依靠微生物分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢（氧化还原过程）和合成代谢（生物合成过程），把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长、活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。二、堆肥影响因素及堆肥原料的配比计算；1.供氧量良好的通风，充足的氧气利于堆层内的水分散失：调节堆温，避免后期温度过高。排出水分，使物料干化2.含水率影响发酵速率和腐熟程度最佳50-60%，微生物分解速率最快低于40-50%，生物活性减低，温度下降低于20%，生物基本停止活动高于70%，不利通风，容易出现厌氧状态3.温度与有机物含量最佳温度55-60℃温度升高：加速分解消化，杀死病虫卵，致病菌等，提高堆肥效果有机物含量过低：温度较低，堆肥质量差有机物含量过高：供氧不足4.颗粒度影响通风，粒度适中：堆肥前需要通过破碎，分选预处理5.C/NC/PC/N过小：菌体衰老，自溶，氮肥浪费C/N过大：杂菌感染，导致堆肥C过高，质量下降。堆肥的理想C/N：25左右，C/P：75-150堆肥原料的配置保证合适的C/N（例5-2）6.pH（7.5-8.5）三、堆肥腐熟度评价1.生物学指标呼吸作用、生物活性、发芽指数2.化学指标pH、COD、BOD、VS、腐殖酸、氮化合物，C/N降至（10-20）：1即可,腐殖酸3.物理学指标气味、粒度、色度4.工艺指标温度耗氧速率400mg/(kg﹒h)四、厌氧消化原理厌氧消化利用的是厌氧微生物的活动，可产生生物气体，生产可再生能源，且不需要氧气的供给，动力消耗低1.三段理论1.1水解阶段发酵细菌利用胞外酶对有机物进行体外降解，使固体物质变成可溶于水的物质，然后，细菌再吸收可溶于水的物质并将其分解成不同的产物。1.2产酸阶段第一阶段产生的简单可溶性有机物在产氢和产酸细菌的作用下，进一步分解成挥发性脂肪酸、醇、酮、醛、二氧化碳和氢气等。1.3产甲烷阶段产甲烷菌将第二阶段的产物进一步降解成CH4和CO2，同时利用产酸阶段所产生的H2，将部分CO2再转变为CH4。产甲烷阶段的生化反应相当复杂，其中72%的CH2来自乙酸2.二段理论3.四阶段理论将厌氧发酵过程分为四个阶段，每个阶段有独特的微生物菌群。各类群细菌的代谢有效均相互密切连贯，达到一定的平衡，不能单独分开，是相互制约和促进的过程。为了便于研究不同营养类群的细菌，才分成四个阶段。第6章固体废物的热处理一、焚烧原理1.燃烧与焚烧燃烧：具有强烈放热反应，有自由基出现，并伴有光辐射的化学反应。能产生火焰，而火焰可以在适当介质中自行传播。焚烧：生活垃圾和危险废物的燃烧称为焚烧。包括蒸发、挥发、分解、烧结、熔融和氧化还原等一系列复杂的物理变化和化学反应。燃烧的基本条件：可燃物质、助燃物质和引燃物质并可以着火燃烧。热值：指单位重量的固体废物燃烧释放出来的热量，以kJ/kg表示。2.焚烧的主要影响因素①固废性质：可燃成分、有毒有害物质、水分②焚烧温度：生活垃圾：850-950℃；危险废物：1150℃或更高③停留时间：指固废和烟气在焚烧炉内的停留时间停留时间长，焚烧效果好，但能耗高，一般固废1.5-2小时，烟气2秒以上；④供氧量和物料混合程度二、热解原理1.热解的定义将有机物在无氧或缺氧条件下加热，使之成为气态，液态或固态可燃物质的化学分解过程2.特点①有机物转为可贮存性能源②排气量小③硫、重金属等大都被固定④铬Ⅲ不转为Ⅵ⑤NOx产量少3.热解的过程与产物3.1影响获取高能量热解产物的因素①废物中氢转化为可燃气体与水的比例②H/C：物料中所有的氧与氢结合成水以后，所余氢元素与碳元素的个数比值。③热解起始温度：根据物料性质来定，纤维素开始热解的温度为180-200℃；煤开始热解的温度为180-400℃4.有机固体废物热解机理实验：将原料：生活垃圾（草木，厨余，塑料，布类，纸类）在氮气气氛下管式炉内以10K/min的速率连续升温至1173K，测热重（TG）和微分热重（DTG）曲线。结果表明：①在温度至383K失重较小，表明水分蒸发②其它物质在加热过程中经历了一次失重，（DTG）曲线表现为一个峰，表明水分蒸发，固体裂解为气体③厨余类物质经历了两次失重，（DTG）曲线表现为两个峰，可能是厨余类物质中的纤维类物质分解和含钙（骨头）物质分解。第7章固体废物的资源化与利用一、冶金电力工业废渣利用冶金及电力工业废渣是指在冶金和火力发电过程中产生的固体废弃物。其中，冶金工业废渣主要包括高炉矿渣、钢渣、铁合金渣、赤泥等固体废物；电力工业废渣则主要包括粉煤灰及燃煤炉渣等。1.高炉矿渣高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物。炼铁的原料主要是铁矿石、焦炭和助溶剂。当炉渣达到1400—1699℃时，炉料熔融，炉石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂等炉料中不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主的浮在铁水上面的熔渣，称为高炉渣。1.1高炉矿渣的加工处理1.1.1高炉矿渣水淬处理工艺高炉矿渣水淬处理工艺是将熔融状态的高炉矿渣置于水中急速冷却，限制其结晶，并使其粒化1.1.2高炉重矿渣碎石工艺重矿渣也叫块渣，是高炉渣经慢冷处理形成的类石料矿渣。高炉重矿渣碎石是高炉熔渣在渣坑或渣场自然冷却或淋水冷却；形成结构较为致密的矿渣后，经破碎、磁选、筛分等工序加工成的一种碎石材料。重矿渣碎石处理工艺主要有热泼法和渣场堆存开采法两种。1.1.3膨胀矿渣珠(膨珠)生产工艺高温熔渣经渣沟流到膨胀槽上，与高压水接触后，即开始膨胀，并流至滚筒上，被高速旋转的滚筒击碎并抛甩出去，冷却成珠落入膨珠池内。膨珠具有多孔、质轻、表面光滑的特点，既可同水渣一样利用，又可作轻骨料。1.2高炉矿渣的综合利用1.2.1水淬矿渣作建筑材料①矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥简称矿渣水泥，是我国产量最大的水泥品种主要优点：具有较强的抗溶出性及抗硫酸盐侵蚀的性能，故可适用于海上工程及地下工程等；水化热较低，可用于浇筑大体积混凝土工程；耐热性好，用于高温车间及容易受热的地方时，效果比普通水泥好②石膏矿渣水泥石膏矿渣水泥成本较低，有较好的抗硫酸盐侵蚀和抗渗透性能。但周期强度低，易风化起沙，一般适用于水工建筑混凝土和各种预制砌块③矿渣混凝土优点在于具有良好的抗水渗透性能，可制成性能良好的防水混凝土；耐热性好，可用于工作温度在600℃以下的热工工程，能制成强度达50MPa的混凝土④矿渣砖适用于上下水或水中建筑，不适用于高于250℃的环境使用1.2.2矿渣碎石用作基建材料①配制矿渣碎石混凝土②用于地基工程③修筑道路④用做铁路道砟1.2.3膨珠作轻骨料1.3高炉渣的其他应用高炉矿渣除用于建材生产外，还可以用来生产一些具有特殊性能的矿渣产品，如矿渣棉、微晶玻璃、热铸矿渣及矿渣铸石等2.钢渣钢渣是炼钢过程中排出的废渣，主要由铁水和废钢中的元素氧化后生成的氧化物、金属炉料带入的杂质、加入的造渣剂和氧化剂、被侵蚀的炉衬及补炉材料等组成。钢渣的产量一般约占粗钢产量的15％—20％2.1钢渣的加工处理2.1.1热泼法热熔钢渣倒入渣罐后，用车辆运到钢渣热泼车间，利用吊车将渣罐的液态渣分层泼倒在渣床上(或渣坑内)，喷淋适量的水，使高温炉渣急冷碎裂并加速冷却，然后再运至弃渣场。2.1.2盘泼水冷(ISC)法在钢渣车间设置高架泼渣盘，利用吊车将渣罐内液态钢渣泼在渣盘内。渣层一般为30~120mm厚，然后喷以适量的水促使急冷破裂。再将渣运卸至水池内进一步降温冷却2.1.3水淬法热熔钢渣在流出、下降过程中，被压力水分割、击碎，再加上熔渣遇水急冷收缩产生应力集中而破裂，使熔渣粒化2.1.4风淬法渣罐接渣后，运到风淬装置处，倾翻渣罐，熔渣经过中间罐流出，被一种特殊喷嘴喷出的空气吹散，破碎成微粒，在罩式锅炉内回收高温空气和微粒渣中所散发的热量并捕集渣粒2.1.5粉化处理2.2钢渣的综合利用目前钢渣利用的主要途径是用作冶金原料、建筑材料以及农业应用等2.2.1用作冶金原料①用作烧结熔剂②用作高炉炼铁溶剂③回收废钢铁2.2.2用作建筑材料