固体废物的处理与处置技术

北京中大华远认证中心内部培训教材第二章污染物控制技术4固体废物的处理与处置技术4.1绪论………………34.1.1固体废物的分类………………………34.1.2固体废物对自然环境的影响…………34.1.3固体废物的管理的原则………………44.2固体废物的收集与运输…………44.2.1收集方式与设施………………………54.2.2运输设备………………64.2.3垃圾清运系统的管理模式……………64.2.4转运站的设置…………64.2.5危险固体废物的运输…………………64.3固体废物的预处理………………84.3.1固体废物的压实………………………84.3.2固体废物的破碎………………………104.3.3固体废物的分选………………………124.3.4固体废物的脱水………………………144.4固体废物热处理…………………154.4.1热处理技术种类………………………164.4.2固体废物焚烧技术……………………164.4.3固体废物热解技术……………………194.5固体废物的生物处理……………214.5.1固体废物的堆肥化处理………………224.5.2固体废物的厌氧消化处理……………244.6固体废物的固化处理……………274.6.1概述……………………274.6.2固体废物的固化处理…………………284.6.3药剂稳定化处理技术………………304.7固体废物的最终处置…………314.7.1概述…………………314.7.2堆存法………………324.7.3土地耕作……………324.7.4深井灌注……………334.7.5海洋处置……………344.7.6土地填埋……………354.7.7卫生填埋……………364.8固体废物的资源化与综合利用………………434.8.1固体废物资源化的有效途径………434.8.2工业固体废物的综合利用…………444.8.3矿业固体废物的综合利用…………454.8.4城市垃圾的综合利用………………464固体废物的处理与处置技术4.1绪论4.1.1固体废物的分类固体废物的种类繁多，性质各异，按来源可分以下六类：（1）生活垃圾：生活垃圾主要包括居民家庭、企事业单位、文教机关及各种商业系统，如厨余物、废纸屑、废塑料、废橡胶、玻璃陶瓷碎片、煤渣、废旧家电、办公用品、包装材料等。（2）工业固体废物：工业固体废物主要是指工业、矿业、能源、化工、建筑及各类轻工业等生产或执业过程中产生的废弃物。矿业固体废物主要包括开矿、选矿、冶炼等过程排放的固体废物，如废矿石、尾矿、矿渣等；能源工业固体废物主要包括煤炭、电力等部门所排出的固体废物，如矸石、粉煤灰、炉渣等；化工固体废物主要包括各种化工产品的原料及材料的生产过程所产生的固体废物，如化学药剂、催化剂、涂料、沥青等。（3）危险废物：危险废物通常来自于核工业系统、科研单位以及医疗卫生业，如含有放射性的废渣、医疗垃圾等，往往具有毒性、腐蚀性、传染性、反应性、浸出毒性、易燃易爆性等独特危险特性，易对人体和环境产生极大危害，所以必须对其加以重点管理，采取特殊措施保证其妥善处理。（4）医疗废物：医疗废物分为感染性废物、病理性废物、损伤性废物、药物性废物和化学性废物5类。感染性废物是指携带病原微生物具有引发感染性疾病传播危险的医疗废物塑料制品医疗废物，包括被病人血液、体液、排泄物污染的物品，传染病病人产生的垃圾等；病理性废物是指在诊疗过程中产生的人体废弃物和医学试验动物尸体，包括手术中产生的废弃人体组织、病理切片后废弃的人体组织、病理腊块等；损伤性废物是指能够刺伤或割伤人体的废弃的医用锐器，包括医用针、解剖刀、手术刀、玻璃试管等；药物性废物是指过期、淘汰、变质或被污染的废弃药品，包括废弃的一般性药品，废弃的细胞毒性药物和遗传毒性药物等；化学性废物是指具有毒性、腐蚀性、易燃易爆性的废弃化学物品，如废弃的化学试剂、化学消毒剂、汞血压计、汞温度计等。（5）农业废物：在农业活动过程中产生的固体废物，主要包括农业种植生产、农产品加工、畜禽养殖业等过程产生的固体废物。主要包括农作物秸秆、稻草、农药、禽畜粪便、腐烂的鱼虾贝类等。（6）建筑垃圾：按产生源分类，建筑垃圾可分为工程渣土、装修垃圾、拆迁垃圾、工程泥浆等；按组成成分分类，建筑垃圾中可分为渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑料、废金属、废竹木等。4.1.2固体废物对自然环境的影响固体废物污染对自然环境的影响可以分为以下几个方面：（1）对水体环境的影响：一方面，固体废物大量进入地表径流，会减少水域面积，影响水生生物的生存，污染人类饮用水水源，危害人体健康。另一方面，露天堆置固体废物经过雨水的浸渍和废物本身的分解，所产生的渗滤液和有害化学物质不断转化、迁移，会对周边区域的水体造成污染。（2）对土壤环境的影响：任意露天堆放的固体废物会占用大量的土地，导致可利用的土地资源减少，其渗滤液和淋沥液中所含的有毒有害物质会改变土壤的性质和结构，阻碍植物根系的生长发育，并影响土壤中微生物的活动，破坏土壤原有的生态系统，通过食物链使有毒有害物质积存在于人体内，危害健康。（3）对大气环境的影响：固体废物在堆置时，往往因为气流的影响四处扩散，空气中可吸入颗粒物增多，能见度下降，污染大气环境的同时影响了人们的正常生活。当外界条件适宜时，一些有机固体废物还可发生生物降解，释放出沼气，不但消耗了氧气使得植物衰败，还容易引发自燃和爆炸，恶化环境。固体废物焚烧时所产生的强致癌物质二噁英，对大气环境造成极大的危害。（4）对自然资源的影响：固体废物的产生及处理处置过程都会消耗能源，所排放出的二氧化碳、甲烷等气体加剧了全球变暖的趋势；排放的氯氟烃、卤代烷等气体则会破坏臭氧层。露天堆积的固体废物不仅侵占土地，影响景观，还会使土壤的成分、结构、性质和功能发生变化，如失去肥力和净化能力，甚至导致沙漠化。4.1.3固体废物的管理的原则1.“三化”原则（1）减量化：通过适当的技术，减少固体废物的排出量和容量。可通过选用合适的生产原料、采用清洁能源、利用二次资源、采用无废或低废工艺、提高产品质量和使用寿命以及废物综合利用等途径实现。（2）无害化：通过采用适当的工程技术对废物进行处理，达到不损害人体健康，不污染周围自然环境的目的。如使用卫生土地填埋、安全土地填埋以及土地深埋技术等无害化处置技术。（3）资源化：从固体废物中回收有用的物质和能源。固体废物资源化具有环境效益高、生产成本低、生产率高、能耗低等优势，应积极寻求废物开发利用的途径，既消除对环境的污染，又能实现物尽其用。2.“全过程”原则即对固体废物的产生、收集、运输、综合利用、处理、储存和处置实行全面管理，在每一环节都将其作为污染源进行严格的控制。4.2固体废物的收集与运输收集与运输是固体废物处理系统的第一步，城市生活垃圾收集和运输通常经过三个阶段：（1）垃圾的收集、搬运和贮存（简称运贮）：是指由垃圾产生者（家庭或企事业单位）或环卫系统将生活垃圾从垃圾的源头送至贮存容器或集装点的过程。（2）垃圾的收集和清运（简称清运）：是指清运车沿着一定的路线收集清运容器或其他贮存设施中的垃圾，并运至垃圾中转站的操作过程，有时也可以直接送至附近的垃圾处理处置场，一般是短距离运输。（3）垃圾的远程运输（简称转运）：是指用大型的垃圾运输车（船）将垃圾从垃圾中转站运至最终处理处置场的过程。4.2.1收集方式与设施城市生活垃圾收集主要分为两大类：混合收集和分类收集。混合收集是指收集未经任何处理的原生垃圾的收集方式。此种方式简便易行、费用低，但是降低了其中有用物质的纯度与再生利用价值，不易实现资源化，同时增加了后续处理的成本。分类收集是指按废物分组进行收集的方法。此种方式可有效提高资源化的比率，较大幅度回收有用物质，后续处理工艺简便、费用低廉，但实现分类收集比较困难。混合收集和分类收集都需要通过不同收集方法来实现，本文主要讨论混合收集方式。城市生活垃圾的收集系统有以下几种：（1）管道收集系统。密闭式垃圾收集系统，多见于高层住宅区和多层住宅区，主要设施为垂直垃圾通道和垃圾容器间。居民将垃圾装袋后经由倾倒口进入垂直垃圾通道内，袋装垃圾自重经管道滑入垃圾容器内，工作人员定时将垃圾容器送至垃圾装车点，然后随垃圾车运往垃圾中转站或垃圾处理场所。（2）露天垃圾容器收集系统。开放式垃圾收集系统，多见于疏松型的低层住宅区或者较为密集的独户住宅区，主要设施为露天垃圾收集点。居民装袋后的垃圾直接送入放置于露天垃圾收集点的垃圾容器内，然后由垃圾车运往垃圾处理场。（3）集装箱收集系统。袋装化、密闭化、容器化和不定时的收集系统，多见于住宅广场、商业区广场和企事业单位内。居民袋装垃圾送入放置于楼下或进出通道两侧的指定地点或容器，工作人员将垃圾装载送至集装箱垃圾收集站，装入集装箱内，然后由垃圾收集车运往中转站或垃圾填埋场。（4）气力抽吸式垃圾管道收集系统。密闭式收集系统，只有少数发达国家采用，多见于收集医院、住宅区、商业区生活垃圾。垃圾经倾倒口投入到垃圾通道内，最终倾泻到通道底部的垃圾接收间。垃圾数量达到一定数值后，监测系统自动发出信号，垃圾通道阀和气力输送系统自动开启，垃圾由气力输送管道输送到垃圾收集站的机械中心进行处理。（5）定时收集系统。普遍存在于住宅区、商业区、企事业单位、工厂等，居民在每月或每周□定时间，将分类收集后的垃圾（通常为废旧家电家具、饮料瓶、废纸、废橡胶、有色金属等）交由工作人员接收，并换取一定的报酬。（6）申报收集。适用于大件垃圾（如废旧家电家具等）收集，一般采用电话申报制度。（7）墨洛科收集系统。垃圾桶部分埋在地下，1/3露出地面，垃圾由桶上盖的投入口投入，靠自重压紧。在垃圾桶内放置垃圾袋，垃圾袋底部可以打开。打开桶的上盖，用吊车将垃圾袋吊起，垃圾袋底部对准垃圾收集车，打开底部，垃圾靠重力自动散落，完成装车。（8）“双十”收集系统。在一辆拖车上分两层放置20个垃圾桶，每个垃圾桶上都贴有所投放垃圾名称的标签，下层垃圾桶装满后，利用液压系统将下层垃圾桶升起，同时放下上层垃圾桶，待全部装满后由牵引车将拖车拖至转运点，在转运点将满桶装上卡车运往中转站。4.2.2运输设备目前，城市垃圾收集运输设备主要为收集车，收集车的类型有以下几种：（1）自装卸式收集车。以车辆自身配置的装置和动力，配合集装垃圾的定型容器自行将垃圾装入车厢、转运和倾倒。（2）压缩式收集车。装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃圾自行装入车厢、转运和倾倒。（3）摆臂式收集车。装备有可回转的起重摆臂，车斗或集装箱悬吊在起重臂上，随着起重臂回转、起落实现垃圾的自装自卸。（4）车厢可卸式收集车。装备有液压装卸机构、能将专用车厢拖吊到车上或倾倒一定角度卸下垃圾，并能将车厢卸下。4.2.3垃圾清运系统的管理模式在垃圾清运系统的宏观体系种，最主要的是装备管理和环境管理，一般包括三个方面：（1）清运系统装备的源头管理。应根据环卫的装备规划、装备生产企业的加工能力及其质量保证体系、环卫系统中用户的使用情况等综合因素进行考虑和评审。（2）清运系统装备的过程管理。实施环卫装备动态管理，对现有装备与目录管理的规定的符合性、技术状态及车容车貌等综合因素进行评价，符合条件的装备粘贴专用标志，并将它列入考核的指标中。（3）垃圾清运系统的效果管理。主要体现在垃圾渗滤液、作业装备的清洗用水管理，臭气防治，设备设施的造型、色彩、风格等要与所处的环境氛围协调等方面。4.2.4转运站的设置垃圾转运站是垃圾从产生源到达处理场的中间转运场所，即城市垃圾一般首先经由环卫部门通过小型垃圾收集车收集清运到垃圾转运站，然后再在转运站使用大型运输工具将垃圾转运到垃圾处理场。是否设置转运站，主要基于处置场所与收集点的距离远近。设置中转站，一方面要考虑采用大容量运输车远距离运输是否有助于降低垃圾收运的总费用，另一方面要考虑增加设置中转站是否同时增加了的垃圾处理的总成本。故此，需要对当地条件和和要求经济性分析。4.2.5危险固体废物的运输危险废物是指具有一些特性如化学反应、毒性、易燃易爆性、腐蚀性、传染性及其他化学反应特性等，这些属性会对人类健康、动植物或环境的现在及将来产生危害。危险废物的收集与贮存（1）盛装容器。应根据废物的性质和形态选择适宜的尺寸和材质。按材质分有钢制容器和塑料容器，按盛装的废物种类可分为以下几种：1）200L带塞钢圆桶或钢圆桶，用于贮存废油和废溶剂；2）200L带卡箍盖钢圆桶，用于贮存固态或半固态有机物；3）30L、45L或200L塑料桶或聚乙烯罐，用于贮存无机盐液；4）200L带卡箍盖钢圆桶或塑料桶，用于贮存散装的固态或半固态危险废物；5）贮罐，外形与尺寸可根据需要设计加工，适宜于贮存可通过管线、皮带等输送方式进行运输的散装液态危险废物。无论采用什么类型的容器，都必须是安全可靠的，包装时必须经过严密的检查，防止在搬移、装载或清运途中出现渗漏、溢出或抛洒、挥发的现象，以免引起环境的污染问题。同时，各种容器都应在使用时清楚地标明所盛装危险废物的名称、日期、类别、数量以及危害说明等项目。（2）贮存方式。放置在场内经严格包装的危险废物可由产出者直接运往场外的收集中心或回收站，也可以通过地方主管部门配备的专用运输车按规定路线运往指定的地点贮存或做进一步处理处置。其一般工作流程如图1所示。图1危险废物典型收集转运一般工作流程收集站地面通常铺设有混凝土，同时设置有砖砌的防火墙，作为废物的储藏室应保证空气流通，以防具有毒性和易燃易爆性的气体大量积聚进而产生危险。废物收入储藏室时应进行详细登记，包括其类型、名称、数量等有关信息，并按照其不同的特性分别妥善存放。转运站因其使用需求，要选择在交通道路便利的地区或临近地区，由设有隔离带或埋于地下的液态危险废物贮罐、油分离系统及盛装有废物的桶或罐等库房群所组成。负责转运工作的操作人员应严格执行危险废物的交接手续，按时将所存放的危险废物装人运往危险废物处理场的运输车内，并由运输车的工作人员负责途中的安全问题。其内部典型运作方式如图2所示。图2危险废物转运站内部的典型运作方式危险废物的运输危险废物可以通过各种运输工具进行清运，包括公路、铁路、水路以及空运。在实际应用中，通常采用公路运输，为了确保危险废物公路运输过程中的安全，在采用汽车作为运输工具时，应采取如下措施：（1）危险废物的运输车辆必须经过主管单位检查，并持有有关单位签发的许可证，负责运输的司机应通过专门的培训，持有证明文件；（2）承载危险废物的车辆必须有明显的标志或适当的危险符号，以引起关注；（3）载有危险废物的车辆在公路上行驶时需持有运输许可证，其上应注明废物来源、性质和运往地点，必要时要有专门单位人员负责押运工作；（4）组织危险废物的运输单位，在事先需做出周密的运输计划和行驶路线，其中包括有效的废物泄漏情况下的紧急补救措施。为了保证危险废物运输的安全，我国实行危险废物转移联单管理模式，即危险废物产生者填写一份记录废物名称、数量、特性、形态、包装方式 等情况的运货清单经主管部门批准，然后交由废物运输承担者负责清点并填写装货日期、签名并随身携带，再按货单要求分送有关人员或单位，最后将剩余一单交给原主管部门检查，并存档保管。4.3固体废物的预处理4.3.1固体废物的压实压实，又称为压缩，是指通过外力加压于松散的固体物上，以缩小体积、增大密度的一种操作方法。固体废物压实的原理大多数固体废物是由不同颗粒与颗粒间的空隙组成的集合体，当受到外界压力时，各个颗粒之间相互挤压、变形或者破碎，固体废物的空隙体积随着压强的增大而减少，其表观体积随之减少而密度增大，从而达到重新组合的效果。在压实过程中，有些弹性废物在解除压力后，体积会存在一定程度的膨胀，而某些可塑性强的固体废物，在压力解除后不能恢复原状。因此，通常能够使用压实处理的固体废物主要是压缩性能大而复原性小的物质，如冰箱、洗衣机类的家电产品，纸箱、纸袋和纤维类的编织品，废金属、废塑料类等。有些固体废物如木头、玻璃、金属、塑料块等已经很密实的固体或是焦油、污泥等半固态废物不宜做压实处理。压实质量的影响因素（1）压力：开始压实时，垃圾组分之间较大的空气空隙和部分空隙水在作用力下被排挤出来，产生较大的不可逆变形，即塑性变形。随着变形量的增加，阻力增大，只有当压力大于阻力时才可继续形变。当外压继续增加时，组分间的空隙和部分结合水被挤出，使得垃圾体内部产生新的变形，即垃圾体的不可逆蠕变过程。最后，垃圾体组分大量的内部结合水被排挤出来，部分组分破碎，发生固体范性变形。（2）垃圾组分：=1\*GB3①竹木、纤维、胶带、纺织品等：本身的结构特点和韧性较好，起到垃圾体骨架支撑的作用；=2\*GB3②玻璃、硬塑料、陶瓷和砖瓦等：压实效果较差；=3\*GB3③金属、橡胶、泡沫海绵等：具有良好的弹性，在压实弹性形变过程中作用很大；=4\*GB3④纸类：易于折叠、变形性良好，在压实初期效果较好；=5\*GB3⑤厨房垃圾：在范性变形阶段能起到主导作用，在总体的减容上表现较好。（3）垃圾含水率：垃圾含水率较低时，组分间的内摩擦力和材料的内聚力阻碍压实，所以提高含水率，有利于减少阻力。根据一般经验，当垃圾的含水率达到50％左右时，压实效果最好。当含水率较低时，可以掺入一些吸水材料（如灰渣等），再分层压实；当含水率较高时，应停止作业，避免作业面被破坏。（4）垃圾层的厚度：垃圾层越厚，压实效果越差。对于较厚的待压实垃圾层，必须增加压实机械在同一位置的行程次数，从而增大了机械功能的消耗。垃圾层的适宜压实厚度在0.4～0.8m之内。（5）机械的行程次数：直接影响压实效果，但垃圾体的压实度并不是随压实次数的增加呈现无限增长趋势，仅前几次压实对压实度的影响较大。（6）行驶速度：初始时垃圾颗粒松散，低速碾压可以较好地嵌入，使得压实机械行驶稳定，之后再提高速度，可显著提高生产率并保证碾压质量。因此，在压实过程中，行驶速度适宜先慢后快。（7）压实方向对斜坡作业的影响：斜坡作业较为特殊，压实机械从不同起始方向开始压实，对压实度贡献不同。碾压方向由坡底向上对增加压实度更有利。压实设备固体废物的压实设备可分为移动式和固定式两大类。移动式压实设备使指在填埋现场使用的轮胎式或履带式压实机、钢轮式布料压实机以及其他专门设计的压实机具。固定式压实设备是指凡用人工或机械方法（液压方式为主）把废物送到压实机械中进行压实的设备。各种家用小型压实器、废物收集车上配备的压实器及中转站配置的专用压实机等，均属固定式压实设备。4.3.2固体废物的破碎固体废物的破碎是通过机械方法减小固体废物的颗粒尺寸，使大块的固体废物分裂为小块，小块的固体废物分裂为细粉，以便于资源化利用和进行最终处置的过程。破碎的原理破碎是通过人力或机械等外力的作用，破坏物体内部的凝聚力和分子间作用力而使物裂变碎的操作。破碎原因主要基于以下几点：（1）分选操作对入选颗粒的粒度有一定的要求，使原来的联生矿物或联结在一起的异种材料等单体分离，从而更有利于提取其中的有用物质与材料；（2）如分选机、炉膛等处理机械对固体废物的形状有一定的要求，破碎处理可以防止大块、锋利的固体废物损坏运行中的处理机械；（3）使得通过磁选等方法回收小块的固体颗粒更容易；（4）固体废物密度的增加，使得贮存于远距离运输更加经济有效，易于进行；（5）破碎后的固体废物混合均匀，比表面积增加，易于实现稳定、安全、高效的燃烧，且尽可能回收其中的潜在热值，也有助于提高堆肥效率；（6）填埋操作时，破碎后的固体废物有效密度增加，减少用土覆盖的频率，加快实现垃圾干燥覆土还原。与好氧条件相结合，可有效去除蚊蝇、恶臭问题，减少疾病传播的可能。影响破碎难易程度的因素（1）机械强度：机械强度越大的固体废物，破碎越困难。固体废物的机械强度与其颗粒粒度有关，粒度小的废物颗粒，其宏观和微观裂隙比大粒度颗粒要小，因而机械强度较高，破碎较困难。（2）硬度：常见的固体废物通常硬度较小，大多数机型强度也不高，破碎较容易。但也存在一些在常温常压下呈现出较高韧性和塑性的固体废物，难以破碎，如橡胶、塑料等，对这类固体废物需要采用特殊的破碎方法。破碎方法（1）干式破碎。按破碎时所用的外力不同，分为机械能破碎和非机械破碎两种方法。=1\*GB3①机械能破碎。利用破碎工具如破碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等对固体废物施力而将其破碎的方法。常见的机械破碎方法，有挤压、劈碎、剪切、磨剥、冲击破碎等：一般来说，破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对固体废物进行破碎的。对于脆硬性固体废物，如废玻璃、废石尾矿等，宜采用劈碎、冲击破碎、挤压破碎等方法。对于有韧性的硬性废物，如废钢铁、废汽车、废器材和废塑料等，宜采用剪切、冲击破碎法，或利用其低温变脆的性质而有效的破碎。而当固体废物体积较大，需先将其切割到适当的尺寸，再送入破碎机内破碎。=2\*GB3②非机械能破碎。利用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超声波破碎等。（2）湿式破碎。湿式破碎是利用特制的破碎机将投入机内的含纸垃圾和大量水流一起剧烈搅拌和破碎成为浆液的过程，是基于回收城市垃圾中的大量纸类为目的而发展起来的一种破碎方法。（3）半湿式破碎。利用不同物质在一定均匀湿度下其强度、脆性（耐冲击性、耐压缩性、耐剪切性）不同而破碎成不同粒度。破碎设备破碎设备主要有：辊式破碎机、鄂式破碎机、剪切式破碎机、粉磨机、锤式破碎机和冲击式破碎机等。（1）辊式破碎机：主要靠剪切和挤压作用。根据辊子的特点，可将其分为光辊破碎机和齿辊破碎机。光辊破碎机的辊子表面光滑，主要作用为挤压与研磨，可用于较大的固体废物的中碎与细碎；齿辊破碎机辊子表面有破碎齿牙，主要作用为劈裂，可用于脆性或黏性较大的废物，也可用于堆肥物料的破碎。辊式破碎机的特点是能耗低、构造简单、工作可靠、价格低廉、产品过粉碎程度小等，适用于处理脆性物料和含泥性物料，作为中碎、细碎之用。（2）颚式破碎机：属于挤压形破碎机械。其主要部件为固定颚板、可动颚板、连接于传动轴的偏心转动轮，固定颚板、可动颚板构成破碎腔。根据可动颚板的运动特性分为简单摆动型与复杂摆动型两种。颚式破碎机构造简单、工作可靠、制造容易、维修方便，广泛应用于冶金、建材和化学工业部门，适合于破碎坚硬和中硬、同时具有高度的韧性、强腐蚀性的固体废物。（3）剪切式破碎机：以剪切作用为主的破碎机，它是靠一组固定刀与一组（或两组）活动刀之间的啮合作用，将固体废物破碎成适宜的形状和尺寸。剪切式破碎机特别适合破碎松散物料。在剪切破碎机运行前，最好预先去除坚硬的大块物体如金属块、轮胎及其他的不可破碎废物，以确保系统正常有效地运行。（4）粉磨机：对于矿业废物和许多工业废物来说，磨碎是一种非常重要的破碎方式。例如，用煤矸石制砖瓦、做矸石棉、生产水泥、生产化肥和提取化工原料等；在硫铁矿烧渣炼铁制造球团，回收有色金属、制造铁粉和化工原料、生产铸石等；电石渣生产水泥、砖瓦、回收化工原料等；钢渣生产水泥、砖瓦、化肥、溶剂等过程都需要粉磨机对固体废物的磨碎。常用的粉磨机主要有球磨机和自磨机两种。（5）锤式破碎机：借助高速旋转的重锤冲击作用将固体废物打碎，再通过颗粒与破碎板之间的冲击作用、颗粒与颗粒之的摩擦作用，使固体废物被破碎。按转子数目可将破碎机分为单转子锤式破碎机和双转子锤式破破碎机，又可分为卧轴锤式破碎机和立轴锤式破碎机两种。锤式破碎机主要用于破碎拥有较大体积、硬度适中且腐蚀性弱的固体废物。还可用于破碎含有油类和水分的有机物、纤维结构物质、有较强弹性和韧性的木块、石棉水泥废料，并回收石棉纤维和金属切屑等。（6）冲击式破碎机：冲击式破碎机与锤式破碎机有些相似，但是锤子数量相对较少，一般为2～4个不等。工作原理是给入破碎机的物料，被中心轴高速旋犁转子猛烈冲击后，受到第一次破碎；助物料从转子获得高能量，支持其飞向坚硬的冲击板，受到第二次破碎；在冲击过程中弹回的物料再次被转子击碎，难于破碎物料，被转子和固定板挟持而剪断，破碎产品由下部排出。若出料尚未达到要求，则还需锤子与研磨板进一步细化。4.3.3固体废物的分选固体废物的分选是利用废物中不同成分物料的特性差异对其进行分类或回收利用的技术。固体废物的分选方法大致可归为人工拣选和机械分选两类。人工拣选适用于固体废物生产源头、收集中心、转运及处理处置场所，通常设置在传送带两侧，主要回收纸张、玻璃、塑料、橡胶等物品。机械分选是利用物料的物理特性的差异进行分选，主要有：筛分、重介质分选、风选、浮选、磁选、电选等。筛分筛分是根据固体废物尺寸大小进行分选的一种方法，小于筛孔孔径的颗粒可以通过筛面，大的颗粒则留在筛面之上，进而分别收集。筛选有湿筛和干筛两种，固体废物筛选常采用干筛。（1）原理。筛分的过程经历物料分层和细粒透筛两个阶段，这就必须使物料和筛面之间具有适当的相对运动，使筛面上的物料层处于散状态，并按颗粒大小分层，形成粗粒位于上层、细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。同时物料和筛面的相对运动还可以使堵在筛孔上的颗粒脱离筛孔。（2）设备。常用的是固定筛、转筒筛和振动筛。（3）影响筛分效率的因素。=1\*GB3①物料特性：固体废物中“易筛粒”含量越多筛分效率越高，含水量大于10％时，筛分效率随含水率增高而增大；颗粒粒度越接近筛孔尺寸，筛分效率越低，球形、立方形、多边形颗粒比扁平形或长方形颗粒更容易过筛。=2\*GB3②筛分设备：设备的有效面积越大，运动强度越大，筛分效率越高。=3\*GB3③操作条件：连续给料可以使筛面上铺成薄层，既能充分利用筛面，又便于细粒透筛，提高处理能力和筛分效率。筛体有倾角设置，比水平放置更加有效。重介质分选重介质分选是重力分选中一种常用的方式，是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到外力作用，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。（1）原理。通常将密度大于水的介质称为重介质。当固体废物浸于重介质的环境中时，密度大于重介质的重物料下沉，集中于分选设备的底部即重产物。而密度小于重介质的轻物料则上浮，集中于分选设备的上部即轻产物，轻重产物分别排出完成分选操作。（2）介质。为能达到良好的分选效果，关键是重介质的选择。通常，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，其特点有两个：密度比水大，为非均匀介质。其中高密度的固体微粒起着加大介质密度的作用，故称其为加重质。最常用的加重质有硅铁、磁铁矿等。硅铁具有耐氧化、硬度大、强磁性等特点，故分选效果好，且用后可经筛分或磁选加以回收再生。磁铁矿在水中不易氧化，可用弱磁选法回收再生。选择加重质时应考虑如下几方面：密度足够大，使用时不易泥化和氧化，来源丰富，价格低廉，便于制备与再生。对加重质的要求应有60％～90％的粒度小于200目，且均匀地分散于水中，容积浓度一般为10％～15％，另外重介质还要黏度低、稳定性好且无腐蚀性。（3）设备。常用的设备为重介质分选机。适用于分离粒度较粗（40～60mm）的固体废物，具有结构简单、操作方便、密度分布均匀、动力消耗低等优点，缺点是轻重产物量调节不方便。风选风选也是重力分选中最常用的一种方法，又称气流分选。（1）原理。风选是以空气为分选介质，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。其基本原理是气流能将较轻的物料向上带走或水平带离，而重物料则由于能克服气浓的浮力而沉降。（2）设备。按气流吹进分选设备的方向不同，风选设备可分为水平气流风选机（又称卧式风力分选机）和上升气流风选机（又称立式风力分选机）等两大类。浮选浮选是在水介质中进行的。物质是否可浮或其可浮性的好坏主要取决于这种物质被水润湿的程度，即该物质的润湿性。易被水润湿的物质称为亲水性物质，不易被水润湿的物质称为疏水性物质。浮选根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的。（1）原理。在浮选剂的作用下，通入空气并充分搅拌，在悬浮的料浆内部产生大量的气泡，依据物料表面性质的差异，疏水性的物料颗粒易黏附于气泡上，并随气泡上浮聚集在液面上，把液面上的泡沫刮出，形成泡沫产物。而亲水性的物料颗粒仍留在料液中。（2）浮选剂。浮选剂大致可分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。捕收剂的主要作用是使欲浮的废物颗粒表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着。常用的捕收剂主要有异极性捕收剂（如黄药、油酸等）和非极性油类捕收剂（如煤油、柴油等）两种；起泡剂为表面活性物质，当其作用于水一气界面上时，可使界面张力降低，使小气泡趋于稳定，防止相互兼并，以保证有较大的分选界面，提高分选效率。常用的起泡剂有松油、松醇由、脂肪醇等；调整剂的主要作用是调整捕收剂的作用及介质条件，如活化剂、抑制剂、pH调整剂、絮凝剂以及分散剂等。（3）设备。常用的浮选设备是浮选机。（4）工艺过程。主要包括调浆、调药和调泡三个过程。调浆主要是固体废物的破碎和磨细；调药是选择加入药剂的种类和数量，以及加药地点和方式；调泡是使料浆中的气泡数量多且体积小，分布均匀，为欲浮颗粒提供充分的气液界面。磁选磁选是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的一种处理方法。（1）原理。固体废物颗粒通过磁选机磁场时，同时受到磁力和机械力（包括重力、离心力、介质阻力、摩擦力等）的作用。磁性强的颗粒所受的磁力大于其所受的机械力，而磁性弱的或非磁性颗粒所受的磁力很小，其机械力大于磁力。由于作用在各种颗粒上的磁力和机械力的合力不同，因而运动轨迹不同，进而被分离。（2）设备。常用的有磁力滚筒和圆筒式磁选机。磁力滚筒主要用于工业固体废物或城市垃圾破碎设备或焚烧炉前，除去废料中的铁器，防止损坏破碎设备或焚烧炉。圆筒式磁选机主要用于强磁性颗粒的回收及从钢铁冶炼排出的含铁尘泥和氧化铁皮中回收铁，以及回收重介质分选产品中的加重介质。电选电选是在电选设备的电场中进行的，固体废物颗粒的导电率不同，荷电量也不同，则其在电场中所受的作用力不同，运动行为就不同。废物带电方式很多，如摩擦带电、传导带电、感应带电、压热带电、电晕电场中带电等。（1）原理。电选（电力分选）是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分离的一种方法。大多数固体废物属于半导体和非导体，因此，电选实际是分离半导体和非导体的固体废物过程。（2）设备。按电场特征，主要分为静电分选机和复合电场分选机。4.3.4固体废物的脱水固体废物含水率较高时，不利于其运输和后续处理，难以贮藏。按其所含成分的不同，需进行脱水处理的固体废物分为两大类：一类是以无机物为主要成分的无机泥渣或污泥，如冶金、建材等工业废水处理后的固体废物，其特性是密度较大、含水率较低、易于脱水，但流动性较差、对设备和管道磨损严重；另一类是以有机物为主要成分的有机泥渣或污泥，纺织、造纸、食品等工业废水和城市污水处理后的固体废物多属于此类，其特性是有机物含量高、容易腐败发臭、密度较小、含水率较高，呈胶体结构，不易脱水，但流动性较好，便于用管道输送。几含水率超过90％的固体废物，必须先脱水减容，以便于包装、运输与资源化利用。浓缩脱水。主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种，重力浓缩是最简便的浓缩脱水方法。（1）重力浓缩法。借重力作用使固体废物脱水的方法，脱水依据是废物中的固体颗粒与溶液存在的密度差。重力浓缩脱水不能进行彻底的固液分离，常与机械脱水配合使用，作为初步浓缩以提高过滤机的效率。重力浓缩构筑物称为浓缩池，按其运行方式可分为间隙式浓缩池和连续式浓缩池两类。重力浓缩法操作简便，维修管理及动力费用低，但占地面积较大。（2）气浮浓缩法。气浮浓缩法使大量的微小气泡附着在污泥颗粒的表面，从而使污泥颗粒的密度降低而上浮，实现泥水分离的目的。适用于浓缩活性污泥和生物滤池污泥等颗粒密度较小的污泥。气浮浓缩法所得到的出流污泥含水率低于采用重力浓缩所能达到的含水率，可达到较高的固体通量，但运行费用比重力浓缩法高，适合于人口密集缺乏土地的城市应用。此法的基建费用高，管理复杂。（3）离心浓缩法。利用污泥中固体颗粒和水的密度差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分别受到大小不同的离心力而使其固液分离，达到污泥浓缩的目的。过滤脱水（1）原理。机械过滤脱水是以过滤介质两边的压力差为推动力，使污泥中的水分强制通过过滤介质成为滤液，固体颗粒被截留成为滤饼的固液分离操作。（2）过滤介质。介质是滤饼的支撑物，应具有足够的机械强度和尽可能小的流动阻力。=1\*GB3①织物介质：又称滤布，包括棉、毛、丝、麻等天然纤维及由各种合成纤维制成的织物，以及由玻璃丝、金属丝等织成的网状物。=2\*GB3②粒状介质：包括细砂、木炭、石棉、硅藻土及工业废物等细小坚硬的颗粒状物质，多用于深层过滤。=3\*GB3③多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料及多孔金属制成的管或板。此类截止大多耐腐蚀，且孔道细微，适用于处理只含少量细小颗粒的腐蚀性悬浮液及其他特殊场合。（3）过滤脱水方式。过滤脱水的主要方法有三种：采用加压或抽吸真空的方式将滤液层内液体用空气或蒸汽排除的通气脱水法；靠机械压缩作用的压榨法，它往往以浓度很高的污泥、半固体原料及滤饼为操作对象；用离心力作为推动力除去料层内液体的离心脱水法。过滤污泥的机械脱水设备按作用原理又可分为真空式、加压式与离心式三种。其他脱水方法（1）造粒脱水。造粒脱水机是近年发展起来的一种新设备。它通过加人高分子混凝剂雨使泥渣直接形成含水较低的致密泥丸。（2）离心脱水。利用离心力取代重力或压力作为推动力对污泥进行沉降分离、过滤脱水，设备为离心脱水机。4.4固体废物热处理固体废物的热处理是利用固体废物的热不稳定性将固体废物进行深度氧化和高温分解，改变其物理、化学、生物特性或组成的处理技术，主要用于有机固体废物的处理、处置与资源化利用。4.4.1热处理技术种类常见的热分解处理方法有：（1）焚烧。通过深度氧化和高温分解使有机物转化成无机废物，较大程度地减少固体废物的体积，杀灭细菌和病毒并回收热能：一般来说，只有有机废物或含有有机物的废物适合于焚烧。（2）热解。在缺氧的气氛中进行的热处理过程，经过热解的有机化合物发生降解，产生多种次级产物，形成可燃物，包括可燃气体、有机液体和固体残渣等。（3）熔融。是利用热在高温下把固态污染物熔化为玻璃状或玻璃-陶瓷状物质的过程。（4）干化。主要用于污泥等高含水率废物的处理，利用热能把废物中的水分蒸发掉，从而减少废物的体积，有利于后续的利用和最终处置。（5）湿式氧化。有机化合物的氧化速率在高压条件下会大大增加，因此对有机溶液进行加压和加热，引入氧气，即可发生完全液相的氧化反应，这样就破坏了绝大多数的有机化合物。用于处理含可氧化物浓度较低的废液。（6）烧结。是将固体废物和一定的添加剂混合，在高温炉中形成致密化强固体材料的过程。4.4.2固体废物焚烧技术几乎所有的有机固体硬弃物都可以用焚烧方法处理，如木材、纸张、纤维素、动物性残渣、有机污泥、有机粉尘、含氯有机物、城镇垃圾、可燃性的无机固体废物和其他各种混合废物等。焚烧法不但可以处理城市生活垃圾和一般工业废弃物，还可以用于处理危险废弃物。在采用焚烧技术处理城市生活垃圾时，也常常将垃圾焚烧处理前暂时储存过程中产生的渗滤液和臭气引入焚烧炉中进行焚烧处理。焚烧原理焚烧过程是将可燃性固体废物与空气中的氧在高温下发生燃烧反应，使其氧化分解，达到减容、去除毒性并回收能源的目的。从工程技术的观点看，需焚烧的物料从送入焚烧炉起到形成烟气和固态残渣的整个过程可总称为焚烧过程。固体废物的焚烧过程必须以完全燃烧过程为基础，这就要求被燃物质与空气保持适当的比例并能迅速着火发生燃烧。最常见到的燃料着火方式为化学自燃、热自燃和强迫点燃。影响固体废物焚烧的因素（1）废物本身的性质：废物的热值越高，燃烧过程越易进行，焚烧效果越好。废物粒度越小，单位质量或体积废物的比表面积越大，与周围氧气的接触面积也就越大，焚烧过程中的传热与传质效果也就越好，燃烧越完全。（2）停留时间：主要是指固体废物在焚烧炉内的停留时间和烟气在焚烧炉内的停留时间。固体废物停留时间取决于固体废物在焚烧过程中蒸发、热分解、氧化、还原反应等反应速度的大小。烟气停留时间取决于烟气中颗粒污染物和气态分子的分解、化学反应速率。当然其他条件不变时，固体废物和烟气停留时间越长，焚烧反应越底，焚烧效果越好，但停留时间过长会使焚烧炉处理量减少。（3）温度：指废物焚烧所能达到的最高温度，该值越大，焚烧效果越好。温度的影响主要表现在温度的高低和焚烧炉内温度分布的均匀程度。焚烧炉里不同位置、不同高度的温度可能不同，焚烧效果也有差异。焚烧温度越高，越有利于固体废物中有机污染物的分解和破坏，焚烧速率也就越快。（4）湍流度：湍流度是表征固体废物和空气混合程度的指标。湍流度越大，固体废物和空气的混合程度越好，有机可燃物能及时充分获取燃烧所需的氧气，燃烧反应越完全。（5）过量空气系数：一般情况下，过剩空气量应控制在理论空气量的1.7～2.5倍。（6）其他因素：影响废物焚烧的其他因素包括废物在炉中的运动方式及废物层的厚度等。对炉中的废物进行翻转、搅拌，可以使废物与空气充分混合。焚烧炉中的废物厚度必须适当，厚度太大，在同等条件下可能导致不完全燃烧，厚度太小又会减少焚烧炉的处理量。焚烧过程的最终产物主要焚烧产物有：=1\*GB3①有机碳的焚烧产物是二氧化碳气体；=2\*GB3②有机氢的焚烧产物是水，若有氟或氯存在，可能有它们的氢化物；=3\*GB3③有机硫和有机磷的焚烧产物是二氧化硫或三氧化硫、五氧化二磷；=4\*GB3④有机氮化物的焚烧产物主要是气态氮和少量氮氧化物；=5\*GB3⑤有机氟化物的焚烧产物是氟化氢；=6\*GB3⑥有机氯化物的焚烧产物是氯化氢；=7\*GB3⑦有机溴化物和碘化物的焚烧产物是溴化氢及少量溴气以及元素碘；=8\*GB3⑧金属焚烧产物可能为卤化物、碳酸盐、氢氧化物和氧化物等。固体废物焚烧系统（1）废物的处理和贮存：固体废物进入焚烧炉前应满足物料中的不可燃成分将调到5%左右，粒度小而不均匀，含水率降低到1%以下，不含有毒有害物质，焚烧前需拣选、破碎、分筛、脱水与干燥等预处理。（2）进料系统：分为间歇式和连续式两种。连续进料有炉容量大、燃烧带温度高、易于控制等优点，被现代大型焚烧炉广泛采用。（3）焚烧室：焚烧系统的核心，有炉膛、炉排及空气供应系统组成。（4）废气排放与污染控制系统：包括烟气通道、废气净化设施与烟囱三部分。焚烧过程产生的主要污染物是粉尘与恶臭，尚有少量的N、S的氧化物。（5）排渣系统：由移动炉排、通道及与履带相连的水槽组成。（6）焚烧炉的控制与测试系统：包括空气量的控制、炉温控制、压力控制、冷却系统控制、集尘器容量控制、压力与温度的指示、流量指示、烟气浓度计报警系统等。（7）能源回收系统：=1\*GB3①与锅炉合建焚烧系统，锅炉设在燃烧室后补，使热转化为蒸汽回收利用；=2\*GB3②利用水墙式焚烧炉结构，炉箅以纵向循环水列管替代耐火材料，管内循环水被加热成热水，再通过后面相连的锅炉生成蒸汽回收利用；=3\*GB3③将加工后的垃圾与燃料按比例混合作为大型发电站锅炉的混合燃料。固体废物焚烧炉的类型垃圾焚烧炉选型的基本要求是：能有效焚烧处理现有垃圾，焚烧炉设备的价格低，运行费用省，能源和资源回收率高。按焚烧室数量分类，可分为单室焚烧炉和多室焚烧炉；按炉型分类，可分为机械炉排焚烧炉、控气式焚烧炉、多层炉、回转转窑式焚烧炉、流化床式焚烧炉、液体喷射式焚烧炉、气体废物焚烧炉等。目前，国际上常用的四大类焚烧系统包括：机械炉排式焚烧炉、旋转窑式焚烧炉、流化床式焚烧炉和控气式焚烧炉（模组式固定床焚烧炉）。焚烧的二次污染与防治固体废物焚烧过程中的烟气主要成为为CO2、H2O、N2、O2等，同时也含有部分有害物质：烟尘、酸性气体（HCl、HF、SO2、NOx）、碳氢化合物、重金属以及二噁英类物质等。这里重点介绍烟气净化和二噁英的去除。（1）烟气净化。烟尘颗粒物、悬浮物和气体中的许多有毒有害物质需要从烟气中去除。烟气净化设备包括机械除尘器、湿式过滤器、袋式除尘器和静电除尘器。（2）二噁英的去除。要控制二噁英/呋喃的形成，特别注意以下几点：=1\*GB3①尽可能完善焚烧控制系统：垃圾燃烧均匀化，尽量减少过量氧气量，改进自动焚烧控制系统，优化进炉垃圾量，充分燃烧飞灰、炉渣和烟气，燃烧烟气和氧气充分混合，并使燃烧烟气尽可能长时间地处于高温之下。=2\*GB3②避免烟尘沉淀：焚烧炉膛和锅炉上沉淀的烟尘含有二噁英类物质和呋喃。为了尽量减少燃烧区烟尘沉积，可采用一些预防措施，如利用静电除尘器经常清灰等。=3\*GB3③焚烧炉内抑制二噁英和呋喃的生成：通过增加抑制剂可以大大降低二恶英和呋喃的合成速度，常用的抑制剂有三乙胺、尿素和氨水等。消除烟气中二恶英/呋喃的辅助措施：=1\*GB3①干式处理的添加剂：烟气通过活性炭吸附，保持汞排放不超标，同时减少二恶英/呋喃的含量。=2\*GB3②湿式处理的添加剂：在烟气洗涤之前添加活性炭，二恶英和呋喃被活性炭吸收，沉淀于洗涤污泥中被去除，去除率可高达90％。（3）残渣。废物焚烧后产生的残渣及城市固体废物中的不可燃部分大部分为非晶质的玻璃态物质，包括矿物质（如玻璃、金属和没有燃烧的有机碳等）。焚烧过程中产生两类灰：一类为飞灰，主要是在烟气处理过程中收集；另一类为底灰，颗粒相对较大，主要收集于炉排或炉床。焚烧过程中产生的残渣，一般为无机物质，它们主要是金属的氧化物、氢氧化物和磷酸盐、硫酸盐、磷酸盐以及硅酸盐。焚烧能源回收利用（1）供热。通过装置在焚烧炉之后余热锅炉或其他热交换器，将烟气热量转换成一定压力和温度的热水、蒸汽以及一定温度的助燃空气，向外界直接提供。这种形式热利用率高、设备投资省，尤其适合于小规模垃圾焚烧设备和垃圾热值较低的小型垃圾焚烧厂。（2）余热发电。将热能转换为高品位的电能，不仅能远距离传输，而且提供量基本能不受用户需求量的限制，从提高整个设备利用率和降低相对废物投资额来说都是有好处的。（3）热电联共。由热能转变为机械能再转变为电能的过程，能量损失很大，直接供热就相当于把热量全部供给用户或只回收返回电厂低温水的热量，热利用率高。采用热电联供，将发电-区域性供热和发电-工业供热等结合起来，热利用率将得到大幅度提高。4.4.3固体废物热解技术固体废物热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。热解原指有机物在严格缺氧条件下加热分解的过程。但实际科研生产以及固体废物处理中，除间接加热隔氧热分解外，有时需在热解炉中通入部分空气、氧或蒸汽等汽化剂，使固体废物发生部分燃烧以提供整个热解过程所需热量，同时改变产物比率，提高可燃气产率。热解与焚烧是完全不同的两个过程：焚烧是放热反应，热解是吸热过程；焚烧的产物主要是二氧化碳和水，而热解的主要产物是可燃的低分子化合物，气态的有氢、甲烷、一氧化碳，液态的有甲醇、丙酮、乙酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂油等，固态的主要是焦炭或炭黑；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就近利用，而热解产物是燃料油及燃料气，可多种方式回收利用，其能源回收性好，便于贮藏及远距离输送，这也是热解处理技术更优越、更有意义之处。对含水率过高、性质不同的可热解的有机混合物，由于热解困难，回收燃料油气在经济上并不合算；即使是同类有机物，若数量不足以发挥处理设备能力的经济优势，也是不经济的。适宜于热解处理的废物有废塑料（含氯的除外）、树脂、废橡胶、废轮胎、废油及油泥（渣）、废有机泥、城市固体废弃物、农业废物、人畜粪便等。热解原理固体废物热解过程是一个复杂的化学反应过程。包括大分子的键断裂、异构化和小分子的聚合反应，最后生成各种较小的分子。热解的实质是加热有机大分子使之裂解秤小分子析出的过程，包含了许多复杂的物理化学反应。热解过程可以通式表示如下：有机固体废物+热量→H2、CH4、CO、CO2气体+（有机酸、芳烃、焦油）有机液体+炭黑+炉渣热解技术影响因素影响热解过程的主要因素有温度、加热速率、反应时间、废物的成分、热解炉的类型及作为氧化剂的空气供氧程度等。其中温度、加热速率、反应时间是最主要的过程操作控制参数。反应时间同时又与温度、加热速率、物料尺寸、物料分子结构特性、热解炉内的温度水平、热解方式等因素有关。（1）温度。在较低温度下，有机废物大分子裂解成较多的中小分子，油类含量相对较多。随着温度的升高，除大分子裂解外，许多中间产物也发生二次裂解，C5以下分子及H2成分增多，气体产量成正比增长，而各种酸、焦油、炭渣相对减少。（2）加热速率。加热速率增加，热解产品气体含量增高，产品中水分及有机物液体的含量逐渐减少。（3）反应时间。指反应物料完成反应在炉内停留的时间，主要影响热解产物的成分和总量。若其他反应条件相同，只考虑反应时间，则反应时间越长，热解的气态和液态产物越多。时间短，小分子的气态产物占热解气体积的百分比较大。在热解炉中的停留时间决定了物料分解转化率，为了充分利用原料中的有机质，尽量脱出其中的挥发分，应使物料在热解炉中保温时间延长。物料保温时间与热解过程的处理量成反比关系。保温时间长，热解充分，但处理量少；保温时间短，则热解不完全，但可以有较高的处理量。（4）热解方式。热解方式对反应时间有很明显的影响。直接热解可理解为在热解炉同一断面的物料基本处于等温状态；而壁式间接加热，在热解炉同一断面上就存在一个温度梯度，热解炉内径越大，温度差越大，所以直接热解与间接热解相比热解时间要短得多。因此，在实际中，间接热解的热解炉内径尺寸都比较小。如果采用中间介质的间接热解方式，热解反应时间直接与处理量有关，处理量大小与热解炉的热平衡直接相关，因而与设备的尺寸相关。如采用间接加热的沸腾床，它的反应时间短，但单位时间的处理量不大，要加大处理量，相应的设备尺寸也很大。（5）催化剂的影响。催化裂解与化学解聚相比，催化剂不直接参与反应，且生成的产物也不一定是单体。催化裂解在较低温度下即可使废塑料分解。催化裂解反应所需活化能较低，相同温度下，催化裂解反应速度比热分解反应速度快。催化裂解产物质量高，因催化裂解反应可生出支链、环化和芳化结构的烃类产物，增加油品标号。而且通过催化剂的选择和特性，可以控制不同产物的生成量。但催化裂解时，催化剂容易因积碳和中毒而失活，无机物可能遗留于其表面，阻碍其再生，一般在催化反应前需要预处理。（6）其他因素。热解炉是整个热解过程的中枢，不同的热解炉有不同的燃烧条件和物料流方式。一般来说，固定燃烧床处理量大，而流态燃烧床温度可控性好。一般而言，物料尺寸越小，反应时间越短；物料分子结构越复杂，反应时间越长。反应温度越高，反应物颗粒内外温度梯度越大，这就会加快物料被加热的速度，缩短反应时间。不同的废料其热解性不一样。有机物成分比例大，热值高，则可热解性相对较好，产品热值高，可回收性好，残渣少。废物的含水率低，则干燥过程耗热少，将废物加热到工作温度所需时间短。废物较小的颗粒尺寸将促进热量传递，保证热解过程的顺利进行。空气或氧气可作为热解反应中的氧化剂，使废料发生部分燃烧，提供热能供热解反应的进行。但由于空气中含有较多的N2，使产品气体的热值较低。热解工艺分类热解的分类方式大体上可按热解温度、加热方式、反应压力、热解设备的类型分类。（1）按加热方式分类=1\*GB3①间接加热法。物料与直接供热介质在热解反应器中是分开的，利用间壁式导热或以一种中间介质（热砂料或熔化的某种金属床层）来传热。中间介质传热方式较间壁式导热方式要好一些。不过由于固体废物的热传导效率较差，间接加热的面积必须加大，因而这种方法的应用仅局限于小规模处理的场合。=2\*GB3②直接加热法。燃烧时需要提供氧气，因而混在可燃气中的CO2、H20等惰性气体稀释了可燃气，热值有所降低。若采用空气作氧化剂，热解气体中不仅有CO2、H20，还含有大量的N2，更稀释了可燃气，热值大大减少。因此，采用的氧化剂分别为纯氧、富氧或空气时，其热解所产生的热值是不相同的。（2）按热解温度分类根据所使用的不同温度区段，可将热解分为如下的三类：=1\*GB3①低温热解法。温度一般在600℃以下。可采用这种方法将农业、林业和农业产品加工后的废物生产低硫低灰分的炭，根据其原料和加工深度的不同，可制成不同等级的活性炭或用作水煤气原料。=2\*GB3②中温热解法。温度一般在600℃～700℃之间，主要用在比较单一的物料进行能源和资源的回收工艺上，像废轮胎、废塑料转换成类重油物质的工艺。=3\*GB3③高温热解法。温度一般在1000℃以上，固体废物的高温热解，主要为获得可燃气。高温热解法采用的加热方式几乎都是直接加热法。如果采用高温纯氧热解工艺，可将金属盐类及其氧化物和氧化硅等熔化并以液态渣的形式排出，再经水淬冷却后粒化，可作建筑材料的骨料使用。除上述分类外，还可按热解反应系统压力分为：常压热解法和真空热解法。后者可适当降低热解温度，有利于可燃气体的回收。4.5固体废物的生物处理固体废物的生物处理是利用微生物群落或游离酶对有机废物中的生物物质的氧化、分解作用，消除其生物活性，使之稳定化、无害化的过程，其降解产物可以作为燃料、农肥和其他原料而加以利用。常见的可生物处理的废物如表可生物降解处理的废弃物废物种类主要来源城镇废物主要有污水处理厂剩余污泥和有机生活垃圾工业废物主要包括含纤维素类废物、高浓度有机废水、发酵工业残渣（菌体及废原料）畜牧业废物主要指禽畜粪便农林业废物主要指植物秸秆，如稻麦的秸秆、壳、蔗渣、棉壳、向日葵壳、玉米芯、油茶壳等水产废物主要指海藻、鱼、虾、蟹类加工后的废物泥炭类包括褐煤和泥类固体废物的生物处理作用主要体现在以下四个方面：（1）稳定化和杀菌消毒作用。废物中的有机物转化为水和二氧化碳、甲烷、氨气、硫化氢等气体以及性质稳定的难降解的有机物，可达到稳定化的效果，而且其产物不会对环境造成污染。另外，有机物分解过程中厌氧环境以及反应热所导致的高温过程，可起到杀菌作用，实现废物的无害化处理。（2）废物减量化。废物经过生物处理后，有机物可以减少30％～50％，减量化效果尤其显著。（3）回收能源。生物质蕴含着巨大的潜在能源，利用生物技术使之转化为可以直接利用的能源。（4）回收物质。如生产堆肥化产品，还有纤维素水解生产化工原料和其他生物制品，养殖蚯蚓生产生物蛋白以及生物制氢回收利用氢气技术等。4.5.1固体废物的堆肥化处理堆肥化是在人工控制下，在一定温度、湿度、pH、碳氮比和通风条件下，利用微生物的生物化学作用，使有机物降解，转化为肥料的过程。堆肥是堆肥化的产物，堆肥是有机废物经过好氧降解后形成一种固态的、松碎的淡褐色或深褐色产品，其中含有大量的微生物，在这种混合材料中，需要持续存在空气（氧气）和水分，是一种人工的腐殖质。根据微生物生长环境可以将堆肥化分为好氧堆肥化和厌氧堆肥化两种。好氧堆肥化是指在有氧状态下，好氧微生物对废物中的有机物进行分解转化的过程，最终产物主要是二氧化碳、水、热量和腐殖质；厌氧堆肥化是在无氧状态下，厌氧微生物对废物中的有机物进行分解转化的过程，最终产物是甲烷、一氧化碳、热量和腐殖质。生物堆肥技术基本原理（1）好氧堆肥原理。实际上就是基质的微生物发酵过程，与污水生物处理相似，但堆肥化处理只进行到腐熟阶段，并不需有机物的彻底氧化，一般认为堆料中易降解有机物基本上被降解即达到腐熟。大致分成三个阶段：中温阶段，堆层呈15～45℃，嗜温性微生物分解可溶性物质并释放出能量，堆肥温度不断升高；高温阶段，温度升至45℃以上，嗜热性微生物活跃，可溶性有机物继续被氧化，复杂的有机物如半纤维素、纤维素和蛋白质也开始被强烈分解，堆肥开始形成腐殖质，高温阶段可以较好的杀灭虫卵和病原菌；降温阶段，亦称熟腐阶段，此时微生物活性下降，发热量减少，嗜温性微生物又逐渐占优势，对残余较难分解的有机物作进一步的分解，腐殖质不断积累且稳定化，堆肥进入熟腐阶段，需氧量大大减少，含水率也降低。冷却后的堆肥中，新的微生物将利用残余有机物进行繁殖，最终完成堆肥过程。2、厌氧堆肥原理。无氧条件下，厌氧微生物将有机质进行分解，其中一部分碳素物质转化为甲烷和二氧化碳。主要分为两个阶段：=1\*GB3①产酸阶段，产酸菌将大分子有机物降解为小分子的有机酸和乙酸、丙醇等物质；=2\*GB3②产甲烷阶段，产甲烷菌把有机酸继续分解为甲烷气体。厌氧堆肥反应步骤多、速度慢、时间长。影响堆肥的因素（1）C/N比。原料C/N比高，碳素多，氮素相对缺乏，微生物的生长受到限制，有机物的分解速度就慢，发酵过程就长。C/N比例高，易导致成品堆肥C/N比过高，这种堆肥施入土壤后将夺取土壤中的氮素，影响作物生长。C/N比的最佳值为（25～35）：1，粪便的C/N比含量较低，应通过补加含碳量高的物料（如秸秆）来调整。（2）含水率。堆肥原料的最佳含水率通常是在50％～60％左右。含水率太低将影响生物的生命活动，太高会降低堆肥速度，导致厌氧菌分解并产生臭气以及营养物质的析出。含水率还与设备的通风能力及堆肥物料的结构强度密切相关，含水率超过60％时，水分就会挤走空气，堆肥物料便呈致密状态，堆肥就会朝厌氧方向发展，此时应加强通风。反之，堆肥物料中的含水率低于20％，微生物将会停止活动。（3）温度。温度会影响微生物的生长，一般认为高温菌对有机物的降解效率高于中温菌。堆肥初期，堆体温度与环境温度相一致，经过中温菌1～2天的作用，堆肥温度便能达到高温菌的理想温度50～65℃，此温度下一般只要5～6天即可达到无害化要求。温度过低将大大延长堆肥达到腐熟时间，温度过高将对微生物产生不利影响。（4）通风供氧。堆肥需氧的多少与堆肥物料中有机物含量有关，堆肥物料中的有机碳越多耗氧量越大。氧体积分数＜18％时，微生物生命活动就将受到限制，容易使堆肥进入厌氧状态而产生恶臭。（5）pH值。一般微生物最适宜的pH值是中性或弱碱性，pH值太高或太低都会使堆肥处理遇到困难。此外，pH值也会影响氮的损失，pH值＞7.0时氮以氨的形式挥发。但在一般情况下，禽畜粪便的pH值能满足发酵要求。（6）接种剂。向堆肥中加入分解较好的厩肥或加入占原始物料10％～20％的腐熟堆肥，能加快发酵速度。在堆制过程中，按自然方式形成了参与有机废物发酵以及从分解产物中形成腐殖质化合物的微生物群落。通过有效的菌系选择，可以从中分离出活性强的微生物培养物，建立人工种群与堆肥发酵要素母液。（7）堆肥原料尺寸。微生物通常在有机颗粒的表面活动，所以降低颗粒物尺寸，增加表面积，将促进微生物的活动并加快堆肥速度；原料太细会阻碍堆层空气的流动，减少堆层中可利用的氧气量，减缓微生物的活动。因此，为了加快发酵过程，应在保证空气通透的前提下尽量减小堆肥原料的尺寸。堆肥化工序（1）前处理。采用破碎、分选、筛分等预处理工序去除粗大垃圾和降低非堆肥物质的含量，使堆肥原料和含水率达到一定程度的均匀化，使物料的表面积增大，便于微生物繁殖，从而提高发酵速度。（2）主发酵（一次发酵）。主发酵可在露天或者发酵装置内进行，通过翻堆或强制通风向堆积层或发酵装置内供给氧气，时间一般为3～10天。（3）后发酵（二次发酵）。将主发酵工序尚未分解的易分解有机物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，得到成熟的堆肥制品。一般要有防止雨水流入的装置，通常不进行通风，而是每周进行一次翻堆，时间通常维持在20～30天以上。（4）后处理。去除堆肥中的塑料、玻璃、陶瓷、金日、小石块等杂质，或按需要加入N、P和K等添加剂，根据需要进行破碎或研磨造粒，最后打包装袋。有时为减少物料提升次数、降低能耗，后处理也可放在一次发酵和二次发酵之间。（5）脱臭。堆肥工艺过程中常伴有臭气产生，主要为氨、硫化氢、甲基硫醇、胺类等。除臭方法主要有生物除臭法、化学除臭剂除臭、溶液吸收法、活性炭等吸附剂吸附法。在露天堆肥时，可在堆肥表面覆盖熟堆肥，以防止臭气逸散。较为常用的除臭装置是堆肥过滤器和生物过滤器。（6）贮藏。堆肥的供应一般在春秋两季，在夏冬两季生产的堆肥只能积存。贮存方式可直接堆放在发酵池中或袋装，要求干燥透气，密闭和受潮则会影响制品的质量。4.5.2固体废物的厌氧消化处理厌氧消化是指在厌氧微生物的作用下，有控制地使废切中可生物降解的有机物转化为CH4、CO2和稳定物质的生物化学过程。由于厌氧消化可以产生以CH4为主要成分的沼气，所以又称为甲烷发酵。厌氧消化的基本原理在无分子氧存在的条件下，通过厌氧微生物（或兼氧微生物）的作用，将有机物分解转化为沼气（主要是甲烷）的过程。根据有机物在厌氧发酵过程中所要求达到的分解程度不同，可将厌氧发酵工艺分为产酸发酵和产甲烷发酵两大类型，前者以辛机酸为主要发酵产物，后者以甲烷为主要发酵产物。厌氧消化的影响因素（1）物理因素=1\*GB3①温度。温度影响微生物的酶活性，进而影响微生物的生长速率与对基质的代谢速率。=2\*GB3②水力停留时间。对于完全混合连续流反应器，固体与微生物流出，将会导致处理效果的降低。=3\*GB3③物料粒径。物料的粒径越小，输送难度越低，水解过程加快，但能耗增大，反之则相反。通常粒径在20～40mm较好。破碎或研磨不仅减小了颗粒的大小，而且破坏了其内部组织结构，使其更容易降解。=4\*GB3④固含率。垃圾中的水分随季节性变化且受不同操作条件的影响。含水量高不仅增加了消化器容积，而且单位体积垃圾还需要很多热量，不经济；另外，固含率很高将会显著改变底质的流动性，经常会由于混合性差、固体沉降、堵塞和形成浮渣层而导致系统崩溃。=5\*GB3⑤搅拌。搅拌使消化物质均一化，避免抑制物质的浓度聚集、死区和泥渣的形成；提高物质与细菌的接触的容易程度，加速有机垃圾进料的分解；帮助去除与分散微生物产生的副产物。=6\*GB3⑥接种物量。接种的数量与质量对于厌氧消化中的产甲烷阶段的运行效果和稳定性非常重要。对于传统的CSTR反应器，接种液必须和进料一起加入。（2）化学因素=1\*GB3①有机负荷。反映了特定的进料速率所需要的反应器的大小。有机负荷是影响污泥增长、污泥活性和污泥降解的重要因素，提高负荷可以加快污泥增长和有机物的降解。=2\*GB3②pH、碱度、挥发性脂肪酸浓度。产甲烷菌的最佳pH值范围是6.8～17.5。pH值低将使二氧化碳增加，大量水溶性有机酸和硫化氢产生，硫化物含量增加，会抑制产甲烷菌生长。=3\*GB3③营养物质。氮、磷是厌氧消化所需要的最主要的营养物质。氨有助于提高厌氧消化反应器的缓冲能力，但氨过高会有毒害作用。反应所需要的其他物质如Na、K、Ca、Mg、GI、s、Fe、Cu、Mn、Zn、Ni等微量元素容易因与P、S反应形成沉淀而缺乏。一般来说，可生物降解有机物占总固体的70％～95％有利于厌氧消化，当有机固体少于60％时通常认为不适于作为厌氧消化的有机底质。（4）盐分。低浓度的无机盐对于微生物的生长具有促进作用，但高浓度的无机盐抑制微生物生长。当厌氧消化反应器中的钠盐浓度大于5g/L时甲烷的产量逐渐降低。无机盐还改变了氧在水中的溶解能力。（5）重金属毒性。消化细菌对重金属、醛等有毒有害物质很敏感，所以厌氧消化不适于含有对消化细菌有毒害作用重金属的有机垃圾处理。厌氧消化工艺类型厌氧消化发酵工艺类型较多，可按发酵温度、发酵方式、发酵级差的不同划分成几种类型。（1）根据发酵温度划分的工艺类型=1\*GB3①高温发酵工艺。最佳温度范围是47～55℃，非常适于城市垃圾、粪便和有机污泥的处理。工序如下：a高温厌氧发酵菌的培养。高温发酵菌种的来源一般是将采集到的污水池或下水道有气泡产生的中性偏碱的污泥加到备好的培养基上，进行逐级扩大培养，直到发酵稳定后口可作为接种用的菌种。b高温的维持。高温发酵所需温度的维持，通常是在发酵池内布设盘管，通人蒸汽，加热料浆。c原料投入与排出。在高温发酵过程中，原料的消化速度快，因而要求连续投入新料和连续排出发酵液。其操作方法有两种：一种是用机械加料出料，另一种是采用自流进料和出料。d发酵物料的搅拌。搅拌可以迅速消除邻近蒸汽管道区域的高温状态和保持全池温度的均一。搅拌的方式一般有机械搅拌、充气搅拌和充洱搅拌三种。=2\*GB3②自然温度厌氧发酵工艺。是指在自然界温度影响下，发酵温度发生变化的厌氧发酵。发酵池结构简单、成本低、易施工。但发酵温度基本是随温度变化而变化，通常夏季产气率较高，冬季产气率较低。（2）根据投料运转方式划分的工艺类型=1\*GB3①连续发酵。投料启动后经过一段时间的发酵产气，每天或随时连续定量地添加发酵原料和排出旧料，发酵过程能够长期连续进行。此项工艺易于控制，能保持稳定的有机物发酵速度和产气率，且该工艺要求较低的原料固形物浓度，适于处理来源稳定的大、中型畜牧场的粪便等。=2\*GB3②半连续发酵。启动时一次性投入较多的发酵原料，当产气量趋于下降时开始定期添加新料和排出旧料，以维持比较稳定的产气率。该工艺在我国农村沼气池的应用已较为成熟。=3\*GB3③批量发酵。一次投料发酵，运转期中不添加新料，当发酵周期结束后，取出旧料再重新投入新料发酵。该工艺的产气量不均衡，初期上升很快，维持一段时间的产气高峰后即逐渐下降。=4\*GB3④两步发酵。一般认为，甲烷发酵主要过程中微生物菌群可分为不产甲烷细菌群和产甲烷细菌群，这两类菌群分别在甲烷发酵的不同阶段形成优势菌落，且对营养、代谢、繁殖速