固体废物处理与处置 第一版

环境类专业的固体废物处理学科的主要知识点以及技术参数。

固体废物处理与处置

• 固体废物
  • 特性：易燃性、反应性、爆炸性、传染性、毒性、腐蚀性
  • 危害：侵占土地，污染土壤、水体、大气，影响环境卫生
  • 控制措施
    • 改革生产工艺
      • 采用无废或少废技术
      • 采用精料
      • 提高产品质量和寿命
    • 发展物质循环利用技术
    • 进行综合利用
    • 无害化处理与处置
• 固体物质热处理
  • 烧结：投加添加剂，在高温炉中形成致密强固体材料
  • 湿式氧化：对有机溶液加热加压，发生完全液相的氧化反应
  • 干化：利用热能蒸发水分
  • 熔融：高温固态废物熔化为玻璃状或玻瓷状
  • 热解：缺氧或无氧，有机分解
  • 焚烧：深度氧化和高温分解
    • 产生主要污染物：粒状污染物、CO、酸性气体、氮氧化物、重金属、二噁英
    • 燃烧方式
      • 蒸发燃烧：蜡的燃烧
      • 分解燃烧：木材和纸燃烧
      • 表面燃烧：木炭焦炭燃烧
    • 燃烧过程
      • 干燥阶段
      • 燃烧阶段
      • 燃尽阶段
    • 影响燃烧的因素
      • 燃烧温度：生活垃圾850-1000℃；危废或医废1150℃
      • 停留时间：垃圾停留1.5-2h；烟气2s以上
      • 混合程度：与空气混合越充分越完全
      • 过量空气：过剩空气系数1.5-1.9
    • 热灼减量：焚烧残余物经灼烧减少的质量
    • 固体废物焚烧系统：前处理与储存系统、进料系统、焚烧室、焚烧炉控制系统、 排渣系统、尾气处理与吸收系统、能源回收系统
    • 焚烧炉
      • 类型
        • 炉排型
          • 固定炉排
          • 活动炉排
        • 流化床型：焚烧效率90%以上，可燃烧热值低含水率高物质
        • 回转窑型：可燃烧污泥、危废、医废，热效率低，尾气恶臭
      • 设计原则
        • 使废物在炉膛内按照规定温度和足够的停留时间，完全燃烧
• 污泥脱水
  • 脱水方式
    • 浓缩脱水-浓缩机
      • 重力浓缩机 ρ>1
      • 气浮浓缩机 ρ≈1
      • 离心浓缩机
    • 机械脱水
      • 原理
        • 加压或者抽真空
        • 压缩作用的压榨
        • 用离心力做推动力
      • 方法
        • 真空转鼓、真空转盘
        • 板框压滤机、滚压带式压滤机
        • 离心机
  • 过滤介质
    • 织物介质：棉毛丝麻
    • 粒状介质：细砂、木炭、石棉
    • 多孔固体介质：多孔陶瓷
  • 污泥水的类别
    • 间隙水70%
      • 浓缩脱水：减容的主要方法
    • 毛细结合水20%
      • 机械脱水和自然干化
    • 表面吸附水7%
    • 内补水3%
    • 干燥脱水与焚烧
• 垃圾收集
  • 生活垃圾收集阶段
    • 搬运与储存（运储）
    • 收集与清除（清运）
      • 移动容器式
      • 固定容器式
    • 垃圾远程运输（转运）
  • 收集原则
    • 危险废物与一般飞舞分开
    • 生活垃圾与工业废物分开
    • 泥态与固态分开
    • 污泥要进行脱水
• 垃圾分选
  • 重力分选
    • 原理：混合固体在介质中的密度差，ρL＜ρC＜ρW
    • 加重质-重介质：
      • 来源：硅铁、磁铁矿
      • 要求
        • 来源丰富、便于制备和再生
        • 密度足够大
        • 使用时不易泥化和氧化
        • 黏度低、稳定性好、无腐蚀性
    • 重选设备
      • 风力分选机
      • 跳汰机
      • 重介质分选机
  • 磁力分选
    • 原理：各组分磁性差异
    • 提纯净化磁性杂质
    • 回收铝铁铜锌
  • 电力分选：基于颗粒的导电率和带电量不同，作用力不同，分离半导体和非导体（大部分固废）
  • 浮力分选
    • 原理：物质被水润湿的差异性
    • 过程：在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选剂，通入空气形成若干细小气泡，使浮选物质粘附于气泡上浮、在液面形成泡沫层，刮出回收
    • 有机废物不易被水润湿，接触角小于90度；无极废物极易被水润湿
    • 浮选剂
      • 捕收剂：煤油、柴油
      • 起泡剂：松油、松醇油
      • 调整剂：活化剂、抑制剂、分散剂、凝聚剂
  • 筛分：根据固体废物的粒度
• 垃圾破碎
  • 破碎是最主要的预处理方式
  • 破碎机：颚式、锤式、反击式、剪切式、辊式
  • 目的：减小尺寸、降低空隙率、提高均匀度
  • 破碎方法
    • 干式破碎-机械方法
      • 压碎、劈裂、弯曲、磨碎、冲击
    • 湿式破碎
      • 原理：含纸垃圾与水流剧烈搅动
      • 湿式破碎优点：
        • 均质浆状物可按流体法处理
        • 不滋生蚊蝇，卫生
        • 不产生噪音，无发热和爆炸危险
        • 可回收纸纤维、玻璃、有色金属
    • 半湿式破碎：在一定均匀湿度下，利用不同物质的强度脆性，破碎成不同粒度
• 堆肥
  • 堆肥化：人工控制条件（温度、湿度、碳氮比和通风）利用为微生物的生化作用，使来源于生物的有机废物降解，转化为肥料
  • 产物
    • 好氧堆肥产物：二氧化碳、水、热量、腐殖质
    • 厌氧堆肥产物：二氧化碳、甲烷、热量和腐殖质
  • 好氧堆肥过程
    • 中温阶段：1-2d，15-45℃，嗜温微生物，分解可溶性物质如糖类和淀粉
    • 高温阶段：5-6d，45℃以上，嗜热微生物，分解复杂有机物如纤维素、半纤维素和蛋白质
    • 降温阶段：内源呼吸期，分解难降解有机物如木质素，腐殖质增加且稳定化，需氧减少、含水率降低
  • 堆肥工艺流程
    • 前处理：调整水分和碳氮比，有时添加菌种
    • 主发酵：又称一次发酵，3-10d，中温和高温阶段
    • 后发酵：又称二次发酵，20-30d，全面腐化，腐熟阶段
    • 后处理：去除杂质，加入氮磷钾，研磨造粒，打包
    • 除臭：生物除臭，化学除臭剂除臭，溶液吸收除臭，吸附剂吸附除臭
    • 储存：至少存储3个月产量
  • 好氧堆肥的环境因素
    • 温度：50-65℃
    • PH值：6.5-8.5
    • 含水率：50-60%
    • 碳氮比：25-35:1
    • 有机物含量：20-80%
    • 原料粒度：25-75mm
  • 厌氧堆肥过程
    • 产酸阶段：产酸菌，分解大分子有机物为有机酸和丙醇
    • 产甲烷阶段：产甲烷菌，分解有机酸为甲烷
• 主题