固体废物重点总结讲课教案Word文件下载.docx
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•陆地处置(disposalbyland):
土地耕作,贮存,填埋等。
6、污染的技术政策(三化)
【P13】
(1)、无害化:
通过采用适当的工程技术对废物进行处理,使环境不产生污染,不知对人体健康产生影响。
例如:
焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵、有害废物的热处理和解读处理等
(2)、减量化:
通过适宜的手段减少固废数量、体积,并尽可能地减少固废的种类、降低危险废物的有害成分、浓度,减轻或清除危险特性等。
(3)、资源化:
从固废中回收有用的物质和能源,加快物质循环,创造经济价值。
包括:
物质回收、物质转换和能量转换。
7、全过程管理原则
对其产生——收集——运输——综合利用——处理——贮存——处置实行全过程管理,基本对策是避免产生、综合利用、妥善处置的所谓3C原则。
减少产生、再利用、再循环。
第二章、固废的收集、贮存及清运
1、城市垃圾的收集方式:
♦生活垃圾(kitchenwastes厨房垃圾)——垃圾的主要部分,环卫部门统一收集;
♦商业垃圾(tradingresidues)——由经营者自行收集;
♦建筑垃圾(buildersrubbish)——建筑商自行处理,或环卫部门有偿处理;
♦粪便(dejecta)——有卫生设施的:
大部分排入化粪池,小部分直接进入城市污水系统;
无卫生设施(公共厕所):
环卫部门日清理
♦污水处理厂的污泥——污水厂自行收集
2、生活垃圾的收集方式及收集容器
(1)非连续运输系统:
是一种采用普通的汽车、轮船或火车等运输工具载运各收集点垃圾的运输方式。
一般在收集区内采用小型垃圾车,在经转运站集装后换成大型车、船送往填埋场或处理厂,即垃圾源——收集容器——垃圾车——转运站——填埋场
(2)连续运输系统:
一般是指采用地下管道,由空气或水作为载体,用空气压缩机或压力泵压送垃圾的方法。
也有在高层建筑内部采用竖井方式与皮带传送装置联合运送垃圾的方式
3、收集线路设计
虽然我们可以通过计算确定劳动量和所需车辆,但收集线路的设计仍然没有固定的规则。
∵①城市本身没有固定的规则;
②垃圾桶的设置不可能等量和等距离;
③垃圾车的行车路线受到道路和交通限制。
∴只能用尝试误差法进行设计,在实行中逐步调整,以逐步合理。
(1)垃圾收运路线的设计方案:
每天按固定路线收运、大路线收运、车辆满载法、采用固定工作时间的方法。
【P29】
(2)设计垃圾收运路线的原则:
♦收运路线应尽可能紧凑,避免重复或断续
♦收运路线应能平衡工作量,使每个工作阶段、每条路线的收集和清运时间大致相等
♦收运路线应避免在交通拥挤的高峰期时间段收集、清运垃圾
♦收运路线应当首先收集地势较高地区的垃圾
♦收集路线起始点最好位于停车场或车库附近
♦收运路线在单行街道收集垃圾,起点应尽量靠近街道入口处,沿环形路线进行垃圾收集工作
(3)设计收运路线的一般步骤【P30】
♦调查、考察垃圾清运区特点
♦资料整理分析
♦初步设计收集路线
♦根据实践运行,对初步收集路线进行比较分析,进一步优化、均衡收集路线
♦制作收集线路图
第三章、固废的预处理
1、压实:
定义:
又称压缩,指用机械方法增加固体废物聚集程度,增大容重和减少固废表观体积,提高运输与管理效率的一种操作技术。
♦目的:
减容,兼有稳定化的作用
–减容(Abate):
根据废物的种类和施加压力的大小,一般压缩比可达3~5,若结合破碎,可达5~10,可以减少运输成本,降低填埋处置成本
–稳定化(stabilization):
日本将城市垃圾压实后,因挤压和升温作用,使垃圾中的BOD从6000ppm降到200ppm,COD从8000ppm降到150ppm。
成为类塑料结构的惰性材料。
原理:
排气,减少空隙率,使固体废物致密化
2、破碎:
利用外力克服固体废物质点间的内聚力使大块固体废物分裂成小块的过程称为破碎;
使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。
♦目的
–为固体废物的有效处理、利用和处置提供条件。
–具体体现在六个方面
•为便于运输和贮存,经破碎减容
•为便于分选回收,经破碎达到解体或适合于分选设备的适用粒度范围
•为便于热处理,增加比表面积
•为便于制造建材,满足建材制品对原料的粒度要求
•为便于填埋压实,经破碎增加密实度
•为保护处理设备,经破碎减小冲击力
♦影响破碎效果的因素:
硬度、韧性、解理、结构缺陷
♦破碎方法:
干式破碎、湿式破碎、半湿式破碎
♦破碎机械的施力情况(五种类型):
压碎;
劈碎;
折断;
磨碎;
冲击破碎
3、分选:
就是将固体废物中各种可回收利用的废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程。
♦固体废物分选是固体废物处理的一种方法,或叫单元操作。
(1)回收有用组分,
(2)分离有害组分以利于后续处理。
♦固体废物的分选是根据固废中各种组分物理性质和物理化学性质的差异而进行分离的作业。
♦方法:
粒度差异-筛选(筛分)
密度差异-重力分选
磁性差异-磁力分选
导电性差异-电力分选(静电分选)
表面润湿性(物理化学性质)差异-浮选
光电性差异-光电分选
摩擦性差异-摩擦分选
弹性差异-弹跳分选
4、脱水:
含水率超过90%的固体废物,必须脱水减容,以便包装、运输与资源化利用。
浓缩脱水和机械脱水
♦按水分在污泥中的存在形式可分为四种(见图5-1)
•间隙水:
颗粒间中的水,约占70%左右;
•毛细管结合水:
颗粒间隙形成的毛细管中的水,约占20%左右
•表面吸附水:
颗粒表面的水,约占7%左右;
•内部水:
颗粒内部或微生物细胞内的水,约占3%左右。
♦脱水时由难→易,依次为:
内部水>表面吸附水>楔形毛细管结合水>裂纹毛细管>结合水>间隙水
第四章、固废的物化处理
1、固化:
指用物理-化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性基材中,使其达到稳定化的一种过程。
【P107】
2、固化方式:
♦将有害废物通过化学转变或引入到某种晶格中达到稳定化。
♦将有害废物用惰性材料加以包容使之与环境隔离。
3、根据上述基本原理,固化处理方法可划分为四类:
♦包胶固化(又称凝结固化)
•按固化剂:
a.水泥固化;
b.沥青固化;
c.石灰固化;
c.塑料固化
•按包胶结构:
–a.宏观包胶:
将有害废物包裹在包胶体内,使其与环境隔离。
–b.微囊包胶:
用包胶材料包覆废物的微粒。
♦自胶结固化:
适用于含有大量能成为胶凝剂的废物,(如:
排烟脱硫、石膏)
♦玻璃固化:
将污泥与玻璃原料一起烧制成玻璃。
♦水玻璃固化:
利用水玻璃加酸后的硬化等性能将有害废物结合,包容及吸附而固化。
第五章、固体废物的生物处理
利用微生物氧化(好氧堆肥)、分解(厌氧发酵)有机固体废物的能力处理可降解的有机固体废物,使其达到无害化和资源化的过程
2、意义:
采用生物处理技术,利用微生物各种工艺转化成有用的物质和能源,既实现减量化、资源化和无害化,又能解决环境污染问题。
因此固废生物处理技术在废物排放量大且普遍存在的资源和能源短缺情况下,具有深远的意义。
3、作用和特点:
稳定化和杀菌、消毒作用;
减量化(有机废物经生物处理后,可减量30~50%,减量效果明显。
);
回收能源;
回收有用物质
4、堆肥化:
是利用自然界广泛存在的微生物,在控制条件下使来自生物的有机废物降解转化为稳定腐殖质的生物化学过程。
5、好氧堆肥:
是以好氧菌为主的微生物对有机废物进行吸收、氧化、分解的复杂生物化学反应过程。
在堆肥过程中,好氧菌通过自身的生命活动,以废物中的有机物为养料,将其一部分氧化分解成简单的无机物并释放出微生物生长所需的能量,将其另一部分合成为新的细胞物质,使微生物生长繁殖。
好氧堆肥的过程(四个阶段):
♦潜伏阶段(温度在内25℃以下):
是微生物适应新环境的过程,也叫驯化过程。
♦中温阶段(温度25~45℃):
此阶段嗜温菌最活跃,他们主要利用物料中可溶解性的有机物,如糖类、淀粉,大量繁殖,在转换和利用化学能的过程中释放出细胞合成所需的多余能量,加上物料的保温作用,使温度不断上升。
以细菌、真菌和放线菌为主的微生物在此阶段迅速繁殖。
♦高温阶段(温度>
45℃):
从废物堆积开始发酵,不到一周的时间,堆温一般可达到65~70℃,或者更高。
此时,嗜温菌受到抑制或死亡,嗜热菌大量繁殖,逐渐替代嗜温菌的活动。
♦高温阶段最有利于有机物的降解,除前一阶段残留的和新形成的可溶性有机物继续得到分解外,其它的固体有机物(纤维素、半纤维素、本质素、蛋白质等)也开始强烈分解。
•50℃左右时,嗜热性真菌和放线菌都很活跃。
•60℃时,真菌不再适于生存,只有嗜热性放线菌和细菌仍在活动。
•70℃以上时,大多数微生物均不适应,其代谢活动受到抑制,并大量死亡或进入休眠状态。
♦熟化阶段(温度为40—20℃):
在内源呼吸期,微生物活性下降,发热量减少,温度逐渐下降至中温,并最后过渡到环境温度,剩余有机物大部分为难降解物质,腐殖质大量形成。
在温度下降的过程中,嗜温菌又重新开始活动,进一步分解残留有机物,腐质不断增多,且趋于“稳定”,堆肥便进入腐熟阶段
6、好氧堆肥过程影响因素:
♦粒度(granularity)
♦有机物含量(organiccontent)
♦含水率(watercontent)
♦碳氮比(C/N)(carbonnitrogenratio)
♦通风和耗氧速率(aerationandoxygenconsumptionrate)
♦温度(termperature)
♦pH值
♦碳磷比(C/P)(c:
pratio)
第六章、固废的热处理
1、焚烧:
一种高温分解和深度氧化的综合过程。
焚烧过程实际上是干燥脱水、热化学分解、氧化还原反应的综合作用过程。
焚烧法可以使可燃性固体废物通过氧化分解,达到减容,消毒,回收能量及副产品的多重目的。
2、焚烧法的处理对象:
♦无机-有机物混合性固体废物(如城市垃圾)
♦某些特定的有机固体废物(如医院的带菌废物,石油化工厂和塑料厂的具有毒性的中间产物等);
♦多氯联苯类高稳定性的有机物
3、焚烧的特点:
♦优点:
•减量(80~90%以上);
•消毒(彻底);
•资源化(能源和副产品)。
♦缺点
•二次污染(大气);
•投资及运行管理费高;
•过程控制严格。
4、热解:
是将有机物在缺氧或无氧条件下加热,使之成为气态、液态或固态可燃物质的化学分解过程。
是在低电极电位还原条件下的吸热分解反应,也称为干馏或炭化过程
5、热解与焚烧的区别:
焚烧:
需氧氧化反应过程热解:
无氧或缺氧反应过程
放热的吸热的
产物为二氧化碳和水可燃的低分子化合物
产生的热能就近直接利用可燃气、油及炭黑等储存、远距离输送
6、与焚烧相比,热解的主要特点:
♦可将固废的有机物转化为以燃料气、燃料油和炭黑为主的储存性能源
♦由于是无氧或缺氧分解,排气量少。
采用热解工艺利于减轻对大气环境的二次污染
♦废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在炭黑中
♦由于保持还原条件,Cr3+不会转化为Cr6+
♦NOx的产生量少
第七章、固废资源化与综合利用
1、污泥的种类:
♦按来源:
生活污水污泥、工业废水污泥、给水污泥沉淀污泥、生物处理污泥
♦按分离过程:
沉淀污泥(初沉污泥、混凝沉淀污泥、化学沉淀污泥)生物处理污泥(腐殖污泥、剩余活性污泥)
♦按成分性质:
有机污泥、无机污泥:
亲水性污泥、疏水性污泥
♦处理阶段:
生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥、干燥污泥、污泥焚烧灰
2、污泥性质:
♦有机物含量高,容易腐化发臭,颗粒较细,密度较小,含水率高且不易脱水,呈胶状结构的亲水性物质
♦污泥中含有植物营养素(氮、磷、钾)、蛋白质、脂肪、腐殖质等
♦污泥的碳氮比较为适宜,对消化有利
♦污泥具有燃料价值
♦城市污泥中混有医院废水及某些工业废水,所以含有大量的细菌和寄生虫卵
♦由于工业废水进入城市污水处理系统,污泥含有多种金属离子
3、污泥的处理:
浓缩、消化、脱水【P241】
4、污泥的处理目的:
♦减容水处理过程中产生的污泥含水率一般在98%以上,对进一步处理、运输及利用都带来困难。
♦卫生化和稳定化:
污泥中一般含有有机物,细菌和病原体,有毒有害物质,不经处理将对环境带来二次污染;
♦回收和利用:
污泥中含有许多有益组分,可以回收利用:
•用作建筑材料
•农肥
•生产沼气(有机污泥)
5、污泥浓缩
♦前已述及,污泥的浓缩是为了减容,为污泥的后续处理创造条件,故它是预处理作业,由于方法简单,成本低,又是必须的作业。
♦污泥浓缩的方法主要有三种:
重力浓缩,气浮浓缩,离心浓缩。
其中,应用最多的是重力浓缩。
♦三种方法比较:
•重力浓缩法:
操作简单,处理费用低;
但:
占地面积大,效率低(3~6%)
•气浮浓缩法:
效率高(5~7%)、速度快(时间为重力法的1/3)、污泥稳定性好,(混入了空气,不易腐败);
基建费和操作费用高,管理复杂。
•离心浓缩法:
效率高(污泥可被浓缩到74~78%)、速度快(螺旋卸料型,直径300~400处理速度可达50m3/h);
动力和维修管理费高,一般不采用;
6、污泥的利用:
用作农肥、回收工业原料、建筑材料、回收能源
第八章、固废的填埋处置
将固体废物经物理、化学、生物化学处理和回收利用后,最终置于符合环境保护场所或者设施中,不再对固体废物进行回取或其它任何操作的过程,也称为最终处置。
2、处置的基本要求
♦体积应尽量小(减容)。
♦废物本身无较大危害性(无害)。
♦处置场所适宜,设施结构合理(安全,经济)。
♦封场后要定期对场地进行维护和监测(保持稳定)。
3、处置方法:
♦基本方法
•采用天然屏障或人工屏障等多重屏障将有害固体废物与生物圈作最大限度隔离。
•天然屏障(naturalbarrier):
是指处置场所的地质构造特点和处置场所周围的地质环境对有害物质的浸出、扩散迁移的阻滞作用。
•人工屏障(tamebarrier):
包括三个方面:
稳定化处理(如固化),使其转变成具有低浸出性和适当机械强度的稳定的物理化学形态;
贮装废物的容器;
处置场所的各种辅助(隔离)设施。
♦处置方法分类
•根据处置场所可将最终处置分为陆地处置和海洋处置两大类。
•陆地处置:
是基于土地对固体废物进行处置,根据废物的种类和处置的地层层位(地上、地表、地下和深地层),陆地处置可分为土地耕作、工程库贮存、深井灌注、浅地层埋藏和土地填埋等多种方式。
•海洋处置:
是基于海洋对固体废物进行处置的方法,它可以分为海洋倾倒和远洋焚烧处置两种方式。
4、卫生填埋定义:
主要用来填埋城市垃圾等一般固体废物,使其对公众健康和环境安全不会造成危害,在卫生填埋场进行的填埋处置。
5、卫生填埋对象及目的:
卫生土地填埋的对象主要是城市垃圾,进行填埋处置的目的是不对公众和环境造成危害。
6、卫生填埋方式:
厌氧方式、好氧方式和准好氧方式。
7、填埋场选址:
♦条件:
•应服从城市发展总体规划
•场址应有足够的库容量
•场址应具有良好的自然条件
•场址远距应尽量缩短
•场址应具有较好的外部建设条件
♦因素:
•规模:
合理确定有效填埋面积:
一般满足10年以上;
•交通:
运输距离适中,并有全天候公路;
•土质与地形:
土质防渗能力强,地形有利于泄洪;
•气候:
蒸发大于降水,尽量背风;
•水文:
地下水距填埋物大于1.5m;
•噪音:
不影响附近居民;
•开发:
封场后要便于开发利用。
8、填埋场气体的控制与管理:
♦气体的产生
•填埋场气体的产生是有机物的分解所致;
•填埋场气体的组成及随时间的变化见图11-2;
•其分解过程经过5个阶段
–好氧分解阶段
–液化产酸阶段
–甲烷增长阶段
–稳定产甲烷阶段
–填埋场的稳定阶段
♦气体的控制
•气体控制主要采用可渗透性排气、不可渗透阻挡层排气两种方式进行控制;
–可渗透性排气(见图11-3)
在填埋场内利用比周围土壤更容易透气的砾石等材料为填料来建造排气孔道。
一般填筑单元宽度为20m以上,砾石层厚度为30~40cm。
–不可渗透阻挡层排气(见图11-4)
阻挡层排气是在不透气的顶部覆盖层中安装排气管。
排气管与设置在浅层砾石排气通道或设置在填埋废物顶部的多孔集气支管相连通,还可用竖管燃烧甲烷气体。
•填埋场可持续产气10~15年,CH4经脱水、预热,去除CO2后可作为能源使用。
9、卫生填埋主要有三种方法,即沟槽法,地面法和斜坡法(又叫混合法)
10、最终处置方法:
♦弃置:
适用于化学性质和生物性质较稳定的污泥
♦填埋:
适用于有机污泥,降解过程中产生恶臭
♦海上弃置:
♦地下深埋:
量少,有二次污染(溶出、产生气体、易着火)
♦固化弃置:
含大量有害物质
♦焚烧:
适用于有机污泥,可减容,灭菌消毒
11、最终处置前的处理方法:
浓缩、消化、脱水、干燥、焚烧、固化
♦工艺系统:
主要四类
•重力浓缩→机械脱水→处置脱水滤饼
•重力浓缩→机械脱水→焚烧→处置灰分
•重力浓缩→消化→机械脱水→处置滤饼
•重力浓缩→消化→机械脱水→焚烧→处置灰分
第九章、危险废物
1、来源:
医疗卫生、化学药品制造、农药制造、木材防腐剂的制造、有机溶剂的制造、精炼石油产品制造等等
2、危险废物分类:
医疗废物、农药废物、废矿物油、多氯联苯类废物、染料(涂料)废物、有机树脂类废物、爆炸性废物、新化学药品废物、表面处理废物、焚烧处置废物、含铬废物、含铜废物、含锌废物等等
(有机汞、六价铬、氰化物、铅、无机氟化物、铜及其化合物、锌及其化合物、镍及其化合物、砷及其化合物)
3、安全填埋:
安全土地填埋是一种改进的卫生土地填埋,是危险废物的陆地最终处置方式。
4、安全填埋场场址选择:
♦要求:
【P288】
♦选择原则
•场地选择原则要求从工程、环境、经济、法律和社会等方面综合考虑。
(见书P386表)
♦场地勘探(场地勘探的步骤)
–根据现有资料进行初步调查;
–进一步进行实地考察;
–对场地进行实际的水文地质勘测;
–整理资料,绘制地图。
5、安全填埋场设计原则有6条:
•处置系统应是一种辅助设施,不应妨碍工厂的正常生产;
•容量应足够大,能容纳全部废物并有一定的发展余地;
•要有容量波动和平衡的措施;
•要满足全天候操作要求;
•处置场的地质结构合理,环境适宜,可长期使用;
•处置场符合法律要求,满足处置标准。
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