《固体废物处理处置工程》教学大纲.docx

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《固体废物处理处置工程》教学大纲

《固体废物处理处置工程》教学大纲

一、课程及教师基本信息

课程名称

（中/英文）

固体废物处理处置工程

（SolidWasteTreatmentandDisposalEngineering）

总学时

54

课程编号

21014367

周学时

3

学分

3

课程性质

专业必修

授课对象

环境工程三年级学生

授课教室

2205及理工楼901、902、905

授课时间

周五、7~9节课

先修课程

要求

高等数学、物理、化学、环境微生物学

任课

教师

信息

姓名

朱芬芬

职称

副教授

办公时间及地点:

周一~周五，环境学院223

办公电话：

82502694邮箱地址：

zhufenfen@

助教

信息

姓名：

无

助教办公（答疑或辅导）时间：

习题课地点、时间：

助教联系电话、邮箱地址：

考核

方式

平时考核（60~70%）

考核类型

课程作业

课程设计/实践

期中考试

占总考核比例

20~30%

30~40%

0%

期末考核（30~40%）

闭卷考试

注1：

平时考核（%）＝课程作业（%）+研讨交流（%）+期中考核（%）；

2：

平时考核应占总成绩的40-70%。

二、任课教师简介

朱芬芬副教授，本科、硕士、博士分别毕业于同济大学环境学院、清华大学环境学院和日本京都大学都市环境工程系。

专业从事固体废物领域研究工作十多年。

研究内容包括城市污泥制备生物柴油、污水厂中有机磷酸酯的行为研究、燃烧过程中PM2.5的释放规律与控制技术研究、焚烧飞灰水洗烧结除氯工艺及机理研究等。

主持并参与过水专项、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、企业横向项目的研究。

发表论文四十余篇，包括EST、WR、JHM、WM等环境工程领域顶级期刊。

三、课程简介

课程梗概：

本课程主要讲述固体废物的基本概念、污染特性、分类、处理处置发展历史、现状。

固体废物取样、物理化学和生化特性。

固体废物收集、转运、预处理技术。

固体废物的三大主要处理技术：

焚烧、堆肥和填埋的技术原理、关键技术过程、技术参数、工艺流程、二次污染控制措施等。

危险废物的鉴别特性、危险废物的固化稳定化技术。

产业固体废物的资源化工艺等。

教学目标：

希望学生通过学习本课程达到以下要求。

1）掌握固体废物的基本概念、污染特性、物理化学特性及相应测定方法；预处理技术的分类、原理与作用；焚烧、堆肥、填埋的技术原理、工艺流程、关键技术参数、二次污染物及控制措施；危险废物的浸出毒性鉴别方法、安全填埋的处置要求。

2）了解固体废物处理处置的发展历史、现状、危险废物的固化稳定化技术。

3）能够进行小型的固废处理装置的模拟调试运行，并简单分析其运行状况。

可以进行简单的固废小课题研究。

课程特点：

固体废物处理处置工程是环境工程专业的三大主干专业必修课。

对应着环境工程水、气、固三大主要研究领域中的固废领域。

本课程原来设计3个学分，其中1个学分为实验课内容。

因为新购置的教学小试演示设备的到位，本学期将尝试引入课程设计/实践的内容，将学生分组进行小试装置的试调试运行。

另外，本课程还将安排一次固废处理处置设施的参观实习。

因此，本课程将是具有理论课、课程设计/实践、实验课程、参观实习的课程。

四、学习要求与建议

请同学们高度重视课程设计/实践内容的学习，在这个内容里，同学们将亲自动手启动，并实施运行小试设备，这将加深同学们对固废领域三大主要处理技术的认识和理解。

对以后的工作和实验研究都很有帮助。

除此之外，也请重视实验课程的学习，实验课程是对固废研究中重要的基础实验内容进行训练的部分。

它将是以后从事相关工作和研究的基础。

五、教学内容、要求和进度

第一周3课时

第一章：

绪论

第一节：

什么是固体废物及固体废物的分类

第二节：

固体废物管理/处理的历史

第三节：

固体废物污染的特性

第四节：

固体废物处理处置的现状

【课堂教学内容与要求】

掌握固体废物的定义和分类，理解危险废物的形态多样化。

了解固体废物管理的历史，认识到固体废物来源的广泛性、与水、大气、土壤污染的密切性。

了解固体废物处理处置的地区差异性。

【课外学习内容与要求】

查阅资料了解各个阶段固废治理/管理的驱动力是什么？

思考为什么固体废物处理处置会遇到很多问题和阻力。

固体废物处理处置技术经历了这么长时间的发展，为什么还是堆肥、填埋、焚烧为主。

第二周——第三周3-6课时

第二章：

固体废物处理处置基础

第一节：

城市生活垃圾产生量预测方法

第二节：

城市生活垃圾成分的影响因素

第三节：

固体废物的取样方法

第四节：

固体废物的物理化学性质

第五节：

固体废物的收集运输

【课堂教学内容与要求】

掌握常用的生活垃圾产生量预测方法和模型。

理解影响生活垃圾产生量和生活垃圾成分的因素，并充分认识到中国的特殊性。

掌握实验室垃圾制样的常用方法，以及代表性取样的原因和公式，常用的研究对象的取样方法。

掌握固体废物基本性质的检测方法、理解其意义及作用。

充分理解垃圾分类的困难、以及各种收集方法的利弊和适用场合。

【课外学习内容与要求】

查阅资料求证各国垃圾分类的实况。

以及各国固体废物分类所属的区别。

第四周3课时

第一个实验：

校园生活垃圾的采样与分析

参看实验课教学大纲

第五周3课时

第三章：

固体废物的预处理技术

第一节：

固体废物的破碎

第二节：

固体废物的分选

【课堂教学内容与要求】

理解压实、破碎、分选的原理和意义。

熟悉破碎和分选的类型和适用处理对象。

布置课程设计/实践内容和分组：

1）校园生活垃圾收集系统设计；2）有机质垃圾好氧堆肥/发酵小试装置调试运行；3）生活垃圾填埋小试装置调试运行；4）垃圾静态燃烧优化运行。

【课外学习内容与要求】

查阅资料了解一些生活垃圾预处理工艺流程、关注其中采用的方法以及先后顺序和原因。

查阅资料开始撰写课程设计/实践的背景、研究内容和计划。

第六周3课时

第四章：

危险废物的固化/稳定化原理与技术

第一节：

危险废物的固化/稳定化原理

第二节：

危险废物的固化/稳定化技术

第五章：

堆肥、焚烧、填埋三大固体废物处理处置技术

第一节：

三大技术概要

【课堂教学内容与要求】

了解各种固化/稳定化技术，理解其原理，并能够对一些重点的反应方程式进行分析，重点的原理反应可进行理论计算。

理解固化和稳定化之间的关系。

各课程设计/实践分组汇报进度。

本次各小组主要汇报背景、报告主要内容、进度安排等。

教师指导，其他小组可进行讨论。

【课外学习内容与要求】

查阅资料了解最新的危废资源化技术、以及这些已有技术的最新研究成果。

根据上课讨论内容，修改课程设计/实践的内容和进度安排，着手进行主要内容的探索，设计安排实验内容，进行实验。

第七周3课时

第五章：

堆肥、焚烧、填埋三大固体废物处理处置技术

第二节：

生活垃圾焚烧技术

【课堂教学内容与要求】

掌握哪些生活垃圾的性质会影响焚烧系统的运行、以及其原因。

知道焚烧系统的组成及各个组成部分的功能。

知道焚烧炉运行的主要控制参数及理论反应方程式。

各课程设计/实践分组汇报进度，教师指导，其他小组可进行讨论。

【课外学习内容与要求】

查阅教科书、文献资料，根据已有实验结果分析实验设计情况，有必要的需改进实验设计。

对二次污染物进行力所能及的收集、检测和分析。

第八周3课时

第二个实验：

固体废物浸出毒性实验

参看实验课教学大纲

第九周3课时

第五章：

堆肥、焚烧、填埋三大固体废物处理处置技术

第二节：

生活垃圾焚烧技术及其他热处理技术

【课堂教学内容与要求】

了解生活垃圾焚烧炉的炉型、炉排结构。

知道生活垃圾焚烧炉烟气污染控制系统的工艺流程及原理。

掌握哪些生活垃圾的性质会影响焚烧系统的运行、以及其原因。

了解其他热处理技术的区别、产物和运行条件的差异，适用对象等。

各课程设计/实践进行课程设计或者实践。

【课外学习内容与要求】

查阅教科书、文献资料，根据已有实验结果分析实验设计情况，优化小试实验研究，使系统稳定运行，并监测其二次污染物。

第十周3课时

第五章：

堆肥、焚烧、填埋三大固体废物处理处置技术

第三节：

生活垃圾堆肥技术

【课堂教学内容与要求】

知道生活垃圾生物处理的原理、反应方程式、其适用范围、主要的工艺控制参数。

各课程设计/实践分组汇报进度，教师指导，其他小组可进行讨论。

【课外学习内容与要求】

查阅教科书、文献资料，根据已有实验结果分析实验设计情况，优化小试实验研究，使系统稳定运行，并监测其二次污染物。

第十一周3课时

第五章：

堆肥、焚烧、填埋三大固体废物处理处置技术

第三节：

生活垃圾堆肥技术及厌氧消化技术

【课堂教学内容与要求】

了解生活垃圾堆肥/污泥堆肥的工艺流程、二次污染物的控制技术、产品的评价方法。

掌握厌氧消化技术的原理、反应方程式、重要的工艺参数、工艺流程。

了解厌氧消化的预处理技术及发展。

各课程设计/实践分组课程设计或者实践。

【课外学习内容与要求】

查阅教科书、文献资料，根据已有实验结果分析实验设计情况，优化小试实验研究，使系统稳定运行，并监测其二次污染物。

第十二周3课时

第三个实验：

固体废物元素分析前处理

参看实验课教学大纲

第十三周3课时

第五章：

堆肥、焚烧、填埋三大固体废物处理处置技术

第三节：

生活垃圾卫生填埋

【课堂教学内容与要求】

知道卫生填埋作为处置方法存在的必要性和重要性。

了解卫生填埋技术的发展历程。

知道卫生填埋场的基本构成，以及填埋作业操作过程、二次污染产生的种类。

各课程设计/实践分组汇报进度，教师指导，其他小组可进行讨论。

【课外学习内容与要求】

查阅教科书、文献资料，根据已有实验结果分析实验设计情况，优化小试实验研究，使系统稳定运行，并监测其二次污染物。

第十四周3课时

参观某大型固废处理处置厂。

第十五周3课时

第五章：

堆肥、焚烧、填埋三大固体废物处理处置技术

第三节：

生活垃圾卫生填埋和危险废物的安全填埋

【课堂教学内容与要求】

知道生活垃圾填埋场二次污染产生的理论方程式、计算方法、控制方法。

了解填埋场的设计，可做简单的计算。

知道安全填埋的适用对象，技术特点和卫生填埋的区别。

各课程设计/实践总结汇报

（1）。

【课外学习内容与要求】

查阅教科书、文献资料，根据老师建议修改最后的总结汇报。

第十六周3课时

第六章：

城市生活污泥的处理处置与资源化

第七章：

固体废物处理处置的管理

【课堂教学内容与要求】

知道城市生活污泥的特性，了解其危害性和资源化的物质基础。

污水厂内常用的处理工艺流程和每个单元的功能。

污水厂外常用的几种处理处置方式的技术特点、优缺点和适用范围。

我国的固体废物管理政策及要求。

生命周期分析/评价的基本理论介绍。

各课程设计/实践总结汇报

（2）。

【课外学习内容与要求】

查阅教科书、文献资料，根据老师建议修改最后的总结汇报。

第十七周3课时

计算题练习课、复习答疑。

六、推荐教材及阅读文献（包括按章节提供必读文献和参考文献）

教材：

何品晶.《固体废物处理与资源化技术》，高等教育出版社，2017

参考教材：

蒋建国.固体废物处置与资源化。

化学工业出版社。

2015

TchobanoglousG,TheisenH,VigilS.IntegratedSolidwastemanagement:

engineeringprinciplesandmanagementissues.NewYorl:

McGraw-HillChristensenTH.SolidWastetechnology&management.NewYork:

Wiley

课程负责人（签字）：

基层教学组织（教研室）负责人（签字）：

学院（系）、部主管领导（签字）：

学院（系）、部（盖章）

_________年____月____日

《固体废弃物处理处置工程》实验课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称

（中文）固体废物处理处置工程

（英文）SolidWasteTreatmentandDisposalEngineering

课程编号

ES104605

课程性质

专业必修

先修课程

无

授课对象

环境工程本科三年级学生

总学分（课时）

54

其中：

理论教学课时

18

其中：

课程设计/实践课时

18

其中：

实验教学课时

18

课程简介

主要讲述固体废物的基本概念、污染特性、分类、处理处置发展历史、现状。

固体废物取样、物理化学和生化特性。

固体废物收集、转运、预处理技术。

固体废物的三大主要处理技术：

焚烧、堆肥和填埋的技术原理、关键技术过程、技术参数、工艺流程、二次污染控制措施等。

危险废物的鉴别特性、危险废物的固化稳定化技术。

产业固体废物的资源化工艺等。

教学目标

掌握固体废物的基本概念、污染特性、物理化学特性及相应测定方法；预处理技术的分类、原理与作用；焚烧、堆肥、填埋的技术原理、工艺流程、关键技术参数、二次污染物及控制措施；危险废物的浸出毒性鉴别方法、安全填埋的处置要求。

了解固体废物处理处置的发展历史、现状、危险废物的固化稳定化技术。

能够进行小型的固废处理装置的模拟调试运行，并简单分析其运行状况。

可以进行简单的固废领域研究。

二、教师基本信息

教师

信息

姓名

朱芬芬

职称

副教授

办公时间及地点：

周一~周五，环境学院223

办公电话、邮箱地址：

82502694，zhufenfen@

助教

信息

姓名：

无

助教办公（答疑或辅导）时间：

邮箱地址

三、实验项目

序号

实验项目名称

试验

场所

实验周次

实验

课时

分组

人数

实验一

校园生活垃圾的采样与分析

校园及理工楼901、902

1

3-6

3-4

实验二

固体废物浸出毒性实验

理工楼901、902

1

3-6

3-4

实验三

固体废物元素分析前处理

理工楼901、902

1

3-6

3-4

四、实验安排

实验一校园生活垃圾的采样与分析

1.实验目的

1）学习制定生活垃圾采样计划，掌握生活垃圾采样方法；

2）了解学校生活垃圾样品的物理成分；

2.实验内容

a）制定采样计划

根据课堂指定的生活区，制定针对该区域的生活垃圾采样计划。

首先要对采样区域的生活垃圾进行初步了解，然后根据采样目的、废物性质、采样现场条件等选用适宜的采样方法，最常选用的是单一随机采样法和分层随机采样法。

第三，考虑采取样品的便利性、目标垃圾的产生方式、危险性和样品数的保证等因素，确定采样点。

第四，根据便于使用和洗涤、保证样品物理和（或）化学分析用体积、不造成样品交叉污染以及节省成本与劳务费用的原则选择采样设备和样品容器。

最后，列出样品质量保证与质量控制措施。

实际简化取样：

学生分成几组，在校园内找几处不同的垃圾收集点，比如，道路旁边的垃圾桶、教室里的垃圾桶、宿舍每层的垃圾收集桶等。

b）采样

✧根据采样区域目标情况确定所需的最少样品数n1；

✧对于单一随机采样法，采取至少n1个样品，并采取不小于最小样品量的样品数量；

✧对于分层随机采样法，将最少样品数n1按各层的大小（重量、体积、面积、个数等）在各层中分配，然后利用单一随机采样法分层采取各层内个样品，并采取不小于最小样品量的样品数量。

实际简化取样：

每组在每个垃圾收集点取大约一个中型塑料袋的垃圾（大约45L）。

c）制样

对采集的生活垃圾样品分出一半分别进行分检、粉碎、混合缩分，为进一步分析准备分析试样。

在分检的同时按照表1-4做好记录，以用于物理成分分析。

d）分析

⏹物理成分

根据制样阶段的分检记录，分类称量计算各成分组成。

式中：

——湿基某成分含量，%；

——某成分重量，kg；

——样品总总量，kg；

——干基某成分含量，%；

——某成分含水率，%；

——样品含水率，%。

⏹含水率

垃圾含水率的分析步骤为：

（1）将各垃圾成分试样破碎至粒径小于15mm后，置入干燥箱中，在105±5℃条件下烘4～8h，取下冷却后称重。

（2）重复烘1～2h，再称重，直至恒重。

（3）计算含水率

式中：

——某成分含水率，%；

——样品含水率，%；

——某成分湿重，g；

——每次某成分湿重，g；

——每次某成分干重，g；

n——各成分数；

m——测定次数。

⏹容重

垃圾容重的分析步骤为：

将采取的垃圾试样不加处理装满有效高度1m，容积100L的硬质塑料圆桶内，稍加振动但不压实，称取并记录重量，重复2～4次后，结果按下式计算：

垃圾容重（kg/m3）=

⏹灰分和可燃物含量

垃圾灰分是指，垃圾试样在815℃下灼烧而产生的灰渣量。

在815℃温度下，垃圾试样中的有机物质均被氧化，金属也成为氧化物，这样损失的重量也就是垃圾试样中的可燃物含量。

其分析步骤为，

（1）称取并记录下一系列坩锅重量。

（2）将粉碎后的各垃圾成分样品按物理组成的比例充分混合后，在每个坩锅中加入适当的量，称取并记录重量。

（3）将盛放有试样的坩锅放入到马福炉（或燃烧炉），在815±10℃下灼烧1h，然后取下冷却。

（4）分别称重并计算含灰量，最后结果取平均值。

式中：

A——垃圾试样的含灰量，%；

R——在815℃下灼烧后坩锅和试样重量；

S——灼烧前坩锅和试样重量；

C——坩锅的重量。

（5）垃圾的可燃物重量=100-A

⏹粒度

垃圾粒度分析步骤为：

（1）将一系列不同筛目的筛子分别称取重量并记录后，按筛目规格序列由小到大排放；

（2）称取并记录需筛分的试样重量；

（3）在最上面的筛子上放入需筛分的试样后，连续摇动15min；

（4）将每个带有试样的筛子称重后，计算各个筛子上微粒的百分比。

微粒百分比（%）=

3.器材使用

鼓风干燥箱、马弗炉、坩埚、万分之一分析天平、镊子、蒸发皿等

实验二固体废物浸出毒性实验

1.实验目的

a）了解毒性浸出的相关概念；

b）掌握固体废物毒性浸出方法（GB5085.3-2007危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别，HJ/T299-2007固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法）；

c）了解我国固体废物浸出毒性的相关标准。

2.实验内容

a）．称取5~10g样品（干电池、生活垃圾焚烧飞灰、市政污泥焚烧飞灰、或其他废物），置于预先干燥至恒重的具盖容器中，105℃烘干恒重至±0.01g，计算含水率。

b）．毒性浸出实验

根据《HJ/T299-2007固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》中浸出实验步骤进行毒性浸出实验。

c）．分析成果与浸出毒性鉴别标准进行比较，并进行评价。

3.器材使用

浸取容器：

1L具密封塞高型聚乙烯瓶

浸取装置：

转速为30±2r/min的翻转式振荡器

过滤装置：

加压过滤装置或真空过滤装置或离心分离装置

滤膜：

0.45μm微孔滤膜或中速蓝带定量滤纸

浸取剂：

去离子水或同等纯度的蒸馏水

其它：

电子分析天平及台秤、量筒、移液管、具盖容器等

实验三固体废物元素分析前处理

1.实验目的

a）掌握固体废物元素分析的预处理方法；

b）理解固体废物元素分析的预处理原理；

2.实验内容

a）任选一种固体废物（干电池、生活垃圾、焚烧飞灰、城市生活污泥）

b）对其中一种固体废物进行预处理，比如：

烘干、破碎、粉碎、碾磨等

c）取筛分最细粒度以下的产品进行全消解实验

准确称取0.2～0.5g（精确至0.0002g）试样于50ml聚四氟乙烯坩埚中，用水润湿后加入10ml盐酸，于通风橱内的电热板上低温加热，使样品初步分解，待蒸发至约剩3ml时，取下稍冷，然后加入5ml硝酸、5ml氢氟酸、3ml高氯酸，加盖后于电热板上中温加热1h左右，然后开盖，电热板温度控制在150℃，继续加热除硅，为了达到良好的飞硅效果，应经常摇动坩埚。

当加热至冒浓厚高氯酸白烟时，加盖，使黑色有机碳化物分解。

待坩埚壁上的黑色有机物消失后，开盖，驱赶白烟并蒸至内容物呈黏稠状。

视消解情况，可再补加3ml硝酸、3ml氢氟酸、1ml高氯酸，重复以上消解过程。

取下坩埚稍冷，加入3ml盐酸溶液，温热溶解可溶性残渣，全量转移至50ml容量瓶中，加入5ml氯化铵水溶液，冷却后用水定容至标线，摇匀。

3.器材使用

聚四氟乙烯坩埚、浓盐酸、浓硝酸、氢氟酸、高氯酸、红外加热消解器、过滤器等。

五、考核方式

实验报告、课堂出勤

六、使用教材及参考书目

教材：

何品晶.《固体废物处理与资源化技术》，高等教育出版社，2017

参考书目：

蒋建国.固体废物处置与资源化。

化学工业出版社。

2015

课程负责人（签字）：

基层教学组织（教研室）负责人（签字）：

学院（系）、部主管领导（签字）：

学院（系）、部（盖章）

_________年____月____日