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本课件讲解固体废弃物处理与处置工程，介绍固体废物的概念、性质与产量测算，系统讲述压实、破碎、粉磨、分选、脱水干燥与固化等处理技术，并延伸到堆肥资源化与卫生填埋、安全填埋、深井灌注等最终处置方法。
第三篇固体废弃物处理与处置工程
概述1固体废物的性质2固体废物的产量与减少产量的途径3固体废物与城市垃圾的管理4第1章固体废物与城市垃圾管理系统
第1章固体废物与城市垃圾管理系统固废处理的最高目标资源化无害化减量化概述固体废物的概念凡人类一切活动过程产生的，且对所有者已不再有使用价值而被废弃的固态或半固态物质，通称为固体废物。生产废渣(residue)生活垃圾(refuse)
固体废物产生的途径与分类
对人类环境的危害
固体废物与城市垃圾管理系统简介固体废物产源地管理固体废物分散堆贮收集系统转移与运输加工处理与材料回收最终处理
美国EPA我国城市垃圾物理成分手工采样分选法成分分析法固体废物的性质玻璃与陶瓷类渣土类食品垃圾纸类塑料橡胶与皮革类纺织品类庭院废物废木料有机类无机类废品摄影分析法
方法：将测重后的标准样品置入恒温箱内，在77度恒温条件下干燥24小时后再测重含水率在收集站堆放条件下单位体积固体废物的质量kg/m3颗粒表观尺寸分布容重以最大尺寸与通过筛子的比率表示城市垃圾的物理性质
近似分析基础成分分析热能值估算方法C、H、O、N、S水分惰性物的百分率利用给出的城市垃圾单一物理组分热值数，根据垃圾样品物理成分分析进行统计计算杜朗（Dulong）公式HW=337C+1428(H-O/8)+95SHW——湿基热值kJ/kgC/H/O/S——垃圾样品含碳、氢、氧、硫百分率含水率、挥发性物质重量百分率固定炭不燃烧物灰分量城市垃圾的化学性质化学成分垃圾热值
有毒有害固体废物的鉴别定义凡能引起或导致人类与动物死亡或严重疾病的固体废物称为有毒有害固体废物
固体废物的产量及计算方法工矿企业固体废物产量测算Qi=RiPiQi——废物总产量kg(t)/a(d)Ri——固体废物产率t/t产品或吨每万元Pi——总产量或总产值（万元）Qm=RmPmQm——某城市垃圾总产量kg/dRm——某城市垃圾产率kg/人dPm——该城市总人口数城市垃圾产量测算固体废物的产量与减少产量的途径
（二）（三）（一）减少固体废物产量的途径降低单位产品原料用量、延长产品使用寿命由废物中回收有用物料提高物品重复利用次数
保护环境，重视城市垃圾问题转变观念，改进城市垃圾的管理方式研究开发适合于我国的垃圾处理处置技术，推动环保产业的发展固体废物与城市垃圾的管理加强宣传教育，提高全民环境意识
城市垃圾的收集系统类型
转运、处理、处置站卡车运空容器至第二站由1站运送负载容器载空容器的卡车由每日始发站至第一站卸下空容器贮存站图2交换容器模式
转运、处理、处置站空车每日由始发站开来图3贮存站收集路线负载车开至处置点运行至下站定点容器收集系统操作运行模型
第2章固体废物的处理压实破碎12粉磨34分选脱水与干燥有毒有害废物的化学处理与固化56
分选前的预处理：破碎、粉磨运输或最终处理前的预处理：压实、破碎、分选、浆状物脱水目的：为资源回收创造条件，减少废物最终处理体积。第2章固体废物的处理
大件垃圾破碎资源再生成套设备
某运动物体撞击另一物体时，前者动能迅速转化为后者的形变位能，如果撞击的速度高，形变来不及扩展，在被撞击处将产生很大的局部应力，当载荷超过疲劳极限时，反复冲击次数，可降低发生破碎应力设备有：捶式、笼式冲击破碎机原理冲击破碎
低温破碎原理：利用物料在低温下的脆性。废物——切割——冷冻——破碎——分选应用：塑料、橡胶及其复合制品特点：同一种物料，粒度均匀，形状好，便于分选；复合物料，分离性好，纯度高；能耗为常温的1/4，噪声低。原理、应用、特点
低温破碎流程：
原理：利用纸类在水力作用下发生浆化，回收垃圾中的纤维。废纸特点：处理环境好；噪声振动小，无发热、爆炸、粉尘的危险原理、优点湿式破碎水流搅动破碎刀剪切浆体固液分离{回收纸浆残渣
湿法破碎设备
分选技术(sorting)作用是性质不同的物质分离开，便于后期处理分类手工捡选重力分选风力分选筛分磁选浮选
分选技术重力分选原理根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到重力、介质动力和机械力的作用，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跳汰分选原理以水为介质，将固体废物给入跳汰机的筛板上，形成密集的物料层，从下面周期的给入上下交变的水流，使床层松散并按密度分层
跳汰分选原理：跳汰分选设备：
分选技术风力分选技术原理重力分选是利用不同物质的密度差异，达到轻、重颗粒分离的目的。风力分选是利用空气流作为携带介质实现上述目的。风力分选机械水平分选机械垂直分选机械摇床分选原理在一个倾斜的床面上，借助床的不对称运动和薄层水流的综合作用，使细粒固体废物按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。
目前主要用于从含硫铁矿较多的煤矸石中回收硫铁矿
颗粒在摇床上的分布
风力分选的设备与流程
分选技术磁选原理利用固体废物中不同组分的差异，在不均匀磁场中实现分离的一种分选技术。固体废物颗粒在通过磁选机的磁场时，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，而非磁性颗粒所受的磁力很小，则机械力占优势；由于合力不同，使它们的运动轨迹也不同，从而实现分离
分选技术磁选设备湿式CTN型永磁筒式磁选机悬吊磁铁器磁力滚筒预选固体废物重大块黑色金属，保护后续处理设备，并减少焚烧与填埋处置量磁选仅适用于铁磁性与非铁磁性物质间的分选，是一种辅助分选手段回收黑色金属纯化非铁磁性材料
浮选原理和应用原理：在固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通过空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上，随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收。应用：粉煤灰中回收炭；从煤矸石中回收硫铁矿；从焚烧炉渣中回收金属等分选技术
电力分选原理和应用原理：在高压电场中利用入选物料之间电性差异进行分选的方法。一股物质大致可分为电的良导体、半导体和非导体，它们在高压电场中有着不同的运动轨迹。我们利用物质的这一特性即可将各种不同物质分离。导电性不同的物料由料斗传到鼓式静电分选机的高压电转鼓上．导电性良好的颗粒瞬间获得与转鼓同号电荷，非导体得不到同号电荷。
这样导体被抛向远离转鼓的导体产品受槽。非导体随转鼓运动落入离转鼓较近的非导体产品受槽。这样就实现了分离电性不同的物料。应用：电场分选对于塑料、橡胶、纤维、废纸、合成皮革、树脂与某种物料的分离，各种导体和绝缘体的分离．工厂废料的回收．例如旧型砂、磨削废料、高炉石墨、煤渣和粉煤灰等的回收都十分简便有效。
分选技术
分选技术摩擦和弹道分选原理和应用原理：根据固体废物中各种混杂物质的摩擦系数和碰撞恢复系数的差异来进行分选的一种新技术。其原理是由于各种固体废物(如城市垃圾中的砖瓦、石块、金属和纸、塑料、橡胶、炉灰等)的摩擦系数和碰撞恢复系数明显不同，当它们沿斜面运动和与斜面碰撞时，就会产生不同的运动速度和反弹运动轨迹，从而达到彼此分开的目的。
应用：例如，城市垃圾自一定高度给到可移动斜面筛网上端时，其中的碎砖瓦、碎玻璃等与斜面筛网弹性碰撞产生反跳，有机性垃圾和炉灰等近似塑料碰撞，不产生反跳，从而与砖瓦、玻璃、金属块等分离出来。
固体废物的脱水和干燥离心脱水机离心脱水机泥浆自然干化脱水泥浆自然干化脱水机械过滤机械过滤以过滤介质两边的压力差为推动力，使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，达到固液分离的目的利用高速旋转作用产生的离心力，将密度大于水的固体颗粒与水分分离的操作
有毒有害废物的化学处理与固化铬渣干式还原处理铬渣湿式还原处理中和法氧化还原法化学处理处理酸性或碱性废液水泥固化石灰固化沥青固化玻璃固化固化处理
第3章固体废物资源化综合利用与最终处理11..可生化降解固体废物的处理和利用22..固体废物的最终处理
3种途径物质转换能量转换例如，从废弃物中回收纸张、玻璃、金属等物质即利用废弃物制取新形态的物质。例如，利用废玻璃和废橡胶生产铺路材料，利用炉渣生产水泥和其他建筑材料，利用有机垃圾生产堆肥等即从废物处理过程中回收能量，包括热能或电能。
例如，通过有机废物的焚烧处理回收热量，进一步发电；利用垃圾厌氧消化产生沼气，作为能源向居民和企业供热或发电物质回收固体废物资源化
堆肥有机物含CNOHPS氧气、微生物CO2,H2O,NH3,PO43-,SO42-细胞物质（微生物繁殖）合成+氧化能量（释放、转换为热或提供生物合成）中温阶段中温阶段高温阶段高温阶段降温阶段（腐熟阶段）降温阶段（腐熟阶段）好氧堆肥原理在有氧条件下，好氧微生物通过自身的生命活动过程，把一部分有机物氧化成简单无机物，并释放出生物生长所需能量，另一部分有机物转化为细胞物质，使微生物生长繁殖。
过程
堆肥有机物微生物有机酸、醇类CO2,H2S,NH3能量、微生物细胞物质细胞物质CO2,CH4等，能量厌氧堆肥原理在无氧或缺氧的条件下，厌氧微生物对有机物进行分解。过程：产酸阶段产酸菌大分子有机物小分子有机酸或乙醇+ADP/ATP产甲烷阶段甲烷菌将有机酸继续分解成甲烷气体
固体废物的最终处理定义指将固体废物焚烧和用其它改变固体废物物理化学生物特性方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小体积，消除其危险成分的活动，或者将固体废物最终处理于符合环境保护规定要求的设施内，并不再回取的活动。基本方法按隔离屏障分：天然、人工按场所：陆地处理(卫生土地填埋、土地耕作、深井灌注处理)海洋处理（海洋倾倒，运洋焚烧）
与其它方法比，一次性投资低无需其它附加处理，是一种最终的最完全的处理方法可接受各种类型的城市生活垃圾，不需分类收集适应性强，可以收集突然增多的垃圾量填埋结束后，土地可重新再利用（飞机场、花园、游乐园、高尔夫球场）特点特点特点特点特点城市生活垃圾卫生填埋场
通常把运到土地填埋场的废弃物在限定的区域内铺撒成40～75cm的薄层，然后压实以减少废弃物的体积，每层操作之后用15～30cm厚的土壤覆盖，并压实。压实的废弃物和土壤覆盖层共同构成一个单元，具有同样高度的一系列相互衔接的单元构成一个升层。
完整的卫生土地填埋场是由一个或多个升层组成的。当土地填埋达到最终的设计高度之后，再在填层之上覆盖一层90～120cm厚的土壤；压实之后就得到一个完整的卫生土地填埋场。
卫生填埋场生物降解的产物卫生填埋场第一阶段生物降解产好氧分解物气体渗滤液N2O2CO2有机物浓度高，这阶段又叫产酸阶段PH<6.5第二阶段兼氧分解N2O2CO2H2高浓度有机溶液，产气量增大，PH升高第三阶段厌氧分解产甲烷（不稳定）N2CH4CO2H2PH达到最大，有机物浓度下降产气量增大时间几个星期11-14天持续一年左右第四阶段厌氧分解产甲烷（稳定）CH4CO2又叫厌氧半衰期稳定阶段，有机物浓度下降，产气量下降7年左右BOD5/COD>0.4>0.4<0.4<0.1垃圾的组成压实的紧密度水分温度抑制物的存在水的迁移速度影响因素
1应合理选择填埋场用地，避开公园、风景游览区和文化古迹区；填埋场应设在当地主导风向下侧和地下水流向的下游；填埋场与居民点之间应有500米以上的卫生防护距离2为防止污染地下水，填埋场应设有以天然粘土或人工防渗材料作衬里，天然粘土的渗透系数要求<10-7cm/sec，土层厚度不小于30cm；人工合成防渗材料应具有适当强度，以及耐蚀性和耐候性，渗透系数要求＜10-7cm/sec、厚度不小于0.5mm填埋场卫生要求
3垃圾填埋场的周围应设绿化防护林带及防护围栏，防止纸张、塑料等轻质垃圾飞扬而污染环境。严格按操作规程和要求进行垃圾填埋作业，填埋作业时可按单元式、分层式或投入式操作，尽量减少垃圾暴露面。每日填埋结束后必须用土（或代用覆盖物）覆盖、压实,一般的覆土厚度15～30cm，中间的覆土30～50cm，最终覆土厚度为6O～100cm4日处理量在100吨以上的垃圾埋场应设排气管道系统，防止甲烷气体所致的爆炸或火灾，防止H2S、NH3、CO等有害或恶臭气体污染大气，其含量应不超过TJ36-79国家标准中居民区大气中有害物质的最高容许浓度填埋场卫生要求
75对填埋场的蚊蝇和鼠类可采用环境管理、固体废物上覆盖压实、人工捕灭和药物毒杀等综合措施加以控制。填埋场内的工作和生活用室内应做到无蝇要求，室外蝇密度应在10只以下/笼·日6职工生活区应设在填埋场的上风向。做好职工的卫生保健，配备保健药箱，并应设有休息室、沐浴室、安全供水和厕所等卫生设施，供给必要的个人卫生防护用品。
卫生防疫部门定期为职工进行体检和预防接种，对职工应进行卫生填埋的技术培训和卫生宣传教育填埋场应设管道系统引流收集垃圾浸出液并进行处理，严禁不经任何处理的浸出液排入自然环境，处理后的浸出液排入自然水体时应符合下列水质标准填埋场卫生要求
安全土地填埋实际上是卫生土地填埋方法的进一步改进，对场地的建造技术要求更为严格。衬里系统的渗透系数要小于10-8cm/s；浸出液则要加以收集和处理；地表径流要加以控制。安全土地填埋适于处置多种类型的废弃物且价格较为便宜，目前许多国家已采用，并取得了大量的生产运行经验
安全土地填埋场必须设置人造或天然衬里，最下层的土地填埋物要位于地下水位之上；要采取适当的措施控制和引出地表水；要配备浸出液收集、处理及监测系统，采用覆盖材料或衬里控制可能产生的气体，以防气体释出；要记录所处置的废弃物的来源、性质和数量，把不相容的废弃物分开处置。图6-18是典型的安全土地填埋场示意图。
深井灌注深井处置系统要求适宜的地层条件，并要求废弃物跟建筑材料、岩层间的液体以及岩层本身具有相容性。对于在石灰岩或白云层处置容纳废弃物的主要机理是基于空穴型孔隙，加上断裂层和裂缝。对于在砂石岩层处置，废弃物的容纳主要依靠存在于穿过密实砂床，内部相连的间隙，如下图所示
深井灌注处置的关键在于选择适于处置废弃物的地层。一般来说，适于深井处置的地层应满足以下条件：
定义使用表层土壤处置工业固体废弃物的方法，它是把废弃物当作肥料或土壤改良剂，直接施用在土地上或混入土壤表层。根据处置废弃物的种类及施用方式，土地耕作还称为土地铺散、土地应用、污泥造田、土壤耕种和土地处置等土地耕作土地耕作是一种简单的固体废物处置方法，它具有工艺简单，费用适宜，对环境影响较小，能够改善土壤结构和增加土壤肥力等优点。
海洋倾倒定义将固体废弃物直接投入海洋的一种处置方法。其理论基础是海洋是一个庞大废弃物接受体，对污染物质有极大的稀释能力。装在封闭容器中的有害废弃物，即使容器破损污染物质浸出，由于海水的自然稀释和扩散作用，可使环境中污染物质达到容许的程度进行海洋倾倒时，首先要根据有关法律规定，选择处置场地，然后再根据处置区的海洋学特性，海洋保护水质标准，处置废弃物的种类及倾倒方式进行技术可行性研究和经济分析，最后按照设计的倾倒方案进行投弃对于放射性废弃物及含重金属的有害废弃物，在进行海洋倾倒前必须进行固化处理。
固化方式有两种，一种方法是把废弃物按一定配方同水泥混合、搅拌均匀注入容器，养护后进行处置；另一种方法是把废弃物先装入桶内，然后注入水泥，养护后再注入或涂覆沥青，以降低固化体的浸出率
远洋焚烧定义利用焚烧船在远海对固体废弃物进行处置的一种方法。适于处理各种含氯的有机废弃物据试验，如果含氯有机物完全燃烧产生水、二氧化碳、氯化氢和氮氧化物，由于海水本身氯化物含量高，并不会因吸收大量的冷凝氯化氢而使海水中氯的平衡发生变化。
此外，由于海水中碳酸氢盐的缓冲作用，也不会因吸收氯化氢而使海水的酸度发生变化。这样就可以保持其正常的pH值海洋处置一定要遵守国际有关法律和国际性决议，在规定的海域内选择处置场地及允许的方式进行。我国政府已同意接受《关于海上处置放射性废物的决议》等三项国际性决议。
从1994年2月20日起禁止在其管辖海域处置一切放射性废弃物和其它放射性物质，在海上处置工业废弃物以及在海上焚烧废弃物和阴沟河泥等活动
热分解(或热裂解)定义利用热能切断大分子量的有机物(碳氢化合物)，使之转变为含碳数更少的低分子量物质的工艺过程。炼油工业早已用来裂解烃类制取低级烯烃。固体有机废物处理中应用热分解是后来发展起来的，可以说是热分解技术的新领域。
热分解在固体废物方面的应用是物料干燥、蒸馏出其中的挥发性成分并导致某些化学反应。虽然热分解的形式也可包括燃烧，但热分解常用间接加热而不用直接加热。现在大多数热解固体废物的系统正是包含着一种一定限度空气不足的燃烧过程。通过热分解可在一定温度条件下，从有机废物中直接回收燃料油、气等。
但是并非所有有机废物都适合于热分解，在选择热分解技术时，必需充分研究废物性质、组成和数量，充分考虑其经济性。适于热分解的固体废物有废塑料(含氯者除外)、废橡胶、废轮胎、废油及油泥、废有机污染物等高温熔化炉流化床炉采用竖炉回转炉
在氧分压较低的条件下，使可燃性固体颗粒在高温下分解，最终转变成燃料气、燃料油、和固形炭热解的对象不同，热解的温度低，操作条件严格，设备复杂，处理成本高固体废物热解回收燃料原理高中分子有机液、炉渣低分子有机液、有机酸、CH4NH3CO2H2OH2HCN热分解有机固体废物
热分解工艺在高温加热的条件下，把可燃性物质分解成气体燃料Cl——HClN——NH3S——H2S热解造气间接热解造气法部分燃烧热解造气法高温熔融式热解造气法双塔循环式热解造气法方法
热解造油间接热解法、部分燃烧流化床热解法对物料要求严格：均匀、小颗粒刚启动时，要提供预热的空气在热解炉中有部分物料发生燃烧聚苯乙烯能很快燃烧，<5min特点热分解工艺
废橡胶、塑胶热解资源化近年來由于机动车量及橡胶产品之广泛使用，隨之所帶來之废弃物问題益加严重。除數量庞大外，废橡胶具有不易分解，高热值，体积颇大等特性。「低溫催化热裂解技术」妥善解決此问題。是將废橡胶先予以破碎、磁选后，送入低溫催化裂解炉內裂解，配合「低溫催化热裂解」之触媒，产生气态产品再经过油气分离器，分离出油品及瓦斯：固态产品则经降溫后，再加以研磨、造粒。
可大幅降低热裂解溫度1加快裂解反应速率2提升资源化产品品质，并研发成商品，使100℃产品化34技术特点无二次污染，故使热裂解突破以往技术，转化安全性高，经济效益大，具有商业价值由于一般热裂解为吸热反应，耗费燃料，反应速率低且高溫不易控制，利用触媒可改变反应机构，使裂解溫度由800℃降为230～380℃，反应速率提高，提升裂解产品品质，以达到降低处理成本、提高安全性及经济效益。
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