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环境工程概论环境工程概论固体废弃物处理与处置部分固体废弃物处理与处置部分环境工程概论固体废弃物处理与处置部分1 1固体废物的处理与处置固体废物的处理与处置Shenyang Agriculture University.Waste Engineering L固体废物的处理与处置ShenyangAgricultur2 2沈阳农业大学-环境工程 固体废弃物处理与处置第一章 概述第二章 固体废物的性质第三章 固体废物的产量与减少途径第四章 固体废物收集、运输第五章 固体废物处理技术第六章 固体废物固化第七章 固体废物资源化第八章 固体废物最终处置固体废弃物处理与处置第一章概述3 3第一章 概述1.1.固体废弃物定义及特性2.2.固体废物分类3.3.固体废弃物对环境的危害第一章概述固体废弃物定义及特性4 4沈阳农业大学-环境工程 一、固体废物一、固体废物(Solid Waste)(Solid Waste)l l 定义定义l l凡人类一切活动过程中产生的凡人类一切活动过程中产生的,对所有者已不对所有者已不再具有使用价值被废弃的再具有使用价值被废弃的固态或半固物质固态或半固物质固态或半固物质固态或半固物质，通，通称为固体废物。称为固体废物。l l固态物质固态物质：固相废物含量大于：固相废物含量大于15%15%l l半固态物质半固态物质：固相废物含量在：固相废物含量在5 515%15%之间之间 一、固体废物(SolidWaste)定义5 5沈阳农业大学-环境工程 1.1 固体废物的相对性0+-ABCDE市场价值商品价值观废物废物1.1固体废物的相对性0+-ABCDE市场价值商品价值观废6沈阳农业大学-环境工程 二、我国固体废物的分类二、我国固体废物的分类 固体废物城市垃圾工业固体废物一般固体废物有毒有害固体废物二、我国固体废物的分类固体废物城市垃圾工业固体废物一般固体7 7沈阳农业大学-环境工程 三、固体废物对人类环境的危害1.侵占土地 2.污染土壤 3.污染水体 4.污染大气5.影响环境卫生三、固体废物对人类环境的危害侵占土地8 8沈阳农业大学-环境工程 *有关制度有关制度JJ污染者负担原则污染者负担原则(PPP:Polluter Pays Principles)(PPP:Polluter Pays Principles)pp扩大生产者责任制扩大生产者责任制(EPR:Extended Producer Responsibility)(EPR:Extended Producer Responsibility)=SPR:Sharer Product Responsibility =SPR:Sharer Product Responsibilitypp消费者负担制消费者负担制(UPP:User Pay Principles)(UPP:User Pay Principles)=VBCS(Volume Base Charge System)=VBCS(Volume Base Charge System)pp押金制度押金制度(deposit system)(deposit system)vv效果：效果：控制废物产生的源头控制废物产生的源头改善环境条件改善环境条件减少原生资源的使用量，节约能源减少原生资源的使用量，节约能源促进转换清洁生产系统促进转换清洁生产系统减少废物的处理费用减少废物的处理费用*有关制度污染者负担原则(PPP:PolluterPay9第二章 固体废物的性质(一一)城市垃圾物理成分分析法城市垃圾物理成分分析法(二二)城市垃圾的物理性质城市垃圾的物理性质(三三)城市垃圾的化学性质城市垃圾的化学性质(四四)有毒有害固体废物的鉴别有毒有害固体废物的鉴别第二章固体废物的性质(一)城市垃圾物理成分分析法10沈阳农业大学-环境工程 （一）城市垃圾物理成分分析法1.1.手工采集分选(质量-体积测量)法 (manual classification)(manual classification)2.2.摄影分析法(photogrammetric technique)（一）城市垃圾物理成分分析法手工采集分选(质量-体积测量)法1111沈阳农业大学-环境工程 1.手工采样分选特点：简单、快速、直观性好、相对准确，但测量者直接接触废物1.手工采样分选特点：1212沈阳农业大学-环境工程 2.摄影分析法缺点：花费时间较长，精度低于手工法优点：工作人员无需直接接触废物2.摄影分析法1313沈阳农业大学-环境工程 (二)城市垃圾的物理性质1.1.容重：指在收集站堆放条件下单位体积固体废物的容重：指在收集站堆放条件下单位体积固体废物的质量单位质量单位(kg/m(kg/m3 3)。容重(kg/m3)=固体废物样品的重量(kg)容器的体积(m3)(二)城市垃圾的物理性质容重：指在收集站堆放条件下单位体积1414沈阳农业大学-环境工程 二、城市垃圾的物理性质2.2.含水率（%）：由废物的干燥前后的重量差 计算.城市垃圾含水率(1540%)含水率(%)=(样品初始湿重(kg)湿重-干重(kg)100%二、城市垃圾的物理性质含水率（%）：由废物的干燥前后的重量差1515（二）城市垃圾的物理性质城市垃圾的物理性质3.废物颗粒表观尺寸分布城市垃圾尺寸分布是以颗粒最大尺寸与通过筛子的比率来表示。（二）城市垃圾的物理性质废物颗粒表观尺寸分布16中位径(dp50=d50):粒径分布的累计值D=R=50%的粒径。有效粒径(dp10):粒径分布的累计值D=10%的粒径。均等系数(U):D=60%粒径(dp10)均等系数越大约不均匀，越接近1 越均等。中位径(dp50=d50):粒径分布的累计值D=R=5017（三）城市垃圾的化学性质1.化学成分分析近似分析I.含水率和固相物含量II.挥发性固体含量与灰分l基础成分分析vC,H,O,N,S,无机物含量2.城市垃圾热值及其估算方法（三）城市垃圾的化学性质化学成分分析18沈阳农业大学-环境工程 2）热值的估算方法）热值的估算方法1.1.氧弹量热计氧弹量热计(Bomb Calorimeter)(Bomb Calorimeter)：测粗热值：测粗热值2.2.统计方法统计方法3.3.应用修正的杜郎应用修正的杜郎(Dulong)(Dulong)公式公式 （10-210-2）HW=337C+1428(H-O/8)+95SHW:湿基湿基(粗粗)热值热值(kJ/kg)，C:垃圾样品含碳百分率垃圾样品含碳百分率H:垃圾样品含氢百分率，垃圾样品含氢百分率，O:垃圾样品含氧百分率垃圾样品含氧百分率S:垃圾样品含硫百分率垃圾样品含硫百分率2）热值的估算方法氧弹量热计(BombCalorimete1919沈阳农业大学-环境工程 有毒有害固体废物的鉴别有毒有害固体废物的鉴别定义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。称为有毒有害固体废物。性质性质易燃性，腐蚀性，化学反应性，浸出毒性易燃性，腐蚀性，化学反应性，浸出毒性，放射性与其，放射性与其他毒性和变异特性。他毒性和变异特性。对此类废物的产生、运输、管理与处置都有严格的要求，许多国对此类废物的产生、运输、管理与处置都有严格的要求，许多国家均制定统一管理法规。家均制定统一管理法规。但没有国际统一标准。但没有国际统一标准。有毒有害固体废物的鉴别定义2020第三章 固体废物的产量与减少途径一、固体废物产生量的预测方法二、固体废物产量，产率的计算方法三、减少固体废物产量的途径第三章固体废物的产量与减少途径一、固体废物产生量的预测方2121沈阳农业大学-环境工程 一、固体废物产生量的预测方法1.1.倾向预测倾向预测倾向预测倾向预测(Trend Method)(Trend Method)方法方法方法方法2.2.多重回归多重回归多重回归多重回归(Multiple Regression)(Multiple Regression)方法方法方法方法3.3.动态模型动态模型动态模型动态模型(Dynamic Simulation)(Dynamic Simulation)方法方法方法方法一、固体废物产生量的预测方法倾向预测(TrendMetho22沈阳农业大学-环境工程 二、固体废物产量，产率的计算方法Qm:某城市垃圾总产量某城市垃圾总产量(kg/d)(kg/d)Rm:该城市垃圾产率该城市垃圾产率(kg/(kg/人人 d)d)Pm:该城市总人口数该城市总人口数(人人)H Hm:居民户数居民户数P Pn:每户平均人口数每户平均人口数Qm=RmPm1.1.城市垃圾产量的测算方法城市垃圾产量的测算方法Qm=RmHmPn二、固体废物产量，产率的计算方法Qm:某城市垃圾总产量(k23沈阳农业大学-环境工程 固体废物产率固体废物产率1.1.城市垃圾产率：每日人均垃圾产量(kg/人日)2.2.对于工矿企业，产率(Ri)则是在确定的时间周期内实测的固体废物产量(Qi)与该周期内企业产品的产量(Pi)或产值(Pv)之比：吨/吨(产品)、吨/万元(产值)固体废物产率城市垃圾产率：每日人均垃圾产量(kg/人日)24沈阳农业大学-环境工程 Qi:某工矿企业废物总产量某工矿企业废物总产量(kg/d(kg/d，t/a)t/a)Ri :某工矿企业废物产率某工矿企业废物产率(t/t(t/t 或或 t/t/万元万元)Pi :某工矿企业年某工矿企业年(日日)总产量，或总产值总产量，或总产值Qi=RiPi2.2.工矿企业固体废物产量测算工矿企业固体废物产量测算Qi:某工矿企业废物总产量(kg/d，t/a)Qi=Ri25沈阳农业大学-环境工程 1.1.调查垃圾车辆法调查垃圾车辆法(Loadcount analysis)(Loadcount analysis)2.2.直接实测重量法直接实测重量法(direct weighing method or output analysis)3.3.物料衡算分析法物料衡算分析法(material balance method)(material balance method)4.4.利用原材料使用量估算法利用原材料使用量估算法(input analysis)(input analysis)5.5.利用居民收入或销售总额来间接预测利用居民收入或销售总额来间接预测6.6.抽样分析法抽样分析法二、固体废物产量，产率的计算方法调查垃圾车辆法(Loadcountanalysis)二、固27沈阳农业大学-环境工程 三、减少固体废物产量的途径三、减少固体废物产量的途径1.1.降低单位产品原料用量，延长产品使用寿命2.2.由废物中回收有用原料3.3.提高物品重复利用次数三、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32第四章第四章 固体废物收集、运输固体废物收集、运输1概述概述2城市垃圾的贮存管理城市垃圾的贮存管理3城市垃圾的收集城市垃圾的收集4收集路线的设计收集路线的设计规划规划第四章固体废物收集、运输概述33沈阳农业大学-环境工程 一一.城市垃圾的收集、运输城市垃圾的收集、运输n n城市垃圾管理系统的总费用中（收集、转运、最终处置）收集过程的费用占6080%。一、概述一.城市垃圾的收集、运输城市垃圾管理系统的总费用中（收集、342 2、收集效率、收集效率:MHT(ManHour/Ton):MHT(ManHour/Ton)一位清洁工人收集一位清洁工人收集1 1吨垃圾所需要的时间，吨垃圾所需要的时间，MHTMHT值越小收集效率越高。值越小收集效率越高。3 3城市垃圾的收集城市垃圾的收集2、收集效率:MHT(ManHour/Ton)一位清洁36沈阳农业大学-环境工程 3.收集系统类型收集系统类型托运容器系统(hauled container system)简便模式，交换模式定点容器系统(stationary container system)3 3城市垃圾的收集城市垃圾的收集收集系统类型托运容器系统(hauledcontainer37沈阳农业大学-环境工程 托运容器收集系统两种模式n n传统模式转运 or 填埋场(焚烧场）转运 or 填埋场(焚烧场）n n交换容器模式 3 3城市垃圾的收集城市垃圾的收集托运容器收集系统两种模式传统模式转运or填埋场(焚烧场）39沈阳农业大学-环境工程 定点容器收集系统定点容器收集系统转运 or 填埋场(焚烧场）3 3城市垃圾的收集城市垃圾的收集定点容器收集系统转运or填埋场(焚烧场）城市垃圾的收集41沈阳农业大学-环境工程 设计每天的收集线路设计每天的收集线路起点应尽量靠近收集车始发点与车库,终点应尽量靠近运送的处理中心或转运站交通量大的路段尽量避开交通高峰时间收集在山地与坡道上收集时,应安排在下坡时收集环绕街道运行应尽量采用顺时间方向行使行驶路线中尽量不重叠,紧凑而不分散设计每天的收集线路起点应尽量靠近收集车始发点与车库,终点应43沈阳农业大学-环境工程 小规模地区典型收集路线小规模地区典型收集路线(a)出发点终点小规模地区典型收集路线(a)出发点终点44沈阳农业大学-环境工程 小规模地区典型收集路线小规模地区典型收集路线(b)出发点终点小规模地区典型收集路线(b)出发点终点45沈阳农业大学-环境工程 五、转运站(transfer Station)的设计1.1.设置转运站的必要性设置转运站的必要性n n缓解交通堵塞缓解交通堵塞n n提高运输效率提高运输效率n n节约收集费用节约收集费用n n垃圾的转运是垃圾管理系统中的过渡环节。垃圾的转运是垃圾管理系统中的过渡环节。n n转运是将收集起来的垃圾运送到一个特定及重点，转运是将收集起来的垃圾运送到一个特定及重点，通过专门装置，由大型运输车转到最终处置点或加通过专门装置，由大型运输车转到最终处置点或加工处理中心。工处理中心。五、转运站(transferStation)的设计设置转运46沈阳农业大学-环境工程 3.转运站(transfer Station)(transfer Station)类型1.1.直接排料型：小型车大型车2.2.贮存码头型：深坑贮存分选压缩运输3.3.直接贮存结合型：提高回收率转运站(transferStation)类型直接排料型：小47沈阳农业大学-环境工程 4、转运站地点的优选、转运站地点的优选距收集路线最终点最近交通状况 易于主干公路相通考虑环境景观因素，使转运站的公众与环境目标最小建设与运输费用最小其他（电、水、地质条件等）4、转运站地点的优选距收集路线最终点最近48第第五章五章 固体废物处理技术固体废物处理技术一、固体废物的压实技术二、固体废物的破碎技术三、固体废物的分选技术四、脱水与干燥第五章固体废物处理技术一、固体废物的压实技术49沈阳农业大学-环境工程 一、固体废物的压实技术一、固体废物的压实技术1.1.压实压实(Compression)(Compression)的含义与性质的含义与性质利用机械的方法增加固体废物的聚集程度，增大容利用机械的方法增加固体废物的聚集程度，增大容重和重和减少体积减少体积，便于装卸、，便于装卸、运输运输、贮存贮存和和填埋填埋。压实的原理：主要是减少空隙，将空气压掉。压实的原理：主要是减少空隙，将空气压掉。适应性废物：压缩性能大、复原性小的物质。适应性废物：压缩性能大、复原性小的物质。水分含量高，含有水分含量高，含有tartar的废物不宜压缩处理。的废物不宜压缩处理。一、固体废物的压实技术压实(Compression)的含义与50沈阳农业大学-环境工程 压缩比(CR：Compaction Ratio):体积减少的程度。公式：CR=V1/V2,V V1 1:压缩前体积压缩前体积(m(m3 3)V V2 2:压缩后体积压缩后体积(m(m3 3)压缩比一般是(3 5),结合破碎时(5 10)。压缩比(CR：CompactionRatio):体积减51沈阳农业大学-环境工程 体积减少率(VR:Volume Reduction):VR=(V1V2)/V1100%,一般VR为：60 70%VR与CR的关系式：VR=(1-1/CR)100体积减少率(VR:VolumeReduction):52沈阳农业大学-环境工程 b)b)破碎效果：JJ增加容重增加容重2560%2560%，JJ提高分选效果提高分选效果JJ增加表面积、提高燃烧性能增加表面积、提高燃烧性能JJ提高填埋场地利用率和压实效果提高填埋场地利用率和压实效果n n其他：减少臭味，防止鼠类繁殖，破坏蚊、蝇滋生条件等。其他：减少臭味，防止鼠类繁殖，破坏蚊、蝇滋生条件等。n n纸类破碎后反而增加体积，不便运输纸类破碎后反而增加体积，不便运输破碎效果：55沈阳农业大学-环境工程 2、固体废物破碎机械、固体废物破碎机械(Crusher)n n破碎方法破碎方法n n干式常温破碎干式常温破碎n n湿式破碎湿式破碎n n低温破碎低温破碎n n其他组合破碎其他组合破碎n n破碎机理破碎机理n n压缩作用压缩作用n n剪切作用剪切作用n n冲击作用冲击作用2、固体废物破碎机械(Crusher)破碎方法破碎机理56沈阳农业大学-环境工程 低温破碎低温破碎n n特点：n n制备液氮消耗大量能源，因此仅限于常温条件下难制备液氮消耗大量能源，因此仅限于常温条件下难破碎的废物（塑料、橡胶等）破碎的废物（塑料、橡胶等）n n动力消耗少，动力消耗少，n n减轻噪声、振动减轻噪声、振动n n对象废物：汽车轮胎，电线等对象废物：汽车轮胎，电线等低温破碎特点：57沈阳农业大学-环境工程 破碎比破碎比n n在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为破碎比为破碎比n n破碎比表示废物粒度在破碎过程中减小的倍数，即表破碎比表示废物粒度在破碎过程中减小的倍数，即表征废物破碎的程度。征废物破碎的程度。n n平均破碎比在平均破碎比在 3 30 3 30之间，之间，破碎比在破碎过程中，原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为破碎比58沈阳农业大学-环境工程 II.固体废物分选效果的评价固体废物分选效果的评价n n分选效果分析：n n用回收率、纯净度 两个参数来评价。固体废物分选效果的评价分选效果分析：59沈阳农业大学-环境工程 分选（2元分离）12进口料出口料Xo+YoX1+Y1X2+Y2X:需要回收物质，y:其他废物,o:投入量，1：回收物料量，2：去除物料量分选（2元分离）12进口料出口料Xo+YoX1+Y1X260沈阳农业大学-环境工程 回收率R=(x1/x0)100%R :xR :x物料的回收率物料的回收率(%)(%)X X1:回收的回收的x x 物料量或产率物料量或产率(kg or kg/h)(kg or kg/h)X X0:进口物料组分中进口物料组分中x x 物料量或负荷率物料量或负荷率(kg or kg/h)(kg or kg/h)回收率61沈阳农业大学-环境工程 纯净度n nP=x1/(x1+y1)100%P:P:回收物回收物x x 的纯净度（的纯净度（%）X X1 1:回收的回收的x x 物料量或产率物料量或产率(kg or kg/h)(kg or kg/h)Y Y1 1:回收物料中的杂质量或产率回收物料中的杂质量或产率(kg or kg/h)(kg or kg/h)纯净度62沈阳农业大学-环境工程 瓦雷(Worrell)分选效率公式：n nE=(x1/x0)(y2/y0)100%n nE:E:综合分选效率（综合分选效率（%）n n(x(x1 1/x/x0 0):):指定物料的回收率指定物料的回收率n n(y(y2 2/y/y0 0):):杂质的去除率杂质的去除率瓦雷(Worrell)分选效率公式：E=(x1/x0)(y63沈阳农业大学-环境工程 雷特曼(Rictman)分选效率公式：n nE=(x1/x0)-(y1/y0)100%E:E:综合分选效率（综合分选效率（%）(x(x1 1/x/x0 0):):指定物料的回收率指定物料的回收率(y(y1 1/y/y0 0):):杂质回收率杂质回收率雷特曼(Rictman)分选效率公式：E=(x1/x0)64沈阳农业大学-环境工程 影响筛选效率的因素n n固体废物性质固体废物性质 ：易筛粒、难筛粒，形状，水分：易筛粒、难筛粒，形状，水分n n筛选设备性能筛选设备性能 ：种类，运动强度，长度，宽度，倾斜度：种类，运动强度，长度，宽度，倾斜度n n筛选操作条件筛选操作条件 ：给料方法：给料方法筛子类型筛子类型固定筛固定筛转筒筛转筒筛摇动筛摇动筛振动筛振动筛筛选效率筛选效率（%）50-6050-60606070-8070-809090以上以上影响筛选效率的因素固体废物性质：易筛粒、难筛粒，形状，水分66沈阳农业大学-环境工程 3、重力分选I.按介质不同，固体废物的重选可分a.a.重介质分选重介质分选b.b.跳汰分选跳汰分选c.c.风力分选风力分选d.d.摇床分选摇床分选3、重力分选按介质不同，固体废物的重选可分67a a、重介质分选、重介质分选原理：a)通常将密度大于水的介质称为重介质。b)在重介质中使固体废物中的颗粒群按密度分开的方法称为重介质分选。c)重介质选择：重介质的密度介于固体废物中轻物料密度和重物料密度之间。即颗粒密度大于重介质密度的重物料都下沉，颗粒密度小于重介质密度的轻物料都上浮。a、重介质分选原理：68沈阳农业大学-环境工程 对重介质性能的要求对重介质性能的要求a.a.重介质是由高密度的固体微粒和水构成的固液两相分散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，它是密度高于水的非均匀介质。体系，它是密度高于水的非均匀介质。b.b.常用加重物有：硅铁、磁铁矿等。常用加重物有：硅铁、磁铁矿等。c.c.重介质应具有：重介质应具有：密度高、粘度低，密度高、粘度低，化学稳定性好，无毒、无腐蚀性，化学稳定性好，无毒、无腐蚀性，易回收再生等特性。易回收再生等特性。对重介质性能的要求重介质是由高密度的固体微粒和水构成的固液两69沈阳农业大学-环境工程 重选工艺条件重选工艺条件a.a.固体废物中颗粒间必须存在密度差异b.b.分选过程都是在运动介质中进行c.c.重力、介质动力及机械力的作用下，颗粒分层d.d.分层的物料在运动介质流的推动下迁移。重选工艺条件固体废物中颗粒间必须存在密度差异70沈阳农业大学-环境工程 浮选浮选1.1.浮选n n是固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通入是固体废物与水调制的料浆中，加入浮选药剂，并通入空气形成无数细小气泡，使空气形成无数细小气泡，使欲选物质颗粒粘附在气泡上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，不随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层，然后刮出回收，不浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后废弃。2.2.浮选药剂：n n浮选过程中的作用不同可分浮选过程中的作用不同可分捕收剂、起泡剂、调整剂捕收剂、起泡剂、调整剂 浮选浮选71沈阳农业大学-环境工程 四、固体废物的脱水与干燥四、固体废物的脱水与干燥n n含水率含水率90%90%以上的固体废物，必须先脱水减容，以便于以上的固体废物，必须先脱水减容，以便于包装与运输。包装与运输。n n脱水方法脱水方法n n机械脱水、固定床自然干化脱水机械脱水、固定床自然干化脱水n n机械脱水机械脱水n n机械过滤、离心脱水机械过滤、离心脱水四、固体废物的脱水与干燥含水率90%以上的固体废物，必须先脱73沈阳农业大学-环境工程 第六章 固体废物固化1 1概述2 2水泥固化3 3沥青固化4 4塑料固化5 5玻璃固化6 6其他固化方法第六章固体废物固化概述74沈阳农业大学-环境工程 1概 述n n废物固化废物固化废物固化废物固化(Solidification)(Solidification)(Solidification)(Solidification)：n n是用物理是用物理 化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性材中，使其稳定化的一种过程。材中，使其稳定化的一种过程。n n固化机理：固化机理：固化机理：固化机理：n n有害废物通过化学转换或引入稳定的晶格中的过程有害废物通过化学转换或引入稳定的晶格中的过程;n n有的是将有害废物用惰性材料加以包容的过程，有的是将有害废物用惰性材料加以包容的过程，n n有的兼有上述两种过程。有的兼有上述两种过程。概述废物固化(Solidification)：75沈阳农业大学-环境工程 废物固化意义n n固化目的固化目的是为最终处置和资源化，降低对环境的危害，并安全运是为最终处置和资源化，降低对环境的危害，并安全运输、处置废物为目的。输、处置废物为目的。n n固化处理固化处理(Solidification)(Solidification)n n是采用固化基材将废物是采用固化基材将废物(主要是有害废物、放射性废物主要是有害废物、放射性废物)固定或包固定或包覆起来改变废物的物理性质覆起来改变废物的物理性质(张力张力,透水性透水性,压缩性压缩性)的一系列工程。的一系列工程。废物固化意义固化目的是为最终处置和资源化，降低对环境的危害，76沈阳农业大学-环境工程 固化处理的目的及效果固化目的固化目的效效 果果最终处置最终处置超过规定有害物量的固体废物或泥炭中投入固化剂，通过物理化学超过规定有害物量的固体废物或泥炭中投入固化剂，通过物理化学方法稳定并安全化处理的过程。方法稳定并安全化处理的过程。效果效果效果效果防止第防止第2 2次污染，操作容易，降低废物的污染物质的浓度，减轻有次污染，操作容易，降低废物的污染物质的浓度，减轻有害物质的毒性。害物质的毒性。缺点是体积变大，增加运输费用。缺点是体积变大，增加运输费用。资资 源源 化化资源化为目的的固化，要求更低的浸出率和更高的抗压强度。资源化为目的的固化，要求更低的浸出率和更高的抗压强度。例：废物或泥炭之中加水泥和煤灰例：废物或泥炭之中加水泥和煤灰(fly ash)(fly ash)，再加一些添加剂最，再加一些添加剂最终固化成建筑材等。终固化成建筑材等。固化处理的目的及效果固化目的效果最终处置超过规定有害物量77沈阳农业大学-环境工程 固化处理的基本要求n n最好能作为资源来利用。最好能作为资源来利用。(如：建筑基础，路基材料：具有抗渗透如：建筑基础，路基材料：具有抗渗透性，抗浸出性，抗干湿性，抗冻融性，足够的机械强度等性，抗浸出性，抗干湿性，抗冻融性，足够的机械强度等)。n n固化过程中材料和能量消耗要低，固化过程中材料和能量消耗要低，增容比增容比增容比增容比要低。要低。n n固化工艺过程简单，便于操作。固化工艺过程简单，便于操作。n n固化剂来源丰富，价廉易得。固化剂来源丰富，价廉易得。n n处理费用低。处理费用低。固化处理的基本要求最好能作为资源来利用。(如：建筑基础，路基78沈阳农业大学-环境工程 评定废物固化效果n n衡量固化处理效果的两项主要指标是衡量固化处理效果的两项主要指标是：n n浸出率浸出率和和增容比。增容比。n n浸出率浸出率:(:(预测固化体在贮存地点可能发生的情况预测固化体在贮存地点可能发生的情况）n n是指固化体浸于水中时，其中有害物质浸出速度是指固化体浸于水中时，其中有害物质浸出速度。Rin=a r/Ao(F/M)tRin:标准比表面的样品每天浸出的有害物质的浸出率(g/dcm2)a :浸出时间内浸出的有害物质的量(mg),Ao:样品中含有的有害物质的量(mg),F :样品暴露的表面积，(cm2)M:样品的质量(g),t :浸出时间(d).评定废物固化效果衡量固化处理效果的两项主要指标是：Rin=a79沈阳农业大学-环境工程 增容比n n增容比增容比增容比增容比:n n是评价是评价固化处理方法和衡量固化处理方法和衡量最终成本最终成本的重要指标的重要指标n n所形成的固化体体积所形成的固化体体积(V(V2 2)与被固化有害废物的体积与被固化有害废物的体积(V(V1 1)的比值。的比值。Ci=V2V1增容比增容比:Ci=V2V180沈阳农业大学-环境工程 2水泥固化n n原理原理原理原理:n n水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥块，能水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥块，能将砂，石等添加料牢固地凝结在一起。将砂，石等添加料牢固地凝结在一起。n n水泥固化对象水泥固化对象:各种含有重金属的污泥、放射性废物。各种含有重金属的污泥、放射性废物。n n特点特点:在碱性条件下，生成难溶于水的氢氧化物和碳酸盐等在碱性条件下，生成难溶于水的氢氧化物和碳酸盐等。n n有效地防止重金属的浸出。有效地防止重金属的浸出。水泥固化原理:81沈阳农业大学-环境工程 阻碍水泥固化的因素n n有机溶剂及油类n n卤化物n n无机酸性废物和硫酸盐阻碍水泥固化的因素有机溶剂及油类82沈阳农业大学-环境工程 影响水泥固化的因素C/W(Cement/Waste)Wa/C(water/Cement)A/V(Area/Volume)pH养护时间影响水泥固化的因素C/W(Cement/Waste)83沈阳农业大学-环境工程 水泥固化特点 优点是优点是:1.1.对电镀污泥处理十分有效。对电镀污泥处理十分有效。2.2.设备和工艺过程简单，设备投资，动力消耗和运行费用都比设备和工艺过程简单，设备投资，动力消耗和运行费用都比较低。较低。3.3.水泥和添加剂价廉易得，水泥和添加剂价廉易得，4.4.对含水率较高的废物可以直接固化。对含水率较高的废物可以直接固化。5.5.可以在常温下进行操作。可以在常温下进行操作。6.6.对放射性废物的固化容易实现安全运输和自动化控制。对放射性废物的固化容易实现安全运输和自动化控制。水泥固化特点优点是:84沈阳农业大学-环境工程 水泥固化特点 缺点是缺点是:1.1.水泥固化体的浸出率较高。（水泥固化体的浸出率较高。（1010-4-41010-5-5)(g/cm)(g/cm2 2 d)d)2.2.水泥固化体的增容比较高。（水泥固化体的增容比较高。（1.52.01.52.0）3.3.有的废物需要预处理和投加添加剂，使处理费用增有的废物需要预处理和投加添加剂，使处理费用增高。高。4.4.水泥的碱性易使铵离子转变为氨气逸出。水泥的碱性易使铵离子转变为氨气逸出。5.5.处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合器的排处理化学泥渣时，由于生成胶状物，使混合器的排料较困难，需要加入适当的锯末予以克服。料较困难，需要加入适当的锯末予以克服。水泥固化特点缺点是:85第七章第七章 固体废物资源化固体废物资源化1 1好氧堆肥化技术2 2厌氧发酵技术3 3热解与焚烧第七章固体废物资源化好氧堆肥化技术86沈阳农业大学-环境工程 n n制堆肥原理：制堆肥原理：n n是利用是利用微生物微生物微生物微生物的氧化的氧化,分解有机固体的能力分解有机固体的能力,处理可降解处理可降解的有机废物的有机废物,达到达到无害化和资源化的目的。无害化和资源化的目的。无害化和资源化的目的。无害化和资源化的目的。n n实质：实质：生物化学生物化学过程。过程。n n堆肥化堆肥化(composting)(composting)：n n是在一定的人工是在一定的人工控制条件控制条件下，使来源于生物的下，使来源于生物的有机废物有机废物，发生生物稳定作用的过程。发生生物稳定作用的过程。1、堆肥化概述制得的成品叫做制得的成品叫做制得的成品叫做制得的成品叫做堆肥堆肥(compost)compost)控制固体废物污染技术政策：控制固体废物污染技术政策：资源化，无害化，减量化资源化，无害化，减量化制堆肥原理：1、堆肥化概述制得的成品叫做堆肥(compost87沈阳农业大学-环境工程 堆肥化处理的优缺点：堆肥化处理的优缺点：1 1）优点）优点（1 1）利用有机废物制堆肥，可以减少废物量。）利用有机废物制堆肥，可以减少废物量。（2 2）制得的堆肥可以用来土壤改良剂。）制得的堆肥可以用来土壤改良剂。（3 3）操作时耗费能量少。）操作时耗费能量少。（4 4）最初设施投资费用较低，焚烧费用的）最初设施投资费用较低，焚烧费用的1/21/2就可以。就可以。（5 5）与其他废物处理技术相比，不需要太高的技术要求。）与其他废物处理技术相比，不需要太高的技术要求。堆肥化处理的优缺点：88沈阳农业大学-环境工程 堆肥化处理的优缺点：堆肥化处理的优缺点：2 2）缺点）缺点（1 1）堆肥肥料价值较低（）堆肥肥料价值较低（N N，P P，K K的各含量为的各含量为1%1%左右。）左右。）（2 2）利用的材料性质差异大，因而很难确定制得产品的质量）利用的材料性质差异大，因而很难确定制得产品的质量标准。标准。（3 3）所需要的堆肥场地较大，比卫生填埋费用高）所需要的堆肥场地较大，比卫生填埋费用高2 24 4倍，选倍，选择堆肥场地较难。择堆肥场地较难。（4 4）堆肥完成后的减容率为）堆肥完成后的减容率为50%50%以下，比其他处理方式低。以下，比其他处理方式低。（5 5）堆肥中有时含有塑料等杂质或重金属。）堆肥中有时含有塑料等杂质或重金属。（6 6）解决堆肥场地中产生的异味也是问题。）解决堆肥场地中产生的异味也是问题。堆肥化处理的优缺点：89沈阳农业大学-环境工程 qq嗜温菌与嗜热菌活动的温度范围()()细细 菌菌最低温度最低温度适宜温度适宜温度最高温度最高温度嗜嗜 温温 菌菌15 2515 2525 4025 404343嗜嗜 热热 菌菌25 4525 4540 5040 508585qq固体废物好氧微生物降解过程固体废物好氧微生物降解过程,分三个阶段分三个阶段:1.中温阶段中温阶段(15-45)(15-45)2.高温阶段高温阶段(45(45 以上以上)1.对数增长期，减速增长期，内源呼吸期对数增长期，减速增长期，内源呼吸期3.降温阶段降温阶段(40-45)(40-45)嗜温菌与嗜热菌活动的温度范围()细菌最低温度适宜温度90沈阳农业大学-环境工程 微生物活性示意图微生物活性示意图氧利用率氧利用率微生物活性微生物活性微生物活性示意图氧利用率微生物活性91沈阳农业大学-环境工程 好氧堆肥的影响因素好氧堆肥的影响因素1.有机物的含量2.含水率3.通风和耗氧速率4.碳氮比5.温度6.pH好氧堆肥的影响因素有机物的含量92沈阳农业大学-环境工程 堆肥中不同有机含量的好氧速率堆肥中不同有机含量的好氧速率50%50%30%30%20%20%堆肥中不同有机含量的好氧速率50%30%20%93沈阳农业大学-环境工程 堆肥化工艺堆肥化工艺1.1.野外人工堆肥工艺（windrow process）2.2.空气输入式堆肥工艺3.3.高速堆肥化(high rate composting)堆肥化工艺野外人工堆肥工艺（windrowprocess）94沈阳农业大学-环境工程 堆肥的腐熟度堆肥的腐熟度1.1.腐熟度的概念n n堆肥的腐熟度是指成品堆肥的稳定程度。n n在工程上，它是衡量堆肥反映完成的信号，n n在农业上，它是堆肥质量的指标。堆肥的腐熟度腐熟度的概念95沈阳农业大学-环境工程 腐熟度的评定方法腐熟度的评定方法1.1.直观经验法vv看色泽：成品显棕色或暗灰色看色泽：成品显棕色或暗灰色vv气味：具有霉臭味的土壤气味气味：具有霉臭味的土壤气味2.2.淀粉测试法vv成品堆肥中淀粉全部分解消失成品堆肥中淀粉全部分解消失3.3.好氧速率法：vv单位时间内的变化值来评定单位时间内的变化值来评定4.4.温度变化vv温度逐渐下降至温度逐渐下降至40504050，没有变化。，没有变化。腐熟度的评定方法直观经验法96沈阳农业大学-环境工程 1有机物的厌氧发酵过程有机物的厌氧发酵过程1.1.液化、2.2.产酸、3.3.产甲烷 三个阶段。1有机物的厌氧发酵过程液化、97沈阳农业大学-环境工程 影响厌氧发酵的因素影响厌氧发酵的因素 有机物 C/N比与（C/P）比:温度 有毒物质 pH 影响厌氧发酵的因素有机物98沈阳农业大学-环境工程 I.焚烧焚烧n n焚烧效应n n减少体积 80 95%、重量减少显著:80%n n最终产物的稳定性，无害化程度高n n可以回收热资源焚烧焚烧效应99沈阳农业大学-环境工程 热解与焚烧热解与焚烧1.1.化学反应过程不同:吸热反应、放热反应2.2.产物不同：可燃的低分子化合物、水和二氧化碳3.3.应用价值不同：n n输送、贮存型燃料，输送、贮存型燃料，n n发电、烧水、供暖发电、烧水、供暖热解与焚烧化学反应过程不同:吸热反应、放热反应100第八章第八章 固体废物最终处置固体废物最终处置1 1处置方法的分类2 2填埋处置场地的选择填埋处置场地的选择3 3填埋方法填埋方法第八章固体废物最终处置处置方法的分类101沈阳农业大学-环境工程 处置废物的要求处置废物的要求:uu尽量减少最终处置的废物量:通过粉碎、压实可减少30%，堆肥化处理减少50%，焚烧处理可减少8085%的废物体积。uu最终废物本身应该无较大的危害性:通过固化，焚烧，堆肥化，热处理，降毒处理。uu处置的场地要适宜，设施结构要合理。uu封场后，要定期对场地进行维护及检测。处置废物的要求:尽量减少最终处置的废物量:102沈阳农业大学-环境工程 一一.处置方法的分类处置方法的分类uu陆地处置，海洋处置n n陆地处置陆地处置土地耕作处置，土地耕作处置，深井处置，深井处置，废矿坑处置，废矿坑处置，陆地填埋处置陆地填埋处置n n海洋处置海洋处置海洋倾倒海洋倾倒,远洋焚烧远洋焚烧一.处置方法的分类陆地处置，海洋处置103沈阳农业大学-环境工程 d.土地耕作处置缺点土地耕作处置缺点n n有可能污染土壤环境(病菌)n n土壤内可能聚集重金属。栽培作物小麦,大豆，玉米等不宜栽培蔬菜类。n n污水处理场的污泥可能引起异味，臭气。土地耕作处置缺点有可能污染土壤环境(病菌)104沈阳农业大学-环境工程 b.海洋处置的主要废物种类海洋处置的主要废物种类n n大部分的建筑垃圾，污泥，废酸和各种有害废物n n城市垃圾中(污水处理场污泥，污水，粪尿)可以利用海洋处置,其他废物不可以倾倒海洋.n n原因：废纸，废木头，废塑料，废橡胶等固体废物漂浮在海面上，在美学，环境方面都不适宜利用海洋处置.海洋处置的主要废物种类大部分的建筑垃圾，污泥，废酸和各种有害105沈阳农业大学-环境工程 b.海洋处置的主要废物种类海洋处置的主要废物种类n n大部分的建筑垃圾，污泥，废酸和各种有害废物n n城市垃圾中(污水处理场污泥，污水，粪尿)可以利用海洋处置,其他废物不可以倾倒海洋.n n原因：废纸，废木头，废塑料，废橡胶等固体废物漂浮在海面上，在美学，环境方面都不适宜利用海洋处置.海洋处置的主要废物种类大部分的建筑垃圾，污泥，废酸和各种有害106沈阳农业大学-环境工程 二二.填埋处置场地的选择填埋处置场地的选择1 1选择场地时考虑因素1.1.场地有效利用面积场地有效利用面积2.2.运输距离运输距离3.3.地表与地质水文条件地表与地质水文条件4.4.地区环境条件地区环境条件5.5.填埋场封场后的最终利用与开发填埋场封场后的最终利用与开发.6.6.气象条件气象条件7.7.土壤与地形条件土壤与地形条件8.8.资源回收与预处理资源回收与预处理二.填埋处置场地的选择选择场地时考虑因素107沈阳农业大学-环境工程 1、场地有效利用面积、场地有效利用面积选择场地的面积应满足选择场地的面积应满足5 52020年使用期最为经济年使用期最为经济,但但也不能少于也不能少于1 1年的使用期限年的使用期限,使用期限越短使用期限越短,投入处置投入处置的费用越高的费用越高.填埋场地面积与容量应根据下列因素计算填埋场地面积与容量应根据下列因素计算.n n城市人口城市人口n n垃圾产率垃圾产率n n填埋深度填埋深度n n废物与覆盖土的体积比废物与覆盖土的体积比(3(34):14):1n n压实度压实度n n参数参数:1.2:1.21.41.41、场地有效利用面积选择场地的面积应满足520年使用期最为108沈阳农业大学-环境工程 三三.填埋方法填埋方法一、土地填埋处置的分类一、土地填埋处置的分类1.1.按操作方式可分按操作方式可分n n地面堆埋地面堆埋(area method)(area method)n n开槽填埋开槽填埋(trench method)(trench method)n n谷地填埋谷地填埋(depression method)(depression method)2.2.按填埋场结构分按填埋场结构分n n厌氧填埋厌氧填埋(anaerobic landfill)(anaerobic landfill)n n厌氧卫生填埋厌氧卫生填埋(anaerobic sanitary landfill)(anaerobic sanitary landfill)n n改良型厌氧卫生填埋改良型厌氧卫生填埋(modified sanitary landfill)(modified sanitary landfill)n n准好氧填埋准好氧填埋(Sami-aerobic sanitary landfill)(Sami-aerobic sanitary landfill)n n好氧填埋好氧填埋(aerobic landfill)(aerobic landfill)3.3.按填埋方法分按填埋方法分n n简单填埋简单填埋(open dump)(open dump)n n卫生填埋卫生填埋(sanitary landfill)(sanitary landfill)n n安全填埋安全填埋(secure landfill)(secure landfill)三.填埋方法一、土地填埋处置的分类109沈阳农业大学-环境工程 LFG(Landfill Gas)的发生的发生 第一阶段第一阶段-好氧分解阶段好氧分解阶段 第二阶段第二阶段-厌氧分解阶段厌氧分解阶段(不发生沼气不发生沼气)第三阶段第三阶段-厌氧分解阶段厌氧分解阶段(发生沼气发生沼气,但发生量不稳定但发生量不稳定)第四阶段第四阶段-厌氧分解阶段厌氧分解阶段(沼气发生量达到峰值以后达沼气发生量达到峰值以后达到平衡状态到平衡状态,过一段时期后逐渐减少过一段时期后逐渐减少.).)LFG(LandfillGas)的发生第一阶段-好氧分解阶110沈阳农业大学-环境工程 卫生填埋场地气体产生情况卫生填埋场地气体产生情况卫生填埋场地气体产生情况111沈阳农业大学-环境工程 1.透气通道控制法透气通道控制法n n用透气性良好的材料(一般是砾石)在填埋场不同部位设置排气通道使填埋场中所发生的气体自然一处的方法。n n单元型，栅栏型，井点型单元型，栅栏型，井点型透气通道控制法用透气性良好的材料(一般是砾石)在填埋场不同部112沈阳农业大学-环境工程 2.浸沥液来源：浸沥液来源：1.1.降水降水 2.2.地表径流地表径流：3.3.地下水地下水：4.4.垃圾含水量垃圾含水量：5.5.浸出液量与填埋操作方式有关浸出液量与填埋操作方式有关。浸沥液来源：降水113
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