固体废物处理处置与资源化技术ppt课件.ppt
固体废物处理处置与资源化技术,朱芬芬2011年12月中国人民大学 环境学院,主要内容,个人简介固体废弃物处理处置及资源化简介废弃印刷电路板物理方法回收利用技术研究焚烧飞灰资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究城镇污泥资源化利用工艺及机理研究未来发展计划,2022/12/24,2,个人简历,学习经历本科（1996-2000）：同济大学环境科学与工程学院硕士 （2002-2005）清华大学环境科学与工程系博士 （2005-2008）日本京都大学都市环境工程系工作经历北京金源环境保护设备有限公司 无锡分公司 技术员(2000.72001.6)京都大学都市环境工程系Global Center of Excellence (GCOE)项目特定研究员（博士后）,2022/12/24,3,固体废弃物处理处置及资源化简介,固体废弃物的产生,2022/12/24,4,生活垃圾,厨余垃圾,可回收垃圾,其他垃圾,工业固体废物,农业固体废物,一般工业固体废物,有毒有害工业固体废物,危险废物鉴别标准,固体废弃物处理处置及资源化简介,生活垃圾的收集运输,2022/12/24,5,垃圾转运站,垃圾处理厂,垃圾分选,压实、打包,实现资源化（一）,实现资源化（二）,固体废弃物处理处置及资源化简介,生活垃圾的处理处置与资源化传统的处理处置技术堆肥填埋焚烧,2022/12/24,6,日本生活垃圾处理处置方式变化,固体废弃物处理处置及资源化简介,2022/12/24,7,欧元16国生活垃圾处理处置方式的变化,固体废弃物处理处置及资源化简介,2022/12/24,8,美国生活垃圾处理处置方式的变化,2022/12/24,9,中国城市生活垃圾处理年度统计数据国家统计局网站,固体废弃物处理处置及资源化简介,新兴垃圾处理处置技术垃圾热解水泥窑共处置餐厨垃圾单独厌氧发酵制沼气垃圾特种菌种好氧制营养土、肥料等好氧生物反应器,2022/12/24,10,固体废弃物处理处置及资源化简介,2022/12/24,11,焚烧飞灰处理处置与资源化,High efficiency of reducing the volume of MSW; Small occupation; Energy recovery,High cost,2022/12/24,12,焚烧飞灰处理处置与资源化,焚烧飞灰的环境影响重金属污染、包括铅、锌、铜、铬、镉、汞、镍等，这些金属元素中铅、汞等的浸出浓度一般都会超过最高允许浓度；溶解性盐的污染，飞灰中含盐量很高；飞灰中二恶英和呋喃（PCDD/DFs）毒性当量（TEQ）在10纳克/克左右，若不加以妥善的处置和管理，会对环境和生态系统产生很大危害,2022/12/24,13,焚烧飞灰处理处置与资源化,常见的资源化方法：利用焚烧渣或者焚烧飞灰为建筑材料，比如水泥生料或者熟料、制砖材料、路基材料、陶粒等,焚烧飞灰常用的处理处置方法,2022/12/24,14,焚烧飞灰处理处置与资源化,日本连续运行焚烧炉焚烧飞灰处理处置方式统计（2003年）,2022/12/24,15,焚烧飞灰处理处置与资源化,地球之友对英国11家焚烧设施1996年到2000年的情况进行了调查分析，发现88%的空气污染控制系统的飞灰直接被送去填埋，其他被送去进行处理；总体说来，焚烧飞灰的处理处置还是以“药剂稳定化+填埋”方式为主，药剂稳定化依据情况，会采用水泥稳定化方法。,2022/12/24,16,焚烧飞灰处理处置与资源化,中国相关法律法规以及政策国家标准生活垃圾焚烧污染控制标准（GB18485-2001）明确规定焚烧飞灰应按照危险废物处理危险废物污染防治技术政策（环发【2001】199号）规定生活垃圾焚烧产生的飞灰必须单独收集，不得在产生地长期储存，在产生地必须进行必要的固化和稳定化处理之后方可运输，运输需使用专用运输工具，运输工具必须密闭,2022/12/24,17,焚烧飞灰处理处置与资源化,中国相关法律法规以及政策建设部行业标准生活垃圾焚烧处理工程技术规范（CJJ90-2009）飞灰应按危险废物处理，其处理方式可去危险废物处理厂处理，也可在满足生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）规定（含水率小于30%、二噁英含量低于3gTEQ/kg和按照HJ/T 300制备的浸出液中危害成分浓度低于规定的限值）的条件下，按规定进入生活垃圾卫生填埋场处理。,2022/12/24,18,焚烧飞灰处理处置与资源化,焚烧飞灰处理处置现状据不完全统计，我国目前运行的近100家生活垃圾焚烧设施最常采用的飞灰处置技术是水泥固化，约占70%以上；采用高效的化学稳定药剂特别是螯合剂进行无害化处理已成为飞灰固化处理的主流趋势；对于飞灰资源化利用，国内已经运行的垃圾焚烧设施进行了一些水泥窑共处置、熔融等方面的尝试，其中水泥窑共处置较为经济简便，不需另行投入专用设备和运行，较易实行；,2022/12/24,19,焚烧飞灰处理处置与资源化,焚烧飞灰处理处置存在的问题资源化利用技术落后成本不低；管理政策和技术指引不明确；缺乏研发资源化技术的动力，难以落实资源化利用的设施；调查发现，实际运行中甚至没有实现飞灰与炉渣分类收集分开处置，常出现飞灰与炉渣混合处置的情况,2022/12/24,20,焚烧飞灰处理处置与资源化,安全填埋场处置能力有限垃圾焚烧产生的飞灰是经济发达地区产量最大的城市生活危险废物，以北京和广州为例，按照规划目标焚烧规模达到8000吨/日时，飞灰量最少240吨/天，7.92万吨/年，固化未经压实后的飞灰密度约为0.874g/ cm3，每年全部填埋占用库容为9万立方米，以垃圾焚烧设施运行时间25年计，消耗填埋库容226万立方米，消耗大量土地资源,2022/12/24,21,焚烧飞灰处理处置与资源化,焚烧处理服务于可持续发展的可能,2022/12/24,22,NaHCO3,Purpose 1: To reduce residue mass,Purpose 2: To reduce chlorine content,Recycle valuable metal,WCCB System-fly ash,1. 焚烧飞灰资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,1.为焚烧炉的烟气净化系统选择更环境友好的酸中和剂,2.飞灰零排放，并环境友好的资源化再利用,减量提高资源化利用可能性,1. 焚烧飞灰资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,飞灰水洗过程的工艺条件及机理研究水洗飞灰烧结过程的工艺条件及机理研究WCCB全系统物料能量核算及评价,2022/12/24,23,1. 焚烧飞灰及资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,飞灰水洗过程的工艺条件研究一次水洗的效率转折点：L/S=3虽然水洗频率重要，但是第一次水洗的效率最高NaFA比CaFA更容易去除氯化物,2022/12/24,24,Chlorine content,CaFA chlorine,Double washing: 3:1, 150 rpm, 5 min3:1, 150 rpm, 10 min,2022/12/24,25,1. 焚烧飞灰及资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,研究的困难垃圾成分复杂，焚烧飞灰中氯盐种类会比较多、复杂，而且成分比例差别比较大；NaCl, KCl, CaCl2, PbCl2.复杂的大分子，Ca, Al, Cl, O，Si等元素组合的大化合物大多数氯盐性质相似，要定量区别开来比较困难易溶于水；熔点、沸点低；等等,2022/12/24,26,1. 焚烧飞灰及资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) Near Edge X-ray Absorption Fine Structure (NEXAFS),1. 焚烧飞灰及资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,证明了X射线吸收近边精细结构（X-ray Absorption Near Edge Structure, XANES）分析方法中氯元素的直线叠加假设用XANES和XRD联合的方法定量分析了飞灰中无机氯化合物的形态分布,2022/12/24,27,同种元素不同的化合物形态对环境的影响不一样 CaCl2, KCl, NaCl对水泥中钢筋的腐蚀程度不一样 Cr6+,对环境有不同的毒性，Cr3+却是无害的 ,1. 焚烧飞灰及资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,证明了X射线吸收近边精细结构（X-ray Absorption Near Edge Structure, XANES）分析方法中氯元素的直线叠加假设X-ray Absorption Near Edge Structure (X射线吸收近边结构)20世纪70年代中期随同步辐射的发展而发展的机构分析方法X射线粉末衍射（XRD）是 1916年的时候开始发展XAFS: XANES, EXAFS微量或者痕量晶体与非晶体化合物形态定性化合物形态定量发展还相当不成熟,2022/12/24,28,1. 焚烧飞灰及资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,Linear Combination Fitting的直线叠加理论证明,2022/12/24,29,LCF analysis can be applied in my research,1. 焚烧飞灰及资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,用XANES和XRD联合的方法定量分析了飞灰中无机氯化合物的形态分布,2022/12/24,30,2022/12/24,31,Possible reference chlorides,1. 焚烧飞灰资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,飞灰水洗过程脱盐的机理研究,2022/12/24,32,CaFA飞灰水洗过程氯元素行为,焚烧飞灰中主要无机氯化物的比例,难溶性无机氯盐在水洗过程中的变化,1. 焚烧飞灰及下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,水洗飞灰烧结过程的工艺研究当加热温度高于700度，氯化物大量减少NaFA比CaFA更容易取出氯化物,2022/12/24,33,1. 焚烧飞灰及下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,水洗飞灰烧结过程脱盐的机理研究,2022/12/24,34,1. 焚烧飞灰及下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,35,CaFA,WCCB全系统物料能量核算及评价,1. 焚烧飞灰及下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,36,WCCB全系统物料能量核算及评价,NaFA,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,污泥产生及特点城市污水处理厂的初沉污泥、二沉池剩余污泥经过浓缩脱水后，达到含水率80%左右的半固态物质；含水率高、有机质含量30-70%左右、病原菌、有机污染物、部分重金属超标（土地利用）污泥处理处置的难点污泥的深度脱水填埋场只能接收含水率小于60%的污泥石灰干化评价不高，虽然相对比较便宜热干化建设以及运行成本都很高,2022/12/24,37,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,污泥的资源、能源回收重金属含量超标妨碍资源化能源利用会产生二次污染焚烧水泥窑协同处置,2022/12/24,38,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,39,Limestone quarrying (CaCO3, 80%)Clay (SiO2, Al2O3)Alumina, Silica, Iron addition (Al2O3, Fe2O3)Crushing homogenisation,Gypsum additionMillingStorage, bagging, shipping,Raw Mix Preparation,Burning,Cement Grinding,Resource: Cement kilns assets for waste management, Lafarge,Coal,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,40,水热调质的流程图,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,41,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,42,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,43,Secondary treatmentbiological treatment/ activated sludge,N and P are controlled in all WWTPs,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,44,Gaobeidian WWTP,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,45,Beixiaohe WWTP,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,46,Panggezhuang Compost Plant,Capacity: 250300 t/d after update 300400 t/dComposting period: 2530 days; keep at 5060 for 35 daysOrganic matter content: 40% 20% (after composting)Cost: 80 RMB/ ton,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,47,Qinghe Drying Plant,Finished: September, 2009Fuel: Natural gasHeating media: heat conducting oil, 220260Temperature in the reaction room of fluidized bed: 90115Cost: 250 RMB/ ton,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,48,Fangzhuang Lime-drying Plant,Sewage sludge/ Lime=4:1Temperature inside the drum: 100pH inside the drum:11Cost: about 82 RMB/ ton,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,污泥水泥窑协同处置的环境风险分析污泥的石灰干化工艺优化水泥窑处置过程中污染物排放分析和测定污泥热干化过程机理研究热干化模型节能热干化,2022/12/24,49,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,50,TG-DTA,2. 下水污泥资源化利用为水泥原料的工艺及机理研究,2022/12/24,51,300度,3. 印刷电路板重金属物理方法回收利用技术研究,印刷电路板粗碎工艺及刀具磨损研究印刷电路板低温粉碎工艺及刀具磨损研究,2022/12/24,52,印刷电路板,粗碎,粉碎/低温粉碎,电选,富铜产品,贫铜产品,粗碎，粉碎是任何回收工艺必不可少的前处理阶段 破碎，粉碎电路板的时候设备磨损严重 印刷电路板低温粉碎研究比较少,3. 印刷电路板重金属物理方法回收利用技术研究,印刷电路板粗碎工艺及刀具磨损研究,2022/12/24,53,磨料磨损玻璃纤维对刀具的磨损大于金属产品粒度分布与刀具磨损的关系,表面形貌性记录，Matlab编程处理,3. 印刷电路板重金属物理方法回收利用技术研究,2022/12/24,54,动刀、静刀都受冲剪破坏和磨料磨损的作用动刀受磨料磨损的程度大于静刀静刀受冲剪破坏大于动刀静刀D区的特殊性刀具磨损影响破碎产品粒级分布的原理作用面积变大作用距离变大,3. 印刷电路板重金属物理方法回收利用技术研究,印刷电路板低温粉碎工艺及刀具磨损研究三种材料刀具材料的比较不锈钢，Cr12 和高速钢低温和常温粉碎的比较刀具磨损量：线磨损量和质量磨损量刀具磨损机理：磨料磨损粉碎产品粒度分布,2022/12/24,55,粗粒累积曲线,“凹”状,2022/12/24,56,非常感谢！,
