城市垃圾处理技术课件.ppt

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1、城市垃圾资源化及处置技术,沈学优 陈曙光西溪西七-514,第一章 概 论,定义污染危害污染控制管理政策,第一节 定义,一固体废物发展历程,固体废物是指在生产建设，日常生活和其它活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质。-固废法96版(液体废物和置于容器中的气态污染物也适用本法)固体废物，是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。05版,二、定义,固体废物分类,工业固体废物指在工业、交通等生产活动中产生的固体废物。城市生活垃圾指在城市日常生活中或者城市日常

2、生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及法律法规规定视为城市生活垃圾的固体废物。危险废物指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。农业废物,三、特征,时间性 废物资源空间性 不同的对象持久性 污染的源和汇,第二节 污染危害,侵占土地污染土壤污染水体污染大气影响环境卫生影响人体健康,污染途径,化学物质型污染,病源体型污染,第三节 污染控制技术政策,无害化进行无害化处理与处置,资源化进行综合利用或回收利用,减量化少产生或不产生,固 废,准入、消费观念结构 改进设计、环评、采用 精料、延长使用寿命,消毒 稳定化 填埋 焚烧 固化处理,循环利用 翻新

3、逆向物流 综合利用,污染控制,生活 服务中循 环经济意识,废物减量化、无害化,积极推进分类收集,废物资源化,合理的消费观 消费结构,一、减量化,Reduce、Recycle、Recover、Reuse推行清洁生产循环和再利用减容技术,清洁生产,清洁生产是将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。-对生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减降所有废弃物的数量和毒性；-对产品，要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；-对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。原料管理 改革工艺延长产品寿命,二、资源化,处理垃圾的代

4、价是高昂的，处理1t垃圾的费用相当于1g黄金的售价。我国年产黄金180t，每年却需要在垃圾处理上消耗相当于190t黄金价格的费用。因此，如果我们减少垃圾的产生，便可为国家节省开支；如果能充分利用垃圾中的资源，则又为国家创造了财富,能量转化焚烧热回收热解回收燃料分解产生沼气物质转化与回收堆肥化转化回收,三、无害化,包括产品原料、处理处置方法,城市垃圾处理处置方法 分类收运、预处理、焚烧/堆肥/填埋,处理方法固体废物处理是指将固体废物转变成适于运输，利用、贮存或最终处置的过程。物理过程压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取等。化学过程氧化、还原、中和、化学沉淀、化学溶出。生物处理好氧处理、厌氧处理、兼

5、氧处理热处理焚化、热解、湿式氧化、培烧、烧结固化处理,处置方法处置是指将固体废物焚烧和用其它改变固体废物的物理、化学、生物特性的方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或消除其危害成分的活动，或者将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的场所或者设施并不再回取的活动。海洋处置深海投弃、海上焚烧陆地处置土地耕作、工程库或贮留池贮存、土地填埋、深井灌注,四、城市生活垃圾资源化无害化主要途径,焚烧堆肥沼气填埋,卫生填埋是世界上常用的处理垃圾量最大的4种方法之一。美国用这种处理的垃圾占总量68，欧洲一般在5085，但卫生填埋场的渗出液容易污染周围土地和水体。,焚烧就是利用焚烧炉及其附属

6、设备，使垃圾在焚烧炉内经过高温分解和深度氧化的综合处理过程，达到大量消减固体量的目的。,优点:占地少,体积缩小50%95%;灭菌;回收热量可用于城市供暖、发电等。缺点：投资大，烧掉资源,二次污染,堆肥是利用生物对垃圾中的有机物进行发酵、降解，使之成为稳定的有机质，并利用发酵过程产生的温度杀死有害微生物以达到无害化卫生标 准的垃圾处理技术。堆肥中的重金属有可能对土壤造成污染,沼气池,第四节 环境管理,一、环境管理的特点作为多种污染成分存在的终态需要最终处置对固体废物要求做到途径管理潜在的危害性,产生管理运输管理贮存综合利用处理处置,二、管理程序和内容,三、我国的废物管理,1、管理体系国务院、地方

7、人民政府有关部门各级环境保护主管部门各级环境卫生行政主管部门,国务院、地方人民政府有关部门监督管理限期治理推广、淘汰工艺和设备制定工作规划组织建设贮存、处理、处置设施,各级环境保护主管部门制定规定、规则和标准建立监测制度审批及环评验收、监督治理设施现场检查对固体废物的转移、处置进行审批监督对作原料的进口废物进行审批制定技术政策、工作规划组织工业固废和危险废物的申报登记危险废物经营许可证处理污染事故,各级环境卫生主管部门组织制定城市生活垃圾的管理规定和卫生标准组织城市生活垃圾的清扫、贮存、运输、处理处置设施管理城市生活垃圾的清扫、贮存、运输和处置经营单位,国家环保部负责对城市垃圾污染环境的防治工

8、作实施统一监督管理建设部负责城市生活垃圾行业管理地方政府、环境卫生行政主管负责垃圾的具体管理存在问题垃圾处理社会福利化、政企不分,2、技术经济政策技术政策：减量化、资源化、无害化经济政策排污收费、生产者责任制垃圾填埋费税收、信贷优惠押金返回制度,3、法律法规国家法律中华人民共和国固体废物污染环境防治法已由中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务委员会第十三次会议于2004年12月29日修订通过，自2005年4月1日起施行。,国外生活垃圾立法管理历程单纯清除、处置的立法管理20世纪70年代，德国垃圾清除法收集、运输、处理、贮存、填埋源头控制末端处置80年代，德国关于避免和废物处置法减少、避免产生

9、，回收，填埋、焚烧物质循环环境相容处置,相关固体废物管理法规,1965年固体废物处置法第一个固废专业法规,1976资源保护及回收法,1980年、1984年有害固体废物修正案,1980年综合环境对策保护法“超级基金法”；,美国,1970年废弃物处理及清扫法。,几次修改,1991年促进再生资源利用法；,日本,2002年放射 性固废法,1995 年 固废法,2004年固 废法修改,中国,1899年河流与港口法,4、技术标准分类标准 国家危险废物名录 GB5085.1-1996,城市垃圾产生源分类及垃圾排放CJ/T3033-1996方法标准 固体废物浸出毒性浸出方法GB5086-1997 生活垃圾填埋

10、场环境监测技术标准CJ/T3037-1995,4、技术标准污染控制标准 生活垃圾填埋污染控制标准 GB16889-19967 危险废物焚烧污染控制标准GB18184-2001综合利用标准 资源综合利用目录,固体废物标准,国家危险废物名 录、危险废物 鉴别标准、进口废物环境保护控制标准（试行）等,固体废物浸出毒性 测定方法、固体废物浸出毒性浸出方法、工业固体废物采样 制样技术规范,废物处置标准:含多氯联苯废物污染控制标准 设施控制标准：生活垃圾填埋场污染控制标准,污泥农用标准,污染控制标准,综合利用标准,分类标准,方法标准,固体废物的进出口管理制定废物进口环境保护管理规定和控制标准废物进口审批程

11、序实施巴塞尔公约,控制危险废物越境转移及其处置巴塞尔公约,尽量减少危险废物的产生及其越境转移的条件；各国有权禁止危险废物进口；建立一整套危险废物越境转移的通知制度；对于未经进口国、过境国同意或伪造进口国、过境国同意，或转移物与交件所列不符，均被视为非法。,管理制度,国家中长科学和技术发展规划纲要（20062020年）,发展思路：(1)引导和支撑循环经济发展。大力开发重污染行业清洁生产集成技术，强化废弃物减量化、资源化利用与安全处置，加强发展循环经济的共性技术研究优先主题:综合治污与废弃物循环利用 废弃物等资源化利用技术，重污染行业清洁生产集成技术，建立发展循环经济的技术示范模式。,国家环境保护

12、“十一五”科技发展规划,3.4 固体废物与化学品污染防治 3.4.1 固体废物污染控制技术 3.4.2 危险废物管理、风险控制和处理处置技术 3.4.3 化学品环境效应与风险评估技术,第二章 垃圾的收集与运输,垃圾的产生及影响因素垃圾的组成、性质垃圾的收集与运输,第一节 城市垃圾的产生及影响因素,一、产生我国近2亿吨/年，增长率10%人均：我国1.0kg/d 国外3.6kg/d,二、影响因素人口经济发展水平(GDP)居民生活水平燃料结构与地理位置消费习惯,三、生活垃圾分类可燃、不可燃有机、无机来源分：食品垃圾(厨房垃圾)、普通垃圾、庭院垃圾、清扫垃圾、商业垃圾、建筑垃圾等,第二节 城市垃圾组成

13、与性质,一、垃圾组成,二、性质物理性质含水率(1540%)容重 普通垃圾 90180kg/m3压缩车垃圾 180440kg/m3填埋场垃圾 360500740kg/m3加工压缩垃圾 6001070kg/m3,二、性质化学性质挥发分 Vs=(W3-W4)/W3100%灰分 A=1-Vs元素组成(C/H/N/Cl/S)发热值 QL 3350KJ/kg 燃烧无需助燃剂 QH=81C+300H-26(O-S)QL=81C+300H-26(O-S)-6(W+9H),二、性质,生物特性自有生物特性对环境的影响可生物处理性能Vs挥发性有机物含量BOD生化需氧量LC木质素含量可生物降解固体含量BF,工业固体废

14、物,自行收集与运输(Self-collectionand transportati-on)大型企业，专门的管理系统和人员 定期回收(Periodic collection)中型，委托 巡回回收(Scheduled collection)小企业，物资回收部门,生活垃圾(kitchen wastes 厨房 商业垃圾(trading residues)建筑垃圾(builders rubbish)建筑商自行处理，或环卫部门有偿处理；粪便(dejecta)污水处理厂的污泥 污水厂自行收集,谁污染谁治理,第三节 垃圾的收集与运输,一、存放与贮存存放住宅区、商业区贮存露天、容器、垃圾通道、分类贮存、收集站,

15、第三节 垃圾的收集与运输,二、收运考虑因素废物产生方式废物种类公共设施的完善程度地方条件或建筑性质卫生要求程度处理处置方式,三、收集方法 固定容器、移动容器,废物 收集方式,定期收集,不定期收集,混合收集,分类收集,易安排,适用于危险废物和大型垃圾,非连续生产工艺和季节性生产或量小的废物,是降低废物处理成本、简化处理工艺、实现综合治理的前提,简单易行，收集费用低、不利于废物的回收利用,四、收集方式,分类收集,工业废物与城市垃圾分开；,危险废物与一般废物分开；,可燃性物质与不可燃性物质分开；,可回用物质与不可回用物质分开；,分类收集,资源垃圾清洁废纸类：报纸、复印纸、纸箱等；金属类：废铁器、铁铝

16、制品；塑料类：塑料制品，可乐瓶玻璃类菜渣类,分类收集,非资源垃圾可燃类：卫生纸、树叶、杂草、食物残渣不可燃类：玻璃、陶瓷、布类、塑料、橡胶制品等有害垃圾：灯管、废电池、气雾罐、过期药品等巨大垃圾家具、电器等,妥善处理有害废物 有害废物又叫做危险废物，包括废旧油漆、化学药品、溶剂、杀虫剂、蓄电池（含铅）、温度计（含汞）、电池（含汞、镉、铅等）、过期的药品等。,危险废 物,放射性,pH 钢腐蚀深度,鉴别标准,五、收集容器基本要求：容积适度、密封性能好、易于保洁和倒空、与收集车辆规格和进料口相协调、垃圾分类易于。分类：垃圾箱(桶、袋)、废物箱 大、中、小,六、垃圾的运输管道输送法气动垃圾输送管道、普

17、通排放通道车辆收运法车辆要求：垃圾装卸完全机械化、进料口有防尘罩、装运迅速、车辆密闭、与垃圾收集容器匹配、行使灵活性,空气输送（正压、负压）,西方：奖励，义务性或强制性；瑞士：音乐垃圾箱；泰国：设立垃圾银行；新加坡：严厉的惩罚制度。我国：废物采用收购、鼓励,固定式、移动式,垃圾车 板车、人工装运；带提升叉车的；带压实装置的,仅有集中和压实；带简单分选,填埋场,连续与非连续运输系统,非连续运输系统,连续运输系统,收集系统分析系统分类：拖曳(拖运)容器系统、固定(定点)容器系统单元分解：装车操作、车辆往返操作、卸料站卸料作业、无效操作。,垃圾收运路 线一般方案,按照预设固定路线进行收集工作。收集时

18、间固定、路线长短调整;但是人力设备使用效率较低，当线路垃圾产生量发生变化时，不能及时调整收集线路,允许收集人员在一定的时间段内，自己决定何时何地进行那条路线的收集工作。此法的优缺点 与第一种方法的相同,收集最大承载量的垃 圾。可以减少垃圾运 输时间，能够较充分的利用人力和设备，适用于所有收集方式；但不能准确预测垃圾产生量,收集人员每天在规定 的时间内工作。这样可以比较充分地利用有关的人力和物力，但是由于本方法规律性不明显，一般人员很少了解本地垃圾收集的具体时间。,车辆满载法,采用固定工作时间,每天按固定路线收集,大路线收运,设计垃圾收运路线的原则,尽可能使空载行程最短,收运路线设计步骤,七、垃

19、圾的转运转运站类型：简易、预处理 直接排料型、贮存码头型、二者结合型转运方法：水路、公路、铁路,分类 依据,中 转 站 类 型,类 别,防止噪声扰民,环境保 护与卫生 要求,采取综合防治污染措施,规范组织和管理,避免漂尘及臭气污染,设置防渗设施,设防火设施,绿化面积10%20%,设置防风罩和其它栅栏,中 转 站 设 置 要 求,危险废物的收集、贮存和运输,贮存,收运,产生与收集,来源广 保存在特种装置内，钢制容器和特种塑料容器；严防渗漏、溢出、抛洒或挥发等情况,防火墙、混凝土地面、通风好、标记和编码,严格规章制度，专用的公路槽车或铁路槽车。清运资格；标志和符号；转移联单；清运方案；监督机制和制

20、度；应急措施,第三章 城市垃圾预处理技术,1,2,3,4,含水率超过90%的 城市垃圾,必须脱水 减容,以便于包装、运输与资源化利用,用机械方 法增加垃圾聚集 程度，增大容重减少表观体积，提高运输与管理的一种操作技术。具有减容和预稳定的作用,利用外 力克服废物质点间的内聚力使大块变小块的过程。小块分裂成细粉过程为磨碎。有利于三化处理,将垃圾中各种可回收利用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。,第一节 压实（压缩）,压实的目的及原理目的减少体积，增大容重提高富集程度，便于处理处置原理普通：减少空隙率高压压实：空隙率降低，晶格破坏，物质变性压实比,压 实 器,固定

21、式压实器,卧式压实器、三向联合压实器、回转式压实器、袋式压实器。基本参数：装料截面尺寸、循环时间、压面上的压力、压面行程长度、体积排率,移动式压实器,碾（滚压）压实机、夯实压实机、振动压实机。轮胎式或履带式压土机、钢轮式布料压实器等。垃圾填埋,第二节 破碎,一、概述破碎目的减少容积、便于运输和贮存便于分选回收有效组份增加比表面积、提高热稳定性和热效率便于后续处理处置工艺、保护处理设备,抗拉强度,破碎方法 破碎机的选择垃圾的性质破碎产品的要求供料方式安装操作场所情况,破 碎 工 艺,单纯破碎工艺,带预先筛分和检 查筛分破碎工艺,带预先筛分破碎工艺,带检查筛分破碎工艺,破碎工艺选择需考虑节能、处理

22、量及破碎产品粒径大小、粒度组成、形状等的要求。根据城市垃圾的性质（如破碎特性、硬度、密度、形状、含水率等）,二、切割法射流切割法气割法等离子切割法激光束切割法,我们的命运？,三、机械破碎,颚式破碎机冲击式破碎机辊式破碎机剪切破碎机球磨机,剪切破碎,原理剪切破碎是利用剪切作用使废物破碎；剪切式破碎机是利用靠固定刀和可活动刀之间的啮合作用剪切废物。适用 城市垃圾 塑料破碎机Von Roll型往复剪切式破碎机Lindemann型剪切式破碎机旋转剪切式破碎机辊式破碎机油压式剪切破碎机,冲击破碎,原理 重力冲击 动冲击适用 硬度适中、脆性的废物破碎机Hammer Mills式旋转冲击破碎机Hazemag

23、式旋转冲击破碎机BJD式旋转冲击破碎机,摩擦破碎,原理摩擦破碎是利用两个相对运动的硬面摩擦作用下破碎应用 矿山废物和部分工业废物破碎机 球(杆、砾)磨机 自磨机,四、低温破碎,原理利用物质在低温变脆的性能进行破碎，且可利用不同的物质脆化稳定的差异进行选择性破碎。特点可选择性破碎分离；不同物质有不同的破碎块度，同一种物质破碎后粒度均匀，易于分离。适用对象汽车轮胎、包覆电线、家用电器,五、湿式破碎,原理湿式破碎主要是回收废纸中的纸浆纤维，将含纸垃圾和大量水经过高速搅拌和破碎成为浆液，进而回收纸纤维。,特点垃圾呈浆液化，性质均匀，可按流体处理不孳生蚊蝇、无恶臭，卫生条件好噪声低、无发热爆炸等危险经过

24、脱水后有机残渣的性质、水分及颗粒大小较为稳定可广泛回收纸纤维、玻璃及金属,六、半湿式破碎,原理利用城市垃圾中不同物质的强度和脆性的差异，在一定湿度下破碎成不同粒度的碎块，然后通过不同筛孔加以分离的过程。特点能使城市垃圾在一台设备中同时进行破碎和分选有效回收有用物质：堆肥原料、纸类、塑料、金属等。,第三节 分选,依据：粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性、表面润湿性 分类：筛分、重力分选、磁力分选、光电分选、电力分选、摩擦及弹性分选、浮选,处理能力,筛分效率,一、筛分,筛分设备类型及选择,1015r/min，350，临界速度45%,颗粒大小、形状、尺寸分布、整体密度、含水率、粘结或缠绕的

25、可能；筛分器的构造材料，筛孔尺寸，形状，筛孔所占筛面比例，转筒筛的转速、长与直径，振动筛的振动频率、长与宽；筛分效率与总体效果要求；运行特征如能耗、日常维护，运行难易、可靠性、噪声、非正常振动与堵塞的可能,二、重力分选,要求颗粒间有密度差；分选在运动介质中进行；在重力、介质动力及机械力的综合作用下，按密度分层；分层的物料进行迁移分离。分类重介质分选、风力分选、跳汰分选、摇床分选,重介质分选：在重介质中，按密度分选；硅铁(3.23.5g/cm3)、磁铁矿(2.5)跳汰分选：垂直变速介质中分选固体废物,摇床分选,三、磁力分选,磁选目的从城市垃圾中回收铁磁性物质去除铁类物质，保护后续处理设备从工业矿

26、渣中富集铁和磁性氧化铁磁性分类电(永)磁系磁选磁流体分选,磁选,原理不同磁性组份物质通过磁场时，由于磁性差异，受到磁力作用互不相同，磁性较强的颗粒被吸着到磁选设备上，并随设备的运动被带到一个非磁性区而脱落下来，磁性弱的或非磁性的颗粒，仅受自身重力和离心力的作用而掉落到预定的非磁性区内。磁选设备带式磁选机，磁鼓式磁选机应用钢铁工业尘泥、废渣中回收金属铁和氧化铁皮城市垃圾中回收钢铁,四、其它,静电分选 利用各物种的电导率、热电效应及带电作用的差异而进行物料分选。用于塑料、橡胶、纸、纤维与金属分离。,涡电流分选 当含有非磁导体金属的垃圾流以一定速度通过交变磁场，非磁导体产生感应涡流，产生作用力，使垃

27、圾和金属分离,摩擦与弹跳分选,光电分选 利用物质的光反射特性的不同,RDF,RDF-Refuse Derived Fuel垃圾衍生燃料,输送性 贮藏性 燃烧性 低污染性,第四节 固化（稳定化）,定义固化是用物理化学方法将有害废物固定或包容在惰性材料中的一种无害化/稳定化处理方法。固化机理较为复杂：一是有害废物通过化学转变或引入某种稳定晶格中的过程；或是将有害废物用惰性材料加以包容的过程。固化所用的惰性材料称为固化剂；有害废物经过固化处理后的产品称为固化体。,固化处理要求固化工艺简单固化剂来源丰富、易得固化体性质优良处理费用经济固化步骤收集废物 预处理 加入固化剂及添加剂 混合封装 凝固、稳定化

28、 最终处置或利用,适用对象有害废物含金属离子废物、放射性废物、焚烧炉灰、污水处理污泥、烟道气处理污泥等。固化方法无机固化：水泥固化、石灰固化、玻璃固化、自胶结固化有机固化：热塑性固化、热固性固化,具备一定的性能，即抗浸出性；抗干湿性、抗冻融性；耐腐蚀性、不燃性；抗渗透性（固化产物）；足够的机械强度（固化 产物）。,体积变化因数,浸出速率,抗压强度,装桶贮存:0.10.5MPa 作建筑材料：10MPa 放射性固化体：前苏 5MPa,英20MPa,水泥固化法,基本原理是将有害废物和水及水泥拌和，利用硅酸盐化合物与水发生水化反应，生成硅酸钙水合凝胶，这种凝胶再膨胀形成连锁的硅酸胶纤维与水合产物组成的

29、水泥基体，以降低有害废物的表面积和可渗透性。特点优点：工艺简单、操作方便、物丰价廉、固化产品强度大缺点：浸出率高、增容比大、添加剂使处理费用增加,应用含重金属有害废物低、中放射性废物水泥固化工艺工艺要求pH值，水灰比，水泥废物比，凝固时间，添加剂，养护条件，产品性能混合方法外部搅拌混合法，桶内混合法，注入法，添加法,沥青固化法,概述沥青固化是将沥青和有害废物在一定的温度、配料比、碱度和搅拌作用下产生皂化反应，使有害废物均匀地包容在沥青中，形成固化体。热塑性材料：沥青、聚乙烯、聚丙烯、尼龙等,特点耐腐蚀性、浸出率低、固化周期短；可燃、蒸发产生二次污染应用中低放射性废物、焚烧残渣、重金属污泥、塑料

30、废物等固化工艺影响因素：沥青种类、物料比、有害废物组分工艺方法：高温熔化混合蒸发法、暂时乳化法、化学乳化法,其它固化法,玻璃固化原理：以玻璃原料为固化剂，将其与有害废物以一定的配料比混合后，在高温下熔融，经退火后转化为温度的玻璃固化体。特点浸出率低、增容比小；但能耗大、成本高，易产生蒸气和烟雾。应用高放废物、极毒废物,石灰固化以石灰为固化剂，粉煤灰、水泥窑灰为填料，专用于固化含硫酸盐和亚硫酸盐废物；利用水泥窑灰和粉煤灰中含有的活性氧化铝和二氧化硅与水分反应，经凝结、硬化后将有害废物固化的一种方法。增容比大、酸性侵蚀,自胶结固化是将含有大量硫酸钙或亚硫酸钙的废物，在适宜条件下进行煅烧，使其部分脱

31、水产生有凝胶作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙，然后与特制的添加剂和填料混合、硬化形成固化体。,热固性固化热固性材料在加热时变成固体并且硬化，再加热冷却仍保持固化状态，有脲甲醛、聚酯类，聚二丁烯，以及酚醛树脂和环氧树脂等。增容比密度小、老化、易污染,包封法包封法一般不与固化剂直接接触，将废物置于容器中，用一种不渗水的惰性保护层将容器包裹起来。惰性保护层：玻璃纤维、增强热固性材料(环氧树脂)及羟基聚胺酯的混合物喷涂在容器壁上。或普通水泥已采用包封法处置的化学品有：PCB、含汞废物、一类杀虫剂、电容器、放射性废物等。,第四节 脱水,-以污泥为例,污泥的分类沉淀物按成分可分为污泥和沉渣。初沉池污泥腐殖污泥与

32、剩余活性污泥消化污泥（熟污泥）化学污泥,表示污泥性质的指标污泥的含水量污泥的含水率污泥中水的重量与污泥总重量之比的百分数，污泥含水率高，比重近似于1，则有挥发性固体和灰分灼烧减量、灼烧残渣污泥的可消化程度表示污泥中可被消化分解的有机物数量。污泥的比重污泥重量与同体积的水重量之比。污泥的燃烧值污泥的肥分,污泥中水的分类颗粒间歇水，70，静置浓缩分离毛细管结合水，分为裂纹形和楔形，占20，高速离心机，高压过滤机分离。表面吸附水，随固形粒子同时移动，7%，加热法排除。内部水，细胞内水分，生物化学法或加热、冷冻法排除。,污泥的处理处置基本方法,二、污泥预处理,为了往污泥处理装置中提供相对稳定和均匀的进

33、料，需预处理。污泥粉碎污泥除杂粒污泥混合在初沉池内混合，管道内，污泥处理装置内混合，单独混合池。污泥的贮存可在混合池、消化池内。污泥的输送,三、污泥的浓缩,污泥浓缩就是去除污泥中的一部分液体，以增加固体物质的含量，缩小污泥的体积。重力浓缩法适用比重较大的污泥和沉渣。类似于普通沉淀池。气浮浓缩池适用比重接近于1的污泥尤其适用，特别是活性污泥。浓缩效率高，滞留时间短，不易腐败。离心浓缩法离心浓缩法是利用污泥中固、液比重不同在旋转时具有不同的离心力这一原理而进行分离和浓缩。设备包括倒锥式、螺旋式和筐式三种。,四、污泥稳定,污泥稳定是为了减少各种病原体，消除讨厌的气味，抑制、减轻或消除腐化的潜力以及减

34、少液体和固体数量，以便于后续处理过程。污泥稳定常用生物法。厌氧消化污泥的好氧消化化学稳定热处理,五、污泥脱水,污泥浓缩处理后，含水率仍然较高(9597%)，体积较大，须脱水干化。脱水干化可达到：体积减少，运输费用降低，容易贮运；增加污泥焚烧热值；去除剩余水分，可使污泥完全没有气味和不容易腐化；减少填埋场地的沥滤液数量。方法有：自然蒸发和渗透，机械脱水。对于不适宜机械处理的污泥如厌氧消化污泥需要预处理，应采用化学调理、淘洗、热处理、冷冻等。,真空过滤离心分离含水率7580，有噪声和振动。压滤机分离含水率5570%。污泥干化床60污泥贮留池（塘）70,六、污泥干燥与焚烧 污泥经过自然干化与机械脱水

35、，含水率为4585%，可采用干燥与焚烧的方法进一步脱水。干燥的脱水对象是毛细管水、吸附水、颗粒内部水，含水率降至10。焚烧处理对象是吸附水、颗粒内部水及有机物，含水率为0。,急骤干燥器喷雾干燥器圆筒干燥器真空干燥器,竖型多段焚烧炉流化床焚烧炉湿式氧化反应器,七、污泥的最终处置,综合利用土地处理海洋排放污泥焚烧的灰渣处置,第四章 城市垃圾热处理,第一节 焚烧处理,一、概述,焚烧法是高温分解和深度氧化的综合过程，同时实现减量化、无害化、资源化。适用具有生物危害性的废物；难以生物降解及在环境中持久性的废物；易挥发和扩散的废物；闪点低于40的废物；难以安全填埋处置的废物；含有卤素、氮、磷、硫及重金属的

36、有机废物。,焚 烧 机 理,CxHyOzNuSvClw+(x+v+y/4 w/4 z/2)O2 xCO2+wHCl+0.5uN2+vSO2+(y-w)/2 H2O,焚烧,可燃物质 助燃物质 引燃火源,温度 着火条件,二、燃烧过程及动力学,垃圾焚烧固体燃烧：热分解、熔融、蒸发等传质传热过程。1、燃烧形式蒸发燃烧熔化成液体，形成蒸气，与空气扩散混合燃烧分解燃烧先分解，轻的HC挥发，留下固定碳及惰性物，挥发分与空气混合燃烧表面燃烧表面与空气反应燃烧垃圾燃烧是以上三种形式综合过程,二、燃烧过程及动力学,2、焚烧过程(干燥)传导、对流、辐射，垃圾含水率3040，水分影响温度、着火条件、助燃热分解 传热传

37、质燃烧 高温氧化，气相和非均相燃烧过程,3、影响因素,固体粒度温度压力相对速度氧浓度实际操作时是控制温度、停留时间、湍流、过量空气率3T1E,焚烧温度(Temperature)高利于有机物分解、抑制黑烟过高金属挥发、氧化氮产生、燃料消耗、损坏设备垃圾8001100(800900)；废气脱臭800950 含氯废物850；碱金属750800；含氰废物 850900；避免NOx1500,停留时间(Time)指有害组分在焚烧时，组分发生氧化燃烧，使之变成无害物质所需的时间(气态燃烧)；长短影响焚烧的完善程度、炉体容积；取决于粒度和含水率垃圾12s，一般有机废液0.61s，含氰废液3s 废气1s,湍流度

38、(Turbulence)表征垃圾和空气混合程度的指标；大混合程度高燃烧反应完全；方式空气流扰动、机械炉排扰动、流态化扰动、旋转扰动中小炉为固定炉床式炉床下、上送风；二次燃烧室，空气流速控制37m/s,过量空气率(Exceed)过量空气提供充足氧、提高湍流度；过高则降低温度，增加废气量；锅炉：大型(气油)1.051.15，小型、燃煤1.21.4 废物1.32.5,三、焚烧系统,1、前处理系统,地衡,垃圾进厂,垃圾卸料,垃圾贮坑,车辆、地衡、控制间、垃 圾池、吊车、抓斗、破碎和筛分设备、磁选机，以及臭气和渗滤液收集、处理设施等。螺旋给料、炉排进料、推进器给料等,设备、设施 构筑物,2、垃圾焚烧系统

39、,焚烧炉按室单室、多室焚烧方式悬浮、沸腾、层状燃烧、多室炉型固定炉排炉、机械炉排炉、流化床炉、回转窑炉,垃圾贮坑,吊车抓斗,进料,炉排,焚烧炉,焚 烧 技 术,焚烧炉的选评,(悬浮)沸腾流化床粒度小，炉内喷钙脱硫内循环，增加停留时间多室燃烧城市垃圾层燃炉排炉粒度适宜、预处理简单低热值、高灰分的垃圾多室垃圾不同燃烧阶段不同空间进行适用燃烧气体量多的废物旋转筒式焚烧炉有毒有害工业垃圾,机械炉排炉干燥段(30min)、燃烧段(30min)、燃烬段(1h),炉排作用输送固体废物和炉渣搅动废物使空气通入,流化床固定层沸腾流动层循环流动层,回转炉顺流和逆流炉熔融炉和非熔融炉带耐火材料炉,3、余热利用系统,

40、焚烧炉,余热锅炉,汽轮发电机,供汽、供热水,供电,烟气处理系统,喷水冷却,烟气处理系统,废气冷却方式直接水冷却热交换，加热助燃空气(中小)间接冷却余热锅炉，热交换器,废热回收利用方式厂内自用预热助燃空气厂内发电提供蒸汽提供热水,4、烟气处理系统,烟气污染不完全燃烧产物粉尘酸性气体重金属二恶英,半干法+袋式除尘+活性炭系统,四、二次污染的产生与防治,1、二 恶 英 的产生与防治,二恶英定义多氯代二苯并-对-恶英(Polychlorinated dibenzo-p-dioxins,PCDDs)和多氯代二苯并呋喃(Polychlorinated dibenzofurans,PCDFs)总称为二恶英(

41、dioxins)，是氯代三环芳香化合物，由于氯原子的取代数目和位置不同，构成了75种PCDD和135种PCDF，其中17种(2，3，7，8位被氯原子取代的)被认为对人类健康有巨大的危害，其中2，3，7，8-四氯代二苯并-对-二恶英(TCDD)是毒性最大的化合物。毒性与危害及环境标准TEQ TDI,四、二次污染的产生与防治,1、二 恶 英 的产生与防治,四、二次污染的产生与防治,1、二 恶 英 的产生与防治产生燃烧含二 恶英 固体废物；Dickson 等人提出以氯代芳香族化合物为前生体，如氯酚、氯苯等，在飞灰表面通过非均相催化在250400反应而成，即Ullman表面反应。前生体可由垃圾带入，也

42、可能在不完全燃烧过程中形成。Stieglitz 等提出由活性碳颗粒与空气、水分和无机氯化物经Cu(II)催化通过气-固和固-固反应，de novo合成二恶英。,防治垃圾的分类收集；清洁燃烧技术、严格控制燃烧条件，强化3T1E，即燃烧温度大于850，停留时间大于2 S，保证过量的空气，低CO技术，稳定连续燃烧；强化烟气净化，二恶英在飞灰上吸附和生成，烟气中相对较小，降低烟气温度(150180)，可减少二恶英重新生成；通过含有活性碳和石灰乳的布袋除尘器吸收；此外可通过再加热、还原等方法分解。,二恶 英的生成自然界中二恶英的生成森林火灾辣梗过氧化酶(HRP)转化氯酚人类活动产生的二恶英化工生产氯酚、

43、氯代苯氧酸型除草剂、PCBs的生产纸浆漂白过程中产生金属冶炼、燃烧过程二恶英的降解研究光解：溶液中、固体表面、高级氧化生物降解其它：辐射、化学反应,二 恶英 的生成及降解,2、恶臭的产生和防治,产生未完全燃烧的有机物，如有机硫化物、氮化物。防治二次燃烧：高温燃烧或催化燃烧；吸收：水、酸碱溶液、活性炭、分子筛生物分解和冷凝分离垃圾贮坑空气助燃,3、煤烟的产生与防治煤烟的组成及危害煤烟的形成机理碳氢燃料的脱氢、聚合或缩合而生成。防治控制燃烧操作条件3T1E,4、酸性气体的产生及防治产生类别HCl、Cl2、SOx、NOx、有机酸等危害及防治高温腐蚀控制温度150300，添加防腐涂层或衬里。烟气治理干

44、、湿、半干,5、重金属控制技术除尘器去除活性炭吸附化学药剂法湿式洗气塔,5、焚烧残渣的处理处置,焚烧残渣组成金属氧化物、氮氧化物、碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硅酸盐分类：烧结残渣与焚烧残渣焚烧残渣的利用破碎、分选回用，建筑材料烧结残渣的利用建筑材料残渣的处置预处理水泥固化、熔融固化、药剂螯合、酸提安全填埋,五、我国城市垃圾焚烧工艺,垃圾煤流化床混烧技术技术可行性提高热值经济可行性焚烧厂收益上网电价垃圾收费运行成本设备投资 0.070.177元/度 0.5元/度 50元/吨垃圾：煤1：5 500t/d，12MW电力污染物排放可行性二恶英排放大大减少,第二节 其它热处理工艺,热解湿式氧化熔盐焚烧等离子

45、电弧高温分解,一、热解技术,热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解，将大分子的有机物转变为含碳数更少的低分子量物质的过程。,热解过程及产物,有机固体废物 气体（H2、CH4、CO、CO2）+有机液体（有机酸、芳烃、焦油）+固体(炭黑、灰),3(C6H10O5)8H2O+C6H8O（可燃油）+2CO+2CO2+CH4+H2+7C,大分子键断裂、异构化和小分子聚合 废物组成、裂解温度、催化剂等,Eg.纤维素分子裂解,热 解 工 艺 分类,应用废塑料的热解废橡胶的热解城市垃圾的热解(Purox、Torrax)污泥的热解,热解系统进料系统反应器(固定床、流化床、回转窑、分段炉等)回收

46、净化系统控制系统等,二、垃圾气化,焚烧二次污染热效率低事故率高尾气成本高,气化经济性好可混入高热值燃料焦油可制燃料或其它化工原料,预处理,气化炉,净化,交换,精制,甲烷化,城市垃圾等,气化剂（空气/水蒸气、氢等）,CO2、H2S,低、中热值煤气,高热值煤气,CO2,合成气,三、其它,1、湿式氧化基本原理湿式氧化是指有机物在有水介质存在的条件下，加以适当的压力和温度所进行的快速氧化过程。水解 固体溶解，并分解成长链碳氢化合物；扩散 物质扩散并吸附氧气氧化 有机物进一步氧化分解成CO2及H2O 烃醇醛酸-CO2及H2O,特点空气污染较小，污染物存在于水相；有害物质稳定在最高氧化态；适宜处理难生物降

47、解或焚烧处理的物质；可以回收能量和有用物质；操作温度和压力大，一次性投资大。,2、熔盐焚烧法熔盐焚烧是指有机废物和燃烧空气从一种熔盐浴表面的下部引入，在熔盐床内部反应生成二氧化碳和水蒸汽，热气流通过熔盐浴上升，经过第二反应区域，并通过废气净化系统后，排放到大气中。常用熔盐浴:Na2CO3/Na2SO4，温度8001000；Na2CO3去除酸性气体，Na2SO4碳燃烧催化剂。用途：处理DDT、氯丹等有毒农药,3、等离子电弧高温分解,等离子是一种由离子、电子和中性气体组成的部分电离的气体，即气体放电。利用等离子吹管这一装置的放电作用将任何微量气体变成最热的稳定火焰(5万度)，来提供高温热解所需要的

48、能量，强烈的紫外线辐射可以促进有机物的挥发和分解。高温可使各种有机物在重新结合成低分子气体之前还原成原子态。可以得到五倍于输入电流的能量。产生等离子火焰的步骤如下：引入少量气体(Ar、He、H2、O2等)，产生涡旋运动；在吹管内部的电极和外部任何导电体之间形成等离子火焰并持续放电；等离子火焰将电能转变成热能。,第五章 生物处理,1、概述,堆肥化是在人工控制的条件下，使来源于生物的有机固体废物进行生物稳定作用的过程。1)原料来自生物体 2)条件为人工控制 3)生物稳定。,第一节 堆肥化,分类厌氧法 好氧法 间隙堆积法 连续堆积法静态发酵法 动态发酵法露天堆肥法 仓式堆肥法处理对象 生活垃圾、有机

49、污泥、粪便、农林废物,堆肥微生物嗜温菌(1545)：细菌、真菌、放线菌嗜热菌(45)：放线菌、细菌堆肥原理有机物氧化、微生物细胞质的合成和氧化,好氧堆肥基本原理,主发酵,分选、破碎、筛分、混合、养分及水分调节,发酵仓或露天堆积，强制或翻堆搅拌供氧主发酵期412d,前处理,1,2,后发酵,进一步分解难分解有机物，条堆或静态堆肥，2030d,3,贮存,夏冬需贮存，容纳6个月的贮存设备；干燥透气,6,后处理,分选设备去除塑料、玻璃金属、小石块；加入N、P、K制复肥,4,4、影响因素有机物 2080%含水率 5060%溶解有机物、参与代谢、调节堆肥温度氧浓度 1417%温 度 3555 调节通风量控制

50、C/N比 20：130：1pH 值 69 可避免臭气,5、堆肥质量要求及农业效用,质量要求卫生及农业无害不含有重金属等有害物质C/N比20完全熟化、无恶臭肥料成分一定便于运输、保管和使用,农业效用增加土壤有机质改善土壤结构提高土壤功能提高土壤缓冲能力促进植物生长增产作用,6 农业废物资源化,作物废料秸秆还田饲料化(氨化、青贮、微生物发酵)燃料化(热解、沼气、酒精),动物固体废物饲料化肥料化能源化生态化,食品废物生物发酵饲料好氧堆肥,厌氧消化原理,堆肥有机物微生物,有机酸，醇类，O2，NH3，H2S等，能量，微生物,细胞物质,CO2，CH4等，能量,细胞物质,第二节 厌氧消化,厌氧消化原理,厌氧