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1、固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste,华南师范大学化学与环境学院环境工程,【其它】 固体废物的分类；固体废物的污染途径及污染 控制策略；固体废物管理制度；我国固体废物管理标准。,本章重点,第一章 绪论,【概念】固体废物 危险废物 清洁生产“3R”原则 “3C”原则 “3化”原则 全过程管理,2005年4月1日施行的中华人民共和国固体废物污染环境防治法第六章附则的第八十八条第（一）款中定义为： 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
2、、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。,1.1 固体废物的概念与定义,按中华人民共和国固体废物污染防治法,危险废物,工业固体废物,城市生活垃圾,固体废物,生活垃圾的特点,增长速度快，产生量不均匀,1,成分复杂、多变，有机物含量高,2,主要成分为碳，其次为氧氢氮硫,3,处理处置方式目前仍以填埋为主,4,表1-2 主要工业固体废物的来源和分类,（3）危险废物中华人民共和国固体废物污染环境防治法中将危险废物规定为： 列入国家危险废物名录或是根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定具有危险特性的废物。,（3.1）危险废物的特征及鉴别标准危险废物的特性通常包括急性毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、
3、浸出毒性和疾病传染性。根据这些性质，世界各国均制定了自己的鉴别标准和危险废物名录。 我国危险废物共分为47类(可在国家环保总局网站下载）。 同时国家制定危险废物鉴别标准。国家规定，“凡名录所列废物类别高于鉴别标准的属危险废物，列入国家危险废物管理范围；低于鉴别标准的，不列入国家危险废物管理。”,由此可以看出，我国危险废物的鉴别、分类分为两个步骤： 第一步，将国家危险废物名录中所列废物纳入危险废物管理体系； 第二步，通过鉴别标准将危险性低于一定程度的废物排出危险废物之外，即加以豁免。,危险固 体 废 物,放射性,H 钢腐蚀深度,鉴别标准,2.2 固体废物污染的危害,主要有以下方面：（1）侵占土地
4、；（2）污染土壤；（3）污染水体；（4）污染大气： 主要通过飘逸扩散，如固体废物焚烧的二次污染；（5）影响环境卫生：主要是感官污染并引起疾病传播（如城市垃圾）；,3 固体废物污染的控制,污染控制 措施,何为清洁生产？,何为清洁生产？ 中华人民共和国清洁生产促进法于2002年6月29日颁布，2003年1月1日起施行，共六章四十二条。 本法所称清洁生产，是指不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免生产、服务和产品使用过程中污染物的产生和排放，以减轻或者消除对人类健康和环境的危害。 在中华人民共和国领域
5、内，从事生产和服务活动的单位以及从事相关管理活动的部门依照本法规定，组织、实施清洁生产。,主要措施有四个：(1)改革生产工艺，包括三个方面： 采用无废或少废技术 采用精料 提高产品质量(2)发展物质再循环利用工艺 固废有“放错地方的资源”之称，将第一种产品的废物作为第二种产品的原料，依次推之，既可减少固废量，又达到了节约资源的目的，如火电厂建粉煤灰制品厂。,(3) 综合利用 硫铁矿烧渣：可回收铁，剩余部分主要含硅、铝，可作建材制品； 废胶片： 回收银； 废催化剂：回收铂；(4) 进行无害化处理 经消毒、焚烧、热解、氧化还原、固化等处理，将固废中的有害组分转化为无害或达到排放标准。,1）固体废物
6、处理（Treatment of Solid Wastes）：指通过物理、化学、生物等不同方法，使固体废物转化为适于运输、储存、资源化利用以及最终处置的一种过程。2）固体废物处置（Disposal of Solid Wastes）：主要解决固废的归属问题，是固废污染控制的末端环节，指最终处置（final disposal）或安全处置（secure disposal）。,4.1 固体废物处理与处置的含义,固体废物管理遵循下列原则： (1) “三化”原则;(2) 全过程管理原则;(3) 循环经济理念下的固体废物管理原则,(1)“三化原则”,减量化指减少固废的产生量和排放量（数量、体积、种类、 降低有
7、害成分的浓度、减轻或消除有害废物的危险特性）,资源化指采取管理和工艺措施从固废中回收物质和能源，加速物质和能源的循环，创造经济价值的广泛的技术方法（物质回收；物质转换；能量转换）。,无害化指对已产生又无法或暂时尚不能综合利用的固废，经过物理、化学或生物方法，进行对环境无害或低危害的安全处理处置，达到废物的消毒、解毒或稳定化，以防止或减少固废的污染危害。,“3C 原则” Clean 避免产生 Cycle 综合利用 Control 妥善处置“3R原则” Reduce 减少产生 Reuse 再利用 Recycle 再循环,(2)固体废物全过程管理,对固体废物产生收集运输综合利用处理贮存处置实行全过程
8、管理，在每一环节都将其作为污染源进行严格的控制。,概念：本质上是一种生态经济，要求应用生态学规律来指导人类社会的经济活动。是一种新型的、先进的经济形态，集经济、技术和社会于一体的系统工程。,生产者：厂矿企业消费者：利用生产者提供的产品分解者：把产生的副产品和废物 进行处置、转化的部门。,生产者（植物群落、自氧细胞）消费者（动物群落）分解者（细菌真菌土壤小动物）,(3) 循环经济理念下的固体废物管理原则,循环经济示意图：,新开采资源,自然资源,生产,产品,消费过程,废物,作为再生资源循环利用,作为再生资源循环利用,其他生产,企业内部的小循环： 促进原料和能源的循环利用，企业的清洁生产；企业之间的
9、中循环： 企业间共生形成的生态工业链；社会整体大循环： 大力发展绿色消费市场和产品消费后的资源再生回收，由此形成“自然资源产品再生资源”的整体社会循环，完成循环经济的物质闭环运动,循环经济的三个层次：,第二章 固体废物的收集、运输及中转,城市垃圾收运并非单一阶段操作过程，通常需包括三个阶段，构成一个收运系统。 第一阶段是搬运与贮存（简称运贮），是指由垃圾产生者（住户或单位）或环卫系统收集工厂从垃圾产生源头将垃圾送至贮存容器或集装点的运输过程。 第二阶段是收集与清除（简称清运）通常指垃圾的近距离运输。一般用清运车辆沿一定路线收集清除容器或其它贮存设施中的垃圾，并运至垃圾中转站的操作，有时也可就近
10、直接送至垃圾处理厂或处置场。 第三阶段为转运，特指垃圾的远途运输。即在中转站将垃圾转载至大容量运输工具上，运往远处的处理处置场。,空气输送（正压、负压）,城 市 垃 圾 收 集 系 统,连 续 收 集,非 连 续 收 集,管道输送,水力输送,1、垃圾收集系统,2、非连续收集系统操作方法,操作方法：二种类型，三种方式,拖曳(移动)容器(Mobile container)系统 简便模式：多次旅程 交换模式：需备用垃圾桶 固定容器(Fixed container)系统 只收集垃圾而不带走容器,下图为危险废物运输清单共五联及分送情况。其中第一联由废物产生者送交环保局，第二联由废物产生者保存，第三联由处
11、置场工作人员送交环保局，第四联由处置场工作人员保存，第五联由废物运输者保存。实践证明，这是一种有效的防止危险废物在运输时向环境扩散的措施。,五联单,第三章 固体废物的预处理,主要内容固体废物的压实处理固体废物的破碎处理固体废物的分选技术污泥浓缩、调理与脱水处理,【概念】压实 压缩比破碎比 破碎段 低温破碎 筛分效率 等降比 重介质【理论和方法】 压实效果的度量；压实设备评价；影响破碎效 果的因素；破碎方法及工艺；常见分选方法及原 理；影响筛分效率的因素；常见分选设备；固体废物水分存在方式；脱水浓缩方法及常见机械。,本章重点,为判断压实效果，比较压实技术与压实设备的效率，常用下述指标来表示废物的
12、压实程度。空隙比与空隙率（1） 空隙比：e=Vv/Vs（2）空隙率：=Vv/Vm 空隙比或空隙率越小，则表明压实程度越高，相应的容重越大,三、固体废物压实程度的度量,体积减少百分比R(%) = (Vi - Vf)/Vi100R 体积减少百分比（%），Vi 压实前废物的体积（m3），Vf 压实后废物的体积（m3）。压缩比与压缩倍数（1） 压缩比 定义为： r = Vf/Vi (r1) 显然，r越小，说明压实效果越好。（2）压缩倍数 (n) 定义为： n = Vi/Vf (n1),三、破碎难易程度衡量,硬度：指物料抵抗外界机械力侵入的性质。硬度越高，破碎越困难,固体废物破碎的难易程度：通常用机械强
13、度或硬度来衡量。,机械强度: 指固体废物抗破碎的阻力，通常用静载下测定的抗压强度为标准来衡量。,四、破碎方法,破碎同时兼分级分选,五、破碎设备技术指标,破碎比与破碎段,1、破碎比定义：原废物粒度与破碎产物粒度的比值表示废物粒度在破碎过程中减小的倍数破碎机的能量消耗和处理能力与破碎比有关,E=cln(D/d)E单位动力消耗，KW h/tc动力消耗常数，KW h/tD废物原始尺寸; d 废物最终尺寸,(1)极限破碎比：用废物破碎前的最大粒度与破碎后最大粒度的比值来确定；在工程设计中常被采用,2、破碎比表示方法,(2)真实破碎比：用废物破碎前的平均粒度与破碎后平均粒度的比值来确定。能较真实地反映破碎
14、程度，在科研及理论研究中常被采用,3、破碎段定义：固体废物每经过一次破碎机称为一个破碎段,总破碎比（i）：等于各段破碎比（i1，i2，in）的乘积,一般破碎机的破碎比在330，磨碎机的破碎比在40400；破碎处理中如仅通过一个破碎机难以达到要求的粒度，所以需要几级破碎段。,七、破碎设备,常见破 碎设备,颚式破碎机 简单摆动式 复杂摆动式 综合摆动式,锤式破碎机 Hammer Mills式 BJD型 Movorotor型双转子,辊式破碎机 光辊、齿辊 单齿辊 双齿辊,粉磨机 球磨机 自磨机,剪切破碎机 Von Roll型往复式 Lincle-mann型 旋转剪切式,冲击式破碎机 Universa
15、型 Hazemag型,分选方法,粒度差异 筛选(筛分) 密度差异 重力分选 磁性差异 磁力分选 导电性差异 电力分选 光电性差异 光电分选 摩擦性差异 摩擦分选 弹性差异 弹跳分选,固体废物分选方法,机 械 分 选,手工分选,卫生条件差， 但识别能力强,二、筛分 （Screening）,原理,利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗、细粒物料分离的过程分离过程可看作由物料分层和细粒透筛两个阶段组成，物料分层是完成分离的条件，分层结果是大颗粒在上，小颗粒在下；细粒透筛是分离目的，使小颗粒透过筛孔成为筛下物粒度小于筛孔尺寸3/4的颗粒，容易通过粗粒形成的间
16、隙到达筛面透过筛孔，称为“易筛粒”；粒度大于筛孔尺寸3/4的颗粒，很难通过粗粒形成的间隙，而且粒度越接近筛孔尺寸就越难透筛，这种颗粒称为“难筛粒”,影响筛分效率的因素,影响筛分效率因素,重力分选分类,重力分选可分为重介质分选、跳汰分选、风力分选和摇床分选等,各种重力分选方式的原理和适用条件,污泥,污泥水分形式,固体废物中水的存在形式,存在颗粒间歇中的水。约 占固体水分的70%左右，用浓缩法分离,在毛细管中充满的水分.约占水分的20%左右，采用高速离心机脱水、负压或正压过滤 机脱水,吸附在颗粒表 面的水，约占 水分的7%，可用加热法 脱除,在颗粒内部或微 生物细胞内的水，约占水分的3%,可采用生
17、物法破坏细胞膜除去胞内水或高温加热法、冷冻法去除,间隙水,毛细管水,表面吸附水,内部水,1、污泥浓缩,通过去除污泥颗粒间的自由水分，以达到减容的目的,浓缩方法：,重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩,2、污泥调理,污泥调理就是采用物理、化学或者生物的方法，通过压缩絮体的体积、改变絮体的亲水性、代谢絮体中的胶体物质等途径，使絮体中的间隙和吸附水分减少，从而有利于污泥脱水,调理方法：,化学调理、温差调理和生物絮凝调理,污泥机械脱水方法,真空过滤脱水、压滤脱水、滚压脱水、离心脱水,【概念】稳定化固化 浸出率增容比 浸出速率 【方法原理】 重金属稳定化方法及适用对象； 有机污染物的氧化解毒处理方法及适用对象；
18、 固化处理的方法原理及优缺点； 稳定化固化效果的评价指标。,本章重点,第四章 固体废物固化处理技术,（1）固化(Solidification)：在危险废物中添加固化剂，使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。（2）稳定化(Stabilization) ： 将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性的过程。化学稳定化&物理稳定化。 （3）包容化技术。是指用稳定剂、固化剂凝聚，将有毒物质或危险废物颗粒包容或覆盖的过程。 目的：对危险废物、其它处理过程残渣及被污染的土壤进行处理。使危险废物中所有污染组分呈现化学惰性或被包容起来，减少后续处理与处置的潜在危险。,Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、
19、Zn等重金属的化学稳定化技术,有 毒 有 害 物 质,含氯的挥发性有机物、硫醇、酚类、氰化物等有机污染物的氧化解毒技术,利用化学药剂通过化学反应。具有相对持久性 。,稳 定 化 处 理,重 金 属 化 学 稳 定 化,理论上1058g臭氧/度电 实际150g/度电，费用高 自由能高，强氧化剂 有紫外线照射时：,氯和漂白粉。用氯的氧化物破坏剧毒的氰化物是一种经典方法：在pH 10,铁做催化剂产生OH 35%50%，紫外线功率500W/L,五氯酚污染的土壤，99.9%，有机碳,第五章 固体废物的生物处理,5.1 概述 5.2 固体废物的好氧堆肥化 5.3 固体废物的厌氧消化处理,固体废物处理与处置
20、 Treatment and Disposal of Solid Waste,处理方法,好氧堆 肥处理,厌氧消 化处理,微生物浸出,其它生物 处理方法,堆肥化（composting）: 在人工控制的环境下，依靠自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的微生物学过程,厌氧消化: 也称厌氧发酵，指在厌氧状态下利用微生物使固体废物中有机物转变为CH4和CO2的过程,微生物浸出: 利用微生物新陈代谢过程或代谢产物将废物中目的元素转变为易溶状态并得以分离的过程,蚯蚓床技术 废物生产单细胞蛋白等,1,4,2,3,好氧堆肥过程,适应新环境,嗜温性细菌、酵母菌
21、、放线菌分解最易分解的可溶性物质，淀粉、糖类增多，温度45,嗜热性微生物、细菌；残留可溶性物质，纤维素、半纤维素、蛋白质，温度4570,嗜温性微生物、多为难分解物质，温度,、好氧堆肥化过程温度变化规律,影响因素,有机物含量,二、 厌氧消化 三阶段理论,第一阶段,水解和发酵阶段。在这一阶段中复杂有机物在微生物(发酵菌)作用下进行水解和发酵。多糖先水解为单糖，再通过酵解途径进一步发酵成乙醇和脂肪酸等。蛋白质则先水解为氨基酸，再经脱氨基作用产生脂肪酸和氨。脂类转化为脂肪酸和甘油，再转化为脂肪酸和醇类。,第二阶段,产氢、产乙酸阶段(即酸化阶段)。在产氢产乙酸菌的作用下，把除甲酸、乙酸、甲胺、甲醇以外的
22、第一阶段产生的中间产物，如脂肪酸(丙酸、丁酸)和醇类(乙醇)等水溶性小分子转化为乙酸、H2和CO2。,第三阶段,产甲烷阶段。甲烷菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和(H2+CO2)等基质通过不同的路径转化为甲烷，其中最主要的基质为乙酸和(H2+CO2)。厌氧消化过程约有70%甲烷来自乙酸的分解，少量来源于H2和CO2的合成。,从发酵原料的物性变化来看，水解的结果使悬浮的固态有机物溶解，称之为“液化”。发酵菌和产氢产乙酸菌依次将水解产物转化为有机酸，使溶液显酸性，称之为“酸化”。甲烷菌将乙酸等转化为甲烷和二氧化碳等气体，称之为“气化”。,含水率对厌氧发酵的影响,湿式发酵（低浓度发酵）：TS 15%干式发酵（高浓度发酵）：TS 15%,The end！,
