理的試驗(yàn)與研究(趙由才)

1、礦化垃圾、廢塑料等固體廢物資源化工藝與機(jī)理的試驗(yàn)與研究（趙由才）1.研究的背景與方向固體廢物包括城市生活垃圾、有害有毒固體廢物和無毒無害固體廢物三大類。有害有毒廢物 乂稱為危險廢物，包括醫(yī)院垃圾，廢樹脂，藥渣，含重金屬污泥，酸和堿廢物等。無毒無害廢物指 粉煤灰，建筑垃圾等。這里僅涉及城市生活垃圾和冇害冇毒固體廢物二大類。目前我國有700朋城市，每年可以收集到的城市生活垃圾1.4億噸（2000年）。另外我國述有 2300多座縣城,其生活垃圾量未統(tǒng)計(jì)，估計(jì)年產(chǎn)0. 4-0. 5億噸。對于20300多座建制鎮(zhèn)，其生活 垃圾量未知，佔(zhàn)計(jì)年產(chǎn)0. 4 0.5億噸。在全世界，估計(jì)年產(chǎn)10-12億噸。根據(jù)我

2、國冃前的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展水平，在當(dāng)前和今后相當(dāng)長的時期內(nèi)，城市生活垃圾仍然以填埋為 主，輔之以焚燒、堆肥等其它處理方法。近年來，各個城市強(qiáng)調(diào)生活垃圾源頭分類收集，但分類示 各類垃圾的出路比較困難，處理技術(shù)不完善，使垃圾分類收集遇到了很人障礙。另外，在處理過 程屮，二次污染控制有待加強(qiáng)。工業(yè)固體廢物種類繁多，成分復(fù)雜，其污染控制與資源化方法包括去毒化、填埋、焚燒、回用和資 源化等。有些工業(yè)固體廢物中，有害有毒物質(zhì)的含量并不高，如珞渣，汞渣、磷渣等，但處理難度 相當(dāng)人。另外，我國人多數(shù)金屬資源貧礦較多，品位低，單位產(chǎn)品的固體廢棄物產(chǎn)生量相當(dāng)人。絕 人部分人型企業(yè)建造了自己的固體廢物堆放場，但由于未采

3、取嚴(yán)格的環(huán)保措施，仍存在污染環(huán)境的 情況；山于長期缺乏科學(xué)的管理體系和配套的處理處置技術(shù)，大部分廢物未經(jīng)處理而直接排入環(huán)境, 造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。每年還有2000多萬噸廢物直接傾入江河湖海；全國每年都發(fā)生大量的固體 廢物污染事故，引起大量的壞境糾紛案件。作為環(huán)境工程專業(yè)的主要研究方向之一，固體廢物正在逐步受到重視。我校是我國最早開展固體廢 物研究與教學(xué)的單位之一，經(jīng)過20多年的努力，在科研方而已經(jīng)處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，在教學(xué)方面, 是國內(nèi)極少數(shù)在大專生、本科生、碩士生和博士綸均開設(shè)固體廢物完整系列課程的高校之一，所培 養(yǎng)的固體廢物方向碩士生和博士生數(shù)量和質(zhì)量處在國內(nèi)而列。綜合科研和教學(xué)實(shí)力，固體廢

4、物方向 已經(jīng)成為我校壞境工程專業(yè)在國內(nèi)具有相當(dāng)影響的方向之一，得到國內(nèi)外同行的公認(rèn)。長期以來，我國主要在水污染控制方而培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)人才，在固體廢物方而相對薄弱。隨著各級政 府對環(huán)境保護(hù)的日益重視，與水污染控制一樣，對i古i體廢物的污染控制與資源化研究和丿應(yīng)用也li益 受到重視，國家對固體廢物方向的人才需求越來越人，許多高校、科研院所、環(huán)保企業(yè)均不斷地希 望我校推薦固體廢物方而的人才。h前，固體廢物方面發(fā)人才缺口很大，急需加速發(fā)展和投入，以 滿足社會的需求。2.實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)與內(nèi)容礦化垃圾這里指填埋場埋入或堆放多年（在上海一般至少在8-10年以上，北方地區(qū)10年以上）的城市生活垃圾（原生垃圾中不含或

5、含量小于10%粉煤灰）。我國現(xiàn)有兒十座衛(wèi)主和準(zhǔn)衛(wèi)生城市生活垃圾填埋場和一般堆場，已填入或堆放垃圾兒千萬噸。當(dāng)中 的一些垃圾經(jīng)8-10年的降解后，基本上達(dá)到了穩(wěn)定化狀態(tài)，因而被稱為礦化垃圾。在上海市，這 種礦化垃圾至少有4000萬噸（老港垃圾填埋場2000萬噸，市區(qū)和郊區(qū)歷年來的堆場、江鎮(zhèn)堆場 等近2000萬噸）。北京、天津、廣州等城市所堆存的礦化垃圾估計(jì)也有兒千萬噸。因此這些礦化 垃圾的資源非常充足，可以認(rèn)為是取z不絕用z不盡的。同時礦化垃圾還含有大量的具有很強(qiáng)住存 和降解能力的微生物。在填埋場中，這些微生物可降解諸如纖維索、半纖維索、多糖和木質(zhì)索等難 降解冇機(jī)物，因此是一種性能非常優(yōu)越的生物

6、介質(zhì)，只要條件合適，完全可用來降解廢水中的冇機(jī) 物。礦化垃圾經(jīng)過開采，可以得到50-60%的有機(jī)細(xì)料，10-15%的可回收利用的物站（塑料、玻璃、 金屬等）。有機(jī)細(xì)料可以用于處理有機(jī)廢水（包括填埋場滲濾水），也可以作為園林綠化的有機(jī)吧 料，這在上海市當(dāng)前大規(guī)模綠化運(yùn)動中是很冇意義的?？苫厥瘴锲方?jīng)適當(dāng)處理后（清洗等），可以 出售給有關(guān)廠家再生利用，經(jīng)濟(jì)與社會效益相當(dāng)明顯。礦化垃圾開采己經(jīng)成為歐盟國家和h本等國家的重要研究與實(shí)踐領(lǐng)域。由于歷史原因，國內(nèi)外均存 在大量生活垃圾堆場。目前，這些堆場己經(jīng)穩(wěn)定化，可以開采。同吋，山于這些堆場的環(huán)境已經(jīng)受 到嚴(yán)重污染，因此必須對己經(jīng)穩(wěn)定化的礦化垃圾進(jìn)行開采，

7、并對完成開采后的堆場土地進(jìn)行住態(tài)修 復(fù)，使土地具有利用價值。主要研究內(nèi)容如下礦化垃圾表征主要是物理與化學(xué)表征，如礦化垃圾的篩分以分選出細(xì)料、塑料、纖維、玻璃等；細(xì)料的浸出毒性、 水溶性、物理與化學(xué)性質(zhì)等。通過本實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生掌握礦化垃圾形成、礦化垃圾分選與分類的原 理，垃圾預(yù)處理的基木概念和過程。采用的方法包括手選、機(jī)械分選、粉碎機(jī)和破碎機(jī)處理、水浸 取和酸浸取等。礦化垃圾牛物吸附工藝與機(jī)理研究己經(jīng)表明，礦化垃圾屮的微生物具有極強(qiáng)的生物吸附與降解能力，可以吸附有機(jī)氣體和廢水小 的污染物和重金屬以第1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容得到的、經(jīng)過預(yù)處理后的礦化垃圾細(xì)料為介質(zhì)，吸附水中的磷（無機(jī)與冇機(jī)形態(tài)）， 氨-氮，滲濾

8、液和畜禽廢水中的污染物等。采用間歇性和連續(xù)性實(shí)驗(yàn)方法。采用搖床振蕩實(shí)驗(yàn)方法，確定礦化垃圾吸附的等溫線和吸附機(jī)理，使學(xué)生認(rèn)識到礦化垃圾是可以資 源化利用的，并掌握資源化利用的基本方法。3有毒有害有機(jī)物在礦化垃圾中的生物降解過程在第1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容得到的、經(jīng)過預(yù)處理后的礦化垃圾細(xì)料中加入環(huán)境內(nèi)分泌干擾物，通過改變礦化垃 圾的濕度、溫度等，研究礦化垃圾中這些內(nèi)分泌t擾物的生物降解過程和機(jī)理。釆用間歇性和連續(xù) 性實(shí)驗(yàn)方法。通過木實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識垃圾的復(fù)雜性和環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（如苯二酚等）的木質(zhì)概念，掌握和應(yīng) 川牛物降解的概念。5個學(xué)生在進(jìn)行以上研究時，可以選樣某一方面的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但5個學(xué)住的研究是一個整

9、體， 覆蓋上述3方面的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過小組討論和實(shí)驗(yàn)，要求5個學(xué)生對3方面內(nèi)容均冇所 了解，交叉參與研究工作。創(chuàng)新點(diǎn)木科生參與上述實(shí)驗(yàn)研究，是一種全新的人才培養(yǎng)方式國內(nèi)外首次采用量大面廣的礦化垃圾生物吸附和降解污染物，為礦化垃圾的資源化利用和認(rèn)識礦化 垃圾的本質(zhì)開創(chuàng)新的途徑和方法3. 實(shí)驗(yàn)要求通過本實(shí)驗(yàn)要求達(dá)到卜-述目的：學(xué)習(xí)和掌握文獻(xiàn)資料的檢索和應(yīng)丿ij。鞏固實(shí)驗(yàn)操作技能，學(xué)習(xí)運(yùn)用固體廢物浸出毒性、分選、分類、篩分、粉碎與破碎、振蕩、吸附、 比色分析、礦化垃圾、垃圾填埋等處理技術(shù)和概念。經(jīng)過對試驗(yàn)結(jié)果的分析評價和理論探討，鞏固所學(xué)的化學(xué)，物理、生物等學(xué)科的基礎(chǔ)知識和有關(guān) 的專業(yè)知識，培

10、養(yǎng)和提高科學(xué)研究能力。通過整個實(shí)驗(yàn)過程，培養(yǎng)和鍛煉發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的綜合能力，主觀能動性和創(chuàng)新 思維得到啟發(fā)和提高。4. 學(xué)生應(yīng)具備的基礎(chǔ)知識（1 ）生物化學(xué)方面的棊礎(chǔ)知識（2 ）固體廢物處理與資源化基本知識5. 實(shí)驗(yàn)過程第一階段：學(xué)生通過檢索和杳閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)岀試驗(yàn)方案，包活實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，原理，裝置 構(gòu)思，所需設(shè)備儀器、試劑，操作步驟。第二階段：指導(dǎo)教師審査學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境條件等具體情況，與學(xué) 生討論并修正設(shè)計(jì)方案，確定試驗(yàn)計(jì)劃，提供相關(guān)裝置設(shè)備。第三階段：學(xué)生按口己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行全過程操作（包括溶液配制，安裝試驗(yàn)裝置，采樣等）， 試驗(yàn)完成示整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

11、，對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析評價，提交正式試驗(yàn)報(bào)告。第四階段：教師對實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評價，并將評價意見反饋給學(xué)生。6. 實(shí)驗(yàn)人數(shù)：每組實(shí)驗(yàn)學(xué)生數(shù)為35人7實(shí)驗(yàn)時數(shù)：學(xué)生實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)時間為54學(xué)時8學(xué)分：2學(xué)分9質(zhì)量控制學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，經(jīng)指導(dǎo)教師初審合格后，將實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)紀(jì)錄、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等 提交環(huán)境科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)質(zhì)量審核小纟r,對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)質(zhì)量進(jìn)行審核（必要時，可對學(xué)生進(jìn)行面試答 辯），經(jīng)審査合格后，給了學(xué)分。對不合格的實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)牛補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)，直到達(dá)到實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為止。10. 其它學(xué)牛選修木實(shí)驗(yàn)的程序，按學(xué)院統(tǒng)一的選課程序?qū)嵤?；外專業(yè)學(xué)綸也可選修和參加本實(shí)驗(yàn)。11. 參考資料趙由才主編，實(shí)用環(huán)境工程手冊

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