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文檔簡(jiǎn)介

1、第九章 固體廢物與城市垃圾管理系統(tǒng)第一節(jié) 概述第二節(jié) 固體廢物的性質(zhì)第三節(jié) 固體廢物的產(chǎn)量與減少產(chǎn)量的途徑第四節(jié) 固體廢物與城市垃圾的管理第一節(jié) 概述n一、固體廢物的概念一、固體廢物的概念n固體廢物:指人類一切活動(dòng)過程產(chǎn)生的,對(duì)所有者不再具有使用價(jià)值而被廢棄的固態(tài)或半固態(tài)的物質(zhì)。n廢渣:生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物n垃圾:生活活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物n固體廢物的概念隨時(shí)、空的變遷而具有相對(duì)性第一節(jié) 概述n二、固體廢物產(chǎn)生的途徑與分類二、固體廢物產(chǎn)生的途徑與分類n1.固體廢物產(chǎn)生的途徑:人類的活動(dòng)n減少廢棄物的產(chǎn)生是治理固體廢物垃圾的根本途徑n2.固體廢物的分類:n(1)工業(yè)固體廢物n(2)城市垃圾工業(yè)

2、固體廢物來 源主要固體廢物礦 業(yè)廢石、尾礦、煤礦石、廢舊設(shè)備、廢木材等機(jī)械工業(yè)金屬碎屑、鑄造廢料、廢舊設(shè)備與機(jī)械、污水處理泥渣等電力工業(yè)煤灰渣、粉煤灰、廢設(shè)備等輕紡食品工業(yè)廢橡膠、廢塑料、纖維與碎布、染料廢渣、金屬屑、碎玻璃、廢罐頭瓶、爐渣、水處理污泥核工業(yè)放射性玷污設(shè)備、管道、零件、玻璃等建材工業(yè)水泥窯渣、石灰窯渣、破碎泥瓦、粉塵等第一節(jié) 概述n三、固體廢物對(duì)人類環(huán)境的危害三、固體廢物對(duì)人類環(huán)境的危害n1.占據(jù)大片土地n2.污染土壤與水體,危害人類健康n3.污染大氣,影響環(huán)境衛(wèi)生第一節(jié) 概述n四、固體廢物與城市垃圾管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介四、固體廢物與城市垃圾管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介n1.固體廢物產(chǎn)源地管理:減少固

3、體廢物的產(chǎn)生,并對(duì)產(chǎn)生的物質(zhì)進(jìn)行分類n2.分散堆存n3.收集系統(tǒng)n4.轉(zhuǎn)移與運(yùn)輸n5.處理與材料回收n6.最終處置第二節(jié) 固體廢物的性質(zhì)n一、工業(yè)廢物與城市垃圾的不同一、工業(yè)廢物與城市垃圾的不同:n工業(yè)固體廢物有明顯的行業(yè)生產(chǎn)特征,有些行業(yè)產(chǎn)生有毒、有害或危險(xiǎn)固體廢物,需要進(jìn)行特殊處理n工業(yè)固體廢物大部分含有可利用的資源,需要回收有用資源n城市垃圾一般集中管理與處置n二、城市垃圾物理成分與分析方法二、城市垃圾物理成分與分析方法n1.城市垃圾的物理成分n美國將城市垃圾分為食品垃圾、紙類、塑料橡膠與皮革類、紡織品類、庭院廢物、廢木料、金屬品類、玻璃與陶瓷類、渣土類等九個(gè)組分n我國將城市垃圾分為有機(jī)

4、類、無機(jī)類與廢品三個(gè)組分二、城市垃圾物理成分與分析方法二、城市垃圾物理成分與分析方法n2.城市垃圾物理成分分析法n(1)手工采樣分選法:n在收集點(diǎn)選取一卡車有代表性的廢物,以四分法逐級(jí)分離至每份100200kg,取其中的一份按物理組分的類別用手工分選,將分選好的每分裝入已知皮重與容積的容器中,并壓實(shí)到與原貯存器內(nèi)廢物相似的密實(shí)狀態(tài),測(cè)量其體積與質(zhì)量,計(jì)算各組分的百分率。n(2)攝影分析法三、城市垃圾的物理性質(zhì)n1.含水率含水率:n將測(cè)重后的標(biāo)準(zhǔn)樣品置于77oC恒溫干燥24小時(shí)后再測(cè)重n M(%)=(W-d/W)*100n2.城市垃圾顆粒表觀尺寸分布城市垃圾顆粒表觀尺寸分布:n以顆粒的最大尺寸與

5、通過篩子的比率表示n3.容重容重:指在收集站堆放條件下單位體積固體廢物的質(zhì)量四、城市垃圾的化學(xué)性質(zhì)n1.化學(xué)組分n(1)近似分析:包括含水率、揮發(fā)性物質(zhì)重量百分率(950oC灼燒損失重量百分率)、殘余碳與不燃燒物和灰分量n(2)基礎(chǔ)成分分析:包括固體廢物中C、H、O、N、S、水分及不可燃燒物的百分率n2.熱值n杜朗公式:HW=337C+14428(H-O/8)+95S五、有毒有害固體廢物的鑒別n1.定義定義:凡能引起或?qū)е氯祟惻c動(dòng)物死亡或嚴(yán)重疾病的固體廢物稱為有毒有害固體廢物。n2.性質(zhì)的鑒別與標(biāo)準(zhǔn)n(1)易燃性n(2)腐蝕性n(3)化學(xué)反應(yīng)性n(4)浸出毒性n(5)急性毒性n(6)放射性n(

6、7)變異性第三節(jié) 固體廢物的產(chǎn)量與減少產(chǎn)量的途徑n一、固體廢物的產(chǎn)量與計(jì)算方法一、固體廢物的產(chǎn)量與計(jì)算方法n1.城市垃圾:Qm=RmPmn2.工業(yè):Qi=RiPin二、固體廢物的產(chǎn)率統(tǒng)計(jì)方法二、固體廢物的產(chǎn)率統(tǒng)計(jì)方法n1.重量負(fù)荷實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)分析法n2.重量-體積實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)分析法n3.物料衡算分析法:僅適用于產(chǎn)生固體廢物的小單元,以質(zhì)量守恒定律為依據(jù),即物料的總投入量等于物料的總產(chǎn)出量Q投入投入=Q輸出輸出=Q產(chǎn)品產(chǎn)品+Q副產(chǎn)品副產(chǎn)品+Q流失流失+Q廢物廢物第三節(jié) 固體廢物的產(chǎn)量與減少產(chǎn)量的途徑n三、減少固體廢物產(chǎn)量的途徑三、減少固體廢物產(chǎn)量的途徑n1.降低單位產(chǎn)品原料用量、延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命n2.由

7、廢物中回收有用物料n3.提高物品重復(fù)利用次數(shù)第四節(jié) 固體廢物與城市垃圾的管理n一、城市垃圾的堆貯及管理一、城市垃圾的堆貯及管理n1.城市垃圾就地管理體制n2.城市垃圾臨時(shí)貯存站n(1)貯存容器帶有封蓋為宜n(2)設(shè)置適宜地點(diǎn)為貯存站n(3)垃圾就地檢選與加工二、城市垃圾的收集n(一)城市垃圾的收集方式n1.居民區(qū)生活垃圾的收集:n(1)路邊收集:最為方便,費(fèi)用較低n(2)小巷收集n(3)院落收集n2.商業(yè)與公共建筑垃圾的收集:n(1)路邊或小巷收集n(2)大容積或固定型容器收集二、城市垃圾的收集n(二)收集系統(tǒng)類型n1.拖運(yùn)容器系統(tǒng):將貯存站已裝滿垃圾的容器用運(yùn)輸車直接拖運(yùn)到處理中心或轉(zhuǎn)運(yùn)站,

8、卸空后的容器返運(yùn)回原站或其他站。n適用于垃圾產(chǎn)率較高的區(qū)域n2.定點(diǎn)容器系統(tǒng):在貯存站設(shè)置固定的小型容器若干個(gè),收集卡車沿一定路線逐站收集垃圾。二、城市垃圾的收集n(三)收集系統(tǒng)分析n1.收集系統(tǒng)操作運(yùn)行模式n(1)拖運(yùn)容器系統(tǒng)n傳統(tǒng)模式和交換容器模式兩種n(2)定點(diǎn)容器系統(tǒng)二、城市垃圾的收集n2.術(shù)語定義:n(1)貯存站裝卸車操作(P)(相對(duì)恒定)n拖運(yùn)容器系統(tǒng) PhCSn定點(diǎn)容器系統(tǒng) PSCSn(2)往返路途運(yùn)行(h)(決定因素)n拖運(yùn)容器系統(tǒng) hhCSn定點(diǎn)容器系統(tǒng) hSCSn(3)卸料站卸料操作(S)(相對(duì)恒定)n(4)無效操作因數(shù)(W)nW=上下班交接時(shí)間W1+由始發(fā)站至收集站與收班

9、回始發(fā)站的時(shí)間W2+車輛維修時(shí)間W3+交通阻塞時(shí)間W4+規(guī)定休息時(shí)間W5等,取經(jīng)驗(yàn)值為0.10.25二、城市垃圾的收集n3.拖運(yùn)容器收集系統(tǒng)操作運(yùn)行數(shù)學(xué)模型n車輛往返一次需要的時(shí)間(h):nThCS=(PhCS+hhCS+S)/(1-W)n當(dāng)PhCS和S相對(duì)恒定時(shí),h取決于速度(v)與距離(x)n通過統(tǒng)計(jì)分析得:v=x/a+bxn即 x/v=a+bxn而 x/v=hhCS 則 hhCS=a+bxn則則 ThCS=(PhCS+a+bx+S)/(1-W)n每日往返次數(shù)每日往返次數(shù)Nd=(1-W)H / (PhCS+a+bx+S)a、b為經(jīng)驗(yàn)運(yùn)程常數(shù)二、城市垃圾的收集n4.定點(diǎn)容器收集系統(tǒng)操作運(yùn)行數(shù)

10、學(xué)模型n(1)機(jī)械裝車操作運(yùn)行模式n車輛往返一次需要的時(shí)間(h):nTSCS=(PSCS+S+a+bx)/(1-W)n每日往返次數(shù) Nd=Vd/rVn其中Vd為垃圾日產(chǎn)速率,r為壓實(shí)比,廢物原體積與壓實(shí)后的體積比,V為收集車容積n(2)人工裝車操作運(yùn)行模式三、城市垃圾的轉(zhuǎn)運(yùn)n1.拖運(yùn)容器系統(tǒng)和定點(diǎn)容器系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方案n(1)運(yùn)輸費(fèi)用n(2)行車時(shí)間n(3)操作運(yùn)行時(shí)間n2.城市垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)n(1)轉(zhuǎn)運(yùn)站的選擇:直接排料型、貯存碼頭型、直接排料與貯存結(jié)合型n(2)運(yùn)轉(zhuǎn)站操作容量:小型站(日裝運(yùn)量小于100噸)、中型站(日裝運(yùn)量100500噸)、大型站(日裝運(yùn)量大于500噸)n(3)轉(zhuǎn)運(yùn)站的

11、設(shè)備與建筑物選擇n(4)轉(zhuǎn)運(yùn)站的地點(diǎn)選擇n(5)運(yùn)輸方式第十章 固體廢物處理技術(shù)第一節(jié) 固體廢物的壓實(shí)技術(shù)第二節(jié) 固體廢物的破碎技術(shù) 第三節(jié) 固體廢物分選技術(shù)第四節(jié) 固體廢物的脫水與干燥第五節(jié) 有毒有害廢物的化學(xué)處理與固化第一節(jié) 固體廢物的壓實(shí)技術(shù)n1.壓實(shí)n(1)目的:減少表觀體積,提高運(yùn)輸與管理效率n(2)表觀體積:廢物顆粒有效體積與孔隙占有的體積之和n(2)壓實(shí)比:物質(zhì)原體積與壓實(shí)后的體積比n2.壓實(shí)機(jī)械:n(1)水平壓實(shí)器(2)三向垂直壓實(shí)器(3)回轉(zhuǎn)式壓實(shí)器第二節(jié) 固體廢物的破碎技術(shù)n1.破碎目的:減少顆粒尺寸,使之質(zhì)地均勻,可降低孔隙率、增大比重n2.破碎機(jī)械:n(1)錘式破碎機(jī)n

12、(2)剪切破碎機(jī)n(3)腭式破碎機(jī)第三節(jié) 固體廢物分選技術(shù)n1.分選目的:將各種有用資源采用人工或機(jī)械的方法分離開來n2.分選效果評(píng)價(jià)分選單位進(jìn)口料出口料x10+x20+xi0 x11+x21+xi1x12+x22+xi2x1j+x2j+xijx1m+x2m+xim第三節(jié) 固體廢物分選技術(shù)由j出料口出的i組分的回收率:Rij=(xij/xi0)*100%由j出料口出的i組分的純凈度:Pij=(xij/xij)*100%100)(%100)1(100110010niiiniijijijijniiiniijijiijijxxxxRExxxxxxE雷特曼分選效率公式:瓦雷分選效率公式:第三節(jié) 固體分

13、選技術(shù)n3.分選技術(shù)n(1)風(fēng)選n(2)磁選n(3)篩選n(4)慣性分選n(5)浮選n(6)淘汰分選n(7)靜力分選第四節(jié) 固體廢物的脫水與干燥n1.固體廢物的脫水n(1)固體廢物的脫水主要用于城市污水與工業(yè)廢水處理產(chǎn)生的污泥處理,以及類似于污泥含水率高的其他固體廢物n(2)機(jī)械脫水:真空抽濾脫水機(jī)、壓濾機(jī)、離心脫水機(jī)n(3)泥漿自然干化脫水第四節(jié) 固體廢物的脫水與干燥n2.固體廢物的干燥n(1)固體廢物的干燥主要用于城市垃圾經(jīng)破碎、分選后的輕物料進(jìn)行能源回收或焚燒處理時(shí)n(2)干燥器的加熱方式:對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射第五節(jié) 有毒有害廢物的化學(xué)處理與固化n1.有毒有害廢物的化學(xué)處理n(1)中和法n(

14、2)氧化還原法:鉻渣干式還原法和鉻渣濕式還原法n2.固體廢物的固化處理:指利用物理或化學(xué)方法將有害固體廢物固定或包容在惰性固體基質(zhì)內(nèi),使之呈現(xiàn)化學(xué)穩(wěn)定性或密封性的一種無害化處理方法。n(1)水泥固化(2)石灰固化(3)熱塑性材料固化(4)有機(jī)聚合物固化(5)自膠結(jié)固化(6)玻璃固化第十一章 固體廢物資源化、綜合利用與最終處置第一節(jié) 固體廢物資源化的意義與資源化系統(tǒng)第二節(jié) 材料回收系統(tǒng)第三節(jié) 生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收第四節(jié) 城市垃圾的焚燒與熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收第五節(jié) 固體廢物的最終處置一、固體廢物資源化的意義與資源化系統(tǒng)n城市固體廢物資源化系統(tǒng)(三個(gè)子系統(tǒng)):n(1)前處理系統(tǒng):n直接利用原材料,減少廢物

15、量n(2)后處理系統(tǒng):n回收轉(zhuǎn)化產(chǎn)品與能源產(chǎn)品n(3)能源轉(zhuǎn)化系統(tǒng):輔助系統(tǒng),將能源產(chǎn)品進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為可以直接利用的能源二、材料回收系統(tǒng)n1.材料回收系統(tǒng)材料回收系統(tǒng):由幾種處理單元技術(shù)組合,形成對(duì)城市垃圾加工、分選的工程系統(tǒng)稱為材料回收系統(tǒng)。n2.材料回收系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)條件材料回收系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)條件:n(1)產(chǎn)品應(yīng)滿足市場(chǎng)需要的技術(shù)規(guī)范,包括產(chǎn)品的純凈度與容量等n(2)各類回收物品的產(chǎn)量與運(yùn)輸條件n3.材料回收系統(tǒng)的類型材料回收系統(tǒng)的類型n(1)常規(guī)簡(jiǎn)易材料回收系統(tǒng):適用于人工可揀選的固體廢物,以回收鋼鐵金屬為主n(2)多種物料回收系統(tǒng):適用于含可回收物料種類較多的城市垃圾分選、回收三

16、、生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收n1.生物轉(zhuǎn)化適用于易于降解的物質(zhì),如食品廢物、廢紙、庭院廢物等,通過生物轉(zhuǎn)化,這些物料可轉(zhuǎn)化為腐殖肥料、沼氣或其他化學(xué)轉(zhuǎn)化產(chǎn)品。n2.生物轉(zhuǎn)化工藝生物轉(zhuǎn)化工藝n(1)城市垃圾堆肥工藝n定義:指在一定人工控制條件下,通過生物化學(xué)作用,使垃圾中有機(jī)成分分解轉(zhuǎn)化為比較穩(wěn)定的腐殖肥料過程,其實(shí)質(zhì)是一種發(fā)酵過程。n優(yōu)點(diǎn):可減少環(huán)境污染,能源可以被農(nóng)業(yè)利用,對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有顯著意義。三、生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收n堆肥方式:厭氧堆肥和好氧堆肥n(2)厭氧消化處理n(3)發(fā)酵技術(shù)n3.生物化學(xué)處理新技術(shù)在固體廢物資源化中的應(yīng)用:n利用生物酶的催化作用四、城市垃圾的焚燒與熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收n(一)城

17、市垃圾的焚燒(一)城市垃圾的焚燒n1.焚燒目的:可使垃圾體積減少80%95%,重量減少,使最終產(chǎn)物成為性質(zhì)比較穩(wěn)定的無害化灰渣,消滅各類病原體,消除腐化源。n2.城市垃圾的焚燒處理與否主要取決于其可燃性和熱值n(二)焚燒過程的基本條件與物料、熱量衡算(二)焚燒過程的基本條件與物料、熱量衡算n1.焚燒過程的基本條件(三T原理)n(1)燃料在焚燒爐中燃燒完畢所需要的停留時(shí)間(time):包括燃燒室加熱至起燃與燃盡的時(shí)間之和n(2)燃料與空氣混合的湍流程度(turbulence)n(3)燃燒過程的溫度(temperature)四、城市垃圾的焚燒與熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收n2.燃燒過程的熱量衡算與物料衡算n輸

18、入總熱量=輸出總熱量n燃料輸入總量=燃料產(chǎn)物總輸出量能量衡算項(xiàng)目熱量輸入熱量輸出燃料產(chǎn)生的總熱量鍋爐進(jìn)水的熱量蒸發(fā)潛熱輻射熱損失灰渣熱損失煙氣熱損失蒸汽熱焓質(zhì)量衡算項(xiàng)目質(zhì)量輸入質(zhì)量輸出燃料的燃燒總量灰渣產(chǎn)量飛塵量煙氣總產(chǎn)量四、城市垃圾的焚燒與熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收n(三)城市垃圾焚燒系統(tǒng)n1.城市垃圾的處理與貯存n2.進(jìn)料系統(tǒng)n3.燃燒室n4.廢氣排放與污染控制系統(tǒng)n5.排渣系統(tǒng)n6.焚燒爐的控制與測(cè)試系統(tǒng)n7.熱源回收系統(tǒng)四、城市垃圾的焚燒與熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收n(四)焚燒爐的效率n1.爐渣中可燃物剩余率關(guān)系式:nE=100(1-Vr/Vf)nVr為單位時(shí)間排出灰渣中可燃物含量nVf為單位時(shí)間進(jìn)料中可

19、燃物含量n2.等值濃度公式:nE=(1-fr)/(Ar+fr)nAr為爐渣中含灰分濃度g(灰)/g(渣)nfr為爐渣中含可燃物濃度g(可燃物)/g(渣)四、城市垃圾的焚燒與熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收n(五)焚燒爐的類型n.標(biāo)準(zhǔn)焚燒爐n.多膛焚燒爐n.水墻式鍋爐n.流化床焚燒爐n(六)固體廢物熱解處理n.定義:將垃圾置于缺氧高溫條件下,在分解與縮合的共同作用下,由于大多數(shù)有機(jī)化合物有熱不穩(wěn)定的特征,將發(fā)生裂解轉(zhuǎn)化為分子量較小的氣態(tài)、液態(tài)與固態(tài)組分的化學(xué)轉(zhuǎn)化過程稱為熱解。n2.工藝設(shè)備:主體設(shè)備為縱向氣化熱解爐n3.主要控制因素:操作溫度、升溫速度、固體廢物燃料的理化性質(zhì)與停留時(shí)間四、城市垃圾的焚燒與熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收n(七)熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的利用和能源轉(zhuǎn)化n1.各類熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品熱電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)n2.過程熱轉(zhuǎn)化率與效率n熱轉(zhuǎn)化率:熱轉(zhuǎn)化率:Rp=Hf/E0nHf為消耗廢物燃料的有效熱量,E0為電能輸出量n熱效率:熱效率:e=Ri/RpnRi為理論熱功當(dāng)量五、固體

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