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1、word 《固體廢物處理與處置》教案 課程名稱與代碼：固體廢物處理與處置、13130105 課 程 英文名稱 ：Solid Waste Treatment and Disposal 課 程 所屬單位： 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 環(huán)境工程教研室 課 程 面向?qū)I(yè)：環(huán)境工程本科專業(yè) 教 師 姓 名：梅運(yùn)軍 教 師 職 稱：講師 所用教材：《固體廢物處理與處置》 寧平 主編 本課程總學(xué)時(shí)數(shù)：60 本學(xué)期總學(xué)時(shí)數(shù)：60 講 課：54 課 程 設(shè) 計(jì)：6 課

2、 程 性 質(zhì)：專業(yè)必修課 某某工業(yè)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 一、 課程性質(zhì)與目的 本課程是專業(yè)課，是環(huán)境工程專業(yè)主要課程之一。主要講授固體廢物的來源、分類與綜合處理系統(tǒng)等根本知識；并以城市垃圾為中心講述固體廢物的收集、清運(yùn)、處理以與處置；各種處理和處置方法以與設(shè)備。固體廢物的處理與其資源化是本課程的重點(diǎn)。通過課堂教學(xué)使學(xué)生掌握必要的理論根底知識，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生參與工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力。 二、 課程教學(xué)內(nèi)容與要求 第一章 緒論 了解固體廢物的來源、分類、污染控制、處理利用方法分類、管理與相關(guān)技術(shù)政策。 第二章 固體廢物的收集、貯存與清運(yùn) 本章要求了解固體廢

3、物主流城市的分類、特性，進(jìn)一步熟悉城市垃圾的收集，運(yùn)輸工藝，對收運(yùn)系統(tǒng)有初步的認(rèn)識。 第三章 固體廢物的預(yù)處理 本章要求了解固體廢物的預(yù)處理〔壓實(shí)、破碎、分選、固體廢物的脫水〕的目的和使用場合，掌握各類預(yù)處理方法的原理與工藝，熟悉常用設(shè)備的主要技術(shù)性能。 第四章 固體廢物的物化處理 本章主要要求了解浮選、浸出、固體廢物的穩(wěn)定化/固化處理的根本原理，工藝與設(shè)備要求。 第五章 固體廢物的生物處理 本章要求掌握好氧堆肥的原理、工藝、設(shè)備與評價(jià)指標(biāo)；厭氧消化〔沼氣〕的原理、工藝、設(shè)備等；微生物浸出機(jī)理、工藝與其他生物處理技術(shù)。 第六章 固體廢物的熱處理 本

4、章要求掌握燃燒的原理、工藝與設(shè)備；熱解的原理、工藝與設(shè)備；固體廢物的其他熱處理方法等。 第七章 固體廢物的資源化與綜合利用 掌握固體廢物資源化的概念、資源化系統(tǒng)與系統(tǒng)技術(shù)；了解工業(yè)、礦業(yè)以與農(nóng)林、城市生活垃圾的綜合利用途徑與方法。 第八章 固體廢物的填埋處置 了解固體廢物最終處理的概念，了解各類廢物的處置方法；掌握衛(wèi)生填埋的原理、技術(shù)與主要方法。 第九章 危險(xiǎn)廢物與放射性固體廢物的管理 了解危險(xiǎn)廢物與放射性廢物的管理方法、危險(xiǎn)廢物的處理技術(shù)與根本要求。 第一章 緒論 第一節(jié)：固體廢物的來源于分類 教學(xué)目標(biāo): 教學(xué)重點(diǎn)：固體

5、廢物的來源和分類 教學(xué)難點(diǎn)：控制固體廢物污染技術(shù)政策 學(xué)時(shí)安排：2學(xué)時(shí) 1、固體廢物的概念：指在生產(chǎn)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的喪失了原有利用價(jià)值或者雖未喪失利用價(jià)值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)和置于容器中的氣態(tài)的物品、物質(zhì)以與法律、行政法規(guī)規(guī)定納入固體廢物管理的物品、物質(zhì)?！病吨腥A人民某某國固體廢物污染環(huán)境防治法》，2005年?！硨t色局部進(jìn)展進(jìn)一步的闡釋。 固體廢物處理(treatment of solid wastes)。通過物理、化學(xué)、生物等不同方法，使固體廢物轉(zhuǎn)化為適于運(yùn)輸、儲存、資源化利用以與最終處置的一種過程。固體廢物的物理處理包括破碎、分選、沉淀、過濾、離心等處理方式

6、，其化學(xué)處理包括燃燒、焙燒、浸出等處理方法，生物處理包括好氧和厭氧分解等處理方式。 固體廢物處置(disposal of soild wastes)。是指最終處置或安全處置，是解決固體廢物的歸宿問題，如堆置、填埋、海洋投棄等。 §1固體廢物的來源和分類 參照國家環(huán)?？偩置磕甑沫h(huán)境質(zhì)量公報(bào)。 按組成分為有機(jī)廢物和無機(jī)廢物；按形態(tài)分為固體和泥狀；按來源可以分為工業(yè)廢物、礦業(yè)廢物、城市垃圾、農(nóng)業(yè)廢物和放射性廢物；按其危害程度可分為有害廢物和一般廢物。 就其來源簡單分析。 〔一〕工業(yè)固體廢物 指工業(yè)生產(chǎn)過程中和工業(yè)加工過程產(chǎn)生的廢渣、粉塵、碎屑、污泥等。 〔二〕

7、礦業(yè)固體廢物 〔三〕城市固體廢物 指居民生活、商業(yè)活動(dòng)、市政建設(shè)與維護(hù)、機(jī)關(guān)辦公等過程產(chǎn)生的固體廢物，一般分為： 〔四〕農(nóng)業(yè)固體廢物 〔五〕放射性固體廢物 核燃料生產(chǎn)、加工，同位素的應(yīng)用，核電站，核研究機(jī)構(gòu)，醫(yī)療單位，放射性廢物處理。 〔六〕有害固體廢物 §2固體廢物的污染與其控制 〔一〕侵占土地〔參見國家環(huán)保總局網(wǎng)頁〕〔二〕污染土壤 〔三〕污染水體〔四〕污染大氣〔五〕影響環(huán)境衛(wèi)生 主要從兩個(gè)方面著手，一是防治固體廢物污染，二是綜合利用廢物資源。 〔一〕改革生產(chǎn)工藝 1.采用無廢或少廢技術(shù) 2.采用精料 3.提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命，不使過快的變成

8、廢物。 〔二〕開展物質(zhì)循環(huán)利用工藝 〔三〕進(jìn)展綜合利用 §3控制固體廢物污染技術(shù)政策〔無害化、資源化、減量化〕 一、我國控制固體廢物污染技術(shù)政策的產(chǎn)生 我國固體廢物污染控制工作起始于20世紀(jì)80年代初期，起步較晚，在短期內(nèi)還不可能在較大的X圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“資源化〞。因此，我國于20世紀(jì)80年代中期提出了以“資源化〞、“無害化〞、“減量化〞作為控制固體廢物污染的技術(shù)政策，并確定今后較長—段時(shí)間內(nèi)應(yīng)以“無害化〞為主。 本章習(xí)題與思考 1、名詞解釋： 固體廢物、三化、清潔生產(chǎn) 2、如何區(qū)分固體廢物、廢水和廢氣？ 3、清潔生產(chǎn)與固體廢物污染控制有何關(guān)系？ 4、如何理解固體廢物

9、是放錯(cuò)了位置的資源？ 5、思考固體廢物的綜合利用與可持續(xù)性開展的相互關(guān)系。 第二章 固體廢物的收集、貯存與清運(yùn) 教學(xué)目標(biāo): 3.了解危險(xiǎn)廢物的收集、貯存與清運(yùn) 教學(xué)重點(diǎn)：城市垃圾的收集、運(yùn)輸 教學(xué)難點(diǎn)：城市垃圾的收集、運(yùn)輸 學(xué)時(shí)安排：8學(xué)時(shí) §1固體廢物的收集與清運(yùn) 工業(yè)固體廢物處理的原如此是“誰污染，誰治理〞。 城市垃圾收運(yùn)并非單一階段操作過程，通常包括三個(gè)階段，構(gòu)成一個(gè)收運(yùn)系統(tǒng)。第一階段是搬運(yùn)與貯存；第二階段是收集和去除；第三階段為轉(zhuǎn)運(yùn)，特指垃圾的遠(yuǎn)途運(yùn)輸?shù)教幹脠觥? 這—階段是收運(yùn)管理系統(tǒng)中最復(fù)雜的，耗資也最大。清運(yùn)效率和費(fèi)用的上下

10、，主要取決如下因素：①清運(yùn)操作方式；②收集清運(yùn)車輛數(shù)量、裝載量與機(jī)械化裝卸程度；③清運(yùn)次數(shù)、時(shí)間與勞動(dòng)定員；④清運(yùn)路線。 §2 城市生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的設(shè)置 清運(yùn)操作方法分移動(dòng)式和固定式兩種。 (一)移動(dòng)容器操作方法 移動(dòng)容器操作方法是指將某集裝點(diǎn)裝滿的垃圾連容器一起運(yùn)往中轉(zhuǎn)站或處理處置場，卸空后再將空容器送回原處(一般法)或下一個(gè)集裝點(diǎn)(修改法)，其收集過程示意見圖。 1.操作計(jì)算 收集本錢的上下，主要取決于收集時(shí)間長短，因此對收集操作過程的不同單元時(shí)間進(jìn)展分析，可以建立設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和關(guān)系式，求出某區(qū)域垃圾收集消耗的人力和物力，從而計(jì)算收集本錢。可以將收集操作過程分為四個(gè)根本用時(shí)

11、，即集裝時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)間、卸車時(shí)間和非收集時(shí)間(其他用時(shí))。 〔1〕集裝時(shí)間(Phcs)對常規(guī)法，每次行程集裝時(shí)間包括容器點(diǎn)之間行駛時(shí)間，滿容器裝車時(shí)間，與卸空容器放回原處時(shí)間三局部。用公式表示為： Phcs=tpc+tuc+tdbc 式中Phcs為每次行程集裝時(shí)間，h/次；tpc為滿容器裝車時(shí)間，h/次；tuc為空容器放回原處時(shí)間，h/次；tdbc為容器間行駛時(shí)間，h/次。 如果容器行駛時(shí)間，可用下面運(yùn)輸時(shí)間公式估算。 (2)運(yùn)輸時(shí)間(h)運(yùn)輸時(shí)間指收集車從集裝點(diǎn)行駛至終點(diǎn)所需時(shí)間，加上離開終點(diǎn)駛回原處或下一個(gè)集裝點(diǎn)的時(shí)間，不包括停在終點(diǎn)的時(shí)間。當(dāng)裝車和卸車時(shí)間相對恒定時(shí)．如此運(yùn)

12、輸時(shí)間取決于運(yùn)輸距離和速度。從大量的不同收集車的運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸時(shí)間可以用下式近似表示： h=a+bx 式中，h為運(yùn)輸時(shí)間，h／次；a為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，h／次；b為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，h／km；x為往返運(yùn)輸距離，km／次。 (3)卸車時(shí)間專指垃圾收集車在終點(diǎn)(轉(zhuǎn)運(yùn)站或處理處置場)逗留時(shí)間，包括卸車與等待卸車時(shí)間。每一行程卸車時(shí)間用符號S(h／次)表示。 (4)非收集時(shí)間非收集時(shí)間指在收集操作全過程中非生產(chǎn)性活動(dòng)所花費(fèi)的時(shí)間。常用符號ω(％)表示非收集時(shí)間占總時(shí)間百分?jǐn)?shù)。 因此，一次收集清運(yùn)操作行程所需時(shí)間(Thcs)可用下式表示： Thcs=(Phcs+S+h)/(1-ω) 也

13、可以用下式表示： Thcs=(Phcs+S+ a+bx)/(1-ω) 當(dāng)求出Thcs后，如此每日每輛收集車的行程次數(shù)用下式求出： Nd＝H/Thcs 式中，Nd為每天行程次數(shù)，次／d；H為每天工作時(shí)數(shù)，h／d；其余符號同前。 每周所需收集的行程次數(shù)，即行程數(shù)可根據(jù)收集X圍的垃圾去除量和容器平均容量，用下式求出： Nw＝Vw/(cf) 式中，Nw為每周收集次數(shù)，即行程數(shù)，次／周(假如計(jì)算值帶小數(shù)時(shí)，需進(jìn)值到整數(shù)值)；Vw為每周清運(yùn)垃圾產(chǎn)量，m3/周；f為容器平均容量，m3/次；f為容器平均充填系數(shù)。由此，每周所需作業(yè)時(shí)間Dw(d／周)為： Dw=NwThcs 應(yīng)用上述公式，即可

14、計(jì)算出移動(dòng)容器收集操作條件下的工作時(shí)間和收集次數(shù)，編制作業(yè)計(jì)劃。 2．計(jì)算實(shí)例 某住宅區(qū)生活垃圾量約280m3／周，擬用一垃圾車負(fù)責(zé)清運(yùn)工作，實(shí)行改良操作法的移動(dòng)式清運(yùn)。該車每次集裝容積為8m3／次，容器利用系數(shù)為0.67，采用八小時(shí)工作制。試求為與時(shí)清運(yùn)該住宅垃圾，每周需出動(dòng)清運(yùn)多少次?累計(jì)工作多少小時(shí)?經(jīng)調(diào)查：平均運(yùn)輸時(shí)間為0.512h／次，容器裝車時(shí)間為0.033h／次；容器放回原處時(shí)間0.033h/次，卸車時(shí)間0.022h/次；非生產(chǎn)時(shí)間占全部工時(shí)25％。 解：按公式Phcs=tpc+tuc+tdbc＝〔0.033＋0.033＋0〕h/次＝0.066 h/次 清運(yùn)一次所需時(shí)間，

15、按公式Thcs=(Phcs+S+h)/(1-ω)＝[(0.066+0.512+0.022)/(1-0.25)] h/次=0.80 h/次 清運(yùn)車每日進(jìn)展的集運(yùn)次數(shù)，按公式Nd＝H/Thcs=(8/0.8)次/d=10次/d 根據(jù)清運(yùn)車的集裝能力和垃圾量，按公式Nw＝Vw/(cf)＝[280/(8×0.67)]次/周＝53次/周 每周所需要的工作時(shí)間為：Dw＝NwThcs＝〔53×0.8〕h/周＝42.4 h/周 (二)固定容器收集操作法 固定容器收集操作法是指用垃圾車到各容器集裝點(diǎn)裝載垃圾，容器倒空后固定在原地不 動(dòng)，車裝滿后運(yùn)往轉(zhuǎn)運(yùn)站或處理處置場。固定容器收集法的一次行程

16、中，裝車時(shí)間是關(guān)鍵因素。因?yàn)檠b車有機(jī)械操作和人工操作之分，故計(jì)算方法也略有不同。固定容器收集過程參見如下圖。 每一收集行程時(shí)間用下式表示： Tscs＝〔Pscs＋S＋a＋bx〕/〔1－ω〕 式中，Tscs為固定容器收集法每一行程時(shí)間，h/次；Pscs為每次行程集裝時(shí)間，h/次；其余符號同前。 此處，集裝時(shí)間為： Pscs＝ct(tuc)+(Np-1)(tdbc) 式中，ct為每次行程倒空的容器數(shù)，個(gè)/次；tuc為卸空一個(gè)容器的平均時(shí)間，h/個(gè)；Np為每一 行程經(jīng)歷的集裝點(diǎn)數(shù)；tdbc為每一行程各集裝點(diǎn)之間平均行駛時(shí)間。如果集裝點(diǎn)平均行駛時(shí)間 未知，也可用公式h=a+bx

17、進(jìn)展估算，但以集裝點(diǎn)間距離代替往返運(yùn)輸距離x(km／次)。 每一行程能倒空的容器數(shù)直接與收集車容積與壓縮比以與容器體積有關(guān)，其關(guān)系式： ct=Vr/(cf) 式中，V為收集車容積，m3/次；r為收集車壓縮比；其余符號同前。 每周需要的行程次數(shù)可用下式求出： Nw=Vw/(Vr) 式中，Nw為每周行程次數(shù)，次／周；其余符號同前。 由此每周需要的收集時(shí)間為： Dw=[Nw Pscs+tw(S+a+bx)]/[(1-ω)H] 假如單位是h/周，如此不用除以H。 式中，Dw為每周收集時(shí)間，d／周；tw為Nw值進(jìn)到大整數(shù)值；其余符號同前。 使用人

18、工裝車，每天進(jìn)展的收集行程數(shù)為值或保持不變。在這種情況下日工作時(shí)間為： Pscs＝[(1-ω)H/Nd]-(S+a+bx) 符號同前。 每一行程能夠收集垃圾的集裝點(diǎn)可以由下式估算： Nr=60 Pscs n／tp 式中，n為收集工人數(shù)，人；tp為每個(gè)集裝點(diǎn)需要的集裝時(shí)間，人·min／點(diǎn)；其余符號同前。 每次行程的集裝點(diǎn)數(shù)確定后，即可用下式估算收集車的適宜車型尺寸〔載重量〕 V＝VpNp/r 點(diǎn)數(shù)×量/壓縮比 式中，Vp為每一集裝點(diǎn)收集的垃圾平均量，m3／次；其余符號同前。每周的行程數(shù)，即收集次數(shù)： Nw＝TpF/Np 式中，Tp為集裝點(diǎn)總數(shù)，點(diǎn)；F為每周容器

19、收集頻率，次／周；其余符號同前。 例某住宅區(qū)共有1000戶居民，由2個(gè)工人負(fù)責(zé)清運(yùn)該區(qū)垃圾。試按固定式清運(yùn)方式，計(jì)算每個(gè)工人清運(yùn)時(shí)間與清運(yùn)車容積，條件如下：每一集裝點(diǎn)平均服務(wù)人數(shù)3.5人；垃圾單位產(chǎn)量1.2kg/(d·人)；容器內(nèi)垃圾的容重120kg/m3；每個(gè)集裝點(diǎn)設(shè)0.12m3的容器二個(gè)；收集頻率每周一次；收集車壓縮比為2；來回運(yùn)距24km；每天工作8小時(shí)，每次行程2次；卸車時(shí)間0.10h/次；運(yùn)輸時(shí)間0.29h/次；每個(gè)集裝點(diǎn)需要的人工集裝時(shí)間為1.76分/點(diǎn)·人)；非生產(chǎn)時(shí)間占15％。 解按公式Nd＝H/Thcs反求集裝時(shí)間： H=Nd(Pscs+S+h)/(1-ω) 所以P

20、scs=(1－w)H／Nd－(S＋h)=[(1-0.15)× 一次行程能進(jìn)展的集裝點(diǎn)數(shù)目： Np＝60 Pscsn／tp＝(60×3.01×2/l.76)點(diǎn)/次＝205點(diǎn)/次 每集裝點(diǎn)每周的垃圾量換成體積數(shù)為： Vp××7/120〕m3 m3/次 清運(yùn)車的容積應(yīng)大于： V＝VpNp／r＝(85×205／2)m3 m3/次 每星期需要進(jìn)展的行程數(shù)： Nw＝TpF/Np=(1000× 每個(gè)工人每周需要的工作時(shí)間參照式Dw=[Nw Pscs+tw(S+a+bx)]/[(1-ω)H]： Dw=[Nw Pscs+tw(S+a+bx)]/[(1-ω×3.01+5〔0.10+0.29〕]

21、(1-0.15)×8]d/周＝2.45 d/周 設(shè)計(jì)收集路線的一般步驟包括：①準(zhǔn)備適當(dāng)比例的地域地形圖，圖上標(biāo)明垃圾清運(yùn)區(qū)域邊界、道口、車庫和通往各個(gè)垃圾集裝點(diǎn)的位置、容器數(shù)、收集次數(shù)等，如果使用固定容器收集法，應(yīng)標(biāo)注各集裝點(diǎn)垃圾量；②資料分析，將資料數(shù)據(jù)概要列為表格；③初步收集路線設(shè)計(jì)；④對初步收集路線進(jìn)展比擬。 2.設(shè)計(jì)收集清運(yùn)路線實(shí)例[P31-35] 例如下圖所示為某收集服務(wù)小區(qū)(步驟1已在圖上完成)。請?jiān)O(shè)計(jì)移動(dòng)式和固定式兩種收集操作方法的收集路線。兩種收集操作方法假如在每日8小時(shí)中必須完成收集任務(wù)，請確定處置場距B點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離可以是多少? §3 危險(xiǎn)廢物的收集、貯存

22、與清運(yùn) 一、危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生與收集 二、危險(xiǎn)廢物的貯存 三、危險(xiǎn)廢物的清運(yùn) 習(xí)題與思考題 對習(xí)題進(jìn)一步降解 P44-46。 第三章 固體廢物的預(yù)處理 §1 固體廢物的壓實(shí) 教學(xué)目標(biāo): 理解固體廢物的壓實(shí)目的、原理、評價(jià)設(shè)備等 教學(xué)重點(diǎn)：壓實(shí)原理與設(shè)備 教學(xué)難點(diǎn)： 學(xué)時(shí)安排：1學(xué)時(shí) 壓實(shí)的概念與目的 1．設(shè)備 ①金屬類廢物壓實(shí)器 金屬類廢物壓實(shí)器主要有三向聯(lián)合式和回轉(zhuǎn)式兩種。 ②城市垃圾壓實(shí)器 2. 流程 如下圖是較為先進(jìn)的國外城市垃圾壓縮處理工藝流程。 §2 固體廢物的破碎 教學(xué)目標(biāo): 教學(xué)重點(diǎn)：根底理論重幾個(gè)根本

23、概念 教學(xué)難點(diǎn)： 學(xué)時(shí)安排：1學(xué)時(shí) 二.破碎的方法、破碎比和破碎流程 破碎作用分為沖擊破碎、剪切破碎、擠壓破碎和摩擦破碎。 破碎比：破碎過程中，原廢物粒度與破碎產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比。有兩種表示方法。 〔1〕用廢物破碎前的最大粒度〔Dmax〕與破碎后的最大粒度〔dmax〕的比值來確定破碎比〔i〕。 〔2〕用廢物破碎前的平均粒度〔Dcp〕與破碎后的平均粒度〔dcp〕的比值來確定破碎比〔i〕。 破碎流程：單純破碎，帶預(yù)先篩分破碎工藝，帶檢查篩分破碎工藝、帶預(yù)先篩分和檢查篩分破碎工藝。 2、破碎機(jī) 鄂式破碎機(jī)，錘式破碎機(jī)，沖擊式破碎機(jī)，剪切式破碎機(jī)、輥式破碎

24、機(jī)和球磨機(jī)等。 3、低溫破碎與濕式破碎 §3固體廢物的分選 教學(xué)目標(biāo): 1.理解并掌握人工分選、篩分根本理論 教學(xué)重點(diǎn)：篩分根本理論；重力分選；浮選 教學(xué)難點(diǎn)：重力分選、磁力分選、電力分選、浮選 學(xué)時(shí)安排：6學(xué)時(shí) 廢物分選是根據(jù)物質(zhì)的粒度、密度、磁性，電性、光電性，摩擦性，彈性以與外表潤濕性的不同而進(jìn)展分選的?？煞譃楹Y選 (分)、重力分選，磁力分選，電力分選、光電分選、摩擦與彈性分選，以與浮選等。 1、篩分 一、篩分根本理論 1.篩分原理 通常用篩分效力來描述篩分過程的優(yōu)劣。篩分效率是指篩分時(shí)實(shí)際得到的篩下產(chǎn)物重量與原料中所含粒度小于

25、篩孔孔徑的物料重量之比。即： ％ 其中：Q為篩下物重量；Q0為入篩物料重量；α為原料中小于篩孔孔徑的顆粒重量的百分含量。 〔1〕固體廢物性質(zhì)的影響 “易篩粒〞〔粒度小于篩孔3/4〕 “難篩粒〞 〔2〕設(shè)備性能的影響 篩子運(yùn)動(dòng)方式對篩分效率有較大的影響，同一種固體廢物采用不同類型的篩子進(jìn)展篩分時(shí)，其篩分效率大致如下表所示。 〔3〕.篩分操作條件的影響 連續(xù)均勻給料，與時(shí)清理、維修篩面，篩分效率就高。 （1） 固定篩：〔2〕滾筒篩〔轉(zhuǎn)筒篩〕：〔3〕慣性振動(dòng)篩：〔4〕共振篩 2、重力分選 一、概述 重力分選原理： FE FB FD 一個(gè)懸浮在流體介質(zhì)中的顆

26、粒，其運(yùn)動(dòng)速度受到自身重力、介質(zhì)阻力和介質(zhì)的浮力三種力的作用。分別是FE〔重力〕、FB〔介質(zhì)浮力〕、FD〔介質(zhì)摩擦阻力〕。 式中：ρs為顆粒密度；Vg為顆粒體積，假定顆粒為球形，如此： 式中ρ為介質(zhì)密度； 介質(zhì)摩擦阻力： 式中：CD為阻力系數(shù)；V為顆粒相對介質(zhì)速度，A為顆粒投影面積〔在運(yùn)動(dòng)方向上〕。 當(dāng)FE、FB、FD三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)，且加速度為零時(shí)的速度為末速度，此時(shí)有： 即： CD是與顆粒的尺寸與運(yùn)動(dòng)狀況有關(guān)，通常用雷諾數(shù)Re來表述。 式中u為流體介質(zhì)的粘度系數(shù)，γ為流體介質(zhì)的動(dòng)粘度系數(shù)。 如果假定流體運(yùn)動(dòng)為層流，CD＝24/Re。可以進(jìn)一步得出人們所

27、熟知的斯托克斯公式： 影響重力分選的因素，從上式可以看出有顆粒的尺度，顆粒與介質(zhì)的密度差以與介質(zhì)的年度。 重力分選的介質(zhì)有空氣、水、重液〔密度大于水的液體〕、重懸浮液。 重液最常用的是四溴乙烷和丙酮的混合物，另一種是五氯乙烷。 按介質(zhì)不同，固體廢物的重選可分為重介質(zhì)分選，跳汰分選，風(fēng)力分選和搖床分選等。 二、重介質(zhì)分選 (一)根本原理 通常將密度大于水的介質(zhì)稱為重介質(zhì)。在重介質(zhì)中使固體廢物中的顆粒群按密度分開的方法稱為重介質(zhì)分選。為使分選過程有效地進(jìn)展，需選擇重介質(zhì)密度(ρC)介于固體廢物中輕物料密度(ρL)和重物料密度(ρW)之間，即 ρL<ρC<ρW

28、 (二)對重介質(zhì)性能的要求 一般要求加重質(zhì)的粒度為小于200目，占60--90％，能夠均勻分散于水中，容積濃度一般為10-15％。 重介質(zhì)應(yīng)具有密度高，粘度低，化學(xué)穩(wěn)定性好(不與處理的廢物發(fā)生化學(xué)反響)、無毒、無腐蝕性，易回收再生等特性。 (三)、重介質(zhì)分選設(shè)備 目前常用的是鼓形重介質(zhì)分選機(jī)。 原理：將物料給入篩板上，形成密集的物料層，從篩板下周期性給入垂直變速的水流，透過篩板使床層松散并按密度分層，密度大的顆粒群集中到底層，透過篩板或特殊排料裝置排出成重產(chǎn)品，密度小的顆粒群進(jìn)入上層被水平水流帶到機(jī)外成為輕產(chǎn)品。跳汰介質(zhì)可以是水或者是空氣。 〔一〕原理：以空氣為分選介質(zhì)，在

29、氣流作用下使固體廢物顆粒按密度和粒度進(jìn)展分選的方法，簡稱風(fēng)選，又稱氣流分選。其分選設(shè)備按照工作氣流的主流向可以分為水平、處置和傾斜三種類型，其中以垂直氣流分選器使用最為廣泛。 3 磁力分選 4 電力分選 5其他分選方法 磁力分選、電選等，摩擦與跳汰分選、光電分選等。 6 分選回收工藝系統(tǒng) 調(diào)整：主要是廢物的破碎、磨碎等，目的是得到粒度適宜，根本上是單體解離的顆粒，浮選的料漿濃度必須適合浮選的工藝要求。 浮選是固體廢物資源化的一種重要技術(shù)，我國以應(yīng)用于從分煤灰中回收炭，從煤矸石中回收硫鐵礦，從燃燒爐灰渣中回收金屬等。 §4 固體廢物的濃縮與脫水 教學(xué)目標(biāo):

30、 7.掌握加藥調(diào)理；熟悉熱處理；掌握熟悉污泥脫水常用設(shè)備和原理 教學(xué)重點(diǎn)： 污泥的性質(zhì)指標(biāo)；污泥中水分的存在形式與其別離性能；污泥調(diào)理的方法；加藥調(diào)理 教學(xué)難點(diǎn)：污泥中水分的存在形式與其別離性能 學(xué)時(shí)安排：4學(xué)時(shí) 1 概述 (一)污泥的分類與特性 (1)按來源分：(2)根據(jù)污泥從水中別離過程可分：(3)按污泥成分和性質(zhì)可分： (4)更常用的是按污泥在不同處理階段分類命名：生污泥、濃縮污泥、消化污泥、脫水干化污泥，枯燥污泥與污泥燃燒灰。 (二)污泥的性質(zhì)指標(biāo) 1、污泥的含水率、固體含量和體積 2、污泥的脫水性能 3、揮發(fā)性固體與灰分 4、污泥

31、的可消化性 5、污泥中微生物 (三)污泥處理的目的和方法 1 目的 污泥處理的主要目的有三方面。 (1)降低水分，減少體積，以利于污泥的運(yùn)輸、儲存與各種處理和處置工藝的進(jìn)展。(2)使污泥衛(wèi)生化，穩(wěn)定化。 (3)通過處理可改善污泥的成分和性質(zhì)，以利于應(yīng)用并達(dá)到回收能源和資源的目的。 2 方法 常用的污泥處理方法有濃縮、消化、脫水、枯燥、燃燒、固化與最終處置。 污泥的處理和處置可能在污水處理廠綜合考慮解決，也可在專門建立的污泥處理廠進(jìn)展?？梢愿鶕?jù)需要選用不問的污泥處理系統(tǒng)，常見的系統(tǒng)分為下述四類： ①濃縮→機(jī)械脫水→處置脫水濾餅； ②濃縮→機(jī)械脫水→燃燒→處置灰分

32、； ③濃縮→消化→機(jī)械脫水→處置脫水濾餅；④濃縮→消化→機(jī)械脫水→燃燒→處置灰分。 2 污泥濃縮 污泥含水率很高，一般有96％～99％，主要有間隙水〔占污泥水分總量的70％〕、毛細(xì)結(jié)合水〔占20％〕、外表吸附水、內(nèi)部結(jié)合水等。污泥濃縮的目的就是降低污泥中水分，縮小污泥的體積，但仍保持其流體性質(zhì)，有利于污泥的運(yùn)輸、處理與利用。濃縮后污泥含水率仍高達(dá)85％～90％以上，可以用泵輸送。污泥濃縮的方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮與離心濃縮。 一、污泥中水分的存在形式與其別離性能 1.間隙水 2.毛細(xì)結(jié)合水 3.外表吸附水 4.內(nèi)部(結(jié)合)水 (一)重力濃縮 3 污泥調(diào)理 (一)污泥

33、調(diào)理的方法 污泥調(diào)理是為了提高脫水效率的一種預(yù)處理。污泥調(diào)理方法有洗滌(淘洗調(diào)節(jié))、加藥(化學(xué)調(diào)節(jié))、熱處理與冷凍熔融法。 (二)污泥的洗滌 污泥的洗滌適用于消化污泥的預(yù)處理，目的是節(jié)省加藥(混凝劑)用量，降低機(jī)械脫水的運(yùn)行費(fèi)用。 污泥加藥調(diào)節(jié)所用的混凝劑，一局部消耗于揮發(fā)性固體(中和膠體有機(jī)顆粒)，一局部消耗于污泥水中溶解的生化產(chǎn)物。 (三)加藥調(diào)理(化學(xué)調(diào)節(jié)) 加藥調(diào)理就是在污泥中參加助凝劑、混凝劑等化學(xué)藥劑，促使污泥顆粒絮凝，改善其脫水性能。 1 助凝劑與混凝劑的分類 (1)助凝劑 (2)混凝劑 (四)熱處理 熱處理法可分為高溫加壓處

34、理法與低溫加壓處理法兩種。 1、高溫加壓處理法 2、低溫加壓處理法 (五)冷凍熔融處理法 冷凍熔融法是為了提高污泥的沉淀性能和脫水性而使用的預(yù)處理方法。 4 污泥脫水 污泥脫水包括自然干化與機(jī)械脫水，其本質(zhì)上都屬于過濾脫水X疇，根本理論一樣。 (一)過濾根本理論 過濾是給多孔過濾介質(zhì)(簡稱濾材)兩側(cè)施加壓力差而將懸濁液過濾分成濾渣與澄清液兩局部的固液別離操作。 (二)過濾介質(zhì) 過濾介質(zhì)是濾餅的支承物，它應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動(dòng)阻力。工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)主要有以下幾類： (1)織物介質(zhì) (2)粒狀介質(zhì) (3)多孔固體介質(zhì) 〔三〕過濾脫水設(shè)備 真

35、空過濾脫水設(shè)備是轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機(jī)；壓濾脫水設(shè)備主要有自動(dòng)板框壓濾機(jī)和廂式全自動(dòng)壓濾機(jī)兩種；滾壓脫水設(shè)備和離心機(jī)。 第四章 固體廢物的物化處理 §1 浮選 教學(xué)目標(biāo): 教學(xué)重點(diǎn)：浮選的原理、浮選的藥劑、浮選的工藝 教學(xué)難點(diǎn)：浮選的原理 學(xué)時(shí)安排：2 學(xué)時(shí) 一、浮選原理 浮選是在固體廢物與水調(diào)制的料漿中，參加浮選藥劑，并通人空氣形成無數(shù)細(xì)小氣泡，使欲選物質(zhì)顆粒粘附在氣泡上，隨氣泡上浮于料漿外表成為泡沫層，然后刮出回收；不浮的顆粒仍留在料漿內(nèi)，通過適當(dāng)處理后廢棄。 根據(jù)藥劑在浮選過程中的作用不同，可分為捕收劑、起泡劑和調(diào)整劑三大類。

36、 (一)捕收劑 常用的捕收劑有異極性捕收劑和非極性油類捕收劑兩類。 1.異極性捕收劑 典型的異極性捕收劑有黃藥，油酸等。從煤矸石中回收黃鐵礦時(shí)，常用黃藥作捕收劑。 (二)起泡劑 起泡劑是一種外表活性物質(zhì)，主要作用在水—?dú)饨缑嫔?，使其界面X力降低，促使空氣在料漿中彌散，形成小氣泡，防止氣泡兼并，增大分選界面，提高氣泡與顆粒的粘附和上浮過程中的穩(wěn)定性，以保證氣泡上浮形成泡沫層。 (三)調(diào)整劑 調(diào)整劑的種類較多，按其作用可分為以下四種： 1．活化劑 2．抑制劑 3．介質(zhì)的調(diào)整劑 4．分散與混凝劑 我國應(yīng)用最多的是機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。 浮選工藝包

37、括以下程序：浮選前料漿的調(diào)制；加藥調(diào)整；充氣浮選。 §2 溶劑浸出 教學(xué)目標(biāo): 教學(xué)重點(diǎn)：浸出過程的反響機(jī)理與幾種典型的浸出反響 教學(xué)難點(diǎn)：化學(xué)反響機(jī)理 學(xué)時(shí)安排：2 學(xué)時(shí) 溶劑浸出：用適當(dāng)?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中有關(guān)的組分有選擇性地溶解的物理化學(xué)方法。 浸出目的： 使物料中有用或有害成分能選擇性地最大限度地從固相轉(zhuǎn)入液相。所以溶劑的選擇成為浸出工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，溶劑的選擇一般要注意一下幾點(diǎn)： 1〕對目的組分選擇性好； 2〕浸出率高，速率快； 3〕本錢低，容易制取，便于回收和循環(huán)使用； 4〕對設(shè)備腐蝕性小。 一、浸出動(dòng)力學(xué)過程 過程分為如下幾個(gè)

38、階段： 1〕外擴(kuò)散： 2〕化學(xué)反響：3〕解吸： 4〕反擴(kuò)散〔區(qū)別于外擴(kuò)散〕：二、 浸出過程的化學(xué)反響機(jī)理 物理溶解過程: 化學(xué)溶解過程： 六 浸出設(shè)備〔多媒體演示〕 §3 固體廢物穩(wěn)定化/固定化處理 教學(xué)目標(biāo): 教學(xué)重點(diǎn)：水泥固化；衡量固化處理效果的兩項(xiàng)主要指標(biāo) 教學(xué)難點(diǎn)：水泥固化 學(xué)時(shí)安排：3學(xué)時(shí) 固體廢物的固化最早用來處理放射性污泥和蒸發(fā)濃縮液，后來用來處理電鍍污泥、鉻渣等危險(xiǎn)廢物。 固體廢物的固化主要用于： ①對于具有毒性或強(qiáng)反響性等危險(xiǎn)性質(zhì)的廢物進(jìn)展處理，使得滿足填埋處置要求； ②其他處理過程所產(chǎn)生的殘?jiān)?，例如燃燒產(chǎn)生的灰分的無害化

39、處理，其目的是最終對其進(jìn)展處置； ③在大量土壤被有害污染物所污染的情況下對土壤進(jìn)展去污。 1 概述 廢物固化是用物理—化學(xué)方法將有害廢物摻合并包容在密實(shí)的惰性基材中，使其穩(wěn)定化的一種過程。 固化所用的惰性材料稱為固化劑。有害廢物經(jīng)過固化處理所形成的固化產(chǎn)物稱為固化體。 對固化處理的根本要求包括①有害廢物經(jīng)固化處理后所形成的固化體應(yīng)具有良好的抗?jié)B透性、抗浸出性，抗干濕性、抗凍融性與足夠的機(jī)械強(qiáng)度等，最好能作為資源加以利用，如作建筑根底和路基材料等；②固化過程中材料和能量消耗要低，增容比(即所形成的固化體體積與被固化廢物的體積之比)要低，③固化工藝過程簡單、便于操作，④固化劑來

40、源豐富，價(jià)廉易得。⑤處理費(fèi)用低。 衡量固化處理效果的兩項(xiàng)主要指標(biāo)是固化體的浸出率和增容比。 所謂浸出率是指固化體浸于水中或其它溶液中時(shí)，其中有害物質(zhì)的浸出速度。浸出率的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下： 式中：Rin—標(biāo)準(zhǔn)比外表的樣品每天浸出的有害物質(zhì)的浸出率，g/(d·cm2)， ar—浸出時(shí)間內(nèi)浸出的有害物質(zhì)的量，mg， A0—樣品中含有的有害物質(zhì)的量，mg， F—樣品暴露外表積，cm2， M—樣品的質(zhì)量，g， t—浸出時(shí)間，d。 增容比是指所形成的固化體體積與被固化有害廢物體積的比值，即 式中；ci—增

41、容比； V2—固化體體積，m3； V1—固化前有害廢物的體積，m3。 增容比是評價(jià)固化處理方法和衡量最終本錢的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 固化技術(shù)可按固化劑分為水泥固化，瀝青固化，塑料固化、玻璃固化，石灰固化等。 2、水泥固化 水泥固化是以水泥為固化劑將有害廢物進(jìn)展固化的一種處理方法。 水泥固化的化學(xué)反響： 水合反響主要有以下幾個(gè)方面： 〔1〕硅酸三鈣的水合反響： 〔2〕硅酸二鈣的水合反響： 〔3〕鋁酸三鈣的水合反響： 〔4〕鋁酸四鈣的水合反響： 添加劑分為有機(jī)和無機(jī)兩大類 電鍍污泥固化處理；汞渣水泥固化處理。

42、3、瀝青固化 一、概述 瀝青固化是以瀝青為固化劑與有害廢物在一定的溫度，配料比、堿度和攪拌作用下產(chǎn)生皂化反響，使有害廢物均勻地包容在瀝青中，形成固化體。 瀝青固化一般用于處理中、低放射水平的蒸發(fā)殘液，廢水化學(xué)處理產(chǎn)生的沉渣，燃燒爐產(chǎn)生的灰燼、塑料廢物，電鍍污泥，砷渣等。 二、瀝青固化的根本方法 放射性廢物瀝青固化的根本方法有高溫熔化混合蒸發(fā)法，暫時(shí)乳化法和化學(xué)乳化法三種。 三、瀝青固化體的性質(zhì)與其影響因素 (一)影響瀝青固化體浸出率的因素 1、瀝青的種類 2、廢物量、化學(xué)組成與混合狀況 3、剩余水分 4、某些外表活性劑的影響 (二)影響瀝青

43、固化體化學(xué)穩(wěn)定性的因素 4塑料固化 一、塑料固化原理 塑料固化是以塑料為固化劑與有害廢物按一定的配料比，并參加適量的催化劑和填料(骨料)進(jìn)展攪拌混合，使其共聚合固化而將有害廢物包容形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的固化體，塑料固化技術(shù)按所用塑料(樹脂)不同，可分為熱塑性塑料固化和熱固性塑料固化兩類。 二、塑料固化的應(yīng)用與其特點(diǎn) (一)應(yīng)用實(shí)例(二)塑料固化法的特點(diǎn) 5、玻璃固化 一、玻璃固化原理 玻璃固化是以玻璃原料為固化劑，將其與有害廢物以一定的配料比混合后．在高溫(900～1200℃)下熔融，經(jīng)退火后即可轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的玻璃固化體。 玻璃固化法主要用于固化高放廢物。從玻璃固化

44、體的穩(wěn)定性、對熔融設(shè)備的腐蝕性、處理時(shí)的發(fā)泡情況和增容比來看，硼硅酸鹽玻璃固化是最有開展前途的固化方法。 二、玻璃固化方法與工藝流程 (一)玻璃固化方法 玻璃固化的方法可分為間歇式和連續(xù)式兩種。 1、間歇式固化法 2、連續(xù)式固化法 (二)玻璃固化的工藝流程 三、玻璃固化法的特點(diǎn) 6、其他固化方法 一、石灰固化 (一)石灰固化原理 石灰固化是以石灰為固化劑，以粉煤灰，水泥窯灰為填料，專用于固化含有硫酸鹽或亞硫酸鹽類廢渣的一種固化方法。其原理是基于水泥窯灰和粉煤灰中含有活性氧化鋁和二氧化硅，能與石灰和含有硫酸鹽、亞硫酸鹽廢渣中的水反響，經(jīng)凝結(jié)、硬化后形成具有一定強(qiáng)度

45、的固化體。 〔二)石灰固化法的應(yīng)用與其優(yōu)缺點(diǎn) 二、自膠結(jié)固化 (一)自膠結(jié)固化原理 自膠結(jié)固化是將含有大量硫酸鈣或亞硫酸鈣的泥渣，在適宜的控制條件下進(jìn)展煅燒，使其局部脫水至產(chǎn)生有膠結(jié)作用的亞硫酸鈣或半水硫酸鈣()狀態(tài)，然后與特制的添加劑和填料混合成稀漿，經(jīng)凝結(jié)硬化形成自膠結(jié)固化體。其固化體具有抗透水性高，抗微生物降解和污染物浸出率低的特點(diǎn)。 (二)自膠結(jié)固化法的優(yōu)缺點(diǎn) 三，水玻璃固化 水玻璃固化是以水玻璃為固化劑，無機(jī)酸類(如硫酸，硝酸、鹽酸和磷酸)為助劑，與有害污泥按一定的配料比進(jìn)展中和與縮合脫水反響，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝結(jié)硬化逐步形成水玻璃固化體。 水玻璃固化法

46、具有工藝操作簡便，原料價(jià)廉易得，處理費(fèi)用低、固化體耐酸性強(qiáng)，抗透水性好，重金屬浸出率低等特點(diǎn)。此法目前尚處于試驗(yàn)階段。 第五章 固體廢物的生物處理 教學(xué)目標(biāo): 1.掌握堆肥化概念和好氧堆肥原理； 2.了解并掌握堆肥化過程； 3.熟悉好氧堆肥程序、工藝、裝置并掌握好氧堆肥的影響因素； 4.掌握有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過程； 5.理解并掌握厭氧發(fā)酵的工藝條件與其控制； 6.熟悉發(fā)酵裝置－水壓式沼氣池并掌握其設(shè)計(jì)計(jì)算。 教學(xué)重點(diǎn)：好氧堆肥的影響因素；厭氧發(fā)酵的工藝條件與其控制 教學(xué)難點(diǎn)：厭氧發(fā)酵的工藝條件與其控制 學(xué)時(shí)安排：8學(xué)時(shí) 生物處理法是最主要的污水處理方法之

47、一，人們對有機(jī)固體廢物生物轉(zhuǎn)換技術(shù)也進(jìn)展了深入的研究。 〔一〕生物轉(zhuǎn)換理論根底。 在固體廢物生物處理過程中，有各種微生物與發(fā)揮作用。微生物種類繁多，大致可以作如下分類： 根據(jù)在處理過程中起作用的微生物對氧氣要求的不同，生物處理可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩類。 (1)好氧生物處理法 (2)厭氧生物處理化 (二)固體廢物生物轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用 1.堆肥化 2.沼氣化 §1 好氧生物降解制堆肥 一、堆肥化概述 〔一〕堆肥化概念 〔二〕好氧法堆肥原理 可用反響式分別表示為： 不含氮有機(jī)物〔CxHyOz〕的氧化 含氮有機(jī)物〔

48、CsHtNuOv·aH2O〕的氧化 2.細(xì)胞質(zhì)的合成〔包括有機(jī)物的氧化，并以NH3作氮源〕 (二)堆肥化過程 好氧堆肥化從廢物堆積到腐熱的微生物生化過程比擬復(fù)雜，但大致可分為以下三個(gè)階段。 (1)中溫階段(亦稱產(chǎn)熱階段) (2)高溫階段 (3)腐熟階段 二.好氧堆肥程序、工藝、裝置和影響因素 (一)堆肥程序 現(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)，通常由前(預(yù))處理、主發(fā)酵(亦可稱一次發(fā)酵、一級發(fā)酵或初級發(fā)酵)、后發(fā)酵(亦可稱二次發(fā)酵、二級發(fā)酵或次級發(fā)酵)、后處理、脫臭與貯存等工序組成。 (二)發(fā)酵工藝與裝置 (1)間歇式發(fā)酵工藝 (2)間歇式發(fā)酵裝置： (三)影響因

49、素 影響堆肥化過程(特別是主發(fā)酵)的因素很多，對于快速高溫二次發(fā)酵堆肥工藝來說，通風(fēng)供氧、堆料含水率、溫度是最主要的發(fā)酵條件，其他尚有有機(jī)質(zhì)含量、碳氮比、碳磷比、pH值等。 式中，r=0.5[b-nx-3(c-ny)]； s=a-nw；n為降解效率(摩爾轉(zhuǎn)化率<1)； CaHbNcOd和CwHxHyOx分別代表堆肥原料和堆肥產(chǎn)物的成分。 例題： 用一種成分為C31H50NO26的堆肥物料進(jìn)展實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的好氧堆肥化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果，每1000kg堆料在完成堆肥化后僅剩下200kg，測定產(chǎn)品成分為CllHl4NO4，試求每1000kg物料的化學(xué)計(jì)算理論需氧量。 解

50、 (1)計(jì)算出堆肥物料C31H50NO26千摩爾質(zhì)量為852kg，如此參加過程的有機(jī)物摩爾數(shù)=(1000/852)kmol=1.173kmol； (2)堆肥產(chǎn)品CllHl4NO4×224)=0.76； (3)由條件：a=31，b=50，c=1，d=26，w=11，x=14，z=1，y=4?？梢运愠? (4)所需的氧量為： W=[ 3/(min·m3)堆料，動(dòng)態(tài)堆肥如此依生產(chǎn)性試驗(yàn)確定。 在用生活垃圾制堆肥時(shí)，一般以含水率55％為最優(yōu)。通常，生活垃圾的含水率均低于此值，可添加糞便或污水污泥等進(jìn)展調(diào)節(jié)。添加的調(diào)節(jié)劑與垃圾的重量比，可根據(jù)下式

51、求出： 式中： M－調(diào)節(jié)劑與垃圾的重量(濕重)比； Wm、Wc、Wb－分別為混合原料含水率、垃圾含水率，調(diào)節(jié)劑含水率。 3.有機(jī)物的含量 4.碳氮比 5.溫度 6.pH 7.碳磷比〔C/P〕 §2 厭氧發(fā)酵制沼氣 有機(jī)物厭氧發(fā)酵依次分為液化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段(如下列圖)，每一階段各有其獨(dú)特的微生物類群起作用。液化階段起作用的細(xì)菌稱為發(fā)酵細(xì)菌，包括纖維素分解菌，脂肪分解菌，蛋白質(zhì)水解菌。產(chǎn)酸階段起作用的細(xì)菌是醋酸分解菌。這兩個(gè)階段起作用的細(xì)菌統(tǒng)稱為不產(chǎn)甲烷菌。產(chǎn)甲烷階段起作用的細(xì)菌是甲烷細(xì)菌。 在液化階段，發(fā)酵細(xì)菌利用胞

52、外酶對有機(jī)物進(jìn)展體外酶解，使固體物質(zhì)變成可溶于水的物質(zhì)，然后，細(xì)菌再吸收可溶于水的物質(zhì)，并將其酵解成為不同產(chǎn)物。 在產(chǎn)酸階段，產(chǎn)氫、產(chǎn)醋酸細(xì)菌把前一階段產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物丙酸、丁酸、乳酸，長鏈脂肪酸、醇類等進(jìn)一步分解成醋酸和氫。 在產(chǎn)甲烷階段，甲烷菌利用H2/CO2醋酸以與甲醇、甲酸、甲胺等C1類化合物為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷。其中，H2/CO2和醋酸是主要基質(zhì)。一般認(rèn)為，甲烷的形成主要來自H2復(fù)原CO2和醋酸的分解。根據(jù)對中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成甲烷的過程所作的研究發(fā)現(xiàn)醋酸是厭氧發(fā)酵中最重要的中間產(chǎn)物。 堆肥原料都可以作沼氣發(fā)酵原料。 (一)常見沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量 計(jì)算沼氣發(fā)

53、酵原料的理論產(chǎn)氣量，可先分別測定每種發(fā)酵廚料中碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類化合物的含量，然后依據(jù)下式計(jì)算甲烷的產(chǎn)量(E)； 式中E－每克發(fā)酵原料的理論產(chǎn)甲烷量，L； A、B、C－分別為每克發(fā)酵原料中碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類化合物的重量g。 然后，再依下式計(jì)算二氧化碳的理論產(chǎn)量(D) D=0.37A+0.49B+0.36C 式中：D-每克發(fā)酵原料的理論二氧化碳產(chǎn)量，L； 通過測定和用上式計(jì)算得出常用沼氣發(fā)酵原料的組分和理論產(chǎn)氣量列于教材p247表9－5中。 (二)原料的產(chǎn)氣率和甲烷含量 沼氣發(fā)酵原料產(chǎn)生率是指單位重量的原料在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣量。我國通常用原料所

54、含總固體(TS)的量作原料單位表示原料的產(chǎn)氣量。教材p248表9－6中列出了常用沼氣發(fā)酵原料以與原料中主要化學(xué)成分(碳水化合物，蛋白質(zhì)和脂類)的沼氣產(chǎn)氣率和甲烷含量。 (三)原料的總固體百分含量和總固體量 原料的總固體百分含量和總固體量可按下式計(jì)算： 式中：MTS－發(fā)酵原料總固體百分含量， W1—發(fā)酵原料樣品重量， W2—樣品在105土2℃條件下烘干衡重量， W—發(fā)酵原料重量， WTS—發(fā)酵原料所含總固體量。 〔四〕原料的碳氮比 厭氧發(fā)酵原料的適宜碳氮比為20：1～30：1，碳氮比達(dá)到35：1時(shí)，產(chǎn)氣量明顯下降。為了使發(fā)酵過

55、程有一個(gè)較高的產(chǎn)氣量，可以降原料適當(dāng)配合，形成適宜厭氧發(fā)酵的混合原料。 依據(jù)下式可以計(jì)算混合原料的碳氮比，或者按要求的碳氮比計(jì)算搭配原料的數(shù)量。 式中：K－混合原料的碳氮比； C、N－分別為原料中碳、氮含量，％； X－原料的重量，kg。 原料配制成料漿，可根據(jù)料漿中所要求的總固體百分含量，計(jì)算加水量。 式中：MTS－沼氣發(fā)酵料漿中總固體百分含量； X－各種原料〔包括水〕的重量； M－各種原料總固體的百分含量。 三、厭氧發(fā)酵的工藝條件與其控制 (一)厭氧條件 (二)溫度 (三)pH值 (四)攪拌

56、 消化器根本設(shè)計(jì)要求 (一).結(jié)構(gòu)與工作原理 (二)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)水壓式沼氣池時(shí)，需掌握的主要參數(shù)如下： (1)氣壓：7480Pa(即80cm水柱)為宜。 (2)池容產(chǎn)氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方米發(fā)酵池容積1晝夜的產(chǎn)氣量，單位為m3沼氣/(m3池容·d)。我國通常采用的池容產(chǎn)氣率包括0.15、0.2、0.25和0.3幾種。 (3)貯氣量：貯氣量系指氣箱內(nèi)的最大沼氣貯存量。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的最大貯氣量以12小時(shí)產(chǎn)氣量為宜，其值與有效水壓間的容積相等。 (4)池容：池容系指發(fā)酵問的容積。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容積有4、6、8、10m3等幾種。 (5)投料率；投料率系指最大

57、限度投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比，一般在85～95％之間為宜。 水壓式沼氣池發(fā)酵間的設(shè)計(jì)可按如下步驟進(jìn)展： (1)確定池容 (1) (2)確定貯氣量 (2) (3)計(jì)算圓筒形發(fā)酵間容積：圓筒形發(fā)酵間由池蓋、池身、池底組成〔如下列圖〕。三局部的容積計(jì)算公式如下： (3) (4)

58、 (5) 式中：V1、V2、V3－分別是池蓋容積、池底容積、池身容積； f1、f2－分別為池蓋矢高、池底矢高； r1－池蓋曲率半徑，它與其他尺寸的關(guān)系為： (6) r2－池底曲率半徑，它與其他尺寸的關(guān)系為： (7) R－池體內(nèi)徑； H－池身高度； 綜合圓形沼氣池的內(nèi)力結(jié)構(gòu)計(jì)算、材料用量計(jì)算和施工、管理、使用技術(shù)等各種因素，一般認(rèn)為，當(dāng)池蓋矢跨比，池底矢跨比和池身高〔對于4

59、、6、8、10m3容積的小型沼氣池可取H＝1m〕時(shí)，沼氣池的尺寸比擬合理。 這樣，一旦發(fā)酵間某一尺寸被確定以后，可算出其他局部的尺寸。 (4)確定進(jìn)出料管安裝位置：水壓式沼氣池進(jìn)出料管的水平位置一般都確定在發(fā)酵間直徑的兩端。 進(jìn)出料管的垂直位置一般都確定在發(fā)酵間的最低設(shè)計(jì)液面高度處。該位置的計(jì)算方法如下： ①計(jì)算死氣箱拱的矢高：即池蓋拱頂點(diǎn)到發(fā)酵間的最高液面O-O位置的距離，如下列圖。其中死氣箱拱的矢高〔f死〕可按下式計(jì)算。 式中：h1－池蓋拱頂點(diǎn)到活動(dòng)蓋下緣平面的距離(計(jì)算過程略去)，對65cm直徑的活動(dòng)蓋，該值在10～15cm之間； h2－導(dǎo)氣管下露出長度

60、，取3～5cm； h3一導(dǎo)氣管下口到O—O液面距離，一般取20--30cm。 ②計(jì)算死氣箱客積(V死) 式中：V死、f死、r1－分別為死氣箱容積、死氣箱矢高，池蓋曲率半徑。 ③求投料率：根據(jù)死氣箱容積，可計(jì)算出沼氣池投料率，公式是： 式中V、V死－分別為沼氣池容積和死氣箱容積m3。 ④計(jì)算最大貯氣量(V貯) ⑤計(jì)算氣箱總?cè)莘e(V氣) V氣＝V死+V貯 式中：V氣、V死、V貯－分別為沼氣池氣箱總?cè)莘e。死氣箱容積和有效氣箱容積(最大貯氣量)。 ⑥計(jì)算池蓋容積(V1) 式中V1、f1、R--分別為池蓋容積，池蓋矢高和池體內(nèi)徑。 ⑦

61、計(jì)算發(fā)酵間最低液面位A－A 對一般沼氣池來說，V氣均大子V1，也就是說，A--A液面位置在圓筒形池身X圍內(nèi)。此時(shí)，要確定進(jìn)、出料管的安裝位置，應(yīng)按下式先算出氣箱在圓筒形池身局部的容積(V筒)： V筒＝V氣－V1 由于 因此 式中：h筒－圓筒形池身內(nèi)氣箱局部的高度， R—圓筒形池身半徑。 A－A液面位在池蓋與池身交接平面以下h筒的位置上。這個(gè)位置也就是進(jìn)出料管的安裝位置。 水壓間的設(shè)計(jì)包括確定以下三個(gè)尺寸： (1)水壓間的底面標(biāo)高：此標(biāo)高應(yīng)確定在發(fā)酵間初始工作狀態(tài)時(shí)的液面位置O－O水平。 (2)水壓間的高度(ΔH)：此高度應(yīng)等于發(fā)酵間最

62、大液位下降值(H1)與水壓間液面最大上升值(H2)之和，即ΔH＝H1+H2 (3)水壓間容積：此容積等于池內(nèi)最大貯氣量。 五、城市污水污泥與糞便的厭氧發(fā)酵處理 (一)污水污泥厭氧消化處理 (二)糞便厭氧發(fā)酵處理 第六章 固體廢物的熱處理 教學(xué)目標(biāo): 1. 理解并掌握燃燒廢氣污染形成機(jī)制 教學(xué)重點(diǎn)：燃燒廢氣污染形成機(jī)制；主要燃燒參數(shù)計(jì)算；燃燒尾氣控制技術(shù) 教學(xué)難點(diǎn)：主要燃燒參數(shù)計(jì)算；燃燒尾氣控制技術(shù) 學(xué)時(shí)安排：6學(xué)時(shí) §1 概述 燃燒法是一種高溫?zé)崽幚砑夹g(shù)，是一種可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢物無害化、減量化、資源化的處理技術(shù)。 一. 燃燒廢氣污

63、染形成機(jī)制 燃燒煙氣中常見的大氣污染物包括粒狀污染物、酸性氣體、氮氧化物、重金屬、一氧化碳與有機(jī)氯化物等。 (一)粒狀污染物(二)一氧化碳(三)酸性氣體 (四)氮氧化物(五)重金屬(六)毒性有機(jī)氯化物 二、廢物燃燒的控制參數(shù) 燃燒溫度、攪拌混合程度、氣體停留時(shí)間(一般稱為3T)與過?？諝饴屎戏Q為燃燒四大控制參數(shù)。 (一)燃燒溫度 (二)停留時(shí)間 (三)混合強(qiáng)度(四)過剩空氣 (五)燃燒四個(gè)控制參數(shù)的互動(dòng)關(guān)系 三、主要燃燒參數(shù)計(jì)算 燃燒爐質(zhì)能平衡計(jì)算，是根據(jù)廢物的處理量、物化特性，確定所需的助燃空氣量、燃燒煙氣產(chǎn)生量和其組成以與爐溫等主要參數(shù)，是后續(xù)爐體大小、尺寸、送

64、風(fēng)機(jī)、燃燒器、耐火材料等附屬設(shè)備設(shè)計(jì)參考的依據(jù)。 (一)燃燒需要空氣量 其計(jì)算方式是假設(shè)液體或固體廢物1kg中的碳、氫、氮、氧、硫、灰分以與水分的質(zhì)量分別以C、H、N、O、S、Ash與w來表示，如此理論空氣量為： 〔1〕體積基準(zhǔn) 〔2〕質(zhì)量基準(zhǔn) 實(shí)際供應(yīng)的空氣量A與理論空氣量A0的關(guān)系為：A＝mA0 〔二〕燃燒煙氣量與其組成 以C、H、N、O、S、Cl、W表示單位廢物中碳、氫、氮、氧、硫、氯和水分的質(zhì)量比，如此理論燃燒濕基煙氣量為：G0(m30 或 G00+3.67C+2S+1.03Cl+N+9H'+W 而理論燃燒干基

65、煙氣量為： G0'(m30+1.867C+0.7S+0.631Cl+0.8N 或 G00+3.67C+2S+1.03Cl+N 將實(shí)際燃燒煙氣量的潮濕氣體和枯燥氣體分別以G和G'來表示，其相互關(guān)系可用下式 表示： G=G0+(m-1)A0 G'=G0'+(m-1)A0 固體或液體廢物燃燒煙氣組成，可依下表所示方法計(jì)算。 (三)發(fā)熱量計(jì)算 常用發(fā)熱量的名稱，大致可分為干基發(fā)熱量、高位發(fā)熱量與低位發(fā)熱量等三種。 (1)干基發(fā)熱量 (2)高位發(fā)熱量 (3)低位發(fā)熱量 (四)廢氣停留時(shí)間 所謂廢氣停留時(shí)間是指

66、燃燒所生成的廢氣在燃燒室內(nèi)與空氣接觸時(shí)間，通?？梢员硎? 如下： 式中，θ為氣體平均停留時(shí)間，s；V為燃燒室內(nèi)容積，m3；q為氣體的爐溫狀況下的風(fēng)量，m3／s。 (五)燃燒室容積熱負(fù)荷 在正常運(yùn)轉(zhuǎn)下，燃燒室單位容積在單位時(shí)間內(nèi)由垃圾與輔助燃料所產(chǎn)生的低位發(fā)熱量，稱為燃燒室容積熱負(fù)荷(QV)，是燃燒室單位時(shí)間、單位容積所承受的熱量負(fù)荷，單位為kJ/(m3·h)。 式中，F(xiàn)f為輔助燃料消耗量，kg/h；Hf1為輔助燃料的低位發(fā)熱量，kJ/kg；Fw為單位時(shí)間的廢物燃燒量，kg/h；Hw1為廢物的低位發(fā)熱量，kJ/kg；A為實(shí)際供應(yīng)每單位輔助燃料與廢物的平均助燃空氣量，kg/kg；Cpa為空氣的平均定壓熱容，kJ/(kg·℃)；ta為空氣的預(yù)熱溫度，℃；t0為大氣溫度，℃；V為燃燒室容積，m3。 (六)燃燒溫度推算 〔1〕美國的方法 Tillman等人根據(jù)美國燃燒廠數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出大型垃圾燃燒廠燃燒溫度的回歸方程如下： tg(℃h＋1926α－2.524W＋0.59〔ta-25〕－177 式中，Hh為高位發(fā)熱量，kJ/kg；α為等值比；W為垃圾的含水率，％；ta為助燃