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1、固體廢物處理與處置》教案 課程名稱及代碼：固體廢物處理與處置、13130105 課程英文名稱：SolidWasteTreatmentandDisposal課程所屬單位：化學與環(huán)境工程學院環(huán)境工程教研室課程面向專業(yè)：環(huán)境工程本科專業(yè) 教師姓名：梅運軍 教師職稱：講師 所用教材：《固體廢物處理與處置》寧平主編 本課程總學時數(shù)：60本學期總學時數(shù)：60 講課：54課程設計：6 課程性質：專業(yè)必修課 武漢工業(yè)學院化學與環(huán)境工程學院 一、課程性質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、分類及綜合處理系統(tǒng)等基本知識；并以城市垃圾為中心講述固體廢物的收集

2、、清運、處理以及處置；各種處理和處置方法以及設備。固體廢物的處理及其資源化是本課程的重點。通過課堂教學使學生掌握必要的理論基礎知識，同時培養(yǎng)學生參與工程設計的實踐能力。 二、課程教學內容與要求 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、管理及相關技術政策。 第二章固體廢物的收集、貯存及清運本章要求了解固體廢物主流城市的分類、特性，進一步熟悉城市垃圾的收集，運輸工藝，對收運系統(tǒng)有初步的認識。 第三章固體廢物的預處理本章要求了解固體廢物的預處理（壓實、破碎、分選、固體廢物的脫水）的 目的和使用場合，掌握各類預處理方法的原理及工藝，熟悉常用設備的主要技術性能。 第四

3、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/固化處理的基本原理，工藝及設備要求。 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、設備及評價指標；厭氧消化（沼氣） 的原理、工藝、設備等；微生物浸出機理、工藝及其他生物處理技術。第六章固體廢物的熱處理 本章要求掌握焚燒的原理、工藝及設備；熱解的原理、工藝及設備；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)及系統(tǒng)技術；了解工業(yè)、礦業(yè)以及農林、城市生活垃圾的綜合利用途徑及方法。 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

4、握衛(wèi)生填埋的原理、技術及主要方法。 第九章危險廢物及放射性固體廢物的管理了解危險廢物及放射性廢物的管理辦法、危險廢物的處理技術及基本要求。 第一章緒論第一節(jié)：固體廢物的來源于分類教學目標: 1. 了解固體廢物的來源和分類 2. 掌握固體廢物的污染及其控制 3. 熟悉固體廢物的處理處置方法 4. 理解并掌握控制固體廢物污染技術政策教學重點：固體廢物的來源和分類教學難點：控制固體廢物污染技術政策學時安排：2學時 1、固體廢物的概念：指在生產(chǎn)、生活和其他活動中產(chǎn)生的喪失了原有利用價值 或者雖未喪失利用價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、物質以及法律、行政法規(guī)規(guī)

5、定納入固體廢物管理的物品、物質。(|《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》，2005年。)對紅色部分進行進一步的闡釋。 固體廢物處理(treatmentofsolidwastes)。通過物理、化學、生物等不同方法，使固體廢物轉化為適于運輸、儲存、資源化利用以及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，其化學處理包括焚燒、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(disposalofsoildwastes)。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

6、 一.固體廢物的來源 二. 固體廢物的排量 參照國家環(huán)?？偩置磕甑沫h(huán)境質量公報。 三. 固體廢物的分類 按組成分為有機廢物和無機廢物；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。 1. 冶金固體廢物2.燃料灰渣3.化學工業(yè)固體廢物4.石油工業(yè)固體廢物5.糧食、食品工業(yè)固體廢物6.其他 （二）礦業(yè)固體廢物 （三）城市固體廢物 指居民生活、商業(yè)活動、市政建設與維護、機關辦公等過程產(chǎn)生的固體

7、廢物，一般分為： 1.生活垃圾2.城建渣土3.商業(yè)固體廢物4.糞便 （四）農業(yè)固體廢物 （五）放射性固體廢物核燃料生產(chǎn)、加工，同位素的應用，核電站，核研究機構，醫(yī)療單位，放射性廢物處理。 （六）有害固體廢物 §2固體廢物的污染及其控制 一.固體廢物的污染途徑 二.固體廢物污染的危害 （一）侵占土地（參見國家環(huán)?？偩志W(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)生三.固體廢物污染控制 主要從兩個方面著手，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2.采用精料3.提高產(chǎn)品質量和使用壽命，不使過快的變成廢物。 （

8、二）發(fā)展物質循環(huán)利用工藝 （三）進行綜合利用 §3控制固體廢物污染技術政策（無害化、資源化、減量化） 一、我國控制固體廢物污染技術政策的產(chǎn)生 我國固體廢物污染控制工作起始于20世紀80年代初期，起步較晚，在短期內還不可能在較大的范圍內實現(xiàn)“資源化”。因此，我國于20世紀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政策，并確定今后較長—段時間內應以“無害化”為主。 本章習題與思考 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系？ 4、如何理解固體廢物是放錯了位置的資源？ 5

9、、思考固體廢物的綜合利用與可持續(xù)性發(fā)展的相互關系。 第二章固體廢物的收集、貯存及清運 教學目標: 1.掌握城市生活垃圾的收集及清運 2. 熟練掌握城市垃圾中轉站的設置 3. 了解危險廢物的收集、貯存及清運教學重點：城市垃圾的收集、運輸教學難點：城市垃圾的收集、運輸學時安排：8學時 §1固體廢物的收集與清運工業(yè)固體廢物處理的原則是“誰污染，誰治理”。城市垃圾收運并非單一階段操作過程，通常包括三個階段，構成一個收運系統(tǒng)。第一階段是搬運與貯存；第二階段是收集和清除；第三階段為轉運，特指垃圾的遠途運輸?shù)教幹脠觥? 這—階段是收運管理系統(tǒng)中最復雜的，耗資也最大。清運效率和費用的高低，主要取決

10、下列因素：①清運操作方式；②收集清運車輛數(shù)量、裝載量及機械化裝卸程度；③清運次數(shù)、時間及勞動定員；④清運路線。 §2城市生活垃圾轉運站的設置 一. 清運操作方法清運操作方法分移動式和固定式兩種。 （一）移動容器操作方法移動容器操作方法是指將某集裝點裝滿的垃圾連容器一起運往中轉站或處理處置場，卸空后再將空容器送回原處（一般法）或下一個集裝點（修改法），其收集過程示意見圖。 1.操作計算 收集成本的高低，主要取決于收集時間長短，因此對收集操作過程的不同單元時間進行分析，可以建立設計數(shù)據(jù)和關系式，求出某區(qū)域垃圾收集耗費的人力和物力，從而計算收集成本?？梢詫⑹占僮鬟^程分為四個基本用時，即集

11、裝時間、運輸時間、卸車時間和非收集時間(其他用時)。 容器點 攜帶空容器的Joi)(收集車自年庫來，弋￥' 行程開始■\ I點的空容器放在2點.巳點容器運往轉運站 滿容器運往轉運站\ 空容器放在2X f轉運站、加工站或處置場 (1>)修改一1:作法 移動容器收集操作 2 3 攜帶空容器的收蠱年回朋；工作結束 (1) 集裝時間(P)對常規(guī)法，每次行程集裝時間包括容器點之間行駛時間， hcs 滿容器裝車時間，及卸空容器放回原處時間三部分。用公式表示為： P=t+t+t 式中Ps為每次行程集裝時間，h/次；匸另滿容器裝車時間，h/次；J為空容器 放回原處時間，

12、h/次；t為容器間行駛時間，h/次。UC dbc如果容器行駛時間已知，可用下面運輸時間公式估算。 (2) 運輸時間(h)運輸時間指收集車從集裝點行駛至終點所需時間，加上離開終點駛回原處或下一個集裝點的時間，不包括停在終點的時間。當裝車和卸車時間相對恒定時．則運輸時間取決于運輸距離和速度。從大量的不同收集車的運輸數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)運輸時間可以用下式近似表示： h=a+bx 式中，h為運輸時間，h/次；a為經(jīng)驗常數(shù)，h/次；b為經(jīng)驗常數(shù)，h/km；x為往返運輸距離，km/次。 (3) 卸車時間專指垃圾收集車在終點(轉運站或處理處置場)逗留時間，包括卸車及等待卸車時間。每一行程卸車時間用符號S

13、(h/次)表示。 (4) 非收集時間非收集時間指在收集操作全過程中非生產(chǎn)性活動所花費的時間。常用符號3(%)表示非收集時間占總時間百分數(shù)。 因此，一次收集清運操作行程所需時間(T)可用下式表示： hcs T=(P+S+h)/(1-3) hcshcs 也可以用下式表示： T=(P+S+a+bx)/(1-3) 當求出T后，則每日每輛收1集車的行程次數(shù)用下式求出： hcs N=H/T dhcs 式中，N為每天行程次數(shù)，次/d；H為每天工作時數(shù)，h/d；其余符號同前。 d 每周所需收集的行程次數(shù)，即行程數(shù)可根據(jù)收集范圍的垃圾清除量和容器平均容量，用下式求出： N=V/(c

14、f) 式中，N為每周收集次數(shù)，即行程數(shù)，次/周(若計算值帶小數(shù)時，需進值到整 w 數(shù)值)；V為每周清運垃圾產(chǎn)量，m3/周；f為容器平均容量，m3/次；f為容器平均 w 充填系數(shù)。由此，每周所需作業(yè)時間D(d/周)為： w D=NT應用上述公式，即可計算出移動容器收集操作條件下的工作時間和收集次數(shù)，編制作業(yè)計劃。 2．計算實例 某住宅區(qū)生活垃圾量約280m3/周，擬用一垃圾車負責清運工作，實行改良操作法的移動式清運。已知該車每次集裝容積為8m3/次，容器利用系數(shù)為0.67，采用八小時工作制。試求為及時清運該住宅垃圾，每周需出動清運多少次?累計工作多少小時?經(jīng)調查已知：平均運輸時

15、間為0.512h/次，容器裝車時間為0.033h/次；容器放回原處時間0.033h/次，卸車時間0.022h/次；非生產(chǎn)時間占全部工時25％。 解：按公式P二t+t+t=(0.033+0.033+0)h/次=0.066h/次 清運一次所需s時間，，按公式t=(p+s+h)/(i-小=[(0.066+0.512+0.022)/(1-0.25)]h/次=0.80h/次 清運車每日進行的集運次數(shù)，按公式N=H/T=(8/0.8)次/d=10次/d dhcs 根據(jù)清運車的集裝能力和垃圾量，按公式N=V/(cf)=[280/(8X0.67)]次/周= ww 53次/周 每周所需要的工作時

16、間為：D=NT=(53X0.8)h/周=42.4h/周 (二)固定容器收集操作法wwhcs 固定容器收集操作法是指用垃圾車到各容器集裝點裝載垃圾，容器倒空后固定在原地不動，車裝滿后運往轉運站或處理處置場。固定容器收集法的一次行程中，裝車時間是關鍵因素。因為裝車有機械操作和人工操作之分，故計算方法也略有不同。固定容器收集過程參見下圖。 將容器內的垃圾裝入收集車 駛向下一牛樂裝點 車庫來的空車行程開始 收集路線 瀟載收集車駛向處置場 卸空的收集車進行新的行程或回庫 T=(P+S+a+bX)琴直功旺站或址置場 scsscs 1.機械裝車每一收集行程時間用下式表示：

17、 固定容器收集操作簡圖 式中，T為固定容器收集法每一行程時間，h/次；P為每次行程集裝時間，h/次；其余符號同前。SCS 此處，集裝時間為： P—c(t)+(N-l)(tj) 式中，c為每次行程倒空的容器數(shù)，個/次；t為卸空一個容器的平均時間，h/個；N為每一UC 行程經(jīng)歷的集裝點數(shù)；t為每一行程各集裝點之間平均行駛時間。如果集裝點平均行駛時間dbc 未知，也可用公式h=a+bx進行估算，但以集裝點間距離代替往返運輸距離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及容器體積有關，其關系式： c=Vr/(cf) 式中，V為收集車容積，m3/次；r為收集車壓

18、縮比；其余符號同前。每周需要的行程次數(shù)可用下式求出： N=V/(Vr) 式中，N為每周行程次數(shù)，次/周；W其余符號同前。由此每周需要的收集時間為： D=[NP+t(S+a+bx)]/[(l-3)H]若單位是h/周，則不用除以H。式中，D為每周收集時間，d/周；t為N值進到大整數(shù)值；其余符號同前。2?人工裝車WW 使用人工裝車，每天進行的收集行程數(shù)為已知值或保持不變。在這種情況下日工作時間為： P—[(1-s)H/N]-(S+a+bx) scsd 符號同前。 每一行程能夠收集垃圾的集裝點可以由下式估算： N=60Pn/t 式中，n為收集工人數(shù)，人；t為每個集裝點需要的集裝時間

19、，人?min/點；其余符號同前。每次行程的集裝點數(shù)確定后，即可用下式估算收集車的合適車型尺寸(載重量) V—VN/r點數(shù)X量/壓縮比 pp 式中，V為每一集裝點收集的垃圾平均量，m3/次；其余符號同前。每周的行程數(shù)，即收集次數(shù)： N—TF/N 式中，T為集裝點總數(shù)，點；F為每周容器收集頻率，次/周；其余符號同前。 例某住宅區(qū)共有1000戶居民，由2個工人負責清運該區(qū)垃圾。試按固定式清運方式，計算每個工人清運時間及清運車容積，已知條件如下：每一集裝點平均服務人數(shù)3.5人；垃圾單位產(chǎn)量1.2kg/(d?人)；容器內垃圾的容重120kg/m3；每個集裝點設0.12m3的容器二個；收集頻率

20、每周一次；收集車壓縮比為2；來回運距24km；每天工作8小時，每次行程2次；卸車時間0.10h/次；運輸時間0.29h/次；每個集裝點需要的人工集裝時間為1.76分/點?人)；非生產(chǎn)時間占15%。 解按公式N—H/T反求集裝時間： dhcs H=N(P+S+h)/(1-3) dscs 所以P=(1—w)H/N—(S+h)二[(1-0.15)X8/2-(0.10+0.29)]h/次= scsd 3.01h/次 一次行程能進行的集裝點數(shù)目： N=60Pn/t=(60X3.01X2/1.76)點/次=205點/次 每集裝點每周的垃圾量換成體積數(shù)為： V=(1.2X3.5X7/1

21、20)m3/次=0.285m3/次 p 清運車的容積應大于： V=VN/r=(0.285X205/2)m3/次=29.2m3/次 每星期需要進行的行程數(shù)： N=TF/N=(1000X1/205)次/周=4.88次/周 每個工人每周需要的工作時間參照式D=[NP+t(S+a+bx)]/[(1-3)H]： wwscsw D=[NP+t(S+a+bx)]/[(1)H]=[4.88K3.01+5(0.10+0.29](1-0.15X8]d/周= wwscsw 2.45d周 二. 收集路線設計 1. 設計收運路線的一般步驟 設計收集路線的一般步驟包括：①準備適當比例的地域地形圖

22、，圖上標明垃圾清運區(qū)域邊界、道口、車庫和通往各個垃圾集裝點的位置、容器數(shù)、收集次數(shù)等，如果使用固定容器收集法，應標注各集裝點垃圾量；②資料分析，將資料數(shù)據(jù)概要列為表格；③初步收集路線設計；④對初步收集路線進行比較。 2. 設計收集清運路線實例[P31-35] 例下圖所示為某收集服務小區(qū)(步驟1已在圖上完成)。請設計移動式和固定式兩種收集操作方法的收集路線。兩種收集操作方法若在每日8小時中必須完成收集任務，請確定處置場距B點的最遠距離可以是多少？ §3危險廢物的收集、貯存及清運 一、危險廢物的產(chǎn)生與收集 二、危險廢物的貯存 三、危險廢物的清運習題與思考題對習題進一步降解P44-46。

23、 第三章固體廢物的預處理 §1固體廢物的壓實 教學目標:理解固體廢物的壓實目的、原理、評價設備等教學重點：壓實原理及設備 教學難點： 學時安排：1學時 壓實的概念及目的 一.壓實設備與流程 1．設備 ① 金屬類廢物壓實器金屬類廢物壓實器主要有三向聯(lián)合式和回轉式兩種。 A?三向聯(lián)合式壓實器B.回轉式壓實器 ② 城市垃圾壓實器 A.高層住宅垃圾壓實器B.城市垃圾壓實器 2. 流程下圖是較為先進的國外城市垃圾壓縮處理工藝流程。 城市垃圾壓縮處理工藝流程 §2固體廢物的破碎 教學目標: 1. 理解破碎基礎理論重幾個基本概念 2. 熟悉常見的破碎機及其工作原理

24、3. 低溫破碎與濕式破碎技術和應用條件教學重點：基礎理論重幾個基本概念教學難點： 學時安排：1學時 一. 破碎的概念及目的 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。 圖3-1磁碎方法 （?）壓碎，卩）劈碎,（c>折斷,<

25、均粒度（d）的比值來確定 cpcp 破碎比（i）。 D i=—cp d 破碎流程：單純破碎，帶預先篩分破碎工藝，帶檢查篩分破碎工藝、帶預先篩分和檢查篩分破碎工藝。 2、破碎機鄂式破碎機，錘式破碎機，沖擊式破碎機，剪切式破碎機、輥式破碎機和球磨機等。 3、低溫破碎與濕式破碎 §3固體廢物的分選 教學目標: 1. 理解并掌握人工分選、篩分基本理論 2. 掌握重力分選 3.了解磁力分選 4. 了解電力分選 5. 了解其他分選方法 6. 了解并熟悉分選回收工藝系統(tǒng)教學重點：篩分基本理論；重力分選；浮選教學難點：重力分選、磁力分選、電力分選、浮選 學時安排：6學

26、時廢物分選是根據(jù)物質的粒度、密度、磁性，電性、光電性，摩擦性，彈性以及表面潤濕性的不同而進行分選的。可分為篩選（分）、重力分選，磁力分選，電力分選、光電分選、摩擦及彈性分選，以及浮選等。 1、篩分 一、篩分基本理論 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實際得到的篩 下產(chǎn)物重量與原料中所含粒度小于篩孔孔徑的物料重量之比。即： X100% 其中：Q為篩下物重量；Q0為入篩物料重量；a為原料中小于篩孔孔徑的顆粒重量的百分含量。 2. 影響篩分效率的因素 （1）固體廢物性質的影響“易篩?！保６刃∮诤Y孔3/4）“難篩粒” （2）設備性能的影響篩子運動方

27、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行篩分時，其篩分效率大致如下表所示。 不同類型篩子的端分效率 諦子?類蟄 固定諦 轉筒堰 篩分玻率g 50一60 60 70—80 （3）.篩分操作條件的影響連續(xù)均勻給料，及時清理、維修篩面，篩分效率就高。 3. 篩分設備及其應用 （1）固定篩：（2）滾筒篩（轉筒篩）：（3）慣性振動篩：（4）共振篩 2、重力分選 一、概述重力分選原理：一個懸浮在流體介質中的顆粒，其運動速度受到自身重力、介質阻力和介質的浮力三種力的作用。分別是F（重力）、F（介質浮力）、F（介質摩擦阻力）。 EBD 定顆粒

28、為球形， 重力F=p-V-g Esg 式中：P為顆粒密度；V為顆粒體積，假 sg 則：sg 兀， V=—d3g6 浮力：F=p?V-g Bg 式中P為介質密度； 介質摩擦阻力：F=0.5-C-V2?p?A DD A為顆粒投影面積（在運動方 式中：Cd為阻力系數(shù)；V為顆粒相對介質速度，向上）。 當F、F、F三個力達到平衡時，且加速度為零時的速度為末速度，此時有: EBD F二F+F EBD C?V2?p?A D— 兀兀d2CV2p 即：d3（p-p）g= 6s42 4（P-P）?g?d V=— 3C?p D C是與顆粒的尺寸及運動狀況有關，

29、通常用雷諾數(shù)R來表述。 De Vdp Vd eu 式中u為流體介質的粘度系數(shù)，Y為流體介質的動粘度系數(shù)。 如果假定流體運動為層流，C=24/R?？梢赃M一步得出人們所熟知的斯托克斯公式： “d2g（P-P） 18u 影響重力分選的因素，從上式可以看出有顆粒的尺度，顆粒與介質的密度差以及介質的年度。 重力分選的介質有空氣、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。按介質不同，固體廢物的重選可分為重介質分選，跳汰分選，風力分選和搖床分選等。 二、重介質分選 （一）基本原理通常將密度大于水的介質稱為重介質。在

30、重介質中使固體廢物中的顆粒群按密度分開的方法稱為重介質分選。為使分選過程有效地進行，需選擇重介質密度（P）介于固體廢物中輕物料密度（Q）和重物料密度（Q）之間，即 CLW P

31、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，密度小的顆粒群進入上層被水平水流帶到機外成為輕產(chǎn)品。跳汰介質可以是水或者是空氣。 四. 風力分選 （一）原理：以空氣為分選介質，在氣流作用下使固體廢物顆粒按密度和粒度進行分選的方法，簡稱風選，又稱氣流分選。其分選設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。 五. 搖床分選 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)調整：主要是廢物的破碎、磨碎等，目的是得到粒度適宜，基本上是單體解離的顆粒，浮選

32、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，我國以應用于從分煤灰中回收炭，從煤矸石中回收硫鐵礦，從焚燒爐灰渣中回收金屬等。 §4固體廢物的濃縮與脫水 教學目標: 1. 掌握污泥的分類及特性 2. 掌握污泥的性質指標 3. 熟悉并掌握污泥處理的目的和方法 4. 理解并掌握污泥中水分的存在形式及其分離性能 5. 熟悉并掌握污泥調理的方法 6. 掌握污泥的洗滌原理和作用 7. 掌握加藥調理；熟悉熱處理；掌握熟悉污泥脫水常用設備和原理教學重點：污泥的性質指標；污泥中水分的存在形式及其分離性能；污泥調理的方法；加藥調理 教學難點：污泥中水分的存在形式及其

33、分離性能學時安排：4學時 1 概述 (一)污泥的分類及特性 (1) 按來源分：(2)根據(jù)污泥從水中分離過程可分：(3)按污泥成分和性質可分：(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，干燥污泥及污泥焚燒灰。 (二) 污泥的性質指標 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，以利于污泥的運輸、儲存及各種處理和處置工藝的進行。(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

34、和性質，以利于應用并達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、干燥、焚燒、固化及最終處置。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行?？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f機械脫水f處置脫水濾餅；②濃縮f機械脫水f焚燒f處置 灰分； ③ 濃縮f消化f機械脫水f處置脫水濾餅；④濃縮f消化f機械脫水f焚燒f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％)、毛細結合水(占20％)、表面吸附水、內部結合水等。污泥濃縮的目的就是降低污泥中

35、水分，縮小污泥的體積，但仍保持其流體性質，有利于污泥的運輸、處理與利用。濃縮后污泥含水率仍高達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。 污泥水分示意圖 一、污泥中水分的存在形式及其分離性能 1. 間隙水2.毛細結合水3.表面吸附水4.內部（結合）水 （一）重力濃縮 3 污泥調理 （一）污泥調理的方法污泥調理是為了提高脫水效率的一種預處理。污泥調理方法有洗滌（淘洗調節(jié)）、加藥（化學調節(jié)）、熱處理及冷凍熔融法。 （二）污泥的洗滌污泥的洗滌適用于消化污泥的預處理，目的是節(jié)省加藥（混凝劑）用量，降低機械脫水的運行費用。 污泥加藥調節(jié)所

36、用的混凝劑，一部分消耗于揮發(fā)性固體（中和膠體有機顆粒），一部分消耗于污泥水中溶解的生化產(chǎn)物。 （三）加藥調理（化學調節(jié)）加藥調理就是在污泥中加入助凝劑、混凝劑等化學藥劑，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處理方法。 4 污泥脫水污泥脫水包括自然干化與機械脫水，其本質上都屬于過濾脫水范疇，基本理論相同。 （一）過濾基本理論過濾是給多孔過濾介質（簡稱濾材）

37、兩側施加壓力差而將懸濁液過濾分成濾渣及澄清液兩部分的固液分離操作。 （二）過濾介質過濾介質是濾餅的支承物，它應具有足夠的機械強度和盡可能小的流動阻力。工業(yè)上常用的過濾介質主要有以下幾類： （1）織物介質（2）粒狀介質（3）多孔固體介質 （三）過濾脫水設備真空過濾脫水設備是轉鼓式真空過濾機；壓濾脫水設備主要有自動板框壓濾機和廂式全自動壓濾機兩種；滾壓脫水設備和離心機。 第四章固體廢物的物化處理 §1浮選 教學目標: 1. 掌握浮選的原理 2. 掌握浮選的藥劑 3. 熟悉并掌握污浮選的工藝 4. 理解并掌握浮選設備 教學重點：浮選的原理、浮選的藥劑、浮選的工藝教學難點：浮選的

38、原理 學時安排：2學時 一、浮選原理浮選是在固體廢物與水調制的料漿中，加入浮選藥劑，并通人空氣形成無數(shù)細小氣泡，使欲選物質顆粒粘附在氣泡上，隨氣泡上浮于料漿表面成為泡沫層，然后刮出回收；不浮的顆粒仍留在料漿內，通過適當處理后廢棄。 二. 浮選藥劑根據(jù)藥劑在浮選過程中的作用不同，可分為捕收劑、起泡劑和調整劑三大類。 （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，常用黃藥 作捕收劑。 2. 非極性油類捕收劑 （二）起泡劑起泡劑是一種表面活性物質，主要作用在水—氣界面上，使其界面張力降低，促

39、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）調整劑調整劑的種類較多，按其作用可分為以下四種：1．活化劑2．抑制劑3．介質的調整劑4．分散與混凝劑 三. 浮選設備我國應用最多的是機械攪拌式浮選機。 四. 浮選工藝過程及應用浮選工藝包括以下程序：浮選前料漿的調制；加藥調整；充氣浮選。 §2溶劑浸出 教學目標: 1. 了解溶劑浸出的動力學過程 2. 掌握浸出過程的化學反應機理 3. 掌握幾種典型的浸出反應 4. 理解影響基礎過程的主要因素 5. 掌握浸出工藝及設備教學重點：浸出過程的反應機

40、理及幾種典型的浸出反應 教學難點：化學反應機理學時安排：2學時溶劑浸出：用適當?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中有關的組分有選擇性地溶解的物理化學方法。 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入液相。所以溶劑的選擇成為浸出工藝的關鍵環(huán)節(jié)，溶劑的選擇一般要注意一下幾點： 1）對目的組分選擇性好；2）浸出率高，速率快；3）成本低，容易制取，便于回收和循環(huán)使用；4）對設備腐蝕性小。 一、浸出動力學過程 過程分為如下幾個階段： 1）外擴散：2）化學反應：3）解吸：4）反擴散（區(qū)別于外擴散）：二、浸出過程的化學反應機理 物理溶解過程:化學溶解過程：六浸出設備（多媒體演示） §

41、3固體廢物穩(wěn)定化/固定化處理 教學目標: 1. 理解并掌握衡量固化處理效果的兩項主要指標 2. 掌握水泥固化 3. 熟悉瀝青固化 4. 熟悉塑料固化 5. 熟悉玻璃固化 6. 熟悉其他固化方法教學重點：水泥固化；衡量固化處理效果的兩項主要指標教學難點：水泥固化 學時安排：3學時 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、鉻渣等危險廢物。 固體廢物的固化主要用于： ① 對于具有毒性或強反應性等危險性質的廢物進行處理，使得滿足填埋處置要求； ② 其他處理過程所產(chǎn)生的殘渣，例如焚燒產(chǎn)生的灰分的無害化處理，其目的是最終對其進行處置； ③ 在大量土

42、壤被有害污染物所污染的情況下對土壤進行去污。 1概述 廢物固化是用物理—化學方法將有害廢物摻合并包容在密實的惰性基材中，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。 對固化處理的基本要求包括①有害廢物經(jīng)固化處理后所形成的固化體應具有良好的抗?jié)B透性、抗浸出性，抗干濕性、抗凍融性及足夠的機械強度等，最好能作為資源加以利用，如作建筑基礎和路基材料等；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固化劑來源豐富，價廉易得。⑤處理費用低。 衡量固化處理效果的兩項主要

43、指標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，其中有害物質的浸出速度。浸出率的數(shù)學表達式如下： R in aA r0— (FM)t 式中：R一標準比表面的樣品每天浸出的有害物質的浸出率，g/(d?cm2),in a一浸出時間內浸出的有害物質的量，mg， r A一樣品中含有的有害物質的量，mg， F一樣品暴露表面積，cm2， M一樣品的質量，g, t一浸出時間，do 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 V C=—3- iV 1 式中；c—增容比； V 一固化體體積，m3； 2 V 一固化前有害廢物的體積

44、，m3o 增容比是評價固化處理方法和衡量最終成本的一項重要指標。固化技術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行固化的一種處理方法。 一.水泥固化原理水泥固化的化學反應：水合反應主要有以下幾個方面： (1) 硅酸三鈣的水合反應： 3CaO-SiO+xHOT2CaO-SiO-yHO+Ca(OH)TCaO-SiO-mHO+2Ca(0H) 33333333 2(3CaO-SiO)+xHOT3CaO-2SiO-yHO+3Ca(OH)t2(CaO-SiO-mHO)+4Ca(OH) 22222222 (2)

45、 硅酸二鈣的水合反應： 2CaO-SiO+xHOT2CaO-SiO-xHOTCaO-SiO-mHO+Ca(OH) 2222222 2(2CaO-SiO)+xHOT3CaO-2SiO-yHO+Ca(OH)t2(CaO-SiO-mHO)+2Ca(OH) 22222222 (3) 鋁酸三鈣的水合反應： 3CaO-AlO+xHOT3CaO-AlO-xHO 232232 如果有Ca(OH)存在時，則變?yōu)椋? 2 3CaO?AlO+xHO+Ca(OH)T4CaO?AlO?mHO 2322232 (4) 鋁酸四鈣的水合反應： 4CaO?AlO+FeO+xHOT3CaO?AlO?mHO

46、+4CaO?FeO?mHO 23232232232 添加劑分為有機和無機兩大類 二. 水泥固化法的應用電鍍污泥固化處理；汞渣水泥固化處理。 三. 水泥固化法的特點 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)生皂化反應，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，廢水化學處理產(chǎn)生的沉渣，焚燒爐產(chǎn)生的灰燼、塑料廢物，電鍍污泥，砷渣等。 二、瀝青固化的基本方法放射性廢物瀝青固化的基本方法有高溫熔化混合蒸發(fā)法，暫時乳化法和化學乳化法三種。 三、瀝青固化體的性質及其影響因素 （一）影響

47、瀝青固化體浸出率的因素 1、瀝青的種類2、廢物量、化學組成及混合狀況3、殘余水分 4、某些表面活性劑的影響 （二）影響瀝青固化體化學穩(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，并加入適量的催化劑和填料（骨料）進行攪拌混合，使其共聚合固化而將有害廢物包容形成具有一定強度和穩(wěn)定性的固化體，塑料固化技術按所用塑料（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、塑料固化的應用及其特點 （一）應用實例（二）塑料固化法的特點 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（9

48、00?1200*）下熔融，經(jīng)退火后即可轉化為穩(wěn)定的玻璃固化體。玻璃固化法主要用于固化高放廢物。從玻璃固化體的穩(wěn)定性、對熔融設備的腐蝕性、處理時的發(fā)泡情況和增容比來看，硼硅酸鹽玻璃固化是最有發(fā)展前途的固化方法。 二、玻璃固化方法及工藝流程 （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 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

49、二氧化硅，能與石灰和含有硫酸鹽、亞硫酸鹽廢渣中的水反應，經(jīng)凝結、硬化后形成具有一定強度的固化體。 （二）石灰固化法的應用及其優(yōu)缺點 二、自膠結固化 （一）自膠結固化原理 自膠結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行煅燒，使其部分脫水至產(chǎn)生有膠結作用的亞硫酸鈣或半水硫酸鈣 （CaSO-HO）狀態(tài)，然后與特制的添加劑和填料混合成稀漿，經(jīng)凝結硬化形 422成自膠結固化體。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。 （二）自膠結固化法的優(yōu)缺點 三，水玻璃固化 水玻璃固化是以水玻璃為固化劑，無機酸類（如硫酸，硝酸、鹽酸和磷酸）為助劑，與有害污泥

50、按一定的配料比進行中和與縮合脫水反應，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝結硬化逐步形成水玻璃固化體。 水玻璃固化法具有工藝操作簡便，原料價廉易得，處理費用低、固化體耐酸性強，抗透水性好，重金屬浸出率低等特點。此法目前尚處于試驗階段。 第五章固體廢物的生物處理 教學目標: 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)酵的工藝條件及其控制； 6. 熟悉發(fā)酵裝置－水壓式沼氣池并掌握其設計計算。 7. 掌握細菌浸出的機理及工藝教學重點：好氧堆肥

51、的影響因素；厭氧發(fā)酵的工藝條件及其控制教學難點：厭氧發(fā)酵的工藝條件及其控制學時安排：8學時 生物處理法是最主要的污水處理方法之一，人們對有機固體廢物生物轉換技術也進行了深入的研究。 （一）生物轉換理論基礎。 1. 微生物的代謝作用 2. 微生物的種類 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： ［原核細胞類型徽生物V '真核細胞類型 細菌藍竦藻 真菌 I霉菌 I酵母菌 藻類 原生動物 3. 生物處理方法根據(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

52、物處理法（2）厭氧生物處理化 （二）固體廢物生物轉換技術的應用 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 可用反應式分別表示為： 1. 有機物的氧化 不含氮有機物（CHO）的氧化 xyz CHO+（x+1y-1z）OTxCO+1yHO+能量 xyz222222 含氮有機物（CHNO?aHO）的氧化 stuv2 CHNO?aHO+bOTCHNO?CHO（堆肥）+dHO（氣）+eHO（水）+fCO+gNH+能量 stuv22wxyz22223 2?細胞質的合成（包括有機物的氧化，并以NH作氮源） 3

53、n（CHO）+NH+（nx+ny-竺-5x）OTCHNO（細胞質）+（nx-5）CO+1（ny-4）HO+能量 xyf3422572222 3. 細胞質的氧化 CHNO（細胞質）+5OT5CO+2HO+NH+能量 5722223 （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較復雜，但大致可分為以下三個階段。 （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)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

54、及貯存等工序組成。 1.前處理2.主發(fā)酵3.后發(fā)酵4.后處理5.脫臭6.貯存 (二)發(fā)酵工藝與裝置 1. 間歇式發(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： 2. 連續(xù)發(fā)酵工藝與裝置 (三) 影響因素影響堆肥化過程(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，其他尚有有機質含量、碳氮比、碳磷比、pH值等。 CHNO+0.5(nz+2s+r-d)OTnCHNO+sCO+rHO+(c-ny)NHabcd2wxyz223 式中，r=0.5[b-nx-3(c-ny)]； s=a-nw；n為降解效率(摩爾轉化率

55、〈1)； CHNO和CHHO分別代表堆肥原料和堆肥產(chǎn)物的成分。 abcdwxyx 例題：用一種成分為CH5qNO§的堆肥物料進行實驗室規(guī)模的好氧堆肥化試驗。 試驗結果，每1000kg堆料在完成堆肥化后僅剩下200kg，測定產(chǎn)品成分為CHNO， lll44試求每1000kg物料的化學計算理論需氧量。 解(1)計算出堆肥物料CHNO千摩爾質量為852kg，則參加過程的有機物摩爾 315026 數(shù)=(1000/852)kmol=1.173kmol； (2) 堆肥產(chǎn)品CHNO的千摩爾質量為224kg，可算出每摩爾參加過程的殘余 lll44 有機物摩爾數(shù)即n=200/(1.173X

56、224)=0.76； (3) 由已知條件：a=31，b=50，c=1，d=26，w=11，x=14，z=1，y=4。可以算出 r=0.5[50-0.76X14-3(1-0.76X1)]=19.32 S=31-0.76X11=22.64 (4) 所需的氧量為： W=[0.5(0.76X4+2X22.64+19.32-26)X1.173X32]kg=781.5kg實際的堆肥化系統(tǒng)必須提供超出計算需氧量(二倍以上)的過程空氣，以保證充分的好氧條件。主發(fā)酵強制通風的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下：靜態(tài)堆肥取0.05?0.2ma/(min?ma)堆料，動態(tài)堆肥則依生產(chǎn)性試驗確定。 b.通風方法與控制 2.

57、含水率及其調節(jié)與控制 在用生活垃圾制堆肥時，一般以含水率55％為最佳。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行調節(jié)。添加的調節(jié)劑與垃圾的重量比，可根據(jù)下式求出： M二(W—W)/(W—W) mcbm 式中：M—調節(jié)劑與垃圾的重量(濕重)比； 6.pH7?碳磷比（C/P） 3. 有機物的含量4.碳氮比5.溫度 四. 堆肥的農業(yè)效用§2厭氧發(fā)酵制沼氣 一.有機物的厭氧發(fā)酵過程 有機物厭氧發(fā)酵依次分為液化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個階段(如圖所示)，每一階段各有其獨特的微生物類群起作用。液化階段起作用的細菌稱為發(fā)酵細菌，包括纖維素分解菌，脂肪分解菌，蛋白質水解菌。產(chǎn)酸階段

58、起作用的細菌是醋酸分解菌。這兩個階段起作用的細菌統(tǒng)稱為不產(chǎn)甲烷菌。產(chǎn)甲烷階段起作用的細菌是甲烷細菌。 碳水化合物 有機質：蛋白質 發(fā)酵性細菌 糖類氮基議 脂肪 脂肪酸啊 產(chǎn)氫產(chǎn)乙嚴細菌- 揮發(fā)酚醇類中性化合物 H;,CO決 產(chǎn)甲烷細菌， ch4,h2jN?fCOjtco,宙等 液優(yōu)階段1產(chǎn)麒防段>I產(chǎn)甲烷階段 厭氧發(fā)酵三階段 在液化階段，發(fā)酵細菌利用胞外酶對有機物進行體外酶解，使固體物質變成可溶于水的物質，然后，細菌再吸收可溶于水的物質，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

59、脂肪酸、醇類等進一步分解成醋酸和氫。 在產(chǎn)甲烷階段，甲烷菌利用H/CO醋酸以及甲醇、甲酸、甲胺等C類化合物為基質，將其轉化成甲烷。其中，H/CO和醋酸是主要基質。一般認為，甲烷的22 形成主要來自H還原CO和醋酸的分解。根據(jù)對中間產(chǎn)物轉化成甲烷的過程所作的 研究發(fā)現(xiàn)醋酸是2厭氧發(fā)2酵中最重要的中間產(chǎn)物。 二.發(fā)酵原料 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)氣量計算沼氣發(fā)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、脂類化合物的含量，然后依據(jù)下式計算甲烷的產(chǎn)量(E)； E=0.37A+0.49B+1.04C 式中E—每克發(fā)酵原料的理論產(chǎn)

60、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、脂類化合物的重量g。 然后，再依下式計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)酵原料以及原料中主要化學成分（碳水化合物，蛋白質和脂類）的沼氣產(chǎn)氣率和甲烷含量。

61、（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算： W M=7X100% TSW 1 W=W-M TSTS 式中：M—發(fā)酵原料總固體百分含量， TS W—發(fā)酵原料樣品重量， w"—樣品在105土2°C條件下烘干衡重量， 2 W一發(fā)酵原料重量，w—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,碳氮比達到35：1時，產(chǎn)氣量明顯下降。為了使發(fā)酵過程有一個較高的產(chǎn)氣量，可以降原料適當配合，形成適宜厭氧發(fā)酵的混合原料。 1. 混合原料碳氮比的計算 依據(jù)下式可以計算混合原料的碳氮比，或者按要求的碳氮比

62、計算搭配原料的數(shù)量。 CX+CX+…+CX工CX K=―1_12_2i_— NX+NX+…+NX乙NX 1122ii 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。 2. 發(fā)酵料漿的配制計算 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，計算加水量。 工XM M=x100% TS乙X 式中：M—沼氣發(fā)酵料漿中總固體百分含量； TS 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)酵的工藝條件及其控制 （一）厭氧條件（二）溫度（三）pH值（四）攪拌 消化器基本設計要求 (一).結構與工作原理

63、 (二)設計 1. 設計參數(shù)設計水壓式沼氣池時，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:貯氣量系指氣箱內的最大沼氣貯存量。農村家用水壓式沼氣池的最大貯氣量以12小時產(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。農村家用水壓式沼氣池的池容積有4、6、8、10ma等幾種。 (5) 投料率；投料率系指最大限度投入的料液所占發(fā)酵間容積的百

64、分比，一般在85?95%之間為宜。 2. 發(fā)酵間的設計水壓式沼氣池發(fā)酵間的設計可按下列步驟進行: (1) 確定池容 (1) (2) 池容—用氣水平x家庭人口數(shù)—預計池容產(chǎn)氣率 (2) 確定貯氣量貯氣量=池容產(chǎn)氣率x池容x1 2 (3) 計算圓筒形發(fā)酵間容積:圓筒形發(fā)酵間由池蓋、池身、池底組成(如圖所示)。三部分的容積計算公式如下: 兀 =6fi(3R2+fi2)=叫(廠1 兀 =6f2(3R2+f2)=f2(r2 (3) (4) VRR2H(5) 3 式中:V、V、V－分別是池蓋容積、池底容積、池身容積； 123 f、f－分別為池蓋矢高、池

65、底矢高； 12 r－池蓋曲率半徑，它與其他尺寸的關系為： 1 1 r=一(R2+f2)(6) 1 2f1 1 r－池底曲率半徑，它與其他尺寸的關系為： 2 1 r——(R2+f2)(7) 22f2 2 R—池體內徑； H—池身高度； 綜合圓形沼氣池的內力結構計算、材料用量計算和施工、管理、使用技術等各種因素，一般認為，當池蓋矢跨比務=5，池底矢跨比召=8和池身高H= (對于4、6、8、10m3容積的小型沼氣池可取H=lm)時，沼氣池的尺寸比較合理。這樣，一旦發(fā)酵間某一尺寸被確定以后，可算出其他部分的尺寸。 (4)確定進出料管安裝位置：水壓式沼氣池進出料管的水

66、平位置一般都確定在發(fā)酵間直徑的兩端。 進出料管的垂直位置一般都確定在發(fā)酵間的最低設計液面高度處。該位置的計算方法如下： ①計算死氣箱拱的矢高：即池蓋拱頂點到發(fā)酵間的最高液面0-0位置的距離,如圖所示。其中死氣箱拱的矢高f)可按下式計算。 死 死氣雜矢高 仁議動盅2.導弋管3.蓄水圈4.死氣縉靈固定拱誰 式中：％—池蓋拱頂點到活動蓋下緣平面的距離(計算過程略去)，對65cm直徑的活動蓋,，該值在10?15cm之間； h一導氣管下露出長度，取3?5cm； 2 h一導氣管下口到0—0液面距離，一般取20--30cm。②計算死氣箱客積(V) 死 f V=nf2(r+死) 死死13 式中：V、f、r—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，可計算出沼氣池投料率，公式是： V-V 投料率=死x100% V 式中V、V—分別為沼氣池容積和死氣箱容積m3。 ④ 計算最大貯氣量（V貯） #貯=池容x池容產(chǎn)氣率x1 ⑤ 計算氣箱總容積（V氣） V=V+V° 氣死貯 式中：V、V、V-分別為沼氣池氣箱總容積。死氣箱