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1、 . 《固體廢物處理與處置》教案 2010年6月 15 日 《固體廢物處理與處置》教學(xué)進(jìn)程 周 次 課 次 章 節(jié) 計(jì)劃學(xué)時(shí) 教學(xué)手段 教學(xué)環(huán)境 4 5 6～7 7～8 9 10 11 2

2、 2 3 2 2 2 2 第一章 緒論 第一節(jié) 固體廢物的概述 第二節(jié) 固體廢物的性質(zhì)第三節(jié) 固體廢物處理處置方法 第四節(jié) 控制固體廢物污染的技術(shù)政策 第二章 固體廢物的預(yù)處理 第一節(jié) 固體廢物的壓實(shí) 第二節(jié) 固體廢物的破碎 第三節(jié) 固體廢物的分選 第四節(jié) 污泥的增稠和脫水 第五節(jié) 固體廢物的穩(wěn)定和固化 第三章 固體廢物的能源利用 第一節(jié) 固體廢物燃燒熱利用 第二節(jié) 固體廢物的熱解與能量回收第三節(jié)固體

3、廢物沼氣利用 第四節(jié) 污泥的燃燒 第四章 固體廢物的建材利用 第一節(jié) 高爐渣第二節(jié)鋼渣 第三節(jié) 粉煤灰第四節(jié)煤矸石 第五章 固體廢物的農(nóng)業(yè)利用 第一節(jié)固體廢物的堆肥化 第二節(jié) 粉煤灰的農(nóng)業(yè)利用 第六章 固體廢物的化工利用 第一節(jié) 硫鐵礦燒渣的氯化焙燒與有色金屬的回收第二節(jié) 含汞固體廢物的培燒 第六章 固體廢物的化工利用 第三節(jié) 煤矸石酸浸處理與聚合鋁的制備過濾 第七章 固體廢物的最終處置 第一節(jié)方法概述 第二節(jié)海洋處置第三節(jié)土地耕作第四節(jié)深井灌注 第七章 固體廢物最終處置技術(shù) 第五節(jié)填埋 4 4

4、 6 4 4 4 4 多媒體教學(xué) 多媒體教學(xué) 多媒體教學(xué) 多媒體教學(xué) 多媒體教學(xué) 多媒體教學(xué) 多媒體教學(xué) 50 / 50 市某高職 第 1 次課 1～2 學(xué)時(shí) 上次課復(fù)習(xí)： 新開課！ 本次課題〔或教材章節(jié)題目〕：第一章 緒論 教學(xué)要求：〔1〕掌握固體廢物概

5、況；〔2〕了解有毒有害固體廢物的鑒別 重 點(diǎn)：固體廢物概況及有毒有害固體廢物的鑒別 難 點(diǎn)：有毒有害固體廢物的鑒別 教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件 講授容及時(shí)間分配： 第一章 緒論 ? 第一節(jié) 固體廢物的概述 ? 第二節(jié) 固體廢物的性質(zhì) 共2課時(shí)，講授 課后作業(yè) 有毒有害固體廢物的定義及其性質(zhì)，如何鑒別？ 固體廢棄物的定義？ 參考資料 市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)研究所編著，國外城市固體廢物處理〔第一集〕中國環(huán)境科學(xué) 注：本頁為每次課教案首頁 市某高職 第一節(jié) 固體廢物的概述 一、固體廢物

6、的定義 凡人類一切活動過程產(chǎn)生的，且對所有者已不再具有使用價(jià)值而被廢棄的固態(tài)或半固態(tài)物質(zhì)，通稱為固體廢物。各類生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的固體廢物俗稱廢渣(residue)，生活活動中產(chǎn)生的固體廢物那么稱為垃圾(refuse)。 “固體廢物〞實(shí)際上只是針對原所有者而言。在任何生產(chǎn)或生活過程中，所有者對原料、商品或消費(fèi)品，往往僅利用了其中某些有效比分，而對于原所有者不再具有使用價(jià)值的大多數(shù)固體廢物中仍含有其他生產(chǎn)行業(yè)中需要的成分，經(jīng)過一定的技術(shù)環(huán)節(jié)，可以轉(zhuǎn)變?yōu)橛嘘P(guān)行業(yè)的生產(chǎn)原料，甚至可以直接使用。可見，固體廢物的概念隨時(shí)、空的變遷而具有相對性。提倡資源的社會再循環(huán)，目的是充分利用資源，增加社會與經(jīng)濟(jì)效益

7、，減少廢物處置的數(shù)量，以利社會開展。 二、固體廢物的分類 1. 工業(yè)固體廢物 2. 礦業(yè)固體廢物 3. 城市固體廢物 4. 農(nóng)業(yè)固體廢物 5. 放射性固體廢物 6. 有害固體廢物 三、固體廢物對人類環(huán)境的危害 固體廢物固然有可資源化的一面，但其對人類環(huán)境的危害是嚴(yán)重的，且是多方面的，在某些領(lǐng)域甚至超過廢水與廢氣。其危害可以歸納為如下幾個(gè)萬面： 〔一〕占據(jù)大量土地 由于大量固體廢物的產(chǎn)生與積累，已有大片土地被堆占。隨著時(shí)間的延續(xù)，固體廢物的堆積量還將不斷的增加。這對人口眾多、可耕地面積較少的我國而言，將是極大威脅。 〔二〕污染土壤與水體、危害人類鍵康

8、 固體廢物是多種污染物的集合體，在大量露天堆置條件下，經(jīng)長期降水的淋溶、地表徑流的滲瀝，其中各類污染物質(zhì)隨水流擴(kuò)散至土壤、地下水與地表水源中，通過食物鏈與飲用水危害人體安康。并可導(dǎo)致土地鹽堿化等危害。 〔三〕污染大氣、影響環(huán)境衛(wèi)生 固體廢物在自然環(huán)境中堆置，可通過氣象作用產(chǎn)生的飛塵微生物作用產(chǎn)生的惡臭、以及化學(xué)反響產(chǎn)生的有害氣體等污染大氣。此外，廢物的堆置亦為蚊、蠅與寄生蟲的滋生提供了有利的場所，有導(dǎo)致傳染疾病的潛在威脅。 總之，固體廢物對人類環(huán)境的危害具有多樣性、長期性與潛在性。 四、固體廢物污染控制 ? 控制“源頭〞、處理好“終態(tài)物〞是固體廢物污染控制的關(guān)鍵。 固體

9、廢物污染控制需要從兩方面著手，一是防治固體廢物污染，二是綜合利用廢物資源。主要控制措施： 1. 改革生產(chǎn)工藝 2. 開展物質(zhì)循環(huán)利用工藝 3. 進(jìn)展綜合利用 4. 進(jìn)展無害化處理與處置 市某高職 第二節(jié) 固體廢物的性質(zhì) 一、有毒有害固體廢物的鑒別 〔一〕有毒有害固體廢物的定義與性質(zhì) 定義：指具有腐蝕性、急性毒性、浸出毒性、反響性、傳染性、放射性等一種及一種以上危害特征的廢物。 性質(zhì)：易燃性、腐蝕性、化學(xué)反響性、浸出毒性、急性毒性、放射性與其他毒性和變異等。 〔二〕有毒有害固體廢物毒害性質(zhì)的鑒別與標(biāo)準(zhǔn) 1

10、．易燃性的鑒別與標(biāo)準(zhǔn) 〔1〕定義與鑒別方法：在常溫下，經(jīng)機(jī)械摩擦、吸濕或自發(fā)化學(xué)變化具有著火傾向，在加工過程會發(fā)熱，或在點(diǎn)火時(shí)燃燒劇烈而持續(xù)，以致管理期間會引起危險(xiǎn)的固體廢物均屬于易燃性固體廢物。 〔2〕鑒別標(biāo)準(zhǔn)：我國日前尚未制定易燃性固體廢物的鑒別標(biāo)準(zhǔn)，可參閱國外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 多數(shù)國家規(guī)定閃點(diǎn)低于60℃的廢物均歸于易燃性廢物。 2．腐蝕性的鑒別與標(biāo)準(zhǔn) (1)定義與鑒別方法，腐蝕性固體廢物通常是指那些對生物接觸部位的細(xì)胞組織產(chǎn)生損害，或?qū)ρb載之容器產(chǎn)生明顯腐蝕作用的廢物。 (2)鑒別標(biāo)準(zhǔn)：中國人民國國家標(biāo)準(zhǔn)GB5085.1-1996《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)——腐蝕性鑒別》中制定的固體廢物腐

11、蝕性鑒別鑒別標(biāo)準(zhǔn)為PH≤2.0或PH>12.5。 美國還確定了對鋼的腐蝕速率標(biāo)準(zhǔn)，以腐蝕速率每年6.35毫米為極限值。 市某高職 第 2 次課 3～4 學(xué)時(shí) 上次課復(fù)習(xí)： 固體廢棄物的定義； 有毒有害固體廢物的鑒別方法； 本次課題〔或教材章節(jié)題目〕：第一章 緒論 教學(xué)要求：掌握固體廢物性質(zhì)；了解有關(guān)處理處置方法；了解控制固體廢物污染的技術(shù)政策 重 點(diǎn)：固體廢物性質(zhì)及技術(shù)政策 難 點(diǎn)：熱值的計(jì)算 教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件 講授容及時(shí)間分配： 第一章 緒論 ? 第二節(jié) 固

12、體廢物的性質(zhì) ? 第三節(jié) 固體廢物處理處置方法 ? 第四節(jié) 控制固體廢物污染的技術(shù)政策 共2課時(shí)，講授 課后作業(yè) 固體廢物有那些理化性質(zhì)？其熱值如何計(jì)算？ 略述固體廢物處理、處置方法和污染控制途徑。 參考資料 全國城市環(huán)境衛(wèi)生科技情報(bào)網(wǎng)中心站，全國城市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)論文集，中國環(huán)境科學(xué)，1988 注：本頁為每次課教案首頁 市某高職 第二節(jié) 固體廢物的性質(zhì) 二、城市垃圾物理成分與分析方法 1 城市垃圾物理成分 2 城市垃圾物理成分分析方法 三、城市垃圾的物理性質(zhì) 含水率 城市垃圾顆粒表現(xiàn)尺寸分析 容

13、重 四、城市垃圾的化學(xué)性質(zhì) 〔一〕化學(xué)成分 化學(xué)成分通常包括兩種分析結(jié)果，即近似分析與根底成分分析。 1、近似分析：近似分析項(xiàng)目包括含水率，揮發(fā)性物質(zhì)重量百分率〔950℃灼燒損失重量百分率〕，固定〔剩余〕炭與不燃燒物和灰分量。近似分析資料是初步評估城市垃圾回收利用的參考資料。 2、根底成分分析：根底成分分析項(xiàng)目包括固體廢物中C〔碳〕、H〔氫〕、O〔氧〕、N〔氮〕、S〔硫〕、水分及惰性物〔不可燃物〕的百分率。是估算其熱值的參數(shù)。 〔二〕城市垃圾熱〔能〕值及其估算方法 由于城市垃圾中含有一定量的可燃〔發(fā)熱〕成分，因此具有一定的含熱〔能〕量。熱值〔單位質(zhì)量物質(zhì)的含熱量〕說明垃圾的可燃性

14、質(zhì)。 HW=337C+1428(H-O/8)+95S 式中： HW——濕基熱值〔kJ/kg〕； C——垃圾樣品含碳百分率； H——垃圾樣品含氫百分率； O——垃圾樣品含氧百分率； S——垃圾樣品含硫百分率。 例1 估算市〔1983年〕城市垃圾中一次樣品的熱值。物理成分見表列數(shù)據(jù)a、b、c欄。 物理組分 a b c 質(zhì)量百分率〔%〕 濕重〔kg〕 干重〔kg〕 食品廢物 50.25 23.40 7.82 紙類 4.17 1.94 1.82 塑料類 0.61 0

15、.28 0.27 紡織品 1.16 0.54 0.49 五金類 0.80 0.37 0.36 玻璃類 0.92 0.43 0.42 渣土 42.09 19.60 18.03 總計(jì) 100.00 46.56 28.41 市某高職 解：1 應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法求解 1． 樣品的物理組分與利用表4統(tǒng)計(jì)的含熱量結(jié)果列于下表中之d、e欄。 物理組分 a b c d e=b×d 質(zhì)量百分率〔%〕 濕重〔kg〕 干重〔kg〕 濕基熱值〔kJ/kg〕 濕基總含熱量〔kJ〕 食品廢物 50.25 23.40 7.82 4650 108

16、810 紙類 4.17 1.94 1.82 16750 32495 塑料類 0.61 0.28 0.27 32600 9128 紡織品 1.16 0.54 0.49 17450 9423 五金類 0.80 0.37 0.36 700 259 玻璃類 0.92 0.43 0.42 150 64.5 渣土 42.09 19.60 18.03 7000 137200 總計(jì) 100.00 46.56 28.41 含水率〔%〕 297379.5 39 2．估計(jì)濕基熱值：用HW表示濕基熱值，那么 HW=e/b=297

17、379.5/46.56=6387〔kJ/kg〕 3．求干基熱值：用HD表示干基熱值，M表示含水率，那么 解2 應(yīng)用杜朗公式求解 1．根據(jù)表列b、c欄中樣品個(gè)組分的濕、干重量數(shù)據(jù)，利用表3統(tǒng)計(jì)根底化學(xué)成分，結(jié)果列于下表： 化學(xué)成分 濕質(zhì)量〔kg〕 質(zhì)量百分率〔%〕 摩爾書〔kgmol〕 C 9.28 20.3 1.699 H 1.15+2.02 6.9 6.900 O 4.01+16.13 44 2.750 N 0.31 0.68 0049 S 0.074 0.16 0.005 2. 確定固體廢物有硫與無硫時(shí)的近似化學(xué)結(jié)構(gòu)式

18、 有硫與無硫條件下各元素的摩爾比 市某高職 元素 C H O N S 摩爾比 S=1 339.8 1380 550 9.8 1 N=1 34.7 140.8 56.1 1 0 有硫時(shí)的近似化學(xué)結(jié)構(gòu)是： 3. 用杜朗公式估算濕基熱值： HW=337C+1428(H-O/8)+95S =337×20.3+1428〔6.9-44/8〕+95×0.16=8889.2〔kJ/kg〕 第三節(jié) 固體廢物處理處置方法 一、固體廢物處理方法 1、物理處理 2、化學(xué)處理 3、生物處理 4、熱處理 5、固體處理 二、固體廢物

19、處置方法 固體廢物處置是指最終處置〔final disposal〕或平安處置，是固體廢物污染控制的末端環(huán)節(jié)，是解決固體廢物的歸宿問題。 固體廢物的一般處置方法有： 1、土地耕作 2、工程庫或貯存池貯存 3、土地填埋 4、深井灌溉 5、深海投棄 6、海上燃燒 第四節(jié) 控制固體廢物污染的技術(shù)政策 我國于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，并確定今后較長一段時(shí)間應(yīng)以“無害化〞為主。 市某高職 第 3 次課 5～6 學(xué)時(shí) 上次課復(fù)習(xí)： 城市生活垃圾熱值的定義及其計(jì)算方法。

20、本次課題〔或教材章節(jié)題目〕：第二章 固體廢物的預(yù)處理 教學(xué)要求：掌握固體廢物的壓實(shí)處理技術(shù)；掌握固體廢物的破碎處理技術(shù)；掌握固體廢物的 分選處理技術(shù) 重 點(diǎn)：固體廢物的壓實(shí)、破碎、分選處理技術(shù) 難 點(diǎn)：固體廢物的分選處理技術(shù) 教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件 講授容及時(shí)間分配： 第二章 固體廢物預(yù)處理 ? 第一節(jié) 固體廢物的壓實(shí) ? 第二節(jié) 固體廢物的破碎 ? 第三節(jié) 固體廢物的分選 共2課時(shí)，講授 課后作業(yè) 1．有哪些垃圾的收集方式？你所在的城市應(yīng)采用哪些方式收集垃圾？ 2．怎樣根據(jù)固體廢物的性質(zhì)選擇

21、破碎方法？選擇破碎機(jī)時(shí)應(yīng)考慮哪些方面？ 參考資料 1．國鼎等，固體廢物處理與資源化，清華大學(xué)，1990年 2．任子揚(yáng)，中國廢舊物資的收集與再生利用，國際資源回收利用講習(xí)會資料，1985 注：本頁為每次課教案首頁 市某高職 第一節(jié) 固體廢物的壓實(shí)技術(shù) 一、壓實(shí)的含義與性質(zhì) 當(dāng)對固體廢物實(shí)施壓實(shí)操作時(shí)，隨壓力強(qiáng)度的增加，空隙率減少，表現(xiàn)體積隨之而減小，容重增加。因此，固體廢物壓實(shí)的實(shí)質(zhì)，可以看作是消耗一定的壓力能，提高廢物容重的過程。 二、固體廢物壓是機(jī)械 1、水平壓實(shí)器 2、三項(xiàng)垂直壓實(shí)器 3、回轉(zhuǎn)式壓實(shí)器 三、固體廢物壓實(shí)工程設(shè)計(jì)要點(diǎn) 固體廢物壓實(shí)

22、工程設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下要點(diǎn)： 1．被壓實(shí)廢物的物理特征，包括顆粒大小、成分、含水率與容重等。 2．向壓實(shí)器料斗中供料傳輸方式。 3．對壓實(shí)后廢物的處理方法與利用途徑。 4．壓實(shí)機(jī)械特征參數(shù)，包括裝載室的大小、壓頭往返循環(huán)時(shí)間、機(jī)械的體積吞吐量、壓力大小、壓頭貫入度(penetration)、壓實(shí)比與單元的外形尺寸等。 5．壓實(shí)機(jī)械的操作特性，包括能源用量、維修要求、操作的簡易性、性能的可靠性、噪音水平、空氣與水的污染控制等要求。 6．操作地點(diǎn)選擇，包括位置、高度、道路以及與環(huán)境有關(guān)的限制因素。 第二節(jié) 固體廢物的破碎技術(shù) 一、固體廢物破碎的意義 固體廢物破碎過程是減少其顆粒

23、尺寸、使之質(zhì)地均勻，從而可降低空隙率、增大容重的過程。據(jù)有關(guān)研究說明，經(jīng)破碎后的城市垃圾比未經(jīng)破碎時(shí)其容重增加25~50%，且易于壓實(shí)，同時(shí)還帶來其他好處，如減少籌委、防止鼠類繁殖、破壞蚊、蠅滋生條件，減少火災(zāi)發(fā)生時(shí)機(jī)等。這一處理技術(shù)對大規(guī)模城市垃圾的運(yùn)輸、物料回收、最終處置以及對提高城市垃圾管理水平，無疑具有特殊意義。 二、固體廢物破碎機(jī)械 用于城市垃圾的破碎機(jī)械大體有三種類型：沖擊磨切型、剪切粉碎性與擠壓破碎型。 〔一〕錘式破碎機(jī) 〔二〕剪切破碎機(jī) 〔三〕腭式破碎機(jī) 三、固體廢物破碎工程設(shè)計(jì)要點(diǎn) 第三節(jié) 固體廢物分選技術(shù) 一、固體廢物分

24、選方法評述 固體廢物分選的目的是將各種有用資源采用人工或機(jī)械的方法分門別類的別離開來，回用于不同的生產(chǎn)中。 二、固體廢物分選效果評價(jià) 一組固體廢物分選單元的分選效果用回收率與分選物的純潔度兩個(gè)參量評價(jià)。 三、風(fēng)力分選技術(shù) 〔一〕工作原理與影響因素 風(fēng)力分選是重力分選常用的一種方法。重力分選是利用不同物質(zhì)的密度差異〔在一定流速的介質(zhì)中沉降速度的不同,由重顆粒到輕顆粒的沉降有一分布〕，到達(dá)輕、重顆粒分選的目的。風(fēng)力分選是利用空氣流動作用攜帶介質(zhì)實(shí)現(xiàn)上述目的。 〔二〕風(fēng)力分選機(jī)械 市某高職 1． 水平風(fēng)選機(jī) 2．垂直風(fēng)選機(jī) 〔三〕 風(fēng)力分選工程設(shè)計(jì)根底 1．風(fēng)選工程設(shè)計(jì)時(shí)

25、需考慮以下根本因素： (1)經(jīng)破碎后固體廢物顆粒特征，包括粒度尺寸、形狀、含水率、成團(tuán)傾向以及纖維含量等。 (2)輕組分物料的特征。 (3)由破碎單元到分選單元廢物的輸送與進(jìn)料方法。 (4)風(fēng)選操作特性，包括能源的要求，維修、操作的簡易性，性能的可靠性，噪音輸出量，以及空氣與水污染控制的要求。 (5)設(shè)備安裝的空間、高度、通道、噪音與環(huán)境等限制條件。 2．風(fēng)選設(shè)備設(shè)計(jì)根本參數(shù)： 設(shè)計(jì)需要的根本參數(shù)包括氣固比、氣流速度、單位時(shí)間供料負(fù)荷、空氣輸送量、氣體壓力降等。其中氣固比與氣流速度又是主要參數(shù)。 四、磁選技術(shù) 〔一〕磁選原理與應(yīng)用 磁選是利用固體廢物中組分磁性的差異，在不均

26、勻磁場中實(shí)現(xiàn)別離的一種分選技術(shù)。 〔二〕磁選機(jī)械 1、吸持型磁選機(jī)； 滾筒式吸持型磁選機(jī) 帶式吸持型磁選機(jī) 2、懸吸型磁選機(jī)。 〔三〕磁選工程設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1．磁選工程設(shè)計(jì)時(shí)需考慮如下各項(xiàng)因素： (1)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)選擇適宜的工程建廠地址。 (2)被分選的固體廢物特征。包括鐵磁性材料含量、密實(shí)度，各組分間彼此成團(tuán)或粘附的傾向，顆粒尺寸(大塊鐵件直徑應(yīng)小于20cm)，以及含水率等。 (3)考慮磁選機(jī)的供料與排料傳輸設(shè)備類型。 (4)設(shè)備操作特性。包括能源需要量，例行與特殊的維修要求，操作的簡易性與可靠性，噪音與空氣、水源的污染控制。 (5)考慮設(shè)備安裝的空間、高度

27、、通道、噪音與環(huán)境等因素。 2．磁選工程設(shè)計(jì)的特征參數(shù)： 設(shè)計(jì)特征參數(shù)包括給定磁選機(jī)負(fù)荷率、分選效率、滾筒轉(zhuǎn)速，磁體長度、直徑、場強(qiáng)與磁場梯度，傳送帶的速度，設(shè)備結(jié)構(gòu)材料與冷卻系統(tǒng)類型選擇等。 五、篩分技術(shù) 篩分是根據(jù)固體廢物顆粒尺寸大小進(jìn)展分選的一種方法。 〔一〕篩分設(shè)備 〔二〕影響篩分效率的因素 1．顆粒尺寸與形狀 2．含水率 3．篩孔形狀 4．篩分器主要參數(shù) 5．操作方式： 六、其它分選技術(shù)簡介 市某高職 〔一〕慣性分選 〔二〕浮選 〔三〕淘汰分選 〔四〕靜電分選 市某高職 第 4 次課 7～8 學(xué)時(shí) 上次

28、課復(fù)習(xí)： 固體廢棄物壓實(shí)、破碎、分選技術(shù)的目的、原理及在實(shí)際操作中容易遇到的問題。 本次課題〔或教材章節(jié)題目〕：第二章 固體廢物的預(yù)處理 教學(xué)要求：〔1〕掌握污泥的增稠和脫水〔2〕掌握固體廢物的穩(wěn)定和固化 重 點(diǎn)：污泥的增稠和脫水；固體廢物的穩(wěn)定和固化 難 點(diǎn)：固體廢物的穩(wěn)定和固化 教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件 講授容及時(shí)間分配： 第二章 固體廢物預(yù)處理 第四節(jié) 污泥的增稠和脫水 第五節(jié) 固體廢物的穩(wěn)定和固化 共2課時(shí)，講授 課后作業(yè) 1． 污泥含水率從97.5％降至94％，求污泥體積的

29、變化？ 2． 怎樣評定廢物固化的效果？比擬各種固化的特點(diǎn)并說明它們的應(yīng)用圍。 參考資料 1．汝龍等 編譯，環(huán)境工程概論，科學(xué)技術(shù)，1986年 2．國鼎等，固體廢物處理與資源化，清華大學(xué)，1990年 注：本頁為每次課教案首頁 市某高職 第四節(jié) 污泥的增稠和脫水 一、污泥的增稠 城市污水污泥含水率很高一般為99.2%~99.8%，體積龐大，因而對污泥的處理、利用及輸送都造成困難，故必先進(jìn)展?jié)饪s。濃縮后的污泥近似糊狀，含水率為95%~97%。污泥增稠的目的在于減容。當(dāng)污泥的含水率由99%降至96%時(shí)，體積可縮小到原來的1/4，但仍可保持其流動性，可以用泵輸送，運(yùn)輸方便

30、，大大降低運(yùn)輸及后續(xù)處理費(fèi)用。因此，污泥增稠是減少污泥體積最經(jīng)濟(jì)有效的方法，特別是對剩余活性污泥的處理，尤其不可缺少。 污泥增稠的主要方法是重力濃縮和氣浮濃縮。 二、污泥的脫水與脫水設(shè)備 污水污泥是污水處理廠產(chǎn)生的液態(tài)或泥漿狀副產(chǎn)物，初沉污泥的固體濃度一般介于3%~5%，剩余活性污泥的固體濃度小于1%。通過濃縮和脫水，污泥濃度將會進(jìn)一步增加。多數(shù)污泥濃縮裝置能到達(dá)5%~10%的固體濃度，脫水裝置能到達(dá)20%~50%的固體濃度。影響脫水污泥固體濃度的因素有：污泥性質(zhì)；調(diào)質(zhì)類型；脫水裝置類型。 污泥脫水工藝主要包括機(jī)械脫水和自然脫水。對于機(jī)械脫水而言，主要有機(jī)械過濾和離心脫水等。

31、 〔1〕理論根底：機(jī)械過濾脫水是以過濾介質(zhì)兩邊的壓力差為推動力，使水分強(qiáng)制通過過濾介質(zhì)成為濾液，固體顆粒被截留成為濾餅，到達(dá)固液別離的目的。 〔2〕真空抽率脫水機(jī) 真空抽濾是連續(xù)性操作，效率高，操作穩(wěn)定，易于維修，適于各類污泥脫水。脫水后泥渣含水率為75~80%。這種機(jī)械的缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)高，建筑面積大，開放性槽，氣味較大。 真空抽濾機(jī)過濾段工作真空度在300~600mm汞柱，脫水段為500~700mm汞柱藝滾筒轉(zhuǎn)速為0.75~1.1mm/s。 a.板框壓濾機(jī) 特點(diǎn)：板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，處理污泥含水率圍較大，適應(yīng)性好，濾餅含水率與濾出液含懸浮物相對都比擬低，濾布壽命較長，因而得到廣泛應(yīng)用

32、。缺點(diǎn)是操作比擬繁瑣。 b.帶式壓濾機(jī) 帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)是由上下兩組同向運(yùn)動的傳動濾布組成，泥漿由雙帶之間通過，經(jīng)上下壓輥擠壓，濾液透過濾布而排出。這種壓濾機(jī)是連續(xù)操作的，適用于真空抽濾難于脫水的各種污泥，生產(chǎn)能力大，占地面積較小，濾餅含水率可到達(dá)70~80%。 2．離心脫水機(jī) 離心脫水是利用高速旋轉(zhuǎn)作用產(chǎn)生的離心力，將密度大于水的固體顆粒與水別離的操作。 離心脫水機(jī)具有操作簡便、設(shè)備緊湊、運(yùn)行條件良好、脫水效率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于各種不同性質(zhì)泥渣的脫水。脫水后泥渣含水率可降低到70%。缺點(diǎn)是能耗較大。 〔二〕泥漿自然干化脫水 自然干化脫水是城市污水廠污泥常采用的利用自然蒸發(fā)和底部濾料

33、、土壤過濾脫水的一種方法，稱為污泥干化場或曬泥場。 特點(diǎn)：干化場運(yùn)行時(shí)，一次集中放滿一塊區(qū)段面積，放泥厚度約30~50cm。污泥干化周期隨季節(jié)而異，在良好條件下，約為10~15天。脫水后污泥含水率可降低到60%。 自然脫水設(shè)備簡單，干化污泥含水率低，但占用土地面積大，環(huán)境衛(wèi)生條件差，適于小規(guī)模應(yīng)用。 第五節(jié) 固體廢物的穩(wěn)定和固化 一、固體廢物的穩(wěn)定處理 固體廢物的化學(xué)處理，化學(xué)處理是針對固體廢物中易于對環(huán)境造成嚴(yán)重后果的有毒有害化學(xué)成分，采用化學(xué)轉(zhuǎn)化的方法，使之到達(dá)無害化。由于這類化學(xué)轉(zhuǎn)化反響的條件較為復(fù)雜，受多種因素影河 北 科 市某高職 響，因此，化學(xué)處理僅限千對單一

34、成分或幾種化學(xué)性質(zhì)相近的混合成分進(jìn)展處理。對于不同成分的混合物，采用化學(xué)處理方法，往往達(dá)不到預(yù)期的效果?；瘜W(xué)處理方法主要包括中和法與氧化復(fù)原法。 〔一〕中和法 中和法是處理酸性或堿性廢水常用的方法。對固體廢物主要用于化工、冶金、電鍍與金屬外表處理等工業(yè)中產(chǎn)生的酸、堿性泥渣。這類泥渣對土壤與水體均會造成危害。 中和反響設(shè)備可以采用罐式機(jī)械攪拌或池式人工攪拌，前者多用于大規(guī)模中和處理，而后者多用于連續(xù)的小規(guī)模處理。 〔二〕氧化復(fù)原法 通過氧化或復(fù)原化學(xué)處理，將固體廢物中可以發(fā)生價(jià)態(tài)變化的某些有毒成分轉(zhuǎn)化為無毒或低毒，且具有化學(xué)穩(wěn)定性的成分，以便無害化處置或進(jìn)展資源回收。 1．鉻渣干式復(fù)

35、原處理： 利用一氧化碳與硫酸亞鐵為復(fù)原劑的干式復(fù)原處理是將鉻渣與適量煤炭或鋸末、稻殼混合，在700~800℃密封條件下焙燒，以過程中產(chǎn)生的CO與H2為復(fù)原劑，使渣中含有的Cr(Ⅵ)復(fù)原為Cr(Ⅲ)，并在密封條件下水淬，然后投加適量硫酸亞鐵與硫酸混合，以鞏固復(fù)原效果。 2．鉻渣濕式復(fù)原法： 鉻渣濕式復(fù)原處理是利用碳酸鈉溶液處理經(jīng)過濕磨過篩〔100目〕后的鉻渣，使其中酸溶性鉻酸鈣與鉻鋁酸鈣轉(zhuǎn)化為水溶性鉻酸鈉而被浸出，由浸出液中可以回收鉻酸鈉產(chǎn)品。余渣再用硫化鈉溶液處理，使剩余的Cr(Ⅵ)復(fù)原為Cr(Ⅲ)，加硫酸中和，并用硫酸亞鐵固定過量S2-。經(jīng)處理后的鉻渣已為無毒渣。 二、固體廢物的固化

36、處理 固化處理是利用物理或化學(xué)方法將有害固體廢物固定或包容在惰性固體基質(zhì)，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。固化后的產(chǎn)物應(yīng)具有良好的機(jī)械性能、抗?jié)B透、抗浸出、抗干、抗?jié)衽c凍、抗融等特性。 〔一〕水泥固化 1．水泥固化工藝過程與操作條件，水泥固化是以水泥為固化基質(zhì)，利用水泥與水反響后可形成鞏固塊體的特征，將有害廢物包容其中，從而到達(dá)減小外表積，降低滲透性，使之能在較為平安的條件下運(yùn)輸與處置。 水泥品種較多，可根據(jù)廢物性質(zhì)，當(dāng)?shù)厮嗌a(chǎn)情況，處理費(fèi)用等因素進(jìn)展選擇。 2．水泥固化方法的特點(diǎn)：水泥固化是對有害廢物處理較為成熟的方法，具有工藝設(shè)備簡單、操作方便、材料來源廣泛、費(fèi)

37、用相對較低、產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn)。這一方法在原子能工業(yè)固體與液體廢物處理中，已得到廣泛應(yīng)用。常用于： (1)電鍍業(yè)污泥的固化處理； (2)含汞泥渣的固化處理； (3)含砷泥渣水泥固化處理。 水泥固化的主要缺點(diǎn)是產(chǎn)品體積比原廢物增大約0.5-1.0倍，致使最終處置費(fèi)用增大。 (二)石灰固化與應(yīng)用 石灰固化是以石灰為固化基質(zhì)，活性硅酸鹽類為添加劑的一種固定廢物的方法，工藝與設(shè)備大體與水泥固化相似。各項(xiàng)工藝參數(shù)應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。添加劑主要采用粉煤灰與水泥窯灰，為提高強(qiáng)度，也可添加其它類型添加劑。 石灰固化法適用于各種含重金屬泥渣，并已應(yīng)用于煙道氣脫硫的廢物(如鈣基SOx)的固化中。這種

38、固化方法除有水泥固化的缺點(diǎn)外，共抗浸出性較差，易受酸性水溶液的侵蝕。 〔三〕瀝青固化與應(yīng)用 瀝青固化屬于熱塑性材料固化，用熱塑性材料為固化基質(zhì)的種類較多，除瀝青之外，尚有聚乙烯、河 市某高職 石臘、聚氯乙烯等。在常溫下這些材料為較鞏固的固體，在較高溫度下，有可塑性與流動性。利用這種特性對固體廢物進(jìn)展固化處理。 (四)玻璃固化與應(yīng)用 這種固化方法的基質(zhì)為玻璃原料。將待固化的廢物首先在高溫下鍛燒，使之形成氧化物，然后再與熔融的玻璃料混合，在1000℃溫度下燒結(jié)，冷卻后形成十分鞏固而穩(wěn)定的玻璃體。 市某高職 第 5 次課 9～10 學(xué)時(shí) 上次課復(fù)習(xí)：

39、常用的污泥脫水方法及設(shè)備； 固體廢物穩(wěn)定化處理的方法及其適用圍； 本次課題〔或教材章節(jié)題目〕：第三章 固體廢物的能源利用 教學(xué)要求：了解固體廢物燃燒技術(shù)的開展歷史、國外燃燒技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及開展展望；掌握固體廢物燃燒技術(shù)的特點(diǎn)；掌握固體廢物燃燒熱的利用 重 點(diǎn)：固體廢物燃燒技術(shù)的特點(diǎn)；固體廢物燃燒熱的利用 難 點(diǎn)：固體廢物燃燒熱的利用 教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件 講授容及時(shí)間分配： 第三章 固體廢物的能源利用 第一節(jié) 固體廢物燃燒熱利用 共2課時(shí)，講授 課后作業(yè) 1． 垃圾燃燒技術(shù)有何特點(diǎn)？比擬各種燃燒爐的優(yōu)

40、缺點(diǎn)？ 2． 固體廢物燃燒熱的利用方式有哪些？ 參考資料 １．唐時(shí)明，美國二惡英處理技術(shù)，環(huán)境科學(xué)，1987.2 ２．鄧華龍等，燃燒法從廢彩色相紙中回收銀的工藝試驗(yàn)研究，環(huán)境科學(xué)，1992.8 注：本頁為每次課教案首頁 市某高職 第三章 固體廢物的能源利用 第一節(jié) 固體廢物燃燒熱利用 一、固體廢物燃燒技術(shù)的開展歷史 1. 開展簡史 垃圾燃燒技術(shù)作為一種以燃燒為手段的垃圾處理方法，其應(yīng)用可以追溯至人類文明的早期，如刀耕火種時(shí)期的燒荒即可視為燃燒應(yīng)用的一例。但燃燒作為一種處理生活垃圾的專用技術(shù)，其開展歷史與其他垃圾處理方法相比要短得多，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：萌

41、芽階段、開展階段和成熟階段。 2. 現(xiàn)代燃燒技術(shù)概貌 典型的城市生活垃圾燃燒系統(tǒng)的工藝單元包括系統(tǒng)： 進(jìn)廠垃圾計(jì)量系統(tǒng)； 垃圾卸料及貯存系統(tǒng)； 垃圾進(jìn)料系統(tǒng)； 垃圾燃燒系統(tǒng)； 燃燒余熱利用系統(tǒng)； 煙氣凈化和排放系統(tǒng)； 灰渣處理或利用系統(tǒng)； 污水處理或回用系統(tǒng)； 煙氣排放在線監(jiān)測； 垃圾燃燒自動控制系統(tǒng)等。 二、燃燒技術(shù)的特點(diǎn) 1．燃燒工藝的特點(diǎn) 一般固體燃料的燃燒目標(biāo)主要是熱能利用，而生活垃圾的燃燒目標(biāo)主要是無害化處理，追求的是生活垃圾能在垃圾燃燒爐中充分燃燒。為此垃圾燃燒工藝通常采用較高過?？諝獗鹊倪\(yùn)行模式，其實(shí)際供氣量一般比理論空氣量高70%-120%；同時(shí)為

42、克制在垃圾燃燒過程中出現(xiàn)聚集而造成局部空氣 (氧)傳遞阻礙的現(xiàn)象，垃圾燃燒爐排必須設(shè)計(jì)成能使垃圾層經(jīng)常處于翻動狀態(tài)的構(gòu)造，以利于生活垃圾的充分燃燒。 2．熱能利用的特點(diǎn) 盡管垃圾燃燒的主要目標(biāo)是使垃圾充分燃燒，但能量回收在垃圾燃燒中的重要性也已被充分認(rèn)識，從而在現(xiàn)代垃圾燃燒廠設(shè)計(jì)中得到表達(dá)。但是由于生活垃圾燃燒煙氣具有含水量大、氯化氫濃度高等特點(diǎn)，對材料有較大的腐蝕性，熱能回收系統(tǒng)也因此受到明顯的影響。為此，燃燒余熱利用系統(tǒng)一般不把過熱器設(shè)置于爐的強(qiáng)輻射區(qū)而使過熱蒸汽溫度受到限制;離開熱能回收段的煙氣溫度一般不低于250℃也影響到熱能回收的效率；而蒸汽式空氣預(yù)熱器的應(yīng)用也將造成可用蒸汽能量

43、的損失。因此城市生活垃圾燃燒的熱能回收率通常要比燃煤鍋爐低10%以上。 3．環(huán)境保護(hù)的特點(diǎn) 城市生活垃圾在輸送、貯存與燃燒過程均存在產(chǎn)生二次污染的可能。，其中最主要的是煙氣污染，包括顆粒物、SO2、HCl、NOx、重金屬和毒害性微量有機(jī)物 (如二惡英等)等空氣污染物?，F(xiàn)代垃圾燃燒技術(shù)所包含的煙氣凈化系統(tǒng)通常能較有效地控制除NOx和二惡英以外的一般污染物。但目前還缺乏技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)可行的NOx和二惡英等的末端凈化工藝，只能以燃燒過程的工藝控制為主要手段加以調(diào)控。 4．燃燒技術(shù)的特點(diǎn) 城市生活垃圾處理的根本原那么是無害化、減量化和資源化。垃圾燃燒技術(shù)與這些處理原那么最為切合的是它卓越的減量

44、化效果，通常垃圾燃燒技術(shù)可使處理的生活垃圾減重80%和減容叨%以上。這對市某高職 城市生活垃圾處理管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有非常重要的意義。 垃圾燃燒處理所到達(dá)的無害化效應(yīng)，亦曾受到普遍的認(rèn)同。目前，因其煙氣中可能含有難以控制的二惡英等高毒性有機(jī)物而易受到質(zhì)疑。但總的來看，相比于衛(wèi)生填埋與堆肥所同樣存在的潛在環(huán)境危害，垃圾燃燒技術(shù)的無害化特性仍有一定的優(yōu)勢。 垃圾燃燒處理的資源化效益主要來自其熱能回收，以電能輸出來表達(dá)，這一效益并不能完全代表生活垃圾全部的資源價(jià)值。但電能良好的市場前景及其他生活垃圾資源回收技術(shù)尚不完善的現(xiàn)狀，使垃圾燃燒發(fā)電這一生活垃圾資源化的途徑仍具有很大的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

45、三、固體廢物燃燒熱的利用 〔一〕固體廢物燃燒釋熱發(fā)電 利用固體廢物燃燒釋熱發(fā)電的工藝流程同普通燃料發(fā)電的工藝大體一樣，其主要設(shè)備為燃燒爐、空氣冷凝器，透平發(fā)電機(jī)、熱交換器、減壓閥、消耗器、泵等。 利用固體廢物釋熱發(fā)電的關(guān)鍵問題是如何提高發(fā)電電力的穩(wěn)定性。導(dǎo)致其不穩(wěn)定的因素很多，如廢物中可燃局部的質(zhì)量與數(shù)量等。城市垃圾的組成因產(chǎn)生的地區(qū)季節(jié)變化而有所差異，特別是垃圾中所含水分，都會影響發(fā)熱量。 〔二〕固體廢物燃燒供熱 固體廢物的燃燒釋熱在發(fā)電同時(shí)，利用過剩蒸汽的方式供暖；也可以單獨(dú)供暖。利用廢物燃燒釋熱供熱的工藝流程比擬簡單，主要設(shè)備為燃燒爐、空氣冷凝器、熱交換器、泵、槽等?？諝?/p>

46、冷凝器是為了防止蒸汽過剩而設(shè)的，假設(shè)沒有蒸汽用戶，蒸汽就可在空氣冷凝器中降壓。為了充分利用廢物的燃燒熱，一般都采用既供電又供熱的方式。 四、國外燃燒技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 1. 燃燒應(yīng)用技術(shù) 2. 燃燒在垃圾處理方法中的地位 五、國燃燒技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 1．應(yīng)用現(xiàn)狀 我國生活垃圾燃燒技術(shù)的研究起步于20世紀(jì)80年代中期，“八五〞期間被列為國家科技攻關(guān)項(xiàng)目，目前僅有等極少數(shù)城市采用了生活垃圾燃燒技術(shù)。隨著我國東南部沿海地區(qū)和局部中心城市的經(jīng)濟(jì)開展和生活垃圾低位熱值的提高，近年來己有不少城市將建立生活垃圾燃燒廠提到了議事或辦事日程，如、、、、、、、、等。 國產(chǎn)化燃燒技術(shù)設(shè)備燃燒技術(shù)和設(shè)備大致

47、有以下幾種型式： a〕 順推式機(jī)械爐排燃燒設(shè)備； b〕 逆推式機(jī)械爐排燃燒設(shè)備； c〕 履帶式機(jī)械爐排燃燒設(shè)備； d〕 立窯式燃燒設(shè)備； e〕 流化床燃燒設(shè)備。 根本上包括了世界上常用的垃圾燃燒設(shè)備型式。 2．現(xiàn)狀分析 自20世紀(jì)80年代后期，國城市生活垃圾處理行業(yè)開場關(guān)注現(xiàn)代垃圾燃燒技術(shù)。目前制約我國推廣垃圾燃燒技術(shù)的主要因素有： ①大局部城市的生活垃圾的低位熱值較低(<3344kJ/kg)，不能到達(dá)自燃的要求； ②城市生活垃圾中灰渣含量較高，制約了燃燒減量化效益的發(fā)揮； ③國尚未系統(tǒng)掌握垃圾燃燒技術(shù)，在建立與運(yùn)行中均缺乏可靠的技術(shù)支撐； ④現(xiàn)代化垃圾燃燒屬高本錢技術(shù)

48、，建立的籌資難度較大。 盡管如此，隨著我國經(jīng)濟(jì)的開展，有利于垃圾燃燒應(yīng)用和推廣的因素正在逐步成熟： 市某高職 ①近年來，相當(dāng)局部城市的生活垃圾，尤其是一些分類收集的垃圾，其低位熱值已達(dá)4180-5852 kJ/kg，不僅到達(dá)了自燃的要求，熱能回收發(fā)電也有了較穩(wěn)定的根底； ②城市生活垃圾可燃燒性好的城市，一般也是經(jīng)濟(jì)力較強(qiáng)、填埋空間較困難的城市，從管理方面也具有進(jìn)展垃圾燃燒的能力與要求； ③國對城市生活垃圾燃燒技術(shù)的積累已有了較好的根底。 六、燃燒技術(shù)開展展望 1.技術(shù)分析 2.應(yīng)用前景 3.開展趨勢 4.我國的對策及法規(guī) 市某高職 第 6 次課

49、11～12 學(xué)時(shí) 上次課復(fù)習(xí)： 垃圾燃燒過程中熱能的利用方式； 本次課題〔或教材章節(jié)題目〕：第三章 固體廢物的能源利用 教學(xué)要求：掌握固體廢物熱解的根本原理；了解固體廢物熱解能量的回收 重 點(diǎn)：固體廢物的熱解根本原理與能量回收 難 點(diǎn)：固體廢物的熱解根本原理與能量回收 教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件 講授容及時(shí)間分配： 第三章 固體廢物的能源利用 第二節(jié) 固體廢物的熱解與能量回收 共2課時(shí)，講授 課后作業(yè) 1．試討論各種熱解方式熱解爐的優(yōu)缺點(diǎn)。 2．熱解與汽化有何區(qū)別？ 參考資料 １．國鼎等，固體廢

50、物處理與資源化，清華大學(xué)，1990年 注：本頁為每次課教案首頁 市某高職 〔一〕概述 熱解是把有機(jī)固體廢物在無氧或缺氧條件下加熱分解的過程。該過程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反響過程。包括大分子的鍵斷裂，異構(gòu)化和小分子的聚合等反響，最后生成各種較小的分子。熱解的過程可以用通式表示如下： 有機(jī)固體廢物 (H2、CH4、CO、CO2等)氣體＋(有機(jī)酸、焦油等)有機(jī)液體＋碳黑＋爐渣 采用熱解法生產(chǎn)氣體燃料是使有機(jī)固體廢物在8000～10000℃的溫度下分解，最終形成含H2、CH4、CO等氣體燃料。熱解所得燃料氣有兩個(gè)作用：一是把熱解氣體直接送入二級燃燒室燃燒，用于生產(chǎn)

51、蒸汽和預(yù)熱空氣；二是通過凈化，冷凝除煙塵、水、殘油等雜質(zhì)，生產(chǎn)出純度較高的氣體燃料，以備它用。所生產(chǎn)的氣體燃料的性質(zhì)因廢物的種類、熱解方法而異。熱值一般為4186～29302kJ/m3。 熱解法生產(chǎn)液體燃料是使有機(jī)固體廢物在500～600℃的溫度下分解，最終形成含有乙酸、丙酸、乙醇、焦油等的液體燃料。熱解產(chǎn)生的燃料油是具有不同沸點(diǎn)的各種油的混合物，含水焦油比擬多，精制前方能得到熱值較高的燃料油。熱值一般為29302kJ/L左右。 〔二〕典型固體廢物的熱解 1. 城市垃圾的熱解 隨著工業(yè)的開展，人民生活水平的提高，城市垃圾中的可燃組分日趨增長，紙、塑料及合成纖維等占有很大比例

52、。因此，日本和美國結(jié)合本國城市垃圾的特點(diǎn)開發(fā)了許多工藝，有些已到達(dá)實(shí)用階段。我國的城市垃圾不同于日本與美國，這些工藝能否應(yīng)用于我國有待研究。 主要熱解工藝： ①移動床熱解工藝 經(jīng)適當(dāng)破碎除去重組分的城市垃圾從爐頂?shù)臍怄i加料斗進(jìn)入熱解爐，從爐底送約600℃的空氣-水蒸氣混合氣，爐子的溫度由上到下逐漸增加。爐頂為預(yù)熱區(qū)，依次為熱分解區(qū)和氣化區(qū)。垃圾經(jīng)過各區(qū)分解后產(chǎn)生的殘?jiān)?jīng)回轉(zhuǎn)爐柵從爐底排出?？諝?水蒸氣與殘?jiān)鼡Q熱，排出的殘?jiān)鼫囟冉咏覝?，熱解產(chǎn)生的氣體從爐頂出口排出。爐的壓力為7kPa。生成的氣體含N243%，H2O和CO均為21%，CO212%，CH41.8%，C2H6和C2H4在1%以

53、下。由于含大量的N2，熱值非常低，約為3770～7540kJ/Nm3。 ②雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝該工藝的特點(diǎn)是熱分解及燃燒反響分別在兩個(gè)塔中進(jìn)展，熱解所需要的熱量，由熱解生成的固體炭或燃料氣在燃燒塔燃燒來供給。惰性的熱媒體〔砂〕在燃燒爐吸收熱量并被流化氣煽動成流態(tài)化，經(jīng)連接收到熱分解塔與垃圾相遇，供給熱分解所需的熱量，再經(jīng)連接收返回燃燒爐，被加熱后再返回?zé)峤鉅t。受熱的垃圾在熱分解爐分解，生成的氣體一局部作為熱分解爐的流動化氣體循環(huán)使用，一局部為產(chǎn)品。 雙塔循環(huán)式的特點(diǎn)是：①熱分解的氣體系統(tǒng)，不混入燃燒廢氣，提高了氣體熱值，熱值為17000～18900kJ/Nm3；②炭燃燒需要的空氣量少，

54、向外排出廢氣少；③在流化床溫度均勻，可以防止局部過熱；④由于燃燒溫度低產(chǎn)生的N已少，特別適于處理含熱塑性材料多的垃圾熱解。 ③純氧高溫?zé)岱纸夥? 垃圾由爐頂參加并在爐緩慢下移。純氧從爐底送入首先到達(dá)燃燒區(qū)，參與垃圾燃燒。垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c向下移動的垃圾在爐體中部相互作用，有機(jī)物在復(fù)原狀態(tài)下發(fā)生熱解。熱解氣向上運(yùn)動穿過上部垃圾層并使其枯燥。最后，煙氣離開熱解爐到凈化系統(tǒng)處理回收。產(chǎn)生的氣體主要有CO、CO2、H2，約占煙氣量的90%。此外，還有玻璃、金屬等熔融體。 市某高職 根據(jù)實(shí)驗(yàn)說明，產(chǎn)生的氣體組分為CO47%，H233%, CO214%，CH44%，低發(fā)熱值為1.1×104

55、kg/Nm3，每噸垃圾所得熱量為7.3×106kJ，產(chǎn)生氣體量為0. 7t，熔融玻璃、金屬0.22t，消耗純氧量為0.2t/t垃圾。 該法的特點(diǎn)是不需前處理，流程簡單。有機(jī)物幾乎全局部解，分解溫度高達(dá)1650℃。由于不是供給空氣而是采用純氧，故NOx產(chǎn)生量極少。主要問題是能否提供廉價(jià)的純氧。 2. 農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解 農(nóng)業(yè)固體廢物中存在大量的脂肪，蛋白質(zhì)，淀粉和纖維素，也可以經(jīng)過熱解而得到燃料油與燃料氣。早在50年代，我國就從農(nóng)業(yè)的廢玉米芯中提取糠醛，作為化工原料。我國農(nóng)機(jī)科學(xué)院設(shè)計(jì)的小型熱解氣化爐，可用于局部農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解。 3. 污泥的熱解 污泥與枯燥過的一局部污泥在攪

56、拌器中混合進(jìn)入枯燥器中枯燥，然后送入熱解爐。從枯燥器出來的氣體在冷水塔中經(jīng)冷卻凝縮去水后可作為燃燒氣在燃燒室中使用。熱解產(chǎn)生的氣體經(jīng)冷卻后可回收油品或熱量。 近幾年，國外固體廢物的熱解另一開展是將城市垃圾和含可燃組分的工業(yè)垃圾與污泥進(jìn)展聯(lián)合熱解，這樣可以更有效地回收熱能。自1971年以來，西歐、美國相繼建立了一些聯(lián)合處理裝置。 市某高職 第 7 次課 13～14 學(xué)時(shí) 上次課復(fù)習(xí)： 熱解的概念、原理及方式； 本次課題〔或教材章節(jié)題目〕：第三章 固體廢物

57、的能源利用 教學(xué)要求：掌握厭氧發(fā)酵工藝的原理及控制條件；了解沼氣池結(jié)構(gòu)類型；了解填埋氣的利用，了解污泥完全燃燒、污泥濕式氧化的定義、根本原理、燃燒熱值、工藝流程、影響因素、設(shè)備 重 點(diǎn)：厭氧發(fā)酵工藝的原理及控制條件 難 點(diǎn)：厭氧發(fā)酵工藝的原理及控制條件 教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件 講授容及時(shí)間分配： 第三章 固體廢物的能源利用 第三節(jié) 固體廢物沼氣利用 第四節(jié) 污泥的燃燒 共2課時(shí)，講授 課后作業(yè) 1．簡述厭氧發(fā)酵工藝的原理和控制條件？ 2．新鮮人糞尿各1000kg，搭配成C:N為25：1的混合沼氣發(fā)酵原料需加落葉

58、多少？ 參考資料 1．介安，國外城市垃圾處理介紹，全國城市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)論文集，中國環(huán)境科學(xué)，1988 2．永福，徐潔全等，中國沼氣技術(shù)，農(nóng)業(yè)，1989.12 注：本頁為每次課教案首頁 市某高職 第三節(jié) 固體廢物的沼氣利用 〔一〕概述 沼氣是有機(jī)物在厭氧條件下經(jīng)厭氧細(xì)菌的分解作用產(chǎn)生的以甲烷為主的可燃性氣體。 利用固體廢物的厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣的方法有兩種：一是有機(jī)固體廢物的衛(wèi)生填埋，自然發(fā)酵產(chǎn)生沼氣。如城市垃圾的衛(wèi)生填埋，有機(jī)物分解過程中產(chǎn)生的氣體含甲烷45%～60%，含二氧化碳35%～50%，還有少量的碳?xì)浠衔锖蜕倭苛蚧瘹??？砂堰@局部氣體收集、凈化、回收利

59、用。如美國在1985年已有44個(gè)填埋場地，其中23個(gè)對這些氣體加以回收，生產(chǎn)可燃?xì)怏w，21個(gè)那么直接用于發(fā)電。另一種方法是農(nóng)業(yè)廢物沼氣化。我國從1958年開場在農(nóng)村生產(chǎn)和利用沼氣。由于這種方法簡便易行，便于推廣，因此在我國開展較快。如市效區(qū)鶴崗村開展豬舍與沼氣相結(jié)合的低壓沼氣池，農(nóng)民利用收集的城市廚房垃圾作飼料喂生豬，豬糞尿注入沼氣池制取沼氣，沼氣作燃料，濾液用來養(yǎng)魚，沼氣渣用作農(nóng)田肥料，成為一個(gè)多功能典型生態(tài)農(nóng)場。農(nóng)業(yè)廢物沼氣化是處理垃圾、糞便、農(nóng)業(yè)廢物的有效途徑。 〔二〕厭氧發(fā)酵工藝的原理與控制條件 1. 厭氧發(fā)酵工藝的原理 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。每一階

60、段都有獨(dú)特的微生物類群起作用。在液化階段，發(fā)酵菌〔包括纖維分解菌、脂肪分解菌、蛋白質(zhì)水解菌〕利用細(xì)胞外酶對有機(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)，并將其降解成不同產(chǎn)物。在產(chǎn)酸階段，醋酸分解菌把前一段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物丙酸、丁酸、醇類等進(jìn)一步分解成醋酸和氫氣。在產(chǎn)甲烷階段，甲烷菌利用H2/CO2、醋酸及甲醇、甲酸、甲胺等碳類化合物為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等氣體 。 2. 工藝控制條件 〔1〕原料的配比 〔2〕溫度 〔3〕pH 值 〔4〕攪拌 〔三〕沼氣池結(jié)構(gòu)類型 〔1〕水壓式沼氣池 〔2〕浮罩式沼氣池 〔四〕

61、填埋氣的利用 〔1〕垃圾沼氣燃燒供熱／發(fā)電 就地利用沼氣燃燒供熱或發(fā)電是應(yīng)用最廣的方法。沼氣的凈化也可以采用較低水平的處理，其方法為將填埋氣經(jīng)過一系列冷卻器、別離器和過濾器使氣體凈化，得到的沼氣甲烷濃度達(dá)40%以上，然后再送至鍋爐燃燒。這種方法得到的沼氣是低熱值燃料，如果增加吸吸附凈化法，還可得到高熱值沼氣燃料。主要用在為填埋場和附近居民供熱，還可用于發(fā)電廠鍋爐和工業(yè)窯爐做燃料，如制磚窯。 垃圾沼氣發(fā)電目前在美國應(yīng)用較多，全美國有150多個(gè)沼氣發(fā)電廠。沼氣發(fā)電的形式有燃機(jī)發(fā)電、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、蒸汽輪機(jī)發(fā)電幾種形式。燃機(jī)發(fā)電因?yàn)槠淇諝馕廴镜停僮鞣奖?，是費(fèi)用效益較高的技術(shù)，它適用性強(qiáng)，便

62、于開啟關(guān)閉，投資較省，應(yīng)用較廣，發(fā)電量可在30~2000kW圍。但燃機(jī)易被燃?xì)飧g，應(yīng)加強(qiáng)對腐蝕性氣體的除去。美國最大的來及沼氣發(fā)電廠有50多臺燃發(fā)電機(jī)，平均每個(gè)垃圾場有5臺燃發(fā)電機(jī)。 垃圾沼氣發(fā)電過程一般如下： 填埋氣〔LFG〕自垃圾填埋場收集系統(tǒng)收集后〔淺表LFG因熱值較低應(yīng)單獨(dú)收集，送去火炬系統(tǒng)燃燒，深層LFG那么被進(jìn)人發(fā)電系統(tǒng)〕，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓，通過濾膜過濾除去大于5-10um的顆粒，再經(jīng)冷 市某高職 凝器、別離器去除其所含水分，然后進(jìn)入燃發(fā)電機(jī)燃燒發(fā)電。發(fā)出的電局部自用〔一般10%〕，其余可升壓進(jìn)入電網(wǎng)輸出。采用垃圾沼氣(LFG)發(fā)電技術(shù)成熟，一百噸垃圾產(chǎn)生的垃圾沼氣〔LF

63、G〕可發(fā)電1000kW。 LFG發(fā)電應(yīng)注意沼氣中所含有的一些雜質(zhì)，如硫化物、硅氧烷等，因其會產(chǎn)生腐蝕或破壞催化劑，故應(yīng)先對其進(jìn)展預(yù)處理，一般控制進(jìn)入燃發(fā)電機(jī)的燃?xì)庵械腟應(yīng)在10～200×10-6，此外還要注意氣體輸送管及閥門的堵塞問題，應(yīng)備用一套發(fā)電系統(tǒng)以便維修。潤滑油也需要更換。一般認(rèn)為，采用燃機(jī)發(fā)電，需維護(hù)費(fèi)0.01～0.015美元/kW·h。良好的管理可保證發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，每年發(fā)電時(shí)間可達(dá)90%。 〔2〕垃圾沼氣作民用燃料 垃圾沼氣作民用燃料必須將甲烷的濃度提高到98%以上，不僅要除去氣中的二氧化碳， 還要除去其中的其它有害的有機(jī)揮發(fā)物。 沼氣畢竟是從垃圾中產(chǎn)生的，可能會存在一

64、些尚未被人們認(rèn)識到的有毒、有害物質(zhì)。特別是垃圾如沒有經(jīng)過分類、分撿，有毒有害物質(zhì)〔如漆油、廢棄的日光燈電他等等〕進(jìn)入生活垃圾的可能性更大。極有可能進(jìn)人沼氣，做民用燃料易對人造成污染，另外沼氣燃料有一定的氣味，令人不快。因此，不主直接做民用燃料使用。況且沼氣需凈化至天然氣質(zhì)量，意味CH4含量要由4%提純至98%以上，如此高的凈化效率只有膜別離方能到達(dá)。這種凈化方法是處理本錢最高的，直接影響其經(jīng)濟(jì)效益因此，做為城市民用燃料可行性有待繼續(xù)尋求技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的評估。 〔3〕垃圾沼氣作汽車燃料 鑒于垃圾沼氣(LFG)凈化處理作汽車燃料，其尾氣排放的污染大大減輕，具有顯著環(huán)境效益；且本錢不高，經(jīng)濟(jì)效益顯著

65、，美國已開發(fā)了采用垃圾沼氣代替汽油作汽車燃料的工藝。其工藝技術(shù)是垃圾沼氣的凈化處理，除去氣體中的CO2, H2S,使甲烷濃度由40%～45%，提高到80%以上；然后，將凈化氣加壓至25MPa，壓入高壓貯罐作汽車加氣用。 Los Angeles衛(wèi)生局等籌建的由LFG制取汽車清潔燃料示工程于1993建成。該工程規(guī)模為250Nft3/s，約1000m3/d。 第四節(jié) 污泥的燃燒 污泥燃燒處理始于1934年美國密歇根州安裝的第一臺多膛爐，至20世紀(jì)80年代逐漸被流化床燃燒爐代替。1984年，新加坡南洋技術(shù)研究院的Jarnis和Vickrdge發(fā)現(xiàn)，取自新加坡各個(gè)污水廠的污泥，在550℃燃燒時(shí)是

66、自燃的。而安大概湖現(xiàn)場污泥燃燒爐的成功生產(chǎn)，那么進(jìn)一步證明經(jīng)適宜預(yù)處理的污泥，在燃燒過程中完全到達(dá)了熱能自持。1995年，日本有近50%的污泥采用了燃燒的方法進(jìn)展處置，而歐盟各用燃燒方法處置的污泥也超過了10%，預(yù)計(jì)到2005年這一比例將增至38%。 污泥燃燒的分類： ①完全燃燒 定義、根本原理、污泥的燃燒熱值、工藝流程與影響因素、設(shè)備 ②濕式氧化〔即不完全燃燒〕 定義、根本原理、污泥的燃燒熱值、工藝流程與影響因素、設(shè)備 市某高職 第 8 次課 15～16 學(xué)時(shí) 上次課復(fù)習(xí)： 厭氧發(fā)酵工藝的原理及控制條件； 本次課題〔或教材章節(jié)題目〕：第四章 固體廢物的建材利用 教學(xué)要求：了解固體廢物建材的概念；了解高爐渣成分、性質(zhì)及利用方式，了解鋼渣成分、性質(zhì)、建材利用途徑。 重 點(diǎn)：高爐渣、鋼渣建材利用原理及控制參數(shù) 難 點(diǎn)：高爐渣、鋼渣建材利用原理及控制參數(shù) 教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件 講課容及時(shí)間分配： 第四章 固體廢物的建材利用 第一節(jié) 高爐渣 第二節(jié)鋼渣 共2課時(shí)，講授 課