固體廢物控制工程模板ppt課件

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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 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,1,第一節(jié) 概述,一、固體廢物的概念 固體廢物：指人類一切活動過程產(chǎn)生的，對所有者不再具有使用價值而被廢棄的固態(tài)或半固態(tài)的物質。 廢渣：生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的固體廢物 垃圾：生活活動中產(chǎn)生的固體廢物 固體廢物的概念隨時、空的變遷而具有相對性,2,第一節(jié) 概述,二、固體廢物產(chǎn)生的途徑與分類 1.固體廢物產(chǎn)生的途徑：人類的活動 減少廢棄物的產(chǎn)生是治理固體廢物垃圾的根本途徑 2.固體廢物的分類： （1）工業(yè)固體廢物 （2）城市垃圾,3,工業(yè)固體廢物,4,第一節(jié) 概述,三、固體廢物對人類環(huán)境的危害 1.占據(jù)大片土地 2.污染土壤與水體，危害人類健康 3.污染大氣，影響環(huán)境衛(wèi)生,5,第一節(jié) 概述,四、固體廢物與城市垃圾管理系統(tǒng)簡介 1.固體廢物產(chǎn)源地管理：減少固體廢物的產(chǎn)生，并對產(chǎn)生的物質進行分類 2.分散堆存 3.收集系統(tǒng) 4.轉移與運輸 5.處理與材料回收 6.最終處置,6,第二節(jié) 固體廢物的性質,一、工業(yè)廢物與城市垃圾的不同： 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、有害或危險固體廢物，需要進行特殊處理 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 城市垃圾一般集中管理與處置 二、城市垃圾物理成分與分析方法 1.城市垃圾的物理成分 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、渣土類等九個組分 我國將城市垃圾分為有機類、無機類與廢品三個組分,7,二、城市垃圾物理成分與分析方法,2.城市垃圾物理成分分析法 （1）手工采樣分選法： 在收集點選取一卡車有代表性的廢物，以四分法逐級分離至每份100~200kg，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，并壓實到與原貯存器內廢物相似的密實狀態(tài)，測量其體積與質量，計算各組分的百分率。 （2）攝影分析法,8,三、城市垃圾的物理性質,1.含水率： 將測重后的標準樣品置于77oC恒溫干燥24小時后再測重 M（%）=（W-d/W）*100 2.城市垃圾顆粒表觀尺寸分布： 以顆粒的最大尺寸與通過篩子的比率表示 3.容重：指在收集站堆放條件下單位體積固體廢物的質量,9,四、城市垃圾的化學性質,1.化學組分 （1）近似分析：包括含水率、揮發(fā)性物質重量百分率（950oC灼燒損失重量百分率）、殘余碳與不燃燒物和灰分量 （2）基礎成分分析：包括固體廢物中C、H、O、N、S、水分及不可燃燒物的百分率 2.熱值 杜朗公式：HW=337C+14428（H-O/8）+95S,10,五、有毒有害固體廢物的鑒別,1.定義：凡能引起或導致人類與動物死亡或嚴重疾病的固體廢物稱為有毒有害固體廢物。 2.性質的鑒別與標準 （1）易燃性 （2）腐蝕性 （3）化學反應性 （4）浸出毒性 （5）急性毒性 （6）放射性 （7）變異性,11,第三節(jié) 固體廢物的產(chǎn)量與減少產(chǎn)量的途徑,一、固體廢物的產(chǎn)量與計算方法 1.城市垃圾：Qm=RmPm 2.工業(yè)：Qi=RiPi 二、固體廢物的產(chǎn)率統(tǒng)計方法 1.重量負荷實測統(tǒng)計分析法 2.重量-體積實測統(tǒng)計分析法 3.物料衡算分析法：僅適用于產(chǎn)生固體廢物的小單元，以質量守恒定律為依據(jù)，即物料的總投入量等于物料的總產(chǎn)出量 ∑Q投入=∑Q輸出=∑Q產(chǎn)品+∑Q副產(chǎn)品+∑Q流失+∑Q廢物,12,第三節(jié) 固體廢物的產(chǎn)量與減少產(chǎn)量的途徑,三、減少固體廢物產(chǎn)量的途徑 1.降低單位產(chǎn)品原料用量、延長產(chǎn)品使用壽命 2.由廢物中回收有用物料 3.提高物品重復利用次數(shù),13,第四節(jié) 固體廢物與城市垃圾的管理,一、城市垃圾的堆貯及管理 1.城市垃圾就地管理體制 2.城市垃圾臨時貯存站 （1）貯存容器帶有封蓋為宜 （2）設置適宜地點為貯存站 （3）垃圾就地檢選與加工,14,二、城市垃圾的收集,（一）城市垃圾的收集方式 1.居民區(qū)生活垃圾的收集： （1）路邊收集：最為方便，費用較低 （2）小巷收集 （3）院落收集 2.商業(yè)與公共建筑垃圾的收集： （1）路邊或小巷收集 （2）大容積或固定型容器收集,15,二、城市垃圾的收集,（二）收集系統(tǒng)類型 1.拖運容器系統(tǒng)：將貯存站已裝滿垃圾的容器用運輸車直接拖運到處理中心或轉運站，卸空后的容器返運回原站或其他站。 適用于垃圾產(chǎn)率較高的區(qū)域 2.定點容器系統(tǒng)：在貯存站設置固定的小型容器若干個，收集卡車沿一定路線逐站收集垃圾。,16,二、城市垃圾的收集,（三）收集系統(tǒng)分析 1.收集系統(tǒng)操作運行模式 （1）拖運容器系統(tǒng) 傳統(tǒng)模式和交換容器模式兩種 （2）定點容器系統(tǒng),17,二、城市垃圾的收集,2.術語定義： （1）貯存站裝卸車操作（P）（相對恒定） 拖運容器系統(tǒng) PhCS 定點容器系統(tǒng) PSCS （2）往返路途運行（h）（決定因素） 拖運容器系統(tǒng) hhCS 定點容器系統(tǒng) hSCS （3）卸料站卸料操作（S）（相對恒定） （4）無效操作因數(shù)（W） W=上下班交接時間W1+由始發(fā)站至收集站與收班回始發(fā)站的時間W2+車輛維修時間W3+交通阻塞時間W4+規(guī)定休息時間W5等，取經(jīng)驗值為0.1~0.25,18,二、城市垃圾的收集,3.拖運容器收集系統(tǒng)操作運行數(shù)學模型 車輛往返一次需要的時間（h）： ThCS=（PhCS+hhCS+S）/（1-W） 當PhCS和S相對恒定時，h取決于速度(v)與距離(x) 通過統(tǒng)計分析得：v=x/a+bx 即 x/v=a+bx 而 x/v=hhCS 則 hhCS=a+bx 則 ThCS=（PhCS+a+bx+S）/（1-W） 每日往返次數(shù)Nd=（1-W）H / （PhCS+a+bx+S）,a、b為經(jīng)驗運程常數(shù),19,二、城市垃圾的收集,4.定點容器收集系統(tǒng)操作運行數(shù)學模型 （1）機械裝車操作運行模式 車輛往返一次需要的時間（h）： TSCS=（PSCS+S+a+bx）/（1-W） 每日往返次數(shù) Nd=Vd/rV 其中Vd為垃圾日產(chǎn)速率，r為壓實比，廢物原體積與壓實后的體積比，V為收集車容積 （2）人工裝車操作運行模式,20,三、城市垃圾的轉運,1.拖運容器系統(tǒng)和定點容器系統(tǒng)的評價方案 （1）運輸費用 （2）行車時間 （3）操作運行時間 2.城市垃圾轉運站的設計基礎 （1）轉運站的選擇：直接排料型、貯存碼頭型、直接排料與貯存結合型 （2）運轉站操作容量：小型站（日裝運量小于100噸）、中型站（日裝運量100—500噸）、大型站（日裝運量大于500噸） （3）轉運站的設備與建筑物選擇 （4）轉運站的地點選擇 （5）運輸方式,21,第十章 固體廢物處理技術,第一節(jié) 固體廢物的壓實技術 第二節(jié) 固體廢物的破碎技術 第三節(jié) 固體廢物分選技術 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處理與固化,22,第一節(jié) 固體廢物的壓實技術,1.壓實 （1）目的：減少表觀體積，提高運輸與管理效率 （2）表觀體積：廢物顆粒有效體積與孔隙占有的體積之和 （2）壓實比：物質原體積與壓實后的體積比 2.壓實機械： （1）水平壓實器（2）三向垂直壓實器（3）回轉式壓實器,23,第二節(jié) 固體廢物的破碎技術,1.破碎目的：減少顆粒尺寸，使之質地均勻，可降低孔隙率、增大比重 2.破碎機械： （1）錘式破碎機 （2）剪切破碎機 （3）腭式破碎機,24,第三節(jié) 固體廢物分選技術,1.分選目的：將各種有用資源采用人工或機械的方法分離開來 2.分選效果評價,分 選 單 位,,,,,,進口料,出口料,x10+x20+…+xi0,x11+x21+…+xi1,x12+x22+…+xi2,x1j+x2j+…+xij,x1m+x2m+…+xim,25,第三節(jié) 固體廢物分選技術,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%,26,第三節(jié) 固體分選技術,3.分選技術 （1）風選 （2）磁選 （3）篩選 （4）慣性分選 （5）浮選 （6）淘汰分選 （7）靜力分選,27,第四節(jié) 固體廢物的脫水與干燥,1.固體廢物的脫水 （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 （2）機械脫水：真空抽濾脫水機、壓濾機、離心脫水機 （3）泥漿自然干化脫水,28,第四節(jié) 固體廢物的脫水與干燥,2.固體廢物的干燥 （1）固體廢物的干燥主要用于城市垃圾經(jīng)破碎、分選后的輕物料進行能源回收或焚燒處理時 （2）干燥器的加熱方式：對流、傳導、輻射,29,第五節(jié) 有毒有害廢物的化學處理與固化,1.有毒有害廢物的化學處理 （1）中和法 （2）氧化還原法：鉻渣干式還原法和鉻渣濕式還原法 2.固體廢物的固化處理：指利用物理或化學方法將有害固體廢物固定或包容在惰性固體基質內，使之呈現(xiàn)化學穩(wěn)定性或密封性的一種無害化處理方法。 （1）水泥固化（2）石灰固化（3）熱塑性材料固化（4）有機聚合物固化（5）自膠結固化（6）玻璃固化,30,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) 生物轉化產(chǎn)品的回收 第四節(jié) 城市垃圾的焚燒與熱轉化產(chǎn)品的回收 第五節(jié) 固體廢物的最終處置,31,一、固體廢物資源化的意義與資源化系統(tǒng),城市固體廢物資源化系統(tǒng)（三個子系統(tǒng)）： （1）前處理系統(tǒng)： 直接利用原材料，減少廢物量 （2）后處理系統(tǒng)： 回收轉化產(chǎn)品與能源產(chǎn)品 （3）能源轉化系統(tǒng)：輔助系統(tǒng)，將能源產(chǎn)品進一步轉化為可以直接利用的能源,32,二、材料回收系統(tǒng),1.材料回收系統(tǒng)：由幾種處理單元技術組合，形成對城市垃圾加工、分選的工程系統(tǒng)稱為材料回收系統(tǒng)。 2.材料回收系統(tǒng)的技術經(jīng)濟評價條件： （1）產(chǎn)品應滿足市場需要的技術規(guī)范，包括產(chǎn)品的純凈度與容量等 （2）各類回收物品的產(chǎn)量與運輸條件 3.材料回收系統(tǒng)的類型 （1）常規(guī)簡易材料回收系統(tǒng)：適用于人工可揀選的固體廢物，以回收鋼鐵金屬為主 （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,33,三、生物轉化產(chǎn)品的回收,1.生物轉化適用于易于降解的物質，如食品廢物、廢紙、庭院廢物等，通過生物轉化，這些物料可轉化為腐殖肥料、沼氣或其他化學轉化產(chǎn)品。 2.生物轉化工藝 （1）城市垃圾堆肥工藝 定義：指在一定人工控制條件下，通過生物化學作用，使垃圾中有機成分分解轉化為比較穩(wěn)定的腐殖肥料過程，其實質是一種發(fā)酵過程。 優(yōu)點：可減少環(huán)境污染，能源可以被農(nóng)業(yè)利用，對農(nóng)業(yè)發(fā)展具有顯著意義。,34,三、生物轉化產(chǎn)品的回收,堆肥方式：厭氧堆肥和好氧堆肥 （2）厭氧消化處理 （3）發(fā)酵技術 3.生物化學處理新技術在固體廢物資源化中的應用： 利用生物酶的催化作用,35,四、城市垃圾的焚燒與熱轉化產(chǎn)品的回收,（一）城市垃圾的焚燒 1.焚燒目的：可使垃圾體積減少80%~95%，重量減少，使最終產(chǎn)物成為性質比較穩(wěn)定的無害化灰渣，消滅各類病原體，消除腐化源。 2.城市垃圾的焚燒處理與否主要取決于其可燃性和熱值 （二）焚燒過程的基本條件與物料、熱量衡算 1.焚燒過程的基本條件（三T原理） （1）燃料在焚燒爐中燃燒完畢所需要的停留時間（time）：包括燃燒室加熱至起燃與燃盡的時間之和 （2）燃料與空氣混合的湍流程度（turbulence） （3）燃燒過程的溫度（temperature）,36,四、城市垃圾的焚燒與熱轉化產(chǎn)品的回收,2.燃燒過程的熱量衡算與物料衡算 輸入總熱量=輸出總熱量 燃料輸入總量=燃料產(chǎn)物總輸出量,37,能量衡算項目,38,質量衡算項目,39,四、城市垃圾的焚燒與熱轉化產(chǎn)品的回收,（三）城市垃圾焚燒系統(tǒng) 1.城市垃圾的處理與貯存 2.進料系統(tǒng) 3.燃燒室 4.廢氣排放與污染控制系統(tǒng) 5.排渣系統(tǒng) 6.焚燒爐的控制與測試系統(tǒng) 7.熱源回收系統(tǒng),40,四、城市垃圾的焚燒與熱轉化產(chǎn)品的回收,（四）焚燒爐的效率 1.爐渣中可燃物剩余率關系式： E=100(1-Vr/Vf) Vr為單位時間排出灰渣中可燃物含量 Vf為單位時間進料中可燃物含量 2.等值濃度公式： E=(1-fr)/(Ar+fr) Ar為爐渣中含灰分濃度[g（灰）/g（渣）] fr為爐渣中含可燃物濃度[g（可燃物）/g（渣）],41,四、城市垃圾的焚燒與熱轉化產(chǎn)品的回收,（五）焚燒爐的類型 １.標準焚燒爐 ２.多膛焚燒爐 ３.水墻式鍋爐 ４.流化床焚燒爐 （六）固體廢物熱解處理 １.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)有機化合物有熱不穩(wěn)定的特征，將發(fā)生裂解轉化為分子量較小的氣態(tài)、液態(tài)與固態(tài)組分的化學轉化過程稱為熱解。 2.工藝設備：主體設備為縱向氣化熱解爐 3.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與停留時間,42,四、城市垃圾的焚燒與熱轉化產(chǎn)品的回收,（七）熱轉化產(chǎn)品的利用和能源轉化 1.各類熱轉化產(chǎn)品熱電轉化系統(tǒng) 2.過程熱轉化率與效率 熱轉化率：Rp=Hf/E0 Hf為消耗廢物燃料的有效熱量，E0為電能輸出量 熱效率：e=Ri/Rp Ri為理論熱功當量,43,五、固體廢物的最終處置,1.定義：為防止環(huán)境污染，根據(jù)排放的不同環(huán)境條件，采取適當而必要的防護措施，達到被處置廢物與環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)最大限度的隔絕，稱為固體廢物的最終處置。 2.主要途徑： （1）陸地處置 （2）海洋處置 （3）土地耕作處置 （4）深井灌注 （5）廢礦坑處置等,44,五、固體廢物的最終處置,3.固體廢物填埋處置 （1）衛(wèi)生填埋：對一般城市垃圾與無害化的工業(yè)廢渣基于環(huán)境衛(wèi)生角度而填埋的操作與結構形式稱為衛(wèi)生填埋。 （2）安全填埋：對有毒有害廢物基于安全考慮而填埋的操作與結構形式稱為安全填埋。,45,五、固體廢物的最終處置,4.衛(wèi)生填埋場 （1）場地選擇的因素： 場地有效利用面積 資源回收與預處理 運輸距離 土壤與地形條件 氣象條件 地表與地質水文條件 地區(qū)環(huán)境條件 填埋場封場后的最終利用和開發(fā),46,五、固體廢物的最終處置,（2）衛(wèi)生填埋場的一般結構 （3）干燥地區(qū)填埋場的填埋方法： 地面堆埋法 開槽填埋法 谷地（溝壑）填埋法 （4）潮濕地區(qū)填埋場的填埋方法： 要注意防止地下水的污染及填埋結構的穩(wěn)定性等問題需要設置地下水抽堤、排泄系統(tǒng)與氣體收集系統(tǒng),47,五、固體廢物的最終處置,（5）衛(wèi)生填埋場的氣體排放： 透氣通道控制法 密封法控制氣體遷移 5.固體廢物土地耕作處置：基于土壤的離子交換、吸附、微生物生物降解以及滲濾水浸取、降解產(chǎn)物的揮發(fā)等綜合作用 6.固體廢物海洋處置： （1）海洋傾倒 （2）遠洋焚燒處置 7.深井灌注處置：將固體廢物液體化，用強制性措施注入與飲用地下水層隔絕的可滲性巖層內,48,