固体废物的处理处置与资源化

固体废物的处理处置与资源化TreatmentandDisposalofSolidWastes,内容,零、固体废物产生量及治理现状一、绪论1.SolidWastes的定义及分类2.SolidWastes污染的环境影响3.固体废物处理处置工程4.控制固体废物污染的技术政策二、固体废物的来源、组成和性质1.城市固体废物（Municipalsolidwaste）2.工业固体废物3.危险废物的特征及危害（HazardousWastes）,三、SW的收集、运输和贮存1.MSW2.ISW3.HW（危险废物）四、固体废物的预处理技术1.SW的压实2.SW的破碎物理法3.SW的分选五、SW的处理技术（一）危险废物的固化/稳定化技术（物化法）（二）固体废物的焚烧技术（化学法）（三）SW的热解处理技术（化学法）（四）有机固体废物的堆肥化技术（生物法）,六、固体废物的资源化技术1.城市固体废物的资源化技术（1）热化学法、堆肥化法与资源化、能源化（2）废金属、废塑料、废橡胶、废电池的回收及再生利用2.ISW的资源化技术（1）化学工业SW的回收与利用（2）石化工业SW的回收与利用（3）能源工业SW的回收与利用（4）冶金工业SW的回收与利用,七、SW的最终处置技术1.土地填埋；2.土地耕作；3.海洋处置八、污泥处理与处置技术1.污泥的处理技术2.污泥的处置技术3.污泥的资源化技术九、SW处理处置工程的效益评价1.环境评价、工程费用评价的目的2.评价实例介绍,0固体废物产生量及治理现状（1）,1.产生量：全世界：70108吨固体废物/年。美国约占一半。中国：每年固体废物产量约10亿多吨，仅次于美国。目前，我国城市生活垃圾年产生量将已达到1.52亿吨，2004年，全国工业固体废物产生量1.2亿吨。,固体废物产生量及治理现状（2）,广州市：1980年，日产生活垃圾2100t.d-1；1999年，4500t.d-1；目前，日产生活垃圾约1万吨。2.处理方式-主要以土地填埋为主。总的来说，我国在固体废物治理方面起步较晚，相对于废气、废水污染控制而言，对固体废物的治理还刚刚起步。,固体废物产生量及治理现状（3）,3.主要问题目前，生活垃圾主要“末端处理”为主。未追溯到生活垃圾产生的源头进行减量治理，垃圾量逐年增加，虽然投资不断增加，发挥的作用却有限。若采用源头减量，真正实现“零排放”，是根本途径。,第一部分绪论,一、固体废物的定义和分类二、固体废物污染的环境影响三、固体废物的处理处置技术四、固体废物的管理体系,一、固体废物的定义、特征和分类（1）,1.固体废物的定义及特征定义：SolidWastes是指人类在生产建设、日常生活和其它活动中产生，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。,一、固体废物的定义、特征和分类（2）,特征放错地方的资源从定义可知，固体废物具有明显的时间和空间的特征。a)从时间方面看：固体废物仅仅相对于目前的科技水平和经济条件。随着科技水平的提高，经济的发展，矿物资源日趋枯竭，生物资源滞后于人类需求，昨天的废物势必会成为明日的资源；b)从空间角度看：废物仅仅相对于某一过程或某一方面没有使用价值，但并非在一切过程或一切方面都没有使用价值，某一过程的废物，往往会成为另一过程的原料。,一、固体废物的定义、特征和分类（3）,2.固体废物的分类（1）按组成可分为：有机和无机废物（2）按形态可分为：固态、半固态和液（气）态废物（3）按污染特性可分为：危险废物和一般废物（4）按来源分为：工业固体废物;矿业固体废物；农业固体废物；有害固体废物；城市垃圾,一、固体废物的定义、特征和分类（4）,（5）我国1995年颁布的中华人民共和国固体废物污染环境防治法中，将固体废物分为：a.城市固体废物或城市生活垃圾（Municipalsolidwastes）；b.工业固体废物（Industrialsolidwastes）；c.危险废物（Hazardouswastes,一、固体废物的定义、特征和分类（4）,2.1城市固体废物（MunicipalSolidWaste-MSW）MSW：是指在城市居民日常生活中或为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。来源：城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业、市政环卫生、交通运输业、文数卫生业和行政事业单位、工业企业单位以及水处理污泥等。,一、固体废物的定义、特征和分类（5）,特点和组成a.成份复杂、有机物含量高b.主要成分为碳，其次为氧、氢、氮、硫等热值：Q6000kJkg-1，可稳定焚烧,一、固体废物的定义、特征和分类（6）,2.2工业固体废物工业固体废物：是指在工业、交通等生产过程中产生的固体废物。按行业包括：（1）冶金工业固体废物：冶炼（金属）高炉值等（2）能源工业固体废物：燃煤电厂煤矸面、炉渣（3）石油、化学工业固体废物：石油加工、化工生产（4）矿业固体废物：采矿废石、尾矿等（5）轻工业固体废物：废酸、废碱（6）其它工业固体废物：机加工过程、金属碎屑、电镀污泥,一、固体废物的定义、特征和分类（6）,2.3危险废物（HazardousWastes）（1）定义：美国环保局(U.S.EPA)：“危险废物是固体废物”，由于不适当的处理、贮存、运输、处置或其它管理方面，它能引起或明显地影响各种疾病和死亡，或对人体健康或环境造成显著的威胁。”,一、固体废物的定义、特征和分类（7）,联合国环境署（UNEP）：“危险废物是指除放射性以外的那些废物,由于它们的化学反应性、毒性、易爆性、腐蚀性或其它特性引起或可能引起对人类健康或环境的危害。不管它是单独的或与其它废物混在一起，不管是产生的或是被处置的或正在运输中的，在法律上都称为危险废物。中华人民共和国固体废物污染环境防治法中：危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物。（2）特性：急性毒性、易燃性、反应性，腐蚀性，侵出毒性、疾病传染性,二、固体废物污染的环境影响（1）,1.造成污染的途径露天存放或置于处置场的固体废物，其中的化学有害成份可通过环境介质大气、土壤、地表或地下水体等直接或间接传至人体，造成健康威胁。用图表示出固体废物进入环境和其中化学物质致人类感染病疾的途径。由图可见，各种污染途径：不仅取决于不同固体废物本身的物理、化学和生物特性，而且与固体废物所在场地的地质水文条件有关。,二、固体废物污染的环境影响（2）,2.固体废物对环境的影响固体废物污染对自然环境的影响分为以下几方面；（1）对大气环境的影响（污染大气）A.粉尘随风飘扬：堆放收固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飘扬，从而对大气环境造成污染。B.毒气、恶臭气体的逸出：堆积废物中某些物质的分解和化学反应，可以不同程度地产生毒气或恶臭，造成地区性空气污染。C破坏植物、臭氧层：废物填埋场逸出的沼气，会消耗上层空间的氧，使植物衰败；CH4对臭氧层的破坏CO2大得多。,二、固体废物污染的环境影响（3）,（2）对水环境的影响（污染水质）A.固体废物于河流、湖泊的污染：B.渗滤液和有害化学物质的转化和迁移：C.缩减江河湖的有效面积、降低排洪和灌溉能力：,二、固体废物污染的环境影响（3）,（3）对土壤环境的影响（污染土壤）A改变土壤的性质和结构：固体废物及其淋洗和渗滤液中所含的有害物质会改变土壤的结构和土壤性质，必将对土壤中的微生物的活动产生影响。B危及人体健康：有害成份的存在，不仅有碍植物根系的发育和生长。而且还会在植物有机体内积蓄，通过食物链危及人体健康。（4）对环境卫生的影响：我国生活垃圾、粪便的清运能力不高，无害化处理率低，很大一部分垃圾堆存在城市的一些死角。,二、固体废物污染的环境影响（3）,3固体废物的特点及其污染控制1）固体废物自身的特点呆滞性大、扩散性小：首先固体废物具有呆滞性大、扩散性小的特点，它对环境的影响主要是通过水、气和土壤进行的。其危害具有潜在性、长期性和灾难性。,二、固体废物污染的环境影响（4）,污染“源头”和富集“终态”的特点：固体废物,是许多污染成分的终极状态。这些“终态”物质的有害成分，在长期的自然因素作用下，又会转入大气、水体和土壤，又成为大气、水体和土壤环境污染的“源头”。资源和废物的相对性：弃之为害，用之为宝。,二、固体废物污染的环境影响（5）,2）固体废物污染的控制控制“源头”，处理好“终态物”是固体废物控制的关键。因此，固体废物污染的控制需从两方面入手，一是防治固体废物污染，二是综合利用废物资源。（1）从“源头”开始，采用先进的生产工艺，减少或不排废物首先，从污染源头起始，改进或采用清洗生产工艺，尽量少排或不排废物。这是根本的控制工业固体废物污染的主要措施。,二、固体废物污染的环境影响（6）,（2）发展物质循环利用工艺在企业的生产过程中，以前一种产品的废物作为第二种产品的原料，再使第二种产的废物作为第三种产品的原料，如此循环和回收利用。最后只剩下少量废物进入环境，可取得经济、环境和社会的综合效益。（3）发展无害化处理和处置技术有害固体废物，通过焚烧、热解、氧化/还原等方式，改变废物中有害物质的性质，使之转化为无害物质或使有害物质含量达到国家规定的排放标准。,三、固体废物的处理处置技术（1）,1处理技术大致可以为：物理处理、化学处理、热化学处理、生物处理、固化/稳定化处理等（1）物理处理：物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，使之成为便于运输、贮存、利用或处置的形态。包括：压实、破碎、分选、增稠、吸附等。,三、固体废物的处理处置技术（2）,（2）化学处理化学处理是通过化学方法破坏固体废物中的有害成份从而使其达到无害化。包括：氧化、还原、中和、化学沉淀和化学溶出等。（3）热化学处理热处理是通过高温破坏和改变固体废物的组成和结构，从而使其达到减量（容）、无害或综合利用的目的。包括：焚烧、热解、熔烧、烧结等。,三、固体废物的处理处置技术（3）,（4）生物处理生物处理是通过微生物分解固废中可降解的有机物，使其达到无害化或综合利用。包括：好氧、厌氧和兼性厌氧处理。（5）固化处理-主要针对危险废物。采用固化基材将废物固定或包覆起来以降低其对环境的危害，从而能较安全地运输和处置。,三、固体废物的处理处置技术（4）,2处置技术固体废物的处置工程是固体废物污染控制的末端环节，解决固体废物的归宿问题。分为海洋处置和陆地处置两大类。海洋处置已被禁止；陆地处置包括：土地填埋、土地耕作和深井灌注。,四、固体废物的管理体系（1）,1固废法的确立1995年10月30日，中华人民共和国固体废物污染环境防治法在第8届全国人大常委会第16次会议上获得通过，于1996年4月1日起施行。固体法的实施为固体废物管理体系的建立和完善奠定了法律基础。,四、固体废物的管理体系（2）,2“三化”原则1）减量化减量化就是通过某种手段减少固体废物的产生量和排放量。如何来减少固体废物的产生量和排放量呢？这一任务的实现，需从以下二方面着手。,四、固体废物的管理体系（3）,从“源头”开始治理目前固体废物的排放量十分巨大，例如我国工业固体废物排量:为6108t/a，城市垃圾:1.4108t/a。如果采用“绿色技术”和“清洁生产工艺”，合理地利用资源，最大限度地减少产生和排放固体废物。从“源头”上直接减少或减轻固体废物对环境和人体健康和危害，可最大限度地全面合理开发和利用资源。,四、固体废物的管理体系（4）,改变粗放经营发展模式鼓励和支持开展清洁生产，开发和推广先进的生产技术和设备，充分合理地利用原材料、能源和其它资源。“减量化”，不只是减少固体废物中的数量和体积，还包括尽可能地减少其种类，降低危险废物有害成份的浓度、减轻或消除其危险特性等。“减量化”原则要求对固体废物从“源头”上进行治理，它是防止固体废物污染环境的优先措施。,四、固体废物的管理体系（5）,2）资源化资源化是指采取管理的和工艺的措施从固体废物中回收有用的物质和能源，创造经济价值的广泛的技术方法。固体废物“资源化”是固体废物的主要归宿。资源化的概念包括以下三个范畴：（1）物质回收：即处理废弃物并从中回收指定的二次物质。如纸张、玻璃、金属等。,四、固体废物的管理体系（6）,（2）物质转换：即利用废弃物制取新形态的物质。如利用炉渣生产水泥和建筑材料，利用废橡胶生产铺路材料，有机垃圾生产堆肥等。（3）能量转换：即从废物处理中回放能量，作为热能和电能。这样的例子很多，如通过有机废物的焚烧处理回收热量，进而发电；利用垃圾厌氧消化产生沼气，作为能源向居民和企业供热或发电。,四、固体废物的管理体系（7）,3）无害化无害化是指已产生又无法或暂时尚不能综合利用的固体废物，经过物理、化学或生物的方法，进行对环境无害或低危害的安全处理、处置，达到废物的消毒、解毒或稳定化。“无害化”处理的基本任务是将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染自然环境（包括原生和次生环境）的目的。,四、固体废物的管理体系（7）,3“三化”间的关系国际：提出“资源循环”，“固体废物产业”等概念。中国：充分回收利用固体废物中有用的成分或材料，是控制固体废物的最佳途径。但在我国，限于技术和经济能力，近期内还难于大面积实现“资源化”，今后较长一段时间以“无害化”为主。主要着手于眼前，但必须放眼于未来。关系：固体废物处理利用的发展趋势必然是：从“无害化”走向“资源化”，“资源化”以“无害化”为前提，“无害化”和“减量化”则应以“资源化”为条件。,第二部分固体废物的来源、组成和性质,一、城市固体废物的来源、组成和性质（一）城市固体废物（MSW）的类型及特点（二）城市固体废物的组成（三）MSW的性质（四）MSW的产量及质量分析二、工业固体废物的来源、类型及性质（一）ISW的排放方式及污染物特征（二）工业固体废物的类型三、危险废物的特征及危害,一、城市固体废物的来源、组成和性质（一）城市固体废物的类型及特点（1）,1.类型（1）根据城市垃圾的性质分为：可燃烧垃圾和不可燃烧垃圾；高热值垃圾与低热值垃圾；有机垃圾和无机垃圾；可堆肥垃圾和不可堆肥垃圾（2）按资源回收利用和处理处置方式分为：可回收废品；易堆腐物；可燃物；无机废物,（一）城市固体废物的类型及特点（2）,（3）按垃圾产生或收集来源分为：食品垃圾或厨房垃圾（垃圾的主要成分）；普通垃圾（零散垃圾）：纸类、废旧塑料，罐头盒等。以上两项包括无机炉灰，统称为家庭垃圾；庭院垃圾：包括植物残余、树叶及其它清扫杂物；清扫垃圾：指城市道路、桥梁、广场、公园及其它露天公共场所由环卫系统清扫收集的垃圾；商业垃圾：指城市商业、服务网点、营业场所产生的垃圾；建筑垃圾：指建筑物、构筑物兴建、维修施工现场产生的垃圾；危险垃圾：医院传染病房、放射治疗系统、试验室等场所排放的各种废物；其它垃圾：以上所列以外场所排放的垃圾,（一）城市固体废物的类型及特点（3）,2MSW的特点（1）数量剧增全球1%3%的增长率美国城市垃圾增长比人口增长块3倍，约为5%发展中国家68%的年增长率中国：平均日产垃圾1kg/人d。1980年城市垃圾总清远量为3132104t1985年达到6395104t80年代以来，垃圾增长率为10%，近年为1.4105t/a,（一）城市固体废物的类型及特点（4）,（2）成份多变因各地气候、季节、生活水平与习惯、能源结构的不同，使垃圾的成分和产量多种多样，不均匀，而且变化幅度也很大。燃烧构成改变，油改汽，无机炉灰冷冻食品、成品、半成品、净菜上市，食品垃圾随包装材料改革，低、塑料、金属、玻璃（3）产生量的不均匀性随季节，随时间变化,（一）城市固体废物的类型及特点（5）,（4）处理处置方式仍以填埋为主北京市每天排出上万吨垃圾；大量地堆放在市郊。形成了几千个垃圾堆（50m2以上），小垃圾堆就更多。广州近郊地面堆放的各种废物占地达160多亩，随生产发展和消费水平的提高，垃圾占地矛盾日益尖锐。,（二）城市固体废物的组成（1）,城市固体废物的组成受多种因素影响。主要有：自然环境气候条件城市发展规模居民生活习性（食品结构）经济发展水平一般来说，垃圾成份工业发达国家：有机物多，无机物少不发达国家：无机物多，有机物少南方城市较北方城市：有机物多，无机物少,（三）MSW的性质（1）,1.物理性质城市固体废物的物理性质与其组成密切相关，组成不同，物理性质亦不同。MSW的物性一般用组分、含水率和容重来表示。（1）组分以各成分含量占新鲜垃圾的质量百分数表示。有：湿基率（%）（含水份），干基率（%）（去掉水分，如烘干）当垃圾的含水理已知时，用下式换算：（2-1）G新鲜湿垃圾中某成份的质量分数，%烘干垃圾中同类组分的质量分数，%W垃圾的含水率，%,（三）MSW的性质（2）,（2）含水率单位质量垃圾的含水量，用质量分数（%）表示（2-2）A湿垃圾试样的原始质量B烘干后垃圾质量（3）容重MSW在自然状态下，单位体积的质量称为垃圾的容重。kgL-1、kgm-3、tm-3,（三）MSW的性质（3）,2.MSW的化学性质MSW的化学性质对选择加工处理和回收利用工艺十分重要，表示MSW化学性质的特征参数有：（1）挥发分，（2）灰分、灰分熔点，（3）元素组成，（4）固定碳及（5）发热值。（1）挥发分（Vs）挥发分也叫挥发性固体含量，它是反映垃圾中有机物含量近似值的指标参数，它以垃圾在600温度下的灼烧减量作为指标。其计算式为：（2-3）,（三）MSW的性质（4）,VS垃圾的挥发性固体含量，%；W1坩埚的质量；W3烘干的垃圾质量（W2）+坩埚的质量W1W4灼烧残留量W残+坩埚质量W1即测定：用天平称取一定量的烘干试样W2，装入干坩埚内将坩埚置于马福炉内，在600温度下，灼烧2小时。取出后，置于干燥器中冷却到室温再称重,（三）MSW的性质（5）,（2）灰分及灰分熔点灰分A：灰分指垃圾中不能燃烧也不挥发的物质，即灰分是反映垃圾中无机物含量的参数，常用A表示。其数值即是灼烧残留量W残，也就是（2-4）熔点TA熔点与灰分的化学组成相关。主要决定于Si、Al等元素的含量。,（三）MSW的性质（6）,（3）元素组成元素组成主要指C、H、O、N、S及灰分的含量（%）意义：如测知垃圾的化学元素组成，可以：a.估算垃圾的发热值，确定焚烧的适用性，b.估算生化需氧量（BOD）、好氧堆肥化的适用性。c.选择垃圾处理工艺非常必要。测定：组成复杂，需用到常规的化学分析方法、仪器分析方法及先进的精度仪器C、H联合测定碳氢全自动测定仪；N测定凯氏消化蒸馏法；P硫酸过氯酸铜蓝比色法；K火焰光度法；金属元素原子吸收分光光度法。,（三）MSW的性质（7）,国外据资料报道，经元素分析法测得的垃圾化学组成（W%）大致为：C:1020%；H：1%3%；O：10%20%；N：0.51.0%；S：0.11.2%；灰分：1025%；水分：4060%；热值29305020kJkg-1（7001200kcal/kg（4）热值定义：单位质量的垃圾完全燃烧所放出的热量，称为垃圾的热值。用氧弹量热计测定（QH）,（三）MSW的性质（8）,热值分为高位热值QH（粗热值）和低位热值QL（净热值）。高位热值是物料完全燃烧产生的全部热量，包括了全部氧化释放的化学能和燃烧产生的水蒸汽消耗的汽化热。实际燃烧过程中，温度高于100，水蒸汽不会凝结，因而这部分汽化潜热不能加以利用。因此，高位热值扣除水蒸汽消耗的气化热，即得QL。,（三）MSW的性质（9）,热值计算当已知垃圾的元素组成时，可求得热值：可用下式A：C、H、O、S分别为C、H、O、S的质量分数，%；W垃圾的含水率（物性）%。B：（2-7）（2-8）C：（2-9）R垃圾中可燃成分含率，%a可燃成份中塑料的百分含量，%W垃圾的含水率，%,（三）MSW的性质（10）,3城市固体废物的生物特性MSW的生物特性包括两方面的内容：（1）MSW本身生物性质及其对环境的影响据报道，70%的疾病源于粪便未作无害化处理造成给水水体的生物性污染。（2）可生化性为生物处理的可行性提供依据。A、BOD5/COD判断B、用微生物的呼吸耗氧判断,（三）MSW的性质（11）,（三）MSW的性质（12）,（三）MSW的性质（13）,例1有100kg混合垃圾，其物理组成为：食品垃圾25kg，废纸40kg，废塑料13kg，破布5kg，废木材2kg，其余为灰、土、砖等，利用表1中的数据求垃圾的热值。解（1）灰、土、砖等量为100-25-40-13-5-2=15(kg)（2）采用加权公式QL=254650+4016750+1332570+517450+218610+156980/100=14388(kJkg-1),（四）MSW的产量及质量分析（1）,1.MSW的产量分析（1）MSW产量单位及表示法一般用重量表示：a.易于直接测定；b.不受压实程度影响；c.与输运计量方法一致，使用方便某城市或地区垃圾总产量用：104td-1；104t月-1；104ta-1表示单位产量：kg/(人d)kg/(人a)平均年增长率：质量分数（%）,（四）MSW的产量及质量分析（2）,（2）城市垃圾产量概况一般情况城市垃圾产量与城市工业发展、城市规模、人口增长及居民生活水平的提高成正比。,（四）MSW的产量及质量分析（3）,（3）城市垃圾产量与预测根据垃圾人均年产量kg/(人a)及增长率和人口预测数，可预测未来垃圾平均年产量。（2-10）W0基准年份实际产量，kg/(人a)r年增长率，%n预测年份,二、工业固体废物的来源、类型及性质,（一）ISW的排放方式及污染物特征1.ISW产生、贮存及排放方式（1）产生分式根据生产工艺和废物形态分为：连续产生，定期批量产生、一次性产生和事故性产生等多种方式。一般4种：连续产生;定期批量产生;一次性产生;事故性排放（2）贮存方式三种：件装容器贮存散状堆积贮存池、塘、坑贮存（3）排放方式三种：连续排放（如连续排放的废液直接排入下水管道）；定期清运排放；集中一次性排放,2ISW形态与污染物特征1形态固态（如锅炉渣）半固态（废水处理污泥）2污染物含量特征不同工业产品的生产：产生的固体废物类别因使用的原辅材料不同而不同。相同工业产品的生产：因工艺和原辅材料的产地不同，主要污染物含量也不同。即使是同一工业产品，相同生产工艺和原辅材料，因生产工况条件和员工实际操作的变化，所产生的污染物含量也会变化。,（二）工业固体废物的类型,1.矿业SW；2.冶金IWS3.能源4.石油化工5.轻工业6.其他工业1.矿山固体废物（1）废物产生量对露天矿的开采：每天1m3矿石，需剥离掉810m3的剥离物（土岩），如：开采1m3铝土矿，甚至要剥1316m3土岩；对地下矿石开采：开采1t矿石，排出石渣约3.6t；选矿中，选出1t精矿，产生几十吨至甚上百上千吨尾矿；在冶炼中，每冶炼1t金属也要产生数吨的冶炼渣。我国尾矿产生量很大，占工业固废的30%以上。年产1.8105t/a以上，每年排放108t的露天矿山剥离物和地下矿废石，这些都未统计在工业固废范围内。,（2）矿业废物主要类别和性质露天矿：其剥离物一般为土岩混杂、块度大小不一的固体废物，其性质随围岩的性质而变化。地下矿：形态上是大小不同的石块，其性质也随围岩的组成而变化。有色金属的尾矿：一般由矿石、脉石及围岩中所含矿物组成，其主要化学成份为SiO2、CaO、MgO、Fe2O3、K2O、NaO等。,2.冶金固体废物（1）来源冶金SW主要包括高炉渣、钢渣、轧钢、炼钢产生的铁水，再轧成坯料，铁合金渣、烧结、有色金属坑炼及铝工业固废物。（2）产生量高炉渣固体废物：通常每炼1t生缺可产生300900kg渣。钢渣固体废物：A.转炉钢渣：一般生产1t钢产生130240kg钢B.平炉钢渣：生产1t钢产生170210kg钢渣。C.电炉钢渣：以废钢为原料，生产特殊钢。目前，生产1t电炉钢产生150200kg钢渣,轧钢固体废物：轧钢石产生的酸洗废液是钢铁厂具有代表性的染污物。铁合金固体废物。1t火法冶炼铁合金产生1t左右废渣。烧结固体废物：烧结粉尘2040kg/t烧结矿重有色金属冶炼：据1990年统计：311.84104t/a综合利用96.70104t，利用率31%铅冶炼固体废物：每生产1t氧化铝产生1-1.75t赤泥。稀有金属冶炼固体废物：1990年对15家稀有金属工厂统计，产生量为11.90104t,2.化学工业固体废物（1）来源：化肥、农药、染料、无机盐等（2）产量：1995年，共产生2870万吨，占工业固废的4.5%（3）主要类别和性质无机盐工业固体废物无机盐工业特点：A.生产厂家多，有20多个行业，近800种产品。产量多，年产量数百吨SW；B布局分散，生产规模小；C设备密闭性差，“三废”治理落后,废物组成：主要有Cr、CN、PD、P、As、Cd、Zn、Hg等，毒性大污染源：主要有铬盐、黄磷、氯化物和锌盐等年排量：铬渣年排量1012104t；积存铬渣150200104t；黄磷年排量2436104t；氰化钠1.32.0104t/a；锌盐0.61.2104t/a氯碱工业固体废物成份：氯碱工业固体废物主要含汞盐、汞膏、废石棉隔膜电石渣、废汞催化剂等。排量：废石棉产生量0.40.5kg/t；汞膏排量较小，Hg含量9799%，Fe含量1%；含汞废催化剂排量1.43kg/t，Hg含量：4-6%,磷肥工业固体废物废物成分：P、F、Si危害：占用大片土地，由于风吹雨淋，使废物中可淇性F和P进入水体，造成水体污染。氮肥工业固体废物氮肥工业主要废渣的产生量及组成见下表,纯碱工业固体废物产生量：一般生产1t纯碱，产生废渣911m3，其中固废量约为200300kg；年产废液13001400m3/a，废渣3040104t/a硫酸工业固废主要为粉尘，生产1t硫酸产生粉尘约4657kg。废水多有机原料及合成材料工业固废废物特点：废渣少，一般生产1t产品，几千克几吨；组成复杂：高浓度有机物，具有毒性，易燃烧，爆炸性，可焚烧处理。染料工业固废感光材料工业固废,4.其它工业固废煤干石（采煤、选煤时排放）；粉煤灰（发电、供热的粉煤锅炉中产生）；水泥石窑灰；放射性废物产生量：煤干石：为原煤的15%，年增加1108t/a，历年积存13108t，占地3333.3hm2（公顷）约5104亩粉煤灰：1.2108t/a（1995年），积存6108t窑灰：仅大、中型水泥厂窑灰总量300104t。炉渣：全国燃煤炉11104多，占耗煤超过7108t，年产炉渣0.8108t，其产生量仅次于尾矿、煤干石、粉煤灰居第四位。放射性废物,固体废物的预处理技术,内容,1固体废物的压实1.1压实程度的量度；1.2压实设备简介2固体废物的破碎2.1破碎的目的；2.2破碎方法；2.3破碎比（程度）；2.4破碎流程；2.5破碎机简介3固体废物的分选3.1筛分；3.2重力分选；3.3磁力分选；3.4电力分选；3.4光电分选4分选回收工艺系统4.1城市垃圾；4.2粉煤灰；4.3从煤矸石中分选回收硫铁矿,1固体废物的压实,目的：提高废物的容重和减小废物体积。应用场合：（1）压缩性能大而恢复性能小的固体废物。（2）而对于某些较密实的固体，如木头、玻璃、金属、硬质塑料块等则不宜采用。（3）对于有些弹性废物也不宜采用压实处理，因为它们在解压后，体积又会增大。,1.1压实程度的量度1.1.1空隙比和空隙率（1）空隙比：固体废物可看成由各种固体物质颗粒及颗粒间充满气体的空隙所构成的集合体。固体总体积（Vm）=固体颗粒体积（VS）+空隙体积（Vv）（4-1）则废物的空隙比(e)可定义为：e=Vv/Vs（4-2）（2）空隙率：=Vv/Vm（4-3）（3）、与容重的关系：或越小，则垃圾压实程度越高，容重越大。,1.1.2湿密度与干密度忽略空隙中的气体质量,则总质量（包括水分质量）（Wm）=固体颗粒的质量（Ws）+水分质量（Ww），即Wm=WsWw（4-4）则：湿密度ww=Wm/Vm（4-5）干密度d（4-6）1.1.3体积减少数百分比（R）（4-7）Vi压实前体积，m3；Vf压实后体积，m3。,1.1.3体积减少数百分比（R）R=（Vi-Vf）/Vi100%（4-7）Vi压实前体积，m3；Vf压实后体积，m3。对由不同颗粒和颗粒间空隙所组成的集合体的固体废物，当受到外界压力时，颗粒间就会相互挤压，变形和破碎，空隙率减小，容重增大。日本近年来造制了一种高压压实设备，对垃圾进行三次压缩，最后一次压力达258kgcm-2(25.3Pa)，最后制成垃圾块的密度达到1380kgm-3。由高压产生的挤压和升温作用，使垃圾中的BOD从6000ppm降到200ppm，COD从8000mgL-1降到150mgL-1。,2固体废物的破碎大块固体废物-小块固体废物。2.1破碎的目的（1）使运输、焚烧、热解、熔化、压缩等操作能够或容易进行，更经济有效；（2）为分选和进一步加工提供合适的粒度，有利于综合利用；（3）增大比表面积，提高焚烧、热解、堆肥处理的效率；（4）破碎使固体废物体积减小，便于运输、压缩和高密度填埋，加速土地还原利用。2.2破碎方法固体废物破碎机的种类很多。破碎方式分为冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等。此外还有专用的低温破碎和湿式破碎。,2.3破碎比（程度）原废物粒度与破碎产物粒度的比值称为破碎比。（1）最大粒度法（2）平均粒度法2.4破碎流程（1）单纯破碎工艺（2）带预先筛分的破碎工艺（3）先破碎后筛分工艺（4）带预先筛分和检查筛分的破碎工艺2.5破碎设备（1）辊式破碎机（2）颚式破碎机（3）冲击式破碎机（4）剪切式破碎机,。,3固体废物的分选目的：是将固体废物中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料用人工或机械方法分门别类地分离出来，并加以综合利用。根据物料的物理或化学性质，采用不同的分选方法。分选方法包括人工检选和机械分选，机械分选又分为筛分，重力分选、磁力分选、电力分选等。3.1筛分筛分是利用筛子将粒度范围较宽的颗粒群分成窄级别的作业过程。,根据筛分在工艺过程中应完成的任务,筛分作业可分为以下六类：独立筛分：目的在于获得符合用户要求的最终产品的筛分，称为独立筛分；准备筛分：目的在于为下步作业做准备的筛分，称为准备筛分；预先筛分：在破碎之前进行筛分，称为预先筛分，目的在于预先筛出合格或无须破碎的产品，提高破碎作业的效率，防止过度粉碎和节省能源；检查筛分：对破碎产品进行筛分，又称为控制筛分；选择筛分：利用物料中的有机成分在各粒级中的分布，或者性质上的显著差异所进行的筛分；脱水筛分：脱出物料中水分的筛分，常用于废物脱水或脱泥。适用于固体废物处理的筛分设备主要有固定筛、筒形筛、振动筛和摇动筛。其中用得最多的是固定筛、筒形筛、震动筛。,3.2重力分选,定义：重力分选是在活动或流动的介质中按颗粒的密度或粒度的不同进行分选的过程。方法：重力分选的方法很多，按作用原理可分为：a.气流分选；b.惯性分选；c.重介质分选；e.摇床分选；f.跳汰分选等,3.2.1气流分选（风力分选）,（1）原理在气流作用下，利用固体废物颗粒的密度和粒度差进行分选的方法。由于不同物质的密度不同，因而其在一定气速的气流中有不同的沉降速度，从而达到轻重颗粒分离的目的。（2）气流分选装置按照气流吹入分选设备的方向不同，分选设备可分为立式风力分选设备和卧式分选装置2种。立式风选机：物料在上升气流作用下，重组分沉降到分选机底部排出，轻组分随上升气流一起从顶部排出，然后经旋风分离器进行气固分离，这样就使轻重组分得到了分离（见图4-4）。,卧式（水平）风选机：物料在风选机内下降时，被水平气流吹散，密度不同的组分沿不同的运动轨迹落入不同的收集槽中而得以分离（见图4-5）。,3.3磁力分选3.3.1磁选的基本原理,磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法。将固体物料送入磁选设备之后，磁性颗粒则在不均匀磁场的作用下被磁化，从而受到磁场吸引力的作用，使磁性颗粒吸在磁选机的转动部件上，被送至排料端排出，实现了磁性物质和非磁性物质的分离。在磁选的过程中，固体颗粒在非均匀磁场中同时受到两种力的作用磁力和机械力（包括重力、摩擦力、介质阻力、惯性力等）的作用。当磁性物质所受到的磁力大于与它相反的机械力的合力时，则可以被分离出来。而非磁性物质所受磁力很小，机械力的作用占优势，所以仍留在物料层中。,3.3.2磁选设备,（1）磁力滚筒有两种型式，如图4-6所示。,（2）悬吊磁铁器有一般式和带式两种，其结构如图4-7所示。,3.4电力分选图4-8电力分选原理3.4.1电力分选原理,电力分选是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异来实现分选的一种方法。电力分选的原理可用图4-8来说明。分选器由接地的金属圆筒板（正极）和放电板（负极）组成，放电极与圆筒间有适当距离，而在极间发生电晕放电，产生电晕电场区。物料随滚筒转动进入电晕电场区后，由于空间带有电荷使之获得负电荷。物料中的导电颗粒荷电后立即在滚筒上放电，当滚筒进入静电场之后，导电颗粒负电荷释放完毕并从滚筒上获得正电荷而被排斥，在电力、重力、离心力的综合作用下排入料斗。而非导体颗粒不易在滚筒上失去所荷负电荷，因而与滚筒相吸被带到滚筒后方用毛刷强制刷下，从而完成了分选过程。,3.4.2电力分选设备静电分选机,3.4光电分选,图4-10光电分选过程示意图,4分选回收工艺系统图4-11为城市垃圾分选回收系统图。,4.2粉煤灰分选回收系统图4-13是粉煤灰分选回收系统图。,4.3从煤矸石中分选回收硫铁矿系统图4-14是从煤矸石中回收硫铁矿的工艺系统。,Thankyou,第5章固体废物的焚烧处理技术,1概述2燃烧反应过程的动力学规律3燃烧反应计算4焚烧系统5垃圾焚烧技术工艺6固废焚烧过程中烟气的产生及其控制7焚烧过程的环保标准,1概述1.1焚烧或燃烧的定义,从焚烧(incineration)或燃烧(combustion)过程的表象来看，焚烧或燃烧是一种伴有火焰发生的快速放热反应。从燃烧的最终结果来看，它是物质间的一种能量转换过程，是通过燃料和氧化剂在一定条件下进行的放热和发光特点的剧烈氧化反应，将燃料的内能转化为热能。就其本质特性而言，燃烧是指把具有强烈放热效应，有基态和电子激发态的自由基出现的并伴有光辐射的化学反应现象称为燃烧。,1.2固体废物焚烧过程的“三化”特性,1)减量化：固体废物经过焚烧，可减重80%以上，减容90%以上，与其他处理技术比较，减量化是它最卓越的效果；2)无害化：与卫生填埋和堆肥所存在的潜在环境危害相比，其无害化特性具有明显优势。固废经焚烧，可以破坏其组成结构，杀灭病原菌，达到解毒除害的目的。3)资源化：固废含有潜在的能量，通过焚烧可以回收热能，并以电能输出。由以上可见，固体废物的焚烧，是一种同时具有减量化，无害化和资源化的处理技术。,1.3燃烧过程分析,从定义知：燃烧是燃料（固体废物）和氧化剂两种组分在一定空间及时间激烈地发生放热化学反应的过程。燃烧反应是过程进行的主体，是内因，而燃烧装置则是使这一过程得以实现的外部环境，二者缺一不可。当然，燃烧也可以不在具体的燃烧装置里进行，但热能不能利用，还会造成环境污染。,焚烧过程各因素间的关系,燃烧反应过程(反映化学本征动力学特性),物理环境(流动，混合特性及传质、传热规律),反应规律,系统行为,装置特性,不变化,变化,分解/简化/分别研究,动量衡算质量衡算能量衡算,揭示系统行为、规律构建系统的数学模型,燃烧系统,不变化,指导设计、放大和优化,燃烧反应器（焚烧炉）中的燃烧过程是伴有流动、传质和传热等物理过程的热化学反应过程，这些过程相互作用和影响，共同决定燃烧系统的行为和特性，是一个极为复杂的综合过程。而垃圾焚烧要提高效率和优化的关键则着重于改善焚烧过的传递条件，如选择合适炉型，改善气、固相间的接触，提高燃烬率，降低气相有毒有害物质的再合成。,动力学分析可知，燃烧过程炉型的变化并不影响本征的化学反应过程，即燃烧过程的化学反应是一定的，而改变的只能是装置的特性流体动力学行为。因此目前主要通过改进炉型结构和工艺过程，进而改变流体动力学和传递特性，来降低焚烧的二次污染和提高能源的利用率。,1.4固体废物的可燃性,（1）固体废物的热值：定义：固体废物的热值是指单位质量的固体废物燃烧所释放出来的热量，单位为kJkg-1。热值的表示方法：热值有两种表示法，即高位热值（HHV或QH）和低位热值（LHV或QL）。高位热值和低位热值的意义相同，均指化合物在一定温度下反应到达最终产物的焓变。其区别在于，反应产物的状态不同：QH的终态H2O为气态，QL终态H2O是液态。因此，QH-QL=水的汽化潜热,1.4固体废物的可燃性,高位热值与低位热值的关系QL=QH-2420式中H2O为焚烧产物中水的质量百分率，%；H,Cl,F废物中H,Cl,F含量的质量百分率，%。,1.4固体废物的可燃性,（2）热值与可焚烧性的关系要使固体废物维持燃烧，就要求其燃烧所释放出的热量足以提供废物达到燃烧温度所需要的热量和发生燃烧反应所需的活化能。否则，要维持燃烧，必须添加辅助燃料。对生活垃圾来说，当QL6000kJkg-1时，可稳定焚烧，供热、电发皆稳定。,1.5垃圾焚烧现状,（1）国外虽然世界各国垃圾的处理方式仍以填埋为主，但自20世纪70年代以来，垃圾的焚烧技术在发达国家得到了较快的发展。如日本的垃圾的焚烧比例在20世纪90年代中期已达75%（1900座），瑞士、比利时、丹麦、法国、卢森堡、瑞典、新加坡等国焚烧的比例也都接近或超过填埋。垃圾焚烧技术正逐步成为各国主要的垃圾处理方式。,1.5垃圾焚烧现状,（2）国内我国垃圾焚烧技术的研究起步于20世纪80年代中期，其时，“城市生活垃圾焚烧处理技术”被列入“八五”期间的国家科技攻关项目。目前，随着我国经济的高速发展、人们生活水平的提高、城市化进程的加快，城市垃圾的可燃成分大量增加，垃圾的热值明显提高，使焚烧技术成为近年许多城市解决垃圾出路的新趋势、新热点。特别是东部沿海地区和部分中心城市，正在或将要建设垃圾焚烧厂，如深圳（已建）、珠海（已建）、广州（在建）、上海、北京、顺德、中山、常州、厦门、北海、沈阳等城市，将建设垃圾焚烧厂的任务提到了办事日程。,1.5垃圾焚烧现状,深圳市1985年，引进日本三菱重工的垃圾焚烧技术、设备，建成我国第一座现代化垃圾焚烧发电厂（深圳市政环卫综合处理厂）。该厂1985年开工，1988年11月第一、二条生产线投产。每条生产线日处理垃圾150t。在“八五”攻关项目的基础上，又增建了150td-1的三号炉（国产化率达85%）。,1.5垃圾焚烧现状,广州市目前在建的垃圾焚烧发电厂为德国巴高克公司的成套技术和设备，总投资6.3亿元人民币。该项目投产后日处理垃圾1000td-1，减容90%，系统配置为2炉1机，所采用的技术为当今国际先进水平，烟气排放标准达到或超过目前西欧国家同类设施的标准。,广州生活垃圾焚烧发电厂投入运行,李坑生活垃圾焚烧发电厂,一期工程（2005，10，23）一期是今年广州市重点工程项目之一，项目总投资7.25亿元。此次投入运行的一期工程设计日处理垃圾1040吨，占目前日产生活垃圾量的约1/7；该厂年发电1.3亿度，能满足10万户家庭生活所需，是符合广州特点，达到国内领先水平的垃圾焚烧发电厂。一期用地仅为3.2万平方米，是兴丰垃圾填埋场的1/10。,二期工程,根据广州市固体废物污染防治规划，李坑垃圾焚烧发电厂二期工程总投资10亿元，设计日处理生活垃圾2000吨，将于2007至2008年建成投产。届时，该发电厂将成为世界最大的生活垃圾焚烧发电厂。2010年前，广州还将在大田山建设一座日处理3000吨的生活垃圾焚烧发电厂，广州生活垃圾焚烧处理量将达到每天6000吨的规模。届时，广州的垃圾处理将正式由目前的填埋为主，转变为以焚烧发电为主。此次李坑垃圾焚烧发电厂的投入运行将大大缓解兴丰生活垃圾填埋场的作业压力，标志着广州的生活垃圾处理方法和处理水平已跨入世界先进水平。,李坑垃圾焚烧发电厂建设采用了多项世界领先的环保技术，烟尘、二氧化硫、氮氧化物等排放标准远优于国家排放标准，与欧洲同类型垃圾焚烧厂水平相当，而运行的实时监测结果远小于这个标准。维也纳、巴黎等一些欧洲城市的垃圾焚烧发电厂建在了城市中心区域，有些还成了城市一大景观。,广东省城市垃圾的发热量在全国是比较高的，特别是珠三角经济发达地区，如南海、佛山、顺德、珠海、汕头、深圳等城市，垃圾的热值达到7000kJkg-1以上。目前广州垃圾的热值约5000kJkg-1左右，到广州垃圾焚烧发电厂建后可望达到6000kJkg-1，具备焚烧发电的基本要求。,1.6固体废物焚烧的控制因素,（1）固体废物在焚烧炉中充分燃烧的条件：A.燃烧所需的氧气（空气）能充分供给；B.反应系统有良好的搅动（废物与氧良好的接触）；C.系统的操作温度必须足够高。（2）基本控制因素：废物在焚烧炉中与空气接触的时间，即停留时间（）；废物与空气之间的混合量，即混合程度或湍流度（T）反应进行的温度（t）。,1.6固体废物焚烧的控制因素,（3）三者之间的关系(3T间的关系),E（燃烧效果）,t,T,我们用一个等边三角形三个边分别代温度、停留时间和混合程度或湍流度，用三角形的面积表示燃烧效果或效率，则由于某种原因，它的某个边变短了，那么，为保持同样大的面积（即燃烧效果），三角形的另二边就必须延伸。,例如：焚烧炉中，废物和空气的混合量减少了，就必须延长停留时间或提高温度，才能达到同样的燃烧效果。同样，炉温降低了，为达到同样的燃烧效果，就必须充分地搅动和延长停留时间。,1.7焚烧（燃烧）效果,在实际的燃烧过程中，因某种原因，其操作达不到理想效果，使得废物燃烧过程不完全，这就是燃烧效果问题。评价焚烧效果的方法有：目测法、热灼减量法和CO法等。(1)目测法：通过观察烟气的“黑度”来判断焚烧效果，烟气越黑，效果当然越差。(2)热灼减量法：它是用焚烧炉渣中有机可燃物的量来评价焚烧效果的，可表示为,ES为焚烧效果，%；WL为单位质量炉渣中热灼减量，kg；Wf为单位质量废物中的可燃物量，kg。,1.7焚烧（燃烧）效果,（3）CO法：,Eg为燃烧效率，Eg越大，燃烧效果越好。,1.8现代焚烧系统基本组成,废物预处理,拚混喷雾筛分推出机破碎螺旋加料器加热吹管,液体喷射转窑炉固定床流化床,废气处理,急冷文丘里添料塔热回收静电除尘器喷雾塔离子化IWS筛板塔袋式除尘器IWS*ESP,预处理,焚烧,烟气处理,除尘,洗涤,除尘器烟囱,炉灰处理,残余物处理,焚烧,脱水化学稳定安全填埋,回收,中和化学处理,POTW