環(huán)境工程—固體廢物管理系統(tǒng)和工程設(shè)計

1、環(huán)境工程固體廢物管理系統(tǒng)和工程設(shè)計第一節(jié) 固體廢物的產(chǎn)生，分類與管理系統(tǒng)簡介1. 固體廢物的涵義Solid wasteRefuseResidue Rubbish Garbage 用于描述人類丟棄的東西，一般包括廚余物，垃圾，污泥，有害廢物等，但是不包括放射性廢物和原位采礦廢物垃圾，涵義接近前者，但是一般指生活產(chǎn)生的固廢一般指生產(chǎn)中產(chǎn)生的固廢，也叫廢渣垃圾，一般包括在refuse中，來源于生活家庭，機關(guān)，商業(yè)等廚余物，特指生的或者熟的食品殘余。 固體廢物的概念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值而被廢棄的固態(tài)或半固態(tài)物質(zhì)。 固體廢物的分類 工業(yè) 礦業(yè) 農(nóng)業(yè) 城市垃圾 工業(yè)固體廢

2、物（廢渣）經(jīng)濟發(fā)達國家我國根據(jù)中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法（1995）分為：城市生活垃圾、工業(yè)固體廢物和危險廢物。 固體廢物產(chǎn)生的途徑2. 固體廢物的產(chǎn)生和途徑3. 固體廢物的分類以下是美國的廢物分類體系4. 固體廢物對人類環(huán)境的危害占據(jù)大量土地污染水土污染空氣，傳播疾病5. 固體廢物與城市垃圾管理系統(tǒng)簡介三化原則：減量化，資源化，無害化。固廢管理必須考慮的五個方面：源頭管理，存放，收集，運輸，處置。 固體廢物污染防治的“三化”原則 減量化是指減少固體廢物的產(chǎn)生量和排放量。 資源化 是指采取管理和工藝措施從固體廢物中回收物質(zhì)和能源，加速物質(zhì)和能量的循環(huán)，創(chuàng)造經(jīng)濟價值的廣泛的技術(shù)方法。

3、無害化 是指對已產(chǎn)生又無法或暫時尚不能綜合利用的固體廢物，經(jīng)過物理、化學(xué)或生物方法，進行對環(huán)境無害或低危害的安全處理、處置，達到廢物的消毒、解毒或穩(wěn)定化，以防止并減少固體廢物的污染危害。第二節(jié) 固體廢物的性質(zhì)1. 城市垃圾的物理組成大致由有機物，無機物，廢品三類。2. 城市垃圾的物理組成的分析方法2.1 手工采樣分選（質(zhì)量-體積測量）在收集點選取一卡車有代表性的廢物；以四分法逐級分隔上述廢物，直到每份質(zhì)量在100-200kg為止；取其中一份按預(yù)定物理組分的類別，用手工進行分選；將分選好的每一種組分裝入已知皮重與容積的容器中，并壓實到與原貯存器內(nèi)廢物相似的密實狀態(tài)，測量其體積與質(zhì)量；根據(jù)測定的結(jié)

4、果分別計算出各組分的百分率分布與貯存站存放條件下的容重。2.2 攝 影 分 析 法選取有代表性的樣品；采用35毫米彩色膠片，用廣角鏡頭135照相機與電子閃光裝置攝影，鏡頭90度角對準(zhǔn)被拍攝的廢物樣品堆；將拍好的底片用幻燈機投影到帶有10 10cm方格網(wǎng)的屏幕上，鑒別每一網(wǎng)格中的廢物成分并列表統(tǒng)計；利用已確定各廢物的組分容量分別計算百分率分布。 含水率 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。 容重是指在收集站堆放條件下單位體積固體廢物的質(zhì)量。3. 城市垃圾的物理性質(zhì) 城市垃圾化學(xué)性質(zhì)指標(biāo) 化學(xué)成分 熱值兩種分析結(jié)果：近似分析、基礎(chǔ)成分分析兩種估算方法：統(tǒng)計方法、杜朗公式法

5、杜朗公式 危險廢物的定義、分類與鑒別標(biāo)準(zhǔn)指列入國家危險廢物名錄或者根據(jù)國家規(guī)定的危險廢物鑒別方法認(rèn)定的具有危險特性的廢物。實施國家危險廢物名錄（分47類）.同時制定國家廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)。國家規(guī)定，“凡名錄所列廢物類別高于鑒別標(biāo)準(zhǔn)的屬危險廢物，列入國家危險廢物管理范圍；低于鑒別標(biāo)準(zhǔn)的，不列入國家危險廢物管理。”國家廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)中包括浸出毒性、危性毒性初篩、腐蝕性三類，其中浸出毒性主要為無機有毒物質(zhì)鑒別標(biāo)準(zhǔn)，而有機有毒物質(zhì)的浸出毒性鑒別標(biāo)準(zhǔn)以及反應(yīng)性、易燃性和傳染性鑒別標(biāo)準(zhǔn)尚未制定。各毒性的鑒別方法和標(biāo)準(zhǔn)易燃性：閃點低于60度腐蝕性：或化學(xué)反應(yīng)性：重錘撞擊與摩擦 熱不穩(wěn)定性（差熱分析）， （ 爆發(fā)點測

6、定儀），（火焰感度儀）。4. 遇水反應(yīng)性：遇水升溫，釋放有害氣體5. 浸出毒性：固液比1：106. 急性中毒：48h內(nèi)的小白鼠半致死量第三節(jié) 固體廢物的產(chǎn)量與減少產(chǎn)量的途徑 固體廢物的產(chǎn)量與計算方法 城市垃圾產(chǎn)量的測算 工礦企業(yè)固體廢物產(chǎn)量的測算總?cè)丝跀?shù)城市垃圾產(chǎn)率 固體廢物的產(chǎn)率統(tǒng)計方法 重量負(fù)荷實測統(tǒng)計分析法取一定的時間周期，通過實測固體廢物產(chǎn)量，經(jīng)統(tǒng)計計算獲得。城市垃圾 Rmi=Qm/(PmD)或 Rmi=Qm/(HmPnD)最終獲得的數(shù)據(jù)應(yīng)是多次測定的統(tǒng)計結(jié)果。工礦企業(yè) Rii=Qi/Pi或Rii=Qi/PV 重量-體積實測統(tǒng)計分析法 物料衡算分析法以質(zhì)量守衡為依據(jù)，即在一定邊界所包圍

7、的系統(tǒng)中，物料的總投入量等于物料總產(chǎn)出量。 統(tǒng)計量 統(tǒng)計均值 中值 眾數(shù) 標(biāo)準(zhǔn)偏差 變化系數(shù)物料衡算系統(tǒng)產(chǎn)品副產(chǎn)品流失物廢物投入與主產(chǎn)品的生產(chǎn)和固體廢物產(chǎn)生有關(guān)的全部活動產(chǎn)出固體廢物產(chǎn)量：廢物/產(chǎn)品Ri = 減少固體廢物產(chǎn)量的途徑 降低單位產(chǎn)品原料用量、延長產(chǎn)品使用壽命 由廢物中回收有用物料 提高物品重復(fù)利用次數(shù) 第四節(jié) 固體廢物與城市垃圾的管理 城市垃圾的堆貯及管理 城市垃圾就地管理體制 居民區(qū) 臨時貯存站 工商業(yè)與公共建筑 公共場所(開放區(qū)域) 貯存容器 貯存站地址的選擇 城市垃圾的收集 居民區(qū) 商業(yè)與公共建筑 收集方式 收集系統(tǒng)類型 拖運容器收集系統(tǒng) 定點容器收集系統(tǒng) 工業(yè)廢渣路邊收集小

8、巷收集院落收集 收集系統(tǒng)分析 收集系統(tǒng)操作運行模式拖運容器系統(tǒng)定點容器系統(tǒng) 全過程的四個單元操作貯存站裝（卸）車操作車輛往返路途運行卸料站卸料操作無效操作 收集系統(tǒng)操作運行數(shù)學(xué)模式 1. 拖運容器收集系統(tǒng)操作運行數(shù)學(xué)模式最終決定于速度v與距離X的關(guān)系：每天的往返運行次數(shù)： 2. 定點容器收集系統(tǒng)操作運行數(shù)學(xué)模式Cf：往返一次可騰空的容器數(shù)Uc：倒空一負(fù)載容器的平均時間Np：每次往返通過的容器數(shù)dbc: 兩存儲站車運行平均時間 收集路線的規(guī)劃 收集路線是指按服務(wù)區(qū)域內(nèi)所布局的垃圾貯存站，收集車輛沿街逐站收集過程的運行路線，不包括滿載車向轉(zhuǎn)運站或處理中心運送的往返路程。 規(guī)劃目的：使收集車如何通過

9、一系列的“單行”或“雙行”線沿收集點街道行駛，在滿足全部垃圾收集的條件下，使整個行駛距離最短，使空載時行程最小。 收集路線規(guī)劃需考慮的以下幾點：在交通擁擠時間，避免在繁忙的街道上收集垃圾。每個作業(yè)日每條路線限制在一個地區(qū)，盡可能緊湊，沒有斷續(xù)或重復(fù)的線路；平衡工作量，使每個作業(yè)、每條路線的收集和運輸時間都合理地大致相等；收集路線的出發(fā)點從車庫開始，要考慮交通繁忙和單行街道的因素；在區(qū)域地形圖上標(biāo)繪出每一確定的垃圾收集點的位置、容器數(shù)與收集效率及定點容器系統(tǒng)垃圾產(chǎn)率。 收集路線規(guī)劃的四個步驟收集路線規(guī)劃路線的調(diào)整與勞動量的平衡制作一覽表 城市垃圾的轉(zhuǎn)運 轉(zhuǎn)運站的設(shè)計 轉(zhuǎn)運站類型選擇直接排料型貯存

10、碼頭型直接排料與貯存結(jié)合型適于小型轉(zhuǎn)運站使用適于大、中規(guī)模轉(zhuǎn)運站使用 轉(zhuǎn)運站操作容量其設(shè)計以收集車輛在轉(zhuǎn)運站卸車等候時間最短為準(zhǔn)則 轉(zhuǎn)運站的設(shè)備與建筑物 轉(zhuǎn)運站地點的優(yōu)選 運輸方式 轉(zhuǎn)運站的設(shè)置條件第十章 固體廢物處理技術(shù) 固體廢物的壓實技術(shù) 固體廢物的破碎技術(shù) 固體廢物分選技術(shù) 固體廢物的脫水與干燥 有毒有害廢物的化學(xué)處理與固化 固體廢物的壓實技術(shù) 壓實的目的利用機械的方法增加固體廢物的聚集程度，增大容重和減小體積，以便于裝卸、運輸、貯存和填埋。 壓實的原理主要是減少空隙率，將空氣壓掉。如果采用高壓壓實，除減少空隙率之外，在分子之間可能產(chǎn)生晶格的破壞使物質(zhì)變性。 適合壓實處理的物質(zhì)壓縮性能大

11、而復(fù)原性小的物質(zhì)。 固體廢物壓實機械常作為轉(zhuǎn)運站固定型壓實操作使用。 壓實機械的分類 常用的幾種壓實器 水平壓實器 固定型、移動型適用于金屬類廢物的壓實。 三向垂直壓實器 適用于壓實體積小、重量輕的固體廢物。 回轉(zhuǎn)式壓實器 固體廢物壓實流程 被壓實廢物的物理特征 固體廢物壓實工程設(shè)計要點 向壓實器料斗中供料傳輸方式 對壓實后廢物的處理方法與利用途徑 壓實機械特征參數(shù) 壓實機械的操作特征 操作地點的選擇 水平壓實器 三向壓實器 回轉(zhuǎn)式壓實器 第二節(jié) 城市垃圾的破碎技術(shù)目的：減少固體廢物的顆粒尺寸、使之質(zhì)地均勻，從而可降低孔隙率、增大容重。 固體廢物的破碎機械沖擊磨切型、剪切粉碎型、擠壓破碎型 錘

12、式破碎機 適用于體積較大、質(zhì)地較硬的廢物。 剪切破碎機 往復(fù)式、回旋式 腭式破碎機 適于破碎中等硬度的脆性廢物的破碎。通過人力或機械等外力作用，破壞物體內(nèi)部的凝聚力和分子間的作用力而使物體破裂變碎。 錘式破碎機 往復(fù)剪切形破碎機 適用于松散的 片 、條狀廢物。 回旋剪切形破碎機 適用于家庭生活垃圾的破碎。 第三節(jié) 城市垃圾分選技術(shù)目的：將各種有用資源采用人工或機械的方法分門別類地分離開來，回用于不同的生產(chǎn)中。 固體廢物分選效果評價 回收率 純凈度分選方法：人工撿選法、機械分選法 綜合分選效率瓦雷分選效率公式、雷特曼分選效率公式 回收率 純凈度Rij=(xij/xi0) 100% 風(fēng)力分選技術(shù)重

13、力分選利用不同物質(zhì)的密度差異（在一定流速的介質(zhì)中沉降速度不同），達到輕、重顆粒分離的目的。風(fēng)力分選利用空氣流作為攜帶介質(zhì)實現(xiàn)此目的。 達到一定分離效果的要素 待分選的物料顆粒間密度應(yīng)互有一定的差異；各物料顆粒與空氣之間的密度也應(yīng)有顯著差異；各物料顆粒應(yīng)有適度的粒徑；供給的空氣流保證能將進入給料口的料團充分吹成按密度分布的分層形式。 顆粒在氣流中的沉降速度 風(fēng)力分選機械 水平風(fēng)選機 垂向風(fēng)選機 風(fēng)力分選工程設(shè)計設(shè)計時需考慮的因素經(jīng)破碎后固體廢物的顆粒特征；輕組分物料的特征；固體廢物的輸送與進料方式；風(fēng)選操作特性；設(shè)備安裝的空間、高度、通道、噪音與環(huán)境等限制條件。風(fēng)選設(shè)備設(shè)計基本參數(shù)氣固比、氣流速

14、度、單位時間供料負(fù)荷、空氣輸送量、氣體壓力降 磁選利用固體廢物中不同組分磁性的差異，在不均勻磁場中實現(xiàn)分離。三種磁性特征介質(zhì)：順磁性、鐵磁性、非磁性磁化強度：用來描述介質(zhì)的磁性特征M = xm H磁化率僅適用于鐵磁性與非鐵磁性物質(zhì)間的分選磁場強度（通電螺線管）描述外磁場性質(zhì)的物理量：磁感應(yīng)強度磁導(dǎo)率磁選過程中，固體廢物中含有不同磁性組分顆粒，就是利用在非勻強磁場中各自受到的磁場吸力的差異與同時作用于個顆粒的重力、摩擦力與慣性力的平衡關(guān)系，實現(xiàn)分離。磁場對顆粒的作用力（吸力） 磁選機械吸持型磁選機懸吸型磁選機滾筒式 帶式 磁選工程設(shè)計設(shè)計時需考慮的因素通過技術(shù)經(jīng)濟評價選擇適宜的工程建廠地址；被分

15、選的固體廢物特征；磁選機的供料與排料傳輸設(shè)備類型；設(shè)備操作特性；設(shè)備安裝的空間、高度、通道、噪音與環(huán)境等因素。磁選工程設(shè)計的特征參數(shù)磁選機負(fù)荷率、分選效率、滾筒轉(zhuǎn)速、磁體長度、直徑、場強、磁場強度、傳送帶的速度、設(shè)備結(jié)構(gòu)材料、冷卻系統(tǒng)類型選擇 篩分根據(jù)固體廢物顆粒尺寸的大小進行分選。旋轉(zhuǎn)圓筒型篩分器振動平板篩 篩分設(shè)備在固體廢物資源與能源回收工程中已得到大量應(yīng)用，主要用于破碎工序之前篩除破碎玻璃，及經(jīng)破碎后固體廢物中有機組分的篩分，也可作為資源回收工廠處理前的粗清理操作。 影響篩分效率的因素顆粒尺寸與形狀、含水率、篩孔形狀、篩分器主要參數(shù)、操作方式 慣性分選基于對固體廢物顆粒的彈射作用力與重力

16、綜合作用的結(jié)果，以達到輕、重組分分離的目的。 依靠彈射力與重力的綜合作用使輕、重組分分離 依靠彈射反作用力與重力的綜合作用 依靠重力與摩擦力的綜合作用 浮選利用投加適宜于被分離物料顆粒表面性質(zhì)的化學(xué)浮選劑，根據(jù)各類廢物顆粒表面性質(zhì)的差異，借助在水中泡沫的浮力，從混合物中分離物料。需在較細的粒度下操作 淘汰分選它是一種重力分選技術(shù)，以水為介質(zhì)。適合于處理密度差較大的粗大顆粒的廢物。 靜電分選基于固體廢物中含有導(dǎo)電性不同的物料顆粒，可以通過充電識別被反向電極所吸引，達到分離目的?？梢詮膶?dǎo)體與絕緣體的混合物中分離出導(dǎo)體，也可以對含不同介電常數(shù)的絕緣體進行分離。含水率對靜電分選的影響與其它方法相反，隨

17、含水率升高而回收率增大。 第四節(jié) 固體廢物的脫水與干燥含水率超過90%的固體廢物，必須先脫水減容，以便于包裝和運輸。脫水方法：機械脫水、固定床自然干化脫水 機械過濾脫水 離心脫水 機械脫水 固體廢物的脫水 機械過濾脫水以過濾介質(zhì)兩邊的壓力差為推動力，使水分強制通過過濾介質(zhì)成為濾液，固體顆粒被截留成為濾餅，達到固液分離的目的。 卡門公式 比阻在一定壓力下，單位面積上單位重量濾餅對過濾所產(chǎn)生的阻力。它是污泥脫水性能的重要指標(biāo)。 真空抽濾脫水機 過濾機械的產(chǎn)率 壓濾機間歇型（板框壓濾機）；連續(xù)型（帶式壓濾機） 帶式壓濾機 板框壓濾機 離心脫水利用高速旋轉(zhuǎn)作用產(chǎn)生的離心力，將密度大于水的固體顆粒與水分

18、離。 泥漿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、土壤過濾脫水的一種方法，稱為污泥干化場或曬泥場。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。 固體廢物的干燥干燥器的三種加熱方式：對流、傳導(dǎo)、輻射 對流加熱干燥器類型 傾斜轉(zhuǎn)筒型干燥器 危險廢物的化學(xué)處理與固化 化學(xué)處理僅限于對單一成分或幾種化學(xué)性質(zhì)相近的混合成分進行處理。 中和法用于處理酸、堿性泥渣。中和劑的選擇：以廢物的酸、堿性，藥劑來源與處理費用為依據(jù)。對酸性泥渣，多以石灰為中和劑；對含堿廢物宜用硫酸或鹽酸中和。 氧化還原法 氧化還原法 鉻渣干式還原處理還原劑：一氧化碳、硫酸亞鐵 鉻渣

19、濕式還原法還原劑： 碳酸鈉、硫化鈉 固化處理利用物理或化學(xué)方法將有害固體廢物固定或包容在惰性固體基質(zhì)內(nèi)，使之呈現(xiàn)化學(xué)穩(wěn)定性或密封性。 固化方法水泥固化、石灰固化、熱塑性材料固化、有機聚合物固化、自膠結(jié)固化、玻璃固化 水泥固化與應(yīng)用 石灰固化與應(yīng)用 瀝青固化與應(yīng)用 玻璃固化與應(yīng)用 水泥固化與應(yīng)用以水泥為固化基質(zhì)，利用水泥與水反應(yīng)后可形成堅固塊體的特征，將有害廢物包容其中，從而達到減小表面積、降低滲透性，使之能在較為安全的條件下運輸與處置。 工藝過程 操作條件與指標(biāo) 應(yīng)用 原子能工業(yè)固體與液體廢物處理 電鍍業(yè)污泥 含汞污泥 含砷泥渣 操作條件與指標(biāo) 水灰比 水泥與廢物的配比 pH值 初凝時間與終凝時間 添加劑 養(yǎng)護條件 固體廢物有毒有害時的操作 固化產(chǎn)物的性能指標(biāo)：機械強度、抗浸出性一般控制在1:2為宜應(yīng)通過實驗確定應(yīng)控制在8以上初凝:大于2h；終凝:48h以內(nèi)根據(jù)固化過程性質(zhì)，通過實驗選擇添加劑種類與投配量。一般在室溫條件下，相對濕度大于80%，養(yǎng)護時間約28天。 石灰固化與應(yīng)用以石灰為固化基質(zhì)，活性硅酸鹽類為添加劑。適用于各種含金屬泥渣，并已用于煙道氣脫硫的廢物的固化。 瀝青固化與應(yīng)用注意