厭氧堆肥法---化工課件

1、化工環(huán)境保護(hù)概論Chapter5 固體廢物與化工廢渣處置 主編：楊永杰化學(xué)工業(yè)出版社 目 錄環(huán)境污染及生態(tài)平衡大氣污染防治及化工廢氣治理水污染防治與化工廢水處理固體廢物與化工廢渣處置環(huán)境保護(hù)措施與可持續(xù)發(fā)展目 錄噪聲控制及其他化工污染防治化工清潔生產(chǎn)技術(shù)化工生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù) 5 固體廢物與化工廢渣處置概述 定義：固體廢物（Solid Waste）又稱(chēng)固體廢棄物或固體遺棄物。 是指人類(lèi)在生產(chǎn)過(guò)程中和社會(huì)生活活動(dòng)中產(chǎn)生的不再需要或沒(méi)有“利用價(jià)值”而被遺棄的固體或半固體物質(zhì)。 工業(yè)固體廢物 城市垃圾農(nóng)業(yè)固體廢物放射性固體廢物是工礦企業(yè)在生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中排放出來(lái)的固體廢物 冶金廢渣 ；采礦廢渣 ；燃料廢渣

2、 ；化工廢渣 指城市居民的生活垃圾、商業(yè)垃圾、市政維護(hù)和管理中產(chǎn)生的垃圾，如廢紙、廢塑料等 主要指農(nóng)、林、牧、漁各業(yè)生產(chǎn)、科研及農(nóng)民日常生活過(guò)程中產(chǎn)生的各種廢物。如農(nóng)作物秸稈、人畜的糞便等。在核燃料開(kāi)采、制備以及輻照后燃料的回收過(guò)程中都有固體放射性廢渣或濃縮的殘?jiān)懦觥?按來(lái)源分按組成分按危害狀況分無(wú)機(jī)廢物；有機(jī)廢物；危險(xiǎn)廢物；一般廢物；一、固體廢物的來(lái)源、分類(lèi)及危害冶金廢渣采礦廢渣工業(yè)固體廢物化工廢渣城市垃圾放射性廢渣固體廢物的危害BECDA侵占土地，破壞地貌和植被污染土壤和地下水污染水體造成巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失和資源能源的浪費(fèi) 污染大氣二、常見(jiàn)的固體廢物處理方法定義：固體廢物處理是指通過(guò)各種

3、物理、化學(xué)、生物等方法將固體廢物轉(zhuǎn)變?yōu)檫m于運(yùn)輸、資源化利用、貯存或最終處置的過(guò)程。1、破碎 破碎是指利用外力克服固體廢物質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力而使大塊固體廢物分裂成小塊的過(guò)程。 由于固體廢物的物理形狀多樣，成分復(fù)雜以及回收利用的目的不同，破碎工藝差別較大，主要的破碎方法有沖擊破碎、剪切破碎、擠壓破碎、摩擦破碎、低溫破碎及濕式破碎等。常用的破碎機(jī)主要有顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)、剪切式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)和球磨機(jī)等。 錘式破碎機(jī) 1.錘頭 2.破碎板 3.篩板 4.廢物 5.排料 2、分選法分選處理技術(shù) 風(fēng)力分選風(fēng)力分選屬于干式分選，主要分選城市垃圾中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物。 浮選浮選法是利用較重的水

4、質(zhì)(海水或泥漿水)與較輕的碳質(zhì)(焦)，在大水量、高流速的條件下，借助水-炭二者之間的密度差將焦與渣自然分離。 磁選它是利用工業(yè)廢渣中不同組分磁性的差異，在不均勻磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)分離的一種分選技術(shù)。 篩分它是根據(jù)化工廢渣顆粒尺寸大小進(jìn)行分選的一種方法。篩分有濕篩和干篩兩種操作，化工廢渣多采用干篩。定義：焚燒法將可燃固體廢物置于高溫爐內(nèi)，使其中可燃成分充分氧化的一種處理方法。優(yōu)點(diǎn)：減量、無(wú)害和資源化缺點(diǎn)：只能處理含可燃物成分高的固體廢物，否則必須添加助燃劑，增加運(yùn)行費(fèi)用；投資比較大；不可避免地會(huì)產(chǎn)生可造成二次污染的有害物質(zhì)，產(chǎn)生新的環(huán)境問(wèn)題。影響焚燒的因素：溫度、時(shí)間、湍流程度和供氧量。 使用范圍：適合

5、焚燒的廢物主要是那些不可再循環(huán)利用或安全填埋的有害廢物，如難以生物降解的、易揮發(fā)和擴(kuò)散的、含有重金屬及其他有害成分的有機(jī)物、生物醫(yī)學(xué)廢物(醫(yī)院和醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室所產(chǎn)生的需特別處理的廢物)等。3、焚燒法4、填埋法安全土地填埋定義：是在衛(wèi)生土地填埋技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的、一種改進(jìn)了的衛(wèi)生土地填埋。條件：安全土地填埋選址要遠(yuǎn)離城市和居民較稠密的安全地帶，土地填埋場(chǎng)必須有嚴(yán)密的人造或天然的襯里，下層土壤或土壤同襯里相結(jié)合部滲透率小于10-8/s；填埋場(chǎng)最底層應(yīng)位于地下水位之上；要采取適當(dāng)?shù)拇胧┛刂坪鸵龅乇硭?；要配備?yán)格的浸出液收集、處理及監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；設(shè)置完善的氣體排放和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；要記錄所處置廢物的來(lái)源、性質(zhì)及

6、數(shù)量，把不相容的廢物分開(kāi)處置。衛(wèi)生土地填埋特點(diǎn)：處置垃圾而不會(huì)對(duì)公眾健康及環(huán)境造成危害。方法：通常是每天把運(yùn)到土地填埋場(chǎng)的廢物在限定的區(qū)域內(nèi)鋪散成4075薄層，然后壓實(shí)減少?gòu)U物的體積，并在每天操作之后用一層厚1530的土壤覆蓋、壓實(shí)，廢物層和土壤覆蓋層共同構(gòu)成一個(gè)單元，即構(gòu)筑單元。具有同樣高度的一系列相互銜接的填筑單元構(gòu)成一個(gè)升層。完成的衛(wèi)生土地填埋場(chǎng)地是由一個(gè)或多個(gè)升層組成的。當(dāng)土地填埋場(chǎng)達(dá)到最終的設(shè)計(jì)高度之后，再在該填埋層之上覆蓋一層90120厚的土壤，壓實(shí)后就達(dá)到一個(gè)完整的衛(wèi)生土地填埋場(chǎng)。5、堆肥定義：堆肥就是依靠自然界廣泛分布的細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌等微生物，有控制地促進(jìn)可微生物降解的有機(jī)

7、物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)過(guò)程。 分類(lèi)：根據(jù)處理過(guò)程中起作用的微生物對(duì)氧氣要求的不同，堆肥可分為好氧堆肥法和厭氧堆肥法兩種。 （1）好氧堆肥法 好氧堆肥法是在有氧的條件下，通過(guò)好氧微生物的作用使有機(jī)廢物達(dá)到穩(wěn)定化、轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣谧魑镂丈L(zhǎng)的有機(jī)物的方法。 有機(jī)堆肥好氧分解過(guò)程 （2）厭氧堆肥法 在不通氣的條件下，將有機(jī)廢物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，制成有機(jī)肥料，使固體廢物無(wú)害化的過(guò)程。堆肥方式與好氧堆肥法相同，但堆內(nèi)不設(shè)通氣系統(tǒng)，堆溫低，腐熟及無(wú)害化所需時(shí)間較長(zhǎng)，堆肥簡(jiǎn)便、省工。 影響堆肥速度和堆肥質(zhì)量的因素很多，主要有：固體顆粒的大小、溫度、通風(fēng)強(qiáng)度、物料含水率、物料的酸堿度、物料的營(yíng)養(yǎng)平衡等。6、

8、固化法定義：固化法是指通過(guò)物理或化學(xué)法，將廢棄物固定或包含在堅(jiān)固的固體中，以降低或消除有害成分的溶出特性的一種固體廢物處理技術(shù)。 方 法要 點(diǎn)評(píng) 論水泥基固法將有害廢物與水泥及其他化學(xué)添加劑混合均勻，然后置于模具中，使其凝固成固化體，將經(jīng)過(guò)養(yǎng)生后的固化體脫膜，經(jīng)取樣測(cè)試，其有害成分含量低于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，便達(dá)到固化的目的 方法簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，有可能作建筑材料，對(duì)固化的無(wú)機(jī)物，如氧化物可互容，硫化物可能延緩凝固和引起破裂，除非是特種水泥，鹵化物易浸出，并可能延緩凝固，重金屬、放射性廢物互容石灰基固法 將有害廢物與石灰及其他硅酸鹽類(lèi)，并配以適當(dāng)?shù)奶砑觿┗旌暇鶆颍缓笾糜谀＞咧?，使其凝固成固化體，固化體脫

9、膜、取樣測(cè)試方式和標(biāo)準(zhǔn)與“水泥基固法”相同方法簡(jiǎn)單，固化體較為堅(jiān)固，對(duì)固化的有機(jī)物，如有機(jī)溶劑和油等多數(shù)抑制凝固，可能蒸發(fā)逸出，對(duì)固化的無(wú)機(jī)物如氧化物、硫化物互容，鹵化物可能延緩凝固并易于浸出，重金屬、放射性廢物互容熱塑性材料固化法將有害物同瀝青、柏油、石蠟或聚乙烯等熱塑性物質(zhì)混合均勻，經(jīng)過(guò)加熱冷卻后使其凝固而形成塑膠性物質(zhì)的固化體固化效果好，但費(fèi)用較高，只適用于某種處理量少的劇毒廢物，對(duì)固化的有機(jī)物，如有機(jī)溶劑和油，在加熱條件下可能蒸發(fā)逸出。對(duì)無(wú)機(jī)物如硝酸鹽、次氯化物、高氯化物及其他有機(jī)溶劑等則不能采用此法，但與重金屬、放射性廢物互容高分子有機(jī)物聚合穩(wěn)定法將高分子有機(jī)物如脲醛等與不穩(wěn)定的無(wú)機(jī)

10、化學(xué)廢物混合均勻，然后將混合物經(jīng)過(guò)聚合作用而生成聚合物此法與其他方法相比，只需少量的添加劑，但原料費(fèi)用較昂貴，不適于 處理酸性以及有機(jī)廢物和強(qiáng)氧化性廢物，多數(shù)用于體積小的無(wú)機(jī)廢物玻璃基固化法將有害廢物與硅石混合均勻，經(jīng)高溫熔融冷卻后而形成玻璃固化體固化體性質(zhì)極為穩(wěn)定，可安全地進(jìn)行處置，但費(fèi)用昂貴，只適于處理極有害化學(xué)廢物和強(qiáng)放射性廢物7、化學(xué)法化學(xué)處理是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使固體廢物變成另外的安全和穩(wěn)定的物質(zhì)，使廢物的危害性降到盡可能低的水平。 試劑：中和酸性廢渣可采用氫氧化鈉、熟 石灰、生石灰等。中和堿性廢渣通常采用硫酸。適用范圍：主要用于金屬表面處理等工業(yè)中產(chǎn)生的酸、堿性泥渣。設(shè)備：罐式機(jī)械攪拌；

11、池式人工攪拌；目的：通過(guò)氧化或還原反應(yīng)，將固體廢物中可以發(fā)生價(jià)態(tài)變化的某些有毒、有害成分轉(zhuǎn)化成為無(wú)毒或低毒，且具有化學(xué)穩(wěn)定性的成分，以便無(wú)害化處置或進(jìn)行資源回收。適用范圍：建材工業(yè)、冶金工業(yè)等部門(mén)。定義：該法是選擇合適的化學(xué)溶劑（浸出劑，如酸、堿、鹽水溶液等）與固體廢物發(fā)生作用，使其中有用組分發(fā)生選擇性溶解后進(jìn)一步回收的處理方法。 適用范圍：該法可用于含重金屬的固體廢物的處理，特別是在石化工業(yè)中廢催化劑的處理上得到廣泛應(yīng)用。中和法氧化還原法化學(xué)浸出法 三、化工廢渣的來(lái)源與特點(diǎn)廢棄物產(chǎn)生和排放量比較大廢棄物再資源化可能性大 化工固體廢棄物中危險(xiǎn)廢棄物種類(lèi)多，有毒物質(zhì)含量高 化工廢渣的特點(diǎn)四、化工

12、廢棄物處理方法物 理 法 1物 理 化 學(xué) 法 2化 學(xué) 法3生 物 化 學(xué) 法4其 他 法5化工廢棄物綜合利用及處理大致可分為以下幾種方法： 典型的化工廢渣處理一、塑料廢渣的處理對(duì)單一種類(lèi)熱塑性塑料廢渣進(jìn)行再生稱(chēng)為單純性再生即熔融再生。整個(gè)再生過(guò)程由挑選、粉碎、洗滌、干燥、造粒或成型等幾個(gè)工序組成。 再生處理法熱分解法焚燒法濕式氧化和化學(xué)處理方法 塑料廢渣屬于廢棄的有機(jī)物質(zhì)，主要來(lái)源于樹(shù)脂的生產(chǎn)過(guò)程、塑料的制造加工過(guò)程以及包裝材料。 熱分解法是通過(guò)加熱等方法將塑料高分子化合物的鏈斷裂，使之變成低分子化合物單體、燃燒氣或油類(lèi)等，再加以有效利用的一項(xiàng)技術(shù)。塑料熱分解技術(shù)可以分為熔融液槽法、流化床

13、法、螺旋加熱擠壓法、管式加熱法等。在一定的溫度和壓力條件下，使塑料渣在水溶液中進(jìn)行氧化，轉(zhuǎn)化成不會(huì)造成污染危害的物質(zhì)，而且也可以回收能源。 塑料焚燒法可分為傳統(tǒng)的一般法和部分燃燒法兩種。二、硫鐵礦渣的處理 硫鐵礦渣是用硫鐵礦為原料生產(chǎn)硫酸時(shí)產(chǎn)生的廢渣，所以又叫硫酸渣，或稱(chēng)燒渣。硫鐵礦渣綜合利用的最理想途徑是將其含有的有色金屬、稀有貴金屬回收并將殘?jiān)睙挸设F?；厥沼猩饘?燒渣煉鐵 生產(chǎn)水泥 污泥的處理與處置定義：在給水和廢水（包括污水）處理中，采用各種分離方法去掉溶解的、懸浮的或膠體的固體物質(zhì)后所剩的沉渣統(tǒng)稱(chēng)為污泥。一、污泥的來(lái)源、分類(lèi)及特性從廢水中直接分離出來(lái) 在處理過(guò)程中產(chǎn)生 來(lái)源分類(lèi)根據(jù)

14、來(lái)源分有：生活污水污泥工業(yè)廢水污泥給水污泥根據(jù)污泥的主要成分分有： 污泥污渣1、污泥的處理污泥處理：污泥經(jīng)單元工藝組合處理，達(dá)到減量化、穩(wěn)定化、無(wú)害化目的的全過(guò)程。 污泥的調(diào)理是為了提高污泥濃縮、脫水效率的一種預(yù)處理方法。主要有化學(xué)調(diào)節(jié)法、淘洗法、熱處理法和冷凍法四種。（1）污泥的調(diào)理 化學(xué)調(diào)節(jié)法就是在污泥中加入適量的助凝劑、混凝劑等化學(xué)藥劑，使污泥顆粒絮凝，改善污泥的脫水性能。 污泥的淘洗是將污泥與34倍污泥量的水混合后再進(jìn)行沉降分離的一種方法。污泥的淘洗僅適用于消化污泥的預(yù)處理，目的在于降低堿度，節(jié)省混凝劑用量，降低機(jī)械脫水的運(yùn)行費(fèi)用。 二、污泥的處理與處置 濃縮是指通過(guò)污泥增稠來(lái)降低污泥

15、的含水率并減少污泥的體積。主要有重力濃縮、離心濃縮和氣浮濃縮三種方法。 （2）濃縮 重力濃縮是一種重力沉降過(guò)程，依靠污泥中固體物質(zhì)的重力作用進(jìn)行沉降與壓密。它是在濃縮池內(nèi)進(jìn)行的，污泥濃縮池分為間歇式和連續(xù)式兩種。 氣浮濃縮與重力濃縮相反,是依靠大量微小氣泡附著在污泥顆粒的周?chē)?減小顆粒的比重而強(qiáng)制上浮。因此氣浮法對(duì)于比重接近于1g/cm3的污泥尤其適用。（3）消化污泥的厭氧消化 厭氧消化是污泥處理的重要方法之一，它利用厭氧微生物分解污泥中有機(jī)物，使污泥趨于穩(wěn)定。 污泥厭氧消化是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程，厭氧消化被概括為兩個(gè)階段：第一階段為酸性發(fā)酵階段，有機(jī)物在產(chǎn)酸細(xì)菌的作用下，分解成脂肪酸及其他產(chǎn)物

16、，并合成新細(xì)胞；第二階段為甲烷發(fā)酵階段，脂肪酸在專(zhuān)性厭氧菌-產(chǎn)甲烷菌的作用下轉(zhuǎn)化為CH4和CO2。污泥的好氧消化 污泥好氧消化處于內(nèi)源呼吸階段，細(xì)胞質(zhì)反應(yīng)方程如下：C5H7NO2+7O25CO2+3H2O+H+ +NO3-好氧消化池工藝圖 （4）脫水 脫水是當(dāng)前污泥處理方法中較為主要的方法。常采用的脫水機(jī)械有真空過(guò)濾脫水(真空轉(zhuǎn)鼓、真空吸濾)、壓濾脫水機(jī)(板框壓濾機(jī)、滾壓帶式過(guò)濾機(jī))、離心脫水機(jī)等。（5）干化 干化是最有效的減量方式，是在單位時(shí)間里將一定數(shù)量的熱能傳給物料所含的濕分，這些濕分受熱后汽化，與物料分離，失去濕分的物料與汽化的濕分被分別收集起來(lái)，這就是干化的工藝過(guò)程。污泥干化可以將污

17、泥含水率從70%降到10%以下。 干化分為直接和間接加熱方式，主要在于熱源利用的形式區(qū)別，具體來(lái)說(shuō)就是直接作為介質(zhì)還是間接對(duì)換熱的介質(zhì)進(jìn)行加熱。（6）堆肥 堆肥是最廉價(jià)的污泥減量方式，利用污泥自身有機(jī)質(zhì)的發(fā)酵產(chǎn)生的熱量進(jìn)行蒸發(fā)，可以將含水率從70%以上降到30%以下。但由于占地巨大和臭氣處理難度，在效率上要低于干化。 目前世界各國(guó)采用的方法主要有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)堆肥兩種，堆肥處理時(shí)主要影響因素有：原料含水率、有機(jī)質(zhì)含量、比和孔隙率等。 焚燒是目前最終處置含有毒物質(zhì)的有機(jī)污泥最有效的方法。一方面去除水分，一方面氧化污泥中的有機(jī)物。（7）焚燒2、污泥的處置（1）衛(wèi)生填埋 污泥處置：處理后的污泥，棄置于自

18、然環(huán)境中（地面、地下、水中）或再利用，能夠達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定并對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)不良影響的最終消納方式。 污泥衛(wèi)生填埋始于20世紀(jì)60年代，到目前為止已經(jīng)發(fā)展成為一項(xiàng)比較成熟的污泥處置技術(shù)。污泥衛(wèi)生填埋基本屬厭氧性填埋，僅在初期填埋的污泥表層及填埋區(qū)內(nèi)排水排氣管路附近，由于空氣的接觸擴(kuò)散形成局部的準(zhǔn)好氧填埋方式。雖然污泥在污水處理廠(chǎng)中經(jīng)過(guò)了厭氧中溫消化處理，但由于這一過(guò)程有機(jī)物沒(méi)有達(dá)到完全的降解（進(jìn)入填埋區(qū)的污泥有機(jī)物含量仍在40%左右），因此，污泥在填埋過(guò)程中依然存在著一個(gè)穩(wěn)定化降解過(guò)程。 （2）土地利用 土地利用越來(lái)越被認(rèn)為是一種積極、有效、有前途的污泥處置方式。這種方式主要是將污泥用于農(nóng)田等施肥墾荒地、貧瘠地等受損土壤的修復(fù)及改良園林綠化建設(shè)森林土地施用等。用于土地利用的污泥通常是剩余活性污泥。污泥中含有豐富的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分如氮、磷、鉀等和植物所需的各種微量元素如Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等，其中有機(jī)物的濃度一般為4070，其含量高于普通農(nóng)家