固體廢物處理處置實(shí)驗(yàn)課件

固體廢物處理處置實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1危險(xiǎn)廢物重金屬含量及浸出毒性測定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2固體廢物吸水率、抗壓強(qiáng)度和顆粒容重的測定實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3固體廢物厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4固體廢物熱解實(shí)驗(yàn)1固體廢物處理處置實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1危險(xiǎn)廢物重金屬含量及浸出毒性測定實(shí)驗(yàn)1危險(xiǎn)廢物重金屬含量及浸出毒性測定實(shí)驗(yàn)

1、掌握危險(xiǎn)廢物中重金屬含量的測定方法2、掌握危險(xiǎn)廢物浸出毒性的測定方法；3、了解危險(xiǎn)廢物浸出毒性對(duì)環(huán)境的污染與危害。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

2實(shí)驗(yàn)1危險(xiǎn)廢物重金屬含量及浸出毒性測定實(shí)驗(yàn)1、掌握危險(xiǎn)廢二、實(shí)驗(yàn)原理危險(xiǎn)廢物是指列入《國家危險(xiǎn)廢物名錄》或根據(jù)國家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有危險(xiǎn)特性的廢物。危險(xiǎn)廢物具有毒性、腐蝕性、易燃性、反應(yīng)性和感染性等一種或幾種危害特性。含有有害物質(zhì)的固體廢物在堆放或處置過程中，遇水浸瀝，使其中的有害物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化，污染環(huán)境。浸出實(shí)驗(yàn)是對(duì)這一自然現(xiàn)象的模擬實(shí)驗(yàn)。當(dāng)浸出的有害物質(zhì)的量值超過相關(guān)法規(guī)提出的閾值時(shí)，則該廢物具有浸出毒性。

3二、實(shí)驗(yàn)原理危險(xiǎn)廢物是指列入《國二、實(shí)驗(yàn)原理浸出是可溶性的組分通過溶解或擴(kuò)散的方式從固體廢物中進(jìn)入浸出液的過程。當(dāng)填埋或堆放的廢物和液體接觸時(shí)，固相中的組分就會(huì)溶解到液相中形成浸出液。組分溶解的程度取決于液固相接觸的點(diǎn)位、廢物的特性和接觸的時(shí)間。浸出液的組成和它對(duì)水質(zhì)的潛在影響，是確定該種廢物是否為危險(xiǎn)廢物的重要依據(jù)，也是評(píng)價(jià)這種廢物所適用的處置技術(shù)的關(guān)鍵因素。4二、實(shí)驗(yàn)原理浸出是可溶性的組分通過三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑1、加熱裝置：板式電爐及100ml瓷質(zhì)坩堝；2、硝化試劑：濃硝酸、王水、氫氟酸、高氯酸；3、定容裝置：50ml容量瓶或比色皿；4、浸取容器：2L密封塞廣口聚乙烯瓶；5、浸取裝置：頻率可調(diào)的往復(fù)式水平振蕩機(jī)；6、浸取劑：去離子水或同等純度的蒸餾水；7、濾膜：0.45μm微孔濾膜或中速定量濾紙；8、過濾裝置：加壓過濾裝置、真空過濾裝置或離心分離裝置。5三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑1、加熱裝置：板式電爐及100ml瓷質(zhì)坩四、實(shí)驗(yàn)步驟1、重金屬含量的測定（1）準(zhǔn)確稱取0.1g試樣，置于瓷坩堝中，用少許水潤濕，加入0.5ml濃硝酸和王水10ml；（2）將瓷坩堝置于電爐上加熱，反應(yīng)至冷卻，使殘夜不少于1ml；（3）將殘液中再加入5mlHF，進(jìn)行低溫加熱近1ml；（4）最后加入5ml高氯酸加熱至1ml；（5）取下瓷坩堝，冷卻，加入去離子水，繼續(xù)煮沸使鹽類溶解，再進(jìn)行冷卻；（6）將最終殘液移至于50ml容量瓶中，水洗坩堝加入硝酸至酸度為2％，定容至刻度。用原子吸收火焰分光光度法或ICP-AES測試溶液中重金屬Cr、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的濃度C0。6四、實(shí)驗(yàn)步驟1、重金屬含量的測定6四、實(shí)驗(yàn)步驟2、浸出毒性的測定浸出液的制備方法根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB5086.2-1997《固體廢物浸出毒性浸出方法——水平振蕩法》執(zhí)行。（1）將各危險(xiǎn)廢物樣品研磨制成5mm以下粒度的試樣；（2）稱取10g試樣，置于錐形瓶中，加去離子水100ml，將瓶口密封；（3）將錐形瓶垂直固定于振蕩儀上，調(diào)節(jié)頻率為110±10次/min，在室溫下振蕩浸取8h（可根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整浸取時(shí)間）；（4）取下錐形瓶，靜置16h，并于安裝好濾膜的過濾裝置上過濾，收集全部濾出液。用原子吸收火焰分光光度法或ICP-AES測試溶液中重金屬的濃度C。7四、實(shí)驗(yàn)步驟2、浸出毒性的測定7四、實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)測定的危險(xiǎn)廢物浸出液中重金屬的濃度，計(jì)算得出危險(xiǎn)廢物的重金屬Cr、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的浸出率η浸，詳見下式：式中：M0——危險(xiǎn)廢物中重金屬物質(zhì)的量，mg/g；M——危險(xiǎn)廢物浸出的重金屬物質(zhì)的量，mg/g。8四、實(shí)驗(yàn)步驟根據(jù)測定的危險(xiǎn)廢物浸出五、數(shù)據(jù)記錄與分析項(xiàng)目CrCdCuNiPbZn空白濃度（mg/L）樣本濃度（mg/L）溶液中重金屬濃度測定結(jié)果浸出液中重金屬濃度測定結(jié)果項(xiàng)目CrCdCuNiPbZn空白濃度（mg/L）樣本濃度（mg/L）9五、數(shù)據(jù)記錄與分析項(xiàng)目CrCdCuNiPbZn空白濃度六、思考題1、測試危險(xiǎn)廢物的重金屬浸出毒性有何意義？2、有哪些因素會(huì)影響危險(xiǎn)廢物的浸出率？10六、思考題10實(shí)驗(yàn)2固體廢物吸水率、抗壓強(qiáng)度和顆粒容重的測定實(shí)驗(yàn)1、了解固體廢物吸水率、抗壓強(qiáng)度和顆粒容重的基本意義；2、掌握固體廢物吸水率、抗壓強(qiáng)度和顆粒容重的測定方法和原理。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

11實(shí)驗(yàn)2固體廢物吸水率、抗壓強(qiáng)度和顆粒容重的測定實(shí)驗(yàn)1、了解二、實(shí)驗(yàn)原理固體廢物的吸水率是指材料試樣放在蒸餾水中，在規(guī)定的溫度和時(shí)間內(nèi)吸水質(zhì)量和式樣原質(zhì)量之比。吸水率可用來反映材料的顯氣孔率。固體廢物的密度可以分為體積密度、真密度等。體積密度是指不含游離水材料的質(zhì)量與材料的總體積之比；材料質(zhì)量與材料實(shí)體積之比值，則稱為真密度。密度的測定是基于阿基米德原理。固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度是指固體廢物抗破碎的阻力。通常用靜載下測定的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度來表示?？箟簭?qiáng)度是最常用的固體廢物的機(jī)械強(qiáng)度表示方法。12二、實(shí)驗(yàn)原理固體廢物的吸水率是指材料試樣放在蒸餾水中，在規(guī)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑1、恒溫干燥箱2、天平3、游標(biāo)卡尺4、容積密度瓶5、標(biāo)準(zhǔn)篩1個(gè)6、干燥器1個(gè)7、研缽1個(gè)8、萬能實(shí)驗(yàn)材料測試機(jī)1臺(tái)9、實(shí)驗(yàn)試劑蒸餾水。13三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑1、恒溫干燥箱13四、實(shí)驗(yàn)步驟1、吸水率的測試：根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17431.1-1998和GB/T17431.2-1998測試燒成固體廢物樣品的吸水率，具體如下。將固體廢物放在110℃±5℃的烘箱中干燥至恒重后，放在有硅膠或其他干燥劑的干燥器內(nèi)冷卻至室溫。稱量和記錄固體廢物的干燥質(zhì)量m0，精確至0.01g。然后將樣品放入成水的容器中，如有顆粒飄浮在水面上，必須設(shè)法將其壓入水中。樣品浸水1h后，將樣品倒入5.00mm的篩子中，濾水1～2min，然后倒在擰干的濕毛巾上，用手抓住毛巾兩端，使其成槽形，讓固體廢物在毛巾上往返滾動(dòng)4次后，將固體廢物取出稱重，質(zhì)量為m。14四、實(shí)驗(yàn)步驟1、吸水率的測試：14四、實(shí)驗(yàn)步驟固體廢物的1h吸水率W的按以下公式計(jì)算：式中：W——固體廢物的1h吸水率（％），計(jì)算精確到0.01％；m0——烘干實(shí)驗(yàn)的重量（g）；m——浸水后試樣的重量（g）。15四、實(shí)驗(yàn)步驟固體廢物的1h吸水率W的按以下公式計(jì)算：15四、實(shí)驗(yàn)步驟2、抗壓強(qiáng)度的測試：按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4740-1999在WE-50型液壓式萬能試驗(yàn)機(jī)上測試燒成固體廢物樣品的抗壓強(qiáng)度。具體步驟如下：①將樣品制成直徑20mm±2mm、高20mm±2mm的試樣；②將試樣置于溫度為110℃的烘箱中，烘干2h，然后放入干燥器，冷卻至室溫；③測量并記錄每塊試樣的直徑和高度，精確至0.1mm；④將試樣放入試驗(yàn)機(jī)壓板中心，并在試樣兩受壓面襯墊1mm厚的草紙板；⑤選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，?×102N/s的速度均勻加載直至試樣破碎（以測力指針倒轉(zhuǎn)時(shí)為準(zhǔn)），記錄試驗(yàn)機(jī)指示的最大載荷。16四、實(shí)驗(yàn)步驟2、抗壓強(qiáng)度的測試：16四、實(shí)驗(yàn)步驟樣品抗壓強(qiáng)度極限按下式計(jì)算：式中：σc——抗壓強(qiáng)度（MPa）精確至0.01MPa；P——試樣受壓破碎的最大載荷（N）；D——試樣直徑（mm）。17四、實(shí)驗(yàn)步驟樣品抗壓強(qiáng)度極限按下式計(jì)算：17四、實(shí)驗(yàn)步驟3、顆粒容重測試：按照GB2842-81測試燒成固體廢物樣品的顆粒容重。取適量樣品，放入量筒中浸水1h，然后取出（可采用測完1h吸水率的試樣進(jìn)行測定），稱重m。將試樣倒入100mL的量筒里，在注入50mL清水。如有試樣漂浮水上，可用已知體積（V1）的圓形金屬板壓入水中，讀出量筒的水位（V）。固體廢物的顆粒容重計(jì)算公式如下：

式中：γk——固體廢物顆粒容重（kg/m3），計(jì)算精確至10kg/m3；m——試樣重量（g）；V1——圓形金屬板的體積（mL）；V——倒入試樣和放入壓板后量筒的水位（mL）。18四、實(shí)驗(yàn)步驟3、顆粒容重測試：18五、數(shù)據(jù)分析根據(jù)上面計(jì)算公式計(jì)算固體廢物的吸水率、抗壓強(qiáng)度和顆粒容重。吸水率抗壓強(qiáng)度顆粒容重19五、數(shù)據(jù)分析根據(jù)上面計(jì)算公式計(jì)算固體廢物的吸水率、抗壓強(qiáng)度和六、思考題1、固體廢物的性質(zhì)對(duì)破碎處理有何影響？2、固體廢物的哪些結(jié)構(gòu)特征對(duì)其抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生影響？3、固體廢物的吸水率、抗壓強(qiáng)度和顆粒容重，三者之間有何種聯(lián)系？20六、思考題1、固體廢物的性質(zhì)對(duì)破碎處理有何影響？20實(shí)驗(yàn)3固體廢物厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)1、掌握有機(jī)垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的過程和機(jī)理；2、了解厭氧發(fā)酵的操作特點(diǎn)以及主要控制條件。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

21實(shí)驗(yàn)3固體廢物厭氧發(fā)酵實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1二、實(shí)驗(yàn)原理厭氧發(fā)酵是指在厭氧狀態(tài)下利用厭氧微生物使固體廢物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CH4和CO2的過程。厭氧發(fā)酵產(chǎn)生以CH4為主要成分的沼氣。參與厭氧分解的微生物可以分為兩類，一類是由一個(gè)十分復(fù)雜的混合發(fā)酵細(xì)菌群將復(fù)雜的有機(jī)物水解，并進(jìn)一步分解為以有機(jī)酸為主的簡單產(chǎn)物，通常稱為水解菌。第二階段的微生物為絕對(duì)厭氧細(xì)菌，其功能是將有機(jī)酸轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄?，被稱之為產(chǎn)甲烷菌。22二、實(shí)驗(yàn)原理厭氧發(fā)酵是指在厭氧狀態(tài)下利用厭氧微生物使固體廢二、實(shí)驗(yàn)原理厭氧發(fā)酵一般可以分為三個(gè)階段，即水解階段、產(chǎn)酸階段和產(chǎn)甲烷階段，每一階段各有其獨(dú)特的微生物類群起作用。23二、實(shí)驗(yàn)原理厭氧發(fā)酵一般可以分為三個(gè)階段，即水解階段、產(chǎn)酸階二、實(shí)驗(yàn)原理液化階段發(fā)酵細(xì)菌利用胞外酶對(duì)有機(jī)物進(jìn)行體外酶解，是固體物質(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)，并將其分解為不同產(chǎn)物。高分子有機(jī)物的水解速率很低，它取決于物料的性質(zhì)、微生物的濃度，以及溫度、pH等環(huán)境條件。纖維素、淀粉等水解成單糖類，蛋白質(zhì)水解成氨基酸，再經(jīng)脫氨基作用形成有機(jī)酸和氨，脂肪水解后形成甘油和脂肪酸。產(chǎn)酸階段水解階段產(chǎn)生的簡單的可溶性有機(jī)物在產(chǎn)氫和產(chǎn)酸細(xì)菌的作用下，進(jìn)一步分解成揮發(fā)性脂肪酸、醇、酮、醛CO2和H2等。24二、實(shí)驗(yàn)原理液化階段24二、實(shí)驗(yàn)原理產(chǎn)甲烷階段產(chǎn)甲烷菌將第二階段的產(chǎn)物進(jìn)一步降解成CH4和CO2，同時(shí)利用產(chǎn)酸階段所產(chǎn)生的H2將部分CO2再轉(zhuǎn)變?yōu)镃H4。產(chǎn)甲烷階段的生化反應(yīng)相當(dāng)復(fù)雜，其中72％的CH4來自乙酸，主要反應(yīng)有：25二、實(shí)驗(yàn)原理產(chǎn)甲烷階段25三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑1、實(shí)驗(yàn)裝置：厭氧發(fā)酵反應(yīng)器；2、發(fā)酵原料：生活垃圾；3、接種：可采用活性污泥接種，取就近的污水處理廠污泥間的脫水剩余活性污泥，在培養(yǎng)過程中可以不添加其他培養(yǎng)物；4、分析方法：（1）TS和VS的檢測采用重量法；（2）TCOD和SCOD的檢測采用K2Cr2O7氧化法；（3）pH值使用精密pH計(jì)測定；（4）甲烷和二氧化碳濃度可采用9000D型便攜式紅外線分析系統(tǒng)；（5）TN采用日本SHIMADZU公司TOC-VCPN型TOC/TN分析儀；（6）揮發(fā)性脂肪酸，以乙酸計(jì)，滴定法。26三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與試劑1、實(shí)驗(yàn)裝置：厭氧發(fā)酵反應(yīng)器；26四、實(shí)驗(yàn)步驟1、污泥訓(xùn)話；將脫水污泥加水過篩以除去雜質(zhì)，然后放入恒溫室內(nèi)厭氧馴化一天。2、按實(shí)驗(yàn)要求配置好有機(jī)垃圾的樣品放置于備料池中備用。3、將培養(yǎng)好的接種污泥投入反應(yīng)器，采用有機(jī)垃圾和污泥VS之比為1：1的混合物料。用CO2和N2的混合氣通入反應(yīng)器底部2～3min，以吹脫瓶中剩余的空氣。立即將反應(yīng)器密封，將系統(tǒng)置于恒溫中進(jìn)行培養(yǎng)。恒溫系統(tǒng)溫度升至35℃時(shí)，測定即正式開始。4、記錄每日產(chǎn)氣量以及相關(guān)參數(shù)，直到底物的VFA的80％已被利用。5、為了消除污泥自身消化產(chǎn)生甲烷氣體的影響，需作空白實(shí)驗(yàn)，空白實(shí)驗(yàn)是以去離子水代替有機(jī)垃圾，其他操作與活性測定實(shí)驗(yàn)相同。6、分別設(shè)置不同的反應(yīng)溫度，以及不同的有機(jī)垃圾與活性污泥的配比參考不同溫度對(duì)厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷的影響。27四、實(shí)驗(yàn)步驟1、污泥訓(xùn)話；將脫水污泥加水過篩以除去雜質(zhì)，然五、原始數(shù)據(jù)記錄表有機(jī)垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷實(shí)驗(yàn)記錄序號(hào)有機(jī)負(fù)荷（m/s）日產(chǎn)氣量（mL）甲烷含量（g）pH28五、原始數(shù)據(jù)記錄表有機(jī)垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)甲烷實(shí)驗(yàn)記錄序號(hào)有機(jī)負(fù)六、思考題1、分析厭氧發(fā)酵的三階段理論和兩階段理論的異同點(diǎn)。2、厭氧發(fā)酵裝置有哪些類型？試比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。3、影響厭氧發(fā)酵的因素有哪些？29六、思考題1、分析厭氧發(fā)酵的三階段理論和兩階段理論的異同點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)4固體廢物熱解實(shí)驗(yàn)1、了解熱解的概念；2、熟悉污泥熱解過程的控制參數(shù)。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

30實(shí)驗(yàn)4固體廢物熱解實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?0二、實(shí)驗(yàn)原理熱解是一種傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，將木材和煤干餾后生成木炭和焦炭，用于人們的生活取暖和工業(yè)上冶煉鋼鐵，已經(jīng)有了非常悠久的歷