1、固体废物是指在生产、生活、消费等活动中产生的不再具有使用价值而被丢弃的固态或半固态物质。包括工业固体废物、城市生活垃圾、危险废物、农业废物和放射性废物。固体废物污染危害有哪些?(1) 侵占土地固体废物产生以后,须占地堆放,堆积量越大,占地越多。(2) 污染土壤废物堆置,其中的有害组分容易污染土壤。当污染土壤中的病原微生物于其他有害物质随天然降水径流火神流进入水体后就可能进一步危害人的健康。(3) 污染水体垃圾在堆放腐败过程中会产生大量的酸性和碱性有机污染物并会将垃圾中的重金属溶解出来,是有机物、重金属和病原微生物三位一体的水体污染源,任意堆放或简易填埋的垃圾,其内部所含水量和淋入堆放垃圾中的雨
2、水产生的渗滤液,流入周围地表水体和渗入土壤,会造成地表水或地下水的严重污染,致使污染环境的事件屡有发生。废渣直接排入河流、湖泊或海洋,能造成更大的水体污染。(4) 污染大气一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下被微生物分解,能释放出有害气体,以细粒状存在的废渣和垃圾,在大风吹动下会随风飘逸,扩散到远处;固体废物在运输和处理过程中,也能产生有害气体和粉尘。(5) 影响环境卫生和人类健康我国工业固体废物的综合利用率很低。城市垃圾、粪便清运能力不高,很大部分工业废渣、垃圾堆放在城市的一些死角,严重影响城市容貌和环境卫生,对人的健康构成潜在威胁。如何理解固体废物的二重性?固体废物是在错误时间放在错误地点
3、的资源,具有鲜明的时间和空间特征。从时间方面讲,它仅仅相对于目前的科学技术和经济条件,随着科学技术的飞速发展,矿物资源的日渐枯竭,昨天的废物势必又将成为明天的资源。从空间角度看,废物仅仅相对于某一过程或者某一方面没有使用价值,而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,往往是另一过程的原料。危险废物危险废物是指列入国家危险废物名录或是根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定具有危险特性的废物。危险废物的定义:“危险废物是固体废物,由于不适当的处理、贮存、运输、处置或其他管理方面,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。”(1)引起或导致死亡增加。
4、(2)引起各种疾病的增加。(3)降低对疾病的抵抗力。(4)在处理、贮存、运输、处置或其它管理不当时,对人体健康或环境造成即时或潜在性的危害。 危险废物具有那些特性?通常所称的危险废物一般具有以下五种性质中的一种或几种。(1)易燃性 指该废物能够因产生热和烟而直接造成破坏,或者间接地提供一种能使其他危险废物扩散的媒介,或者能使其他非危险废物等。(2)腐蚀性 指可能对操作人员造成人体损伤或者对盛装容器造成腐蚀甚至泄漏。(3)反应性 指该废物可能通过自动聚合而与水或者空气发生强烈反应,或者对热和物理冲击无稳定性,或者易反应释放有毒气体和烟雾,或者易爆炸,或者具有强氧化性等。(4)毒性 指能够对人体、
5、动植物造成毒性伤害,一般分为浸出毒性、急性毒性、水生物毒性、植物毒性等。(5)其他有害毒性 除了上述特性以外的有害特性,包括生物蓄积性、遗传变异性、刺激性等。固体废物污染环境的特点a 量大、种类多、性质复杂、来源分布广;b 是其他形式污染物的处理产物,需最终处置;c 其危害具有潜在性和长期性;d 最难得到处置。固体废物为“三废”中最难处置的一种,因为它含有的成份相当复杂,其物理性状(体积、流动性、均匀性、粉碎程度、水份、热值等等)也千变万化;e 最具综合性的环境问题:固体废物的污染,从来就不是单一的,它同时也伴随着水污染及大气污染问题;f 最晚得到重视;g 最贴近的环境问题.人们每天都在产生垃
6、圾、排放垃圾,同时也在无意识中污染我们的生存环境。我们抱怨资源匮乏、我们抱怨环境恶劣,但我们每随手扔掉一节废旧电池、一个一次性塑料饭盒甚或是废旧纸张的时候,我们是否意识到这每一个小小的行动对资源、对环境带来的影响? “三化”原则:资源化:综合利用。指对废物中的有用成分进行回收、加工、循环利用或其他再利用。使废物直接变为产品或能源及二次原料。如:废塑料做汽油、柴油等。减量化:指通过实施适当的技术,减少固体废物的体积、重量、种类。无害化:对已经产生的但又无法或暂时无法进行综合利用的固体废物通过处理降低或消除其危害特性的过程。它是保证最终处置长期安全性的重要手段。固体废物的“三化”处理是固体废物处理
7、的最重要的技术政策,其中无害化是前提,减量化和资源化是发展方向。破碎 定义:利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程。如何选择破碎机? 1)所需破碎能力; 2)废物性质; 3)粒径要求; 4)供料方式; 5)现场情况固体废物破碎机有哪几种类型?(1)颚式破碎机颚式破碎机是利用两颚板对物料的挤压和弯曲作用,粗碎和中碎各种硬度物料的破碎机械。它的破碎动作是间歇进行的。其具有结构简单、坚固、维护方便、高度小,工作可靠等特点。在固体废物破碎处理中,主要用于破碎强度及韧性高、腐蚀性强的废物。(2)锤式破碎机锤式破碎机是利用锤头的高速冲击作用,对物料进行中碎和细碎作业的破碎机械。
8、固体废物自上部给料口给入机内,立即遭受高速旋转的锤子的打击、冲击、剪切、研磨等作用而被破碎。 锤式破碎机具有破碎比大、排料粒度均匀、过碎物少、能耗低等优点。(3)冲击式破碎机冲击式破碎机是利用板锤的高速冲击和反击板的回弹作用,使物料受到反复冲击而破碎的机械。与锤式破碎机相比,冲击式破碎机的破碎比更大,并能更充分地利用整个转子的高速冲击能量。(4)剪式破碎机剪式破碎机是通过固定刀和可动刀之间的齿合作用,将固体废物切开或割裂成适宜的形状和尺寸,特别适合破碎低二氧化硅含量的松散物料。(5)锟式破碎机锟式破碎机是利用锟面面的摩擦力将物料咬入破碎区,使之承受挤压或劈裂而破碎的机械。当用于粗碎或需要增大破
9、碎比时,常在锟面上作出牙齿或沟槽以增大劈裂作用。锟式破碎机的特点是能耗低,产品过度粉碎程度小,构造简单,工作可靠等,所以,锟式破碎机的应用十分广泛。其缺点是占地面积大,破碎比小,发展缓慢。(6)球磨机球磨机中筒体在电机的作用下产生回转时,研磨体受离心的作用,贴在筒体内壁与筒体一起回转上升,当物料被带到一定高度时,由于受到重力作用而被抛出,并以一定的速度降落,在此过程中,筒体内的物料受到钢球的冲击和研磨的双重作用而被粉碎,从而对筒体内底脚区内的物料产生冲击和研磨作用,使物料粉碎。分选:定义:根据物料性质不同,将物料分开:粒度 筛分,利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面,而达于筛孔的粗粒物料
10、留在筛面上,完成粗、细物料分离的过程。如,钢渣、马口铁、塑料、废纸密度重力分选, 1、重介质分选:用于固体密度差别较小及难以用跳汏法等其他分离技术分离的 2、跳汰分选:用于混合技术的分离与回收选煤 3、风力分选:用于城市垃圾的分选磁性磁力分选,应用于供料中杂志的提纯、净化以及磁性物料,还可用于城市垃圾焚烧厂焚烧灰以及堆肥厂产品中铝、铁、铜、锌电性电力分选,塑料、橡胶、纤维、废纸、合成皮革、树脂等与某些物料分离,导体、半导体和绝缘体的分离。光电性光电分选,城市垃圾中回收橡胶、塑料、金属弹性弹跳分选,纤维状溶物表面特性浮选,从粉煤中回收碳,从煤炭中回收硫铁矿,从焚烧灰渣中回收金属筛分效率:实际得到
11、的筛下产品重量与入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物料重量之百分比。设筛下产品中大于筛孔直径的颗粒比例,则,例题:一台二级分选机,给料2000千克/hr,给料中含X、Y物料,回收X物料的第一排出料口生产率为1800千克/hr,其中X物料1500千克/hr, 回收Y物料地第二排出料口X物料为50千克/hr,计算X物料的回收率,纯度和综合筛分效率.解:第一出料口1800千克/hr。其中X物料1500千克,Y物料300千克;第二出料口200千克:X物料50千克,Y物料150千克;则X物料的回收率为X1/(x1+x2)=1500/1550=96.8%X物料的纯度=x1/(x1+y1)*100%=1500
12、/1800=83.3% 综合效率 固体废物的收集收集方式: 混合收集:费用低,简单易行;废物混杂,降低有用物质纯度和再生利用的价值,增加处理难度;分类收集:工业废物与城市垃圾分开;危险废物与一般废物分开;可回收利用废物与不可回收利用废物分开;可燃与不可燃分开收集系统分析生活垃圾收集系统分为哪几类及影响收集成本的因素?生活垃圾的收集系统一般分为拖曳容器系统和固定容器系统两种。(1)拖曳容器系统是指将某集装点装满的垃圾连容器一起运往中转站或处理处置场,卸空后再将空容器送回原处(传统法)或下一个集装点(改装点);拖曳容器收集成本的高低,主要取决于收集时间长短,因此对收集操作过程的不同单元时间进行分析
13、,可以建立设计数据和关系式,求出某区域垃圾收集耗费的人力和物力,从而计算成本。可以将收集操作过程分为四个基本用时,即装载时间、运输时间、卸车时间和非收集时间(其他用时)。(2)固定容器收集操作法是指用垃圾车到各容器集装点装载垃圾,容器倒空后固定在原地不动,车装满后运往转运站或处理处置场。固定容器收集法的一次行程中,装车时间是关键因素。固体废物的生物处理以固体废物中可降解的有机物为对象,通过生物(微生物)的作用使之转化为水、二氧化碳或甲烷等物质的过程。堆肥化(composting): 在人工控制的环境下,依靠自然界中广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转
14、化的微生物学过程堆肥堆肥化的产物叫堆肥。厌氧消化: 也称厌氧发酵,指在厌氧状态下利用微生物使固体废物中有机物转变为CH4和CO2的过程试述好氧堆肥的基本原理好氧堆肥是在有氧的条件下,借好氧微生物(主要是好氧菌)的作用来进行的。在堆肥过程中,生活垃圾中的溶解性有机物质透过微生物的细胞壁和细胞膜而为微生物所吸收,固体的和胶体的有机物先附在微生物体外,由生物所分泌的胞外酶分解为溶解性物质,再渗入细胞。微生物通过自身的生命活动氧化、还原、合成等过程,把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物,并放出生物生长活动所需要的能量,把一部分有机物转化为生物体所必需的营养物质,合成新的细胞物质,于是微生物逐渐生长
15、繁殖,产生更多的生物体。好氧堆肥过程一般分为几个阶段?各阶段有何特点?固体废物好氧堆肥过程一般分为四个阶段:升温阶段、高温阶段、降温阶段、腐熟阶段。(1)升温阶段(亦称中温阶段)堆层温度1545,嗜温菌活跃,可溶性糖类、淀粉等消耗迅速,温度不断升高;以细菌、真菌、放线菌为主;堆肥初期,堆层基本呈中温、嗜温性微生物(中温放线菌、蘑菇菌等)较为活跃,并利用堆肥中可溶性有机物质(单糖、脂肪和碳水化合物)旺盛繁殖。它们在转换和利用化学能的过程中,有一部分变成热能,由于堆料有良好的保温作用,温度不断上升。(2)高温阶段当堆肥温度上升到45以上时,即进入堆肥过程的第二阶段一高温阶段。堆层温度升至45以上,
16、不到一周可达6570,随后又逐渐降低。温度上升到60时,真菌几乎完全停止活动,温度上升到70以上时,对大多数嗜热性微生物己不适宜,微生物大量死亡或进入休眠状态,除一些孢子外,所有的病原微生物都会在几小时内死亡,其它种子也被破坏。其中:50左右,嗜热性真菌、放线菌活跃;60左右,嗜热性放线菌和细菌活跃;大于70,微生物大量死亡或进入休眠状态。(3)降温阶段在此阶段,中温微生物又开始活跃起来,重新成为优势菌,对残余较难分解的有机物作进一步分解,腐殖质不断增多,且稳定化。当温度下降并稳定在40左右时,堆肥基本达到稳定。(4)腐熟阶段堆体温度降低后,嗜温微生物又重新占优势,对残余较难分解的有机物作进一
17、步分解,腐殖质不断增多且稳定化,此时堆肥即进入腐熟阶段。降温后,需氧量大大减少,含水量也降低,堆肥物孔隙增大,氧扩散能力增强,此时只需自然通风即可。分析堆肥过程中的主要影响因素。堆肥过程中主要影响因素有化学因素和物理因素。(1) 化学因素C/N 比 C/N 比影响有机物被微生物分解的速度。C/N 比在1025 之间时,有机物的分界速率最大。一般认为城市固体废物堆肥原料最佳C/N 比在(2035):1。C/P 比 磷的含量对发酵有很大影响。堆肥料适宜的C/P 比为75150。供氧量 对于好氧堆肥而言,氧气是微生物赖以生存的条件,供氧量要适当,通常实际所需空气量应为理论空气量的210 倍。pH 值
18、 一般认为PH 在7.58.5 时,可获得最大堆肥速率。有机质含量 这一因素影响堆料温度与通风供氧要求。如有机质含量过低,分解产生的热量不足以维持堆肥所需要的温度,影响无害化处理;如果有机质含量过高,则给通风供氧带来困难,有可能产生厌氧状态,研究表明堆料最适合的有机质含量为20%80%。(2) 物理因素:温度 温度是影响微生物活动和堆肥工艺过程的重要因素。温度过低,分解反应速度慢,也达不到无害化要求;温度过高,有益细菌将被杀死,且分解速度慢。适宜的堆肥化温度为5560。颗粒度 堆肥化所需的氧气是通过堆肥原料颗粒空隙供给的。空隙率及空隙的大小取决于颗粒大小及结构强度。对堆肥原料颗粒的平均适宜粒度
19、为1260mm,最佳粒径随垃圾物理特性而变化。含水率 含水率对于发酵过程影响很大。水的作用包括两点:一是溶解有机物,参与微生物新陈代谢;二是调节堆体温度。适宜含水率范围为45-60%。什么是固体废物厌氧消化?有机废物的厌氧消化是指在特定的厌氧条件下,由厌氧微生物将有机质进行分解,使其中的易腐生物质部分得到降解,并且消除生物活性,转化为无腐败性的稳定残渣的过程。该过程中,一部分碳素物质转化为甲烷和二氧化碳,其中被分解的有机碳化物中的能量大部分转化贮存在甲烷中,仅一小部分有机碳化物被氧化成二氧化碳,释放的能量作为微生物生命活动的需要。因此在这一分解过程中,仅积贮少量的微生物细胞。厌氧消化分三个阶段
20、:(1)水解(液化)阶段 微生物的孢外酶,如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等,将有机物进行体外酶解,纤维素、淀粉等多糖分解成单糖和二糖进而形成丙酮酸,蛋白质转化为肽和氨基酸,脂肪转化为甘油和脂肪酸。也就是说,将固体有机物转化为可溶性的分子量较小的物质。(2)产酸阶段 上一阶段的液化产物进入微生物细胞,在胞内酶的作用下迅速转化为低分子化合物,如低级脂肪酸、醇、中性化和物等,其中以有机酸尤其是乙酸所占比例最大,可以达到80%左右。(3)产甲烷阶段 由严格厌氧的产甲烷菌完成。它们利用一碳化和物(二氧化碳、甲醇、甲酸、甲基胺和一氧化碳)、一酸和氢气产生甲烷。在这一阶段,前面所产生的低分子物质几乎有9
21、0%可以转化为家湾,其余10%则被甲烷菌作为自身的养料进行新陈代谢。上述三个阶段实际上是一个连续的过程,相互依赖。发酵初期以第一和第二阶段为主,兼有第三阶段反应。发酵后期,三个阶段的反映同时发生,在一定的动态平衡下,才能够维持正常地产气。厌氧消化的主要影响因素有哪些?厌氧消化的主要影响因素包括以下几个方面。(1)原料配比 大量报道和实验表明,厌氧消化的反应物碳氮比在(2030):1 时较为适宜。一般将贫氮有机物(如作物秸秆等)和富氮有机物(如人畜粪尿、污泥等)进行合理配比,从而得到合适的碳氮比。(2)温度 根据温度的不同,可把发酵过程分为中温发酵(3036)和高温发酵(5055)。一般厌氧消化
22、常控制在这两个温度范围内,以获得尽可能高的降解速度。(3)酸碱度 水解、发酵菌及产氢产乙酸菌对pH 值的适应范围大致为56.5,而甲烷菌对pH 值的适应范围为6.67.5 之间。为提高系统对PH的缓冲能力,需要维持一定的碱度。通常情况下,碱度控制在在20005000mgCaCO3/L,可通过投加石灰或含氮物料的办法进行调节。(4)Eh 一般来讲,厌氧微生物只能在Eh 值100 mV 以下甚至负值时才能生长。产甲烷菌生长和产甲烷的适宜氧化还原电位(Eh)是-330 mV 以下。(5)搅拌 搅拌是促进厌氧消化所不可缺少的,有效的搅拌可以增加物料与微生物接触的机会;使系统内的物料和温度均匀分布;防止
23、局部出现酸积累;使生物反应生成的硫化氢、甲烷等对厌氧菌活动有阻害的气体迅速排出;使产生的浮渣被充分破碎。(6)有毒物质 有毒物质能抑制发酵微生物的生命活力,发酵菌对有毒物质有一定的忍耐程度,超过允许浓度会使沼气发酵受阻。(7)添加剂 在发酵液中添加少量有益的化学物质,有助于促进厌氧发酵,提高产气量和原料利用率。分别在发酵液中添加少量的硫酸锌、磷矿粉、炼钢渣、碳酸钙、炉灰等均可不同程度地提高产气量、甲烷含量以及有机物质的分解率,其中以添加磷矿粉的效果为最佳。(8)接种物 厌氧消化中菌种数量的多少和质量的好坏直接影响沼气的产生。不同来源的厌氧发酵接种物,对产气量和气体组成由不同的影响。添加接种物可
24、促进早产气,提高产气率。稳定化:利用添加剂,通过将废物或其中的危险组分转化为其它物理或化学形式,以消除或者减小废物的危险性质的过程。 固化是向危险物质中加入足够的固化剂(包括固体物质),使其生成结构完整的、一定尺寸的块状密实固化体的过程。 固体废物的处理通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。目前采用的主要方法包括压实、破碎、分选、固化、焚烧、化学处理、生物处理等。固体废物处置是指将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的场所或设施以保证有害物质现在和将来不对人类和环境造成不可接受的危害。包括管理处置、回收处置、排放处置和永久性隔离处置。固体
25、废物的处置分哪几种类型?按照处置场所的不同,固体废物的处置主要分为海洋处置和陆地处置两大类。(1) 海洋处置 即以海洋为受体的固体废物处置方法,主要分海洋倾倒与远洋焚烧两种。近年来,随着人们对保护环境生态重要性认识的加深和总体环境意识的提高,海洋处置已受到越来越多的限制,目前海洋处置已被国际公约禁止。(2)陆地处置 主要包括土地耕作、工程库或贮留地贮存、土地填埋以及深井灌注等几种。其中土地填埋法是一种最常用的方法。焚烧影响焚烧效果的因素1、物料尺寸size 2、停留时间time 3、湍流程度turbulence 4、过剩空气excess air5、焚烧温度temperature热解是将有机化合
26、物在缺氧或绝氧的条件下利用热能使化合物的化合键断裂,由大分子量的有机物转化成小分子量的燃料气、液状物(油、油脂等)及焦炭等固体残渣的过程。垃圾热解过程包括裂解反应、脱氢反应、加氢反应、缩合反应、桥键分解反应等。热解与焚烧的区别与焚烧相比,热解将垃圾中的有机物转化为以燃料气、燃料油和碳黑为主的贮存性能源,是吸热过程;由于缺氧分解,排气量少,有利于减轻对大气环境的二次污染;废物中的硫、重金属等有害成分大部分被固定在碳黑中,由于保持还原性条件,Cr3+不会转化为Cr6+;NOx产生少;热解设备相对简单。研究报道表明,热解烟气量是焚烧的1/2,NO是焚烧的1/2,HCl是焚烧的1/25,灰尘是焚烧的1
27、/2。计算烟气量(G):燃料燃烧产生烟气,通常将含有水蒸汽的烟气称为湿烟气Gw,去除水蒸气的烟气称为干烟气Gd,以理论空气量完全燃烧产生的烟气称为理论烟气量G0。1kg燃料燃烧的理论烟气量CO2: c/1222.4 (Nm3) H2O: h/222.4 (Nm3) 燃烧产物 w/1822.4 (Nm3) 燃料水分 A0x (Nm3) 空气水分SO2 s/3222.4 (Nm3)N2 0.79A0 + n/1422.4(Nm3)理论干烟气量: (Nm3/kg)理论湿烟气量: (Nm3/kg)以重量单位表示,则: (kg/kg) (kg/kg) x为1kg干空气中所含水蒸汽的量kg,x= 18x/
28、29。对应于实际空气量A = mA0,实际烟气量为 (Nm3/kg) (Nm3/kg)另外,从物料平衡的角度,湿烟气量应该等于燃料量、空气量(A)和空气中水蒸气量(xA)之和,即: Gw = 1 + (1+ x )A (kg/kg) 在实际操作中,为了掌握燃烧状况,常常通过测定烟气组分求算过剩空气系数m。干烟气中各种组分的分量用(CO2)、(CO)、(N2)、(O2)、(SO2)表示,则实际供氧量O和理论供氧量O0可以用不参与燃烧反应的N2为基准由下式给出: O0 = O - (O2) - (O2)Gd式中,Gd为1kg燃料产生的干烟气量, 为燃料中的氮燃烧产生的氮气量,(O2)为烟气中未燃尽
29、组分燃烧所需氧的分量,通常取(O2) = 1/2(CO)。 燃料中氮含量较少时,0.8n/Gd可以忽略不计, 正常燃烧情况下,可以假设(CO)0,(N2)0.79,则:何谓废物的固化和稳定化,比较固化和稳定化的异同点。固化:在危险废物中添加固化剂(固化材料)将其从流体或颗粒物形态转化成满足一定工程特性的不可流动的固体或形成紧密固体的过程,使其不需容器仍能保持处理后的外形。稳定化:在危险废物中通过加入不同的添加剂,以化学或物理的方式减少有害组分的毒性、溶解迁移性。最常用方法是通过降低有害物质的溶解性,减少因渗滤对环境的影响。相同点:目的相同固化可视为一种特定的稳定化过程,可作为稳定化的一部分不同
30、点:固化是一种利用添加剂改变废物的工程特性(如渗透性、可压缩性、强度等)的过程;而稳定化是选用某种适当的添加剂与废物混合,将污染物部分或全部束缚固定与支持基质上的过程。计算渗滤液:2. 某填埋场总面积为10.0hm2,分四个区进行填埋。目前已有三个区填埋完毕,其面积为A2=7.5 hm2,浸出系数C2=0.25。另有一个区正在进行填埋施工,填埋面积A1=2.5 hm2,浸出系数C1=0.5。当地的平均降雨量为3.0mm/d,最大月降雨量的日换算值为6.8mm/d。求渗滤液产生量。解: 渗滤液产生量 Q = Q 1+Q 2= (C 1 A 1+C2 A 2) I /1000平均渗滤液量Q = (0.52.5+0.257.5)100003/1000 = 93.8m3 / d平均最大渗滤液量Q = (0.52.5 + 0.257.5)100006.8/1000 = 212.5m3 /d 最大