固体废物资源化课件-9.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,9城市垃圾的资源化,9.1垃圾的组成和性质,9.2城市垃圾的分选,9.3 城市垃圾的焚烧,9.4 城市垃圾的生物处理,9.5 城市垃圾的资源化新技术,9.1城市垃圾的组成和性质,表,9-2,发达国家城市垃圾的平均组成（质量分数），%,美国,英国,日本,前苏联,法国,荷兰,原西德,瑞士,瑞典,意大利,比利时,食品垃圾,纸 类,细碎物,金 属,玻 璃,塑 料,其 它,平均含水,热值,(,kJ/1b),12,50,7,9,9,5,8,25,1260.0,27,38,11,9,9,2.5,3.5,25.0,10584,22.7,38.2,21.1,4.1,7.1,7.3,0.5,23,1109,23,26.9,29,6.9,7.3,5.5,2,24.7,1099,22,34,20,8,84,4,4,3.5,1008,21,25,20,3,10,4,17,25,907.2,15,28,28,7,9,3,10,35,908.2,20,45,20,5,5,3,2,35,1083.6,2030,45,5,7,7,9,5,25,1001.0,25,20,25,3,7,5,15,30,796.0,21,30.1,26,2,4,9,10,28,765.0,表,9-3,我国部分城市生活垃圾的组成,%,城市,纸张,塑料织物,生物,灰土砖石,玻璃,金属,其他,北京,上海,哈尔滨,湛江,福州,4.2,0.4,3.6,0.9,0.6,0.6,0.5,1.5,1.5,0.4,1.2,0.5,0.5,0.4,50.6,42.7,16.6,37.1,21.8,42.2,44.6,74.8,59.4,62.2,0.9,0.4,2.2,0.02,1.1,0.8,0.9,0.7,0.5,4.2,3.4,表,9-4,北京市生活垃圾的组成,%,组成,食品,灰土,纸类,塑料,金属,玻璃,织物,草木,砖瓦,1990,1995,1998,24.89,15.96,17.12,52.22,10.92,5.64,4.56,16.18,1789,5.08,10.35,10.35,0.09,2.96,3.34,3.10,10.22,10.70,1.82,3.56,4.11,4.11,8.32,9.12,4.11,1.50,1.11,城市垃圾的性质,主要包括,物理、化学、生物化学及感官性能,。,其中，,感官性能,是指废物的颜色、臭味、新鲜或腐败的程度等，往往可,通过感官直接判断,。垃圾的其他性质则需通过某种测定才能认知。,一、物理性质,一般用垃圾组成、含水率和容重三个物理量来表示。,成分,含水率，%,范围,典型值,食品废品,废纸类,硬纸板,塑料,纺织品,橡胶,皮革类,庭院废物,废木料,玻璃陶瓷,马口铁罐头盒,非铁金属,钢铁类,渣土类,混合垃圾,5080,410,48,14,615,14,812,3080,1040,14,24,24,26,212,1540,70,6,5,2,10,2,10,60,20,2,3,2,3,8,30,表9-5 城市垃圾含水率,表9-6 城市垃圾的容重,成分,容重，,kgm,3,范围,典型值,食品废物,废纸类,硬纸板,塑料,纺织品,橡胶,皮革类,庭院废物,废木料,杂类有机物,玻璃陶瓷,马口铁罐头盒,非铁金属,钢铁类,渣土类,未压实混合垃圾,在卡车容器内压实的混合垃圾,填埋场一般压实垃圾,填埋场紧密压实垃圾,120480,30130,3080,30130,30100,90200,90260,60225,120320,90360,160480,45160,60240,1201200,360960,90180,180450,350550,600750,290,85,50,65,65,130,160,105,240,240,195,90,160,320,480,130,300,475,600,二、化学性质,城市垃圾的化学性质对选择垃圾资源化利用工艺十分重要。,表示垃圾化学性质特征的参数,主要有,挥发分、灰分、灰分熔点、元素组成、固定碳及发热值,等。,（1）挥发分,又称挥发性固体含量，用,V,s,（%）,表示，它是,近似反映垃圾中有机物含量,多少的参数，一般以垃圾在600,温度下的灼烧减量来衡量。用普通天平称取一定量的烘干试样,W,1,，,装入重,W,2,的坩埚内。将坩埚置于马弗炉内，,600,灼烧2小时,后取出。置干燥器中冷却到室温并称量得到,W,3,，,则挥发分可按下式计算：,（2）灰分及灰分熔点,灰分是指垃圾中不能燃烧也不挥发的物质，它是,反映垃圾中无机物含量,多少的参数，常用符号,A,表示。测定方法同挥发分，其数值即是灼烧残留量（%），计算式为：,灰分熔点高低受灰分的化学组成影响,。垃圾组成不同，灰分含量及灰分熔点也不同，主要取决于垃圾中,Si,、A1,等元素含量的多少。,表9-7 城市垃圾单一组分的化学元素分析（干基）,废物组分,C，%,H，%,O，%,N，%,S，%,灰分，%,食品废物,废纸类,硬纸板,塑料,纺织品,橡胶类,皮革类,庭院废物,废木料,渣土,48.0,43.5,44.0,60.0,55.0,78.0,60.0,47.8,49.5,26.3,6.4,6.0,5.9,7.2,6.6,10.0,8.0,6.0,6.0,3.0,37.6,44.0,44.6,22.8,31.2,11.6,38.0,42.7,2.0,2.6,0.3,0.3,4.6,2.0,10.0,3.4,0.2,0.5,0.4,0.2,0.2,0.15,0.4,0.3,0.1,0.2,5.0,6.0,5.0,10.0,2.5,10.0,10.0,4.5,1.5,68.0,表9-8 城市垃圾单一物理组分,热值,与惰性物,物理组分,热值，,kJ/kg(,湿基),惰性物质，%,范围,典型值,范围,典型值,食品废物,纸类,纸板类,塑料,纺织品,橡胶,皮革,庭院废物,木料,杂有机物,玻璃,马口铁罐头盒,非铁金属,钢铁类,渣土类,3 5007 000,11 60018 600,13 95017 450,27 90037 200,15 10018 600,20 90027 900,15 10019 800,2 30018 600,17 45019 800,11 00026 000,100250,2501 250,2501 200,2 30011 650,4 650,16 750,16 300,32 600,17 450,23 250,17 450,6 500,18 600,18 000,150,700,700,7 000,28,48,36,620,24,820,820,26,0.62,28,9699,9699,9099,9499,6080,5,6,5,10,2.5,10,10,4.5,1.5,6,98,98,96,98,70,三、生物特性,（1）垃圾本身所具有的生物性质,城市垃圾本身含有机生物体，其中有不少生物性污染物。城市垃圾中,腐化的有机物,也含有各种有害的,病原微生物,，还含有植物虫害、草籽、昆虫和昆虫卵，造成生物污染。,（2）垃圾的可生化性,城市垃圾组成中含大量有机物它能提供给生物体碳源和能源，是进行生物处理的物质基础。生活于动植物界的有机物大致分为碳水化合物、脂肪、蛋白质。各类物质的生化分解速度及分解产物有所不同。就分解速度而言，碳水化合物最快，其次是脂肪，蛋白质的分解速度最慢。,城市垃圾中碳水化合物含量较多，且主要是纤维素，因其含大量的纸、布、素菜等。,碳水化合物中，单糖、二醣类最容易被生物降解。多醣类中，淀粉极易分解。木质素则更难分解。一般，城市垃圾中淀粉含量较低，通常为26%，在堆肥化过程中分解速度快、降解彻底。与此相反的是纤维素，它以相当慢的速度被微生物降解。,9.2城市垃圾的收运系统：,收集、运输和转运系统,一、城市垃圾的收集,分类收集,：指按,垃圾组分,收集。先根据本地区的垃圾组成情况，将垃圾划分成几个分类组，一般以可,回收废品、大型垃圾，易腐有机垃圾和一般无机垃圾,为主要分类组，其中可回收废品组还可根据需要分成玻璃、磁性或非磁性金属、塑料等成份以提高资源利用的价值。,收集方式分类,：可按收集内容和收集特点进行,按收集内容,混合收集,：指收集,未经任何处理,的原生垃圾，它应用广泛、历史悠久，且简单易行、收集费用低，但混合收集造成各种废物相互混杂、粘结，降低了废物中有用物质的纯度和再利用价值，同时增加了处理的难度，提高了处理费用,分类收集,按收集特点,定点收集,：指收集容器放置于固定的地点，一天中的全部或大部分时间为居民服务,定时收集：,不设置固定的垃圾收集点，直接使用垃圾清运车收集居民区垃圾。,特殊收集,：,一些为特殊区域服务的收集方式，如大楼型居住区的垃圾楼道式收集方式和气动垃圾收集输送方式。,二、城市垃圾的运输,垃圾从收集点到转运站（某些情况下直接到处理点）的输送过程,。它是城市垃圾收运管理系统中最复杂、耗资最大的阶段。目前实用的城市垃圾运输方式有,车辆运输,和,管道输送,两种。,推料板,压缩器,控制杆,图,9-3,后装式垃圾车结构示意图,后装式垃圾运输车,前装式垃圾运输车,顶开式垃圾转运槽车,侧装式垃圾运输车,集装箱式垃圾车,图9-4 几种典型的垃圾运输车辆,三、城市垃圾的转运：,由转运站和转运工具共同组成,直接卸料式,转运车,运输车,垃圾贮槽,运输车,转运车,垃圾槽式,运输车,转运车,压缩装置,料斗压缩式,运输车,压缩装置,转运车,推料式贮槽,垃圾槽压缩式,图9-7 几种型式的垃圾转运站,9.3,城市垃圾的分选,一、国内两套不同的垃圾分选处理系统,大颗粒物质,中间颗粒物质,小颗粒物质,水泥固化,风选,人工分选,强力破碎,后续工艺原料,城市垃圾,破包机,振动筛,人工分选,磁选,烘干,滚筒筛,可回收物质,铁金属,热烟气,填埋或利用,可回收物质,重质组分,图9-10 南方垃圾分选处理系统,筛上物,筛下物,固化或制砖,风选,人工分选,强力破碎,后续工艺原料,城市垃圾,板式给料机,破包,人工分选,磁选,滚筒筛,可回收物质,铁金属,堆肥,可回收物质,图9-11 北方垃圾分选处理系统,铁金属,轻组分,贮存场,破碎,风选,旋分器,除尘装置,排气,空气,重组分,磁选,主要有机组分,（,a）,系统：,固体废物,贮存场,破碎,磁选,旋分器,除尘装置,排气,空气,风选,铁金属,主要有机组分,重组分,（,b）,系统：,固体废物,固体废物贮存站,破碎机,风选机,重组分,旋分器,轻组分（主要有机物）,磁选机,铁金属回收,旋转筛分,玻璃回收,非铁金属回收,剩余废物去处置场,（,c）,系统,图,9-12 国外城市垃圾分选回收的三种典型系统,滚筒筛,初破碎机,横向分选器,曲折风选机,旋分器,二次破碎机,滚筒筛,塑料分离器塑料,稀浆,粗剩料,铁,粗剩料堆肥,热缩干燥器,旋分器,滚筒筛,轻纸,重纸,锯齿型风选机,图,9-15,家庭垃圾分选回收流程,9.4垃圾焚烧的典型过程,地中衡,吊机,焚,烧,炉,脱除,HCl,装置,除尘器,引风机,烟囱,灰渣吊机,灰渣池,吸铁器,出渣机,空气预热器,蒸汽空气加热器,二次风,一,次,风,二次风,鼓风机,垃圾贮槽,一、垃圾称重：,地衡,地衡组成,车辆承载台：,一般最大称重为1520,t，,近年来垃圾收集车呈大型化趋势，出现了称重大于,30,t,的地衡。,指示重量的称重装置,连接信号输送转换装置,称重结果打印装置,地衡旁的控制房中,地衡数量,500,t/d,以下设2套；500,t/d,以上每增加300500,t/d,需要增加1套。,尺寸,根据进厂垃圾车尺寸来确定，必须考虑可能的最大进厂车辆。宽度2.63,m，,长度815,m。,二、垃圾卸料平台,：接受各种形式的垃圾车,平台的,型式,宜采用,室内,型，以防止臭气外溢及降雨流入。,倾卸平台的,尺寸,应依垃圾车辆的大小及其行驶路线而定，一般以进入厂区的最大垃圾车辆作为设计的依据。单向、双向行驶。,污水积存的防止：平台应具有,20%左右的坡度,，以便通过集水沟将污水收集后送至污水处理厂处理。,一般而言，,倾卸平台为混凝土的构造物,，必要时亦可考虑设置防滑板以防止人员滑倒及行车安全。为防止臭气、降雨及噪音对周围环境的影响，平台应具有,顶棚或屋顶,，其出入口亦应设置气幕及铁门，以阻止臭气的扩散。倾卸平台的屋顶及侧墙亦应保留适当的开口以利采光，并保持明亮清洁的气氛。,附属空间,：包括投入门驱动装置室、投入门操作室、粗大垃圾倾卸平台、粗大垃圾破碎机室、垃圾抓斗维修室、除臭装置室等。,三、卸料门,：倾卸垃圾,（1）卸料门的形式,按门的位置,垂直式,：卸料门置于卸料平台与垃圾贮坑之间的,墙壁,上,水平式,：卸料门置于卸料平台,地面,上,常见的,垂直式,卸料门,两折铰链式：关闭时卸料门呈倾斜状态,两边开启式：类似于公共汽车的门,卷帘式：类似于小店的卷帘门或家庭的车库门,滑门式：关闭状态类似于卷帘式，开启时不需卷起,常见的,水平式卸料门,圆筒式,旋转门式,平面滑门式,（,e）,旋转筒式,（,f）,旋转门式,（,g）,平面滑门式,（,d）,滑门式,（,a）,两折铰链式,（,b）,两边开启式,（,c）,卷帘式,垃圾投入,闭,开,倾卸平台,倾卸平台,垃圾投入,开,倾卸平台,倾卸平台,开,开,垃圾投入,垃圾投入,垃圾投入,垃圾投入,垃圾投入,倾卸平台,倾卸平台,倾卸平台,倾卸平台,倾卸平台,（2）卸料门的数量,垃圾焚烧厂的处理规模越大，所需要的卸料门数量就越多。,设施规模，,t/d,100150,150200,200300,300400,400600,600以上,设置座数,3,4,5,6,8,8,卸车车位前必须考虑指挥车辆的控制灯、必须设置防止车辆跌落的,止车坎,。卸料门的开启和关闭，必须能在现场操作控制。除此之外，还可以考虑设置一个专门的控制室。,10-3 投入门的设置座数,四、垃圾贮坑：,暂时贮存运入焚烧厂的垃圾,进厂垃圾在贮坑内停留一定的时间，通过,自然压缩及部分发酵,等作用，可以,降低垃圾的含水量、提高进炉垃圾的热值,，改善垃圾的焚烧效果。,垃圾贮坑的作用,对进厂垃圾,数量,进行调节,对进厂垃圾,性质,进行调节：由垃圾抓斗起重机对垃圾进行搅拌与混合作用,（1）垃圾贮坑的容量,确定贮坑容量时，以垃圾单位容积重0.3,t/m,3,及容纳35,d,的最大日处理量为计算依据。贮坑一般为长方槽状坑。,贮坑内垃圾卸料门水平线以下（一般为卸料平台延长线以下）的有效容积。,为（处理量（35）/0.3,卸料门数量（58）,取抓斗张开直径的23倍,深度的确定一般应先确定有效容积，再反算深度,H。,但要,注意当地地下水位,，深度不宜过深。,（2）垃圾贮坑的结构,垃圾贮坑一般采用,地下或半地下形式,。,垃圾贮坑采用钢筋水泥加强结构，并且是防水的，可避免将渗沥水泄漏到地下水中去，也避免高水位的地下水影响垃圾贮坑。,设有,垃圾贮坑的通风系统,，该通风系统吸取贮坑中的气体，将其作为一次助燃空气送入炉膛内。使得正常运行中的垃圾贮坑保持一定的,负压状态,，控制贮坑内的臭气和灰尘向外泄漏，创造一个合适的工作人员操作环境。,垃圾贮坑底部必须设计成向一侧具有,一定的坡度,，以保证垃圾渗沥水的顺利排出。较低的一侧必须设置可靠的渗沥水收集和排放系统。垃圾贮坑的上部需要安装垃圾吊车和抓斗。,贮坑的底部通常使用具水密性的钢筋混凝土构造，并最好在贮坑内壁增大混凝土厚度及钢筋被覆厚度，以防止垃圾渗滤液的渗透及吊车抓斗冲撞所造成的损害。,大型焚烧设施中常在贮坑内附设可燃性,粗大垃圾破碎机,，将形状不适合焚烧的大型垃圾破碎后再与其他垃圾混合送人炉内燃烧。,垃圾贮坑、粗大垃圾投入及粉碎与垃圾漏斗的相对配置，一般分为,L,形与,T,形两大类共五种形式，如图10-17所示。,焚烧炉,进料斗,焚,烧,炉,吊车跨距,垃圾贮坑,粉碎垃圾,粗大垃圾破碎机,一般垃圾贮坑,焚烧炉,吊,车,跨,距,垃圾贮坑,焚烧炉,粗大垃圾破碎机,粗大垃圾投入口,一般垃圾贮坑,粗大垃圾破碎机,粗大垃圾投入口,焚烧炉,a,型配置方式,b,型配置方式,c,型配置方式,d,型配置方式,e,型配置方式,(,a),蚌壳式抓斗,(,b),剥皮式抓斗,垃圾吊车安装在垃圾贮坑上部的轨道上，由,垃圾抓斗,、卷起装置、行走装置、配电装置、称重装置以及相应的控制设备组成。,垃圾抓斗通过横向、纵向移动可以顺利地达到垃圾贮坑的任意角落。一般配备2台吊车，1台运行，1台备用。,常用的垃圾抓斗有,两种结构型式,：蚌壳式和剥皮式.,七、进料漏斗与滑道,垃圾进料漏斗,暂时贮存垃圾吊车投入的垃圾并将其连续送入炉内燃烧。喇叭状漏斗、与滑道相连，并附有单向开关盖，在停机及漏斗未盛满垃圾时可遮断外部侵入的空气，避免炉内火焰的窜出。为防止阻塞现象，还可附设,消除阻塞装置,。,单边喇叭型漏斗垂直滑道,双边喇叭型漏斗垂直滑道,单边喇叭型漏斗倾斜滑道,双边喇叭型漏斗倾斜滑道,进料阻塞,：障碍物卡住,滑道,或因吊车操作错误使投入位置偏离，在,滑道,入口处形成局部压实现象所造成的。,阻塞消除装置,内推式,：把阻塞的垃圾推进炉内,外移式,：把阻塞的垃圾顶出进料口，用抓斗送往破碎机破碎后再投人。,吊挂式堵塞消除装置,推杆式堵塞消除装置,推杆式堵塞消除装置,旋转式堵塞消除装置,八、推料器,推料器的主要功能,连续将垃圾供给到焚烧炉内,根据垃圾性质及炉内燃烧状况的变化，适当调整进料速度,在供料时松动漏斗内被自重压缩的垃圾。,炉排式,：将干燥炉床的上部延伸到进料漏斗下方，使进料装置与炉床成为一体，依靠,干燥炉床的运动,将漏斗通道内的垃圾送入焚烧炉，但无法调整进料量。,推料器的种类,推送式,：通过水平推料器的往返运动，将,漏斗滑道内,的垃圾供至炉内。可通过改变推料器的冲程、运动速度及时间间隔来调节垃圾供给量。,螺旋推料器：,可维持较高的气密性，并兼有破袋与破碎的功能，通常以螺旋转数来控制垃圾供给量。,旋转阀推料器,：气密性高，排出能力较大，供给量则可以变换进料输送带的速度来控制，而旋转数也能与进料输送带作同步变速，一般设置在进料输送带的尾端。但只能输送破碎过的垃圾，并需在旋转阀推料器后装设播撒器使垃圾均匀分散进入炉内。,（,a）,推送式,供料斗滑槽,炉内,干燥炉排,（,b）,炉排式,供料斗,炉内,螺旋推料器,（,c）,螺旋推料器,水平推料器,炉内,干燥炉排,供料斗滑槽,（,d）,旋转阀推料器,炉内,高压空气,喷射器,履带,流化床,破碎机,旋转阀推料器,垃圾,旋转阀推料器,九、垃圾焚烧,燃烧段,原生垃圾焚烧过程,原生垃圾,干 燥,气化燃烧,火焰燃烧,静态燃烧,炉渣,水蒸气,还原性气体,火焰,剩余氧气,料斗,原,生,垃,圾,干燥段,H,2,O,燃烧用空气,燃烧用空气,燃烧用空气,15%,7510%,灰,炉渣,燃烬段,O,2,、N,2,燃烧完了点,完全燃烧,O,2,辐,射,热,C,m,H,n,CO、NH,3,二次助燃空气,辐射热,二次助燃空气,HCl,CO,2,NO,x,SO,x,O,2,火 焰,定量供料器,垃圾料斗,回转窑,二次燃烧室,助燃器,锅,炉,燃烬炉排,炉渣,=0.5,二次助燃空气,碳素,未燃气体(,CO、,C,m,H,n,),燃烧气体(,CO,2,、H,2,O、N,2,),=1.21.4,一次燃烧,（分解燃烧）,一次助燃空气,垃圾,二次燃烧,（气体燃烧）,静态燃烧,（表面燃烧）,燃烧底灰,燃烧气体冷却设备,一次燃烧是燃烧的开始，但二次燃烧是完成整个燃烧过程的重要阶段垃圾燃烧以分解燃烧为主，仅靠送入一次助燃空气是难以完成燃烧反应的。,一次助燃空气只使挥发性成分中易燃部分燃烧并使高分子成分分解。,在一次燃烧中，变成,CO,2,的成分有时也会还原，燃烧反应很复杂，受温度的影响很大。垃圾焚烧炉的燃烧温度在8001000附近燃烧反应最快。,二次燃烧物是在一次燃烧过程中产生的可燃性气体和颗粒态碳素等。,二次燃烧是气态的燃烧,，所以合适的燃烧室容积，燃烧气体和二次助燃空气的良好的混合等至关重要。二次燃烧是否完全，可以根据,CO,浓度来判断。从抑制二恶英产生的角度来看，二次燃烧很重要。,十、助燃空气,图10-24 助燃空气送风方式,一次送风机,二次送风机,送风机,（,a）,分离方式,（,b）,分流方式,十一、灰渣输送和冷却:,(约400）,图6.23 炉渣输送系统,炉渣,出渣机,磁选机,输送带,吊车,灰渣贮坑,漏斗,下落管,炉渣,飞灰,螺旋输送机,水,倾斜提升机构,灰渣输送带,图10-25 倾斜提升机构,图10-26 水平提升机构,炉渣,飞灰,炉渣排出,传动机构,水平提升机构,炉渣,水,炉渣,推渣机构,图10-27 推渣机构,十二、能量回收,垃圾焚烧炉的能量回收：,通过在燃烧室的,侧壁,或,顶部,的位置配置水管,和,在炉膛,后部,的装设废热锅炉,产生蒸汽或再以蒸汽发电来回收垃圾中的能量。,烟气220-300,进入废气净化装置,热载体（烟气）的温度850,各种水管墙示意图,垃圾焚烧处理工程应用,图6.18 深圳垃圾焚烧厂主要工艺流程,规模300,t/d。,该厂于1985年11月破土动工，1988年6月试车成功，同年11月正式投产，总投资4729万元。,汉城木洞焚烧厂始建于1992年11月，1996年2月正式投入使用。该厂设计容量为400,t/d，,总投资折合人民币3.2亿元。,背压式蒸汽发电机,供热,贮坑,焚烧炉,锅炉,磁选机,半干法,洗涤塔,布 袋,除尘器,SCR,反应塔,烟,囱,垃圾,炉渣,烟气,外排,图6.19 汉城木洞焚烧厂主要工艺流程,座落在新加坡西海岸线工业区内的,Tuas,，,是新加坡第二座大型垃圾焚烧厂。它由日本三菱重工承包建设，德国人设计。焚烧厂从1986年10月正式投入运行，设计能力为2000,t/d（400t/d5,台），耗资折合人民币将近12亿。,烟气,炉渣,贮坑,焚烧炉,锅炉,磁选机,静 电,除尘器,干 式,洗涤塔,烟,囱,垃圾,外排,蒸汽,发电机,自用25%,外售75%,外运,磁性产物,图6.21 新加坡,Tuas,垃圾焚烧厂主要工艺流程,烟囱排放,轻质物,轻质物,小粒径,生活垃圾,破碎,磁选,铁系金属回收,筛选,二次破碎,风选,气流密度分选,人工分选,分级精筛选,燃料贮槽,大物件,重质残留物,焚烧炉,干式洗烟塔,静电除尘器,底灰,底灰,填埋,废热锅炉,汽涡轮发电,冷却塔,锅炉水处理,图6.22 美国佛罗里达州棕榈滩的焚烧厂工艺流程,9.5城市垃圾的生物处理,一、,好氧处理,好氧堆肥化,过程实际上是有机废物的微生物发酵过程，只进行到腐熟阶段，并不需有机物的彻底氧化。,一般认为堆料中易降解有机物,基本上,被降解即达到,腐熟,。,若,堆肥过程产生热量 堆肥向环境的散热,，堆肥物料的温度,，,短期内就可达到6070,甚至80,，然后逐渐降温而达到腐熟。,在堆肥过程中，堆内的,有机物、无机物发生着复杂的分解与合成,的变化，,微生物组成也发生着相应的变化,。,表5.2 两类微生物生活、繁殖的温度范围,微生物,最低温度，,最适宜温度，,最高温度，,嗜温性微生物,嗜热性微生物,1525,2545,2545,4050,43,85,60,40,20,0,40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440,温度，,时间，小时,中温阶段：环境温度到4050,，时间为堆肥后40,h,左右。,高温阶段：温度在5070,，时间为堆肥后的4080,h。,腐熟阶段：或称冷却阶段，时间在堆肥80,h,以后。,工厂化机械堆肥,：先进的、很有前途的快速堆肥方法。,目前堆肥生产主要采用这种工艺。尽管这种堆肥系统形式多种多样，但,基本工序,通常都由,预处理、主发酵（一次发酵）、后发酵（二次发酵）、后处理及贮藏,五个工序组成，如图,5.3,所示。,好氧堆肥工艺,野外人工堆肥,：在传统的农家堆肥的基础上发展起来的，操作简单，费用低廉，许多国家都有应用。,按堆肥配料比将垃圾、污水处理厂污泥或粪便等进行调配，选择,野外空地,，堆成平行条堆。每堆宽1.22,m，,长1.83,m。,用人工定期翻动，一般每周12次，直到发酵完毕，该方法对通气、水分、温度等条件不易控制。这种好气堆肥工艺,适用于分散的农家堆肥,。,固体废物,有机固体废物,预处理,无机物,搅拌机,机械发酵池,风机,后处理,后发酵,贮藏,出售,图5.3 工厂化机械堆肥工艺流程,预处理：,包括破碎、分选等，主要是除去堆肥原料中大块和非堆肥化物质。但不同的堆肥原料，预处理过程有所不同。如,家畜粪便、污泥,、,城市生活垃圾。,一般，粒径,，有机物,分解速度,，但,物料间的空隙率,，通气效果,。,适宜的粒径范围是1260,mm,。,如果堆肥物质结构坚固，不易挤压，粒径应小些，否则粒径应大些。此外，决定垃圾粒径大小时，还应考虑它的经济性，因为粒度,，动力消耗,，处理垃圾的费用,。,主发酵（一次发酵）,通常将,堆肥开始到堆肥温度升高到开始降低,为止的阶段，称为主发酵阶段。主发酵阶段是堆肥生物化学反应的基本阶段，在发酵池内进行。,固体废物,有机固体废物,预处理,无机物,搅拌机,机械发酵池,风机,后处理,后发酵,贮藏,出售,主发酵期应满足下述各工艺条件：,碳氮比(,C/N):,有机物被微生物分解速度随,C/N,比而变。微生物自身的,C/N比约430，用作其营养的有机物,C/N,比最好也在此数值范围内，特别当,C/N,比在10左右时，有机物被微生物分解速度最大。,含水率 :5060%重量时，微生物分解速度最快。,供氧量 实际供氧量通常为理论量的210倍。但过量供氧易使温度下降，不利于发酵的正常进行。,后发酵,经过主发酵的半成品被送去后发酵。在主发酵工序尚未分解的易分解及较难分解的有机物可能全部分解变成腐植酸、氨基酸等比较稳定的有机物，得到完全成熟的堆肥成品。一般，把物料堆积到12米高度进行后发酵，此时，需要防止雨水的装设，有些场合还需进行翻堆和通风。有时即使不进行通风，也需要每周左右进行一次翻堆。,后处理,经过二次发酵后的物料中，几乎所有的有机物都,变细碎和变了形,，数量也减少了。然而，在城市固体废物发酵堆肥时，在前处理工序中还没有完全去除的塑料、玻璃、陶瓷、金属、小石块等杂物依然存在，因此，还要经过一道分选工序以去除杂物，可以用回转式振动筛、振动式回转筛、磁选机、风选机、惯性分离机、硬度差分离机等预处理设备分离去除上述杂质，并根据需要（如生产精制堆肥）进行再破碎。,固体废物,有机固体废物,预处理,无机物,搅拌机,机械发酵池,风机,后处理,后发酵,贮藏,出售,粪便,输送,垃圾,发酵仓,熟料,振动筛,细料,通风,磁选,农肥,粗料,分拣,利用,浸滤液,集水井,冲洗水,调节池,初沉池,污泥,曝气池,竖流池,污泥,回用池,图,5.14,上海市城市垃圾堆肥发酵系统工艺流程,武汉市城市垃圾堆肥发酵系统,计量,板式给料机,初选（人工）,发酵仓,出仓,二次发酵,垃圾入场,磁选,滚筒筛,堆肥,污水粪便,计量,废铁,填埋,回收物,粪便入场,图5.19 杭州市垃圾堆肥厂工艺流程图,城市生活垃圾,贮料池,抓吊,废铁,滚筒筛,人工分选,粗大无机物去填埋,混合滚筒,污,水,池,风机,出料机,二次发酵,出料机,风机,一次,发酵,振动给料机,散装堆肥,装袋机,填埋,出售,滚筒筛,图5.21 长野县堆肥化系统流程图,脱臭,戽斗式翻堆机,贮槽,定量给料器,一次发酵仓,家畜尿,回转振动筛,二次发酵仓,杂质,污水池,土壤脱臭装置,干净气体,手选,锤式破碎机,振动传输带,废纸捆包机,非堆肥物收集箱,轻质物：纸及塑料,磁选机,罐头盒,双螺旋混合机,空气,发酵仓（4座）,粉碎机（3台）,旋风,分离器,气体燃料,空气加热器,旋风分离器,污泥,水：到下水道,搅拌机,布料机,浓缩污泥槽,离心机,高温空气,空气,旋转干燥器,堆肥,图9-40 德克萨斯州休斯敦日处理360吨垃圾堆肥厂流程,二、厌氧发酵技术,一般最常发生厌氧发酵过程的地方有：沼泽淤泥、海底、湖底和江湾的沉积物、污泥和粪坑、污泥及有机固体废弃物的厌氧发酵构筑物。,醋酸分解菌,纤维素、淀,粉、脂肪和,蛋白质等,发酵细菌,单糖或二糖、肽和氨基酸、,脂肪酸和甘油、低级挥发性,脂肪醇类中性化合物、,H,2,、CO,2,CO,2,、H,2,、,甲醇、,甲酸、乙酸、,CH,4,甲烷细菌,CH,4,、CO,2,等,（液化阶段）,（产酸阶段）,（产甲烷阶段）,图5.4 厌氧发酵的三个阶段,甲烷发酵,：一种完全的或彻底的有机物厌氧降解过程，最终发酵产物主要是气态的,CH,4,和,CO,2,。,根据有机物在厌氧发酵过程中要求达到的,分解程度,的不同,酸发酵,：一种不完全的或不彻底的有机物厌氧发酵过程，最终发酵产物主要是水溶性的有机酸和少量的醇和酮等,（1）甲烷发酵：,理论产气量,和,原料碳氮比,计算,理论产甲烷量,E=0.37 A+0.49 B+1.04 C L/g,发酵原料,理论产,CO,2,量,D=0.37 A+0.49 B+0.364 C L/g,发酵原料,每克发酵原料中碳水化合物的重量，,g,每克发酵原料中蛋白质的重量，,g,每克发酵原料中脂类化合物的重量，,g,发酵原料,每克干重物的组分，,g,理论产气量，,l/g,碳水化合物,蛋白质,脂类化合物,CH,4,CO2,玉米秸,麦草,稻草,0.6263,0.6396,0.6026,0.0633,0.0298,0.0316,0.0463,0.0234,0.0231,0.3109,0.2756,0.2718,0.2794,0.2597,0.2500,厌氧发酵原料,适宜的碳氮比为,20：1,到,30：1,发酵原料,碳素占原料重量，氮素占原料的重量，%,碳氮比(,C：N),干麦秸,干稻草,玉米杆,野草,鲜猪粪,46,42,40,14,7.8,0.53,0.63,0.75,0.54,0.60,87:1,67:1,53:1,26:1,13:1,不同,碳氮比原料需配料，使,C：N,为,20：1,到,30：1,原料中氮的含量，%,原料的重量，,kg,原料中碳的含量，%,例：,人粪和猪粪各100,kg，,配合成碳蛋比为25：1的混合发酵原料，需稻草多少,kg？,发酵原料,碳素占原料重量，%,氮素占原料的重量，%,碳氮比(,C：N),干稻草,鲜人粪,鲜猪粪,42,2.5,7.8,0.63,0.85,0.60,67:1,3:1,13:1,甲烷发酵工艺:,工艺类型较多，按发酵温度、发酵方式、发酵级差的不同划分成几种类型。使用较多的是按发酵温度划分厌氧发酵工艺类型。,根据发酵温度,高温发酵工艺,:最佳温度4755,，此时有机物分解旺盛，发酵快，物料在厌氧池内停留时间短，非常适于,城市垃圾、粪便和有机污泥,的处理。,自然温度发酵,:,自然界温度影响下发酵温度发生变化的厌氧发酵。目前我国,农村,都采用这种发酵类型,高温发酵工艺高温的维持,：通常是在发酵池内,布设盘管,，通入蒸汽加热料浆。我国有的城市利用余热和废热作为高温发酵的热源，是一种技术上十分经济的办法。,发酵物料的搅拌,：高温厌氧发酵过程要求对物料进行搅拌，以迅速消除邻近蒸汽管道区域的高温状态和保持全池温度的均一。,搅拌方式,机械搅拌,:采用一定的机械装置，如提升式、叶浆式等搅拌机械进行搅拌。,充气搅拌,:将厌氧池内的沼气抽出，然后再从池底压入，产生较强的气体回流，达到搅拌的目的,充液搅拌,:从厌氧池的出料间将发酵液抽出，然后从加料管加入厌氧池内，产生较强的液体回流，达到搅拌的目的。,城市垃圾,加工、分选,破碎、筛分,轻组分,重组分,有毒有害废物,配料、制浆,水,污泥与粪便,加热,厌氧发酵池,沼气,沼气柜,剩余污泥,脱水干燥,作为农肥或处置,图9-45 城市垃圾厌氧发酵工艺流程,预处理,配料制浆,厌氧消化处理与沼气回收,厨余垃圾,脱水,破碎,厌氧发酵,菌种投加,发酵产品外运或利用,气体净化,能源回收,水处理,图,9-47,厨余垃圾厌氧发酵工艺流程,离心机等脱水机械,粗大物体如骨头,兼性和厌氧微生物菌种,去除发酵气中,H,2,S,等杂质气体,有机废物,进料,分选,料槽,废物,破碎机,天然气供应站,加气站,电网,热交换,主变电站,临时储存仓,区域供热系统,发电,热储存罐,发酵热,发酵仓,热交换,废液肥料脱水,堆肥产品,堆肥精制车间,脱水,图5.29 典型的大型工业化沼气发酵工艺流程,9.6 城市垃圾资源化新技术,一、,垃圾焚烧的发展趋势,：,气化加高温熔融焚烧,可燃气,可燃气,除尘器,热分解段,预备干燥段,垃圾,焦碳+石灰,富氧活性空气,燃烧炉,空气燃烧废气,炉渣,炉渣+金属,熔融炉,熔融段,图,9-49,移动床气化炉方式流程图,图,9-50,回转窑气化炉方式的流程,高温空气,加热器,冷却器,分离设备,高温空气,低温空气,回转窑,半焦,半焦,不燃物+半焦,粉碎机,不燃物,筒仓,可燃气,燃烧废气,垃圾,炉渣,回,转,式,熔融,炉,排渣,可燃气,粗细渣分离器,给,料,器,垃圾,气化炉,空气,粗渣,细渣,细渣,高温烟气,熔融炉,骤冷池,熔渣,空气,空气,图9-51 流化床气化炉方式的流程,二、垃圾生物处理新技术,：糖化处理、生产单细胞蛋白和生产酒精等,图9-52 废纤维素酶解制取葡萄糖的工艺流程图,化学转换,微生物转换,发酵,酶水解反应器,过滤器,三绿啶,营养剂,经灭菌破碎的纤维素,发酵槽,过滤器,经粉碎废纤维素,葡,萄,糖,浆,15%,粗,葡,萄,糖,纯,葡,萄,糖,化工原料,单细胞,蛋白质,甲醇、丙酮,等化学药品、,抗菌素、酶,pH4.8,50,纤维素,30%,酶0.1%,酶及未反应纤维素循环回路,酶（培养滤液）,单细胞蛋白（,single cell protein,简称,SCP）:,通过培养单细胞生物而获得的生物体蛋白质，又称,微生物蛋白。,这些微生物蛋白不仅蛋白质含量高于传统的蛋白质食品，而且氨基酸组成齐全，配比适当，富含人畜生长代谢必需的8种氨基酸组分和多种维生素，是理想的食品和动物饲料来源。,废纤维素,粉碎机,鼓风机,碱,碱性浆液,固液分离器,营养剂,水或循环液,水蒸汽,氧化炉,灭菌,蒸发冷却器,冷水冷却器,空气,发,酵,槽,不溶性糖渣,（使用或循环）,混凝剂,混合澄清槽,液体（使用或循环）,干燥器,干燥菌体生成物,图5.35 蔗渣生产单细胞蛋白工艺流程图,固体废物生产酒精,:许多含纤维素、淀粉和糖的废物都可用来发酵生产酒精。如稻草、玉米杆、麦杆、玉米芯以及废弃腐烂的水果等。纯酒精或汽油和酒精的混合物都可作一次燃料。,调到60,B,H,2,O,发酵槽,酵母分离器,酵母干燥,用酸净化酵母,蒸 馏,酒精液,浓酒精液40,B,粗酒精,酒糟碳,钾碱,精馏塔,脱水塔,无水酒精,板状冷却器,总容器,酵母增殖,酵母纯培养,待用发酵液蒸煮锅,H,2,SO,4,净化设备,储料器,糖蜜80,B,图,5.37,以糖蜜为原料生产酒精的工艺流程图,