环境工程学(王玉恒)第11章.ppt

固体废物资源化的意义与资源化系统固体废物资源化的意义与资源化系统 材料回收系统材料回收系统 生物转化产品的回收生物转化产品的回收 城市垃圾的焚烧与热转化产品的回收城市垃圾的焚烧与热转化产品的回收 固体废物最终处置固体废物最终处置 第十一章第十一章 固体废物资源化、综合利用与最终处置固体废物资源化、综合利用与最终处置q 第三节第三节 生物转化产品的回收生物转化产品的回收通过生物转化，城市垃圾中的有机物可转化为腐植肥料、通过生物转化，城市垃圾中的有机物可转化为腐植肥料、沼气或其它化学转化产品。沼气或其它化学转化产品。生物转化工艺：生物转化工艺：垃圾堆肥垃圾堆肥 厌氧生物转化厌氧生物转化 发酵技术发酵技术 城市垃圾堆肥工艺城市垃圾堆肥工艺 堆肥过程基本原理堆肥过程基本原理堆肥堆肥是指在一定的人工控制条件下，通过生物化学是指在一定的人工控制条件下，通过生物化学作用，使垃圾中的有机成分分解转化为比较稳定的作用，使垃圾中的有机成分分解转化为比较稳定的腐植肥料的过程，其实质是一种发酵过程。腐植肥料的过程，其实质是一种发酵过程。厌氧堆肥厌氧堆肥 好氧堆肥好氧堆肥 好氧堆肥工艺过程好氧堆肥工艺过程 野外人工堆肥野外人工堆肥 工厂化机械堆肥工厂化机械堆肥适用于分散的农家堆肥适用于分散的农家堆肥由市政管理部门集中城市垃圾实施社会化堆肥由市政管理部门集中城市垃圾实施社会化堆肥城市生活垃圾堆肥处理厂技术评价指标城市生活垃圾堆肥处理厂技术评价指标（CJ/T3059-1996)CJ/T3059-1996)堆肥的四个阶段：堆肥的四个阶段：发酵发酵 熟化熟化 加工加工 贮存贮存工艺条件工艺条件：碳氮比、含水率、温度、碳氮比、含水率、温度、pHpH值、空气需要量值、空气需要量“熟化熟化”就是使新发酵的肥料在相对静止状态下继续完就是使新发酵的肥料在相对静止状态下继续完成有机物的分解过程，使较难降解的有机物得到降解。成有机物的分解过程，使较难降解的有机物得到降解。主要指标：主要指标：肥料中的淀粉质被完全分解，肥料中的淀粉质被完全分解，C/N达到达到12:1左右。左右。2030:14060%6080大于4.5 好氧堆肥工序好氧堆肥工序 前（预）处理前（预）处理 主发酵主发酵 脱臭脱臭 贮存贮存 后发酵后发酵 后处理后处理去除粗大垃圾、降低不可堆肥化物质含量，并使堆肥物料粒度和去除粗大垃圾、降低不可堆肥化物质含量，并使堆肥物料粒度和含水率达到一定程度。含水率达到一定程度。堆肥产品的质量标准堆肥产品的质量标准 P571P571 堆肥处理技术工艺流程实例堆肥处理技术工艺流程实例 城市垃圾厌氧消化处理与沼气回收城市垃圾厌氧消化处理与沼气回收 垃圾预处理垃圾预处理 配料与制浆配料与制浆 厌氧消化与沼气回收厌氧消化与沼气回收通过厌气微生物的生物转化作用，将垃圾中大部分可通过厌气微生物的生物转化作用，将垃圾中大部分可生物降解的有机质分解，转化为能源产品生物降解的有机质分解，转化为能源产品沼气沼气。配料：配料：C/NC/N，C/P.C/P.制浆：加适量水制成流动性浆体，含水率应大于制浆：加适量水制成流动性浆体，含水率应大于90%90%。基本工艺参数：碳氮比基本工艺参数：碳氮比；碱度，操作温度；投料方；碱度，操作温度；投料方式与投配率；搅拌装置与搅拌速度；式与投配率；搅拌装置与搅拌速度；设备有机负荷率；沼气的成分与产设备有机负荷率；沼气的成分与产量。量。556020003000mg/L 生物化学处理新技术在固体废物资源化中的应用生物化学处理新技术在固体废物资源化中的应用q 第四节第四节 城市垃圾的焚烧与热转化产品的回收城市垃圾的焚烧与热转化产品的回收 城市垃圾焚烧的发展与热资源回收的潜力城市垃圾焚烧的发展与热资源回收的潜力自自2020世纪世纪7070年代以来，垃圾焚烧技术在发达国家得到年代以来，垃圾焚烧技术在发达国家得到了较快的发展。了较快的发展。日本的垃圾焚烧比例在日本的垃圾焚烧比例在9090年代中期已达年代中期已达75%75%，全国有，全国有大小垃圾焚烧厂接近大小垃圾焚烧厂接近19001900座。座。十九世纪末，英、美等主要工业化国家首先发展了十九世纪末，英、美等主要工业化国家首先发展了垃圾集中焚烧处理系统。垃圾集中焚烧处理系统。我国生活垃圾焚烧技术的研究起步于我国生活垃圾焚烧技术的研究起步于2020世纪世纪8080年代年代中期，中期，“八五八五”期间被列为国家科技公关项目，目期间被列为国家科技公关项目，目前仅有深圳等极少数城市采用了生活垃圾焚烧技术。前仅有深圳等极少数城市采用了生活垃圾焚烧技术。生活垃圾焚烧技术生活垃圾焚烧技术 化学工业出版社化学工业出版社 垃圾焚烧的热资源回收潜力垃圾焚烧的热资源回收潜力城市垃圾的焚烧处理与否，重要取决于其城市垃圾的焚烧处理与否，重要取决于其可燃性可燃性及及热值热值。城市垃圾起燃城市垃圾起燃温度较低，有温度较低，有适度热值，具适度热值，具备焚烧与热源备焚烧与热源回收的条件。回收的条件。焚烧过程基本条件与物料、热量衡算焚烧过程基本条件与物料、热量衡算 焚烧过程控制参数焚烧过程控制参数(3T)(3T)焚烧温度焚烧温度 停留时间停留时间 混合程度混合程度 焚烧过程热量衡算与物料衡算焚烧过程热量衡算与物料衡算 过剩空气过剩空气 焚烧过程热量衡算与物料衡算焚烧过程热量衡算与物料衡算燃烧过程是能量转化燃烧过程是能量转化与物质相变的过程，与物质相变的过程，因而遵循因而遵循能量守衡能量守衡与与质量守衡质量守衡规律。规律。燃烧过程的能量与燃烧过程的能量与质量衡算关系是焚烧质量衡算关系是焚烧炉或锅炉设计的主要炉或锅炉设计的主要依据。依据。焚烧处理技术标准焚烧处理技术标准适用于焚烧量在适用于焚烧量在20kg/h20kg/h以上，以上，500kg/h500kg/h以下的以下的小小型焚烧炉型焚烧炉(HJ/T-18-1996)(HJ/T-18-1996)适用于医疗垃圾焚烧的适用于医疗垃圾焚烧的医疗垃圾焚烧环境卫生医疗垃圾焚烧环境卫生标准标准(CJ3036-1995)(CJ3036-1995)有关危险废物和城市垃圾焚烧处理环境保护的标有关危险废物和城市垃圾焚烧处理环境保护的标准正在制定过程中准正在制定过程中 城市垃圾焚烧系统城市垃圾焚烧系统 城市垃圾的处理与贮存城市垃圾的处理与贮存 进料系统进料系统 燃烧室燃烧室 废气排放与污染控制系统废气排放与污染控制系统 排渣系统排渣系统 焚烧炉的控制与测试系统焚烧炉的控制与测试系统 热源回收系统热源回收系统降低含水率，分选，降低含水率，分选，破碎，干燥等破碎，干燥等 燃烧室燃烧室组成：组成：炉膛、炉篦、空气供应系统炉膛、炉篦、空气供应系统单室方型、多室型、垂直循环型、复式方型、旋转窑单室方型、多室型、垂直循环型、复式方型、旋转窑燃烧过程：燃烧过程：初级阶段，次级燃烧阶段。初级阶段，次级燃烧阶段。焚烧炉设计的主要内容：焚烧炉设计的主要内容：燃烧室的燃烧室的尺寸尺寸与与室数室数。炉篦炉篦 功能功能 结构类型结构类型 设计原则设计原则取决于焚烧炉取决于焚烧炉燃烧负荷燃烧负荷影响燃烧效率影响燃烧效率 废气排放与污染控制系统废气排放与污染控制系统组成：组成：烟气通道、废气净化设施、烟囱烟气通道、废气净化设施、烟囱 焚烧过程产生的主要污染物焚烧过程产生的主要污染物 主要控制对象：主要控制对象：粉尘污染控制的常用设施粉尘污染控制的常用设施废气通过选用的除尘设施，含尘量应达到国家允许排废气通过选用的除尘设施，含尘量应达到国家允许排放废气的标准。放废气的标准。粉尘与气味粉尘与气味 烟囱的作用烟囱的作用建立焚烧炉中的负压度；建立焚烧炉中的负压度；稀释扩散作用。稀释扩散作用。焚烧炉的控制与测试系统焚烧炉的控制与测试系统 焚烧炉控制系统的四个部分焚烧炉控制系统的四个部分 运转性能判断装置运转性能判断装置 确定各性能的传感器（仪表）确定各性能的传感器（仪表）设备运转系统设备运转系统 符合运转性能标准的控制装置符合运转性能标准的控制装置 一般焚烧系统应用的控制系统一般焚烧系统应用的控制系统 供风控制供风控制 炉温、炉压与冷却系统的控制炉温、炉压与冷却系统的控制 收尘系统控制收尘系统控制 一般焚烧系统应用的测试一般焚烧系统应用的测试压力、温度、流量的指示，压力、温度、流量的指示，烟气污染物浓度指示与警报系统。烟气污染物浓度指示与警报系统。焚烧炉热回收系统三种方式焚烧炉热回收系统三种方式与锅炉合建焚烧系统，锅炉设在燃烧室的后部，使热与锅炉合建焚烧系统，锅炉设在燃烧室的后部，使热转化为蒸汽回收利用；转化为蒸汽回收利用；利用水墙式焚烧炉结构，炉壁以纵向循环水列管替代利用水墙式焚烧炉结构，炉壁以纵向循环水列管替代耐火材料，管内循环水被加热成热水，再通过后面相耐火材料，管内循环水被加热成热水，再通过后面相连的锅炉生成蒸汽回收利用；连的锅炉生成蒸汽回收利用；将加工后的垃圾与燃料按比例混合作为大型发电站锅将加工后的垃圾与燃料按比例混合作为大型发电站锅炉的混合材料。炉的混合材料。焚烧炉的效率焚烧炉的效率 炉渣中可燃物剩余率关系式炉渣中可燃物剩余率关系式 等值浓度公式等值浓度公式单位时间排出灰渣中可单位时间排出灰渣中可燃物含量燃物含量单位时间进料中单位时间进料中可燃物含量可燃物含量炉渣中含可燃物炉渣中含可燃物浓度浓度炉渣中含灰分炉渣中含灰分浓度浓度 焚烧炉类型焚烧炉类型 标准焚烧炉标准焚烧炉 多膛焚烧炉多膛焚烧炉 水墙式锅炉水墙式锅炉 流化床焚烧炉流化床焚烧炉属于小型炉，适用于日处理垃圾属于小型炉，适用于日处理垃圾4545吨以下。吨以下。工业中常见的燃烧炉，可适用于各类固体废物的焚烧。工业中常见的燃烧炉，可适用于各类固体废物的焚烧。极适于城市垃圾与污水厂污泥混合料的焚烧。极适于城市垃圾与污水厂污泥混合料的焚烧。不适于含过多聚氯乙烯塑料的废物。不适于含过多聚氯乙烯塑料的废物。适于细小颗粒固体废物的焚烧，不适于含有易熔或结适于细小颗粒固体废物的焚烧，不适于含有易熔或结渣的废物。渣的废物。固体废物热解处理固体废物热解处理 热解原理与产物热解原理与产物将固体废物置于缺氧的高温条件下，在分解与缩合的将固体废物置于缺氧的高温条件下，在分解与缩合的共同作用下，其中热不稳定性的有机化合物将发生裂共同作用下，其中热不稳定性的有机化合物将发生裂解，转化为分子量较小的气态、液态与固态组分。解，转化为分子量较小的气态、液态与固态组分。热解与焚烧的区别热解与焚烧的区别焚烧焚烧是在高电极电位条件下的氧化放热分解反应；是在高电极电位条件下的氧化放热分解反应；热解热解是在低电极电位下的吸热分解反应。是在低电极电位下的吸热分解反应。热解处理中的产物热解处理中的产物气相、液相、固相气相、液相、固相产物组分分布与加热温度有显著关系。产物组分分布与加热温度有显著关系。热解工艺与设备热解工艺与设备 Purox系统系统 热解过程主要控制因素热解过程主要控制因素 操作温度操作温度 升温速度升温速度 固体废物燃料的理化性质与停留时间固体废物燃料的理化性质与停留时间 热转化产品的利用与能源转化热转化产品的利用与能源转化 热电转化系统热电转化系统 过程热转化率与效率过程热转化率与效率 热转化率热转化率 热效率热效率消耗废物燃料消耗废物燃料的有效热量的有效热量电能输出量电能输出量理论热功当量理论热功当量q 第五节第五节 固体废物最终处置固体废物最终处置 最终处置的概念与途径最终处置的概念与途径 处置对象处置对象无任何使用意义的城市垃圾中的某些成分、工业废无任何使用意义的城市垃圾中的某些成分、工业废渣、经处理与资源回收后剩余的无用废物、各类有渣、经处理与资源回收后剩余的无用废物、各类有毒有害固体废物毒有害固体废物.处置途径处置途径 陆地处置陆地处置 海洋处置海洋处置 最终最终处置的概念处置的概念 固体废物填埋处理固体废物填埋处理 卫生填埋场的选择卫生填埋场的选择 场地有效利用面积场地有效利用面积 资源回收与预处理资源回收与预处理 运输距离运输距离 土壤与地形条件土壤与地形条件 气象条件气象条件 地表与地质水文条件地表与地质水文条件 地区环境条件地区环境条件 填埋场完成封场后的最终利用与开发填埋场完成封场后的最终利用与开发 卫生填埋卫生填埋城市生活垃圾卫生填埋技术标准城市生活垃圾卫生填埋技术标准(CJJ17-88)(CJJ17-88)总原则：总原则：以合理的技术、经以合理的技术、经济方案，尽量少的投资，达济方案，尽量少的投资，达到最理想的经济效益，实现到最理想的经济效益，实现保护环境的目的。保护环境的目的。卫生填埋场的一般结构形式卫生填埋场的一般结构形式固体填埋场剖面图固体填埋场剖面图 干燥地区填埋场填埋方法与操作干燥地区填埋场填埋方法与操作 地面堆埋法地面堆埋法 开槽填埋法开槽填埋法 谷地（沟壑）填埋法谷地（沟壑）填埋法主要应用于地形、地质条件不宜开挖沟槽的平原区。主要应用于地形、地质条件不宜开挖沟槽的平原区。适用于地面有足够深度的可采土壤，且地下水位较适用于地面有足够深度的可采土壤，且地下水位较深的地区。深的地区。可用于有天然或人为谷地与沟壑可利用的地区。可用于有天然或人为谷地与沟壑可利用的地区。潮湿地区卫生填埋场潮湿地区卫生填埋场沼泽与潮汐洼地；水塘；采土、采石场沼泽与潮汐洼地；水塘；采土、采石场应特别注意防止地下水的污染及填埋结构的稳定性应特别注意防止地下水的污染及填埋结构的稳定性等问题。等问题。因此，需要设置地下水抽提、排泄系统与因此，需要设置地下水抽提、排泄系统与气体收集系统。气体收集系统。湿地填埋场通常分隔成若干单元或储留槽，每一单元或湿地填埋场通常分隔成若干单元或储留槽，每一单元或储留槽满足一年的填埋量。储留槽满足一年的填埋量。卫生填埋场中气体的产生与迁移卫生填埋场中气体的产生与迁移 控制填埋场气体迁移扩散的方法控制填埋场气体迁移扩散的方法 透气通道控制法透气通道控制法 密封法控制气体迁移密封法控制气体迁移 卫生填埋场中固体废物的分解与气体的产生卫生填埋场中固体废物的分解与气体的产生 填埋场中气体的迁移与控制填埋场中气体的迁移与控制 气体的迁移气体的迁移 填埋场气体产气阶段填埋场气体产气阶段、初始调整阶段、初始调整阶段、过程转移阶段、过程转移阶段、酸性阶段、酸性阶段、产甲烷阶段、产甲烷阶段、稳定化阶段、稳定化阶段 填填埋埋场场排排气气通通道道 卫生填埋场中浸沥液（渗滤液）的产生与迁移控制卫生填埋场中浸沥液（渗滤液）的产生与迁移控制渗滤液来源渗滤液来源 直接降水直接降水 地表径流地表径流 地表灌溉地表灌溉 地下水地下水 废物中水分废物中水分 覆盖材料中的水分覆盖材料中的水分 有机物分解生成水有机物分解生成水 填埋场中渗滤液的迁移与控制填埋场中渗滤液的迁移与控制 渗滤液的控制方法渗滤液的控制方法 渗滤液的迁移渗滤液的迁移废物层废物层排水层排水层排水管排水管隔水衬层隔水衬层渗滤液收排系统渗滤液收排系统高平平高平平.垃圾填埋场渗滤液的处理方法综述垃圾填埋场渗滤液的处理方法综述J.石家庄铁道学院学石家庄铁道学院学报报,2003,16(2).填填埋埋场场中中的的水水运运移移 危险废物危险废物安全填埋安全填埋危险废物填埋污染控制标准（危险废物填埋污染控制标准（GB 18598-GB 18598-20012001）列入国家危险废物名录或者根据国家规定列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定具有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。危险特性的废物。固体废物土地耕作处理固体废物土地耕作处理 固体废物海洋处理固体废物海洋处理 海洋倾倒海洋倾倒 远洋焚烧处理远洋焚烧处理 深井灌注处理深井灌注处理将固体废物液体化，用强制性措施注入与饮用地下水隔将固体废物液体化，用强制性措施注入与饮用地下水隔绝的可渗性岩层内。绝的可渗性岩层内。本章小结固体废物资源化的意义堆肥的种类和过程固体废物焚烧和热解的基本原理和过程最终处置的涵义与处置途径卫生填埋场的分类、气体和渗滤液的迁移及解决途径