現(xiàn)代固體廢物綜合處理技術(shù)

李傳統(tǒng)，教授，工學(xué)博士，1954年生，江蘇豐縣人。1982年畢業(yè)于南京工學(xué)院動(dòng)力系獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位，1988年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)機(jī)械系獲工學(xué)碩士學(xué)位,1993年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)能源學(xué)院獲工學(xué)博士學(xué)位。1982年~2001年在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)任教，1998年晉升為教授。2001年至今在南京師范大學(xué)動(dòng)力工程學(xué)院任教，主要從事新能源與可再生能源、固體廢物的管理與處理等方面的教學(xué)與研究。1999年5月~2000年6月作為國(guó)家公派訪(fǎng)問(wèn)學(xué)者在德國(guó)杜伊斯堡大學(xué)機(jī)械系從事研究工作。2001年10月2002年1月獲DAAD資助在德國(guó)杜伊斯堡大學(xué)工學(xué)院作為客座教授從事研究工作。先后主持科研項(xiàng)目30多項(xiàng)，獲專(zhuān)利3項(xiàng)，發(fā)表論文60多篇，其中El收錄14篇；主編教材2部；獲省部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，三等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

1 緒論

1.1 固體廢物的定義、來(lái)源、特性、分類(lèi)和預(yù)測(cè)

1.1.1 固體廢物的定義

1.1.2 固體廢物的一般特性

1.1.3 固體廢物常見(jiàn)的分類(lèi)方法

1.1.4 固體廢物的來(lái)源和預(yù)測(cè)

1.2 固體廢物的組成

1.2.1 城市生活垃圾的組成

1.2.2 工業(yè)固體廢物的組成

1.2.3 危險(xiǎn)廢物的組成

1.3 固體廢物對(duì)環(huán)境的污染

1.3.1 固體廢物中的有毒有害物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的途徑

1.3.2 固體廢物對(duì)環(huán)境的影響

1.3.3 固體廢物在環(huán)境中的遷移、富集和危害指標(biāo)

1.3.4 固體廢物的危險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和累積影響評(píng)價(jià)

1.4 固體廢物及其控制標(biāo)準(zhǔn)體系

1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)體系

1.4.2 固體廢物標(biāo)準(zhǔn)體系

1.4.3 環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量

1.4.4 固體廢物處理處置標(biāo)準(zhǔn)體系的制定原則

1.5 固體廢物污染防治法規(guī)體系

1.5.1 固體廢物污染防治法規(guī)體系的組成

1.5.2 環(huán)境保護(hù)立法的權(quán)限規(guī)定

1.5.3 環(huán)境保護(hù)簡(jiǎn)明立法程序

1.6 固體廢物的管理體系

1.7 固體廢物處理技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

思考題1

2 固體廢物的采樣與分析

3 固體廢物的收集、運(yùn)輸和儲(chǔ)存

4 固體廢物的預(yù)處理

5 固體廢物堆肥

6 有機(jī)廢物發(fā)酵制取沼氣的技術(shù)

7 固體廢物焚燒技術(shù)

8 固體廢物的熱解及熱選技術(shù)

9 固體廢物氣化技術(shù)

10 固體廢物的資源化

11 固體廢物填埋技術(shù)

12 固體廢物處理過(guò)程中的污染控制

參考文獻(xiàn) 2100433B

全書(shū)共分為12章。第1章對(duì)固體廢物的定義、來(lái)源、特性、分類(lèi)和預(yù)測(cè)．固體廢物的組成，同體廢物對(duì)環(huán)境的污染，中國(guó)固體廢物污染防治法規(guī)體系和立法程序進(jìn)行了簡(jiǎn)明扼要的介紹；第2章對(duì)同體廢物的樣品的采集和預(yù)處理，元素分析和工業(yè)分析，不同基準(zhǔn)熱值的表達(dá)方法與換算方法，同體廢物分析的常用參數(shù)和方法等內(nèi)容進(jìn)行了介紹；第3章詳細(xì)介紹了工業(yè)同體廢物、城市生活垃圾和危險(xiǎn)廢物的收集、運(yùn)輸與儲(chǔ)存的常用方法，給出了不同的收集和運(yùn)輸方法的經(jīng)濟(jì)性的分析和計(jì)算方法，并介紹了設(shè)置中轉(zhuǎn)站的條件和危險(xiǎn)廢物收集和運(yùn)輸?shù)挠嘘P(guān)要求；第4章針對(duì)同體廢物的壓實(shí)、破碎、分選等預(yù)處理工序的特點(diǎn)和所采用的設(shè)備與工藝進(jìn)行了介紹，在詳細(xì)介紹常見(jiàn)的分選方法如重力分選、磁選、電力分選和光電分選的基礎(chǔ)上，給出了兩級(jí)和多級(jí)分選流程的有關(guān)計(jì)算方法，并給出了典型的同體廢物分選工藝流程圖；第5章詳細(xì)描述了好氧堆肥和厭氧堆肥的原理。對(duì)影響好氧堆肥工藝的參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，給出了好氧堆肥的有關(guān)參數(shù)的范圍，介紹了常見(jiàn)的厭氧堆肥工藝，堆肥產(chǎn)品的不同評(píng)價(jià)方法和堆肥產(chǎn)品的有關(guān)指標(biāo)，給出了堆肥廠運(yùn)行與管理的原則和堆肥廠的實(shí)例，還介紹了堆肥設(shè)備和系統(tǒng)的組成和發(fā)展趨勢(shì)；第6章介紹了有機(jī)廢物制取沼氣的條件、工藝流程，沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計(jì)，沼氣工程的應(yīng)用實(shí)例等內(nèi)容；第7章詳細(xì)介紹了同體廢物焚燒的基本原理、所需的空氣量和產(chǎn)生的煙氣量的計(jì)算方法，固體廢物燃燒爐的類(lèi)型如爐排爐、轉(zhuǎn)爐和流化床爐，焚燒爐的熱平衡計(jì)算，焚燒爐的設(shè)計(jì)原則，焚燒廠熱量利用系統(tǒng)與工藝，固體廢物焚燒廠的運(yùn)行與管理，固體廢物焚燒廠實(shí)例；第8章詳細(xì)介紹了固體廢物和生物質(zhì)的熱解原理與工藝流程，熱解動(dòng)力學(xué)模型，同體廢物和生物質(zhì)常用的熱解爐型的特點(diǎn)，熱選技術(shù)的原理和特點(diǎn)，熱選技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，同體廢物和生物質(zhì)熱解及熱選氣態(tài)產(chǎn)物的能源化利用系統(tǒng)；第9章介紹了固體廢物和生物質(zhì)氣化的基本原理和工藝流程，常見(jiàn)氣化爐的型式和特點(diǎn)．氣化熔融技術(shù)，同體廢物和生物質(zhì)氣化工藝實(shí)例；第10章對(duì)廢紙的資源化、廢塑料的資源化、廢橡膠的資源化、冶金廢渣的利用、煤矸石的資源化、粉煤灰的資源化、廢舊電池的回收與綜合利用、農(nóng)作物秸稈的資源化等內(nèi)容進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹；第11章對(duì)城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的選址、填埋工藝、滲濾液的收集與處理、填埋場(chǎng)氣體的產(chǎn)牛過(guò)程與收集方法、填埋場(chǎng)氣體的能源化與資源化利用、危險(xiǎn)廢物的填埋技術(shù)、填埋場(chǎng)的運(yùn)行與管理、填埋場(chǎng)實(shí)例等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)介紹；第12章對(duì)固體廢物不同處理過(guò)程中產(chǎn)生的同體、液體和氣體污染物的特點(diǎn)和產(chǎn)牛規(guī)律進(jìn)行丁描述，對(duì)不同型式的除坐器的除塵機(jī)理和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，詳細(xì)介紹了PCDDs和PCDFs的控制技術(shù)、酸性氣體的控制技術(shù)和NOx脫除技術(shù)，周體殘?jiān)目刂婆c綜合利用，污染物控制工藝流程舉例。

本書(shū)全面、系統(tǒng)地介紹了同體廢物的資源狀況、管理法規(guī)體系、現(xiàn)代綜合處理技術(shù)的原理、技術(shù)和典型工藝流程，反映了國(guó)內(nèi)外固體廢物綜合處理技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，適合從事環(huán)保、能源、化工等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、研究人員參考和使用，也可以作為環(huán)境工程、環(huán)境科學(xué)、熱能與動(dòng)力工程專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的本科生、研究生的教材。

固體廢物預(yù)處理是指采用物理、化學(xué)或生物方法，將固體廢物轉(zhuǎn)變成便于運(yùn)輸、儲(chǔ)存、回收利用和處置的形態(tài)。主要有壓實(shí)、破碎、分選、脫水和干燥等，也常是一種回收材料的過(guò)程。

固體廢物處理技術(shù)(一) 壓實(shí)

壓實(shí)又稱(chēng)壓縮，是利用機(jī)械的方法減少固體廢物的空隙率，增加其密度以增加物料的聚積程度。經(jīng)壓實(shí)的固體廢物，具有便于裝卸和運(yùn)輸、確保運(yùn)輸安全與衛(wèi)生、降低運(yùn)輸成本和減少填埋占地的優(yōu)點(diǎn)；又有利于制取高密度的惰性材料或建筑材料，便于儲(chǔ)存或再次利用。但壓實(shí)不適用于剛性材料、含易燃易爆成分的材料以及含水廢物，如大塊的木材、金屬、玻璃及塑料也不該壓實(shí)，因它們可能會(huì)損壞壓實(shí)設(shè)備。

固體廢物壓實(shí)的實(shí)質(zhì)，可以看作是消耗一定的壓力能，提高廢物容重的過(guò)程。當(dāng)固體廢物受到外界壓力時(shí)，各顆粒間相互擠壓、變形或破碎，從而達(dá)到重新組合的效果。根據(jù)操作情況，固體廢物的壓實(shí)設(shè)備可分為固定式和移動(dòng)式兩大類(lèi)。凡用人工或機(jī)械方法(液體方式為主)把廢物送到壓實(shí)機(jī)械中進(jìn)行壓實(shí)的設(shè)備稱(chēng)為固定式壓實(shí)器，如各種家用小型壓實(shí)器、廢物收集車(chē)上配備的壓實(shí)器及中轉(zhuǎn)站配置的專(zhuān)用壓實(shí)機(jī)等。移動(dòng)式壓實(shí)器是指在填埋現(xiàn)場(chǎng)使用的輪胎式或履帶式壓實(shí)機(jī)、鋼輪式布料壓實(shí)機(jī)以及其他專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的壓實(shí)機(jī)械。

固體廢物處理技術(shù)(二) 破碎

固體垃圾的破碎是指通過(guò)外力的作用，使大塊固體廢物分裂成小塊的過(guò)程。固體廢物破碎的目的如下：

1、容易使組成不一的廢物混合均勺，提高燃燒、熱解等處理過(guò)程的效率及穩(wěn)定性；

2、防止粗大、鋒利的廢物損壞分選、焚燒、熱解等設(shè)備：

3、減小容積，降低運(yùn)輸費(fèi)用；

4、容易通過(guò)磁選等方法回收小塊的貴重金屬；

5、破碎后的生活垃圾進(jìn)行填埋處置時(shí)壓實(shí)密度高而均勻，可加快恢復(fù)還原。

固體廢物的破碎方法可分為干式、濕式和半濕式三種。干式破碎即通常所說(shuō)的破碎。

固體廢物處理技術(shù)(三) 分選

固體廢物分選就是將固體廢物中各種有用資源或不利于后續(xù)處理工藝要求的廢物組分采用人工或機(jī)械的方法分門(mén)別類(lèi)的分離出來(lái)的過(guò)程。所謂分選是根據(jù)物質(zhì)的粒度、密度、磁性、電性、摩擦性、彈性以及表面潤(rùn)濕性等的差異，采用相應(yīng)的手段將其分離的過(guò)程。固體廢物分選的方法很多，如篩選(分)、重力分選、磁力分選、電力分選、光電分選、摩擦分選、彈性分選和浮洗等。

1、篩選

篩選是利用篩子使物料中小于篩孔的細(xì)粒物料透過(guò)篩面，而大于篩孔的粗粒物料滯留在篩面上，從而完成粗、細(xì)料分離的過(guò)程。篩選常有濕選和干選這兩種操作，固體廢物的篩選常選用干選，而且篩選時(shí)可以多個(gè)篩面同時(shí)進(jìn)行。篩選過(guò)程可分為物料分層和細(xì)粒透篩兩個(gè)過(guò)程，其中細(xì)粒透篩是分離的目的。

常用的篩分設(shè)備有固定篩、滾動(dòng)篩、慣性振動(dòng)篩、振動(dòng)篩等。其中固定篩容易堵塞，需要經(jīng)常清掃，篩分效率低，多用于粗篩作業(yè)；慣性振動(dòng)篩適用于細(xì)粒廢物的篩分，也可用于潮濕及黏性廢物的篩分；共振篩處理能力大，篩分效率高、耗電少、結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)用廣泛，適于廢物中的細(xì)粒篩分及廢物分選作業(yè)的脫水、脫重介質(zhì)和脫泥篩分等。

2、重力分選(重選)

重力分選是根據(jù)固體廢物中不同物質(zhì)間的密度差異，在運(yùn)動(dòng)介質(zhì)中所受的重力、介質(zhì)動(dòng)力和機(jī)械力的作用，使顆粒群產(chǎn)生松散分層和遷移分離，從而得到不同密度產(chǎn)品的分選過(guò)程。按介質(zhì)不同，固體廢物的重選可分為風(fēng)力分選、重介質(zhì)分選、跳汰分選和搖床分選等。

（1）風(fēng)力分選簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)選，又稱(chēng)氣流分選，是以空氣為分選介質(zhì)，在氣流作用下使固體廢物顆粒按密度和粒度進(jìn)行分選的方法。風(fēng)力分選的過(guò)程是以各種固體顆粒在空氣中的沉降規(guī)律為基礎(chǔ)的。按工作氣流主流向的不同，風(fēng)選設(shè)備可分為水平氣流風(fēng)選機(jī)(臥式風(fēng)力分選機(jī))、垂直氣流風(fēng)選機(jī)和傾斜式風(fēng)選機(jī)。

（2）重介質(zhì)分選通常將密度大于水的介質(zhì)稱(chēng)為重介質(zhì)。重介質(zhì)分選是在重介質(zhì)中使固體廢物中的顆粒群按其密度的大小分開(kāi)的方法以達(dá)到分離的目的。為能達(dá)到良好的分選效果，關(guān)鍵是重介質(zhì)的選擇。要求重介質(zhì)的密度應(yīng)介于固體廢物中輕物料密度和重物料密度之間。通常重介質(zhì)是由高密度的固體微粒和水構(gòu)成的固液兩相分散體系，它是密度比水大的非均勻介質(zhì)。其中高密度的固體微粒起著加大介質(zhì)密度的作用，故稱(chēng)其為加重質(zhì)。最常用的加重質(zhì)有硅鐵、磁鐵礦等。重介質(zhì)分選適用于分離密度相差較大的固體顆粒。

（3）跳汰分選 跳汰分選是在垂直變速介質(zhì)流中按密度分選固體廢物的一種方法，它使磨細(xì)的混合廢物中的不同粒子群，在垂直脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)介質(zhì)中按密度分層，小密度的顆粒群位于上層，大密度的顆粒群位于下層，從而實(shí)現(xiàn)物料的分離。

3、磁力分選

磁選是利用固體廢物中各種物質(zhì)的磁性差異在不均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行分選的方法。以磁選設(shè)備產(chǎn)生的磁場(chǎng)使固體廢物中的鐵磁性物質(zhì)得以分離，在固體廢物處理中，磁選主要用作回收或富集廢物中的黑色金屬，或是在某些廢物處理工藝中排除鐵質(zhì)物質(zhì)。

固體廢物依其磁性可分強(qiáng)磁性、中磁性、弱磁性和非磁性。這些不同磁性的組分通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，磁性較強(qiáng)的顆粒會(huì)被吸在磁選設(shè)備上，并隨設(shè)備運(yùn)動(dòng)被帶到一個(gè)非磁性區(qū)而脫落；而磁性弱和非磁性顆粒，由于所受磁場(chǎng)作用力小，在自身重力或離心力的作用下掉落到預(yù)定區(qū)域，從而完成磁選過(guò)程。

最常用的磁選設(shè)備是滾筒式磁選機(jī)和懸掛帶式磁選機(jī)。

4、電力分選

電選是在高壓電場(chǎng)中依據(jù)固體廢物中各種組分導(dǎo)電性能的差異實(shí)現(xiàn)分離的一種方法。通過(guò)電選既可以分離導(dǎo)體和絕緣體，也可對(duì)不同介電常數(shù)的絕緣體進(jìn)行分離。

5、浮選

浮選是依據(jù)物料表面性質(zhì)的差異在浮選劑的作用下，借助于氣泡的浮力，從物料的懸浮液中分選物料的過(guò)程，即浮選是在固體廢物與水調(diào)制的料漿中加入浮選藥劑，并通入空氣形成無(wú)數(shù)細(xì)小氣泡，使預(yù)選物質(zhì)顆粒黏附在氣泡上，隨氣泡上浮于料漿表面成為泡沫層，然后刮出回收；不浮的顆粒仍留在料漿內(nèi)，通過(guò)適當(dāng)處理后廢棄。

浮選劑大致可分為捕收劑、起泡劑、活化劑、抑制劑和介質(zhì)調(diào)節(jié)劑。

6、摩擦與彈跳分選

摩擦與彈跳分選是根據(jù)固體廢物中各組分摩擦系數(shù)和碰撞系數(shù)的差異。在斜面上運(yùn)動(dòng)或與斜面碰撞彈跳時(shí)產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)速度和彈跳軌跡而實(shí)現(xiàn)彼此分離的一種處理方法。摩擦與彈跳設(shè)備有帶式篩、斜板運(yùn)輸分選機(jī)和反彈滾筒分選機(jī)三種。

7、光電分選

利用物質(zhì)表面光反射特性的不同而分離物料的方法稱(chēng)為光電分選。這種方法已成功用于按顏色分選玻璃的工藝中。

8、渦電流分選

當(dāng)含有非磁導(dǎo)體金屬(如鉛、銅、鋅等物質(zhì))的廢物流以一定的速度通過(guò)一個(gè)交變磁場(chǎng)時(shí)，這些非磁導(dǎo)體金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)渦流。出于廢物流與磁場(chǎng)有一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度，從而對(duì)產(chǎn)生渦流的金屬片(塊)具有一個(gè)推力，排斥力隨廢物的固有電阻、導(dǎo)磁率等特性及磁場(chǎng)密度的變化速度及大小而異，利用此原理可使一些有色金屬?gòu)幕旌蠌U物流中分離比來(lái)。這是一種在固廢中回收有色金屬的有效方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。

固體廢物處理技術(shù)(四) 脫水

造紙工業(yè)廢水和污水處理后的固體廢物多是以有機(jī)物為主要成分的有機(jī)泥渣或污泥。具有有機(jī)物含量高、容易腐敗發(fā)臭、密度較小、含水率較高、呈膠狀結(jié)構(gòu)、不易脫水、流動(dòng)性較好及便于用管道輸送的特點(diǎn)。

凡含水率超過(guò)90%的固體廢物都需要進(jìn)行脫水處理，脫水方法很多，主要為濃縮脫水、機(jī)械脫水和干燥等 。

工業(yè)固體廢物綜合利用量 指通過(guò)回收、加工、循環(huán)、交換等方式，從固體廢物中提取或者使其轉(zhuǎn)化為可以利用的資源、能源和其他原材料的固體廢物量(包括當(dāng)年利用往年的工業(yè)固體廢物累計(jì)貯存量)，如用作農(nóng)業(yè)肥料、生產(chǎn)建筑材料、筑路等。綜合利用量由原產(chǎn)生固體廢物的單位統(tǒng)計(jì)。 2100433B

固體廢物處理技術(shù)(一) 物理處理

物理處理是通過(guò)濃縮或相關(guān)變化改變固體廢物結(jié)構(gòu)，但不破壞固體廢物的一種處理方法，包括壓實(shí)、破碎、分選、增稠、干燥和蒸發(fā)等，主要作為一種預(yù)處理技術(shù)。

固體廢物處理技術(shù)(二) 化學(xué)處理

化學(xué)處理是采用化學(xué)方法破壞固體廢物中的有害成分從而達(dá)到無(wú)害化，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)變成為適于進(jìn)一步處理、處置的形態(tài)。由于化學(xué)反應(yīng)條件復(fù)雜、影響因素較多，故化學(xué)處理方法通常只用在所含成分單一或所含幾種化學(xué)成分特性相似的廢物處理方面。對(duì)于混合廢物，化學(xué)處理可能達(dá)不到預(yù)期的目的?；瘜W(xué)處理方法包括氧化、還原、中和、化學(xué)沉淀、固化等。

固體廢物處理技術(shù)(三) 生物處理

生物處理是利用微生物分解固體廢物中可降解的有機(jī)物，從而達(dá)到無(wú)害化或綜合利用。固體廢物經(jīng)過(guò)生物處理，在容積、形態(tài)、組成等方面均發(fā)生重大變化，因而便于運(yùn)輸、貯存、利用和處置。生物處理方法包括好氧處理、厭氧處理和兼性厭氧處理。與化學(xué)處理方法相比，生物處理在經(jīng)濟(jì)上一般比較便宜，應(yīng)用也相當(dāng)普遍，但處理過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，處理效率有時(shí)不夠穩(wěn)定。

固體廢物處理技術(shù)(四) 焚燒處理

焚燒處理是利用燃燒反應(yīng)使固體廢物中的可燃性物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)達(dá)到減容并利用其熱能的目的。有時(shí)焚燒處理不當(dāng)可能造成局部大氣顆粒物濃度增加，因此對(duì)焚燒的場(chǎng)地及焚燒設(shè)施要有一定的注意。

固體廢物處理技術(shù)(五) 熱解處理

將固體廢物中的有機(jī)物在高溫下裂解獲取輕質(zhì)燃料。如廢塑料、廢橡膠的熱解。

固體廢物處理技術(shù)(六) 固化處理

固化處理就是采用一種固化基材，將固體廢物包覆以減少其對(duì)環(huán)境的危害，使之能較安全的運(yùn)輸和處置 。