《環(huán)境工程學》 固體廢物資源化、綜合利用與最終處置

1、環(huán)境工程學第十一章固體廢物資源化、綜合利用與最終處置第三篇第三篇環(huán)境工程學環(huán)境工程學第一節(jié)第一節(jié) 固體廢物資源化的意義與資源化系統(tǒng)固體廢物資源化的意義與資源化系統(tǒng)環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章圖圖112 城市固體廢物材料回收系統(tǒng)城市固體廢物材料回收系統(tǒng)環(huán)境工程學環(huán)境工程學第三節(jié)第三節(jié) 生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收一、城市垃圾堆肥工藝一、城市垃圾堆肥工藝（一）堆肥過程基本原理（一）堆肥過程基本原理式中：式中：r0.5b-nx-z(d-nx) Sa-nw第十二章第十二章CaHbOcNd+0.5(ny+2s+r-c)O2nCwHxOyNz+sCO2+rH2O+(d-nx)NH3環(huán)境工程

2、學環(huán)境工程學 （二）好氧堆肥工藝過程（二）好氧堆肥工藝過程 1.1.發(fā)酵階段發(fā)酵階段 工藝條件：工藝條件： （1 1）碳氮比（）碳氮比（C/NC/N）：在城市垃圾中，一般的）：在城市垃圾中，一般的碳氮比在碳氮比在20:120:130:130:1之間。之間。 (2(2）含水率：發(fā)酵過程一般保證發(fā)酵物含水率）含水率：發(fā)酵過程一般保證發(fā)酵物含水率在在50506060。 （3 3）溫度）溫度 （4 4）PHPH值：值：5-85-8，開始降低，上升到，開始降低，上升到8-8.5 4.58-8.5 8.58.5 （5 5）空氣需要量）空氣需要量 2.2.熟化階段：熟化階段：C/N=12C/N=12：1 1

3、 3.3.加工加工 4.4.貯存貯存第十二章第十二章堆肥過程溫度與堆肥過程溫度與PH值的變化規(guī)律值的變化規(guī)律工廠化堆肥技術(shù)工藝流程圖工廠化堆肥技術(shù)工藝流程圖（三）堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量標準（三）堆肥產(chǎn)品的質(zhì)量標準加工、分選加工、分選破碎、篩分破碎、篩分配料、制漿配料、制漿加熱加熱厭氧消化槽厭氧消化槽沼氣柜沼氣柜城市城市垃圾垃圾有毒有害廢物有毒有害廢物重組分重組分污泥與糞便污泥與糞便水水脫水干燥脫水干燥沼氣沼氣剩余污泥剩余污泥運走處置運走處置或作農(nóng)肥或作農(nóng)肥燃氣燃氣供應供應圖圖115 城市垃圾厭氧消化工藝流程示意圖城市垃圾厭氧消化工藝流程示意圖 二、城市垃圾厭氧消化處理與沼氣回收二、城市垃圾厭氧消化處理

4、與沼氣回收 （一）垃圾預處理（一）垃圾預處理環(huán)境工程學環(huán)境工程學 （二）配料與制漿（二）配料與制漿第十二章第十二章 厭氧消化處理的廢物，需有適宜的碳氮比與碳厭氧消化處理的廢物，需有適宜的碳氮比與碳磷比。磷比。 城市垃圾多為碳源過量，氮、磷不足，通過配城市垃圾多為碳源過量，氮、磷不足，通過配料，適量投配含料，適量投配含氮、磷含量較高的物料，可滿足厭氮、磷含量較高的物料，可滿足厭氧消化條件。氧消化條件。 配料后的混合物加入適量水，使含水率大于配料后的混合物加入適量水，使含水率大于90%制成流動性漿體，以便輸送與攪拌操作，并調(diào)制成流動性漿體，以便輸送與攪拌操作，并調(diào)節(jié)漿體至事宜的節(jié)漿體至事宜的pH。

5、環(huán)境工程學環(huán)境工程學 （三）厭氧消化處理與沼氣回收（三）厭氧消化處理與沼氣回收 基本工藝參數(shù)：基本工藝參數(shù)： 1.1.設備內(nèi)水力停留時間：約設備內(nèi)水力停留時間：約3-43-4天，設計中一天，設計中一般采用般采用7-107-10天；天； 2.2.攪拌裝置與攪拌速度；攪拌裝置與攪拌速度； 3.3.操作溫度：應維持在操作溫度：應維持在55-6055-60度；度； 4.4.設備有機負荷率；設備有機負荷率； 5.5.沼氣的成分與產(chǎn)量。沼氣的成分與產(chǎn)量。第十二章第十二章 三、生物化學處理新技術(shù)在固體廢物資源三、生物化學處理新技術(shù)在固體廢物資源化中的應用化中的應用破碎破碎酶液酶液發(fā)酵發(fā)酵綠色木酶突綠色木酶突

6、變體培養(yǎng)液變體培養(yǎng)液催化水解反應催化水解反應過濾過濾發(fā)酵發(fā)酵精制精制含纖維含纖維類廢物類廢物水、酸水、酸濾液濾液15%葡萄葡萄糖液糖液純葡萄糖產(chǎn)品純葡萄糖產(chǎn)品其其他他發(fā)發(fā)酵酵產(chǎn)產(chǎn)品品酒酒精精單單細細胞胞蛋蛋白白圖圖116 酶催化水解纖維素工藝流程示意圖酶催化水解纖維素工藝流程示意圖環(huán)境工程學環(huán)境工程學第四節(jié)第四節(jié) 城市垃圾的焚燒與熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收城市垃圾的焚燒與熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的回收一、城市垃圾焚燒的發(fā)展與熱資源回收的潛力一、城市垃圾焚燒的發(fā)展與熱資源回收的潛力第十二章第十二章環(huán)境工程學環(huán)境工程學二、焚燒過程的基本條件與物料、熱量衡算二、焚燒過程的基本條件與物料、熱量衡算 （一）焚燒過程發(fā)基本條件（

7、一）焚燒過程發(fā)基本條件 1.1.燃料在焚燒爐中燃燒完畢所停留時間燃料在焚燒爐中燃燒完畢所停留時間 2.2.燃料與空氣混合的程度燃料與空氣混合的程度 3.3.燃燒過程的溫度燃燒過程的溫度第十二章第十二章（二）燃燒過程的熱量衡算與物料衡算（二）燃燒過程的熱量衡算與物料衡算表表12-3 能量衡算項目能量衡算項目輸入總熱量輸入總熱量=輸出總熱量輸出總熱量表表12-4 質(zhì)量衡算項目質(zhì)量衡算項目燃料輸入總量燃料輸入總量=燃燒產(chǎn)物總輸出量燃燒產(chǎn)物總輸出量（一）城市垃圾的處理與貯存（一）城市垃圾的處理與貯存 城市垃圾進入焚燒系統(tǒng)的必要技術(shù)條件，是城市垃圾進入焚燒系統(tǒng)的必要技術(shù)條件，是使物料中不可燃成分的含量降

8、低至使物料中不可燃成分的含量降低至5左右，粒左右，粒度小而均勻，含水率低到度小而均勻，含水率低到15以下，不含有毒有以下，不含有毒有害物質(zhì)。為保證焚燒系統(tǒng)操作的連續(xù)性，需建造害物質(zhì)。為保證焚燒系統(tǒng)操作的連續(xù)性，需建造一定容量的垃圾儲存場所。一定容量的垃圾儲存場所。三、城市垃圾焚燒系統(tǒng)三、城市垃圾焚燒系統(tǒng)環(huán)境工程學環(huán)境工程學（二）進料系統(tǒng)（二）進料系統(tǒng)第十二章第十二章環(huán)境工程學環(huán)境工程學（三）燃燒室（三）燃燒室第十二章第十二章 燃燒室是固體廢物燃燒系統(tǒng)的核心，由爐燃燒室是固體廢物燃燒系統(tǒng)的核心，由爐膛、爐箅與助燃空氣供風系統(tǒng)組成。膛、爐箅與助燃空氣供風系統(tǒng)組成。（四）廢氣排放與污染控制系統(tǒng)（四）

9、廢氣排放與污染控制系統(tǒng) 廢氣排放與污染控制系統(tǒng)包括煙氣通道、廢廢氣排放與污染控制系統(tǒng)包括煙氣通道、廢氣凈化設施與煙囪。焚燒過程產(chǎn)生的主要污染物氣凈化設施與煙囪。焚燒過程產(chǎn)生的主要污染物包括粉塵與惡臭，還有少量氮硫氧化物，主要污包括粉塵與惡臭，還有少量氮硫氧化物，主要污染控制對象是粉塵與惡臭。染控制對象是粉塵與惡臭。環(huán)境工程學環(huán)境工程學（六）焚燒爐的控制與測試系統(tǒng)（六）焚燒爐的控制與測試系統(tǒng) 1.1.運轉(zhuǎn)性能判斷裝置運轉(zhuǎn)性能判斷裝置 2.2.確定各性能的傳感器確定各性能的傳感器 3.3.設備運轉(zhuǎn)系統(tǒng)設備運轉(zhuǎn)系統(tǒng) 4.4.符合運轉(zhuǎn)性能標準的控制裝置符合運轉(zhuǎn)性能標準的控制裝置第十二章第十二章（五）排

10、渣系統(tǒng)（五）排渣系統(tǒng) 對燃盡的灰渣通過灰渣系統(tǒng)及時排除，以對燃盡的灰渣通過灰渣系統(tǒng)及時排除，以保證焚燒爐的正常工作。排渣系統(tǒng)是由爐保證焚燒爐的正常工作。排渣系統(tǒng)是由爐箅、箅、通道與履帶相連的水槽組成。通道與履帶相連的水槽組成。環(huán)境工程學環(huán)境工程學（七）熱源回收系統(tǒng)（七）熱源回收系統(tǒng)方式：方式： 1.1.與鍋爐合建焚燒系統(tǒng)，鍋爐設在燃燒室的后與鍋爐合建焚燒系統(tǒng)，鍋爐設在燃燒室的后部，使熱轉(zhuǎn)化為蒸汽回收利用部，使熱轉(zhuǎn)化為蒸汽回收利用 2.2.利用水墻式焚燒爐結(jié)構(gòu)，爐壁以縱向循環(huán)水利用水墻式焚燒爐結(jié)構(gòu)，爐壁以縱向循環(huán)水列管替代耐火材料，管內(nèi)循環(huán)水被加熱成熱水，再列管替代耐火材料，管內(nèi)循環(huán)水被加熱成熱

11、水，再通過后面相連的鍋爐生成蒸汽回收利用通過后面相連的鍋爐生成蒸汽回收利用 3.3.將加工后的垃圾與燃料按比例混合作為大型將加工后的垃圾與燃料按比例混合作為大型發(fā)電站鍋爐的混合燃料發(fā)電站鍋爐的混合燃料第十二章第十二章環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章典型連續(xù)供料型城市垃圾焚燒系統(tǒng)流程圖典型連續(xù)供料型城市垃圾焚燒系統(tǒng)流程圖環(huán)境工程學環(huán)境工程學四、焚燒爐的效率四、焚燒爐的效率第十二章第十二章式中：式中：E焚燒爐效率；焚燒爐效率； Vr單位時間排出灰渣中可燃物含量；單位時間排出灰渣中可燃物含量； Vf單位時間進料中可燃物含量。單位時間進料中可燃物含量。E=100(1-Vr/Vf)環(huán)境工程學環(huán)境工程

12、學第十二章第十二章式中：式中：Ar爐渣中含灰分濃度；爐渣中含灰分濃度； fr爐渣中含可燃物濃度。爐渣中含可燃物濃度。E=（1-(fr)）/（(Ar)+(fr)）環(huán)境工程學環(huán)境工程學五、焚燒爐的類型五、焚燒爐的類型（一）標準焚燒爐（一）標準焚燒爐第十二章第十二章環(huán)境工程學環(huán)境工程學（二）多膛焚燒爐（二）多膛焚燒爐第十二章第十二章環(huán)境工程學環(huán)境工程學（三）流化床焚燒爐（三）流化床焚燒爐第十二章第十二章環(huán)境工程學環(huán)境工程學六、固體廢物熱解處理六、固體廢物熱解處理（一）熱解原理與產(chǎn)物（一）熱解原理與產(chǎn)物第十二章第十二章垃圾熱解產(chǎn)生的氣體量與加熱溫度的關系垃圾熱解產(chǎn)生的氣體量與加熱溫度的關系環(huán)境工程學環(huán)

13、境工程學第十二章第十二章垃圾熱解產(chǎn)生的固液質(zhì)量與加熱溫度的關系垃圾熱解產(chǎn)生的固液質(zhì)量與加熱溫度的關系環(huán)境工程學環(huán)境工程學七、熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的利用與能源轉(zhuǎn)化七、熱轉(zhuǎn)化產(chǎn)品的利用與能源轉(zhuǎn)化（一）熱電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)（一）熱電轉(zhuǎn)化系統(tǒng)第十二章第十二章環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章環(huán)境工程學環(huán)境工程學（二）過程熱轉(zhuǎn)化率與效率（二）過程熱轉(zhuǎn)化率與效率第十二章第十二章式中：式中：Rp熱轉(zhuǎn)化率；熱轉(zhuǎn)化率； Hf消耗廢物燃料的有效消耗廢物燃料的有效 熱量；熱量； Eo電能輸出量。電能輸出量。Rp=Hf/E0環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章式中：式中：e熱效率；熱效率； Rt理論熱工當量。理論熱工當量。e=Rt/

14、Rp環(huán)境工程學環(huán)境工程學第五節(jié)第五節(jié) 固體廢物的最終處置固體廢物的最終處置一、最終處置的概念與途徑一、最終處置的概念與途徑第十二章第十二章 為防止固體廢物對環(huán)境造成污染，根據(jù)排放為防止固體廢物對環(huán)境造成污染，根據(jù)排放的環(huán)境條件，采取適當而必要的防護措施，以達的環(huán)境條件，采取適當而必要的防護措施，以達到被處置廢物與環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)最大限度的隔絕，到被處置廢物與環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)最大限度的隔絕，稱為固體廢物的最終處置。稱為固體廢物的最終處置。 固體廢物的最終處置途徑可歸納為兩種：陸固體廢物的最終處置途徑可歸納為兩種：陸地處理與海洋處理。地處理與海洋處理。環(huán)境工程學環(huán)境工程學二、固體廢物填埋處理二、固體廢物填

15、埋處理 （一）衛(wèi)生填埋場的選擇（一）衛(wèi)生填埋場的選擇 評價因子：評價因子： 1.1.場所有效利用面積場所有效利用面積 2.2.資源回收與預處理資源回收與預處理 3.3.運輸距離運輸距離 4.4.土壤與地形條件土壤與地形條件 5.5.氣象條件氣象條件 6.6.地表與地質(zhì)水文條件地表與地質(zhì)水文條件 7.7.地區(qū)環(huán)境條件地區(qū)環(huán)境條件 8.8.填埋場封場后的最終利用與開發(fā)填埋場封場后的最終利用與開發(fā)第十二章第十二章環(huán)境工程學環(huán)境工程學（二）衛(wèi)生填埋場的一般結(jié)構(gòu)形式（二）衛(wèi)生填埋場的一般結(jié)構(gòu)形式第十二章第十二章 垃圾填埋場結(jié)構(gòu)形式垃圾填埋場結(jié)構(gòu)形式環(huán)境工程學環(huán)境工程學（三）干燥地區(qū)填埋場填埋方法與操作（

16、三）干燥地區(qū)填埋場填埋方法與操作 1.1.地面堆埋法地面堆埋法第十二章第十二章地面堆埋型衛(wèi)生填埋場操作方式地面堆埋型衛(wèi)生填埋場操作方式環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章衛(wèi)生填埋場坡道法操作衛(wèi)生填埋場坡道法操作環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章2.開槽填埋法開槽填埋法衛(wèi)生填埋場開槽法操作圖衛(wèi)生填埋場開槽法操作圖環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章3.谷地（溝壑）填埋法谷地（溝壑）填埋法 谷地填埋場操作谷地填埋場操作環(huán)境工程學環(huán)境工程學（四）潮濕地區(qū)衛(wèi)生填埋場結(jié)構(gòu)與操作特點（四）潮濕地區(qū)衛(wèi)生填埋場結(jié)構(gòu)與操作特點第十二章第十二章 沼澤、潮汐洼地、水塘、采土與采石場都沼澤、潮汐洼地、水塘、采土與采

17、石場都可作為濕地衛(wèi)生填埋場。設計此類填埋場時需可作為濕地衛(wèi)生填埋場。設計此類填埋場時需要設置地下水抽提、排泄系統(tǒng)與氣體收集系統(tǒng)。要設置地下水抽提、排泄系統(tǒng)與氣體收集系統(tǒng)。環(huán)境工程學環(huán)境工程學（五）衛(wèi)生填埋場中氣體的產(chǎn)生與遷移（五）衛(wèi)生填埋場中氣體的產(chǎn)生與遷移 1.1.衛(wèi)生填埋場中固體廢物的分解與氣體的產(chǎn)生衛(wèi)生填埋場中固體廢物的分解與氣體的產(chǎn)生第十二章第十二章 城市垃圾一旦進入填埋場后，其中可生物降城市垃圾一旦進入填埋場后，其中可生物降解的有機組分即開始發(fā)酵分解。由初始階段的好解的有機組分即開始發(fā)酵分解。由初始階段的好氧條件向厭氧發(fā)展的過程中，氧條件向厭氧發(fā)展的過程中，N2 、CO2 和和CH4

18、三三種氣體占總產(chǎn)氣產(chǎn)量種氣體占總產(chǎn)氣產(chǎn)量90%以上，其中以上，其中CO2 ; CH4又占絕對優(yōu)勢。又占絕對優(yōu)勢。環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章2.衛(wèi)生填埋場中氣體的遷移與控制衛(wèi)生填埋場中氣體的遷移與控制（1）透氣通道控制法）透氣通道控制法 單元排氣通道單元排氣通道環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章 柵欄形排氣通道柵欄形排氣通道環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章填埋場控制氣體遷移的各種排氣通道結(jié)構(gòu)填埋場控制氣體遷移的各種排氣通道結(jié)構(gòu)環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章通氣井結(jié)構(gòu)與尺寸通氣井結(jié)構(gòu)與尺寸環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章 氣體回集系統(tǒng)圖氣體回集系統(tǒng)圖環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章（2）密封法控制氣體遷移）密封法控制氣體遷移無氣體回收系統(tǒng)無氣體回收系統(tǒng)環(huán)境工程學環(huán)境工程學第十二章第十二章不