固體廢物處理與處置教案課程名稱及代碼：固體廢物處理與處置、13130105課程英文名稱：SolidWasteTreatmentandDisposal課程所屬單位：化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境工程教研室課程面向?qū)I(yè)：環(huán)境工程本科專業(yè)教師姓名：梅運(yùn)軍教師職稱：講師所用教材：固體廢物處理與處置寧平主編本課程總學(xué)時(shí)數(shù)：60本學(xué)期總學(xué)時(shí)數(shù)：60講課：54課程設(shè)計(jì)：6課程性質(zhì)：專業(yè)必修課武漢工業(yè)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院一、課程性質(zhì)與目的本課程是專業(yè)課，是環(huán)境工程專業(yè)主要課程之一。主要講授固體廢物的來源、分類及綜合處理系統(tǒng)等基本知識(shí)；并以城市垃圾為中心講述固體廢物的收集、清運(yùn)、處理以及處置；各種處理和處置方法以及設(shè)備。固體廢物的處理及其資源化是本課程的重點(diǎn)。通過課堂教學(xué)使學(xué)生掌握必要的理論基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生參與工程設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力。二、課程教學(xué)內(nèi)容與要求第一章緒論了解固體廢物的來源、分類、污染控制、處理利用方法分類、管理及相關(guān)技術(shù)政策。第二章固體廢物的收集、貯存及清運(yùn)本章要求了解固體廢物主流城市的分類、特性，進(jìn)一步熟悉城市垃圾的收集，運(yùn)輸工藝，對(duì)收運(yùn)系統(tǒng)有初步的認(rèn)識(shí)。第三章固體廢物的預(yù)處理本章要求了解固體廢物的預(yù)處理（壓實(shí)、破碎、分選、固體廢物的脫水）的目的和使用場合，掌握各類預(yù)處理方法的原理及工藝，熟悉常用設(shè)備的主要技術(shù)性能。第四章固體廢物的物化處理本章主要要求了解浮選、浸出、固體廢物的穩(wěn)定化/固化處理的基本原理，工藝及設(shè)備要求。第五章固體廢物的生物處理本章要求掌握好氧堆肥的原理、工藝、設(shè)備及評(píng)價(jià)指標(biāo)；厭氧消化（沼氣）的原理、工藝、設(shè)備等；微生物浸出機(jī)理、工藝及其他生物處理技術(shù)。第六章固體廢物的熱處理本章要求掌握焚燒的原理、工藝及設(shè)備；熱解的原理、工藝及設(shè)備；固體廢物的其他熱處理方法等。第七章固體廢物的資源化與綜合利用掌握固體廢物資源化的概念、資源化系統(tǒng)及系統(tǒng)技術(shù)；了解工業(yè)、礦業(yè)以及農(nóng)林、城市生活垃圾的綜合利用途徑及方法。第八章固體廢物的填埋處置了解固體廢物最終處理的概念，了解各類廢物的處置方法；掌握衛(wèi)生填埋的原理、技術(shù)及主要方法。第九章危險(xiǎn)廢物及放射性固體廢物的管理了解危險(xiǎn)廢物及放射性廢物的管理辦法、危險(xiǎn)廢物的處理技術(shù)及基本要求。第一章緒論第一節(jié)：固體廢物的來源于分類教學(xué)目標(biāo):1. 了解固體廢物的來源和分類2. 掌握固體廢物的污染及其控制3. 熟悉固體廢物的處理處置方法4. 理解并掌握控制固體廢物污染技術(shù)政策教學(xué)重點(diǎn)：固體廢物的來源和分類教學(xué)難點(diǎn)：控制固體廢物污染技術(shù)政策學(xué)時(shí)安排：2學(xué)時(shí)1、固體廢物的概念：指在生產(chǎn)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的喪失了原有利用價(jià)值或者雖未喪失利用價(jià)值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)和置于容器中的氣態(tài)的物品、物質(zhì)以及法律、行政法規(guī)規(guī)定納入固體廢物管理的物品、物質(zhì)。(|中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法，2005年。)對(duì)紅色部分進(jìn)行進(jìn)一步的闡釋。固體廢物處理(treatmentofsolidwastes)。通過物理、化學(xué)、生物等不同方法，使固體廢物轉(zhuǎn)化為適于運(yùn)輸、儲(chǔ)存、資源化利用以及最終處置的一種過程。固體廢物的物理處理包括破碎、分選、沉淀、過濾、離心等處理方式，其化學(xué)處理包括焚燒、焙燒、浸出等處理方法，生物處理包括好氧和厭氧分解等處理方式。固體廢物處置(disposalofsoildwastes)。是指最終處置或安全處置，是解決固體廢物的歸宿問題，如堆置、填埋、海洋投棄等。§1固體廢物的來源和分類一.固體廢物的來源二. 固體廢物的排量參照國家環(huán)?？偩置磕甑沫h(huán)境質(zhì)量公報(bào)。三. 固體廢物的分類按組成分為有機(jī)廢物和無機(jī)廢物；按形態(tài)分為固體和泥狀；按來源可以分為工業(yè)廢物、礦業(yè)廢物、城市垃圾、農(nóng)業(yè)廢物和放射性廢物；按其危害程度可分為有害廢物和一般廢物。就其來源簡單分析。（一）工業(yè)固體廢物指工業(yè)生產(chǎn)過程中和工業(yè)加工過程產(chǎn)生的廢渣、粉塵、碎屑、污泥等。1. 冶金固體廢物2.燃料灰渣3.化學(xué)工業(yè)固體廢物4.石油工業(yè)固體廢物5.糧食、食品工業(yè)固體廢物6.其他（二）礦業(yè)固體廢物（三）城市固體廢物指居民生活、商業(yè)活動(dòng)、市政建設(shè)與維護(hù)、機(jī)關(guān)辦公等過程產(chǎn)生的固體廢物，一般分為：1.生活垃圾2.城建渣土3.商業(yè)固體廢物4.糞便（四）農(nóng)業(yè)固體廢物（五）放射性固體廢物核燃料生產(chǎn)、加工，同位素的應(yīng)用，核電站，核研究機(jī)構(gòu)，醫(yī)療單位，放射性廢物處理。（六）有害固體廢物§2固體廢物的污染及其控制一.固體廢物的污染途徑二.固體廢物污染的危害（一）侵占土地（參見國家環(huán)保總局網(wǎng)頁）（二）污染土壤（三）污染水體（四）污染大氣（五）影響環(huán)境衛(wèi)生三.固體廢物污染控制主要從兩個(gè)方面著手，一是防治固體廢物污染，二是綜合利用廢物資源。（一）改革生產(chǎn)工藝1.采用無廢或少廢技術(shù)2.采用精料3.提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命，不使過快的變成廢物。（二）發(fā)展物質(zhì)循環(huán)利用工藝（三）進(jìn)行綜合利用§3控制固體廢物污染技術(shù)政策（無害化、資源化、減量化）一、我國控制固體廢物污染技術(shù)政策的產(chǎn)生我國固體廢物污染控制工作起始于20世紀(jì)80年代初期，起步較晚，在短期內(nèi)還不可能在較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)“資源化”。因此，我國于20世紀(jì)80年代中期提出了以“資源化”、“無害化”、“減量化”作為控制固體廢物污染的技術(shù)政策，并確定今后較長段時(shí)間內(nèi)應(yīng)以“無害化”為主。本章習(xí)題與思考1、名詞解釋：固體廢物、三化、清潔生產(chǎn)2、如何區(qū)分固體廢物、廢水和廢氣？3、清潔生產(chǎn)與固體廢物污染控制有何關(guān)系？4、如何理解固體廢物是放錯(cuò)了位置的資源？5、思考固體廢物的綜合利用與可持續(xù)性發(fā)展的相互關(guān)系。第二章固體廢物的收集、貯存及清運(yùn)教學(xué)目標(biāo):1.掌握城市生活垃圾的收集及清運(yùn)2. 熟練掌握城市垃圾中轉(zhuǎn)站的設(shè)置3. 了解危險(xiǎn)廢物的收集、貯存及清運(yùn)教學(xué)重點(diǎn)：城市垃圾的收集、運(yùn)輸教學(xué)難點(diǎn)：城市垃圾的收集、運(yùn)輸學(xué)時(shí)安排：8學(xué)時(shí)§1固體廢物的收集與清運(yùn)工業(yè)固體廢物處理的原則是“誰污染，誰治理”。城市垃圾收運(yùn)并非單一階段操作過程，通常包括三個(gè)階段，構(gòu)成一個(gè)收運(yùn)系統(tǒng)。第一階段是搬運(yùn)與貯存；第二階段是收集和清除；第三階段為轉(zhuǎn)運(yùn)，特指垃圾的遠(yuǎn)途運(yùn)輸?shù)教幹脠?。這階段是收運(yùn)管理系統(tǒng)中最復(fù)雜的，耗資也最大。清運(yùn)效率和費(fèi)用的高低，主要取決下列因素：清運(yùn)操作方式；收集清運(yùn)車輛數(shù)量、裝載量及機(jī)械化裝卸程度；清運(yùn)次數(shù)、時(shí)間及勞動(dòng)定員；清運(yùn)路線。§2城市生活垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站的設(shè)置一. 清運(yùn)操作方法清運(yùn)操作方法分移動(dòng)式和固定式兩種。（一）移動(dòng)容器操作方法移動(dòng)容器操作方法是指將某集裝點(diǎn)裝滿的垃圾連容器一起運(yùn)往中轉(zhuǎn)站或處理處置場，卸空后再將空容器送回原處（一般法）或下一個(gè)集裝點(diǎn)（修改法），其收集過程示意見圖。1.操作計(jì)算收集成本的高低，主要取決于收集時(shí)間長短，因此對(duì)收集操作過程的不同單元時(shí)間進(jìn)行分析，可以建立設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和關(guān)系式，求出某區(qū)域垃圾收集耗費(fèi)的人力和物力，從而計(jì)算收集成本?？梢詫⑹占僮鬟^程分為四個(gè)基本用時(shí)，即集裝時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)間、卸車時(shí)間和非收集時(shí)間(其他用時(shí))。容器點(diǎn)攜帶空容器的Joi)(收集車自年庫來，弋¥'行程開始I點(diǎn)的空容器放在2點(diǎn).巳點(diǎn)容器運(yùn)往轉(zhuǎn)運(yùn)站滿容器運(yùn)往轉(zhuǎn)運(yùn)站空容器放在2Xf轉(zhuǎn)運(yùn)站、加工站或處置場(1>)修改一1:作法移動(dòng)容器收集操作23攜帶空容器的收蠱年回朋；工作結(jié)束(1) 集裝時(shí)間(P)對(duì)常規(guī)法，每次行程集裝時(shí)間包括容器點(diǎn)之間行駛時(shí)間，hcs滿容器裝車時(shí)間，及卸空容器放回原處時(shí)間三部分。用公式表示為：P=t+t+t式中Ps為每次行程集裝時(shí)間，h/次；匸另滿容器裝車時(shí)間，h/次；J為空容器放回原處時(shí)間，h/次；t為容器間行駛時(shí)間，h/次。UCdbc如果容器行駛時(shí)間已知，可用下面運(yùn)輸時(shí)間公式估算。(2) 運(yùn)輸時(shí)間(h)運(yùn)輸時(shí)間指收集車從集裝點(diǎn)行駛至終點(diǎn)所需時(shí)間，加上離開終點(diǎn)駛回原處或下一個(gè)集裝點(diǎn)的時(shí)間，不包括停在終點(diǎn)的時(shí)間。當(dāng)裝車和卸車時(shí)間相對(duì)恒定時(shí)則運(yùn)輸時(shí)間取決于運(yùn)輸距離和速度。從大量的不同收集車的運(yùn)輸數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸時(shí)間可以用下式近似表示：h=a+bx式中，h為運(yùn)輸時(shí)間，h/次；a為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，h/次；b為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，h/km；x為往返運(yùn)輸距離，km/次。(3) 卸車時(shí)間專指垃圾收集車在終點(diǎn)(轉(zhuǎn)運(yùn)站或處理處置場)逗留時(shí)間，包括卸車及等待卸車時(shí)間。每一行程卸車時(shí)間用符號(hào)S(h/次)表示。(4) 非收集時(shí)間非收集時(shí)間指在收集操作全過程中非生產(chǎn)性活動(dòng)所花費(fèi)的時(shí)間。常用符號(hào)3(%)表示非收集時(shí)間占總時(shí)間百分?jǐn)?shù)。因此，一次收集清運(yùn)操作行程所需時(shí)間(T)可用下式表示：hcsT=(P+S+h)/(1-3)hcshcs也可以用下式表示：T=(P+S+a+bx)/(1-3)當(dāng)求出T后，則每日每輛收1集車的行程次數(shù)用下式求出：hcsN=H/Tdhcs式中，N為每天行程次數(shù)，次/d；H為每天工作時(shí)數(shù)，h/d；其余符號(hào)同前。d每周所需收集的行程次數(shù)，即行程數(shù)可根據(jù)收集范圍的垃圾清除量和容器平均容量，用下式求出：N=V/(cf)式中，N為每周收集次數(shù)，即行程數(shù)，次/周(若計(jì)算值帶小數(shù)時(shí)，需進(jìn)值到整w數(shù)值)；V為每周清運(yùn)垃圾產(chǎn)量，m3/周；f為容器平均容量，m3/次；f為容器平均w充填系數(shù)。由此，每周所需作業(yè)時(shí)間D(d/周)為：wD=NT應(yīng)用上述公式，即可計(jì)算出移動(dòng)容器收集操作條件下的工作時(shí)間和收集次數(shù)，編制作業(yè)計(jì)劃。2計(jì)算實(shí)例某住宅區(qū)生活垃圾量約280m3/周，擬用一垃圾車負(fù)責(zé)清運(yùn)工作，實(shí)行改良操作法的移動(dòng)式清運(yùn)。已知該車每次集裝容積為8m3/次，容器利用系數(shù)為0.67，采用八小時(shí)工作制。試求為及時(shí)清運(yùn)該住宅垃圾，每周需出動(dòng)清運(yùn)多少次?累計(jì)工作多少小時(shí)?經(jīng)調(diào)查已知：平均運(yùn)輸時(shí)間為0.512h/次，容器裝車時(shí)間為0.033h/次；容器放回原處時(shí)間0.033h/次，卸車時(shí)間0.022h/次；非生產(chǎn)時(shí)間占全部工時(shí)25。解：按公式P二t+t+t=(0.033+0.033+0)h/次=0.066h/次清運(yùn)一次所需s時(shí)間，按公式t=(p+s+h)/(i-小=(0.066+0.512+0.022)/(1-0.25)h/次=0.80h/次清運(yùn)車每日進(jìn)行的集運(yùn)次數(shù)，按公式N=H/T=(8/0.8)次/d=10次/ddhcs根據(jù)清運(yùn)車的集裝能力和垃圾量，按公式N=V/(cf)=280/(8X0.67)次/周=ww53次/周每周所需要的工作時(shí)間為：D=NT=(53X0.8)h/周=42.4h/周(二)固定容器收集操作法wwhcs固定容器收集操作法是指用垃圾車到各容器集裝點(diǎn)裝載垃圾，容器倒空后固定在原地不動(dòng)，車裝滿后運(yùn)往轉(zhuǎn)運(yùn)站或處理處置場。固定容器收集法的一次行程中，裝車時(shí)間是關(guān)鍵因素。因?yàn)檠b車有機(jī)械操作和人工操作之分，故計(jì)算方法也略有不同。固定容器收集過程參見下圖。將容器內(nèi)的垃圾裝入收集車駛向下一牛樂裝點(diǎn)車庫來的空車行程開始收集路線瀟載收集車駛向處置場卸空的收集車進(jìn)行新的行程或回庫T=(P+S+a+bX)琴直功旺站或址置場scsscs1.機(jī)械裝車每一收集行程時(shí)間用下式表示：固定容器收集操作簡圖式中，T為固定容器收集法每一行程時(shí)間，h/次；P為每次行程集裝時(shí)間，h/次；其余符號(hào)同前。SCS此處，集裝時(shí)間為：Pc(t)+(N-l)(tj)式中，c為每次行程倒空的容器數(shù)，個(gè)/次；t為卸空一個(gè)容器的平均時(shí)間，h/個(gè)；N為每一UC行程經(jīng)歷的集裝點(diǎn)數(shù)；t為每一行程各集裝點(diǎn)之間平均行駛時(shí)間。如果集裝點(diǎn)平均行駛時(shí)間dbc未知，也可用公式h=a+bx進(jìn)行估算，但以集裝點(diǎn)間距離代替往返運(yùn)輸距離x(km次)。每一行程能倒空的容器數(shù)直接與收集車容積與壓縮比以及容器體積有關(guān)，其關(guān)系式：c=Vr/(cf)式中，V為收集車容積，m3/次；r為收集車壓縮比；其余符號(hào)同前。每周需要的行程次數(shù)可用下式求出：N=V/(Vr)式中，N為每周行程次數(shù)，次/周；W其余符號(hào)同前。由此每周需要的收集時(shí)間為：D=NP+t(S+a+bx)/(l-3)H若單位是h/周，則不用除以H。式中，D為每周收集時(shí)間，d/周；t為N值進(jìn)到大整數(shù)值；其余符號(hào)同前。2人工裝車WW使用人工裝車，每天進(jìn)行的收集行程數(shù)為已知值或保持不變。在這種情況下日工作時(shí)間為：P(1-s)H/N-(S+a+bx)scsd符號(hào)同前。每一行程能夠收集垃圾的集裝點(diǎn)可以由下式估算：N=60Pn/t式中，n為收集工人數(shù)，人；t為每個(gè)集裝點(diǎn)需要的集裝時(shí)間，人min/點(diǎn)；其余符號(hào)同前。每次行程的集裝點(diǎn)數(shù)確定后，即可用下式估算收集車的合適車型尺寸(載重量)VVN/r點(diǎn)數(shù)X量/壓縮比pp式中，V為每一集裝點(diǎn)收集的垃圾平均量，m3/次；其余符號(hào)同前。每周的行程數(shù)，即收集次數(shù)：NTF/N式中，T為集裝點(diǎn)總數(shù)，點(diǎn)；F為每周容器收集頻率，次/周；其余符號(hào)同前。例某住宅區(qū)共有1000戶居民，由2個(gè)工人負(fù)責(zé)清運(yùn)該區(qū)垃圾。試按固定式清運(yùn)方式，計(jì)算每個(gè)工人清運(yùn)時(shí)間及清運(yùn)車容積，已知條件如下：每一集裝點(diǎn)平均服務(wù)人數(shù)3.5人；垃圾單位產(chǎn)量1.2kg/(d人)；容器內(nèi)垃圾的容重120kg/m3；每個(gè)集裝點(diǎn)設(shè)0.12m3的容器二個(gè)；收集頻率每周一次；收集車壓縮比為2；來回運(yùn)距24km；每天工作8小時(shí)，每次行程2次；卸車時(shí)間0.10h/次；運(yùn)輸時(shí)間0.29h/次；每個(gè)集裝點(diǎn)需要的人工集裝時(shí)間為1.76分/點(diǎn)人)；非生產(chǎn)時(shí)間占15%。解按公式NH/T反求集裝時(shí)間：dhcsH=N(P+S+h)/(1-3)dscs所以P=(1w)H/N(S+h)二(1-0.15)X8/2-(0.10+0.29)h/次=scsd3.01h/次一次行程能進(jìn)行的集裝點(diǎn)數(shù)目：N=60Pn/t=(60X3.01X2/1.76)點(diǎn)/次=205點(diǎn)/次每集裝點(diǎn)每周的垃圾量換成體積數(shù)為：V=(1.2X3.5X7/120)m3/次=0.285m3/次p清運(yùn)車的容積應(yīng)大于：V=VN/r=(0.285X205/2)m3/次=29.2m3/次每星期需要進(jìn)行的行程數(shù)：N=TF/N=(1000X1/205)次/周=4.88次/周每個(gè)工人每周需要的工作時(shí)間參照式D=NP+t(S+a+bx)/(1-3)H：wwscswD=NP+t(S+a+bx)/(1)H=4.88K3.01+5(0.10+0.29(1-0.15X8d/周=wwscsw2.45d周二. 收集路線設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)收運(yùn)路線的一般步驟設(shè)計(jì)收集路線的一般步驟包括：準(zhǔn)備適當(dāng)比例的地域地形圖，圖上標(biāo)明垃圾清運(yùn)區(qū)域邊界、道口、車庫和通往各個(gè)垃圾集裝點(diǎn)的位置、容器數(shù)、收集次數(shù)等，如果使用固定容器收集法，應(yīng)標(biāo)注各集裝點(diǎn)垃圾量；資料分析，將資料數(shù)據(jù)概要列為表格；初步收集路線設(shè)計(jì)；對(duì)初步收集路線進(jìn)行比較。2. 設(shè)計(jì)收集清運(yùn)路線實(shí)例P31-35例下圖所示為某收集服務(wù)小區(qū)(步驟1已在圖上完成)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)移動(dòng)式和固定式兩種收集操作方法的收集路線。兩種收集操作方法若在每日8小時(shí)中必須完成收集任務(wù)，請(qǐng)確定處置場距B點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離可以是多少？§3危險(xiǎn)廢物的收集、貯存及清運(yùn)一、危險(xiǎn)廢物的產(chǎn)生與收集二、危險(xiǎn)廢物的貯存三、危險(xiǎn)廢物的清運(yùn)習(xí)題與思考題對(duì)習(xí)題進(jìn)一步降解P44-46。第三章固體廢物的預(yù)處理§1固體廢物的壓實(shí)教學(xué)目標(biāo):理解固體廢物的壓實(shí)目的、原理、評(píng)價(jià)設(shè)備等教學(xué)重點(diǎn)：壓實(shí)原理及設(shè)備教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)時(shí)安排：1學(xué)時(shí)壓實(shí)的概念及目的一.壓實(shí)設(shè)備與流程1設(shè)備 金屬類廢物壓實(shí)器金屬類廢物壓實(shí)器主要有三向聯(lián)合式和回轉(zhuǎn)式兩種。A三向聯(lián)合式壓實(shí)器B.回轉(zhuǎn)式壓實(shí)器 城市垃圾壓實(shí)器A.高層住宅垃圾壓實(shí)器B.城市垃圾壓實(shí)器2. 流程下圖是較為先進(jìn)的國外城市垃圾壓縮處理工藝流程。城市垃圾壓縮處理工藝流程§2固體廢物的破碎教學(xué)目標(biāo):1. 理解破碎基礎(chǔ)理論重幾個(gè)基本概念2. 熟悉常見的破碎機(jī)及其工作原理3. 低溫破碎與濕式破碎技術(shù)和應(yīng)用條件教學(xué)重點(diǎn)：基礎(chǔ)理論重幾個(gè)基本概念教學(xué)難點(diǎn)：學(xué)時(shí)安排：1學(xué)時(shí)一. 破碎的概念及目的二. 破碎的方法、破碎比和破碎流程破碎作用分為沖擊破碎、剪切破碎、擠壓破碎和摩擦破碎。圖3-1磁碎方法（«）壓碎，卩）劈碎,（c>折斷,<<!）詹曄,）沖擊皺碑破碎比：破碎過程中，原廢物粒度與破碎產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比。有兩種表示方法。（1）用廢物破碎前的最大粒度（D）與破碎后的最大粒度（d）的比值來確定maxmax破碎比（i）。Di=maxdmax（2）用廢物破碎前的平均粒度（D）與破碎后的平均粒度（d）的比值來確定cpcp破碎比（i）。Di=cpd破碎流程：單純破碎，帶預(yù)先篩分破碎工藝，帶檢查篩分破碎工藝、帶預(yù)先篩分和檢查篩分破碎工藝。2、破碎機(jī)鄂式破碎機(jī)，錘式破碎機(jī)，沖擊式破碎機(jī)，剪切式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)和球磨機(jī)等。3、低溫破碎與濕式破碎§3固體廢物的分選教學(xué)目標(biāo):1. 理解并掌握人工分選、篩分基本理論2. 掌握重力分選3.了解磁力分選4. 了解電力分選5. 了解其他分選方法6. 了解并熟悉分選回收工藝系統(tǒng)教學(xué)重點(diǎn)：篩分基本理論；重力分選；浮選教學(xué)難點(diǎn)：重力分選、磁力分選、電力分選、浮選學(xué)時(shí)安排：6學(xué)時(shí)廢物分選是根據(jù)物質(zhì)的粒度、密度、磁性，電性、光電性，摩擦性，彈性以及表面潤濕性的不同而進(jìn)行分選的?？煞譃楹Y選（分）、重力分選，磁力分選，電力分選、光電分選、摩擦及彈性分選，以及浮選等。1、篩分一、篩分基本理論1. 篩分原理通常用篩分效力來描述篩分過程的優(yōu)劣。篩分效率是指篩分時(shí)實(shí)際得到的篩下產(chǎn)物重量與原料中所含粒度小于篩孔孔徑的物料重量之比。即：X100%其中：Q為篩下物重量；Q0為入篩物料重量；a為原料中小于篩孔孔徑的顆粒重量的百分含量。2. 影響篩分效率的因素（1）固體廢物性質(zhì)的影響“易篩粒”（粒度小于篩孔3/4）“難篩?！保?）設(shè)備性能的影響篩子運(yùn)動(dòng)方式對(duì)篩分效率有較大的影響，同一種固體廢物采用不同類型的篩子進(jìn)行篩分時(shí)，其篩分效率大致如下表所示。不同類型篩子的端分效率諦子類蟄固定諦轉(zhuǎn)筒堰篩分玻率g50一60607080（3）.篩分操作條件的影響連續(xù)均勻給料，及時(shí)清理、維修篩面，篩分效率就高。3. 篩分設(shè)備及其應(yīng)用（1）固定篩：（2）滾筒篩（轉(zhuǎn)筒篩）：（3）慣性振動(dòng)篩：（4）共振篩2、重力分選一、概述重力分選原理：一個(gè)懸浮在流體介質(zhì)中的顆粒，其運(yùn)動(dòng)速度受到自身重力、介質(zhì)阻力和介質(zhì)的浮力三種力的作用。分別是F（重力）、F（介質(zhì)浮力）、F（介質(zhì)摩擦阻力）。EBD定顆粒為球形，重力F=p-V-gEsg式中：P為顆粒密度；V為顆粒體積，假sg則：sg兀，V=d3g6浮力：F=pV-gBg式中P為介質(zhì)密度；介質(zhì)摩擦阻力：F=0.5-C-V2pADDA為顆粒投影面積（在運(yùn)動(dòng)方式中：Cd為阻力系數(shù)；V為顆粒相對(duì)介質(zhì)速度，向上）。當(dāng)F、F、F三個(gè)力達(dá)到平衡時(shí)，且加速度為零時(shí)的速度為末速度，此時(shí)有:EBDF二F+FEBDCV2pAD兀兀d2CV2p即：d3（p-p）g=6s424（P-P）gdV=3CpDC是與顆粒的尺寸及運(yùn)動(dòng)狀況有關(guān)，通常用雷諾數(shù)R來表述。DeVdpVdeu式中u為流體介質(zhì)的粘度系數(shù)，Y為流體介質(zhì)的動(dòng)粘度系數(shù)。如果假定流體運(yùn)動(dòng)為層流，C=24/R。可以進(jìn)一步得出人們所熟知的斯托克斯公式：“d2g（P-P）18u影響重力分選的因素，從上式可以看出有顆粒的尺度，顆粒與介質(zhì)的密度差以及介質(zhì)的年度。重力分選的介質(zhì)有空氣、水、重液（密度大于水的液體）、重懸浮液。重液最常用的是四溴乙烷和丙酮的混合物，另一種是五氯乙烷。按介質(zhì)不同，固體廢物的重選可分為重介質(zhì)分選，跳汰分選，風(fēng)力分選和搖床分選等。二、重介質(zhì)分選（一）基本原理通常將密度大于水的介質(zhì)稱為重介質(zhì)。在重介質(zhì)中使固體廢物中的顆粒群按密度分開的方法稱為重介質(zhì)分選。為使分選過程有效地進(jìn)行，需選擇重介質(zhì)密度（P）介于固體廢物中輕物料密度（Q）和重物料密度（Q）之間，即CLWP<P<PLCW（二）對(duì)重介質(zhì)性能的要求一般要求加重質(zhì)的粒度為小于200目，占60-90，能夠均勻分散于水中，容積濃度一般為10-15。重介質(zhì)應(yīng)具有密度高，粘度低，化學(xué)穩(wěn)定性好（不與處理的廢物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)）、無毒、無腐蝕性，易回收再生等特性。（三）、重介質(zhì)分選設(shè)備目前常用的是鼓形重介質(zhì)分選機(jī)。三. 跳汰分選原理：將物料給入篩板上，形成密集的物料層，從篩板下周期性給入垂直變速的水流，透過篩板使床層松散并按密度分層，密度大的顆粒群集中到底層，透過篩板或特殊排料裝置排出成重產(chǎn)品，密度小的顆粒群進(jìn)入上層被水平水流帶到機(jī)外成為輕產(chǎn)品。跳汰介質(zhì)可以是水或者是空氣。四. 風(fēng)力分選（一）原理：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，簡稱風(fēng)選，又稱氣流分選。其分選設(shè)備按照工作氣流的主流向可以分為水平、處置和傾斜三種類型，其中以垂直氣流分選器使用最為廣泛。五. 搖床分選3磁力分選4電力分選5其他分選方法磁力分選、電選等，摩擦與跳汰分選、光電分選等。6分選回收工藝系統(tǒng)調(diào)整：主要是廢物的破碎、磨碎等，目的是得到粒度適宜，基本上是單體解離的顆粒，浮選的料漿濃度必須適合浮選的工藝要求。浮選是固體廢物資源化的一種重要技術(shù)，我國以應(yīng)用于從分煤灰中回收炭，從煤矸石中回收硫鐵礦，從焚燒爐灰渣中回收金屬等。§4固體廢物的濃縮與脫水教學(xué)目標(biāo):1. 掌握污泥的分類及特性2. 掌握污泥的性質(zhì)指標(biāo)3. 熟悉并掌握污泥處理的目的和方法4. 理解并掌握污泥中水分的存在形式及其分離性能5. 熟悉并掌握污泥調(diào)理的方法6. 掌握污泥的洗滌原理和作用7. 掌握加藥調(diào)理；熟悉熱處理；掌握熟悉污泥脫水常用設(shè)備和原理教學(xué)重點(diǎn)：污泥的性質(zhì)指標(biāo)；污泥中水分的存在形式及其分離性能；污泥調(diào)理的方法；加藥調(diào)理教學(xué)難點(diǎn)：污泥中水分的存在形式及其分離性能學(xué)時(shí)安排：4學(xué)時(shí)1 概述(一)污泥的分類及特性(1) 按來源分：(2)根據(jù)污泥從水中分離過程可分：(3)按污泥成分和性質(zhì)可分：(4)更常用的是按污泥在不同處理階段分類命名：生污泥、濃縮污泥、消化污泥、脫水干化污泥，干燥污泥及污泥焚燒灰。(二) 污泥的性質(zhì)指標(biāo)1、污泥的含水率、固體含量和體積2、污泥的脫水性能3、揮發(fā)性固體與灰分4、污泥的可消化性5、污泥中微生物(三)污泥處理的目的和方法1目的污泥處理的主要目的有三方面。(1)降低水分，減少體積，以利于污泥的運(yùn)輸、儲(chǔ)存及各種處理和處置工藝的進(jìn)行。(2)使污泥衛(wèi)生化，穩(wěn)定化。(3)通過處理可改善污泥的成分和性質(zhì)，以利于應(yīng)用并達(dá)到回收能源和資源的目的。2方法常用的污泥處理方法有濃縮、消化、脫水、干燥、焚燒、固化及最終處置。污泥的處理和處置可能在污水處理廠綜合考慮解決，也可在專門建立的污泥處理廠進(jìn)行?？梢愿鶕?jù)需要選用不問的污泥處理系統(tǒng)，常見的系統(tǒng)分為下述四類： 濃縮f機(jī)械脫水f處置脫水濾餅；濃縮f機(jī)械脫水f焚燒f處置灰分； 濃縮f消化f機(jī)械脫水f處置脫水濾餅；濃縮f消化f機(jī)械脫水f焚燒f處置灰分。2 污泥濃縮污泥含水率很高，一般有96%99%，主要有間隙水(占污泥水分總量的70)、毛細(xì)結(jié)合水(占20)、表面吸附水、內(nèi)部結(jié)合水等。污泥濃縮的目的就是降低污泥中水分，縮小污泥的體積，但仍保持其流體性質(zhì)，有利于污泥的運(yùn)輸、處理與利用。濃縮后污泥含水率仍高達(dá)85%90%以上，可以用泵輸送。污泥濃縮的方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮與離心濃縮。污泥水分示意圖一、污泥中水分的存在形式及其分離性能1. 間隙水2.毛細(xì)結(jié)合水3.表面吸附水4.內(nèi)部（結(jié)合）水（一）重力濃縮3 污泥調(diào)理（一）污泥調(diào)理的方法污泥調(diào)理是為了提高脫水效率的一種預(yù)處理。污泥調(diào)理方法有洗滌（淘洗調(diào)節(jié)）、加藥（化學(xué)調(diào)節(jié)）、熱處理及冷凍熔融法。（二）污泥的洗滌污泥的洗滌適用于消化污泥的預(yù)處理，目的是節(jié)省加藥（混凝劑）用量，降低機(jī)械脫水的運(yùn)行費(fèi)用。污泥加藥調(diào)節(jié)所用的混凝劑，一部分消耗于揮發(fā)性固體（中和膠體有機(jī)顆粒），一部分消耗于污泥水中溶解的生化產(chǎn)物。（三）加藥調(diào)理（化學(xué)調(diào)節(jié)）加藥調(diào)理就是在污泥中加入助凝劑、混凝劑等化學(xué)藥劑，促使污泥顆粒絮凝，改善其脫水性能。1助凝劑與混凝劑的分類（1）助凝劑（2）混凝劑（四）熱處理熱處理法可分為高溫加壓處理法與低溫加壓處理法兩種。1、高溫加壓處理法2、低溫加壓處理法（五）冷凍熔融處理法冷凍熔融法是為了提高污泥的沉淀性能和脫水性而使用的預(yù)處理方法。4 污泥脫水污泥脫水包括自然干化與機(jī)械脫水，其本質(zhì)上都屬于過濾脫水范疇，基本理論相同。（一）過濾基本理論過濾是給多孔過濾介質(zhì)（簡稱濾材）兩側(cè)施加壓力差而將懸濁液過濾分成濾渣及澄清液兩部分的固液分離操作。（二）過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)是濾餅的支承物，它應(yīng)具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和盡可能小的流動(dòng)阻力。工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)主要有以下幾類：（1）織物介質(zhì)（2）粒狀介質(zhì)（3）多孔固體介質(zhì)（三）過濾脫水設(shè)備真空過濾脫水設(shè)備是轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機(jī)；壓濾脫水設(shè)備主要有自動(dòng)板框壓濾機(jī)和廂式全自動(dòng)壓濾機(jī)兩種；滾壓脫水設(shè)備和離心機(jī)。第四章固體廢物的物化處理§1浮選教學(xué)目標(biāo):1. 掌握浮選的原理2. 掌握浮選的藥劑3. 熟悉并掌握污浮選的工藝4. 理解并掌握浮選設(shè)備教學(xué)重點(diǎn)：浮選的原理、浮選的藥劑、浮選的工藝教學(xué)難點(diǎn)：浮選的原理學(xué)時(shí)安排：2學(xué)時(shí)一、浮選原理浮選是在固體廢物與水調(diào)制的料漿中，加入浮選藥劑，并通人空氣形成無數(shù)細(xì)小氣泡，使欲選物質(zhì)顆粒粘附在氣泡上，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)，通過適當(dāng)處理后廢棄。二. 浮選藥劑根據(jù)藥劑在浮選過程中的作用不同，可分為捕收劑、起泡劑和調(diào)整劑三大類。（一）捕收劑常用的捕收劑有異極性捕收劑和非極性油類捕收劑兩類。1. 異極性捕收劑典型的異極性捕收劑有黃藥，油酸等。從煤矸石中回收黃鐵礦時(shí)，常用黃藥作捕收劑。2. 非極性油類捕收劑（二）起泡劑起泡劑是一種表面活性物質(zhì)，主要作用在水氣界面上，使其界面張力降低，促使空氣在料漿中彌散，形成小氣泡，防止氣泡兼并，增大分選界面，提高氣泡與顆粒的粘附和上浮過程中的穩(wěn)定性，以保證氣泡上浮形成泡沫層。（三）調(diào)整劑調(diào)整劑的種類較多，按其作用可分為以下四種：1活化劑2抑制劑3介質(zhì)的調(diào)整劑4分散與混凝劑三. 浮選設(shè)備我國應(yīng)用最多的是機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。四. 浮選工藝過程及應(yīng)用浮選工藝包括以下程序：浮選前料漿的調(diào)制；加藥調(diào)整；充氣浮選。§2溶劑浸出教學(xué)目標(biāo):1. 了解溶劑浸出的動(dòng)力學(xué)過程2. 掌握浸出過程的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理3. 掌握幾種典型的浸出反應(yīng)4. 理解影響基礎(chǔ)過程的主要因素5. 掌握浸出工藝及設(shè)備教學(xué)重點(diǎn)：浸出過程的反應(yīng)機(jī)理及幾種典型的浸出反應(yīng)教學(xué)難點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)機(jī)理學(xué)時(shí)安排：2學(xué)時(shí)溶劑浸出：用適當(dāng)?shù)娜軇┡c廢物作用使物料中有關(guān)的組分有選擇性地溶解的物理化學(xué)方法。浸出目的：使物料中有用或有害成分能選擇性地最大限度地從固相轉(zhuǎn)入液相。所以溶劑的選擇成為浸出工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，溶劑的選擇一般要注意一下幾點(diǎn)：1）對(duì)目的組分選擇性好；2）浸出率高，速率快；3）成本低，容易制取，便于回收和循環(huán)使用；4）對(duì)設(shè)備腐蝕性小。一、浸出動(dòng)力學(xué)過程過程分為如下幾個(gè)階段：1）外擴(kuò)散：2）化學(xué)反應(yīng)：3）解吸：4）反擴(kuò)散（區(qū)別于外擴(kuò)散）：二、浸出過程的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理物理溶解過程:化學(xué)溶解過程：六浸出設(shè)備（多媒體演示）§3固體廢物穩(wěn)定化/固定化處理教學(xué)目標(biāo):1. 理解并掌握衡量固化處理效果的兩項(xiàng)主要指標(biāo)2. 掌握水泥固化3. 熟悉瀝青固化4. 熟悉塑料固化5. 熟悉玻璃固化6. 熟悉其他固化方法教學(xué)重點(diǎn)：水泥固化；衡量固化處理效果的兩項(xiàng)主要指標(biāo)教學(xué)難點(diǎn)：水泥固化學(xué)時(shí)安排：3學(xué)時(shí)固體廢物的固化最早用來處理放射性污泥和蒸發(fā)濃縮液，后來用來處理電鍍污泥、鉻渣等危險(xiǎn)廢物。固體廢物的固化主要用于： 對(duì)于具有毒性或強(qiáng)反應(yīng)性等危險(xiǎn)性質(zhì)的廢物進(jìn)行處理，使得滿足填埋處置要求； 其他處理過程所產(chǎn)生的殘?jiān)?，例如焚燒產(chǎn)生的灰分的無害化處理，其目的是最終對(duì)其進(jìn)行處置； 在大量土壤被有害污染物所污染的情況下對(duì)土壤進(jìn)行去污。1概述廢物固化是用物理化學(xué)方法將有害廢物摻合并包容在密實(shí)的惰性基材中，使其穩(wěn)定化的一種過程。固化所用的惰性材料稱為固化劑。有害廢物經(jīng)過固化處理所形成的固化產(chǎn)物稱為固化體。對(duì)固化處理的基本要求包括有害廢物經(jīng)固化處理后所形成的固化體應(yīng)具有良好的抗?jié)B透性、抗浸出性，抗干濕性、抗凍融性及足夠的機(jī)械強(qiáng)度等，最好能作為資源加以利用，如作建筑基礎(chǔ)和路基材料等；固化過程中材料和能量消耗要低，增容比（即所形成的固化體體積與被固化廢物的體積之比）要低，固化工藝過程簡單、便于操作，固化劑來源豐富，價(jià)廉易得。處理費(fèi)用低。衡量固化處理效果的兩項(xiàng)主要指標(biāo)是固化體的浸出率和增容比。所謂浸出率是指固化體浸于水中或其它溶液中時(shí)，其中有害物質(zhì)的浸出速度。浸出率的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：RinaAr0(FM)t式中：R一標(biāo)準(zhǔn)比表面的樣品每天浸出的有害物質(zhì)的浸出率，g/(dcm2),ina一浸出時(shí)間內(nèi)浸出的有害物質(zhì)的量，mg，rA一樣品中含有的有害物質(zhì)的量，mg，F(xiàn)一樣品暴露表面積，cm2，M一樣品的質(zhì)量，g,t一浸出時(shí)間，do增容比是指所形成的固化體體積與被固化有害廢物體積的比值，即VC=3-iV1式中；c增容比；V 一固化體體積，m3；2V 一固化前有害廢物的體積，m3o增容比是評(píng)價(jià)固化處理方法和衡量最終成本的一項(xiàng)重要指標(biāo)。固化技術(shù)可按固化劑分為水泥固化，瀝青固化，塑料固化、玻璃固化，石灰固化等。2、水泥固化水泥固化是以水泥為固化劑將有害廢物進(jìn)行固化的一種處理方法。一.水泥固化原理水泥固化的化學(xué)反應(yīng)：水合反應(yīng)主要有以下幾個(gè)方面：(1) 硅酸三鈣的水合反應(yīng)：3CaO-SiO+xHOT2CaO-SiO-yHO+Ca(OH)TCaO-SiO-mHO+2Ca(0H)333333332(3CaO-SiO)+xHOT3CaO-2SiO-yHO+3Ca(OH)t2(CaO-SiO-mHO)+4Ca(OH)22222222(2) 硅酸二鈣的水合反應(yīng)：2CaO-SiO+xHOT2CaO-SiO-xHOTCaO-SiO-mHO+Ca(OH)22222222(2CaO-SiO)+xHOT3CaO-2SiO-yHO+Ca(OH)t2(CaO-SiO-mHO)+2Ca(OH)22222222(3) 鋁酸三鈣的水合反應(yīng)：3CaO-AlO+xHOT3CaO-AlO-xHO232232如果有Ca(OH)存在時(shí)，則變?yōu)椋?3CaOAlO+xHO+Ca(OH)T4CaOAlOmHO2322232(4) 鋁酸四鈣的水合反應(yīng)：4CaOAlO+FeO+xHOT3CaOAlOmHO+4CaOFeOmHO23232232232添加劑分為有機(jī)和無機(jī)兩大類二. 水泥固化法的應(yīng)用電鍍污泥固化處理；汞渣水泥固化處理。三. 水泥固化法的特點(diǎn)3、瀝青固化一、概述瀝青固化是以瀝青為固化劑與有害廢物在一定的溫度，配料比、堿度和攪拌作用下產(chǎn)生皂化反應(yīng)，使有害廢物均勻地包容在瀝青中，形成固化體。瀝青固化一般用于處理中、低放射水平的蒸發(fā)殘液，廢水化學(xué)處理產(chǎn)生的沉渣，焚燒爐產(chǎn)生的灰燼、塑料廢物，電鍍污泥，砷渣等。二、瀝青固化的基本方法放射性廢物瀝青固化的基本方法有高溫熔化混合蒸發(fā)法，暫時(shí)乳化法和化學(xué)乳化法三種。三、瀝青固化體的性質(zhì)及其影響因素（一）影響瀝青固化體浸出率的因素1、瀝青的種類2、廢物量、化學(xué)組成及混合狀況3、殘余水分4、某些表面活性劑的影響（二）影響瀝青固化體化學(xué)穩(wěn)定性的因素4塑料固化一、塑料固化原理塑料固化是以塑料為固化劑與有害廢物按一定的配料比，并加入適量的催化劑和填料（骨料）進(jìn)行攪拌混合，使其共聚合固化而將有害廢物包容形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性的固化體，塑料固化技術(shù)按所用塑料（樹脂）不同，可分為熱塑性塑料固化和熱固性塑料固化兩類。二、塑料固化的應(yīng)用及其特點(diǎn)（一）應(yīng)用實(shí)例（二）塑料固化法的特點(diǎn)5、玻璃固化一、玻璃固化原理玻璃固化是以玻璃原料為固化劑，將其與有害廢物以一定的配料比混合后.在高溫（9001200*）下熔融，經(jīng)退火后即可轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的玻璃固化體。玻璃固化法主要用于固化高放廢物。從玻璃固化體的穩(wěn)定性、對(duì)熔融設(shè)備的腐蝕性、處理時(shí)的發(fā)泡情況和增容比來看，硼硅酸鹽玻璃固化是最有發(fā)展前途的固化方法。二、玻璃固化方法及工藝流程（一）玻璃固化方法玻璃固化的方法可分為間歇式和連續(xù)式兩種。1、間歇式固化法2、連續(xù)式固化法（二）玻璃固化的工藝流程三、玻璃固化法的特點(diǎn)6、其他固化方法一、石灰固化（一）石灰固化原理石灰固化是以石灰為固化劑，以粉煤灰，水泥窯灰為填料，專用于固化含有硫酸鹽或亞硫酸鹽類廢渣的一種固化方法。其原理是基于水泥窯灰和粉煤灰中含有活性氧化鋁和二氧化硅，能與石灰和含有硫酸鹽、亞硫酸鹽廢渣中的水反應(yīng)，經(jīng)凝結(jié)、硬化后形成具有一定強(qiáng)度的固化體。（二）石灰固化法的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)二、自膠結(jié)固化（一）自膠結(jié)固化原理自膠結(jié)固化是將含有大量硫酸鈣或亞硫酸鈣的泥渣，在適宜的控制條件下進(jìn)行煅燒，使其部分脫水至產(chǎn)生有膠結(jié)作用的亞硫酸鈣或半水硫酸鈣（CaSO-HO）狀態(tài)，然后與特制的添加劑和填料混合成稀漿，經(jīng)凝結(jié)硬化形422成自膠結(jié)固化體。其固化體具有抗透水性高，抗微生物降解和污染物浸出率低的特點(diǎn)。（二）自膠結(jié)固化法的優(yōu)缺點(diǎn)三，水玻璃固化水玻璃固化是以水玻璃為固化劑，無機(jī)酸類（如硫酸，硝酸、鹽酸和磷酸）為助劑，與有害污泥按一定的配料比進(jìn)行中和與縮合脫水反應(yīng)，形成凝膠體，將有害污泥包容，經(jīng)凝結(jié)硬化逐步形成水玻璃固化體。水玻璃固化法具有工藝操作簡便，原料價(jià)廉易得，處理費(fèi)用低、固化體耐酸性強(qiáng)，抗透水性好，重金屬浸出率低等特點(diǎn)。此法目前尚處于試驗(yàn)階段。第五章固體廢物的生物處理教學(xué)目標(biāo):1. 掌握堆肥化概念和好氧堆肥原理；2. 了解并掌握堆肥化過程；3. 熟悉好氧堆肥程序、工藝、裝置并掌握好氧堆肥的影響因素；4. 掌握有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過程；5. 理解并掌握厭氧發(fā)酵的工藝條件及其控制；6. 熟悉發(fā)酵裝置水壓式沼氣池并掌握其設(shè)計(jì)計(jì)算。7. 掌握細(xì)菌浸出的機(jī)理及工藝教學(xué)重點(diǎn)：好氧堆肥的影響因素；厭氧發(fā)酵的工藝條件及其控制教學(xué)難點(diǎn)：厭氧發(fā)酵的工藝條件及其控制學(xué)時(shí)安排：8學(xué)時(shí)生物處理法是最主要的污水處理方法之一，人們對(duì)有機(jī)固體廢物生物轉(zhuǎn)換技術(shù)也進(jìn)行了深入的研究。（一）生物轉(zhuǎn)換理論基礎(chǔ)。1. 微生物的代謝作用2. 微生物的種類在固體廢物生物處理過程中，有各種微生物與發(fā)揮作用。微生物種類繁多，大致可以作如下分類：原核細(xì)胞類型徽生物V'真核細(xì)胞類型細(xì)菌藍(lán)竦藻真菌I霉菌I酵母菌藻類原生動(dòng)物3. 生物處理方法根據(jù)在處理過程中起作用的微生物對(duì)氧氣要求的不同，生物處理可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩類。（1）好氧生物處理法（2）厭氧生物處理化（二）固體廢物生物轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用1.堆肥化2.沼氣化§1好氧生物降解制堆肥一、堆肥化概述（一）堆肥化概念（二）好氧法堆肥原理可用反應(yīng)式分別表示為：1. 有機(jī)物的氧化不含氮有機(jī)物（CHO）的氧化xyzCHO+（x+1y-1z）OTxCO+1yHO+能量xyz222222含氮有機(jī)物（CHNOaHO）的氧化stuv2CHNOaHO+bOTCHNOCHO（堆肥）+dHO（氣）+eHO（水）+fCO+gNH+能量stuv22wxyz222232細(xì)胞質(zhì)的合成（包括有機(jī)物的氧化，并以NH作氮源）3n（CHO）+NH+（nx+ny-竺-5x）OTCHNO（細(xì)胞質(zhì)）+（nx-5）CO+1（ny-4）HO+能量xyf34225722223. 細(xì)胞質(zhì)的氧化CHNO（細(xì)胞質(zhì)）+5OT5CO+2HO+NH+能量5722223（二）堆肥化過程好氧堆肥化從廢物堆積到腐熱的微生物生化過程比較復(fù)雜，但大致可分為以下三個(gè)階段。（1）中溫階段（亦稱產(chǎn)熱階段）（2）高溫階段（3）腐熟階段二.好氧堆肥程序、工藝、裝置和影響因素(一)堆肥程序現(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)，通常由前(預(yù))處理、主發(fā)酵(亦可稱一次發(fā)酵、一級(jí)發(fā)酵或初級(jí)發(fā)酵)、后發(fā)酵(亦可稱二次發(fā)酵、二級(jí)發(fā)酵或次級(jí)發(fā)酵)、后處理、脫臭及貯存等工序組成。1.前處理2.主發(fā)酵3.后發(fā)酵4.后處理5.脫臭6.貯存(二)發(fā)酵工藝與裝置1. 間歇式發(fā)酵工藝與裝置(1)間歇式發(fā)酵工藝(2)間歇式發(fā)酵裝置：2. 連續(xù)發(fā)酵工藝與裝置(三) 影響因素影響堆肥化過程(特別是主發(fā)酵)的因素很多，對(duì)于快速高溫二次發(fā)酵堆肥工藝來說，通風(fēng)供氧、堆料含水率、溫度是最主要的發(fā)酵條件，其他尚有有機(jī)質(zhì)含量、碳氮比、碳磷比、pH值等。CHNO+0.5(nz+2s+r-d)OTnCHNO+sCO+rHO+(c-ny)NHabcd2wxyz223式中，r=0.5b-nx-3(c-ny)；s=a-nw；n為降解效率(摩爾轉(zhuǎn)化率1)；CHNO和CHHO分別代表堆肥原料和堆肥產(chǎn)物的成分。abcdwxyx例題：用一種成分為CH5qNO§的堆肥物料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的好氧堆肥化試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果，每1000kg堆料在完成堆肥化后僅剩下200kg，測定產(chǎn)品成分為CHNO，lll44試求每1000kg物料的化學(xué)計(jì)算理論需氧量。解(1)計(jì)算出堆肥物料CHNO千摩爾質(zhì)量為852kg，則參加過程的有機(jī)物摩爾315026數(shù)=(1000/852)kmol=1.173kmol；(2) 堆肥產(chǎn)品CHNO的千摩爾質(zhì)量為224kg，可算出每摩爾參加過程的殘余l(xiāng)ll44有機(jī)物摩爾數(shù)即n=200/(1.173X224)=0.76；(3) 由已知條件：a=31，b=50，c=1，d=26，w=11，x=14，z=1，y=4。可以算出r=0.550-0.76X14-3(1-0.76X1)=19.32S=31-0.76X11=22.64(4) 所需的氧量為：W=0.5(0.76X4+2X22.64+19.32-26)X1.173X32kg=781.5kg實(shí)際的堆肥化系統(tǒng)必須提供超出計(jì)算需氧量(二倍以上)的過程空氣，以保證充分的好氧條件。主發(fā)酵強(qiáng)制通風(fēng)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：靜態(tài)堆肥取0.050.2ma/(minma)堆料，動(dòng)態(tài)堆肥則依生產(chǎn)性試驗(yàn)確定。b.通風(fēng)方法與控制2. 含水率及其調(diào)節(jié)與控制在用生活垃圾制堆肥時(shí)，一般以含水率55為最佳。通常，生活垃圾的含水率均低于此值，可添加糞便或污水污泥等進(jìn)行調(diào)節(jié)。添加的調(diào)節(jié)劑與垃圾的重量比，可根據(jù)下式求出：M二(WW)/(WW)mcbm式中：M調(diào)節(jié)劑與垃圾的重量(濕重)比；6.pH7碳磷比（C/P）3. 有機(jī)物的含量4.碳氮比5.溫度四. 堆肥的農(nóng)業(yè)效用§2厭氧發(fā)酵制沼氣一.有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過程有機(jī)物厭氧發(fā)酵依次分為液化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段(如圖所示)，每一階段各有其獨(dú)特的微生物類群起作用。液化階段起作用的細(xì)菌稱為發(fā)酵細(xì)菌，包括纖維素分解菌，脂肪分解菌，蛋白質(zhì)水解菌。產(chǎn)酸階段起作用的細(xì)菌是醋酸分解菌。這兩個(gè)階段起作用的細(xì)菌統(tǒng)稱為不產(chǎn)甲烷菌。產(chǎn)甲烷階段起作用的細(xì)菌是甲烷細(xì)菌。碳水化合物有機(jī)質(zhì)：蛋白質(zhì)發(fā)酵性細(xì)菌糖類氮基議脂肪脂肪酸啊產(chǎn)氫產(chǎn)乙嚴(yán)細(xì)菌-揮發(fā)酚醇類中性化合物H;,CO決產(chǎn)甲烷細(xì)菌，ch4,h2jN?fCOjtco,宙等液優(yōu)階段1產(chǎn)麒防段>I產(chǎn)甲烷階段厭氧發(fā)酵三階段在液化階段，發(fā)酵細(xì)菌利用胞外酶對(duì)有機(jī)物進(jìn)行體外酶解，使固體物質(zhì)變成可溶于水的物質(zhì)，然后，細(xì)菌再吸收可溶于水的物質(zhì)，并將其酵解成為不同產(chǎn)物在產(chǎn)酸階段，產(chǎn)氫、產(chǎn)醋酸細(xì)菌把前一階段產(chǎn)生的一些中間產(chǎn)物丙酸、丁酸乳酸，長鏈脂肪酸、醇類等進(jìn)一步分解成醋酸和氫。在產(chǎn)甲烷階段，甲烷菌利用H/CO醋酸以及甲醇、甲酸、甲胺等C類化合物為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷。其中，H/CO和醋酸是主要基質(zhì)。一般認(rèn)為，甲烷的22形成主要來自H還原CO和醋酸的分解。根據(jù)對(duì)中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成甲烷的過程所作的研究發(fā)現(xiàn)醋酸是2厭氧發(fā)2酵中最重要的中間產(chǎn)物。二.發(fā)酵原料堆肥原料都可以作沼氣發(fā)酵原料。(一)常見沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量計(jì)算沼氣發(fā)酵原料的理論產(chǎn)氣量，可先分別測定每種發(fā)酵廚料中碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類化合物的含量，然后依據(jù)下式計(jì)算甲烷的產(chǎn)量(E)；E=0.37A+0.49B+1.04C式中E每克發(fā)酵原料的理論產(chǎn)甲烷量，L；A、B、C分別為每克發(fā)酵原料中碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂類化合物的重量g。然后，再依下式計(jì)算二氧化碳的理論產(chǎn)量(D)D=0.37A+0.49B+0.36C式中：D-每克發(fā)酵原料的理論二氧化碳產(chǎn)量，L；通過測定和用上式計(jì)算得出常用沼氣發(fā)酵原料的組分和理論產(chǎn)氣量列于教材p247表95中。（二）原料的產(chǎn)氣率和甲烷含量沼氣發(fā)酵原料產(chǎn)生率是指單位重量的原料在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣量。我國通常用原料所含總固體（TS）的量作原料單位表示原料的產(chǎn)氣量。教材p248表96中列出了常用沼氣發(fā)酵原料以及原料中主要化學(xué)成分（碳水化合物，蛋白質(zhì)和脂類）的沼氣產(chǎn)氣率和甲烷含量。（三）原料的總固體百分含量和總固體量原料的總固體百分含量和總固體量可按下式計(jì)算：WM=7X100%TSW1W=W-MTSTS式中：M發(fā)酵原料總固體百分含量，TSW發(fā)酵原料樣品重量，w"樣品在105土2°C條件下烘干衡重量，2W一發(fā)酵原料重量，w發(fā)酵原料所含總固體量。（四）原料的碳氮比厭氧發(fā)酵原料的適宜碳氮比為20：130：1,碳氮比達(dá)到35：1時(shí)，產(chǎn)氣量明顯下降。為了使發(fā)酵過程有一個(gè)較高的產(chǎn)氣量，可以降原料適當(dāng)配合，形成適宜厭氧發(fā)酵的混合原料。1. 混合原料碳氮比的計(jì)算依據(jù)下式可以計(jì)算混合原料的碳氮比，或者按要求的碳氮比計(jì)算搭配原料的數(shù)量。CX+CX+CX工CXK=1_12_2i_NX+NX+NX乙NX1122ii式中：K混合原料的碳氮比；C、N分別為原料中碳、氮含量，；X原料的重量，kg。2. 發(fā)酵料漿的配制計(jì)算原料配制成料漿，可根據(jù)料漿中所要求的總固體百分含量，計(jì)算加水量。工XMM=x100%TS乙X式中：M沼氣發(fā)酵料漿中總固體百分含量；TSX各種原料（包括水）的重量；M各種原料總固體的百分含量。三、厭氧發(fā)酵的工藝條件及其控制（一）厭氧條件（二）溫度（三）pH值（四）攪拌消化器基本設(shè)計(jì)要求(一).結(jié)構(gòu)與工作原理(二)設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)水壓式沼氣池時(shí)，需掌握的主要參數(shù)如下：(1) 氣壓:7480Pa(即80cm水柱)為宜。(2) 池容產(chǎn)氣率：池容產(chǎn)氣率系指每立方米發(fā)酵池容積1晝夜的產(chǎn)氣量，單位為m3沼氣/(m3池容d)。我國通常采用的池容產(chǎn)氣率包括0.15、0.2、0.25和0.3幾種。(3) 貯氣量:貯氣量系指氣箱內(nèi)的最大沼氣貯存量。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的最大貯氣量以12小時(shí)產(chǎn)氣量為宜，其值與有效水壓間的容積相等。(4) 池容:池容系指發(fā)酵問的容積。農(nóng)村家用水壓式沼氣池的池容積有4、6、8、10ma等幾種。(5) 投料率；投料率系指最大限度投入的料液所占發(fā)酵間容積的百分比，一般在8595%之間為宜。2. 發(fā)酵間的設(shè)計(jì)水壓式沼氣池發(fā)酵間的設(shè)計(jì)可按下列步驟進(jìn)行:(1) 確定池容(1)(2)池容用氣水平x家庭人口數(shù)預(yù)計(jì)池容產(chǎn)氣率(2) 確定貯氣量貯氣量=池容產(chǎn)氣率x池容x12(3) 計(jì)算圓筒形發(fā)酵間容積:圓筒形發(fā)酵間由池蓋、池身、池底組成(如圖所示)。三部分的容積計(jì)算公式如下:兀=6fi(3R2+fi2)=叫(廠1兀=6f2(3R2+f2)=f2(r2(3)(4)VRR2H(5)3式中:V、V、V分別是池蓋容積、池底容積、池身容積；123f、f分別為池蓋矢高、池底矢高；12r池蓋曲率半徑，它與其他尺寸的關(guān)系為：11r=一(R2+f2)(6)1 2f11r池底曲率半徑，它與其他尺寸的關(guān)系為：21r(R2+f2)(7)22f22R池體內(nèi)徑；H池身高度；綜合圓形沼氣池的內(nèi)力結(jié)構(gòu)計(jì)算、材料用量計(jì)算和施工、管理、使用技術(shù)等各種因素，一般認(rèn)為，當(dāng)池蓋矢跨比務(wù)=5，池底矢跨比召=8和池身高H=(對(duì)于4、6、8、10m3容積的小型沼氣池可取H=lm)時(shí)，沼氣池的尺寸比較合理。這樣，一旦發(fā)酵間某一尺寸被確定以后，可算出其他部分的尺寸。(4)確定進(jìn)出料管安裝位置：水壓式沼氣池進(jìn)出料管的水平位置一般都確定在發(fā)酵間直徑的兩端。進(jìn)出料管的垂直位置一般都確定在發(fā)酵間的最低設(shè)計(jì)液面高度處。該位置的計(jì)算方法如下：計(jì)算死氣箱拱的矢高：即池蓋拱頂點(diǎn)到發(fā)酵間的最高液面0-0位置的距離,如圖所示。其中死氣箱拱的矢高f)可按下式計(jì)算。死死氣雜矢高仁議動(dòng)盅2.導(dǎo)弋管3.蓄水圈4.死氣縉靈固定拱誰式中：池蓋拱頂點(diǎn)到活動(dòng)蓋下緣平面的距離(計(jì)算過程略去)，對(duì)65cm直徑的活動(dòng)蓋,，該值在1015cm之間；h一導(dǎo)氣管下露出長度，取35cm；2h一導(dǎo)氣管下口到00液面距離，一般取20-30cm。計(jì)算死氣箱客積(V)死fV=nf2(r+死)死死13式中：V、f、r分別為死氣箱容積、死氣箱矢高，池蓋曲率半徑。 求投料率：根據(jù)死氣箱容積，可計(jì)算出沼氣池投料率，公式是：V-V投料率=死x100%V式中V、V分別為沼氣池容積和死氣箱容積m3。 計(jì)算最大貯氣量（V貯）#貯=池容x池容產(chǎn)氣率x1 計(jì)算氣箱總?cè)莘e（V氣）V=V+V°氣死貯式中：V、V、V-分別為沼氣池氣箱總?cè)莘e。死氣箱