蒋展鹏：环境工程学：第九章-第十一章

第九章固体废物污染控制工程本章主要内容第一节:固体废物的概述1.1固体废物的定义及分类1.2固体废物的污染途径1.3固体废物的危害第二节:固体废物的处理技术2.1固体废物的预处理2.2固体废物的处理第三节：固体废物的综合利用及资源化3.1高炉矿渣3.2粉煤灰3.3煤矸石3.4城市生活垃圾3.5城市污泥本章重点及难点本章重点：固体废物的处理方法及资源化本章难点：固体废物的处理方法第一节:固体废物的概述第九章：固体废物污染控制工程1.1固体废物的定义及分类什么是固体废物？根据《中华人民共和国固体物污染防治法》的规定，固体废物是指在生产建设、日常生活和其它活动中产生的污染环境的固态、半固态废物质。固体废物的时间性和空间性？在此时为废物，在彼时为资源在此处为废物，在彼处为资源一、定义1.1固体废物的定义及分类城市垃圾1.1固体废物的定义及分类煤矸石1.1固体废物的定义及分类电子垃圾1.1固体废物的定义及分类城市污泥1.1固体废物的定义及分类白色垃圾1.1固体废物的定义及分类按化学性质分为有机固体废物和无机固体废物。按照污染特性可将固体废物分为一般固体废物、危险废物以及放射性固体废物。按固体废物的来源可将其分为工业固体废物、城市固体废物以及其它固体废物三类。二、分类1.1固体废物的定义及分类工业固体废物矿冶业固体废物能源业固体废物钢铁业固体废物化学工业体废物石油化工业固体废物有色金属工业固体废物其它工业固体废物1.1固体废物的定义及分类城市固体废物生活垃圾城建渣土商业固体废物粪便等1.1固体废物的定义及分类其它固体废物农林业水产业等1.2固体废物污染的途径固体废物污染物净化大气污染物水污染物土壤1.2固体废物的危害侵占土地污染土壤污染水体污染大气影响环境卫生第二节：固体废物的处理技术第九章：固体废物污染控制工程2.1固体废物的预处理压实分选脱水破碎用利用机械的方法增加固体废物的聚集程度，增大容重和减少表观体积，具有减容和预稳定的作用。含水率超过90%的固体废物必须脱水，以便于包装、运输与资源化利用。将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程。利用外力克服废物质点间的内聚力使大块变小块的过程。小块分裂成细粉过程为磨碎。有利于三化处理。2.1固体废物的预处理一、固体废物的压实（原理）VsVvVmVsVvV‘m固体废物中适合压实处理的主要是压缩性能大而复原性小的物质，如金属加工出来的金属细丝，金属碎片、冰箱与洗衣机，以及纸箱、纸袋、纤维等。2.1固体废物的预处理空隙比空隙率e=Vv/Vsε=Vv/Vm越小压实程度越高湿密度干密度ρw=mm/Vmρd=ms/Vm比较实用体积减少百分比R=(Vi-Vf)/Vi×100%越大越好压缩比压缩倍数r=Vf/Vin=Vi/Vfr越小压实越好n越大压实越好一、固体废物的压实（度量）2.1固体废物的预处理二、固体废物的脱水空隙水存在颗粒间歇中的水。约占固体水分的70%左右，用浓缩法分离毛细管结合水在毛细管中充满的水分.约占水分的20%左右，采用高速离心机脱水、负压或正压过滤机脱水表面吸附水吸附在颗粒表面的水，约占水分的7%，可用加热法脱除内部水在颗粒内部或微生物细胞内的水，约占水分的3%,可采用生物法破坏细胞膜除去胞内水或高温加热法、冷冻法去除固体废物中水的存在形式2.1固体废物的预处理二、固体废物的脱水（水的存在形式）2.1固体废物的预处理浓缩脱水机械脱水重力浓缩气浮浓缩离心浓缩真空过滤脱水压滤脱水二、固体废物的脱水（方法）重力浓缩2.1固体废物的预处理气浮浓缩2.1固体废物的预处理2.1固体废物的预处理离心浓缩2.1固体废物的预处理不同浓缩法的比较2.1固体废物的预处理真空过滤脱水2.1固体废物的预处理压滤脱水板框式压滤机板框式压滤机2.1固体废物的预处理滚压带式过滤机压滤脱水2.1固体废物的预处理脱水设备的选择2.1固体废物的预处理三、固体废物的破碎影响破碎效果的因素破碎工艺破碎方法2.1固体废物的预处理影响破碎效果因素硬度结构缺陷韧性极完全、完全、中等、不完全和极不完全解理F.C邦德功指数；莫氏硬度（10级）；普氏硬度系数f∝δ压脆性柔性延展性挠性弹性等细块物料结构缺陷少，难磨；粗块多，易碎解理2.1固体废物的预处理破碎工艺破碎工艺带预先筛分和检查筛分破碎工艺单纯破碎工艺带预先筛分破碎工艺带检查筛分破碎工艺破碎工艺选择需考虑节能、处理量及破碎产品粒径大小、粒度组成、形状、硬度、密度、形状、含水率等的要求。2.1固体废物的预处理破碎方法破碎方法可分为干式破碎、湿式破碎、半干式破碎，其中干式又可分为机械能破碎和非机械能破碎。机械能破碎是利用破碎工具（如破碎机的齿板、锤子、球磨机的钢球等）对固体废物施力将其破碎的。非机械能破碎是利用电能、热能等对固体废物进行破碎的新方法，如低温破碎、热力破碎、减压破碎及超声波破碎等。2.1固体废物的预处理颚式破碎机2.1固体废物的预处理锤式破碎机2.1固体废物的预处理剪切式破碎机2.1固体废物的预处理剪切式破碎机2.1固体废物的预处理剪切式破碎机2.1固体废物的预处理辊式破碎机双齿辊破碎机单齿辊破碎机2.1固体废物的预处理冲击式破碎机2.1固体废物的预处理球磨机2.1固体废物的预处理破碎设备对比2.1固体废物的预处理四、固体废物的分选人工分选筛分重力分选磁力分选浮选电力分选其它分选方法2.1固体废物的预处理手工机械分选人工进行分选卫生条件差，但识别能力强分选原理分选方法粒度差异筛选（筛分）密度差异重力分选磁性差异磁力分选润湿性差异浮选导电性差异电力分选光电性差异光电分选摩擦性差异摩擦分选弹性差异弹跳分选2.1固体废物的预处理筛分筛分是利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗、细粒物料分离的过程。2.1固体废物的预处理筛分效率筛分效率是指实际得到的筛下产品重量与入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物料重量之比，用百分数表示。%1001QQE%100)()(E2.1固体废物的预处理影响筛分效率的主要因素筛分物料的性质粒度组成:易筛粒、难筛粒和阻碍粒含水率和含泥量：筛孔尺寸颗粒形状：球形、多角形、片状、柱状等筛分设备性能筛面种类(冲孔、编织及棒条)筛孔形状筛孔尺寸筛子运动状况筛子宽度和长度筛面倾角筛分操作条件连续、均匀给料振幅和转速及时清理和维修筛面2.1固体废物的预处理四、固体废物的分选人工分选筛分重力分选磁力分选浮选电力分选其它分选方法2.1固体废物的预处理重力分选什么是重选？重选，是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程。重力分选的介质：空气、水、重液、重悬浮液。2.1固体废物的预处理分选难易e5极易重力分选2.5e5易重力分选1.75e2.5较易重力分选1.5e1.75较难重力分选1.25e1.5难重力分选e1.25不宜采用重力分选重力分选2.1固体废物的预处理常见重力分选重介质分选是在密度较大（大于水）的介质中，使物料按密度分选的一种分选方法。（1）重介质分选（2）跳汰分选（3）风力分选（4）摇床分选（1）重介质分选2.1固体废物的预处理（1）重介质分选重介质可分为重液和重悬浮液。重液：密度高的有机溶液或无机盐溶液。稳定性好，但贵。CaCl2(1.3)；ZnCl2(2.07)；(CBr4+CCl4)(2.9)；(C2H2Br4+C3H6O)(2.4)重悬浮液：与各种磨细的颗粒与水组成的混合物。稳定性差，无毒、价廉、易回收。加重质：硅铁3.9，磁选回收；磁铁矿2.1，价廉2.1固体废物的预处理（a）分层前颗粒混杂堆积；（b）上升水流将床层抬起；（c）颗粒在水中沉降分层；（d）下降水流使床层紧密，重颗粒进入底层（2）跳汰分选在垂直变速介质中按密度分选固体废物的一种方法。2.1固体废物的预处理风选是以空气为分选介质，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选的一种方法。风选包含两个分离过程：①分离轻质部分和重质部分；②将轻质颗粒从气流中分离出来。（3）风力筛选摇床分选是在一个倾斜的床面上，借助床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的综合作用，使细粒固体废物按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。（4）摇床分选2.1固体废物的预处理四、固体废物的分选人工分选筛分重力分选磁力分选浮选电力分选其它分选方法2.1固体废物的预处理磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均运磁场中进行分选的一种处理方法。（1）一般磁选（1）一般磁选（2）磁流体分选磁力分选2.1固体废物的预处理（1）一般磁选1.强磁性物质其比磁化系数x038×10-6m3/kg，在弱磁场磁选机中可分离出这类物质。2.弱磁性物质其比磁化系数x0＝（0.19～7.5）×10-6m3/kg，在强磁场磁选机中回收。3.非磁性物质其比磁化系数x00.19×10-6m3/kg，在磁选机中可以与磁性物质分离。2.1固体废物的预处理磁力滚筒湿式CTN型永磁圆筒型磁选机（1）一般磁选顺流型逆流型半逆流型2.1固体废物的预处理顺流型2.1固体废物的预处理逆流型2.1固体废物的预处理半逆流型2.1固体废物的预处理什么是磁流体分选？磁流体分选是利用磁流体作为分选介质，在磁场或磁场电场的联合作用下产生“加重”作用，按固体废物各组分的磁性和密度的差异或磁性、导电性和密度的差异，使不同组分分离。当固体废物中各组分间的磁性差异小而密度或导电性差异较大时，采用磁流体可以有效地进行分离。（2）磁流体分选2.1固体废物的预处理磁流体是指某种能够在磁场或磁场和电场联合作用下磁化，呈现似加重现象，对颗粒产生磁浮力作用的稳定分散液。铁磁性胶粒悬浮液顺磁性盐溶液磁流体2.1固体废物的预处理顺磁性盐溶液Mn、Fe、Ni、Co、盐的水溶液。MnCl2和Mn(NO3)2溶液是较理想的分选介质。FeSO4、MnSO4、CoSO4水溶液较便宜铁磁性胶粒悬浮液采用超细粒（10mm）磁选矿胶粒作为分散介质，用油酸、煤油等非极性液体介质，并添加表面活性剂为分散剂调制而成。分选介质的要求：磁化率高、密工大、黏性低、稳定性好、无毒、无刺激味、无色透时、价廉易得。磁流体2.1固体废物的预处理四、固体废物的分选人工分选筛分重力分选磁力分选浮选电力分选其它分选方法2.1固体废物的预处理（1）浮选定义（2）浮选原理（3）浮选药剂（4）浮选工艺参数（5）浮选设备浮选2.1固体废物的预处理（1）浮选定义什么是浮选?浮选是根据不同物质被水润湿程度的差异而对其进行分离的过程。表征矿物表面润湿性的指标——接触角。2.1固体废物的预处理（2）浮选原理浮选是通过在固体废物与水调成的料浆中加入浮选药剂扩大不同组分可浮性的差异，再通入空气形无数细小气泡，使目的颗粒黏附在气泡上，并随气泡上浮于料浆表面成为泡沫后刮出，成为泡沫产品；不上浮的颗粒仍留在料浆内，通过适当处理后进行分离。2.1固体废物的预处理（3）浮选药剂捕收剂起泡剂调整剂活化剂抑制剂絮凝剂分散剂pH调整剂2.1固体废物的预处理捕收剂捕收剂：能够选择性地吸附在欲选的颗粒上,使目的颗粒表面疏水,增加可浮性,使其易于向气泡附着的药剂。可分为异极性捕收剂和非极性油类捕收剂两类。2.1固体废物的预处理起泡剂起泡剂：是一种表面活性物质，主要作用在水-气界面上，使其表面张力降低，促使空气在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的黏附和上浮过程的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。常用的起泡剂：松油、松醇油、樟油、甲酚（甲酚酸）、脂肪醇类、醚醇油、脂肪酸乙醋、丁醚油、硫酸酯和磺酸盐。2.1固体废物的