固体废物处理与处置教案

《固体废物处理与处置》教案学院、系：化工与环境工程学院任课教师：范俊玲授课专业：环境工程课程学分：1.5学分课程总学时：36学时课程周学时：4学时注：本页为每次课教案首页第一节固体废物的概述一、固体废物的定义凡人类一切活动过程产生的，且对所有者已不再具有使用价值而被废弃的固态或半固态物质，通称为固体废物。各类生产活动中产生的固体废物俗称废渣(residue)，生活活动中产生的固体废物则称为垃圾(refuse)。“固体废物”实际上只是针对原所有者而言。在任何生产或生活过程中，所有者对原料、商品或消费品，往往仅利用了其中某些有效比分，而对于原所有者不再具有使用价值的大多数固体废物中仍含有其他生产行业中需要的成分，经过一定的技术环节，可以转变为有关行业的生产原料，甚至可以直接使用。可见，固体废物的概念随时、空的变迁而具有相对性。提倡资源的社会再循环，目的是充分利用资源，增加社会与经济效益，减少废物处置的数量，以利社会发展。二、固体废物的分类1.工业固体废物2.矿业固体废物3.城市固体废物4.农业固体废物5.放射性固体废物6.有害固体废物三、固体废物对人类环境的危害固体废物固然有可资源化的一面，但其对人类环境的危害是严重的，且是多方面的，在某些上次课复习：新开课！本次课题（或教材章节题目）：第一章绪论教学要求：（1）掌握固体废物概况；（2）了解有毒有害固体废物的鉴别重点：固体废物概况及有毒有害固体废物的鉴别难点：有毒有害固体废物的鉴别教学手段及教具：采用多媒体教学课件讲授内容及时间分配：第一章绪论•第一节固体废物的概述•第二节固体废物的性质共2课时，讲授课后作业有毒有害固体废物的定义及其性质，如何鉴别？固体废弃物的定义？参考资料北京市环境卫生科学研究所编著，国外城市固体废物处理（第一集）中国环境科学出版社领域甚至超过废水与废气。其危害可以归纳为如下几个万面：（一）占据大量土地由于大量固体废物的产生与积累，已有大片土地被堆占。随着时间的延续，固体废物的堆积量还将不断的增加。这对人口众多、可耕地面积较少的我国而言，将是极大威胁。（二）污染土壤与水体、危害人类键康固体废物是多种污染物的集合体，在大量露天堆置条件下，经长期降水的淋溶、地表径流的渗沥，其中各类污染物质随水流扩散至土壤、地下水与地表水源中，通过食物链与饮用水危害人体健康。并可导致土地盐碱化等危害。（三）污染大气、影响环境卫生固体废物在自然环境中堆置，可通过气象作用产生的飞尘微生物作用产生的恶臭、以及化学反应产生的有害气体等污染大气。此外，废物的堆置亦为蚊、蝇与寄生虫的滋生提供了有利的场所，有导致传染疾病的潜在威胁。总之，固体废物对人类环境的危害具有多样性、长期性与潜在性。四、固体废物污染控制•控制“源头”、处理好“终态物”是固体废物污染控制的关键。固体废物污染控制需要从两方面着手，一是防治固体废物污染，二是综合利用废物资源。主要控制措施：1.改革生产工艺2.发展物质循环利用工艺3.进行综合利用4.进行无害化处理与处置注：本页为每次课教案首页第二节固体废物的性质一、有毒有害固体废物的鉴别（一）有毒有害固体废物的定义与性质定义：指具有腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、反应性、传染性、放射性等一种及一种以上危害特征的废物。性质：易燃性、腐蚀性、化学反应性、浸出毒性、急性毒性、放射性与其他毒性和变异等。（二）有毒有害固体废物毒害性质的鉴别与标准1．易燃性的鉴别与标准（1）定义与鉴别方法：在常温下，经机械摩擦、吸湿或自发化学变化具有着火倾向，在加工过程会发热，或在点火时燃烧剧烈而持续，以致管理期间会引起危险的固体废物均属于易燃性固体废物。（2）鉴别标准：我国日前尚未制定易燃性固体废物的鉴别标准，可参阅国外有关标准。多数国家规定闪点低于60℃的废物均归于易燃性废物。2．腐蚀性的鉴别与标准上次课复习：固体废弃物的定义；有毒有害固体废物的鉴别方法；本次课题（或教材章节题目）：第一章绪论教学要求：掌握固体废物性质；了解有关处理处置方法；了解控制固体废物污染的技术政策重点：固体废物性质及技术政策难点：热值的计算教学手段及教具：采用多媒体教学课件讲授内容及时间分配：第一章绪论•第二节固体废物的性质•第三节固体废物处理处置方法•第四节控制固体废物污染的技术政策共2课时，讲授课后作业固体废物有那些理化性质？其热值如何计算？略述固体废物处理、处置方法和污染控制途径。参考资料全国城市环境卫生科技情报网中心站，全国城市环境卫生科学论文集，中国环境科学出版社，1988(1)定义与鉴别方法，腐蚀性固体废物通常是指那些对生物接触部位的细胞组织产生损害，或对装载之容器产生明显腐蚀作用的废物。(2)鉴别标准：中国人民共和国国家标准GB5085.1-1996《危险废物鉴别标准——腐蚀性鉴别》中制定的固体废物腐蚀性鉴别鉴别标准为PH≤2.0或PH12.5。美国还确定了对钢的腐蚀速率标准，以腐蚀速率每年6.35毫米为极限值。第二节固体废物的性质二、城市垃圾物理成分与分析方法1城市垃圾物理成分2城市垃圾物理成分分析方法三、城市垃圾的物理性质含水率城市垃圾颗粒表现尺寸分析容重四、城市垃圾的化学性质（一）化学成分化学成分通常包括两种分析结果，即近似分析与基础成分分析。1、近似分析：近似分析项目包括含水率，挥发性物质重量百分率（950℃灼烧损失重量百分率），固定（残余）炭与不燃烧物和灰分量。近似分析资料是初步评估城市垃圾回收利用的参考资料。2、基础成分分析：基础成分分析项目包括固体废物中C（碳）、H（氢）、O（氧）、N（氮）、S（硫）、水分及惰性物（不可燃物）的百分率。是估算其热值的参数。（二）城市垃圾热（能）值及其估算方法由于城市垃圾中含有一定量的可燃（发热）成分，因此具有一定的含热（能）量。热值（单位质量物质的含热量）表明垃圾的可燃性质。HW=337C+1428(H-O/8)+95S式中：HW——湿基热值（kJ/kg）；C——垃圾样品含碳百分率；H——垃圾样品含氢百分率；O——垃圾样品含氧百分率；S——垃圾样品含硫百分率。例1估算北京市（1983年）城市垃圾中一次样品的热值。物理成分见表列数据a、b、c栏。物理组分abc质量百分率（%）湿重（kg）干重（kg）食品废物50.2523.407.82纸类4.171.941.82塑料类0.610.280.27纺织品1.160.540.49五金类0.800.370.36玻璃类0.920.430.42渣土42.0919.6018.03总计100.0046.5628.41河北科技大学教案用纸解：1应用统计方法求解1．样品的物理组分与利用表4统计的含热量结果列于下表中之d、e栏。物理组分abcde=b×d质量百分率（%）湿重（kg）干重（kg）湿基热值（kJ/kg）湿基总含热量（kJ）食品废物50.2523.407.824650108810纸类4.171.941.821675032495塑料类0.610.280.27326009128纺织品1.160.540.49174509423五金类0.800.370.36700259玻璃类0.920.430.4215064.5渣土42.0919.6018.037000137200总计100.0046.5628.41含水率（%）297379.5392．估计湿基热值：用HW表示湿基热值，则HW=e/b=297379.5/46.56=6387（kJ/kg）3．求干基热值：用HD表示干基热值，M表示含水率，则解2应用杜朗公式求解1．根据表列b、c栏中样品个组分的湿、干重量数据，利用表3统计基础化学成分，结果列于下表：化学成分湿质量（kg）质量百分率（%）摩尔书（kgmol）C9.2820.31.699H1.15+2.026.96.900O4.01+16.13442.750N0.310.680049S0.0740.160.0052.确定固体废物有硫与无硫时的近似化学结构式)/(5.1047039.0163871kgkJMHWHD有硫与无硫条件下各元素的摩尔比河北科技大学教案用纸元素CHONS摩尔比S=1339.813805509.81N=134.7140.856.110有硫时的近似化学结构是：C339.8H1380O550N9.85S无硫时的近似化学结构是：C34.7H140.8O56.1N3.用杜朗公式估算湿基热值：HW=337C+1428(H-O/8)+95S=337×20.3+1428（6.9-44/8）+95×0.16=8889.2（kJ/kg）第三节固体废物处理处置方法一、固体废物处理方法1、物理处理2、化学处理3、生物处理4、热处理5、固体处理二、固体废物处置方法固体废物处置是指最终处置（finaldisposal）或安全处置，是固体废物污染控制的末端环节，是解决固体废物的归宿问题。固体废物的一般处置方法有：1、土地耕作2、工程库或贮存池贮存3、土地填埋4、深井灌溉5、深海投弃6、海上焚烧第四节控制固体废物污染的技术政策我国于80年代中期提出了以“资源化”、“无害化”、“减量化”作为控制固体废物污染的技术政策，并确定今后较长一段时间内应以“无害化”为主。注：本页为每次课教案首页第一节固体废物的压实技术一、压实的含义与性质当对固体废物实施压实操作时，随压力强度的增加，空隙率减少，表现体积随之而减小，容重增加。因此，固体废物压实的实质，可以看作是消耗一定的压力能，提高废物容重的过程。二、固体废物压是机械1、水平压实器2、三项垂直压实器3、回转式压实器三、固体废物压实工程设计要点固体废物压实工程设计应考虑下列要点：1．被压实废物的物理特征，包括颗粒大小、成分、含水率与容重等。2．向压实器料斗中供料传输方式。3．对压实后废物的处理方法与利用途径。4．压实机械特征参数，包括装载室的大小、压头往返循环时间、机械的体积吞吐量、压力大小、压头贯入度(penetration)、压实比与单元的外形尺寸等。5．压实机械的操作特性，包括能源用量、维修要求、操作的简易性、性能的可靠性、噪音水上次课复习：城市生活垃圾热值的定义及其计算方法。本次课题（或教材章节题目）：第二章固体废物的预处理教学要求：掌握固体废物的压实处理技术；掌握固体废物的破碎处理技术；掌握固体废物的分选处理技术重点：固体废物的压实、破碎、分选处理技术难点：固体废物的分选处理技术教学手段及教具：采用多媒体教学课件讲授内容及时间分配：第二章固体废物预处理•第一节固体废物的压实•第二节固体废物的破碎•第三节固体废物的分选共2课时，讲授课后作业1．有哪些垃圾的收集方式？你所在的城市应采用哪些方式收集垃圾？2．怎样根据固体废物的性质选择破碎方法？选择破碎机时应考虑哪些方面？参考资料1．李国鼎等，固体废物处理与资源化，清华大学出版社，1990年2．任子扬，中国废旧物资的收集与再生利用，国际资源回收利用讲习会资料，1985平、空气与水的污染控制等要求。6．操作地点选择，包括位置、高度、道路以及与环境有关的限制因素。第二节固体废物的破碎技术一、固体废物破碎的意义固体废物破碎过程是减少其颗粒尺寸、使之质地均匀，从而可降低空隙率、增大容重的过程。据有关研究表明，经破碎后的城市垃圾比未经破碎时其容重增加25~50%，且易于压实，同时还带来其他好处，如减少筹委、防止鼠类繁殖、破坏蚊、蝇滋生条件，减少火灾发生机会等。这一处理技术对大规模城市垃圾的运输、物料回收、最终处置以及对提高城市垃圾管理水平，无疑具有特殊意义。二、固体废物破碎机械用于城市垃圾的破碎机械大体有三种类型：冲击磨切型、剪切粉碎性与挤压破碎型。（一）锤式破碎机（二）剪切破碎机（三）腭式破碎机三、固体废物破碎工程设计要点第三节固体废物分选技术一、固体废物分选方法评述固体废物分选的目的是将各种有用资源采用人工或机械的方法分门别类的分离开来，回用于不同的生产中。二、固体废物分选效果评价一组固体废物分选单元的分选效果用回收率与分选物的纯净度两个参量评价。三、风力分选技术（一）工作原理与影响因素风力分选是重力分选常用的一种方法。重力分选是利用不同物质的密度差异（