固体废物处理与资源化技术复习整理样本.doc

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第一章 固体废物处理与资源化技术概论
1、 固体废物的定义: 在人类的各种社会活动中, 因无用或者不需要而被弃置的固态物料, 是人类利用物质资源满足自身生存和发展需要的伴生产物。( 本质上是物流利用过程的产物)
2、 来源: 生产过程、 消费过程、 废物处理与再利用。
3、 特点: 不可完全避免; 可减量( 毒) 或更充分循环。
4、 分类目的决定分类准则, 准则决定分类结果。分类目的: 技术和管理; 分类准则: 产生源类型、 组成特征、 可处理性( 均匀性、 可生物降解性、 可燃性等)
5、 堆放的危害: 侵占地表空间、 污染物流失危害水体和土壤、 挥发性污染物污染大气。
处理的危害
填埋: 渗沥液、 填埋气; 焚烧: 烟气、 飞灰、 炉渣; 生物处理: 臭气( 挥发性污染物) 、 渗沥液。
资源化产品再利用过程中其中的污染物缓释危害环境。
6、 控制途径: 源头控制、 资源化利用、 无害化处理、 最终处理
7、 源头控制 原则: 减量、 减毒、 组分控制( 利于资源化) 措施: 生产工艺替代、 清洁生产、 商务模式转变、 消费模式转化( 非技术措施)
资源化利用: 产品回用(reuse)、 材料再生(recycling)、 物料转化(recovery)、 热能利用(waste to energy)
无害化: 各种可能减轻固体废物环境影响的方法( 广义)
分解或转化固体废物中特定污染物质化学形态的方法( 狭义)
最终处理: 地表填埋( 卫生填埋 安全填埋) ; 深地层处理( 废矿坑填埋 深穴填埋) ; 浅海床处理{( 无害的固体废物) 堤岸填筑}
第二章 固体废物性质分析生产工艺替代
1、 简述调研生活垃圾物理组成数据的技术意义。
答: 物理组成对由可之别的不同组分混合构成的固体废物有意义, 适用于描述生活垃圾、 加工工业废物( 工业垃圾) 和电子设备类废物的性状, 特别对生活垃圾处理的意义最为显著。中国习惯按有机垃圾、 无机垃圾和废品三大类 来描述生活垃圾的物理组成。其中, 有机垃圾组分主要受生活习俗影响, 无机垃圾受燃料结构和气候等影响, 废品类垃圾则与消费水平关联度较大。
固废性质: 物理性质( 粒径、 含水率( 常规含水率、 田间持水量、 极限含水率) 、 容积密度、 可压缩性、 物理组成) ; 化学性质( 化学组成、 整体化学性质、 浸出特性) ; 生物性质( 生物可降解性、 致病生物含量、 生物毒性)
含水率: 105°C恒重发 湿基含水率Wc=(w0-wf)/ w0; 干基含水率Ws=(w0-wf)/ wf

2、 简述废物的粒径与含水率对其压缩性能和容积密度的影响。
答: 废物的容积密度指的是一定体积空间中所能容纳废物的质量, 一般以kg/m³为单位。废物的容积密度与废物的粒径和含水率有关, 粒径小且潮湿的废物容积密度较高。
废物的可压缩性一般定义为一定质量废物在压缩前后的体积变化率。废物的粒径越大越干燥, 可压缩性越好。
3、 试分析田间持水量与极限含水率在概念和测试方法上的区别。
答: 田间持水量是在不会因重力作用而产生失水的条件下, 一定量的样品所能持有的水分量。其测试方法为: 取混合样品按装样要求( 压实度) 堆积于下部可观察滴水情况的容器中, 先用水饱和整个样品, 然后进行重力排水( 同时应控制会发失水) , 排水平衡后测定样品的含水率。
极限含水率是当废物颗粒的内部空隙, 包括溶胀性的空隙, 全部被水所饱和后废物的含水率。 其测试方法为: 将废物样品在清水中浸没一段时间后取出, 在水分饱和的空气中沥干一段时间, 以沥出样品表面的滞留水分, 然后将样品按含水率定义方法测定其含水率。
4、 试辨别水分、 可燃分、 不可燃分、 挥发分、 固定碳和灰分的异同, 并简述其测试方法。 答: 水分( 105°C至恒重的失重) →挥发分( 无氧850°恒重) →固定碳( 有氧850°恒重) →灰分( 剩余)
可燃分=挥发分+固定碳、 不可燃分=灰分;

固废整体化学性质: pH( 以液固比10L:1Kg 纯水浸取样品测浸出液pH) ; 碱度( 测试同pH) ; 热值( 含义: 固废在燃烧中释放出的热能, 低位热值为真热值, 高位热值无汽化潜热) ; 灰熔点( 灰渣转化为熔渣的温度)

5、 为什么要测试固体废物的浸出特性? 固体废物浸出测试方法如何分类?
答: 测定固体废物的浸出特性能够用于( 1) 分析废物中水或其它溶液可溶的污染物量, 判断固体废物在不同环境条件下的污染物释放潜力; ( 2) 废物中有机污染物的全量分析; ( 3) 提供废物生物监测的样品, 保证样品组分的生物可利用性。因此, 要测试固体废物的浸出特性。
固体废物的浸出程序分为两大类: 一类是平衡浸出, 主要着眼于分析废物中污染物的最大浸出量, 适用于达到前述三方面作用的分析要求; 另一类是动态浸出, 主要用于描述废物在环境中的污染物释放过程。
平衡浸出程序: 可滤除液分离→滤渣破碎→浸取剂选择加入→实施浸取→回收浸取液;

生物可降解性分为好氧稳定性和产甲烷潜力
致病生物含量主要指标: 大肠杆菌( 粪大肠杆菌) 、 沙门氏菌、 蛔虫卵、 苍蝇卵等。
生物毒性: 急性生物毒性、 慢性生物毒性、 三致( 致畸 致癌 致突变) 毒性

6、 如何判断一种固体废物是否为危险废物?
答: 危险废物鉴别依次能够采用名录鉴别、 特性鉴别和专家认定。名录鉴别主要是根据《国家危险废物名录》来判断一种固体废物是否为危险废物。特性鉴别是其它两种方式的基础。 危险废物的可鉴别特性分为4大类, 即腐蚀性、 反应性、 易燃性和生物毒性。 ( 1) 腐蚀性: 对于固态废物或含水溶性液态物的废物, 其浸出液或水溶液的pH≥12.5或 pH≤2.0即为腐蚀性危险废物。对于非水溶性液态废物, 其再制定温度下浸泡标准钢的腐蚀速率≥6.35mm/a, 即为腐蚀性废物。 ( 2) 反应性: 包括爆炸性, 与水、 空气和酸接触发生反应的危害性, 含氰化物或硫化物 并在弱酸、 碱环境中易释放氰化物或硫化物的反应性, 以及废物的氧化性进行定义。( 详细参见课本39页) ( 3) 易燃性: 液态废物按闪点＜60℃即为易燃性危险废物; 固态废物指在常温常压下因摩擦、 吸湿或自发性化学反应可起火, 当点燃时能剧烈并持续燃烧的危险特性; 气态废物指在20℃、 101.3kPa下, 当其与空气混合的可燃点最低浓度≤13%。 ( 4)  生物毒性: 包括生物监测和化学物质含量监测( 课本40页) 。

 7、 简述固体废物的几种取样方法, 并说明适用条件。 
答: 固体废物有四种取样方法:  
( 1)  简单随机取样, 当不清楚废物的产生规律时, 采用随机抽取的方式采集样品。 
( 2)  系统取样法, 本法适用于按一定顺序排出的废物, 如经过输送带、 管道等形式连续
排出的废物的取样。 
( 3)  分层取样法, 适用于分批次产生或不同时期产生后分层堆存的废物。 
( 4)  两段取样法, 适用于采样废物由车、 桶、 箱、 袋等容器分装的场合。 

8、 请列举哪些废物的性质不宜采用混合废物直接测试, 而应按照不同物理组分分别测试后, 再加权平均。 
答: 如废物的极限含水率、 容积密度和压缩体积比, 这些性质不宜采用混合废物直接测试, 而应按照不同物理组分分别测试后, 再加权平均。这些属于废物的物理性质。 
9、 中国生活垃圾的物理组成特点对其含水率和灰熔点有何不利影响? 试分析可采取何种措施来减少这些不利影响。 
答: 中国生活垃圾中有机物含量最高, 废品其次, 无机组分最少。
不利影响为:  ( 1)  食品垃圾比例高, 废物易被玷污, 使其含水率增高;  
( 2)  餐厨垃圾中的NaCl含量高, 使混合废物的灰熔点降低( 详见课本32页) , 不利于垃
圾的焚烧处理。 
措施:  ( 1)  进行垃圾的分类回收; ( 2) 减少食盐的使用, 降低废物中NaCl的含量。 
第三章 固体废物的收集与运输 
1、 固体废物收运过程由几个阶段构成? 各阶段的功能是什么?  
答: 一般包括以下三个阶段:  
( 1)  收集: 指从垃圾产生源到收集( 临时贮存) 设施的过程, 是有由面至点的一级物流
集中过程。 
( 2)  清运: 指从收集设施至转运站或就近处理处理场的垃圾近距离运输过程, 是从大量
分散点到若干集中点的二级物流集中过程。 
( 3)  转运( 中转) : 指垃圾从转运站至处理处理场的运输过程, 是生活垃圾的三级物流集中过程,
功能是利用大容量运输的经济性, 节省生活垃圾物流运输成本。 收运+处理处理=完整处理系统

2、 生活垃圾收集方式有哪几种? 各有什么特点?
 答: 包括分类收集和混合收集。 
分类收集: 指按生活垃圾物理组分分别进行收集的方法。不但回收了大量资源, 而且减少了垃圾运输和处理费用, 降低了生活垃圾处理成本。 
混合收集: 指收集未经任何处理的原生活垃圾的收集方式。此方式应用历史长, 简单易行, 收集费用低。但收集过程中各种废物组分互相混杂、 黏结, 降低了生活垃圾中有用物质的纯度和再利用价值; 同时, 增加了生活垃圾的处理工艺的难度, 相应地提高了处理费用。 
收集作业方式: 定点收集、 定时收集、 上门收集。
3、 拖拽式的操作方法和固定容器收集操作方法有什么区别? 常见的生活垃圾收集设施有哪些?  
答: 拖曳式: 收集点垃圾带容器一起拉走卸空后送回; 固定容器式: 收集点将垃圾倒入清运车辆, 容器不带走。
 收集设施: 垃圾箱( 桶) 和垃圾集装箱。 
4、 简述垃圾收运车的几种类型及中国垃圾收运车的发展方向。 
答: 按照垃圾种类和垃圾产生源, 能够将垃圾车分为生活垃圾车、 大件垃圾车和建筑垃圾车。 按照垃圾车的用途, 能够将垃圾车分为垃圾收集车和垃圾转运车。按照垃圾车工作装置功能的不同, 能够将垃圾车分为自卸垃圾车、 自装卸垃圾车、 自动填充压实式垃圾车和容器式垃圾车。 
发展方向: 1、 收运车型细分化; 2、 具有压缩功能的后装或侧装式压缩或密封垃圾车, 且有与垃圾收集容器配套的装置; 3、 减少运输过程的二次污染; 4、 操作过程的自动化水平; 5、 多功能性; 6、 美观大方, 易于保洁等。 
5、 概述中转站的几种类型及各自特点。生活垃圾中转站的建设应注意哪些问题?  
答: 生活垃圾转运站的分类:  
( 1)  按转运规模分为小型、 中型和大型。小型垃圾转运站的转运量小于150t/d; 中型转
运量为150~450t/d; 大型转运量大于450t/d。 
( 2)  按运输工具分为公路转运、 铁路转运和水路转运。公路转运 采用液压式集装箱转运
车时由于集装箱密封性好, 不散发臭气和溢流污水, 较为卫生; 铁路转运只在极少部分大型工矿企业使用; 水路运输提供了把垃圾最终处理地点设在远处的可能性, 省掉了不方便的公路运输, 减轻了停车场的负担, 使用大容积驳船同时保证了垃圾收集与处理之间的暂时贮存。 
( 3)  按装卸料方法分为高低货位式和平面传送方式。 
( 4)  按转运垃圾处理设备的工作原理和处理效果分为直接转运式、 推入装箱式和压实装
箱式。 
注意问题:  
( 1)  转运站服务区域内生活垃圾产生量 ( 2)  转运站规模 ( 3)  转运站设置数量 ( 4)  转运站建设面积 ( 5)  转运站的选址原则 ( 6)  转运站的建筑和环境 
7、 计算, 很简单。只给答案了。每周需要清运53次; 累计工作42.4h;  
8、 需设置42个收集点; 每个收集点设置4个容器; 改后需要配套车辆5辆; 改为小压站, 能够节省1460次/年; 节省费用87600元/年。
 9、 设计垃圾转运量143t/d 
第四章 固体废物预处理 
预处理: 改变废物的物理状态和物理组成, 为后续转化处理和利用提供优化条件。( 主要分选、 破碎)
分选作用: 1) 分选出可再利用的废物组分 2) 改进其可处理性 3) 联合应用提高破碎效率;

影响筛分效率因素: 入筛物特性( 粒度、 含水率、 颗粒形状) ; 筛孔结构( 形状、 大小) ; 筛面运动过程
1、 固体废物筛选设备主要有哪几种? 它们的技术特征分别是什么?  
答: 主要有振动筛和滚筒筛。 
振动筛特点:  
( 1) 由于振动筛筛面振动强烈, 能顺利输送物料和减少筛孔堵塞, 故生产率和筛分效率均很高。 
( 2) 结构简单, 零部件少, 机械加工精度要求不高, 故较易制造。 
( 3) 功率耗费较少。 
( 4) 易实现封闭式的筛分和输送, 有助于改进生活垃圾处理场所的工作环境。 
( 5) 筛分机械的调试运行工作较复杂。 
( 6) 各种类型的振动筛都有不同程度的噪声, 而且磨损较大。 
滚筒筛特点:  
( 1) 进料非常均匀 
( 2) 物料在滚筒内翻滚振动强烈 
( 3) 有时需要配备一些特殊装置以防止堵孔和缠绕 
( 4) 设备具有多功能性 

2、 采用风选方法进行固体废物组分分离时, 应对废物进行各种预处理?  
答: 风选对废物颗粒的均匀性要求高, 预处理应先破碎, 再筛分。若废物中含有金属较多, 能够加上磁选。 

3、 试分析水平风选机和垂直风选机适合分选的垃圾种类?  
答: 水平风选, 精度较低, 适用于废物中轻、 重组分均含有的情况。 
垂直风选, 精度较高, 适用于废物中全为轻组分且要求分选精度较大的情况。

破碎目的: 使粒度变小, 更均匀( 提高堆积容重、 增加比表面积提高反应速率) ; 解离多材质复合废物为分选提供条件; 为后续处理做准备。

物料的机械强度→破碎的阻力
破碎机械的能量→破碎的动力
物料受力性与机械能施加方式→能量转换效率

破碎主要指标: 破碎比i
最大粒度比i=Dmax/dmax D-破碎前最大粒径; d-破碎后最大粒度
平均粒度比i=Dcp/dcp

 4、 破碎腐蚀性废物时,  破碎机的选型应考虑哪些方面? 应采取哪些防护措施?  
答:  应考虑固体废物的性质及哪些破碎机适合破碎腐蚀性废物。适合破碎腐蚀性废物的破碎机有颚式破碎机和反击式破碎机。应采取的措施为对破碎机的部件, 如鄂板、 反击板等进行防腐处理。 

5、 生活垃圾湿式破碎有哪些优点?  
答: ( 1) 垃圾变成均质浆状物, 可按流体法处理; 卫生条件好, 不会滋生蚊蝇和产生恶臭; ( 2) 不会产生噪声, 没有发热和爆炸的危险; ( 3) 脱水有机残渣, 无论质量、 粒度、 水分等变化都小; ( 4) 在化学物质、 纸和纸浆、 矿物等处理中均可使用。 

6、 试设想从生活垃圾中分选出废电池的流程. 
答: 废电池在生活垃圾中的含量一般小于1%, 且废电池种类多, 物理性质各不相同, 能够根据废旧电池组分的磁性和导电性, 采用磁力分选, 涡流分选与人工分选相结合。流程: 生活垃圾→磁力分选→人工分选→去后处理。 

7、 根据城市生活垃圾各组分的性质, 为分流其中的食品垃圾组分应如何组合分选工艺系统? 请给出你设计的流程并讨论其可行性。 
答: 能够采用半湿式选择破碎分选。可行性: 该工艺能有效回收垃圾中的有用物质, 例如第一段物料中可分别去除玻璃、 塑料, 能得到以厨余垃圾为主的堆肥或沼气发酵原料, 且对进料的适应性好, 易破碎物及时排出, 不会出现过破碎现象。

第五章 固体废物生物处理 
堆肥目的: 无害化( 杀灭垃圾中的致病菌和杂草种子) 、 稳定化( 去除易降解有机物à避免恶臭, 渗沥液) 、 减量化( 有机物减量, 水分减量) 、 腐熟化( 资源化) 。前两者可合成无害化。

堆肥化过程影响因素: 有机物含量和可生物降解性; C/N( 适宜20/1~40/1, 最适25/1~30/1) ; 含水率( >23%, 过高则降温、 局部缺氧) ; 温度( 为了灭杀致病菌和种子须>55℃下3d) ; 氧浓度( >5%) ; pH( 中性) ; 粒径; 孔隙率等

1、 好养堆肥的基本原理、 好氧堆肥化的微生物生化过程分别是什么? 如何评价堆肥的腐熟程度?  
答: 原理: 好氧堆肥是利用好氧微生物代谢使生物质废物降解稳定, 不再易腐发臭, 成为相容于植物生长的土壤调理剂的过程。 过程:  
( 1) 潜伏阶段, 部分微生物产生适应酶, 其细胞物质开始增加, 但微生物总数尚未增加; 而另一些微生物因不适应新环境而死亡。此阶段微生物会大量分泌水解酶, 部分固体废物会被水解成可溶性物质。 
( 2)  升温阶段, 已适应特定环境的微生物, 利用物料中的易降解有机物, 旺盛繁殖, 在转换和利用生化能的过程中, 多余的生化能以热能的形式释放, 使堆置环境温度不断上升。 
( 3)  高温阶段, 当堆层温度升高到45℃以上, 嗜温性微生物受到抑制甚至死亡, 嗜热性
微生物逐渐替代了嗜温性微生物的活动, 无聊中残留的和新形成的可溶性有机物急需分解转化, 复杂的有机化合物也开始被剧烈分解。微生物对易降解有机物的高速降解, 必然使其代谢逐步受到有机物可利用性的限制, 代谢和生长速率下降, 因代谢而产生的热量减少。当产生的热量低于散失的热量时, 堆层温度开始下降。 
( 4)  降温阶段, 当堆体温度下降到45℃以下时, 嗜温性微生物又重新占据优势。嗜温性
微生物对剩下的较难降解的有机物做进一步分解, 并逐渐形成腐殖质。 
( 5)  腐熟阶段, 经过以上四个阶段(主发酵), 物料中剩下的是难降解有机物。此阶段为嗜温性的, 细菌和放线菌数目有所下降, 真菌会大量繁殖, 难降解有机物会被缓慢分解, 腐殖质不断增多、 聚合度和芳构化程度不断提高。 腐熟程度的评价指标有物理学指标、 化学指标和生物学指标。 物理学指标包括表观指标和堆层温度。 化学指标包括易降解有机物和难降解有机物、 有机物含量、 氮试验法、 碳氮比和腐殖类物质的变化。 
生物指标包括植物分析法、 好氧速率法、 厌氧产气法和综合评定法。 

2、 何谓厌氧消化? 简述厌氧消化的生物化学过程。厌氧消化工艺有哪些类型? 试比较它们的优缺点。固体废物厌氧消化反应器搅拌的主要作用是数目?
 答: 厌氧消化是有机物在厌氧条件下经过微生物的代谢活动而被稳定, 同时伴有甲烷和二氧化碳等气体产生的过程。 
厌氧消化一般能够分为水解、 酸化、 乙酸化和甲烷化四个阶段:  
( 1) 水解: 水解是一个胞外酶促反应过程, 主要是将颗粒态碳氢化合物、 蛋白质和脂肪分解为能够被微生物直接利用的葡萄糖、 氨基酸和长链脂肪酸( LCFA) 的胞外水解过程。 
( 2) 酸化: 酸化是溶解性基质葡萄糖、 氨基酸和LCFA在微生物作用下被降解为各类有机酸、 氢、 二氧化碳和氨的过程。 
( 3) 乙酸化: 乙酸化过程是酸化产物利用氢离子或碳酸盐作为外部电子受体转化乙酸的降解过程。 
( 4) 甲烷化: 甲烷化过程是厌氧微生物利用乙酸、 H2/CO2, 或利用甲醇、 甲胺和二甲基硫化物等含甲基的底物生成甲烷的过程。 

厌氧消化影响因素:
1、 固废原料性质
生物可降解性、 物料的颗粒尺寸、 宏量营养物C/N宜20/1-30/1 PO43-:VS=1:1000、 微量营养物质、 抑制物和促进剂( 解除抑制 从废物流中去除毒性物质; 稀释废物至毒性阈值以下; 形成不溶性化合物或与毒性物共沉淀; 经过控制pH, 改变毒性物质的形态; 添加可与毒物产生颉颃作用的物质) 。
2、 厌氧消化过程环境条件:
温度( 中温(30~39 ℃)高温(50~55 ℃)) ; pH和碱度( pH: 6.5~7.5碱度: > 2 000 mg/L) ; 氢分压; 生物量( 厌氧微生物量高, 反应器的转化效率及允许的处理负荷就高) ; 搅拌。

厌氧消化按照含固率不同分为干式消化、 湿式消化和半干式消化。按照温度不同分为常温消化( 自然消化) 、 中温消化和高温消化。 
干式消化指处理的固体废物的含固率在20%以上, 大多数介于20%~40%, 一般很少采取稀释操作。干式消化有更高的有机负荷, 反应容器体积更小对化学添加剂的需求量要小于湿式消化, 其终产物是固态的易于作为肥料或动物饲料, 由于废物含固率高, 因此单位物料能够产生更多热量, 有利于系统能量的平衡。一般在高温下运行, 可达到卫生无害化。但反应器内有机物空间密度较高, 容易导致挥发性脂肪酸、 氨氮等代谢物或其它抑制物的积累, 需要大比例的微生物接种。 
湿式消化指废物含固率在20%以下, 常规湿式消化的含固率在12%左右。污泥消化的还顾虑一般为5%。湿式消化的终产物是液态的, 需要进行固液分离处理。 半干式消化指处理废物的含固率在15%~20%。 

搅拌的作用有两方面:  
一是能够使反应器内温度和浓度分布均匀, 防止局部酸积累, 使生化反应生成的硫化氢、 氢气等对厌氧菌活动有害的气体迅速排出, 使反应器控制在一个良好的微生物生存环境之中;
是能够使加入的原料与反应器内富集厌氧降解微生物的物料混合, 使产生的浮渣破碎, 即让原料中的有机质与厌氧微生物密切接触, 在反应器内造成一个良好的传质环境。 

3、 如果固体废物厌氧消化反应器中出现酸化迹象, 应采取何种调控措施?  
答: 可经过投加石灰或含氮物料的办法进行调节碱度, 控制碱度在 mg/L以上。 

4、 试讨论有机废物堆肥化与厌氧消化过程中微生物接种的必要性, 及适宜的接种方式。
 答: 是否要进行微生物接种的主要依据是从工程角度看, 微生物接种的代价与有机物分解速率提高之间的价值比是否有利。例如, 城市生活垃圾本身就含有很丰富的微生物, 不加菌种, 只要其它工艺条件控制适宜, 生活垃圾也能很快地被微生物利用转化。有些固体废物, 如饭店餐厨垃圾、 高温处理过的工业有机废渣, 其中所含有的微生物较少, 能够考虑人工添加菌种。 接种的菌种能够使有人工专门培养的, 也能够将堆肥产品部分回流以达到接种的目的。
 5、 30%
 6、 32.7%。 
第六章 固体废物热化学处理 
工业分析中固废由可燃分、 水分、 灰分组成, 可燃分包含挥发分和固定碳。可燃分为热化学可转化部分;挥发分可在无氧过程中转化;固定碳可在高温环境中转化。
热解法( 干馏) : 无氧或缺氧条件下加热生成可燃气体、 燃料油和炭黑的过程。
湿式氧化: 液态基质中通氧, 有机物在一定温度和压力下氧化分解。主要用于污泥粪便高浓度有机废水处理。
焚烧法。以上三种为常见固废热处理方法。
热处理优点: 减容效果好; 消毒彻底; 回收资源能量; 减轻后续处理对环境的影响。
问题: 投资大费用高; 操作运行复杂; 二次污染与公众反应。

燃烧形式: 蒸发燃烧( 石蜡, 先液后气再燃烧) ; 分解燃烧( 受热后分解为挥发组分和固定碳, 分两部分燃烧如木材纸张) ; 表面燃烧( 木炭, 直接燃烧)

焚烧效率CE (%)=( 1-Wr/Wf) *100%; Wr—单位物料炉渣中可燃物重量, kg/(kg•h);
Wf—废物中可燃物重量, kg/(kg•h);

干基高位热值H0( kcal/kg) : 无水基物料不考虑汽化潜热损失, 燃烧放出的热量。同氧弹值。
干基低位热值Hu( kcal/kg) : 无水基物料扣除汽化潜热损失燃烧放出的净热量。
湿基低位热值H1( kcal/kg) : 含水的湿基物料扣除汽化潜热损失燃烧放出的净热量。
湿基含水率ωw: 经过105恒重测得的含水率。干基含水率ωM: 105恒重后依然含有的水分。
湿基总水分ωT=ωw+ωM; ωH: 以样品初始质量表示的氢元素质量分数。
H1= H0( 1-ωw/100) -600(9×ωH/100+ωT/100)
Hu= H0-600(9×ωH/100+ωT/100)
计算详见236页, 有例题。

过剩空气系数( 空气比) γ: 燃烧时实际使用空气量A与理论空气量A0之比。

焚烧系统: 除焚烧炉外还有原料储存、 加料、 送风、 灰渣处理、 废水处理、 尾气处理、 余热回收系统。

1、 固体废物焚烧炉有哪些主要炉型? 它们各有何特点?  
答: 炉排炉: 处理量大, 不需要特殊的预处理, 运行稳定;  
流化床: 处理效率高, 占地面积小, 粉尘量大, 操作运行难度大;  
回转窑: 适于高温处理, 结构简单, 故障较小, 占地面积大;  适于处理危险废物。动力消耗大增加成本。
多段炉: 占地面积小, 热效率高故适于处理高含水废物, 可分段控制温度和通风, 结构复杂, 维护及运行难度大。

2、 在进行生活垃圾焚烧处理过程中, 对空气进行预热有何实际意义? 预热空气的温度对焚烧处理过程的技术-经济性有什么影响?  
答: 由于废物含水量较大, 中国城市生活垃圾的含水率一般在40%~60%, 采用经预热的助燃空气, 不但能够为废物干燥提供部分热量, 而且有利于炉膛温度的提高。焚烧需要大量助燃空气, 这部分空气为室温, 燃烧后气体温度为几百度, 这部分空气如果不预热的话这之间上百度的温度差会消耗很大的热量供给, 也就消耗了很多燃料; 而燃烧后的废气还有很高的温度, 含有很大热量, 用这部分废气给助燃空气预热, 会节约很多燃料。 

一次空气: 炉排下方吹入, 提供燃烧所需氧气, 防止炉排过热, (预热空气)提供能量干燥, 250度以下。
二次空气: 炉排上方吹入, 使炉膛内气体产生扰动, 为未燃尽可燃气体氧化分解提供氧气。通气量小于一次空气。

炉膛温度控制在700-1000度, 最好850-950度。下限考虑恶臭物质700°分解完全; 温度高于700°, 二噁英由生成转向分解。上限则考虑设备的腐蚀和灰渣的结焦。

3、 限制生活垃圾焚烧厂发电热效率提高的主要因素是什么?  
答: 焚烧锅炉的效率、 蒸汽参数、 汽轮机类型及热力系统。 

4、 试分析生活垃圾中废塑料在垃圾焚烧处理过程中可能发生的物理化学变化, 她们对垃圾焚烧效果及烟气治理有何影响?  
答: 聚乙烯塑料焚烧会生成CO2 , H2O; 聚氯乙烯塑料焚烧会生成CO2, H2O和HCl塑料中的添加剂焚烧后生成二恶英, 为剧毒致癌物。因此使焚烧烟气的处理更加困难。 

5、 在生活垃圾焚烧处理过程中, 如何控制二噁英类物质( PCDD/Fs) 对大气环境的影响?
 答: ( 1) 经过分类收集或预分拣, 控制垃圾中氯和重金属含量高的物质进入垃圾焚烧炉;
 ( 2) 选用合适的炉膛和炉排结构, 使垃圾在焚烧中得以充分燃烧, 烟气中比较理想的CO浓度指标应低于60mg/m³;  
( 3) 在进入余热锅炉前, 烟道内的烟气温度不低于850℃, 烟气在炉膛及二次燃烧室内的停留时间不小于2s;  
( 4) 缩短烟气在处理和排放过程中处于300~500℃温度域的时间, 控制余热锅炉的排烟温度不超过250℃;  
( 5) 选用新型袋式除尘器, 控制除尘器入口处的烟气温度低于200℃;
( 6) 对焚烧飞灰进行符合标准要求的处理和处理、

6、 式列举焚烧烟气NOx的控制方法, 并从处理效果和经济性等方面对这些方法分别进行评价。
答: 为控制NOx的产生及排放浓度, 一般能够采用以下技术措施: 控制过剩空气量; 控制炉膛温度; 对烟气进行处理。
常见的NOx处理方法有两种: ( 1) 选择性催化还原法: 向烟气中通入氨气, 并经过催化反应床, 使NOx还原成N2。反应温度在700~1200℃。 ( 2) 选择性非催化还原法: 在没有催化剂存在的情况下, 直接将氨气通入炉膛内。温度在700~1000℃。

酸性气体控制: 减少固废中F、 Cl、 S含量; 对烟气进行净化( 干式、 半干式、 湿式) 。
颗粒物控制: 热回收装置沉积; 除尘装置截留。
二噁英控制: 1) 控制入炉废物Cl和重金属量; 2) 合适炉膛和炉排结构使充分燃烧; 3) 烟气温度>850 ℃, 停留时间>2s, 破坏分解; 4) 烟气急冷控制再合成5) 活性炭+新型袋式除尘器捕集—飞灰处理。
飞灰控制: 水泥固化、 化学稳定化、 水洗( 酸洗) 分离重金属、 热处理( 熔融、 玻璃化、 烧结)

7、 试分析焚烧烟气中的主要重金属组分? 针对这些重金属分别可采取何种措施进行控制? 答: 飞灰中的重金属浓度含量较高。其处理方法有高温处理、 稳定化/固化与湿式化学处理等。高温处理技术, 主要包括熔融、 玻璃化与高温烧结; 稳定化/固化技术, 主要包括水泥固化或稳定化、 药剂稳定化等; 湿式化学处理, 主要包括加酸萃取、 中和碳酸化和碱提取、 生物浸提和其它药剂浸提等。

8、 比较流化床焚烧炉和其它固体废物焚烧炉型, 其过剩系数低的主要原因是什么?
答: 可燃物质燃烧时, 实际使用的空气量与理论空气量之比称为过剩空气系数。固体物料燃烧时, 物料的粒径越小、 粒度分布越均匀, 需要的过剩空气系数就越小。流化床焚烧炉中, 废物一般破碎成可流动大小的废物从塔顶或塔侧投入, 在炉内与高温热载体充分混合, 在完成干燥、 粉碎、 气化过程后迅速燃烧。因此它的过剩系数较其它焚烧炉要低。

余热利用单元: 1) 预热助燃空气或直接小区供暖; 2) 蒸汽发电 ; 3) 热电联供, 蒸汽发电后的低压蒸汽供热。

9、 试比较固体废物热解和气化方法的原理与工艺差异。
答: 热解的基本原理: 将有机物在无氧或缺氧状态下加热, 使之成为气态、 液态或固态可燃物值得化学分解过成。 热解处理一般工艺流程包括破碎、 预热和热分解。 固体废物的气化的原理: 在气化剂的参与下发生化学反应, 使生物固体燃料转化为生物质燃气。 气化过程的主要化学反应包括氧化、 热解和气化。

固体废物水泥窑共处理: 在水泥生产中, 使用固体废物代替燃料或原料, 从废物中再生能量和材料的处理。
利用方式: 作原料( 燃烧渣、 冶金渣、 化工渣) 、 作燃料( 高热值有机物如废橡胶等) 、 掺入水泥熟料中磨制水泥。
10、 试归纳水泥窑共处理各类固体废物的预处理要求( 按固态危险废物、 污水厂污泥、 生活垃圾、 煤矸石等分类, 分别给出) 。
答: 固态危险废物需要进行消毒杀菌、 封装打包; 污水厂污泥需要干燥并加入一定量的煤粉以提高热值; 生活垃圾需要进行混合、 搅拌、 成型; 煤矸石需要进行混合与颗粒分选。
第七章 固体废物的固化与稳定化
固化: 添加固化剂, 使危险废物转变为不可流动或成型固体的过程。
稳定化: 将有毒有害污染物转变为低溶解性、 低反应性、 低迁移性及低毒性物质的过程。
1、 固体废物稳定化/固化处理的基本要求是什么? 主要应用于哪些方面? 试举例说明。
答: 基本要求:
( 1) 所得到的产品应该是一种密实的、 具有一定几何形状和较好物理性质、 化学性质稳定的固体;
( 2) 处理过程必须简单, 应有有效措施减少有毒物质的逸出;
( 3) 最终产品的体积尽可能小于掺入固体废物的体积;
( 4) 产品中有毒有害物质的水分或其它指定浸提剂所浸析出的量不能超过容许水平;
( 5) 处理费用低廉;
( 6) 对于固化放射性产物的固化产品, 还应有较好的导热性和热稳定性, 以便用适当的冷却方法就能够防止放射性衰变热使固化体温度升高, 避免产生自融化现象, 同时还要求产品有较好的耐辐照稳定性。
应用: ( 1) 对具有毒性或反应性等危险性质的废物进行处理, 使其满足填埋处理的要求。例如, 在处理液态或污泥态的危险废物时, 由于液态物质的迁移特性, 在填埋处理前必须经过固化/稳定化的过程。
( 2) 处理其它处理过程产生的残渣。例如, 垃圾焚烧产生飞灰的无害化处理, 其目的是对其进行最终处理。
( 3) 在大量土壤被有害物污染的情况下, 对土壤进行无害化处理。
固化影响因素:
pH: 影响金属离子固定
水泥和废物配比: 影响产物强度
凝固时间: 影响输送、 装桶或浇注
添加剂: 改进固化体机械性能和污染物浸出速率

固化处理重金属机理: 水泥高pH降低重金属溶解性; 低渗透性阻碍溶液进入和污染物溶出; 包裹和物理隔离。

2、 固体废物包胶固化方法能够分为几类? 分别有何优缺点?
答: 包胶固化分为水泥固化、 热固性材料固化和热塑性材料固化。
水泥固化工艺比较简单, 一般是将固体废物、 水泥和添加剂混合均匀, 并加水使混合物形成具有一定流动性的水泥浆, 然后进行一定时间的养护, 使其形成坚硬的固化体。
热固性材料固化在常温下操作, 需要的催化剂数量很少; 对废物的含水率要求不高, 既能够处理干渣, 也能处理含水泥浆; 最终的固化体密度和体积都较小, 利于后续的处理处理; 固化产物不可燃。不足之处在于: 所用的催化剂有的具有强酸性, 而大多数重金属沉淀在强酸性环境下容易溶出, 且会腐蚀设备; 该类固化体容易老化, 可能导致污染物暴露, 造成再次污染。
热塑性材料固化使用的热塑性材料不溶于水, 具有化学惰性, 同时具有良好的包容性能, 冷却后的产物致密、 不透水。

化学结合稳定化: 吸附、 固定、 氧化还原、 中和、 pH控制。
烧结稳定化: 加热至基本组分熔点以下的温度, 气体从晶格排出, 形成致密坚硬的烧结体。
熔融稳定化: 加热至>1 300 ℃, 有机物热分解、 燃烧和气化, 无机物熔融形成玻璃质熔渣。

3、 请列举集中常见的化学结合稳定技术常见的药剂? 并阐述其作用机理。
答: 石灰: 经过投加石灰调节溶液的Ph可稳定溶解的重金属, 这种方法能够使某些可溶的重金属沉淀。
硝酸盐: 硝酸盐沉淀技术的原理在于生成一种可看作由水和金属离子与二氧化硅或硅胶按不同比例结合形成的混合物。这种混合物在很宽的pH范围内( pH=2~11) 有较低的溶解度。
螯合剂: 经过与重金属离子发生螯合作用形成稳定的水溶性螯合物, 而使重金属离子钝化。

4、 请列举适合采用烧结稳定化的废物类型及影响其烧结性能的因素。
答: 影响烧结的主要因素包括两大类: ( 1) 粉体特性, 包括粉末颗粒的粒径大小、 粒径分布及组分组成; ( 2) 烧结操作条件, 包括产品成型压力、 烧结温度、 烧结时间、 烧结气氛、 添加剂种类、 升温及降温速率等。

5、 请简述重金属元素在烧结炉内的转化过程。
答: ( 1) 熔沸点低的重金属, 如Hg、 Cd等, 随着温度的升高而不断气化;
( 2) 在氧化性环境里, 随着温度的升高, 有些重金属会形成金属氧化物而固化在烧结产物中, 如Cu、 Mn、 Pb、 V等;
( 3) 在适当的反应环境里, 重金属元素之间或重金属元素与其它元素之间会发生一系列复杂的化学反应, 形成含有重金属元素的离子化合物, 如Pb、 Cr、 Mn、 Zn等;
( 4) 有极少部分重金属元素在烧结后会变成非晶态成分存在于产物中, 非晶态成分往往是在骤冷的条件下形成的。

6、 固化/稳定化产物性能评价应从哪几个方面入手?
答: ( 1) 抗浸出性( 2) 抗干-湿性、 抗冻融性( 3) 耐腐蚀性