華中科技大學(xué)2009年博士研究生《固體廢物處理》大綱
第一部分? 考試內(nèi)容
考試內(nèi)容為固體廢棄物的處理處置和資源化,重點內(nèi)容為城市固體廢棄物的處理處置和資源化。
?。ㄒ唬┲饕荚噧?nèi)容及試卷分?jǐn)?shù)(滿分100分)
1、?固體廢物處理概述:約15%;
2、?固體廢物的收集運(yùn)輸、分選破碎:約20%;
3、?可燃固體廢物的焚燒與熱解:約20%;
4、?固體廢物生物處理:約15%;
5、?固體廢物的固化和其它處理技術(shù):約10%;
6、?固體廢物填埋處置:約20%。
?。ǘ╊}型比例
1、?選擇題:約30%;
2、?問答題和辨析題:約30%;
3、?分析題和計算題:約40%。
?。ㄈ┲饕獏⒖紩?br> [1] ?羋振明,高忠愛等,固體廢棄物的處理與處置[M],高等教育出版社,1993??
第二部分? 考試要點
?。ㄒ唬┕腆w廢物處理概述
1、固體廢物的定義
固體廢物是指在社會的生產(chǎn)、流通、消費(fèi)等一系列活動中產(chǎn)生的,一般不再具有原使用價值而被丟棄的以固態(tài)和泥狀賦存的物質(zhì)。固體廢物的產(chǎn)生有其必然性。這一方面是由于人們在索取和利用自然資源,從事生產(chǎn)和生活活動時。限于實際需要和技術(shù)條件,總要將其中一部分作為廢物丟棄;另一方面是由于各種產(chǎn)品本身有其使用壽命,超過了一定期限,就會成為廢物。
2、固體廢物的分類和產(chǎn)生源
固體廢物分類方法很多,按組成可分為有機(jī)廢物和無機(jī)廢物;按形態(tài)可分為固體(塊狀、粒狀、粉狀)的和泥狀(污泥)的廢物;按廢物的來源可分為工業(yè)廢物、礦業(yè)廢物、農(nóng)業(yè)廢物和城市固體廢物。按其危害狀況可分為有害廢物和一般廢物。
3、固體廢物對環(huán)境的污染及控制
由于固體廢物的產(chǎn)生量不斷增加,對其中大部分又未采取有效的污染控制措施,致使大量的固體廢物裸露堆放,對環(huán)境污染的現(xiàn)象日益嚴(yán)重。固體廢物對環(huán)境的污染途徑主要表現(xiàn)對水體的污染、對大氣的污染、對農(nóng)田土壤的污染、占用土地和傳播疾病等幾個方面。
固體廢物的污染控制應(yīng)以“3C”原則為基本對策,即:清潔生產(chǎn)(Clean)、循環(huán)再生(Cycle)和污染控制(Control)。在我國,體現(xiàn)在無害化、減量化、資源化上。
(二)固體廢物的收集運(yùn)輸
這部分重點是城市垃圾收集運(yùn)輸系統(tǒng),考試內(nèi)容包括城市垃圾收集系統(tǒng)和城市垃圾運(yùn)輸系統(tǒng)。
城市垃圾收集系統(tǒng)是城市垃圾收運(yùn)處理的第一環(huán)節(jié),垃圾收集系統(tǒng)與后續(xù)的垃圾運(yùn)輸、處理設(shè)施的設(shè)置關(guān)系密切,必須配套設(shè)置。城市垃圾產(chǎn)生于城市居民的生活活動中,具有產(chǎn)生源分散、垃圾成分復(fù)雜的特點。在建立城市垃圾收集系統(tǒng)時,應(yīng)全面了解常用的垃圾收集基礎(chǔ)設(shè)施,確定合適的垃圾收集方式,以保證合理高效地進(jìn)行城市垃圾收集工作。
城市垃圾運(yùn)輸是城市垃圾清運(yùn)處理系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。垃圾運(yùn)輸方式可分為直接收運(yùn)和間接收運(yùn)兩種方式。直接收運(yùn)是采用垃圾收集車將垃圾從垃圾收集點直接運(yùn)送到垃圾處理場的垃圾運(yùn)輸方法。間接收運(yùn)是采用垃圾收集車將垃圾收集后運(yùn)送到垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站,再由較大類型的垃圾運(yùn)輸車將垃圾送往垃圾處理場。
(三)固體廢物的分選破碎
固體廢物的分選,就是把垃圾中的不同物質(zhì),利用物理的方法將它們分離開的處理工藝。固體廢物的分選方式主要有篩選、風(fēng)力分選、慣性分選、磁選以及手工分選等。目前在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中,還實驗性或小規(guī)模地采用了浮選、光選、靜電分離等分選方法。
固體廢棄物的破碎作業(yè)的主要目的是:減小垃圾的顆粒尺寸、增大垃圾形狀的均勻度,以便后續(xù)處理工序的進(jìn)行。根據(jù)對破碎物料的施力特點,可將物料的破碎方式分為擠壓、剪切、輾磨、撕碎、沖擊等類別。
?。ㄋ模┛扇脊腆w廢物的焚燒與熱解
1、可燃固體廢物焚燒技術(shù)
主要需了解以下問題:固體廢物的熱工特性及可焚燒條件,工業(yè)分析和熱值的測定,焚燒設(shè)備的類型,焚燒煙氣產(chǎn)生量和二次污染控制。
焚燒就是通過高溫燃燒,減少可燃廢物,使之變成惰性殘余物的處理方法。因此,焚燒從處理角度看,具有兩個很重要的特性,即高溫?zé)o害化和大的、迅速的減容能力。目前投入應(yīng)用的焚燒爐可以分為爐排型焚燒爐、回轉(zhuǎn)式焚燒爐、流化床焚燒爐和熱解-氧化焚燒爐等四種類型。
垃圾焚燒產(chǎn)生的廢氣中主要包括煙塵、硫氧化物、氯化氫、氮氧化物、重金屬等有害物質(zhì)。隨著垃圾焚燒技術(shù)的發(fā)展,二次污染防治技術(shù)已經(jīng)成為垃圾不可缺少的重要組成部分,它的成敗直接影響到垃圾焚燒事業(yè)的發(fā)展。
固體廢物焚燒過程是復(fù)雜的物理化學(xué)過程,它涉及了物質(zhì)平衡、能量平衡、熱力學(xué)分析、動態(tài)分析、傳熱問題、擾動混合、停留時間等問題。
對焚燒爐本身,應(yīng)有良好的爐膛結(jié)構(gòu)及合適的爐膛尺寸保證三“T”條件,即溫度(Temperature)、擾動(Turbulence)、時間(Time)三個條件。確保物料的完全燃燒,以使焚燒的建容率DRE(Destruction and Removal Efficiency)達(dá)到設(shè)計要求。
2、城市垃圾熱解技術(shù)
熱分解是有機(jī)物在無氧或缺氧條件下的高溫加熱分解技術(shù)。這部分內(nèi)容要求了解熱解的基本原理。
高溫?zé)峤猓褐饕獮楂@得可燃?xì)?。熱解溫度一般都?000℃以上。
中溫?zé)峤猓簻囟纫话阍?00~700℃之間,主要用在比較單一的物料作能源和資源回收的工藝上,像廢輪胎、廢塑料轉(zhuǎn)換成類重油物質(zhì)的工藝。
低溫?zé)峤猓簻囟纫话阍?00℃以下。農(nóng)業(yè)、林業(yè)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)品加工后的廢物用來生產(chǎn)低硫低灰的炭就可采用這種方法。
?。ㄎ澹┕腆w廢物生物處理
固體廢物生物處理技術(shù)是人為控制微生物對垃圾中的有機(jī)物進(jìn)行降解處理的過程,以實現(xiàn)垃圾處理的無害化和減量化。生物處理技術(shù)工藝方式很多,不同工藝方式的處理成本、處理效果和產(chǎn)出物均有所不同。
1、堆肥處理
堆肥處理是在一定的人為控制條件下,讓可降解有機(jī)固體廢物在微生物作用下,使其中可降解的成分轉(zhuǎn)化穩(wěn)定的腐殖物,這種利用垃圾制造的土壤改良劑,通常被稱作垃圾堆肥。
堆肥的定義,垃圾堆肥工藝的分類,好氧堆肥基本原理,好氧堆肥的三個階段、好氧堆肥的不同供氧方式,好氧堆肥工藝流程。
堆肥物料的主要控制參數(shù):有機(jī)質(zhì)含量和營養(yǎng)物含量、垃圾的含水量、氧濃度、碳氮比(C/N)、pH值等。
2、生物制氣
生物制氣主要是從城市垃圾中制取沼氣,其特點在于借助微生物的分解作用,將城市垃圾中的有機(jī)物質(zhì)分解成主要由甲烷和二氧化碳組成的可燃?xì)怏w,其能夠分解成優(yōu)質(zhì)氣體。
生物制氣工藝的主要程序是:垃圾在經(jīng)過分選處理后,有機(jī)物輸入?yún)捬醢l(fā)酵器并在這里形成由水和營養(yǎng)素組成的稀漿,然后打入攪拌式厭氧反應(yīng)器。
?。┕腆w廢物固化技術(shù)
固化處理是把水泥、瀝青、塑料、石膏、水玻璃等凝結(jié)劑同固體廢物加以混合進(jìn)行固化,或是在城市垃圾中加入硅酸鈉、粘土之類的添加劑一起燒結(jié)固化(玻璃化),使得城市垃圾中所含的有害物質(zhì)封閉在固化體內(nèi)不易浸出,從而達(dá)到穩(wěn)定化、無害化、減量化的目的。在實施固化處理時,一方面希望盡量節(jié)省材料和能源,另一方面也希望固化體能作為資源而加以利用。這兩個方面可以視為推廣固化處理技術(shù)的關(guān)鍵。
?。ㄆ撸┕腆w廢物填埋處置
就固體廢物的最終處置而言,填埋法是唯一重要且行之有效的辦法。
填埋既是一種處理方式,又是用其它處理方法不能處理的固態(tài)殘余物的最終處置方式。目前,在世界范圍內(nèi),處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的固體廢物填埋場為數(shù)眾多,建設(shè)規(guī)模不等??梢灾苯咏蛹{固體廢物,處理垃圾焚燒、垃圾堆肥和資源回收過程中產(chǎn)生的二次廢棄物,也可以處置糞渣污泥。因此,在固體廢物處理方式中,填埋為不可缺少的組成部分。
填埋處理方式分為簡易填埋和衛(wèi)生填埋。簡易填埋無滲濾液和填埋氣控制措施,污染空氣和水源,破壞環(huán)境,世界許多國家明文禁止使用。
衛(wèi)生填埋是一種基于完善的科學(xué)理論和嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)施工的處理工程。在填埋處理的技術(shù)上,最重要的是對滲出液和產(chǎn)生的填埋氣體進(jìn)行了全量收集和集中處理。在垃圾填埋處理過程中,滲濾液和填埋氣體是主要的降解產(chǎn)物。因此,如何妥善地處理滲濾液和填埋氣就成為填埋處理的關(guān)鍵技術(shù)問題。滲濾液中含有有機(jī)物及重金屬離子。如進(jìn)入水體,則會造成非常嚴(yán)重的水污染。填埋氣中所含水量的高濃度甲烷,易燃、易爆、易導(dǎo)致填埋場火災(zāi)及爆炸。
1、填埋場選址
衛(wèi)生填埋場選址是建設(shè)填埋場和搞好長期規(guī)劃的首要條件。場址選擇時需考慮工程、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、法律及政治等諸方面因素。但應(yīng)遵循的兩個基本條件是:能對周圍環(huán)境進(jìn)行最有效地保護(hù),包括對地表水、地下水和空氣的保護(hù);具有一定的經(jīng)濟(jì)可行性,即處理規(guī)模和建場投資的經(jīng)濟(jì)可行性,運(yùn)輸距離和運(yùn)輸手段的經(jīng)濟(jì)可行性。
2、填埋場地施工
填埋場地施工包括以下方面:截洪導(dǎo)流系統(tǒng),地下水側(cè)向?qū)B系統(tǒng),場地開挖和平整;場底地下水導(dǎo)滲系統(tǒng)(場底導(dǎo)滲層,地下水導(dǎo)流溝),填埋場防滲系統(tǒng)(在底場鋪細(xì)砂土;鋪鵝卵石;鋪瀝清;鋪膠帶;鋪塑料薄膜),場內(nèi)液氣導(dǎo)排系統(tǒng)(滲濾液導(dǎo)排溝;氣體導(dǎo)排系統(tǒng));填埋作業(yè)道路。
3、填埋作業(yè)過程
填埋作業(yè)過程包括以下方面:建立作業(yè)單元,垃圾進(jìn)場、垃圾鋪層、垃圾壓實,中間覆蓋(單元覆蓋、日覆蓋)。
4、滲濾液處理和填埋氣體回收利用
在垃圾填埋處理過程中,滲濾液和填埋氣體是主要的降解產(chǎn)物。因此,如何妥善地處理滲濾液和填埋氣就成為填埋處理的關(guān)鍵技術(shù)問題。滲濾液中含有有機(jī)物及重金屬離子。如進(jìn)入水體,則會造成非常嚴(yán)重的水污染。填埋氣中所含水量的高濃度甲烷,易燃、易爆、易導(dǎo)致填埋場火災(zāi)及爆炸。
5、填埋場終場覆蓋
填埋場終場覆蓋是填埋場封場的關(guān)鍵技術(shù)之一。終場覆蓋系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)有利于水流的收集和導(dǎo)排;有利于填埋氣體的安全控制與回收利用;應(yīng)盡量減少垃圾滲濾液的產(chǎn)生。
填埋場封場以后,滲濾液的產(chǎn)生與終場覆蓋層的厚度、覆蓋材料、以及覆蓋層的整體性密切相關(guān)。
如果覆蓋材料滲透系數(shù)小,覆蓋厚度大,覆蓋層的施工質(zhì)量和整體性好,覆蓋層不會因為沉降作用而產(chǎn)生斷裂和形成裂隙,就能有效的阻止雨水滲透垃圾體內(nèi),從而避免產(chǎn)生過量的滲濾液。
整個覆蓋層自上而下分別是植被層、營養(yǎng)層、排水層、阻隔層和基礎(chǔ)層,基礎(chǔ)層以下為垃圾體。