环境工程概论 第五章固体废弃物污染控制工程概论 第一节固体废弃物类型、来源和性质 如同污水和废气那样,固体废弃物主要产生于人类的生产和生活,即人类在从事工 农业生产以及交通和商业等活动中,一方面生产出有用的工农业产品的同时有一部分资 源未被有效利用而作为固体废物加入环境,如采矿业未被利用的尾矿、大米加工中未被 利用的稻壳、肉联厂排放的动物皮毛、宾馆和饭店废弃的泔脚等:另一方面,许多物品 和材料被人使用后因为破、旧或超过使用年限而被废弃,如饮料瓶罐、破旧衣以及使用 定年数后的建筑物也会变成固体垃圾。还有,污染净化和环境治理过程中也可能产生 大量的固体或半固体的废弃物通常称为二次污染物),如各种烟气干法除尘过程中产生 的粉尘、湿法除尘中产生的粉尘污泥,污水处理过程中产生的大量化学污泥和生物污泥 固体废弃物的危害性主要表现在:1)侵占土地:1991年我国单是工矿业固体废弃物 累积堆放量为59.6亿T,占地50539ha。城市郊区设大面积累积处理场,侵占农田。2) 污染土壤:工业固体废弃物中含有大量有害化学物质,经过风化、雨雪淋溶和地表径流 的侵蚀,化学物质大量进入土壤环境,破坏了土壤固有的生物、化学和物理环境,使得 土壤成为草木不生的死亡之地。在我国被工业废渣污染的农田达25万亩。20世纪中叶如 美国的房产开发商曾经在工业废物填埋场上建造居民点,使得居民饱受臭气熏天、地下 室渗漏污水横溢的痛苦,最后不得不将该居民点废弃。3)污染水体:固体废物随天然降 水和地表径流、地下水以及刮风进入江河湖海,污染水体。如美国新泽西州的农药厂由 于填埋工业有害固体废物(含砷)、缅因州因为垃圾填埋场等造成其下游的河流和湖泊饮 用水源被严重污染,而不得不花很高费用对污染环境进行长时期的净化和修复。我国 家铁合金厂的铬渣堆放场由于缺少防渗漏措施使得附近饮用地下水源遭受严重污染。4) 污染大气:有些有机性固体废弃物经过微生物分解后释放出大量的有害气体,另外病原 微生物与灰尘随风扩散,进一步恶化了大气环境质量。固体垃圾在焚烧过程中产生大量 的粉尘和有害气体,如不妥善处理处置,也会污染大气,如焚烧后废气中的二恶英等。 如表5-1所示是主要的固体废弃物类型、来源和性质 固体废弃物的类型、来源和性质 部门 废弃物 性质 高炉渣炼铁 无机废物、性质较稳定、成分较 炼钢,包括铁杂质、炉衬、造渣剂 单一、有毒重金属对环境危害性 较大、适用于回收利用 有色渣 重金属冶炼」 能源 无机废物、性质较稳定、量大、 粉煤灰燃煤电厂 化学危害性较小、回收利用介质 废石膏 磷酸盐生产 不及冶金废渣。废石膏造成农田 硫酸制造 同冶金废渣 废催化剂各种催化反应过程中 无机废物、成分较单一、量小 有毒重金属对环境危害性较大、 适用于回收利用
环境工程概论 96 第五章 固体废弃物污染控制工程概论 第一节 固体废弃物类型、来源和性质 如同污水和废气那样，固体废弃物主要产生于人类的生产和生活，即人类在从事工 农业生产以及交通和商业等活动中，一方面生产出有用的工农业产品的同时有一部分资 源未被有效利用而作为固体废物加入环境，如采矿业未被利用的尾矿、大米加工中未被 利用的稻壳、肉联厂排放的动物皮毛、宾馆和饭店废弃的泔脚等；另一方面，许多物品 和材料被人使用后因为破、旧或超过使用年限而被废弃，如饮料瓶罐、破旧衣以及使用 一定年数后的建筑物也会变成固体垃圾。还有，污染净化和环境治理过程中也可能产生 大量的固体或半固体的废弃物(通常称为二次污染物)，如各种烟气干法除尘过程中产生 的粉尘、湿法除尘中产生的粉尘污泥，污水处理过程中产生的大量化学污泥和生物污泥 等。 固体废弃物的危害性主要表现在：1)侵占土地：1991 年我国单是工矿业固体废弃物 累积堆放量为 59.6 亿 T，占地 50539 ha。城市郊区设大面积累积处理场，侵占农田。2) 污染土壤：工业固体废弃物中含有大量有害化学物质，经过风化、雨雪淋溶和地表径流 的侵蚀，化学物质大量进入土壤环境，破坏了土壤固有的生物、化学和物理环境，使得 土壤成为草木不生的死亡之地。在我国被工业废渣污染的农田达 25 万亩。20 世纪中叶如 美国的房产开发商曾经在工业废物填埋场上建造居民点，使得居民饱受臭气熏天、地下 室渗漏污水横溢的痛苦，最后不得不将该居民点废弃。3)污染水体：固体废物随天然降 水和地表径流、地下水以及刮风进入江河湖海，污染水体。如美国新泽西州的农药厂由 于填埋工业有害固体废物(含砷)、缅因州因为垃圾填埋场等造成其下游的河流和湖泊饮 用水源被严重污染，而不得不花很高费用对污染环境进行长时期的净化和修复。我国一 家铁合金厂的铬渣堆放场由于缺少防渗漏措施使得附近饮用地下水源遭受严重污染。4) 污染大气：有些有机性固体废弃物经过微生物分解后释放出大量的有害气体，另外病原 微生物与灰尘随风扩散，进一步恶化了大气环境质量。固体垃圾在焚烧过程中产生大量 的粉尘和有害气体，如不妥善处理处置，也会污染大气，如焚烧后废气中的二恶英等。 如表 5－1 所示是主要的固体废弃物类型、来源和性质。 表 5－1 固体废弃物的类型、来源和性质 行 业 部门 废弃物 来源 性质 工 矿 业 冶金 高炉渣 炼铁 无机废物、性质较稳定、成分较 单一、有毒重金属对环境危害性 较大、适用于回收利用 钢渣 炼钢，包括铁杂质、炉衬、造渣剂 赤泥 铝氧生产 有色渣 重金属冶炼 能源 煤渣 煤炭燃烧 无机废物、性质较稳定、量大、 化学危害性较小、回收利用介质 不及冶金废渣。废石膏造成农田 和土壤板结。 粉煤灰 燃煤电厂 化工 废石膏 磷酸盐生产 硫铁矿渣 硫酸制造 同冶金废渣 废催化剂 各种催化反应过程中 无机废物、成分较单一、量小、 有毒重金属对环境危害性较大、 适用于回收利用
环境工程概论 含油污泥石油炼制 有机废物、耗氧性质、对农田和 土壤危害性较大、流动性 盐泥 烧碱和纯碱生产 无机废物、成分较单一、危害性 食品和水动物的皮肉联厂、水产加工厂、碾米厂、油脂加工主要为有机废物、成分复杂、典 产加工毛、骨、内厂、酒厂、酱油厂 型耗氧性质、极易腐败变质带来 脏、粪便 严重的卫生学问题,较难回收利 植物的皮 微生物发酵 污泥和废渣 种围岩和煤矿、铜矿、铜矿、石灰石开采 无机废物、量大、成分较复杂 大量侵占土地和农田、造成局部 塌陷和污染地下水、较难回收利 城房产开水泥粉尘、建筑工地、水泥厂、砖瓦厂、自来水厂无机废物、量大、大量侵占土壤 建发、市政碎砖石、渣 和农田、较难回收利用 建设、建土、砖石 泥浆和污泥 农农作物种作物的秸庄稼收割和粗加工过程中留下的秸秆、茬、有机性质、耗氧性质、热值高、 业植和基本秆、根、茎、根:粮食加工过程中排出的谷屑、下脚料|量大、较适用于综合利用 加工 叶、皮、壳 商商店、超各种包装 包装物种类繁多,易于回收利 业市、饭店物、泔脚 用:泔脚属于有机性质、强烈耗 和宾馆 氧、易于腐败、造成严重的卫生 学问题,可以综合利用 居城镇和农一般生活垃人们的衣食住行 成分复杂、性质多样、较难收集 民村的住宅圾厨余、瓶 与回收 粪便:废旧 电器、家具 环|污水厂多种废渣和格栅栅渣、沉砂池污渣、初沉池无机污泥、含水率高、流动性、量大:有机 沉池和消化池有机污泥、化学混凝的化|性污泥不稳定、耗氧、造成严重 废气处理粉尘和污泥各种除尘设备 定的流动性;较稳定:金属污 泥和粉尘危害性较大 第二节固体废物污染的特点和控制方法 如同污水、废气那样,固体废弃物也属于对环境造成污染和危害的主要物质之 其产生和来源、污染和危害性质、收集和运输以及回收利用、处理和处置上与污水以及 废气有一定的共同点,但同时也具有其自身独特之处,而且固体废弃物的污染及其控制 与前二者具有一定的相关性,深度了解和认识这个问题对进一步掌握固体废弃物的污染 特点以及做好其污染控制十分必要,如表5-2所示。 表5-2固体废弃物和水、气污染及其控制比较 相同点和关联性 不同点
环境工程概论 97 含油污泥 石油炼制 有机废物、耗氧性质、对农田和 土壤危害性较大、流动性 盐泥 烧碱和纯碱生产 无机废物、成分较单一、危害性 较大、流动性 食品和水 产加工 动物的皮 毛、骨、内 脏、粪便； 植物的皮、 壳、根、核； 微生物发酵 污泥和废渣 肉联厂、水产加工厂、碾米厂、油脂加工 厂、酒厂、酱油厂 主要为有机废物、成分复杂、典 型耗氧性质、极易腐败变质带来 严重的卫生学问题，较难回收利 用 采矿 各种围岩和 尾矿 煤矿、铜矿、铜矿、石灰石开采 无机废物、量大、成分较复杂、 大量侵占土地和农田、造成局部 塌陷和污染地下水、较难回收利 用 城 建 房产开 发、市政 建设、建 材 水泥粉尘、 碎砖石、渣 土、砖石、 泥浆和污泥 建筑工地、水泥厂、砖瓦厂、自来水厂 无机废物、量大、大量侵占土壤 和农田、较难回收利用 农 业 农作物种 植和基本 加工 作物的秸 秆、根、茎、 叶、皮、壳、 核 庄稼收割和粗加工过程中留下的秸秆、茬、 根；粮食加工过程中排出的谷屑、下脚料 有机性质、耗氧性质、热值高、 量大、较适用于综合利用 商 业 商店、超 市、饭店 和宾馆 各种包装 物、泔脚 包装物种类繁多，易于回收利 用；泔脚属于有机性质、强烈耗 氧、易于腐败、造成严重的卫生 学问题，可以综合利用 居 民 活 动 城镇和农 村的住宅 一般生活垃 圾(厨余、瓶 罐、废纸)、 粪便；废旧 电器、家具 和衣物等 人们的衣食住行 成分复杂、性质多样、较难收集 与回收 环 保 污水厂 多种废渣和 污泥 格栅栅渣、沉砂池污渣、初沉池无机污泥、 二沉池和消化池有机污泥、化学混凝的化 学污泥 含水率高、流动性、量大；有机 性污泥不稳定、耗氧、造成严重 的卫生学问题；较难回收利用 废气处理 粉尘和污泥 各种除尘设备 一定的流动性；较稳定；金属污 泥和粉尘危害性较大 第二节 固体废物污染的特点和控制方法 如同污水、废气那样，固体废弃物也属于对环境造成污染和危害的主要物质之一， 其产生和来源、污染和危害性质、收集和运输以及回收利用、处理和处置上与污水以及 废气有一定的共同点，但同时也具有其自身独特之处，而且固体废弃物的污染及其控制 与前二者具有一定的相关性，深度了解和认识这个问题对进一步掌握固体废弃物的污染 特点以及做好其污染控制十分必要，如表 5－2 所示。 表 5－2 固体废弃物和水、气污染及其控制比较 比较内容 相同点和关联性 不同点
环境工程概论 来源 人们的生产与生活 产生的具体途径和场所不同 收集和储存 采用一定的设备、装置和管道进废气量大,难以储存,一般不进 行收集和储存,收集和储存可以行压缩:污水和污泥难以压缩, 采取就地单独收集或合并收集。通常采用池或罐进行收集储存 垃圾和废渣一般进行压缩,呆滞 性大,通常采用桶、箱进行收集 和储存,成分复杂的生活垃圾 集程序和措施十分复杂 输送与排放 专用的管道和运输机械 废气、污水和污泥的流动性大 般采用专用的管道和相应的动 力设备(泵与风机)进行输送:土 圾和废渣的流动性差,一般采用 专用车辆和皮带运输机输送和排 回收利用 废物(气、液、固)中含有有用物废气和污水中有用能源、资源和 质或资源,如热能、水资源和其物质含量相对较少:固体废弃物 它有用物质 是能源、资源和物质的浓缩 常回收利用价值较高 污染与危害及其关联性都可能具有卫生学危害、耗氧性「污染对象:废气造成大气污染 质、环境累积和“三致”效应、污水造成水体污染:固体废弃物 生态学破坏等。废气治理中可能侵占土壤和农田,污染物含量高 产生废渣和污水,酸雨污染土壤但流动性较差 和水体:污水处理中产生废气和 污泥:固体废弃物的淋溶导致水 体和土壤污染,粉尘飞扬和垃圾 臭气污染大气 处理与处置及其关联性分离和转化中所包含的一切物具体设备、装置、工艺流程和设 理、化学和生物学方法与技术。计运行上以及最终出路上。废气 湿法废气净化产生的污水处理;处理有除尘器、吸收塔等设备 垃圾淋溶产生的渗滤液处理;污装置,最终出路为大气:废水处 水处理中产生的污泥和废渣的处理有格栅、沉砂池、沉淀池 理和处置;污水和垃圾处理中产化池等设备和构筑物,最终出路 生的废气净化 为天然水体;固体废弃物处理有 筛分、破碎和浓缩及脱水等设备 以及焚烧等装置,最终出路为圢 埋等 固体废弃物的处理方法主要有 1,物理方法:包括压缩、破碎、分选、浓缩、脱水、包埋、吸附、萃取等。固体废弃 物中有用物质的回收来源往往是通过物理方法实现的。热处理包括焚烧、热解、湿 式氧化以及焙烧等方法达到减容、无害化和综合利用的目的。而采用固化方法可以 将固体废物固定或包覆起来以降低其危害性。 2,化学方法:破坏废物中的有害成分降低毒害性或转化为有利于进一步处理的形态 常用的方法有:石灰稳定、湿式氧化、铁氧体固定等
环境工程概论 98 来源 人们的生产与生活 产生的具体途径和场所不同 收集和储存 采用一定的设备、装置和管道进 行收集和储存，收集和储存可以 采取就地单独收集或合并收集。 废气量大，难以储存，一般不进 行压缩；污水和污泥难以压缩， 通常采用池或罐进行收集储存； 垃圾和废渣一般进行压缩，呆滞 性大，通常采用桶、箱进行收集 和储存，成分复杂的生活垃圾收 集程序和措施十分复杂 输送与排放 专用的管道和运输机械 废气、污水和污泥的流动性大， 一般采用专用的管道和相应的动 力设备(泵与风机)进行输送；垃 圾和废渣的流动性差，一般采用 专用车辆和皮带运输机输送和排 放 回收利用 废物(气、液、固)中含有有用物 质或资源，如热能、水资源和其 它有用物质 废气和污水中有用能源、资源和 物质含量相对较少；固体废弃物 是能源、资源和物质的浓缩，通 常回收利用价值较高 污染与危害及其关联性 都可能具有卫生学危害、耗氧性 质、环境累积和“三致”效应、 生态学破坏等。废气治理中可能 产生废渣和污水，酸雨污染土壤 和水体；污水处理中产生废气和 污泥；固体废弃物的淋溶导致水 体和土壤污染，粉尘飞扬和垃圾 臭气污染大气 污染对象：废气造成大气污染； 污水造成水体污染；固体废弃物 侵占土壤和农田，污染物含量高， 但流动性较差 处理与处置及其关联性 分离和转化中所包含的一切物 理、化学和生物学方法与技术。 湿法废气净化产生的污水处理； 垃圾淋溶产生的渗滤液处理；污 水处理中产生的污泥和废渣的处 理和处置；污水和垃圾处理中产 生的废气净化 具体设备、装置、工艺流程和设 计运行上以及最终出路上。废气 处理有除尘器、吸收塔等设备和 装置，最终出路为大气；废水处 理有格栅、沉砂池、沉淀池、生 化池等设备和构筑物，最终出路 为天然水体；固体废弃物处理有 筛分、破碎和浓缩及脱水等设备 以及焚烧等装置，最终出路为填 埋等 固体废弃物的处理方法主要有： 1，物理方法：包括压缩、破碎、分选、浓缩、脱水、包埋、吸附、萃取等。固体废弃 物中有用物质的回收来源往往是通过物理方法实现的。热处理包括焚烧、热解、湿 式氧化以及焙烧等方法达到减容、无害化和综合利用的目的。而采用固化方法可以 将固体废物固定或包覆起来以降低其危害性。 2，化学方法：破坏废物中的有害成分降低毒害性或转化为有利于进一步处理的形态。 常用的方法有：石灰稳定、湿式氧化、铁氧体固定等
环境工程概论 3,生物方法:利用微生物活动对废弃物中污染物进行转化,常用的有:垃圾和有机污 泥的堆肥,人畜粪便的厌氧消化和除臭、垃圾渗滤液的生物处理等。 4,固体废物的最终处置:属于污染控制的末端环节,解决固体废物的归宿问题。包括 陆地处置和海洋处置两种类型:施肥、土地填埋、焚烧、深井灌注以及投海等。 5,回收利用:如同废气和污水治理那样,固体废弃物的处理处置更应该做好废物的资 源循环和回收利用,资源循环和废物利用应从单一的末端治理与回用向前转移到生 产的前端,即:做好清洁生产,把综合利用贯穿于资源的开发和生产的全过程 第三节固体废弃物的预处理 固体废弃物在进行处理处置以及回收利用之前应该进行必要的预处理以便于回收利 用、降低污染负荷以及减少运输、处理和处置费用。预处理方法有:收集和运输、压实 破碎、浓缩、脱水、分选等 收集和运输 固体废弃物的类型和产生途径不同,则其收集和运输的方式也不同 对废物量大的工业企业,一般都有自己专门的堆场和相应的收集和运输措施。对于 生活垃圾和商业垃圾,我国一般又当地的物资回收站或废品收购站负责收集与运送以及 回收,其收集的废物品种十分繁多,按照废物类型及其最终利用途径分为:黑色金属 有色金属、橡胶、塑料、纸张、破布、麻、棉、牲骨、人发、玻璃、油脂、化工废料等 16类约1000多个品种,这种实践在我国已经实行多年,效果很好,如上海市1983年物 资回收公司的回收总量为166万T,其中工业废料占85%,20世纪80年代中期上海市 的郊区乡镇电镀厂产生的电镀废渣和废液一般由专门的厂家进行收集、再加工和利用 有效地防止了污染的扩散,并获得了一定的经济收益 城市垃圾中,商业垃圾和建筑垃圾原则上由各单位自行清除,大型的土建项目均按 照有关规定使用运输车辆将渣土及时收集运送进行土地回填或用于绿地建设等。有卫生 设备的住宅其粪便一般先进入室外化粪池经过预处理后进入污水厂处理,公共厕所和倒 粪池的粪便由分片的环卫车定期抽吸、运输和集中处置。家庭生活垃圾在清除之前,通 常进行分类收集,也可以由拾荒者从垃圾桶、垃圾箱和垃圾场中进行分离收集并卖给物 资回收站和废品站。许多发达国家提倡和实行生活垃圾的袋装化,可以有效地减轻臭气 和蚊蝇孳生,还可以减少垃圾装卸时间并便于回收利用,垃圾的袋装化在我国一些城市 已经逐步推广实行。有些居民小区还规定了垃圾投放时间,以减少对环境卫生的影响 工矿业产生的大量固体垃圾和废渣可能采取火车及皮带运输机进行输送,含水较多 的污泥可能采取管道或渠道输送,而城市垃圾则一般采用专门的车辆运送,在河网密布 的城镇也可以采用水运。在上海市许多环卫站、所设有专门的垃圾运输队伍和车辆,河 岸设有倒粪站并配备有专用船只,靠近水体的污水厂还设置有专门的倒泥码头和运泥船 局部地区设置有垃圾中转站,依次完成各种垃圾的收集、储存和运输。 、压实
环境工程概论 99 3，生物方法：利用微生物活动对废弃物中污染物进行转化，常用的有：垃圾和有机污 泥的堆肥，人畜粪便的厌氧消化和除臭、垃圾渗滤液的生物处理等。 4，固体废物的最终处置：属于污染控制的末端环节，解决固体废物的归宿问题。包括 陆地处置和海洋处置两种类型：施肥、土地填埋、焚烧、深井灌注以及投海等。 5，回收利用：如同废气和污水治理那样，固体废弃物的处理处置更应该做好废物的资 源循环和回收利用，资源循环和废物利用应从单一的末端治理与回用向前转移到生 产的前端，即：做好清洁生产，把综合利用贯穿于资源的开发和生产的全过程。 第三节 固体废弃物的预处理 固体废弃物在进行处理处置以及回收利用之前应该进行必要的预处理以便于回收利 用、降低污染负荷以及减少运输、处理和处置费用。预处理方法有：收集和运输、压实、 破碎、浓缩、脱水、分选等 一、收集和运输 固体废弃物的类型和产生途径不同，则其收集和运输的方式也不同。 对废物量大的工业企业，一般都有自己专门的堆场和相应的收集和运输措施。对于 生活垃圾和商业垃圾，我国一般又当地的物资回收站或废品收购站负责收集与运送以及 回收，其收集的废物品种十分繁多，按照废物类型及其最终利用途径分为：黑色金属、 有色金属、橡胶、塑料、纸张、破布、麻、棉、牲骨、人发、玻璃、油脂、化工废料等 16 类约 1000 多个品种，这种实践在我国已经实行多年，效果很好，如上海市 1983 年物 资回收公司的回收总量为 166 万 T，其中工业废料占 85％，20 世纪 80 年代中期上海市 的郊区乡镇电镀厂产生的电镀废渣和废液一般由专门的厂家进行收集、再加工和利用， 有效地防止了污染的扩散，并获得了一定的经济收益。 城市垃圾中，商业垃圾和建筑垃圾原则上由各单位自行清除，大型的土建项目均按 照有关规定使用运输车辆将渣土及时收集运送进行土地回填或用于绿地建设等。有卫生 设备的住宅其粪便一般先进入室外化粪池经过预处理后进入污水厂处理，公共厕所和倒 粪池的粪便由分片的环卫车定期抽吸、运输和集中处置。家庭生活垃圾在清除之前，通 常进行分类收集，也可以由拾荒者从垃圾桶、垃圾箱和垃圾场中进行分离收集并卖给物 资回收站和废品站。许多发达国家提倡和实行生活垃圾的袋装化，可以有效地减轻臭气 和蚊蝇孳生，还可以减少垃圾装卸时间并便于回收利用，垃圾的袋装化在我国一些城市 已经逐步推广实行。有些居民小区还规定了垃圾投放时间，以减少对环境卫生的影响。 工矿业产生的大量固体垃圾和废渣可能采取火车及皮带运输机进行输送，含水较多 的污泥可能采取管道或渠道输送，而城市垃圾则一般采用专门的车辆运送，在河网密布 的城镇也可以采用水运。在上海市许多环卫站、所设有专门的垃圾运输队伍和车辆，河 岸设有倒粪站并配备有专用船只，靠近水体的污水厂还设置有专门的倒泥码头和运泥船， 局部地区设置有垃圾中转站，依次完成各种垃圾的收集、储存和运输。 二、压实
环境工程概论 在固体废弃物运输和处理处置前通常采用一定的方法对其进行压实或压缩,以减小 其体积和重量,便于装卸、运输、储存和处理处置。在垃圾运输过程中,有些垃圾车本 身同时具有垃圾压实功能,操作机械化程度也较高。 压实适用对象是固体废弃物中压缩性能大、复原性能小的物质,对于污泥和油污等 般不宜进行压实处理。 压缩设备主要有:三向联合式压实机和回转式压实机等,如图5-1和图5-2所示。 图5-1三向联合式压实机 压头2 图5-2回转时压实机 图5-3城市垃圾压实机 破碎杆 装料室 三、破碎
环境工程概论 100 在固体废弃物运输和处理处置前通常采用一定的方法对其进行压实或压缩，以减小 其体积和重量，便于装卸、运输、储存和处理处置。在垃圾运输过程中，有些垃圾车本 身同时具有垃圾压实功能，操作机械化程度也较高。 压实适用对象是固体废弃物中压缩性能大、复原性能小的物质，对于污泥和油污等 一般不宜进行压实处理。 压缩设备主要有：三向联合式压实机和回转式压实机等，如图 5－1 和图 5－2 所示。 图 5－1 三向联合式压实机 图 5－2 回转时压实机 图 5－3 城市垃圾压实机 三、破碎
环境工程概论 对固体废弃物进行破碎目的是:减小体积,便于运输和储存;为分选创造必要条件; 提高比表面积,便于焚烧、热解和熔融以及生物处理:便于回收利用:防止对后续处理 设备的破坏与堵塞。 破碎方法有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等,破碎方法的选择和物料性质有 关:对坚硬废物采用挤压破碎和冲击破碎:对韧性废物采用剪切破碎和冲击破碎以及磨 碎:对脆性废物采用劈碎和冲击破碎。如下图5-3、5-5和5-5以及5-6、5-7是几 种常用破碎杋:鄂式破碎机、锤式破碎机、剪切式破碎杋和球磨时破碎机以及湿式磨破 碎机。 锤式破碎机 压缩给料机 机本体 图5-6旋转式剪切机 投入口 能转刀 旋转刀 旋转轴 旋转轴 支承 排出口 图5-7球磨式破碎机 1,筒体2,园盖3轴承《大齿轮5传动大内圈 在高温钢渣的破碎过程中还可以使用煮沸破碎法,其做法是向高温钢渣中泼水碱性 冷却降温。由于钢渣的导热系数小,当大量冷水喷入热渣后钢渣表层受激冷,温度急剧 下降,而其内层由于未受到喷水继续保持高温,于是在钢渣表层产生巨大的拉应力导致 101
环境工程概论 101 对固体废弃物进行破碎目的是：减小体积，便于运输和储存；为分选创造必要条件； 提高比表面积，便于焚烧、热解和熔融以及生物处理；便于回收利用；防止对后续处理 设备的破坏与堵塞。 破碎方法有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等，破碎方法的选择和物料性质有 关：对坚硬废物采用挤压破碎和冲击破碎；对韧性废物采用剪切破碎和冲击破碎以及磨 碎；对脆性废物采用劈碎和冲击破碎。如下图 5－3、5－5 和 5－5 以及 5－6、5－7 是几 种常用破碎机：鄂式破碎机、锤式破碎机、剪切式破碎机和球磨时破碎机以及湿式磨破 碎机。 图 5－4 锤式破碎机 图 5－6 旋转式剪切机 图 5－7 球磨式破碎机 在高温钢渣的破碎过程中还可以使用煮沸破碎法，其做法是向高温钢渣中泼水碱性 冷却降温。由于钢渣的导热系数小，当大量冷水喷入热渣后钢渣表层受激冷，温度急剧 下降，而其内层由于未受到喷水继续保持高温，于是在钢渣表层产生巨大的拉应力导致
环境工程概论 其背面开裂。随着喷水的碱性,钢渣的开裂由外而内逐渐深入,最后导致整块钢渣破碎 另外,由于钢渣中存在大量的氧化钙和硅酸二钙等物质在煮沸过程中发生化学反应导致 体积急剧膨胀使得钢渣内部产生应力,加速了钢渣的破碎。 四、浓缩和脱水 在废水或废气处理的过程中往往产生大量的污泥。对于城市污水处理而言,其产生 的污泥总量约为所处理污水的0.5%左右,但其处置费用却与污水处理费用相当。一些工 业废水过程中产生的污泥含有大量有毒有害物质,如不妥善处置将对环境仍然构成很大 的潜在污染 污泥其所含主要按成分划分有有机污泥和无机污泥。典型的有机性污泥如城市污水厂的 活性污泥、生物膜污泥和消化污泥:典型的无机污泥如电镀废水处理中的重金属污泥 在城市污水厂,按照污泥产生的按来源,污泥(渣)可分为栅渣、沉砂池沉渣、初沉池污 泥、二沉池剩余活性污泥和消化污泥等。 含水率是污泥重要指标,含水率高低不仅影响污泥的流动特征和输送,也影响污泥 的稳定性(有机性污泥)以及处置费用。对含水率很高的污泥,如污水厂生物污泥,其密 度与水相近,因此污泥的体积和含水率以及质量之间存在如下换算公式 V1/V2=W1/W2=100-p2/100-p=c2/c1 式中:V1、V2为脱水前后污泥的体积(L W1、W2为为脱水前后污泥的质量(kg) p、p2为脱水前后污泥的含水率(%) c1、c2为脱水前后污泥的质量浓度(mg/l) 污泥中含有大量的水分,如城市污水厂剩余活性污泥含水率为99.5%左右。污泥含 水率太高导致污泥体积过大,给后续的处理和装置造成困难,而且不利于污泥的稳定以 及最终综合利用。污泥脱水的方法主要有:浓缩、机械脱水和干化以及焚烧等。浓缩主 要脱除污泥中的颗粒的间隙水(一般占污泥总含水的70%左右),机械脱水主要脱除污泥 的颗粒间隙水和毛细水,干化主要脱除污泥的毛细水和结合水。 表5-3污泥的脱水方法、设备和效果 脱水方法 脱水设备 脱水后含水率(%)脱水后外 浓缩法 重力、气浮和离心浓缩95~97 近似糊状 自然干化法 自然干化场、晒砂场70 泥饼状 机械脱水真空吸滤法真空转鼓、真空转盘 泥饼状 压滤法 板框压滤机 45~80 泥饼状 滚压带法滚压带式压滤机 78~86 泥饼状 离心法 离心机 80~8 泥饼状 干燥法 各种干燥设备 粉状、粒状 焚烧法各种焚烧设备 和灰状 1,浓缩脱水 污泥的浓缩方法有重力浓缩法、气浮浓缩和离心浓缩三种 (1)重力浓缩
环境工程概论 102 其背面开裂。随着喷水的碱性，钢渣的开裂由外而内逐渐深入，最后导致整块钢渣破碎。 另外，由于钢渣中存在大量的氧化钙和硅酸二钙等物质在煮沸过程中发生化学反应导致 体积急剧膨胀使得钢渣内部产生应力，加速了钢渣的破碎。 四、浓缩和脱水 在废水或废气处理的过程中往往产生大量的污泥。对于城市污水处理而言，其产生 的污泥总量约为所处理污水的 0.5％左右，但其处置费用却与污水处理费用相当。一些工 业废水过程中产生的污泥含有大量有毒有害物质，如不妥善处置将对环境仍然构成很大 的潜在污染。 污泥其所含主要按成分划分有有机污泥和无机污泥。典型的有机性污泥如城市污水厂的 活性污泥、生物膜污泥和消化污泥；典型的无机污泥如电镀废水处理中的重金属污泥。 在城市污水厂，按照污泥产生的按来源，污泥(渣)可分为栅渣、沉砂池沉渣、初沉池污 泥、二沉池剩余活性污泥和消化污泥等。 含水率是污泥重要指标，含水率高低不仅影响污泥的流动特征和输送，也影响污泥 的稳定性(有机性污泥)以及处置费用。对含水率很高的污泥，如污水厂生物污泥，其密 度与水相近，因此污泥的体积和含水率以及质量之间存在如下换算公式。 V1/V2=W1/W2=100-p2/100-p1=c2/c1 (3－41) 式中：V1、V2 为脱水前后污泥的体积(L) W1、W2 为为脱水前后污泥的质量(kg) p1、p2 为脱水前后污泥的含水率(％) c1、c2 为脱水前后污泥的质量浓度(mg/l) 污泥中含有大量的水分，如城市污水厂剩余活性污泥含水率为 99.5% 左右。污泥含 水率太高导致污泥体积过大，给后续的处理和装置造成困难，而且不利于污泥的稳定以 及最终综合利用。污泥脱水的方法主要有：浓缩、机械脱水和干化以及焚烧等。浓缩主 要脱除污泥中的颗粒的间隙水(一般占污泥总含水的 70％左右)，机械脱水主要脱除污泥 的颗粒间隙水和毛细水，干化主要脱除污泥的毛细水和结合水。 表 5－3 污泥的脱水方法、设备和效果 脱水方法 脱水设备 脱水后含水率(％) 脱水后外观 浓缩法 重力、气浮和离心浓缩 95～97 近似糊状 自然干化法 自然干化场、晒砂场 70～80 泥饼状 机械脱水 真空吸滤法 真空转鼓、真空转盘 60～80 泥饼状 压滤法 板框压滤机 45～80 泥饼状 滚压带法 滚压带式压滤机 78～86 泥饼状 离心法 离心机 80～85 泥饼状 干燥法 焚烧法 各种干燥设备 各种焚烧设备 10～40 0～10 粉状、粒状 和灰状 1，浓缩脱水 污泥的浓缩方法有重力浓缩法、气浮浓缩和离心浓缩三种。 (1)重力浓缩
环境工程概论 重力浓缩池类似于污水处理的沉淀池(如图所示),浓缩池大多为辐流式,其泥斗多 为多斗式(浓缩后的体积仍然庞大)。重力浓缩池的附属设备有刮泥机或吸泥机、搅动栅。 搅动栅的作用是浓缩时每个栅条后可形成微小的涡流,以促进细小的SS絮凝,并可形成 空穴以促进间隙水释放和气泡的逸出,提高浓缩效果、缩短浓缩时间。 重力浓缩池的设计停留时间为9-12h,设计池表面水力负荷率为1.2~1.6 m/m2.h(初沉池污泥)、0.2~0.4m3/m2.h(二沉池污泥),设计表面固体负荷率为3.9~5.9 kg/m2.h(初沉池污泥)、0.5~1.5kg/m.h(二沉池污泥)。经过重力浓缩后,初沉池污泥 的含水率降低到90%~95%(体积减少3~5倍),二沉池污泥含水率降低到97%~98% (体积减少2~3倍),消化池污泥含水率降低到88%~92%(体积减少2倍左右)。 图5-8重力浓缩池 驱动装置堰 进泥管 支撑物 中心副泥器 污泥管橡皮刮板 1-1剖面 逆流进泥井 X入影动装置 进泥管 荷警报 (2)气浮浓缩 气浮浓缩脱水的基本原理与污水的气浮法处理相同。与重力浓缩相比,污泥的气浮 浓缩的脱水效果更好,浓缩后污泥不易腐化,适用于有机污泥的浓缩。污泥的气浮浓缩 需要制作大量的溶气水,能耗较高。 污泥的气浮浓缩分离室池表面水力负荷率为1.0~3.6m/m2.h,分离室池表面固体负 荷率分别1.8~2.0kg/m2.h(活性污泥)、5.0~6.0kg/m2.h(初沉池污泥)。城市污水厂的 活性污泥经过气浮浓缩后其含水率可由99%降低到95~97%左右:其体积减少到原来的 3)离心浓缩 离心浓缩的关键设备为离心机。常用的污泥浓缩离心机有转盘式、篮式和转鼓式三种。 表5-4几种主要型式的离心机及其浓缩性能 污泥种类离心机。处理量浓缩前含水率浓缩后含水率固体回收率
环境工程概论 103 重力浓缩池类似于污水处理的沉淀池(如图所示)，浓缩池大多为辐流式，其泥斗多 为多斗式(浓缩后的体积仍然庞大)。重力浓缩池的附属设备有刮泥机或吸泥机、搅动栅。 搅动栅的作用是浓缩时每个栅条后可形成微小的涡流，以促进细小的 SS 絮凝，并可形成 空穴以促进间隙水释放和气泡的逸出，提高浓缩效果、缩短浓缩时间。 重力浓缩池的设计停留时间为 9－12 h，设计池表面水力负荷率为 1.2～1.6 m 3 /m2 .h(初沉池污泥)、0.2～0.4 m3 /m2 .h (二沉池污泥)，设计表面固体负荷率为 3.9～5.9 kg/m2 .h(初沉池污泥)、0.5～1.5 kg/m2 .h (二沉池污泥)。经过重力浓缩后，初沉池污泥 的含水率降低到 90％～95％(体积减少 3～5 倍)，二沉池污泥含水率降低到 97％～98％ (体积减少 2～3 倍)，消化池污泥含水率降低到 88％～92％(体积减少 2 倍左右)。 图 5－8 重力浓缩池 (2)气浮浓缩 气浮浓缩脱水的基本原理与污水的气浮法处理相同。与重力浓缩相比，污泥的气浮 浓缩的脱水效果更好，浓缩后污泥不易腐化，适用于有机污泥的浓缩。污泥的气浮浓缩 需要制作大量的溶气水，能耗较高。 污泥的气浮浓缩分离室池表面水力负荷率为 1.0～3.6 m3 /m2 .h，分离室池表面固体负 荷率分别 1.8～2.0 kg/m2 .h(活性污泥)、5.0～6.0 kg/m2 .h(初沉池污泥)。城市污水厂的 活性污泥经过气浮浓缩后其含水率可由 99％降低到 95～97％左右；其体积减少到原来的 1/2～1/4。 (3)离心浓缩 离心浓缩的关键设备为离心机。常用的污泥浓缩离心机有转盘式、篮式和转鼓式三种。 表 5－4 几种主要型式的离心机及其浓缩性能 污泥种类 离心机 处理量 浓缩前含水率 浓缩后含水率 固体回收率
环境工程概论 (1/s) (%) 剩余活性污泥转盘式9.5 99~9 94.5~95 剩余活性污泥篮式2.1~4.499.3 90~91 70~90 剩余活性污泥转鼓式0.63~0.7698.5 87~91 表5-5各种污泥浓缩方法的比 优点 缺点 重力浓缩法储存污泥的能力高 占地面积大 操作要求低 浓缩后的污泥含水率仍然较高 运行电耗少 会散发一定的臭气 气浮浓缩法浓缩后的污泥含水率低;运行费用较高 占地少; 污泥储存能力小 不散发臭气; 能去除油脂 离心浓缩法设施紧凑,占地最少 处理能力有限 没有臭气问题 电耗较高 对操作的要求较高 2,机械脱水 污泥的机械脱水是使用专门的脱水机械,在过滤介质(网、布、管、毡)两侧形成压 差(正压或负压)造成脱水的推动力从而将污泥中的水分部分脱除。其中,形成正压差的 称为压滤脱水,如板框压滤机、带式压滤机等:形成负压差的称为吸滤脱水,如真空过 滤机。 图5-9板框压滤机 图5-10带式压滤机工作原理图
环境工程概论 104 (l/s) (%) (%) (%) 剩余活性污泥 转盘式 9.5 99～99.3 94.5～95 90 剩余活性污泥 篮式 2.1～4.4 99.3 90～91 70～90 剩余活性污泥 转鼓式 0.63～0.76 98.5 87～91 90 表 5－5 各种污泥浓缩方法的比较 优点 缺点 重力浓缩法 储存污泥的能力高； 操作要求低； 运行电耗少 占地面积大； 浓缩后的污泥含水率仍然较高； 会散发一定的臭气 气浮浓缩法 浓缩后的污泥含水率低； 占地少； 不散发臭气； 能去除油脂 运行费用较高； 污泥储存能力小 离心浓缩法 设施紧凑，占地最少； 没有臭气问题 处理能力有限； 电耗较高； 对操作的要求较高 2，机械脱水 污泥的机械脱水是使用专门的脱水机械，在过滤介质(网、布、管、毡)两侧形成压 差(正压或负压)造成脱水的推动力从而将污泥中的水分部分脱除。其中，形成正压差的 称为压滤脱水，如板框压滤机、带式压滤机等；形成负压差的称为吸滤脱水，如真空过 滤机。 图 5－9 板框压滤机 图 5－10 带式压滤机工作原理图
环境工程概论 混凝剂 ①混合檐;②滤液与冲洗水排出;③涤纶滤布 ④金属丝网;⑤刮刀;⑥洗涤水管;⑦压轴 图5-11带式压滤机的多孔滚筒 板框压滤的特点是过滤的推动力大,构造简单,但不能象真空和带式过滤机那样连 续工作,脱水后的卸泥方式有人工卸泥和自动卸泥两种。板框压滤机的过滤压力为4~5 公斤,对于活性污泥的处理能力为2~10kgSS/m2.h,对于消化污泥的处理能力为2~4 kgSS/m.h,过滤周期为1.5~4h 在污泥的机械脱水之前,往往要对原污泥进行预调理以降低污泥的过滤比阻、改善 污泥的内部结构,提高脱水机械的工作效率。常用的污泥调理方法有:投加化学混凝剂(主 要是无机的铁盐和铝盐)、添加助滤剂(如木屑、石灰、粉煤灰等)和热处理以及冷冻处理 表5一6经过化学药剂调理后板框压滤机的脱水性能 污泥种类原污泥压滤周期化学调理剂用量(g/kS经调理压滤后未经调理压滤后 含水率(%)(h) 三氯化铁氧化钙粉煤灰含水率(%) 含水率(%) 初沉污泥90~952 活性污泥95~992.5 消化污泥90~941.5 1001000 550 62 带式压滤机有辊压式和挤压式两种型式,靠辊压力或滤布张力的相互挤压使得污泥 脱水,其动力消耗少,污泥的投加和泥饼铲除均可连续进行。辊压带的上层为金属丝网 下层为滤布带。污泥先经过浓缩阶段使得其失去流动性,再进行挤压脱水。其泥饼含水 率一般为75~80%。 真空过滤机有折带式真空过滤机和盘式真空过滤机等形式,由真空过滤机、真空泵、 空气压缩机(用于吹脱泥饼)等组成。真空过滤机的表面固体负荷率为:初沉污泥30~50 kg(干污泥)/m2.h;活性污泥为10~15kg(干污泥)/m2.h,消化污泥为为15~25kg(干污
环境工程概论 105 图 5－11 带式压滤机的多孔滚筒 板框压滤的特点是过滤的推动力大，构造简单，但不能象真空和带式过滤机那样连 续工作，脱水后的卸泥方式有人工卸泥和自动卸泥两种。板框压滤机的过滤压力为 4～5 公斤，对于活性污泥的处理能力为 2～10 kgSS/m2 .h，对于消化污泥的处理能力为 2～4 kgSS/m2 .h，过滤周期为 1.5～4h。 在污泥的机械脱水之前，往往要对原污泥进行预调理以降低污泥的过滤比阻、改善 污泥的内部结构，提高脱水机械的工作效率。常用的污泥调理方法有：投加化学混凝剂(主 要是无机的铁盐和铝盐)、添加助滤剂(如木屑、石灰、粉煤灰等)和热处理以及冷冻处理。 表 5－6 经过化学药剂调理后板框压滤机的脱水性能 污泥种类 原污泥 含水率(％) 压滤周期 (h) 化学调理剂用量(g/kgSS) 经调理压滤后 含水率(％) 未经调理压滤后 三氯化铁 氧化钙 粉煤灰 含水率(％) 初沉污泥 90～95 2 50 100 0 55 61 活性污泥 95～99 2.5 75 150 2000 55 63 消化污泥 90～94 1.5 50 100 1000 50 62 带式压滤机有辊压式和挤压式两种型式，靠辊压力或滤布张力的相互挤压使得污泥 脱水，其动力消耗少，污泥的投加和泥饼铲除均可连续进行。辊压带的上层为金属丝网、 下层为滤布带。污泥先经过浓缩阶段使得其失去流动性，再进行挤压脱水。其泥饼含水 率一般为 75～80％。 真空过滤机有折带式真空过滤机和盘式真空过滤机等形式，由真空过滤机、真空泵、 空气压缩机(用于吹脱泥饼)等组成。真空过滤机的表面固体负荷率为：初沉污泥 30～50 kg(干污泥)/m2 .h；活性污泥为 10～15 kg(干污泥)/m2 .h，消化污泥为为 15～25 kg(干污
