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固体废弃物处理与处置.doc

1、固体废弃物处理与处置课程期末考试题 (选修)专 业: 班 级: 学 号: 姓 名: 问答题(共 100 分,答案雷同则,以零分 计)(用 16 开纸答题,手写或打印均可)1. 某有机肥厂使用生活 污 泥生 产 有机肥,使用 厌 氧 发 酵后再 进 行好氧堆肥,但 厌 氧 发 酵 过 程中 产 生大量 恶 臭气体,影响周 围环 境 卫 生,针对该问题 ,你 认为该 如何解决此 问题 。(本小 题 10 分)污泥是污水处理过程中产生的沉淀物质, 成分比较复杂。所以污泥容易散发出异味, 特别在污泥初期进行发酵时更易产生臭气和异味, 可以在入料混合的同时加入一定量的除臭剂, 减少异味的产生,并且在车间

2、设置轴流通风机, 将污泥堆肥厂房的臭气和异味排到室外。脱水污泥一般为消化污泥, 它是城市污水处理产生的副产物, 含有大量的病原菌和虫卵, 以及未分解的蛋白质, 在贮存过程中, 会产生腐败, 形成恶臭。常规污泥的预处理方法有2 种: 干燥脱水; 微生物发酵脱水。尾气后处理方法也有2 种: 液体洗涤吸收法; 吸附法。另外为了防止恶臭,可以用水或者酸、碱溶液吸收恶臭物质;用活性炭,分子筛选等吸附剂来吸附;加化学除臭剂;臭氧吸收法;熟堆肥吸附的生物除臭法。2某市每年因城市河道清淤 产 生大量腐殖 质污 泥,目前因露天堆置已占用大量的土地,而且 对 周 围环 境造成了二次 污 染, 针对该问题 ,你 认

3、为 如何 对这 些 污 泥 处 理、 处 置和 资 源化利用?(本小 题 10分)污泥的处置方法主要有投海、堆肥、填埋、干式热处理、工业化回用等等(1) 海洋投弃投海,由于深海投弃管道设备需一定投资,且世界各国对海洋环境日益关注而纷纷立法禁止,因而近年来基本不再采用。(2) 卫生填埋卫生填埋,是应用最早最广泛的固体废弃物最终处置方法。卫生填埋是解决固体废物环境污染的有效手段,其优点是投资较少、容量大、见效快,且能够通过产生填埋气获取新能源,但不当填埋亦会造成新的污染,主要是有害物质溶出对地表水和地下水带来的污染。尽管现代卫生填埋采用了越来越完善的防渗系统、集排水系统,但渗滤液处理难度极大,处理

4、中很难达到预期目标。此外,污泥填埋对污泥的土力学性质要求较高,需要大面积的场地和大量的运输费用。将来污泥的卫生填埋将只能与干化、焚烧等处理方法结合使用,作为其残余物的最终处置方式,而填埋量所占污泥处置总比例将逐渐下降。(3) 堆肥化得 分堆肥化,即土地利用法,是利用自然界广泛存在的微生物,有控制地促进固体废物中可降解有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。污泥中含有丰富的有机物和 N、P、K 等营养元素以及植物生长必需的各种微量元素 Ca 、Mg、Zn、Cu、Fe 等,施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。目前世界各国采用的方法有:自然堆肥法,圆柱形分格封闭堆肥法,滚筒堆肥

5、法,竖立式多层反应堆肥法以及条形静态通风等堆肥工艺,这些方法都在不断发展和完善。污泥中也含大量病原菌、寄生虫(卵) ,以及铜、铝、锌、铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英、放射性元素等难降解的有毒有害物。一般来说,污泥要作土地处置必须经无毒无害化处理后(一般采用高温堆肥) ,才能作土地利用,否则,污泥中的有毒有害物会导致土壤或水体污染。(4)干式热处理污泥的干式热处理,包括污泥干化、焚烧、熔融三种方式。(1) 污泥的干化处理,是指通过直接或间接加热方式,进行低温热处理,使污泥脱水、减容,同时泥性趋于稳定化。(2) 焚烧是将污泥作为固体燃料投入焚化炉中,使其与氧发生剧烈的化学反应,释放出能量并转化为

6、高温的燃烧气和少量性质稳定的固定残渣。(3) 熔融,亦称玻璃化处理,与焚烧最大的不同点是所燃烧温度与产生底灰不一样。熔融的燃烧温度高达 1800 2400 ,焚化炉的温度即使在二次燃烧室也仅有 1600 1800 ;而熔融燃烧后的灰渣可回收制造路基,焚化炉底灰利用则相对较为困难。(5) 工业化利用污泥的工业化利用,除制造各种复合肥料外,主要包括回收重金属;制造砖瓦、陶粒、回填土、水泥、混凝土骨料等建筑材料、多孔性水处理填料;制取燃气燃油、获取电力等能源,等等。(6)用于建设湿地生态园。3、某市要求 规 划和 设计 一个安全土地填埋 场 ,你 认为该 工程 项 目如何 组织实 施?(本小 题 1

7、0 分)1、设计的原则:(1)处置系统应是一种辅助性设施,不应妨碍工厂的正常生产。(2)处置场的容量应该足够大,至少能容纳一个工厂产生的全部废物,并应考虑到将来场地的发展和利用。(3)要有容量波动和平衡措施,以适应生产和工艺变化所造成的废物性质和数量的变化。(4)系统要满足全天候操作要求。(5)处置场所在地区的地质结构合理,环境适宜,可以长期使用。(6)处置系统符合现行法律和制度上的规定,满足有害废物填埋处置标准。2、安全填埋场的选址:(1)安全原则是填埋场的首要原则,要防止大气的污染,地表水的污染,尤其是要防止浸出液的释出对地下水的污染。(2)其次是经济原则。它与场地的规模、容量、征地费用、

8、施工费用、运输费、操作费等相关。因此在设计填埋场时要考虑填埋危险废物类别及工程规模确定,设计填埋场危险废物处理处置总体工艺流程,预算收运计量。3、场地的勘察:(1)根据现有资料对场地所在地区进行初步调查。(2)在初步调查的基础上进行实地考察(3)通过钻探或挖掘技术进行场地水文地质勘测。(4)勘察资料整理,绘制较详细的处置场地地图。4、环境影响评价:首先是对填埋场建设期、运行期和封场后场地维护期的各个环境影响要素进行预测评价,并将预测结果与环境保护标准进行对比,最终从环保角度判断拟建工程的可行性,为填埋场建设的行政主管部门提供决策参考。另外还包括场地的选择是否合理,浸出液的来源数量及影响,噪音及

9、振动问题和恶臭问题。5、设计填埋场的结构:根据填埋场地的地形条件、水文地质条件以及填埋的特点,一般有三种填埋场的结构:人造托盘式、天然洼地式和斜坡式。6、设置地下水保护系统:采用防渗的衬里、建立浸出液收集检测处理系统。7、控制地表径流:防止场地排水进入填埋区内,以及接收来自填埋区的排水,通常采用导流渠、导流坝、地表稳态化和地下排水四种。8、控制气体:在选址时考虑擦汗那个地位置及土壤的渗透性能,采用可渗透性排气和不可渗透阻挡排气。9、填埋操作:包括操作计划、填埋设备的选择和填埋操作程序的考虑。10、封场:封场是指在填埋的废物之上建造一个与下部填埋结构配套的顶部覆盖系统,以实现对处置废物的封隔。使

10、废物同环境隔离;调节场地表面地表排水,减少降水的渗入;减少场地表面的侵蚀。11、辅助设施:包括进出道路、预处理车间、废水处理车间、公共设施、磅房及围墙等12、场地监测:包括浸出液监测、地下水监测,以确保场地正常运营,方便环境影响评价。4、简述焚烧产物中二恶英的来源及其操作控制措施。 (本小题 10 分)我国当今环境中的二口恶英,虽已查出主要来源是大宗化工产品中的微量杂质,焚烧产生二口恶英的途径主要如下: (1) 垃圾中含有一定量的二口恶英,这些二口恶英在现有的焚烧炉中不能完全被分解,仍有一部分进入焚烧产物之中;(2) 由前体物(precursor) 合成,前体物是含有苯环和联苯环的气相有机物(

11、如氯苯、氯酚、多氯苯酚和二苯醚等)。它们来自:垃圾本身含有的、垃圾不完全燃烧生成的、垃圾中二口恶英部分分解生成的,以及飞灰催化作用生成的等四个方面。这些前体物在300-800可合成二口恶英。(3) 在较低温度(250300)下,大分子碳(残碳)与氢、氧及有机和无机氯,通过基元反应合成二口恶英; (4) 小分子碳氢化合物通过聚合和环化形成多环芳烃(PAH),再与氯反应生成二口恶英。 (5) 在较低温度(200-300)下,氯化氢和单质氯在飞灰的催化作用下与碳氢化合物生成二口恶英。防治途径:1对垃圾进行预处理垃圾经预处理后入炉焚烧,有如下作用:一是可提高垃圾的热值,以保证垃圾在炉内能充分、稳定地燃

12、烧(这特别适合我国垃圾热值低的国情) ;二是可从源头上最大限度地避免二口恶英和含氯高的物质入炉;三是可防止铜、铁等二口恶英生成反应的催化剂入炉。这些,均能有效地控制焚烧过程二口恶英的生成量。2降低焚烧时的生成量低温、缺氧、停留时间不足及燃烧不完全是垃圾焚烧过程中生成二口恶英的主要原因。因而,采用提高炉温( 850) ,在高温区送入二次空气以提高氧浓度( 11 %),以及延长烟气在高温区的停留时间(2秒,且烟气驻留时间增加1s ,二口恶英浓度可以减少1/ 2)等措施使垃圾在焚烧炉内能充分、稳定地燃烧,可有效地降低二口恶英的生成量,此外,采用流化床焚烧炉,以及在垃圾中掺入一定量的含硫煤(因二氧化硫

13、能抑制二口恶英的生成)等,也能较好地降低焚烧过程二口恶英的生成量。 3有效处理烟气处理烟气并使尾气中的二口恶英能达到排放标准,通常可从如下二方面着手:(1) 防止烟气在输送和处理过程中生成二口恶英一是尽快脱除烟气所携带的烟尘(可采用布袋等高效除尘器) ;二是前已述及的使烟气尽快地通过250 500 的低温合成区;三是可往烟气中喷入一定量的氟。因氟与氯的结合能力大于前体物与氯的结合能力,此外氟还能使铜等金属失去催化活性。(2) 脱除烟气中已有的二口恶英一是采用活性炭或活性焦炭吸附脱除;二是喷淋石灰乳之类的碱性吸收液;三是利用选择性催化还原(SCR) 装置催化分解。这三种方法,不仅能脱除烟气中的二

14、口恶英,还能脱除烟气中的其他有害气体。4合理利用烟气中的热量:关于烟气500以上的热量,可用来预热助燃空气和垃圾,以保证垃圾在焚烧炉内稳定、充分的燃烧。5妥善处置炉灰和烟尘:由于垃圾焚烧产生的二口恶英,大多存在于炉灰和烟尘之中。因而,妥善处置炉灰和烟尘,是防止二口恶英进入环境的重要举措。目前,有效、可行的处置方法是在加强管理、防止散失的基础上采用如下处置方法:一是再循环入炉焚烧;二是水泥同化;三是加热脱氨(在惰性气氛下加热至400并保持2小时,可使99%以上的二口恶英分解 );四是高温熔化(在12001400熔化,可使99.99 %的二口恶英分解)。5、如何在 实验 室条件下 获 得固体 废

15、物在 热 解炉中的 热 分解 转 化率?(本小 题 10 分)通过在微波热解试验台上进行固体废物微波加热和热解试验。本系统为间歇式试验台,如图所示,主要包括微波源、微波加热炉、测温系统、产物冷凝和收集系统。试验前,微波热解炉通入氮气30 min,以排除炉内空气,试验过程中持续通入氮气。试验过程中收集秸热解的三相产物,将三相产物的质量与初始物料质量的比值,就可以获得热分解转化率。其中固体和液体产物可以全部收集通过称量获得其质量,而气体产物仅进行采样收集,利用气相色谱仪进行定性定量分析,将三相产物质量之和相加即产物的质量。气相色谱分析温控程序:80恒温。6、某地在采 矿过 程中 产 生大量的 贫矿

16、 (含 铜 、锌 、锰 ),结 合已学固体废 物 处 理的相关知 识 ,你 认为 如何回收 该贫矿 中有用金属? 请简述所使用方法的原理和 简 要工 艺 流程(本 题 10 分)矿石选用酸和海水浸出工艺处理,回收阴极铜、硫酸锌和碳酸锰。由于三种金属的理化性质,铜的回收优先于锌,锌优先于锰。流程:1、球磨:物料从原矿场运至静止的格筛上,大物块送入一段破碎机。之后混合物在铜萃余液中洗涤。洗涤排料经筛分,大块是哪个二段破碎机。混合排料进入球磨机给料贮槽,之后进旋流器。旋流器底流进球磨机,用萃余液进行球磨。2、浸出:加热至 80 摄氏度进行常压浸出。第一步:用二氧化锰酸性氧化浸出铜、锌的化合物。第二步

17、:通入还原性气体还原浸出,还原残留的二氧化锰。 3、固液分离和 CCD 洗涤:用高效浓密发浓密和洗涤。包括将矿浆用浓密机溢流稀释,以产生含固量 3%-5%的稀释矿浆,絮凝后沉淀至浓密机。4、铜的萃取和电积:铜采用传统的永久不锈钢阴极技术进行电积精炼。5、硫酸锌结晶:硫酸锌广泛应用于农业,作为化肥和原料。6、碳酸锰回收:萃余液已将铜、锌去除,从溶液中沉淀锰最好最有效地方就是将低于化学计量的太酸钠加入到萃余液中。7、欲在 实验 室条件下 设计 一个管式焚 烧 炉来 处 理有机 废 气, 试简 述你的 设计 思路。 (本 题 10 分)管式焚烧炉的外部加热可以是水平也可以是竖直的,焚烧炉温度范围为6

18、00一900,有机废气由金属制器或陶瓷制器送到焚烧炉燃烧区,焚烧炉的温度通过热电偶控制。燃烧排放物中的固体颗粒物用玻璃毛及玻璃纤维滤膜吸附收集,气相产物通过冷阱冷凝或用活性炭及其它吸附剂吸附收集。化合物分离分析通过气相色谱、气相色谱质谱联用技术或高效液相色谱进行。8、你 认为农 作物秸 秆厌 氧 发 酵制沼气 过 程中需考 虑 哪些因素,如何 进 行管理控制?除了 书 本已有的植物秸 秆处 理、 综 合利用技 术 外,你 还 能找到好的技 术吗 ?若能, 请简 述之。 (本小 题15 分)影响因素:1、温度:温度增高,产气量增大。通常采用三种发酵温度:低温发酵:15-20,中温发酵:30-38

19、,高温发酵:50-55以上。2、PH值:甲烷菌要求的pH值为7.0左右,因此发酵过程中一般pH值维持在6.87.5之间,增加进料或者改变原料等会使系统酸化,可加石灰石或者调整原料的碳氮比进行调节。3、搅拌:搅拌能使温度均匀、底物与微生物生长接触、原料与熟料完全混合。搅拌方式有机械搅拌、充气搅拌和充液搅拌。高温发酵要求对物料进行搅拌。4、原料配比:C/N=20-30:1。5、停留时间与有机负荷、投配率有关。6、有毒物质重金属、硫酸盐、抑菌剂等。其他厌氧发酵制沼气技术高浓度有机废液COD 处理获取产业化沼气技术:在引进和再创新日本UASB-TLP 技术的基础上,进行了菌群筛选与优化、颗粒污泥最佳培

20、养条件的选择和控制,并改进了厌氧罐体内部结构,解决了大量、快速培养厌氧颗粒污泥的技术问题,在中试规模下COD 负荷达到25kg/(m3d),产生了数量非常可观的沼气,为发展“产业化沼气”创造了条件。配以厌氧后段好氧发酵,酒精废液的COD 值可较快地降至100mg/L 以下。以COD 计,我国工业和城市生活污水中所含有机物生物质能若全部加以处理和收集,则每年至少可产150108m3 甲烷。9、针对 城市生活垃圾逐年增 长 的 问题 ,除了 书 本中已有的 处 理技 术与 资 源化利用方法外,在 现 有的 经济 和科技水平条件下,你有什么新的思路或想法? 请简 述之。 (本小 题 15 分)构造城

21、市生活垃圾多循环处理系统:由环保部门统一协调系统内的所有参与者,将更多的垃圾成分循环利用为再生资源。也就是说,通过该系统的运行,将会实现“垃圾再生资源产品垃圾再生资源”的不断循环的垃圾利用过程。由于所在城市或地区的城市规模和区域性差异,其垃圾处理系统所涉及到部门、垃圾处理工艺以及垃圾处理系统的容量大小存在着很大不同,所以将系统分为三个层次:初级循环系统、中级循环系统和高级循环系统。城市生活垃圾多循环处理系统的初级循环系统所涉及到的部门和垃圾种类较为单一,是最简单的循环。在初级系统中,城市居民产生的生活垃圾经由中转站被分为可回收垃圾和有机垃圾,可回收垃圾直接由工厂或废品收购站进行回收再利用,而分

22、类出来的有机垃圾则经过堆肥处置生成有机肥料供城郊使用。由于在初级循环下垃圾的种类比较单一,因此初级循环系统适合于城市居民构成较为单一、城市规模不大的小型城市或郊区地区使用。相对初级循环系统,中级循环系统涉及到的垃圾种类和可分类量有所增加。与初级系统不同的是,城市生活垃圾需要经过二次分类,除可回收垃圾外,不可回收垃圾和有机垃圾则需进入二级垃圾中转站,分离为可填埋垃圾和可堆肥圾。分别加以处理。中级循环系统中涉及到了填埋工艺的使用和填埋场的建设,适合于城市规模一般、城市空间开放、有合适场地进行填埋场建设并拥有适当财力和科技实力且能够处理好填埋场卫生及二次污染问题的中型城市的推广和使用。高级循环系统是

23、涉及垃圾种类和社会部门最多、结构最为复杂的多循环系统。城市生活垃圾共需经过三次分类才能够达到最终处理目的。与初、中级循环系统不同的是,在二次分类中,既不适合堆肥又不适合填埋的垃圾,需要送到焚烧厂加以处理,焚烧所残留的少量无害化处理过的垃圾残渣再返回填埋场进行最终处理。由于高级循环系统涉及到垃圾分类、回收、堆肥、填埋和焚烧等多种工艺技术,因此高级系统适用于规模较大的城市,该城市需有足够空间和足够先进的技术来规划和建设焚烧厂和填埋场,并能够令该系统同城市建设的总布局相协调,以减少其建营成本,维持垃圾处理和城市发展的永续平衡。另外,不同城市在构建城市生活垃圾多循环处理系统时,需针对该城市垃圾成分的实际情况和该城市所拥有的技术现状来设计适合城市本身发展的处置系统。

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