同济大学固废管理第一章~第四章课件.ppt
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- 同济大学 管理 第一章 第四 课件
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1、固体废物处理与处置固体废物处理与处置(20042005学年第二学期)学年第二学期)邵立明同济大学环境科学与工程学院Tel:65981383 Fax:第一章第一章绪论绪论固体废物管理问题,与本课程的特点同济大学环境科学与工程学院固体废物管理问题特点固体废物管理问题特点&产生浓缩态浓缩态量量 小小人均生活污水与垃圾的有机碳量人均生活污水与垃圾的有机碳量项目项目污水污水垃圾垃圾质量比质量比量量200kg/d0.8kg/d250:1有机碳有机碳 300mg/kg200kg/d3/810-3g/mg 0.60.8kg/d 0.3 0.45100022.5g/d64.8g/d1:3单位处单位处理成本理成本
2、2.0元元/t60150元元/t影响大影响大固体废物产生过程中没有稀释环节固体废物产生过程中没有稀释环节同济大学环境科学与工程学院固体废物管理问题特点固体废物管理问题特点&处理与处置资源化潜力大资源化潜力大高成本高成本不断地发现资源化途径不断地发现资源化途径 代表了固体废物处理处置技术的发展方向代表了固体废物处理处置技术的发展方向固体废物资源化现状工业固体废物建材利用工业固体废物建材利用 我国我国90%的水泥制品中有废渣成分的水泥制品中有废渣成分世界工业革命以来的金属循环率世界工业革命以来的金属循环率 85%使这类不可再生资源能持续地支持经济发展使这类不可再生资源能持续地支持经济发展同济大学环
3、境科学与工程学院固体废物管理问题固体废物管理问题&管理 更强调源头控制更强调源头控制c 源头控制是比资源利用更有效的管理措施源头控制是比资源利用更有效的管理措施 资源化利用的政策与技术同样重要资源化利用的政策与技术同样重要c 技术的应用通常需要政策环境的支持技术的应用通常需要政策环境的支持 分类化处理处置分类化处理处置c 有实施的必要和应用的可能性有实施的必要和应用的可能性同济大学环境科学与工程学院课课 程程 的的 特特 点点&起步比较晚&教材的选择范围有限&教学实验的难度较大同济大学环境科学与工程学院本本 课课 程程 的的 内内 容容第二章第二章 固体废物产生与性质固体废物产生与性质 固体废
4、物是什么?管理与技术要求的固体废物表征方法2.1 产产 生生 源源同济大学环境科学与工程学院定定 义义&一般定义固体废物是人类生产与生活活动中,因不需要和无用而弃置的固态物料中华人民共和国固体废物污染环境防治法“以容器包装的液态、气态废弃物属固体废物”强调固体废物产生的行为特征强调固体废物产生的行为特征 基于人类活动是当代环境问题的源与治理对象的认识 产生是基于人类的主观判断,其中蕴涵着源控制的机会 与其他物态废物的区别,但不绝对同济大学环境科学与工程学院定定 义义&法规定义固体废物,是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物物质 是指在工业、交通等生产活动中产生的
5、固体废物是指在工业、交通等生产活动中产生的固体废物 是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务 的活动中产生的固体废物,以及法律行政法规规定的活动中产生的固体废物,以及法律行政法规规定 视为城市生活垃圾的固体废物视为城市生活垃圾的固体废物 是指城市中单位和居民在日常生活及为日常生活服务是指城市中单位和居民在日常生活及为日常生活服务 中产生的废弃物,以及建筑施工活动中产生的垃圾中产生的废弃物,以及建筑施工活动中产生的垃圾(建设部定义(建设部定义)同济大学环境科学与工程学院定定 义义&法规定义 是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险是指列入
6、国家危险废物名录或者根据国家规定的危险 废物标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物废物标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物住宅垃圾(household waste):任何从住宅(包括独立或多单元住宅、宾馆、旅舍、宿舍、值班房、营房、露营地、野餐地、日间娱乐地)产生的固体废物(包括食品垃圾、庭院垃圾和化粪池沉积物等)固体废物,是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物物质更强调按产生特征定义,考虑更强调按产生特征定义,考虑在适用范围上的严格界定在适用范围上的严格界定同济大学环境科学与工程学院产产 生生 源源&普遍性覆盖所有的人类活动环节自自然然环环境境矿物开采矿物开
7、采炼制炼制原材料生产原材料生产制造制造运输销售运输销售消费消费农业生态农业生态农产品种(养)殖农产品种(养)殖人类活动边界人类活动边界同济大学环境科学与工程学院产产 生生 源源城市生活垃圾建筑业能源制造及水的生产及供应业制造业采掘业农林业西欧西欧欧洲固体废物产生源欧洲固体废物产生源城市生活垃圾农林业采掘业制造业能源制造及水的生产及供应业建筑业污水与垃圾处置东欧申请国东欧申请国城市生活垃圾建筑业能源制造及水的生产及供应业制造业采掘业农林业西欧西欧欧洲固体废物产生源欧洲固体废物产生源城市生活垃圾农林业采掘业制造业能源制造及水的生产及供应业建筑业污水与垃圾处置东欧申请国东欧申请国&各产生源的重要性(
8、EU)同济大学环境科学与工程学院分分 类类一般分类一般工业固体废物一般工业固体废物按活动类型分类按活动类型分类参照国民经济活动分类方法参照国民经济活动分类方法城市生活垃圾城市生活垃圾按产生源分类按产生源分类居民、商服业、厂矿机关、交居民、商服业、厂矿机关、交通、建筑业、城市维护通、建筑业、城市维护危险废物危险废物(Hazardous waste)有害废物有害废物按有害性质分类按有害性质分类易燃易爆、腐蚀、反应、毒性易燃易爆、腐蚀、反应、毒性毒性毒性急毒性急毒性慢毒性慢毒性三致毒性三致毒性城市维护城市维护保洁保洁市政设施运行市政设施运行同济大学环境科学与工程学院分分 类类按性质特征归类易腐有机类
9、易腐有机类农业废弃物农业废弃物食品加工废弃物食品加工废弃物生物制药与制剂业废弃物生物制药与制剂业废弃物生活垃圾中的有机部分生活垃圾中的有机部分污水污泥污水污泥土壤矿物类土壤矿物类富含富含Al2O3,FeO,SiO2,CaO,MgO适合建材利用适合建材利用采矿废物采矿废物冶炼废物冶炼废物粉煤灰粉煤灰锅炉渣锅炉渣同济大学环境科学与工程学院分分 类类按性质特征归类可燃类可燃类石油化工业废物石油化工业废物基本与精细有机化工废物基本与精细有机化工废物化学制药废物化学制药废物城市生活垃圾城市生活垃圾设备类设备类v传统的金属回收源传统的金属回收源v机电复合化使之成机电复合化使之成为新的挑战为新的挑战生产机械
10、与设备生产机械与设备交通工具(车、船、飞机)交通工具(车、船、飞机)家用与娱乐机器家用与娱乐机器信息电器信息电器同济大学环境科学与工程学院分分 类类按性质特征归类易腐有机类易腐有机类农业废弃物农业废弃物食品加工废弃物食品加工废弃物生物制药与制剂业废弃物生物制药与制剂业废弃物生活垃圾中的有机部分生活垃圾中的有机部分污水污泥污水污泥土壤矿物类土壤矿物类富含富含Al2O3,FeO,SiO2,CaO,MgO适合建材利用适合建材利用采矿废物采矿废物冶炼废物冶炼废物粉煤灰粉煤灰锅炉渣锅炉渣可燃类可燃类石油化工业废物石油化工业废物基本与精细有机化工废物基本与精细有机化工废物化学制药废物化学制药废物城市生活垃
11、圾城市生活垃圾设备类设备类v传统的金属回收源传统的金属回收源v机电复合化使之成机电复合化使之成为新的挑战为新的挑战生产机械与设备生产机械与设备交通工具(车、船、飞机)交通工具(车、船、飞机)家用与娱乐机器家用与娱乐机器信息电器信息电器与技术有关,不断地丰富2.2 性性 质质 表表 征征同济大学环境科学与工程学院性质分类与指标性质分类与指标可可资资源源化化特特性性物料回收物料回收能量回收能量回收生物转化生物转化植物养分植物养分坚坚 硬硬 性性金属矿物化学组成金属矿物化学组成废品物理组成废品物理组成土壤矿物组成土壤矿物组成低位热值低位热值耗氧量,产甲烷潜力耗氧量,产甲烷潜力生物质组成生物质组成N,
12、P,K,腐殖质腐殖质,Ca,Mg,Zn,Se压缩应力压缩应力同济大学环境科学与工程学院性质分类与指标性质分类与指标危危险险性性易燃易爆易燃易爆 闪点、燃点(闪点闪点、燃点(闪点28)腐蚀腐蚀 pH、标准钢腐蚀速率、标准钢腐蚀速率反应反应 遇水产气、放热遇水产气、放热毒性毒性 急毒急毒LD50 慢毒慢毒运动与生长阻碍运动与生长阻碍 三致三致个体变异、个体变异、DNA变异、变异、DNA加合加合毒害物质毒害物质其他其他处理处理相关相关特性特性物理:颗粒度、堆积密度、含水率、可压缩性物理:颗粒度、堆积密度、含水率、可压缩性化学:化学:pH、有机元素组成、宏量无机物组成、有机元素组成、宏量无机物组成卫生
13、:大肠菌数、沙门氏菌数、蛔虫卵计数卫生:大肠菌数、沙门氏菌数、蛔虫卵计数同济大学环境科学与工程学院习习 题题固体废物卫生填埋场经营者,受委托要求代为处理一种工业垃圾。法律规定危险废物不能在卫生填埋场处置;同时,经营者也需要向委托者说明它的收费依据。据此,你认为经营者应要求对委托处理的工业垃圾做哪些指标的测试,简述理由2.3 性质分析方法的特点性质分析方法的特点同济大学环境科学与工程学院取取 样样 与与 制制 样样&代表性取样 系统性取样系统性取样系列取样系列取样c 工艺排废点工艺排废点c 收集运输点收集运输点&制样 缩分方法缩分方法”四分法四分法”同济大学环境科学与工程学院浸浸 出出&固体直接
14、分析的限制 固体废物基质(固体废物基质(Matrix)对分析的限制)对分析的限制c 破坏基质对污染物化学结构的同时改变破坏基质对污染物化学结构的同时改变c 基质结构对污染物生物效价的影响基质结构对污染物生物效价的影响&浸出液(水或特定溶剂)分析替代直接分析 微量有机物微量有机物 重金属重金属 极大部分的生物监测极大部分的生物监测有机物全分析限制同样的污染物含量,不同的生物效应浸出方法:准平衡浸出、动态浸出同济大学环境科学与工程学院消消 解解 与与 挥挥 发发&消解 基于基于Matrix化学破坏的无机物(重金属)化学破坏的无机物(重金属)全量分析方法全量分析方法&挥发 基于基于Matrix控制性
15、破坏的有机物全量分析控制性破坏的有机物全量分析方法(方法(TGA-GC/MS)同济大学环境科学与工程学院非破坏性全量分析方法非破坏性全量分析方法&核磁共振 表面有机物基团&CT扫描 Matrix的密度差分析&XRD 无机物碎片分析&AFS(原子力显微镜)表面分子与原子形态,包括活动状态2.4 产产 生生 量量 分分 析析同济大学环境科学与工程学院积累的物料积累的物料(原料、产品、固体废物原料、产品、固体废物)输入输入(原料原料)流出流出(产品产品)流出流出(其他副产物其他副产物)系统的边界系统的边界流出流出(烟道气和灰烟道气和灰)流出流出(固体废物、废水中的固体固体废物、废水中的固体)物物 流
16、流 衡衡 算算 主要用于现状分析,分析的统计总结可主要用于现状分析,分析的统计总结可用于推定一定范围与条件下的未来值用于推定一定范围与条件下的未来值=-进进入入系系统统的的在在系系统统内内积积累累流流出出系系统统的的产产品品系系统统内内产产生生原原料料流流量量的的物物流流量量和和原原料料流流量量的的废废物物流流量量同济大学环境科学与工程学院物物 流流 衡衡 算算例题:对一罐头食品厂进行物料衡算并分析 在给定的一天,某罐头食品厂接收食品原料12t,铁罐5t,纸板0.5t,其他原料0.3t。在这天的生产中,12t食品原料中的10t加工成了产品,1.2t以固态废物排出,将用作牲畜饲料,剩下的则从该厂
17、的废水中排出。铁罐中的4t将在工厂中贮存待用,其余的用于当天的生产,使用过程中其中的3被损坏,损坏的铁罐分类暂存、以备循环利用。纸板全部用于当天的生产,但其中3损坏,损坏的纸板分类暂存供给循环利用。其他原料中,25贮存待用;50使用后成为废纸,其中的35分类供给循环利用,其余作为混合废物排出;另有25的其他原料使用后成为混合废物。假定所有分类供循环或排出的物料均在当天收集外运。试计算该食品厂当天的物料平衡,给出该日的物流计算图,确定该厂生产每吨产品所产生的废物量。同济大学环境科学与工程学院&当日罐头食品厂输入的原料 食品原料:食品原料:12t;铁罐:;铁罐:5t;纸板:;纸板:0.5t;其他原
18、料:;其他原料:0.3t&当日厂内物流转化过程 食品净产量食品净产量10t,产生食品废物,产生食品废物1.2t,其余食品原料从废水中排出,其余食品原料从废水中排出 4t铁罐在厂内贮存,其余用于当天生产,其中铁罐在厂内贮存,其余用于当天生产,其中3损坏损坏 0.5t纸板全部用于当日生产,其中纸板全部用于当日生产,其中3损坏损坏 当日进厂的其他原料中,当日进厂的其他原料中,25厂内贮存,厂内贮存,50用于当日生产后转用于当日生产后转化为废纸,其中化为废纸,其中35分类收集供回收,其余进入混合废物中,另分类收集供回收,其余进入混合废物中,另有有25的原料在当日生产后成为混合废物的原料在当日生产后成为
19、混合废物物物 流流 衡衡 算算同济大学环境科学与工程学院物物 流流 衡衡 算算&该工作日内的相关物流量计算 食品原料食品原料c 进入生产产品的食品原料进入生产产品的食品原料=10tc 变成废物后用作牲畜饲料变成废物后用作牲畜饲料=1.2tc 变成废物后从废水中排出变成废物后从废水中排出=12 10 1.2=0.8t 铁罐铁罐c 贮存的铁罐贮存的铁罐=4tc 进入出厂产品中的铁罐进入出厂产品中的铁罐=(5 4)(1 0.03)=0.97tc 损坏后用于循环的铁罐损坏后用于循环的铁罐=(5 4)0.03=0.03t同济大学环境科学与工程学院物物 流流 衡衡 算算&该工作日内的相关物流量计算 纸板纸
20、板 c 进入出厂产品中的纸板进入出厂产品中的纸板=0.5 (1 0.03)=0.485tc 损坏后用于循环的纸板损坏后用于循环的纸板=0.5 0.03=0.015t 其他原料其他原料 c 厂内储存量厂内储存量=0.3 0.25=0.075tc 分类用于回收的纸分类用于回收的纸=0.3 0.5 0.35=0.053tc 进入混合废物中的纸进入混合废物中的纸=0.3 0.075 0.053=0.172t同济大学环境科学与工程学院物物 流流 衡衡 算算&物料平衡方程 贮存物料量贮存物料量=原料输入量原料输入量 产品输出量产品输出量 废物产生量废物产生量&物料衡算c 贮存物流量贮存物流量=4+0.07
21、5=4.075tc 原料输入量原料输入量=12+5+0.5+0.3=17.8tc 产品输出量(含循环利用废物)产品输出量(含循环利用废物)=(10+0.97+0.485)+(1.2+0.03 +0.015+0.053)=12.753tc 废物产生量废物产生量=0.8+0.172=0.972tc 物料平衡核算物料平衡核算:右项右项=17.8 12.753 0.972=4.075t=左项左项同济大学环境科学与工程学院物物 流流 衡衡 算算&物流计算图食品原料食品原料铁铁 罐罐 纸纸 板板 其他原料其他原料12 t5 t0.5 t0.3 t厂内贮存厂内贮存4.075 t从废水中排从废水中排出的废物出
22、的废物0.8 t产品产品用于饲料的食品废物用于饲料的食品废物循环利用铁罐循环利用铁罐循环利用纸板循环利用纸板11.455 t1.2 t0.03 t0.015 t排出的混合排出的混合废物废物0.172 t罐头食品厂边界罐头食品厂边界循环利用废纸循环利用废纸0.053 t同济大学环境科学与工程学院物物 流流 衡衡 算算&生产每吨产品产生的废物量c 总产废率总产废率=(17.8 11.455 4.075)/11.455=0.198t/tc 再循环废物产率再循环废物产率=(1.2+0.03+0.015+0.053)/11.455=0.113t/tc 净产废率净产废率=0.198 0.113=0.085
23、t/t=8.5%同济大学环境科学与工程学院物物 流流 衡衡 算算 产品基准法产品基准法 原料基准法原料基准法 产值基准法产值基准法SWPPGGSWMM11,niiGGin,SWSSGG 同类行业、同等技术水平下的推广测算同类行业、同等技术水平下的推广测算同济大学环境科学与工程学院物物 流流 衡衡 算算例题 某磷酸厂采用磷酸萃取(湿法磷酸)工艺,以磷矿石为主要原料,加适量硫酸生产磷酸,其主要的固体废物为磷石膏(二水硫酸钙晶体与杂质)。经统计测算磷石膏的产生量与原料磷矿粉消耗量之间存在下述关系:式中:Gsw磷石膏产生量,t;Gm磷矿粉用量,t;Pp磷矿粉中P2O5的质量比,t/t。现已知该厂生产每
24、吨磷酸(浓度为3032)的磷矿粉消耗量为2.2t,磷矿粉P2O5的质量比为32。试用原料基准法求该厂生产每吨磷酸的磷石膏产生量SWMMP1.170.566GGGP同济大学环境科学与工程学院M2.2 t/tGP0.32 t/tP SWMMP1.170.566GGGP代入代入得:该厂生产每吨磷酸的磷石膏产生量为得:该厂生产每吨磷酸的磷石膏产生量为3.1吨吨同济大学环境科学与工程学院物物 流流 衡衡 算算 影响因素影响因素c 生产工艺差异生产工艺差异c 原料差异原料差异c 技术进步的测算技术进步的测算同济大学环境科学与工程学院统统 计计 分分 析析 方方 法法 平均值(平均值(x)中位值(中位值(M
25、ed)排序确定排序确定(奇数样本奇数样本1个值个值/偶数样本偶数样本2个值个值)最频值(最频值(Mod)出现频数最大的值或值域出现频数最大的值或值域计算计算 Mod=3(Med)-2(x)以城市生活垃圾为例,也是其他废物源分析中必须的以城市生活垃圾为例,也是其他废物源分析中必须的1niif xxn 找出直接调查数据背后的规律性找出直接调查数据背后的规律性同济大学环境科学与工程学院统统 计计 分分 析析 方方 法法 标准差标准差S 变异系数变异系数CV 不对称系数不对称系数3 峰值系数峰值系数421niifxxSn100SCVx3133-1niifxxnS4144-1niifxxnS正态分布的偏
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