固体废物的处理与处置(焚烧热解)
固体废物处理与处置第六章固体废物的热化学处理
第六章固体废物的热化学处理一、简答1、什么是焚烧处理，垃圾采用焚烧处理有何特点，焚烧的适用对象一般有哪些？焚烧：一种高温分解和高热氧化的过程，可燃性固体废物在充分供氧的条件下，发生燃烧反应，使其氧化分解，转化为气态物质和不可燃的固态残渣，从而达到减容、去除毒性和回收能源的目的，也就是我们常说的减量化、无害化和资源化。
特点：①减容量大。
通过焚烧处理，废物的体积可以减少80%~95% ；②质量也显著减小，可以节约大量填埋场占地；③回收能源。
焚烧放出的热量经过回收可用于采暖、发电等。
④卫生。
焚烧中产生的高温可以彻底消灭病原体，消除腐化源，其最终产物通常都是化学性质比较稳定的无害化灰渣。
⑤不受天气影响，可以全天候操作。
⑥投资费用大，占用资金周期长。
⑦对于固体废物的热值有一定要求，一般不低于3360KJ/Kg 。
这一点限制了其应用范围，低热值的固体废物处理效率较低。
⑧焚烧过程有可能产生剧毒物质，如二噁英等，需要投入很大资金对烟气进行处理。
适用对象：般而言，有机废物均具有可燃性，所以都可以进行焚烧处理，而不适合于焚烧处理的废物种类是比较少的，如有机成分含量特别低的废物、易爆性废物、放射性废物等都不能采用焚烧处理。
适合焚烧处理的废物种类包括a. 废溶剂；b.废油、油乳化物和油混合物；c. 废塑料、废橡胶和乳胶废物；d. 医院废物、制药废物、农药废物；e. 废脂肪；f. 炼油废物；g. 含蜡废物；h. 含酚废物和含卤素、硫、磷、氮化合物的有机废物；i. 被有害化学物质污染的固体废物（如土壤）或废液等；j. 城市生活垃圾等。
具有以下一种或者几种特性的固体废物可以选定焚烧处理方法：a. 具有生物毒性和危害性；b.不易为生物降解，能在环境中长期存在；c.易挥发或者易扩散；d. 燃点较低；e. 土地填埋处置不安全。
2、什么是固体废物热值，高位热值（粗热值）低位热值（净热值）？热值：单位质量固体废物完全燃烧时时放出的热量。
固体废物的热解的基本原理和处理技术
从热值为11619kJ/kg的垃圾1kg可以得到热值为1139kcal 的热解油0.150L，其他热量则通过残渣和炭黑损失掉 了。在热解过程中还消耗掉1724kJ的外加能量，扣除 这部分能量后，相当于只回收了3045kJ的能量。
（五） 流化床系统
将垃圾破碎至50mm以下的粒径，经定量输 送带传至螺杆进料器，由此投入热解炉内。
（四） 常见污泥处理系统
(1)浓缩—机械脱水一处置脱水滤饼； (2)浓缩—机械脱水一焚烧—处置灰分； (3)浓缩—消化—机械脱水—处置脱水滤饼； (4)浓缩—消化—机பைடு நூலகம்脱水—焚烧—处置灰分
1. 污泥消化与调理
目的：提高污泥浓缩脱水效率，浓缩或脱水前 的预处理
消化：厌氧、好氧——有机物稳定化
调理——洗涤(淘洗调节)、加药(化学调节)、 加热加压及冷冻熔融法（使内部水游离）。
物的生成反应，不能以此来简单地评价城市垃圾的热 解效果。
Kaiser等人曾对城市垃圾中各种有机物进行 过实验室的间歇实验，得到的气体产物组 成，随热解操作条件的变化而变化
三、废塑料热解原理
废塑料的种类：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯 (Ps)、聚氯乙烯(PVC)、酚醛树脂、脲醛树脂、PET、 ABS树脂等。
废塑料 高热值——焚烧——损伤焚烧设备； 焚烧产物——二噁英的主要来源 所以，各国制定……限制大量焚烧废塑料
——塑料热解制油技术的发展
第一节 热解原理及方法
一、热解的定义
热解在英文中使用“pyrolysis”一词．在工 业上也称为干馏。它是将有机物在无氧或 缺氧状态下加热，使之分解为：
①以氢气、一氧化碳、甲烷等低分子碳氢化 合物为主的可燃性气体；
竖式炉内由上向下移动与？？相遇——换 热——？？
8固体废物处理与处置-固体废物的最终处置
a.场地选择
深井灌注处置的关键问题在于选择适于处置的地层．所选择的地层满足下列 条件： 必须位于地下饮用水源之下。 注入废物的地层与其上的有用地下水源及含矿层之间要有不透水的隔离岩层。 以使废物不致渗透流入到有用地下水源和矿层中去，引起二次污染。 (灌注地层)要有足够的容量和渗透性．面积大，厚度适宜，孔隙率高，饱和 度适宜，有足够的渗透性，压力低，能以理想的速度和压力接受废物料浆。 岩层间的流体以及岩层本身与废物之间要具有相容性。这样花费很少的灌注 费用就可以把废物处理到相容的程度。 可供深井灌注的地层，一般是石灰岩和砂岩地。这些地层中往往发育有孔隙， 节理裂隙、断层、破碎带、层理裂隙、溶洞等可以容纳废液。 不透水地层主要是粘土、页岩、泥灰岩、结晶灰岩等地层。
焚烧效率＝ CCO2－CCO 100％ CCO2
式中：CCO2、CCO分别为燃烧气体中CO2、CO的浓度。
炉台上不应有黑烟或火焰延露； 焚烧船只应有良好的通讯设施，应能随时对无线电呼叫作出反应，
远洋焚烧产生的气体净化工艺较陆地焚烧简单，处理费用比陆地焚 烧低，比海洋倾倒高，每吨处理费用约为50～80美元。
a.禁止倾倒的废物
含有有机卤素、Hg、Cd及其化合物的废物； 强放射性废物； 原油、石油炼制品，残油及其废弃物： 严重防碍航行、捕渔及其它活动或危害海洋生物的，能漂浮在
水面的物质等。
b.要获得特别许可证后才能倾倒的废物
这类废物中污染物含量高，主要有 含As、Pb、Cu、Zn、Cr、V等物质的废物； 含氰化物、F化物、有机硅化合物的废物； 弱放射性废物； 容易沉入海底，可能严重防碍捕渔和航行的笨重的废弃物。
远洋焚烧过程中所产生的氯化氢气体经冷凝后直接排入海洋。焚烧 残渣无需后续处理就直接排入海洋。
固体废物处理与处置名词解释
一、名词解释：1、固体废物：固体废物，是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
2、固体废物污染环境防治法：根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中给出的定义，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、半固态废弃物质。
2、固体废物处理：通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。
3、固体废物处置：是指将固体废物焚烧或用其他改变固体废物的物理、化学、生物特性的方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或者消除其他危害成分的活动；或者将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的场所或者设施并不再回取的活动。
4、城市生活垃圾：在城市居民日常生活中或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、行政法规规定视为城市生活垃圾的固体废物。
5、危险废物：危险废物是被列入国家危险废物名录或者被国家危险废物鉴定标准和鉴定方法认定的具有危险性的废物。
2、固体废物的“三化”原则：指无害化、减量化和资源化。
3、破碎：指利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程。
4、“全过程管理”：指从固体废物的产生、收集、运输、贮存、处理到最终处置的整个过程及各个环节都实行控制管理和开展污染防治，包括固体废物产生的管理、收集系统管理、运输管理、贮存管理、处理与处置管理。
5、分选：固体废物的分选简称废物分选，目的是将其中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料分离出来。
废物分选是根据物质的粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性以及表面润湿性的不同而进行分选的。
6、压实：压实又称压缩，用机械方法增加固体废物聚集程度，增大容重和减少固体废物表观体积，是提高运输与管理效率的一种操作技术。
固体废物焚烧技术
当固体废物热值高于4000kJ/kg时理论上可自持 燃烧，适合焚烧处理。
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高位热值：是垃圾单位干重的发热量； 低位热值：是单位新鲜垃圾燃烧时的发热量，又称有 效发热量、净发热值。 两者的区别在于生成水的状态不同，前者生成水是液 态，而后者生成水以蒸气形态存在。 低位热值 = 高位热值 – 水分凝结热
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焚烧技术缺点：
建设费用昂贵、系统操作复杂、严格； 要求工作人员技术水平高； 易产生二次污染物如SO2、NOx、HCl、二噁英、粉尘 等污染质。
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武汉首座垃圾焚烧发电厂5月点火
文章来源： 长江日报 更新时间：2010-3-27 江城即将迈入垃圾焚烧处置时代。3月26日从市人大三 号议案办理工作会获悉，5月份，长山口垃圾焚烧发电厂 将点火试运行，这是我市第一座垃圾焚烧处置厂。 垃圾焚烧发电是发达城市流行的垃圾处置方式，可节 省大量土地，避免环境污染。目前，我市日产垃圾8300 多吨，全部采取填埋方式处置。针对全市垃圾仍不断增 长的趋势，政府制定垃圾处理“5焚烧、2填埋、1综合” 战略。 5座垃圾焚烧发电厂同时开建。据最新消息，长山口垃 圾焚烧发电厂已完成设备安装，将于5月份点火投入试运 行，这是我市第一座垃圾焚烧发电厂。汉口北垃圾焚烧 发电厂已完成主体结构，将于年内运行。锅顶山、新沟 垃圾焚烧发电厂将于年内完成主体结构和设备安装。群 环境学院：固体废物处理与处置 力村垃圾焚烧发电厂年内动工。
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固体废物的焚烧处理
焚烧具备条件及反应过程
（二）焚烧原理
• 固体废物焚烧过程是一系列十分复杂的物 理变化和化学反应过程，通常包括：干燥 、热分解、燃烧三阶段。
3. 燃烧__Page 4(产物)
• 产物：固体废物及辅助燃料（O2）中的碳、氢、 氧、氮、硫、氯等分别转化为相应的氧化物、氯 化物及水组成的烟，不可燃物质、灰分等成为炉 渣；
• 危害：粉尘吸入肺部会引起各种肺部疾病，同时 粉尘上吸附的有机污染物（如苯并a芘）是高毒性 、强致癌物质，会直接威胁人体健康；
• 停留时间的长短直接影响焚烧的完善程度，也是 决定炉体容积尺寸的重要依据。
• 停留时间长，处理量小，处理效果好，但经济不 合理；时间短，处理量大，但燃烧不彻底。
• 停留时间由许多因素决定，如废物的形态等。
– 垃圾焚烧，温度850~1000 ℃，停留时间1.5~2h，烟气 停留时间2s。
– 一般有机废液，0.6~1s；含氰废液约3s。 – 废气，一般在1s以下。如油脂精制过程产生的臭气，在
– 焚烧后的废物体积只是原体积的5%或更少； – 一些有害固体废物通过焚烧，可以破坏其组成
结构或杀灭病原菌。
• 尽量减少新的污染物质产生，避免造成二 次污染。
焚烧法优点
垃圾焚烧后，体积可减少85％-95%，质量减少 20％-80%； 高温焚烧消除了垃圾中的病原体和有害物质； 焚烧排出的气体和残渣中的一些有害副产物的 处理远比有害废弃物直接处置容易； 处理周期短、占地面积小、选址灵活等。
• 其组分、物性和燃烧特性等非常复杂，不易直接填 埋；
污水处理中的固体废物处理与处置
污水处理中的固体废物处理与处置污水处理是有效保护环境和人类健康的重要措施之一。
然而，在污水处理的过程中，会产生大量的固体废物。
如何进行固体废物的处理与处置，成为了一个亟待解决的问题。
本文将详细讨论污水处理中的固体废物处理与处置方法。
一、固体废物的分类和特点污水处理过程中产生的固体废物主要包括悬浮物、污泥和滤渣。
这些废物的特点是含有高浓度的有机物和微生物，具有一定的腐蚀性和臭味。
二、固体废物的处理方法1. 悬浮物处理悬浮物是污水中的固体颗粒，通常通过物理处理方法进行分离。
常见的方法包括筛分、沉淀和过滤等。
首先，可以通过筛分将大颗粒的悬浮物进行分离，然后利用沉淀技术将较小的颗粒沉淀下来。
最后，通过过滤将水中剩余的悬浮物去除。
2. 污泥处理污泥是在生物处理过程中形成的，主要包含有机物、微生物和无机盐等。
对于污泥的处理，一般采用稳定化处理方法。
稳定化处理可以有效降低污泥的有机物含量，并减少其腐蚀性和臭味。
常见的稳定化处理方法包括厌氧消化和好氧消化等。
厌氧消化利用微生物在无氧条件下降解有机物，产生沼气和稳定的污泥。
而好氧消化则是利用空气中的氧气对污泥进行氧化降解，产生二氧化碳和水。
这两种方法可以根据实际情况选择合适的处理方式。
3. 滤渣处理滤渣是污水在过滤过程中被截留的固体物质。
对于滤渣的处理，可以采用干化处理或焚烧处理。
干化处理是通过将滤渣置于通风条件下，使其自然脱水和干燥，从而减少体积和重量。
干化后的滤渣可作为肥料或填埋。
焚烧处理则是将滤渣进行高温焚烧，使其彻底热解。
焚烧后的滤渣可以用于能量回收或作为填埋场的辅助材料。
三、固体废物的处置方法1. 填埋填埋是最常见的固体废物处置方法之一。
通过将固体废物掩埋在特定的地区，减少对环境的影响。
填埋时应注意废物的分类和封存，避免对地下水和大气造成污染。
2. 垃圾焚烧垃圾焚烧是将固体废物进行高温燃烧的方法。
通过燃烧，可以大大减少废物的体积，并提供能源回收的机会。
然而，垃圾焚烧过程中可能产生的有害气体和灰渣需要进行有效处理，以减少对环境的负面影响。
第六章 固体废物的焚烧处理(第一节2h)
（二）效果评价
（三）焚烧技术
（四）焚烧的主要影响因素
焚烧四大控制参数：“3 T 1 E” ❖ 气体停留时间（Time） ❖ 焚烧温度（Temperature） ❖ 搅拌混合程度（Turbulence ） ❖ 过剩空气率（Exceed Oxygen Rate)
1. 停留时间
主要是指物料在炉内的停留时间和烟气在炉内的 停留时间。
5. 其它系统
固体废物焚烧系统
五、焚烧炉系统
主体设备是焚烧炉，还包括受料斗、饲料 器、炉体、炉排、助燃器、出渣和进风装 置等设备和设施；
常用焚烧炉：机械炉排焚烧炉、流化床焚 烧炉和回转窑焚烧炉三种。
（一）焚烧炉
1. 机械炉排焚烧炉
炉排是层状燃烧技术的关键；机械焚烧炉排通 常分为三个区：预热干燥区（预热段）、燃烧 区（主燃段）和燃尽区（后燃段）。
3. 燃烧__Page 4(产物)
产物：固体废物及辅助燃料（O2）中的碳、氢、 氧、氮、硫、氯等分别转化为相应的氧化物、 氯化物及水组成的烟，不可燃物质、灰分等成 为炉渣；
危害：粉尘吸入肺部会引起各种肺部疾病，同 时粉尘上吸附的有机污染物（如苯并a芘）是高 毒性、强致癌物质，会直接威胁人体健康；
过剩空气系数 λ=V/V0 V----助燃空气量 V0---理论空气量
过剩空气率=(λ-1)×100%
过剩空气率经验数据
焚烧废液、废气时，过剩空气量一般取 20%~30%的理论空气量；
焚烧固体废物时，需要较高的数值，通常为理 论需氧量的50%~90%，过剩空气系数1.5~1.9， 有时甚至在2以上。
650 ℃温度下只需要0.3s。
2. 焚烧温度
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一、概述
4、焚烧处理的发展
世界已经有2000多座现代化垃圾焚烧厂， 日本300多座，美国200多座，西欧利用焚 烧热能的工厂200多座，我国深圳、上海 已在建立垃圾焚烧厂。 对土地资源紧张的大城市可以优先考虑焚 烧处理的方法。
7
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
焚烧炉 系统
➢焚烧炉、余热利用系统、焚烧炉选评
KUST Faculty of Environmental Science and Engineering 9
焚烧处理评价指标
A、减量比：指可燃废物经焚烧处理后减少的质量占投加 废物总质量的百分比，即
MRC=（Mb-ma）/（mb-Mc）
B、热灼减量：指焚烧残渣在（600±25）℃条件下灼烧3 小时后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数，即
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二、焚烧过程的技术原理 1、热值 垃圾的发热量主要受到水分（W）、灰分
（A），和可燃分（R）影响。 垃圾焚烧组分三元图：
可燃区的界限： W<=50% , A<=25%, R>=25%,
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2、燃烧过程
☻干燥加发应
☻燃尽阶段 生成稳定的灰渣2
CxHyOzNuSvClw + (x + v + y/4 – w/4 – z/2) O2→ xCO2 + wHCl + 0.5uN2 + vSO2 + (y-w) /2 H2O
KUST Faculty of Environmental Science and Engineering 16
二、焚烧过程的技术原理
1
➢除尘
垃圾焚烧演示
.. …
➢资源化 ➢智能化
我国始于1980′
3 1960’
4 1970~1990
➢多功能 ➢综合性
➢自控、移动式机械炉排
2
焚烧炉、多样化、T ↗
20世纪初 ➢大型机械化炉排；较高效率的烟气净化
1
系统
19世纪中后期 ➢机械化连续垃圾焚烧炉。处理能力、焚烧效果、治污↗
➢焚毁带病毒、病菌的垃圾。→英、美、法等试验研究，建立焚烧炉
14
3、燃烧方式
A、蒸发燃烧：
指类似固体物质受热后先融化为液体，然后
进一步受热产生燃料蒸汽并扩散，再去空空 气混合燃烧。Eg：蜡烛
B、表面燃烧：
指类似木炭、焦碳的固体物质，受热后不经
过融化、蒸发或分解等过程，而是在固相表 面直接燃烧，又称多相燃烧。
C、分解燃烧：
指木材、纸张、纤维素和煤炭等固体物料，
受热后分解为挥发性组分和固定碳，尔后挥
发性组分中的可燃性气体进行扩散燃烧，而
碳颗粒则进行表面固相燃烧。
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固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
1
焚烧处理
可燃物质
助燃物质
焚
引燃火源
烧
焚烧
机
温度
理 着火条件
蒸发 挥发 分解 烧结、熔融 氧化还原
DRE=（Win-Wout）/Win*100%
D、烟气排放浓度限制指标 10
二、焚烧过程的技术原理 1、热值 -----指单位质量的固体废物燃烧所释放出的
热量。kJ/Kg 要使固体废物燃烧，就要求废物燃烧所释
放出来的热量足够供给废物达到燃烧温 度所需要的热量和发生燃烧反映所必须 的活化能。 否则，就需要借助辅助燃料才能维持燃 烧。（一般就不采用焚烧处理）
Qr=（ma-md）/ma*100%
C、燃烧效率：
对于城市垃圾和一般工业固废处理，燃烧效率是指焚 烧处理过程是否达到预期处理要求，其计算方法如下：
CE=[CO2]/（[CO2]+[CO]）*100% 对于危险废物焚烧处理，燃烧效率是指焚烧处理过程 中有机性害主成分（POHCS）的破坏去除率 （DRE）：
4
一、概述
2、目的意义： 最大限度地减容 经过焚烧，一般体积可以减少80%-90% 破坏废物结构或杀灭病原菌，消毒除害
回收到用废物焚烧产生的热量（能）
可以同时实现“三化”目的的处 理技术
5
一、概述
3、控制标准（国内现行标准）： HJ/T-18-1996《小型焚烧炉焚烧处理标准》； CJ3036-1995《医疗垃圾焚烧环境卫生标准》；
第四单元 固体废物的处理与处置
第一节：固体废物焚烧 第二节：固体废物热解 第三节：固体废物好氧堆肥和厌氧发酵 第四节：固体废物填埋
1
第一节 固体废物焚烧处理
Thermal Treatment of Solid Waste （固体废物的热处理）
知识点：固体废物焚烧过程化学机理、工 艺条件的控制方法、焚烧设备与烟 气污染控制技术；
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二、焚烧过程的技术原理
1、热值 热值有高位热值和低位热值之分。
高位热值扣除烟器气中水蒸汽消耗的汽 化热就是低位热值。由于水蒸汽的汽化 潜热不能直接加以利用，故焚烧处理一 般使用低位热值。
当低位热值大于3350 kJ/Kg或者时， （800kcal/kg）废物无需添加助燃剂即可 燃烧。可通过测定热值初步确定垃圾的 燃烧性质。
KUST Faculty of Environmental Science and Engineering 8
固体废物处理与处置 Treatment and Disposal of Solid Waste
1
焚烧处理
焚烧 原理
热平衡 及烟气 分析
焚烧 工艺
➢燃烧、燃烧机理、燃烧技术、主要影响因素 ➢固体废物热值、燃烧温度、空气和烟气量计算 ➢焚烧工艺系统组成
重 点：焚烧处理技术及相关工艺选择与 控制。
难 点：焚烧处理技术工艺技术参数控制 与设备选型及其应用。
2
第一节 固体废物焚烧处理
一、概述 二、焚烧过程的技术原理 三、影响焚烧过程的主要因素 四、固体废物焚烧系统 五、燃烧设备（焚烧炉incinerator） 六、焚烧尾气控制
3
一、概述
1、定义：焚烧处理是一种高温热处理技术， 指的是利用高温氧化作用将有机物与 空气中的氧气发生剧烈的化学反映， 转变成高温的燃烧气体和性质稳定的 残渣（简单无机物）并放出热量的过 程。
4、系统组成：燃料或可燃物；☆氧化物；☆惰性物质。 反应方程 ★通式：
CxHyOzNuSvClw (x v
yw
z )O2
42
xCO2 wHCl uN 2 / 2 vSO2 ( y w)H 2O 2
★碳氢化合物焚烧方程：（HC）n+O2→CO2+H2O+Q ★含氮化合物焚烧方程：N2+x O2 →2 Nox ★含硫化合物焚烧方程：2H2S+3O2 →2SO2+2H2O