《固体废物处理与资源化习题答案.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《固体废物处理与资源化习题答案.pdf(62页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1.1.简述生活垃圾特性和组分,对比生活垃圾各种处理处置方法的优缺点。简述生活垃圾特性和组分,对比生活垃圾各种处理处置方法的优缺点。生活垃圾特性:高水、高杂、低质、低热值;主要成分是厨余、塑料、纸张等;含有大量病原菌;易产生氨气和硫化氢等恶臭气体。生活垃圾组分:可分为厨余类、纸类、橡塑类、纺织类、木竹类、灰土类、砖瓦陶瓷类、玻璃类、金属类、其他以及混合类。生活垃圾各种处理处置方法优缺点:如表 1。表 1生活垃圾处理处置方法优缺点对比方法卫生填埋处理量大,运行成本低,技术成熟可靠;最终消除优点了其他处理方法的残留;在大型填埋场生产的沼气具有一定利用价值场地受地理环境和水文地质条件的制约;场地使缺
2、点用寿命受垃圾量影响很大;管理水平较高;对环境影响大好氧堆肥处理工艺先进,无害化程度高;产品用途较广,可作土壤改良剂、绿化用土、有机肥、制砖原料等;投资适中,使用年限较长只能处理垃圾中的可降解有机物,对这部分内容有一定要求,操作成本高;产品销售易受市场情况限制炉排焚烧发电减量化、无害化程度很高;可综合利用热能;使用期限长;占地面积小成本高,操作费用高;工艺设备复杂,技术要求严格;垃圾需要达到一定热值2.2.描述环境卫生信息化基本原理和具体操作方案。描述环境卫生信息化基本原理和具体操作方案。环境卫生信息化基本原理:建立具有明显的环卫行业业务特点的环卫信息化系统,通过运用计算机等信息技术的方法来提
3、高环卫管理水平,其管理需要通过计算机软件来实现。以信息化在环卫车辆作业监管中的应用为例,具体操作方案包括以下子系统:(1)实时监测子系统适用于清扫车、洗扫车、洒水车、垃圾清运车等环卫作业车辆,实现对车辆实时位置、作业状态、作业轨迹、作业里程、违规情况的监管。(2)作业过程监控子系统实现对车辆 GIS 位置、速度、方向、启动状况、最近上传的时间等信息的监管,以及查看车辆某段时间内的行驶轨迹,并回放运行轨迹,追溯当时的运行情况。(3)作业状态监管子系统1能够对车辆作业过程中的副发动机启动、喷雾降尘、扫帚盘旋转、警示标志、乱倒乱卸等情况进行实时监管。(4)油耗管理子系统跟踪车辆的实时油耗,智能判断加
4、油情况,以及异常油耗降低行为,并生成油耗报表曲线,以及一些异常情况下的报表;判断出车辆的耗油情况以及偷油等异常行为,以此来提高监管力度。(5)违规预警子系统对车辆作业过程中的速度、停留时间、作业区域、作业路线等进行实时监控,在车辆超速、超时、越界、越线时,自动进行预警。(6)作业质量监管子系统通过实时照片、实时视频等手段,对车辆作业质量进行监管。(7)实时调度子系统能够通过短信、语音、对讲等方式,实现对所有在线车辆的实时调度管理。3.3.试论各种固体废物资源化优势与存在的问题。试论各种固体废物资源化优势与存在的问题。(1 1)生活垃圾)生活垃圾优势:进入地方政府收运的生活垃圾,潜在资源数量巨大
5、。这些潜在资源若得到再生利用,可节省末端处置费用,减少卫生填埋量,制造出的再生成品以及生活垃圾中存在的大量废金属,也具有非常高的价值。存在问题:居民投放在垃圾桶中的废物,各种物品交叉混合,而且均受到严重污染,卫生条件极差。虽然洁净的废纸、废塑料、废纤维、废玻璃再生循环利用技术已经得到广泛应用,产生巨大的经济效益、环境效益和社会效益,但这些废物只能是源头收集到的、未被污染的大宗废物。政府部门收运的生活垃圾中所含废物,由于是混合收集,各种废品交叉污染,很难利用,目前只能卫生填埋和焚烧发电。(2 2)工业固体废物)工业固体废物优势:工业废物经过适当的工艺处理或者通过产业共生体的彼此交换,可以成为工业
6、原料或能源,再次进入物质循环链中,进行资源化利用。一些工业废物能制成多种产品,如制成水泥、混凝土骨料、砖瓦、纤维、路基等建筑材料;提取铁、铝、铜、铅、锌、钨、钼、钒、锗、钼、钪、钛等金属;制造肥料、土壤2改良剂等。此外,还可用于处理废水、矿山灭火,以及用作化工原料等。存在问题:国内外对工业固体废物的治理、利用程度仍然偏低,新产生的工业固体废物都无法及时消纳和无害化处理,对历年堆存的废物更难治理。在有价资源的提取过程中,二次污染严重,成本可能高于一次资源。(3 3)建筑垃圾)建筑垃圾优势:建筑垃圾具有量大、无毒无害和可资源化率高的特点。绝大多数建筑垃圾是可以作为再生资源重新利用的。例如,废金属可
7、重新回炉加工制成各种规格的钢材;废竹木、木屑等可用于制造各种人造板材;碎砖、混凝土块等废料经破碎后可代替砂直接在施工现场利用,如用于砌筑砂浆、抹灰砂浆、浇捣混凝土等,也用以制作砌块等建材产品等。存在问题:源于工业企业的建筑废物,其污染性质复杂,不同工业类型生产企业产生的建筑废物受污染特性各异,甚至同一工业企业内不同工艺阶段的建筑废物仍存在显著差别。(4 4)电子废弃物)电子废弃物优势:各种家电具有较高的可再生利用率及资源化价值。例如,1t 废旧电子电器上线路板可以提取黄金 900 g、锡 30 kg、铜 130 kg 以及塑料 270 kg。可以通过整机利用或拆解检选等方式进行资源化利用。存在
8、问题:电子废弃物中很多有毒有害污染物难降解,毒性大,存在于拆解、分选各环节。电子废弃物收集、处理处置等过程存在较大环境健康风险。有价资源提取过程中,可能存在严重二次污染。4.4.结合所在学校垃圾桶生活垃圾组分现场调查,结合所在学校垃圾桶生活垃圾组分现场调查,论述生活垃圾分类的基本方法以论述生活垃圾分类的基本方法以及分类后各组分的利用方法。及分类后各组分的利用方法。一般把环境卫生部门负责清运的城市固体废物称为城市生活垃圾,或简称为生活垃圾。另外,还存在着大件垃圾,园林垃圾等。学校垃圾桶的垃圾,一般均为日常使用过的废物,污染过的可回收物组分比较多。(1)餐厨垃圾(湿垃圾)类指居民日常生活消费过程中
9、产生的餐厨垃圾类,包括残羹剩饭、西餐糕点等食物残余,易腐烂的菜梗、菜叶等植物残体,动物内脏、鸡骨鱼刺,茶叶渣、果核瓜皮等,也叫湿垃圾。特别地,冷冻食品的包装盒、一次性餐具、玉米核、核3桃壳、大骨棒(猪骨、牛骨等)因受到污染或不易粉碎,不能归为餐厨垃圾类。在分类打包时,应将餐厨垃圾中的油、水滤干。若废弃食用油为液体,而且不具有一般餐厨垃圾易腐性质,则不应纳入餐厨垃圾类,可通过使用专门的食用油凝固剂做凝固处理或装入透明容器(不得流出液体)后归入其他垃圾或可燃垃圾(进入焚烧厂)。经源头分类的餐厨垃圾,可通过专门的收集车每天定时收集,由环卫运输车队或者具有生活垃圾运输许可证的企业负责及时按照城市管理行
10、政主管部门制定的路线运输至专门的餐厨垃圾处理场所。常见的餐厨垃圾处理的关键技术包括厌氧发酵、水热处理、好氧堆肥、饲料化处理(脱水干燥和生物处理),以及制氢、制乙醇和饲养蝇蛆制蝇蛆蛋白和有机肥等技术。若经分类的餐厨垃圾无合适的后续资源化利用技术,也可作为可燃垃圾运至生活垃圾焚烧厂焚烧处理。(2)可回收垃圾类指能够作为再生资源循环使用的废弃物,常见的可回收垃圾包括纸类(报纸、纸板箱、快递包装纸/箱、图书、杂志、药盒、传单广告纸、办公用纸、牛奶盒等饮料包装、纸杯等)、金属(各类铝制罐、钢制罐、金属制包装盒罐、水壶、不锈钢调羹、金属衣架等金属制品器具)、塑料(包装塑料如塑料网、塑料袋、保鲜膜等,其他塑
11、料如塑料杯、塑料盖、塑料瓶、塑料花盆等塑料制品,为避免交叉污染,脏污去不掉的塑料不应分类为可回收垃圾)、玻璃(镜子、各类玻璃瓶罐、水杯、玻璃工艺品等玻璃制品)和织物(衣服、床单、毛毯、书包、毛巾、围巾、袜子、布料、窗帘、毛绒玩具等纺织物)等。对于可回收垃圾,均有对应的资源化利用技术。例如,用废纸制造再生纸技术已经非常成熟,以废纸作原料,将其打碎、去色制浆等,经过多种工序即可加工生产出再生纸;废塑料经过清洗、加热,另加填充料、着色剂、增色剂,就可以再生为新的塑料产品;玻璃类废品经过分选、处理,可将其作为生产玻璃的原料,节约大量的因生产玻璃而消耗的电、煤、重油等能源。特别地,可回收垃圾分类时应该也
12、遵从一些基本原则,例如将废纸垃圾用绳捆绑好后再丢弃、按一定规格将织物捆绑分类、各类塑料或金属容器应先用水清洗干净且瓶盖分离(如塑料瓶罐含有金属盖)、按照产品包装上指出的印刷包装回收的种类进行分类、污染严重的垃圾应根据其他垃圾种类直接进行末端处理处置。可回收垃圾经源头分类收集后,应由专门的工作人员送往资源再生中心或不4同的再生资源利用企业进行利用处置,促进再生产品直接进入商品流通领域。(3)有害垃圾类指存有对人体健康有害的重金属、有毒的物质或者对环境造成现实危害或者潜在危害的垃圾,包括各类电池、水银体温计、过期药品、灭蚊剂、矿物油、废血压计、颜料、灯管、节能灯、日用化学品等。由于有害垃圾的特殊性
13、质,应该单独分类投放,经统一收集后交由经环境保护行政主管部门核准的有害垃圾处置单位进行后续末端处理处置。(4)大件垃圾类指体积较大、整体性强,需要拆分再处理的废弃物品,包括废家用电器、棚架、包装框架、家具、棉被、地毯、自行车等。由于大件垃圾体积大且笨重,会影响正常的日常清扫保洁和垃圾清运,废弃电器拆解过程会产生废气、废液、废渣等从而造成新的环境污染,因此大件垃圾的收集应与普通生活垃圾有所区分,按指定地点投放、定时清运,或预约收集清运。整体性强的大件垃圾不得随意拆卸,例如,应将家具的门和抽屉固定好,镶嵌的玻璃应当拆卸下来或者用报纸、泡沫塑料等做好保护措施。木质类大件垃圾除部分回用外,可在前端对木
14、材进行简单破碎后送至焚烧厂焚烧发电,浴缸、马桶等不可燃物归入建筑垃圾,由清运人员送入建筑垃圾贮运场后分类处置。(5)其他垃圾类(干垃圾)不属于餐厨垃圾类、可回收垃圾类等能够资源化或循环利用的,又不属于有害垃圾或大件垃圾类范围的垃圾,可单独分类为其他垃圾类(也叫干垃圾),包括陶瓷碗、一次性纸尿布(尿布内的大便应倒厕所)、卫生纸、湿纸巾、烟蒂、清扫渣土等。此外,其他混杂、污染的生活垃圾如海鲜甲壳、蛋壳、动物大骨棒、甘蔗渣、椰子壳等不属于餐厨垃圾的食物残余类,脏污的塑料、厕纸等,以及难分类的生活垃圾,也属于其他垃圾类,进入其他垃圾投放容器。其他垃圾类可在收集后直接送至填埋场填埋处理或焚烧厂焚烧处理。
15、5第第 2 2 章章生活垃圾清运保洁和机械分选技术生活垃圾清运保洁和机械分选技术1.1.试述分类收集对垃圾产量和清运技术的关系。试述分类收集对垃圾产量和清运技术的关系。分类收集是根据垃圾的不同成分及处理方式,在源头对生活垃圾进行分类收集。这种方式可以提高回收物资的纯度和数量,减少垃圾产量,有利于生活垃圾的资源化和减量化,可以减少垃圾运输车辆,优化运输线路,从而提高生活垃圾的收运效率,并有效降低管理成本及处理费用。垃圾分类收集与传统的混合垃圾收集相比,运输工具数量和人员会有所增加,清运量可能变化不大。分类收集后,某些废物产量较少,运输工具可以小型化;由于混合收集,单一废物,可使用单一压缩中转设施
16、,而分类垃圾收集,需要各类废物的中转系统,运行更加复杂。2.2.对比拖曳容器操作方法和固定容器操作方法两种不同收集方法对收集车辆、对比拖曳容器操作方法和固定容器操作方法两种不同收集方法对收集车辆、人人员配置的影响。员配置的影响。根据拖曳容器操作法和固定容器收集操作法的定义,当满容器装车时间、空容器放回原处时间一致时,二者对收集车辆、人员配置的影响主要取决于容器间往返运行时间,即容器点之间的距离、容器点和转运站(加工站或处置场)之间的距离。3.3.在校园的地形图上设计一条高效率的收集废物路线,要求:在校园的地形图上设计一条高效率的收集废物路线,要求:(1 1)了解你所在城)了解你所在城市的生活垃
17、圾收集方式;市的生活垃圾收集方式;(2 2)掌握垃圾收集操作方法、收集车辆、劳动力及收)掌握垃圾收集操作方法、收集车辆、劳动力及收集次数和时间的确定方法;集次数和时间的确定方法;(3 3)掌握路线设计的最佳方案。)掌握路线设计的最佳方案。根据所在校园地形,按照要求进行设计即可。4.4.描述生活垃圾转运站类型,比较陆运、水运的技术适应性和成本构成。描述生活垃圾转运站类型,比较陆运、水运的技术适应性和成本构成。中转站按垃圾压缩方式可分为水平压缩型和竖直压缩型。陆路转运系统陆路转运系统由垃圾收集站、垃圾收集车、垃圾中转站、集装箱与集装化运输车辆、运输道路等组成;水陆联运系统水陆联运系统由垃圾收集站、
18、垃圾收集车、垃圾中转站、垃圾集装箱转运码头、集装化运输船只、集装箱运输航道等组成。一般而言,水陆联运系统适合长6距离运输,陆路转运系统适合短距离运输。成本成本主要包括垃圾收集站、中转站固定设施建造费,垃圾桶、集装箱等耗材费、车辆运输费用、人力费以及道路维护费等。5.5.试述各种筛分设备的原理及影响筛分效率的因素。试述各种筛分设备的原理及影响筛分效率的因素。筛分设备包括固定筛、滚筒筛和振动筛等。筛分设备包括固定筛、滚筒筛和振动筛等。1 1)固定筛:)固定筛:筛面固定不动的筛分机械。多用格栅筛,有时也用板筛。倾斜放置,物料倾于高端,在自重作用下沿筛面滑下,小于筛面缝隙或筛孔的颗粒通过筛面达到分级。
19、筛面的倾角与物料的静摩擦角有关,一般倾斜角为 3545,粘性物料可达 50左右。结构简单、坚固、不需动力,但生产能力低,筛孔易堵、效率低,仅适用于粒径 50 mm 左右的粗筛。2 2)滚筒筛:)滚筒筛:利用作回转运动的筒形筛体将固体废物按粒度进行分级,其筛面一般为打孔薄板,开孔率要适当,工作时筒形筛体倾斜安装。进入滚筒筛内的固体废物随筛体的转动作螺旋状的翻动,且向出料口方向移动,在重力作用下,粒度小于筛孔的固体废物透过筛孔而被筛下,大于筛孔的固体废物则在筛体底端排出。当筛分物料含水率较高或含粘性较大土壤时,滚筒筛极易被堵塞,严重影响筛分效率。可通过降低含水率、控制源头粘土含量,或采用高压空气、
20、机械手疏堵,提高筛分效率。3 3)振动筛:)振动筛:由激振器使筛体振动的筛分设备。有共振筛、概率筛和普通振动筛三类。由于振动筛是在较高频率振动下工作,筛面受振动和物料的冲击,极易松动,故筛面应拉紧。影响筛分效率的因素:影响筛分效率的因素:含水率、颗粒大小、形状、PSD、整体密度、黏结或缠绕,筛分器的构造材料、筛孔尺寸或形状、筛孔所占筛面比例,转筒筛的转速、长度与直径,振动筛的振动频率、长与宽、筛面倾角等。6.6.试推导筛分效率计算公式。试推导筛分效率计算公式。筛分效率是指实际得到的筛下产品重量与入筛废物中所含小于筛孔尺寸的细粒物料重量之比,用百分数表示,即E=(Q1/Q)100%式中E筛分效率
21、,%7Q入筛固体废物重量,kg;Q1筛下产品重量,kg;入筛固体废物中小于筛孔的细粒含量,%。由于,在实际筛分过程中要测定 Q1和 Q 是比较困难,假定筛下产品中没有大于筛孔尺寸的粗粒,可以列出以下两个方程式:固体废物入筛重量(Q)等于筛上产品重量(Q2)和筛下产品重量(Q1)之和,即固体废物中小于筛孔尺寸的细粒重量等于筛下产品与筛上产品中所含有小于筛孔尺寸的细粒重量之和,即Q=Q1+Q2式中筛上产品中所含有小于筛孔尺寸的细粒重量百分数,%。将式(2-19)代入(2-20)得Q1=(-)Q1-将 Q1值代入式(2-18)得E=-100%(1-)7.7.描述生活垃圾风选的基本原理及其机械。描述生
22、活垃圾风选的基本原理及其机械。风选原理是气流将较轻的物料向上或在水平方向带向较远的位置,而重物料则由于向上气流不能支承它而沉降,或是由于重物料的足够惯性而不被剧烈改变方向,安全穿过气流沉降。按气流吹入分选设备的方向不同,风选设备可分为两种类型:水平气流风选机(又称卧式风力分选机)和上升气流风选机(又称立式风力分选机)。干燥、分散的物料,有利于风力分选;不同物料比重差异越大,越有利于分选。8.8.论述磁选和电选的基本原理和设备构成及功能。论述磁选和电选的基本原理和设备构成及功能。磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一8种处理方法。设备包括(1)磁力滚筒;(2)湿式 CT
23、N 型永磁圆筒式磁选机;(3)悬吊磁铁器。(1)磁力滚筒主要用于工业固体废物或生活垃圾的破碎设备或焚烧炉前除去废物中的铁器,防止损坏破碎设备或焚烧炉。(2)湿式 CTN 型永磁圆筒式磁选机适于粒度0.6mm强磁性颗粒的回收及从钢铁冶炼排出的含铁尘泥和氧化铁皮中回收铁,以及回收重介质分选产品中的加重质。(3)悬吊磁铁器主要用来去除生活垃圾中的铁器,保护破碎设备及其它设备免受损坏。电力分选简称电选,是利用生活垃圾中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的一种方法。设备包括(1)静电分选机;(2)YD-4 型高压电选机。(1)静电分选机适用于分选含有铝和玻璃的废物。(2)YD-4 型高压电选机具有
24、较宽的电晕电场区、特殊的下料装置和防积灰漏电措施,整机密封性能好。采用双筒并列式,结构合理、紧凑,处理能力大,效率高,可作为粉煤灰专用设备。9.9.根据城市保洁技术要求,提出所在城市相关道路的保洁等级。根据城市保洁技术要求,提出所在城市相关道路的保洁等级。根据当地城市情况确定相关道路保洁等级即可。9第第 3 3 章章 生活垃圾卫生填埋技术生活垃圾卫生填埋技术1.1.生活垃圾卫生填埋场的定义是什么?生活垃圾卫生填埋场的定义是什么?生活垃圾卫生填埋场是利用工程手段,采取有效技术措施,防止渗滤液及有害气体对水体和大气的污染,最大限度地压实减容,随时采用膜或土覆盖,使垃圾填埋对公共卫生安全及环境均无危
25、害的垃圾处理场地。2.2.简述卫生填埋场选址原则。简述卫生填埋场选址原则。一、填埋场的场址选择应符合下列基本要求:(1)应与当地城市总体规划和城市环境卫生专业规划相协调一致;(2)应与当地的大气防护、水土资源保护、自然保护及生态平衡要求相一致;(3)应交通方便,运距合理;(4)地质情况较为稳定、取土条件方便;(5)人口密度较低、土地利用价值较低及征地费用较低,施工较方便;(6)应位于地下水贫乏地区、环境保护目标区域的地下水流向下游地区及夏季主导风向下风向;(7)远离水源,尽量设在地下水流向的下游地区;(8)选址应有环境项目所在地的建设、规划、环保、环卫、国土资源、水利、卫生监督等有关部门和专业
26、设计单位的有关专业技术人员参加;(9)应符合环境影响评价的要求。(10)生活垃圾卫生填埋场距大、中城市规划建成区应大于 5 km,距小城市规划建成区应大于 2 km,距居民点应大于 500 m;同时还应满足:(1)必须有充分的填埋给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质,使之符合生活饮用或工业使用所要求的水质。水处理方法应根据水源水质和用水对象对水质的要求胡定。在给水处理中,有的处理方法除了具有某一特定的处理效果外,往往也直接或间接地兼收其它处理效果。为了达到某一处理目的,往往几种方法结合使用。本节仅列出几种主要给水处理方法,以便于读者对给水10处理有一概括的了解。1澄清和消毒这是以地表
27、水为水源的生活饮用水的常用处理工艺。但工业用水也常需澄清工艺。澄清工艺通常包括混凝、沉淀和过滤。处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。原水加药后,经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体,而后通过沉淀池进行重力分离。过滤是利用粒状滤料截留水中杂质的构筑物,常置于混凝和沉淀构筑物之后,用以进一步降低水的浑浊度。完善而有效的混凝、沉淀和过滤,不仅能有效地降低水的浊度,对水中某些有机物、细菌及病毒等的去除也是有一定效果的。根据原水水质不同,在上述澄清工艺系统中还可适当增加或减少某些处理构筑物。例如,处理高浊度原水时,往往需设置泥沙预沉池或沉沙池;原水浊度很低时,可以省去沉淀构筑物而进行原水加药后的直接
28、过滤。但在生活饮用水处理中,过滤是必不可少的。大多数工业用水也往往采用澄清工艺作为预处理过程。如果工业用水对澄清要求不高,可以省去过滤而仅需混凝、沉淀即可。消毒是灭活水中致病微生物,通常在过滤以后进行。主要消毒方法是在水中投加消毒剂以灭致病微生物。当前我国普遍采用的消毒剂是氯,也有采用漂白粉、二氧化氯及次氯酸钠等。臭氧消毒也是一种消毒方法。“混凝沉淀过滤消毒”可称之为生活饮用水的常规处理工艺。我国以地表水为水源的水厂主要采用这种工艺流程。如前所述,根据水源水质不同,尚可增加或减少某些处理构筑物。2除臭、除味这是饮用水净化中所需的特殊处理方法。当原水中臭和味严重而采用澄清和消毒工艺系统不能达到水
29、质要求时方才采用。除臭、除味的方法取决于水中臭和味的来源。例如,对于水中有机物所产生的臭和味,可用活性炭吸附或氧化法去11除;对于溶解性气体或挥发性有机物所产生的臭和味,可采用曝气法去除;因藻类繁殖而产生的臭和味,可采用微滤机或气浮法去除藻类,也可在水中投加除藻药剂;因溶解盐类所产生的臭和味,可采用适当的除盐措施等等。3除铁、除锰和除氟当地下水中的铁、锰的含量超过生活饮用水卫生标准时,需采用除铁、锰措施。常用的除铁、锰方法是:自然氧化法和接触经法。前者通常设置曝气装置、氧化反应池和砂滤池;后者通常设置暴气装置和接触氧化滤池。工艺系统的选择应根据是否单纯除铁还是同时除铁、除锰,原水中铁、锰含量及
30、其它有关水质特点确定。还可采用药齐氧化、生物氧化法及离子交换法等。通过上述处理方法(离子交换法除外),使溶解性二价铁和锰分别转变成三价铁和四价锰沉淀物而去除。当水中含氟量超 1.0mg/L 时,需采用除氟措施。除氟方法基本上分为成两类,一是投入硫酸铝、氯化铝或碱式氯化铝等使氟化物产生沉淀;二是利用活性氧化铝或磷酸三钙等进行吸附交换。目前使用活性氧化铝除氟的较多。4软化处理对象主要是水中钙、镁离子。软化方法主要有:离子交换法和药剂软化法。前者在于使水中钙、镁离子与阳离子交换剂上的阳离子互相交换以达到去除目的;后者系在水中投入药剂如石灰、苏打等以使钙、镁离子转变成沉淀物而从水中分离。5淡化和除盐处
31、理对象是水中各种溶解盐类,包括阴、阳离子。将高含盐量的水如海水及“苦咸水”处理到符合生活饮用或某些工业用水要求时的处理过程,一般称为咸水“淡化”;制取纯水及高纯水的处理过程称为水的“除盐”。淡化和除盐主要方法有:蒸馏法、离子交换法、电渗析法及反渗透法等。离子交换法需经过阳离子和阴离子交换剂两种交换过程;电渗析法系利用阴、阳离子交换膜能够分别透12过阴、阳离子的特性,在外加直流电场作用下使水中阴、阳离子被分离出去;反渗透法系利用高于渗透压的压力施于含盐水以使水通过半渗透膜而盐类离子被阻留下来。电渗析法和反渗透法属于膜分离法,通常用于高含盐量水的淡化或离子交换法的前处理工艺。6水的冷却这是工业生产
32、中循环冷却水系统所需的处理工艺。在生产过程中产生的热量往往会使设备或产品温度升高从而影响生产甚至发生事故,故常用水作为冷却介质对设备进行降温,因水的热容量大,是吸收和传递热量的良好介质。作为冷却介质的水通过换热器等设备以后温度升高,必须经过冷却处理使水再恢复原先温度后,才能循环使用。水的冷却一般采用冷却塔。在条件和冷却要求许可下,也有采用喷水冷却池或水面冷却池的。7水的腐蚀和结垢控制在某些情况下,水在使用过程中会对金属管道或容器材质产生腐蚀和结垢作用,在循环冷却水系统中尤其突出。因此,对这类用水的水质必须加以改善,并进行水质调理,以控制腐蚀和结垢的发生。水质调理往往是通过在水中投加化学药剂来完
33、成。控制腐蚀的药剂称缓蚀剂,控制结垢的药剂称阻垢剂。有时也通过去除水中产生腐蚀和沉积物的成分来达到水质调理目的。8生活饮用水对于不受污染的天然地表水源而言,饮用水的处理对象主要是去除水中悬浮物、胶体和致病微生物;对此,常规处理工艺(即混凝、沉淀、过滤、消毒)是十分有效的。但对于污染水源而言,水中溶解性的有毒有害物质,特别是具有致癌、致畸、致突变的有机污染物(简称“三致物质”)或“三致”前体物(如腐植酸等)是常规处理方法难以解决的。于是,便在常规处理基础上增加预处理和深度处理。前者置于常规处理前,后者置于常规处理后,即:13预处理+常规处理或常规处理+深度处理预处理和深度处理的主要对象是水中有机
34、污染物,主要用于饮用水处理厂。预处理方法主要有:粉末活性炭吸附法;臭氧或高锰酸钾氧化法;生物氧化法等等。以上各种预处理法除了水中有机污染物外,同时也具有除味、除臭及除色作用。当然,不同方法在除污染能力上有所差别。同时,各种方法均各有优缺点。除了上述预处理方法外,还有其它一些方法,如曝气法,水库蓄存法等不一一介绍。此外,新的预处理法正在继续探索中。深度处理主要有以下几种方法:粒状活性炭吸附法;臭氧-粒状活性炭联用法或生物活性炭法;化学氧化法;光化学氧化法及超声波-紫外线联用法等物理化学氧化法;膜滤法等等。在以上几种方法中,活性炭吸附及臭氧-活性炭联用法已用于生产,欧洲国家应用较广泛,我国少数水厂
35、也有应用。生产实践表明,采用臭氧-活性炭联用技术去除水中微量有机污染物十分有效,但基建投资和运行费用较高,故我国目前尚未广泛应用。同济大学严煦世教授等在光化学氧化法的研究方面已取得重要成果,超声-紫外联用法也开始研究并取得一定成效,但这些技术尚难在城市水厂应用,宜用于小型饮水净化装置。超滤法及纳滤法也具有应用前景,但不能去除水中小分子有机物,且纳滤和超滤装置成本及运行费用较高。以上各种预处理及深度处理方法的基本作用原理概括起来,无非是吸附、氧化、生物降解、膜滤等4 种作用,即:或者利用吸附剂的吸附能力去除水中有机物;或者利用氧化剂及物理化学氧化法的强氧化能力分解有机物;或者利用生物氧化法降解有
36、机物;或者以膜滤法滤除大分子有机物。有时两种作用可同时发挥,如臭氧-活性炭联用技术即发挥了氧化和吸附两种作用。在粒状活性炭上滋生的微生物,同时还有生物降解作用。14污染水源的饮用水预处理和深度处理自 80 年代开始受到广泛重视,有些技术或方法当前正处于研究发展阶段。不同方法的组合应用往往会取得协同作用效果,故近年来水处理技术人员针对不同原水水质和水质处理要求,往往会采用两种以上方法组合应用。二、混凝二、混凝2.1 混凝机理简而言之,“混凝”就是水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。这一过程涉及三方面问题:水中胶体粒子(包括微小悬浮物)的性质;混凝剂在水中的水解物种以及胶体粒子与混凝剂之间的相互
37、作用。关于“混凝”一词的概念,目前尚无统一规范化的定义。“混凝”有时与“凝聚”和“絮凝”相互通用。不过,现在较多的专家学者一般认为水中胶体“脱稳”胶体失去稳定性的过程称“凝聚”;脱稳胶体相互聚集称“絮凝”;“混凝”是凝聚和絮凝的总称。在概念上可以这样理解,但在实际生产中很难截然划分。水处理中的混凝现象比较复杂。不同种类混凝齐以及不同的水质条件,混凝剂作用机理都有所不同。许多年来,水处理专家们从铝盐和铁盐混凝现象开始,对混凝剂作用机理进行了不断研究,理论也获得不断发展。DLVO 理论的提出,使胶体稳定性及在一定条件下的胶体凝聚的研究取得了巨大进展。但 DLVO 理论并不能全面解释水处理中的一切混
38、凝现象。当前,看法比较一致的是,混凝剂对水中胶体粒子的混凝作用有 3 种:电性中和、吸附架桥和卷扫作用。这 3 种作用究意以何者为主,取决于混凝剂种类和投加量、水中胶体粒子性质、含量以及水的 pH 值等。这 3 种作用有时会同时发生,有时仅其中 12 种机理起作用。目前,这三种作用机理尚限于定性描述,今后的研究目标将以定量计算为主。实际上,15定量描述的研究近年来也已开始。概括以上几种混凝机理,可作如下分析判断:1 对铝盐混凝剂(铁盐类似)而言,当 pH3 时,简单水合铝离子Al(H2O6)63+可起压缩胶体双电层作用,但在给水处理中,这种情况少见;在 pH=4.56.0范围内(视混凝剂投量不
39、同而异),主要是多核羟基配合物对负荷胶体起电性中和作用,凝聚体比较密实;在 pH=77.5 范围内,电中性氢氧化铝聚合物Al(OH)3n可起吸附架桥作用,同时也存在某些羟基配合物的电性中和作用。天然水的pH 值一般在 6.57.8 之间,铝盐的混凝作用主要是吸附架桥和电性中和,两者以何为主,决定于铝盐投加量;当铝盐投加量超过一定限度时,会产生“胶体保护”作用,使脱称胶粒电荷变号或使胶粒被包卷而重新稳定(常称“再称”现象);当铝盐投加量再次增大、超过氢氧化铝溶解度而产生大量氢氧化名沉淀物时,则起网捕和卷扫作用。实际上,在一定的 pH 值下,几种作用都可能同时存在,只是程度不同,这与铝盐投加量和水
40、中胶粒含量有关。如果水中胶粒含量过低,往往需投加大量铝盐混凝剂使之产生卷扫作用才能发生混凝作用。2 阳离子型高分子混凝剂可对负电荷胶粒起电性中和与吸附架桥双重作用,始凝体一般比较密实。非离子型和阴离子型高分子混凝剂只能起吸附架桥作用。当高分子物质投量过多时,也产生“胶体保护”作用使颗粒重新悬浮。2.2 混凝剂和助凝剂2.2.1 混凝剂应用于饮用水处理的混凝剂应符合以下基本要求:混凝效果好;对人体健康无害;使用方便;货源充足,价格低廉。混凝剂各类很多,据目前所知,不少于 200300 种。按化学成分可分为无机和有机两大类。无机混凝剂品种较少,目前主要是铁盐和铝盐及其聚合物,在水处理中用的最多。有
41、机混凝剂品种很多,主要是高分子物质,但在水处理中的16应用比无机的少。本节仅介绍常用的几种混凝剂。(1)无机混凝剂常用的无机混凝剂列于下表,这里仅简要介绍几种。常用的无机混凝剂硫酸铝铝系明矾聚合氯化铝(PAC)聚合硫酸铝(PAS)名称化学式Al2(SO4)318H2OAl2(SO4)314H2OKAl(SO4)212H2O(钾矾)NH4Al(SO4)212H2O(铵矾)Al2(OH)nCl6-nmAl2(OH)nSO4)3-nm2三氯化铁铁系硫酸亚铁聚合硫酸铁(PFS)聚合氯化铁(PFC)FeCl36H2OFeSO47H2OFe2(OH)nSO4)3-nm2Fe2(OH)nCl6-nm(2)有
42、机高分子混凝剂有机高分子混凝剂又分天然和人工合成两类。在给水处理中,人工合成的日益增多并居主要地位。这类混凝剂均为巨大的线性分子。每一大分子由许多链节组成且常含带电基团,故又被称为聚合电解质。按基团带电情况,又可分以下4种:凡基团离解后带正电荷者称阳离子型,带负荷者称阴离子型,分子中既含正电基团又含负电荷基团者称两性型,若分子中不含可离解基团者称非离子型。水处理中常用的是阳离子型、阴离子型和非离子型 3 种高分子混凝剂,两性型使用17极少。三、沉淀和澄清三、沉淀和澄清3.1 悬浮颗粒在静水中的沉淀水中悬浮颗粒依靠重力作用,从水中分离出来的过程称为沉淀。颗粒比重大于 1 时,表现为下沉;小于 1
43、 时,表现为上浮。在给水处理中,常遇到两种沉淀,一种是颗粒沉淀过程中,彼此没有干扰,只受到颗粒本身在水中的重力和水流阻力的作用,称为自由沉淀;另一种是颗粒在沉淀过程中,彼此相互干扰,或者受到容器壁的干扰,虽然其粒度和第一种相同,但沉淀速度却较小,称为拥挤沉淀。分述如下。3.1.1 悬浮颗粒在静水中的自由沉淀颗粒在静水中的沉淀速度取决于:颗粒在水中的重力 F1和颗粒下沉时所受水的阻力 F2;直径为 d 的球形颗粒在静水中所受的重力 F1为1F1=d3(p-1)g(16-1)6式中p及 1颗粒及水的密度;g重力加速度。3.1.2 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀严格而言,自由沉淀是单个颗粒在无边际的水体
44、中的沉淀。此时颗粒排挤开同体积的水,被排挤的水将以无限小的速度上升。当大量颗粒在有限的水体中下沉时,被排挤的水便有一定的速度,使颗粒所受到的水阻力有所增加,颗粒处于相互干扰状态,此过程称为拥挤沉淀,此时的沉速称为拥挤沉速。拥挤沉速可以用实验方法测定。当水中含砂量很大时,泥砂即处于拥挤沉淀状态。常见的拥挤沉淀过程有明显的清水和浑水分界面,称为浑液面,浑液面缓慢下沉,直到泥砂最后完全压实为止。18水中凝聚性颗粒的浓度达到一定数量亦产生拥挤沉淀。由于凝聚性颗粒的比重远小于砂粒的比重,所以凝聚性颗粒从自由沉淀过渡到拥挤沉淀的临界浓度远小于非凝聚性颗粒的临界浓度。容量和较长的使用期限,使用年限不应小于
45、10 年;(2)不会受洪水、滑坡等威胁;(3)不会引起群众不满,不会造成不良社会影响;(4)充分利用天然的洼地、沟壑、峡谷、废坑等,但边坡坡度不宜太大。二、填埋场不应设在下列地区:(1)地下水集中供水水源地及补给区,水源保护区;(2)洪泛区和泄洪道;(3)填埋库区与敞开式渗滤液处理区边界距居民居住区或人畜供水点的卫生防护距离在 500m 以内的地区;(4)填埋库区与敞开式渗滤液处理区边界距河流和湖泊 50m 以内的地区;19(5)填埋库区与敞开式渗滤液处理区边界距民用机场 3km 以内的地区;(6)尚未开采的地下蕴矿区;(7)珍贵动植物保护区和国家、地方自然保护区;(8)公园,风景、游览区,文
46、物古迹区,考古学、历史学及生物学研究考察区;(9)军事要地、军工基地和国家保密地区。答案:卫生填埋场应选择填埋库容量大的场址,单位库区面积填埋容量大,单位库容量投资小,投资效益好;(10)能够被周边常住居民所接受,不会影响社会稳定的合适地址。3.3.计算一个接纳计算一个接纳 2020 万城市居民所排生活垃圾的卫生填埋场的容量和面积。万城市居民所排生活垃圾的卫生填埋场的容量和面积。已知已知每人每天产生垃圾每人每天产生垃圾 0.750.75 kgkg,且垃圾以,且垃圾以 3%3%的年增长率递增,的年增长率递增,HDPEHDPE 覆盖,填埋覆盖,填埋后废物的压实密度为后废物的压实密度为 1100 k
47、g/m1100 kg/m3 3,填埋高度为,填埋高度为 42 m42 m,填埋场设计运营,填埋场设计运营 2020 年。年。垃圾卫生填埋场的年填埋体积可用下式计算:式中:V 垃圾的年填埋体积,m3;W 垃圾的产率,kg/(人d);P 城市人口数量,人;D 填埋后垃圾的压实密度,kg/m3;C 覆土体积,m3(如果采用 HDPE 或其他轻质材料覆盖,可设定为 0);根据题目已知条件,W=0.75 kg/(人d)P=2105人D=1100 kg/m3C=0所以,由于垃圾以 3%的年增长率递增,且填埋场设计运营 20 年所以垃圾卫生填埋场的总容积为:20垃圾卫生填埋场的面积可用下式计算:根据题目已知
48、条件及计算结果,V总=1337412 m3H=42 m所以,4.4.简述填埋作业的典型工艺。简述填埋作业的典型工艺。填埋作业的典型工艺包括:卸料、推铺、压实、覆盖和灭虫除臭。1)卸料。垃圾运输进入填埋场,经地衡称重计量,再按规定的速度、线路运至填埋作业单元,在管理人员指挥下,进行卸料。采用填坑作业法卸料时,设置过渡平台和卸料平台,而采用倾斜面作业法时,则可直接卸料。2)推铺。推铺由垃圾压实机完成,也可由推土机完成,一般每次垃圾推铺厚度达到 3060cm 时,进行压实。3)压实。压实是填埋场填埋作业中一道重要工序,主要由压实机和推土机完成。填埋垃圾的压实能有效地增加填埋场的容量,延长填埋场的使用
49、年限,提高土地资源的开发利用率;能增加填埋场强度,防止坍塌,并能阻止填埋场的不均匀性沉降;能减小垃圾空隙率,有利于形成厌氧环境,减少渗入垃圾层中的降水量及蝇、蛆的滋生,也有利于填埋机械在垃圾层上的移动。4)覆土或膜覆盖。卫生填埋场与露天垃圾堆放场的根本区别之一就是卫生填埋场的垃圾除了每日用一层土或其他覆盖材料覆盖以外,还要进行中间覆盖和终场覆盖。日覆盖、中间覆盖和终场覆盖的功能各异,各自对覆盖材料的要求也不相同。日覆盖的作用包括:改善道路交通;改进景观;减少恶臭;减少风沙和碎片(如纸、塑料等);减少疾病通过媒介(如鸟类、昆虫和鼠类等)传播的风险;减少火灾风险等。当填埋场某区域长期不进行日常垃圾
50、填埋作业(2 年以上)时,需中间覆盖,其作用包括防止填埋气体的无序排放,防止雨水21下渗,将覆盖面上的降雨排出填埋场外等。中间覆盖材料可以选用高密度聚乙烯膜或黏土等。5)灭虫和除臭。填埋场的蝇密度以新鲜垃圾处最多,应作为灭蝇的重点。蝇密度在季节变化中,以 6 月份最高,以后急剧下降,10 月份蝇密度有所增加,以后蝇密度随着温度降低而下降,1 月份最低,25 月份逐渐上升。灭蝇药物中混剂相对于单剂具有明显的增效作用,但药物的使用对环境会带来一定的污染,因此需掌握药物传播途径,正确使用药剂,控制药剂污染,尽可能减少药剂使用。喷雾型机械适宜于野外作业,而烟雾型机械一般适用于室内的灭蝇工作。生活垃圾卫