固体废物处理与资源化期末试题
（二〇一四年）
1.（10分）分析城市生活垃圾三种主要处理处置技术有何不同？你认为哪种技术最有前途？为什么？
比较项目 技术可靠性 卫生填埋 可靠，属传统处理方法 堆 肥 较可靠，在我国各地均有实践经验 静态间歇式堆肥厂一般规模100～200吨/天，动态连续式可达300～500吨/天 焚 烧 较可靠，在国外属成熟技术，但国内缺乏经验 单台焚烧炉常用规格为150～500吨/天 工程规模 工程规模一般很大 选址难易 占地面积 投资 (万元/吨) 处理成本(元/吨) 操作安全性 困难，特别在市区极为困难。要考虑地形、地较易，仅需避开居民密质条件，防止地表水、集区，气味影响半径小地下水污染，远离市于200m，运输距离适中。 区，运输距离远。 中等，一般为110～150 一般为700～1000 m2/t m2/t 18～27(单层合成衬25～36(制有机复混肥，底，压实机进口) 国产化率60%) 35～55 较好 无机物＞60% 含水量＜30% 密度＞0.5 t/d 50～80 好 从无害化角度，垃圾中可生物降解有机物≥10%，从肥效出发应＞40% 较高 堆肥产品单一且不稳定，市场有一定困难 非堆肥物需作填埋处理，为初始量的20～25% 可能性较小，污水应经处理后排入城市管网 可能性较小 有轻微气味，应设除臭装置和隔离带 需控制堆肥重金属含量和pH 可靠近市区建设，运输距离较近，但是近年来，选址问题越来越敏感 较小，一般为60～100 m2/t 50～70(余热发电上网，国产化率50%) 90～160 好 垃圾低位热值＞3300KJ/Kg时不需添加辅助燃料。 很高 热能利用发电，但需得到的支持 仅残渣需作填埋处理，为初始量的10% 炉渣填埋时与垃圾相仿，但飞灰较难处置 可能性较小 应加强对酸性气体、重金属和二恶英的控制和治理 灰渣不能随意堆放 二恶英、污水、噪声控制、适用条件 管理水平 产品市场 一般 沼气可作发电、取暖 本身是一种最终处置技术 完善的渗沥水处理设施，不易达标 场底防渗、投资大 有轻微污染，可用导气、覆盖、隔离带等措施控制 限于填埋场区域 最终处置 地表水污染 地下水污染 大气污染 土壤污染 环保措施 场底防渗、分层压实、生产成本过高或堆肥质比较项目 卫生填埋 填埋气导排，渗滤液处理 沼气聚集后引起爆炸，场底渗漏或渗滤液的二次污染 总的发展趋势是比重越来越小 堆 肥 量不佳影响产品销售 生产前需进行垃圾成份分析，此工程完成无重大风险 堆肥市场销路的制约 焚 烧 残渣处置、恶臭防治 焚烧不稳影响发电生产，烟气治理不利导致大气污染 发达国家和国土资源小的国家 主要风险 国外发展状况 优点 垃圾焚烧处理的主要优点表现在： 垃圾焚烧处理后，彻底消灭了垃圾中的病原体，燃烧过程中产生的有毒有害气体和烟尘经处理达标后排放，无害化程度高；
经过焚烧，垃圾中的可燃成分被高温分解后一般可减容80％～90％，减容效果好，可节约大量填埋场占地；
垃圾被作为能源来利用，垃圾焚烧所产生的高温烟气，其热能被转变为蒸汽，用来供热及发电；
还可回收铁磁性金属等资源，可以充分实现垃圾处理的资源化；
垃圾焚烧厂占地面积小，尾气经净化处理后污染较小，可以靠近市区建厂。既节约用地又缩短了垃圾的运输距离，对于经济发达的城市，可因地制宜，发展以焚烧、减容为主的综合处理。
焚烧处理可全天候操作，不易受天气影响； 缺点
垃圾焚烧的缺点主要有：焚烧法投资大，占用资金周期长；焚烧对垃圾的热值有一定要求，一般不能低于5000kJ/kg，了它的应用范围。；焚烧过程中产生的“二恶英”问题，对工艺技术有一定的要求。
2.（15分）湿法浸出是从无机固体废物中提取、回收有价成分的基本方法，试说明什么是酸浸出、碱浸出、络合浸出及盐浸出（可用化学 反应式表示，可不配平）？这些方法各有什么主要特点？ 酸浸出
CuO+H2SO4→CuSO4+H2O Fe2O3+6HCl→2FeCl3+3H2O
适用于简单金属氧化物、金属含氧盐及FeS、NiS(物。 碱浸出
GeO2+2NaOH→Na2GeO3+H2O
较酸浸能力弱、但选择性好设备防腐问题较易解决。适用于含碳酸盐含量高、含钨废料、硫化钼氧化焙烧渣、含磷废物（P2O5）、含钒废物（V2O5）、黑钨矿
)、CoS、MnS、Ni3S2; 以及
大部分金属铁酸盐,砷酸盐和硅酸盐。以及变价金属的高价金属氧化物和氢氧化
（(Fe,Mn)WO4）等的浸出。 盐浸出
CuS+Fe2(SO4)3→CuSO4+2FeSO4+S
可浸出难被高价铁盐及高价铜离子浸出的金属硫化物。 络合浸出
2Cu+O2+nNH3→2CuO+nNH3 2Cu+ 2CuO+nNH3→2Cu2O+nNH3
CuO+2NH3·H2O+(NH4)2CO3→Cu(NH3)4CO3+3H2O Cu+ Cu(NH3)4CO3→ Cu2(NH3)4CO3
3.（15分）就湿法浸出从无机固体废物中提取、回收有价成分而言，简要说明热力学理论和动力学理论有何实际指导意义（或实际应用）？ 浸出过程取决于两个阶段 1、溶剂向反应区的迁移 2、界面上的化学反应 浸出过程又可细分为以下阶段
外扩散:溶剂分子向颗粒表面和孔隙扩散
化学反应:溶剂与颗粒中某些组分发生反应生成可溶性化合物 解吸:可溶性化合物从颗粒表面和内部孔隙解吸 反扩散:解吸后的可溶性化合物向液相扩散
物料粒度及其特性：粒度细,比表面积大的物料浸出率高结构疏松,组成简单,裂隙和孔隙发达,亲水性强的物料浸出率高。
浸出温度：浸出化学反应速率和扩散速率随温度升高而加快,原因有:热能会破坏或削弱物质中的化学键,热能会改变料浆的流体力学性质如黏度,流态等温度升高,化学反应速率会快于扩散速率,使反应从动力区转入扩散区。
浸出压力：浸出速率随压力增加而加快。
搅拌速度：加强搅拌可减小扩散层厚度,从而提高扩散速率，当搅拌速度升高到一定值时,再提高搅拌速度并不能加快扩散,是因为此时反应已不受扩散条件控制,而受反应动力学因素控制。
其它因素的影响：溶剂浓度大,浸出速率大固液比小,有利于浸出料浆中的氧分压大,有利于氧化浸出。
4.（15分）使用堆肥能够产生哪些积极的作用？指出堆肥面临的问题和对策。 优点：堆肥法是一种非常环保的垃圾处理方法。投资较低，技术简单、可消除有害病菌的传播，有机物分解后可作为肥料再利用从而达到资源的循环利用，垃圾减量明显。
缺点：堆肥法对垃圾分类要求高、有氧分解过程中产生的臭味会污染环境，但目前，我国生活垃圾为混合收集，杂质含量高，为保证肥料产品质量而采用复杂的分离过程导致产品成本高，没有的补贴，是很难运行下去的；一般堆肥厂的粗堆肥产品只能作为土壤改良剂，并不能当真正的肥料，其销路取决于堆肥厂所在地区封条件的适宜性，并不能当真正的肥料；生活垃圾处理的连续性和堆肥产品销售季节性之间存在的固有盾。这些因素都导致了堆肥成本过高或质量不佳影响堆肥产品销售。
5.（15分）分析填埋场产生的渗滤液具有哪些特点？如何控制渗滤液的产生
量？
渗滤液的物质成分和浓度变化很大，取决于填埋废弃物的种类、性质、填埋
方式、污染物的溶出速度和化学作用、降雨状况、填埋场场龄以及填埋场结构等。但主要取决于填埋场的使用年限和取样时填埋场所处的阶段，其浓度随时间成高度的动态变化关系。填埋初期，填埋场处于产酸阶段，渗滤液中含有高浓度有机酸，挥发性有机酸占不到1％，此时BOD5、TOC、营养物和重金属的含量均很高。随着时间的推延，填埋场处于产甲酸阶段，挥发性有机酸比例将增加，则相应的COD、BOD5等浓度都降了下来。
由于液体在流动过程中有许多因素可能影响到渗滤液的性质，包括物理因
素、化学因素以及生物因素等，渗滤液的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说，其pH值变化范围为4～9，CODCr和BOD5浓度高，COD在2000～62000mg/L的范围内，BOD5为60～45000mg/L，特别是在垃圾填埋场运行初期，垃圾渗滤液中的CODCr最高达到90000mg/L。
1．入场垃圾含水率控制：填埋过程中随填埋废物带入的水分，相当部分会在废
物填埋压实过程中沥渗出来，其量展相当大的比例。通过入场前的废物压实、破碎和分选以保证垃圾含水率<30%。
2．控制地表水渗入：地表水渗入是渗滤液的主要来源。消除或者减少地表水的
渗入量是填埋场设计的最为重要的方面。主要是对降雨的有效控制，可以减少填埋场渗滤液的产生量。可供选用的控制设施有雨水流路、雨水沟、涵洞、雨水储存塘等。
3．控制地下水渗入：
（1）设置隔离层法：通过低渗透率材料的隔离作用防止地下水进入填埋区。一般
的防渗材料从下到上以此为粘土层、卵石滤层和土工布。 （2）设置地下水排水管法。 （3）抽取地下水法。
6. （10分）对人口为10万人的某服务区的生活垃圾进行可燃垃圾和不可燃垃圾分类收集。对收集后的不可燃垃圾进行破碎分选后，其中不可燃垃圾、可燃垃圾、资源垃圾分别站40％、30%、30%。焚烧残渣（可燃垃圾的10%）和不可燃垃圾（含分类收集及分选后的）进行填埋。垃圾产生系数为1kg/人。其中可燃垃圾0.7kg/人·天，不可燃垃圾0.3kg/人·天，填埋场垃圾压实密度900kg/m3。求使用20年的垃圾填埋场的容量。
7.(20分)已知铁水系和锌水系的电位－pH图， 说明Zn-H2O系 -pH图中各点、线、面的意义，写出各线代表的化学反应式；试分析、讨论在什么条件下可以从固体废渣中浸出锌？如果浸出液含有少量铁离子，怎样才能在尽可能少损失锌的情况下从浸出液分离除去杂质铁？（只考虑铁水系和锌水系，不考虑其它成分的影响）？
Zn-H2O系 -pH图
