张小平《固体废物污染控制工程》（第2版）笔记和课后习题（含考研真题）详解

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内容简介
目录
第1章　绪　论
　1.1　复习笔记
　1.2　课后习题详解
　1.3　考研真题与典型题详解
第2章　固体废物物流特征与循环经济发展模式
　2.1　复习笔记
　2.2　课后习题详解
　2.3　考研真题与典型题详解
第3章　固体废物的收集、运输和贮存
　3.1　复习笔记
　3.2　课后习题详解
　3.3　考研真题与典型题详解
第4章　固体废物的预处理技术
　4.1　复习笔记
　4.2　课后习题详解
　4.3　考研真题与典型题详解
第5章　固体废物的焚烧处理技术
　5.1　复习笔记
　5.2　课后习题详解
　5.3　考研真题与典型题详解
第6章　固体废物的热解处理技术
　6.1　复习笔记
　6.2　课后习题详解
　6.3　考研真题与典型题详解
第7章　固体废物的堆肥化处理技术
　7.1　复习笔记
　7.2　课后习题详解
　7.3　考研真题与典型题详解
第8章　固体废物的固化处理技术
　8.1　复习笔记
　8.2　课后习题详解
　8.3　考研真题与典型题详解
第9章　污泥的处理处置技术
　9.1　复习笔记
　9.2　课后习题详解
　9.3　考研真题与典型题详解
第10章　固体废物的最终处置技术
　10.1　复习笔记
　10.2　课后习题详解
　10.3　考研真题与典型题详解
第11章　固体废物的资源化
　11.1　复习笔记
　11.2　课后习题详解
　11.3　考研真题与典型题详解
第12章　电子废弃物的处理与资源化
　12.1　复习笔记
　12.2　课后习题详解
　12.3　考研真题与典型题详解
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　　本书是张小平主编的《固体废物污染控制工程》（第2版）的配套电子书，主要包括以下内容：
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内容预览
第1章　绪　论
1.1　复习笔记
【知识框架】

【重点难点归纳】
一、固体废物的定义、特性和分类
1．固体废物的定义及范畴
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．固体废物的特点和特征
（1）“资源”和“废物”的相对性
①从时间方面看，固体废物仅仅相对于目前的科技水平还不够高、经济条件还不允许的情况下暂时无法加以利用；
②从空间角度看，废物仅仅相对于某一过程或某一方面没有使用价值，但并非在一切过程或一切方面都没有使用价值，某一过程的废物，往往会成为另一过程的原料。
（2）成分的多样性和复杂性
固体废物成分复杂、种类繁多、大小各异。
（3）危害的潜在性、长期性和灾难性
固体废物对环境的影响主要是通过水、气和土壤进行的。污染成分在环境介质中的迁移、转化使其危害更大并在较短时间内难以发现，其危害可能在数年以致数十年后才能呈现。
（4）污染“源头”和富集“终态”的双重性
固体废物往往是许多污染成分的终极状态，这些“终态”物质中的有害成分，在长期的自然因素作用下，又会转入大气、水体和土壤，成为大气、水体和土壤环境污染的“源头”。
3．固体废物的分类
表1-1固体废物的分类

二、城市固体废物的来源、组成和性质
1．城市固体废物的来源及特点
（1）定义
城市固体废物或城市生活垃圾是指在城市居民日常生活中或为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。
（2）来源
城市居民家庭、城市商业、工业企业单位以及水处理污泥等。
（3）分类（类型）
表1-2城市固体废物的分类

（4）特点
①增长速度快，产生量不均匀；
②成分复杂、多变，有机物含量高；
③主要成分为碳，其次为氧、氢、氮、硫等；
④处理处置方式目前仍以填埋为主。
2．城市固体废物的组成
（1）总体情况
①城市固体废物组成的影响因素
a．自然环境；b．气候条件；c．城市发展规模；d．居民生活习性（食品结构）；e．经济发展水平等。
②总体情况
a．工业发达国家，垃圾成分中有机物（如厨余、纸张、塑料、橡胶）多，无机物少；不发达国家，无机物多，有机物少。
b．在我国，南方城市较北方城市，有机物多，无机物少；经济发达、生活水平较高的城市，有机物含量较高；以燃煤为主的北方城市，受采暖期影响，垃圾中煤渣、沙石所占的份额较多。
（2）中国城市生活垃圾成分的地域性变化
①南北差异
a．南方城市生活垃圾中的有机物（特别是植物）和可回收物所占比例高于北方城市；
b．北方城市冬季需采暖，需通过燃煤来供暖，由于家庭采暖产生的大量煤灰全部进入生活垃圾中，这是造成其成分与南方城市存在差异的主要原因。
②城市差异
不同规模的城市，其生活垃圾的成分也存在差异，大城市居民的生活和消费水平比中小城市高，城市居民燃气化率也较高，因而大城市与中小城市之间的垃圾成分存在一定差异。
3．城市固体废物的性质
（1）城市固体废物的物理性质
①组分
城市固体废物的组分以各成分质量占新鲜垃圾的质量分数表示，有湿基率（％）（含水分）和干基率（％）（去掉水分，如烘干）。当垃圾的含水率已知时，用下式换算
G＝a（1－W）×100％
式中，G为新鲜湿垃圾中某成分的质量分数，％；a为烘干垃圾中同类组分的质量分数，％；W为垃圾的含水率，％。
②含水率
含水率为单位质量垃圾的含水量，用质量分数（％）表示

式中，A为湿垃圾试样的原始质量；B为烘干后垃圾质量。
③容重
城市固体废物的容重是指城市固体废物在自然状态下，单位体积的质量，单位为kg·L-1、kg·m-3、t·m-3。
（2）城市固体废物的化学性质
①挥发分（VS）
挥发分又称挥发性固体含量，它是反映垃圾中有机物含量近似值的指标参数，以垃圾在600℃温度下的灼烧减量作为指标。其计算式为

式中，VS为垃圾的挥发性固体含量，％；W1为坩埚的质量；W3为烘干的垃圾质量（W2）与坩埚的质量（W1）之和；W4为灼烧残留量（W残）与坩埚质量（W1）之和。
即

②灰分及灰分熔点
a．灰分是指垃圾中不能燃烧也不挥发的物质，是反映垃圾中无机物含量的参数，常用A表示。其数值是灼烧残留量W残（％），即

b．熔点TA与灰分的化学组成相关，主要决定于Si、Al等元素的含量。
③元素组成
元素组成主要指C、H、O、N、S及灰分的含量（％）。
④热值
a．定义
垃圾的热值是指单位质量的垃圾完全燃烧所放出的热量值。
第一，高位热值QH（粗热值）是指物料完全燃烧产生的全部热量，包括全部氧化释放的化学能和燃烧产生的水蒸气消耗的汽化热；
第二，低位热值QL（净热值）是指高位热值扣除水蒸气消耗的汽化热。
b．热值计算
第一，门氏公式

式中，C、H、O、S分别为C、H、O、S的质量分数，％；W为垃圾的含水率，％。
第二，QL与QH间的关系

式中，H2O为焚烧产物中水的质量分数，％；H、Cl、F分别为废物中H、Cl、F含量的质量分数，％。
第三，已知塑料含量，计算热值

式中，R为垃圾中可燃成分含率，％；α为可燃成分中塑料的百分数，％；W为垃圾的含水率，％。
（3）城市固体废物的生物学特性
①城市固体废物的生物性质及其对环境的影响
a．由于城市垃圾成分的复杂性，尤其包括人畜粪便、生活污水处理后污泥等，所以本身含有机生物体很复杂，其中有不少生物性污染物；
b．城市垃圾中腐化的有机物也含有各种有害的病原微生物，还含有植物虫害、草籽、昆虫和昆虫卵，造成生物污染。
②可生化性（为生物处理的可行性提供依据）
a．通过BOD5／COD判断；
b．用微生物的呼吸耗氧判断。
三、工业固体废物的来源、类型及性质
1．工业固体废物来源
（1）分类（类型）
表1-3工业固体废物的分类

（2）工业固体废物产生、贮存及排放方式
①产生方式
a．连续产生；b．定期批量产生；c．一次性产生；d．事故性产生或排放。
②贮存方式
a．件装容器贮存；b．散状堆积贮存；c．池、塘、坑贮存。
③排放方式
a．连续排放（如连续排放的废液直接排入下水管道）；b．定期清运排放；c．集中一次性排放。
（3）工业固体废物的形态与污染物特征
①形态
工业固体废物包含固态（如锅炉渣）和半固态（如废水处理污泥）。
②污染物含量特征
a．不同工业产品的生产，产生的固体废物类别因使用的原辅材料不同而不同；
b．相同工业产品的生产，因工艺和原辅材料的产地不同，主要污染物含量也不同；
c．同一工业产品，相同的生产工艺和原辅材料，因生产工况条件和员工实际操作的变化，所产生的污染物含量也会变化。
2．工业固体废物的组成及性质
（1）矿业固体废物
①来源
矿物开采和加工利用过程中产生的固体废物。
②废物产生量
a．对露天矿的开采，每采1m3矿石，需剥离掉8～10m3的剥离物（土岩）；
b．对地下矿石开采，开采1t矿石，排出石渣约3.6t；
c．选矿中，选出1t精矿，产生几十吨、上百吨甚至上千吨尾矿；
d．冶炼中，每冶炼1t金属也要产生数吨的冶炼渣。
③矿业废物主要类别和性质
a．露天矿
露天矿的剥离物一般为土岩混杂、块度大小不一的固体废物，其性质随围岩的性质而变化。
b．地下矿
形态上是大小不同的石块，其性质也随围岩的组成而变化。
c．有色金属的尾矿
一般由矿石、脉石及围岩中所含矿物组成。
（2）冶金工业固体废物
①来源
高炉渣、钢渣、轧钢、铁合金渣、烧结、有色金属冶炼及铝工业固体废物。
②产生量
a．高炉渣固体废物，通常每炼1t生铁可产生300～900kg渣。
b．钢渣固体废物，
第一，转炉钢渣，一般生产1t钢产生130～240kg钢渣；
第二，平炉钢渣，生产1t钢产生170～210kg钢渣；
第三，电炉钢渣，以废钢为原料，生产特殊钢，生产1t电炉钢产生150～200kg钢渣。
c．轧钢固体废物，轧钢时产生的酸洗废液是钢铁厂具有代表性的污染物。
d．铁合金固体废物，1t火法冶炼铁合金产生1t左右废渣。
e．烧结固体废物，每生产1t烧结矿产生20～40kg烧结粉尘。
f．有色金属冶炼，目前每年产生有色金属冶炼渣约425万吨。
g．铝冶炼固体废物，每生产1t氧化铝产生1～1.75t赤泥。
h．稀有金属冶炼固体废物，1990年对15家稀有金属工厂统计，产生量为11.90×104t。
（3）化学工业固体废物
①来源
化肥工业、农药、染料、无机盐等。
②产量
1995年，全国共产生化工固体废物2870万吨，占工业固体废物的4.5％。
③主要类别和性质
a．无机盐工业固体废物；
b．氯碱工业固体废物；
c．磷肥工业固体废物；
d．氮肥工业固体废物；
e．纯碱工业固体废物；
f．硫酸工业固体废物；
g．有机原料及合成材料工业固体废物；
h．染料工业固体废物；
i．感光材料工业固体废物。
（4）其他工业固体废物
①类别
包括煤矸石、粉煤灰、水泥厂窑灰、放射性废物等。
②产生量
a．煤矸石是指夹在煤层中的岩石，是采煤和选煤过程中产生的固体废物，煤矸石产量约为原煤的10％～15％。
b．粉煤灰是指从燃煤（含煤矸石、煤泥）锅炉烟气中收集的粉尘和炉底渣以及燃煤电厂生产过程中产生的脱硫、脱硝灰渣，2006～2008年中国粉煤灰的产生量分别是3.52亿吨，3.88亿吨和3.95亿吨，历年积存量约30亿吨。
c．窑灰，仅大中型水泥厂窑灰总量就大于300万吨。
d．炉渣，全国燃煤炉约11万多台，耗煤超过7亿吨，年产炉渣0.8亿吨。
e．放射性废物，来自核能开发、核技术应用、伴生放射性矿物开采利用，其产生量占工业固体废物产生量的3％～5％。
四、危险废物的来源及特性
1．危险废物定义
（1）美国环保局（U.S.EPA）定义
危险废物是指由于不适当的处理、贮存、运输、处置或其他管理方面，能引起或明显地影响各种疾病和死亡，或对人体健康或环境造成显著的威胁的固体废物。
（2）联合国环境署（UNEP，1985）定义
危险废物是指除放射性以外的那些废物（固体、污泥、液体和用容器盛装的气体），由于它们的化学反应性、毒性、易爆性、腐蚀性或其他特性引起或可能引起对人类健康或环境的危害。
（3）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》定义
危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的固体废物。通常具有腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、反应性、传染性、放射性等一种及一种以上危害特性。
2．危险废物的来源、产生量及分布情况
（1）来源
危险废物来源于工、农、商、医各部门乃至人类的家庭生活，工业企业是危险废物的最主要来源之一。
（2）产量
2004年，全国工业危险废物产生量995万吨，从1998～2004年，在工业固体废物产生量增长82％的情况下，危险废物的产生量始终维持在1000万吨左右。
（3）分布
①按种类分
碱溶液和固态碱、无机氟化物、含铜废物、废酸或固态酸、无机氰化物、含砷废物、含锌废物、含铬废物等产生量较大。
②按地区分
我国工业危险废物产生量最大的是西部地区，占全国的56％，其次是东部和中部地区，分别占全国的34.5％和9.5％；而西部排放量占其产生量的0.17％，比例远远高于全国平均水平，同时，其综合利用率和处置率也较低。
③按行业分
工业危险废物产生于99个行业，重点有20个行业，其中化学原料及化学制造业产生的危险废物占总量的40％。
3．危险废物的特性
（1）特性
危险废物具有毒害性（包括急性毒性、浸出毒性、生物蓄积性、刺激性等）、易燃性、易爆性、腐蚀性、传染性、化学反应性、疾病传染性以及危害的长期性和潜伏性等特性。
（2）处理处置方法
危险废物的处理处置方法主要有固化、焚烧和填埋三种。
4．危险废物集中处置情况
危险废物的管理和无害化处理技术和处置工程是目前固体废物管理的核心内容。全国的危险废物集中处置厂数目呈现逐年增长的态势，危险废物的日处置能力和综合利用量也逐年增长。
五、固体废物产生量及治理现状简介
1．产生量
（1）总体产生量概况
目前，全世界固体废物每年的产生量70亿～80亿吨，我国每年固体废物产量约20亿吨。
（2）中国城市固体废物产生概况
固体废物的产量与城市工业发展、城市规模、人口增长及居民生活水平的提高成正比，我国的发达地区如北京、上海、广州和深圳的人均垃圾产生量明显高于其他欠发达地区。
（3）工业固体废物产生概况
①行业分布情况
2008年，工业固体废物排放量超过60万吨的行业依次为采矿业和洗选业、电力、热力的生产及供应业、有色金属矿采选业、黑色金属矿采选业，固体废物排放量占统计工业行业固体废物排放总量的68.0％。
②各地区工业固体废物分布情况
2008年，工业固体废物排放量超过100万吨的省份有山西和重庆，工业固体废物排放量占全国工业固体废物排放量的48.8％。
（4）危险废物产生量
2007年我国危险废物产生量1079万吨、排放量736吨、综合利用量650万吨、贮存量154万吨、处置量346万吨。
（5）医疗废物产生量
据统计，2002年，全国医疗废物的产生总量约65万吨，平均日产生量为1780吨。
（6）家用电器的保有量和废弃量
据统计，2007年我国电视机的社会保有量达到57410万台、冰箱24835万台、洗衣机28682万台、电脑10871万台、家用空调机15298万台。
（7）污泥产生量
据统计，2007年，全国城市污水处理厂已经达到1500余座，污水处理率达到55％以上，污泥产生量达到每年3000万吨。
（8）其他废弃物情况
发酵行业废弃物，畜禽饲养、屠宰加工废弃物，废旧橡、塑材料等有毒有害废物的处置问题，也随着行业不断的发展，得到逐步解决。
2．固体废物的产量分析
（1）固体废物的产量单位及其表示法
固体废物的产量一般用质量或重量表示。
①城市或地区垃圾总产量表示方法为

；
②单位产量表示方法为

；
③平均年增长率表示方法为质量分数％。
（2）城市垃圾产量预测
根据垃圾人均年产量及年增长率y和基准年份的实际产量，可预测未来垃圾平均年产量W（kg·人-1·a-1）为

式中，W0为基准年份实际产量，kg·人-1·a-1；γ为年增跃率，％；n为预测年份。
3．治理现状
（1）主要方式
生活垃圾主要以“末端处理”为主，主要采取土地填埋方式处理垃圾。
（2）存在问题
①处理方式单一，不利于城市可持续发展；
②处理技术差，管理落后，对环境影响大。
（3）发展方向
采用源头减量，真正实现“零排放”。
4．固体废物处理处置基本流程

图1-1固体废物处理处置系统示意图
六、固体废物污染的环境影响
1．造成污染的途径

图1-2固体废物的污染途径
2．固体废物对环境和人体健康的影响
（1）对大气环境的影响（污染大气）
①粉尘随风飘扬；
②毒气、恶臭气体的逸出；
③破坏植物、臭氧层。
（2）对水环境的影响（污染水体）
①固体废物对河流、湖泊的污染；
②渗滤液和有害化学物质的转化和迁移；
③缩减江、河、湖的有效面积，降低排洪和灌溉能力。
（3）对土壤环境的影响（污染土壤）
①改变土壤的性质和结构；
②妨碍植物生长、发育，危及人体健康。
（4）对环境卫生的影响
我国生活垃圾、粪便的清运能力不高，无害化处理率低，很大一部分垃圾堆存在城市的一些死角，影响市容和城市环境卫生。
（5）对人体健康的影响
固体废物，尤其是其中的危险废物具有毒性、易燃性、反应性、疾病传染性等特点，若处理不当，将会对人体健康造成严重危害。
3．固体废物的污染控制
对固体废物污染的控制需从两方面入手，一是从源头防治固体废物污染，二是综合利用废物资源，即控制好“源头”，处理好“终态”是固体废物控制的关键。
①从“源头”开始，采用先进的生产工艺，减少或不排废物；
②发展物质循环利用工艺；
③发展无害化处理和处置技术。
七、固体废物的处理处置技术
1．预处理技术
又称物理处理法，是指通过浓缩、干燥或相变化改变固体废物的结构，使之成为便于运输、贮存、利用或处置的形态，包括压实、破碎、分选、干燥技术，污泥的浓缩、脱水等。
2．处理技术
表1-4固体废物的处理技术

3．处置技术
（1）定义
处置是指将固体废物焚烧和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、减少或者消除其危险成分的活动，或者将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的填埋场的活动。
（2）分类
①海洋处置，包括深海投弃和海上焚烧；
②陆地处置，包括土地填埋、土地耕作和深井灌注等。
八、固体废物的管理体系
1．《固废法》的确立
1995年10月30日，首部《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》在第8届全国人大常委会第16次会议上获得通过，于1996年4月1日起施行。《固废法》的实施为固体废物管理体系的建立和完善奠定了法律基础。
2．“三化”原则
（1）减量化
①从“源头”开始治理
采用“绿色技术”和“清洁生产工艺”，合理地利用资源，最大限度地减少产生和排放固体废物。
②改变粗放经营
改善粗放经营的发展模式，鼓励和支持开展清洁生产，开发和推广先进的生产技术和设备，遵循“循环经济”的思想，充分合理地利用原材料、能源和其他资源。
（2）资源化
①物质回收，是指处理废弃物并从中回收指定的二次物质。
②物质转换，是指利用废弃物制取新形态的物质。
③能量转换，是指从废物处理中回放能量，作为热能和电能。
（3）无害化
无害化是指已产生又无法或暂时尚不能综合利用的固体废物，经过物理、化学或生物的方法，进行对环境无害或低危害的安全处理、处置，达到废物的消毒、解毒或稳定化。
3．“三化”间的关系
以减量化为前提，以无害化为核心，以资源化为归宿。

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