【正文】 有莫來(lái)石、石英、硅酸二鈣、硅長(zhǎng)石、方解石等。氧化鈣含量高的粉煤灰中還含有硅酸二鈣、游離氧化鈣、鋁方柱石、三鋁酸五鈣等礦物。(5）粉煤灰的活性北京市建筑材料研究所曾對(duì)全國(guó)大中小型電廠粉煤灰活性進(jìn)行過(guò)測(cè)試。測(cè)定摻30％原狀粉煤灰的水泥砂漿強(qiáng)度與同齡期的純水泥砂漿強(qiáng)度的比值，即為粉煤灰活性值。（二）粉煤灰在建材方面的利用1．生產(chǎn)粉煤灰磚粉煤灰磚是以粉煤灰為原料，摻入一定比例的骨料、石灰、石膏配料，加水?dāng)嚢?，壓制成型，?jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)或焙燒而成。根據(jù)磚的配料及工藝，粉煤灰磚分蒸養(yǎng)粉煤灰磚、燒結(jié)粉煤灰磚、碳化粉煤灰磚、河 河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙泡沫粉煤灰磚等。（1）蒸養(yǎng)粉煤灰磚（2）燒結(jié)粉煤灰磚（3）碳化粉煤灰磚（4）蒸養(yǎng)粉煤灰保溫磚2．生產(chǎn)粉煤灰水泥由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、加入適量石膏磨細(xì)制成的水硬膠凝材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱粉煤灰水泥。粉煤灰水泥生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備與生產(chǎn)普通硅酸鹽水泥大體一樣，無(wú)特殊工藝技術(shù)要求。但要注意配料方案的調(diào)整，嚴(yán)格控制各種原料的摻入量，以保證出磨生料化學(xué)成分符合要求。水泥中粉煤灰的摻入量按質(zhì)量百分比計(jì)為20％～40％，也允許摻入不超過(guò)混合材?；郀t渣，此時(shí)混合材料可達(dá)50％，但粉煤灰質(zhì)量不得少于20％或超過(guò)40％。粉煤灰的摻入量，通常與水泥熟料的質(zhì)量、粉煤灰活性和要求生產(chǎn)的水泥標(biāo)號(hào)等因素有關(guān)。粉煤灰硅酸鹽水泥的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)硫酸鹽類侵蝕的抵抗能力及抗水性較強(qiáng)；水化熱低；干縮性較小，抗拉強(qiáng)度高，抗裂性好；耐熱性好；后期強(qiáng)度增進(jìn)率較大。缺點(diǎn)是：早期強(qiáng)度較低；抗凍性較差；抗碳化性能較差。粉煤灰水泥可用于工業(yè)及民用建筑，用來(lái)生產(chǎn)預(yù)制樓板、建造梁、基礎(chǔ)，修筑地面等；還可用于水利工程。四、煤矸石煤研石按其產(chǎn)生過(guò)程分為四類：①洗煤廠產(chǎn)生的洗研；②采煤過(guò)程產(chǎn)生的原研；③人工挑選的揀研；①堆積在大氣中經(jīng)過(guò)自燃的紅研，其熱值很低，但具有一定的活性。煤研石根據(jù)其巖石組成又可分為：粘土巖研石、砂巖研石和石灰?guī)r研石，其中以粘土巖研石數(shù)量最多，這類煤研石呈黑褐色，層狀結(jié)構(gòu)，易粉碎。 (1)化學(xué)成分煤研石的主要化學(xué)成分是二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鎂、三氧化硫等，此外還含有鈾、社等放射性元素和其他一些稀有元素。(2)煤研石的礦物組成煤研石與煤系地層共生，是多種礦巖組成的混合物，屬沉積巖。煤砰石的巖石種類主要有粘上巖類、砂巖類、碳酸鹽類、鋁質(zhì)巖類。 粘土巖中主要礦物組成為粘土礦物，其次為石英、長(zhǎng)石、云母和黃鐵礦、碳酸鹽等自生礦物。此外，還含有豐富的植物化石、有機(jī)質(zhì)、碳質(zhì)等。砂巖類礦物多為石英、長(zhǎng)石、云母、植物化石和菱鐵礦等；碳酸鹽類礦物主要成分為方解石、白云石、菱鐵礦等；鋁質(zhì)巖類均含有高鋁礦物：三水鋁礦、一水軟鋁石、一水硬鋁石，此外，還常常含有石英、褐鐵礦、白云母、方解石等礦物。(3)煤研石處理利用概況煤研石是一種低熱值能源和建材資源，可以用來(lái)代替燃料及生產(chǎn)建材產(chǎn)品。利用煤矸石可以生產(chǎn)磚、瓦、水泥、輕骨料，也可以用來(lái)生產(chǎn)空心砌塊和預(yù)制構(gòu)件，還可以用于填坑造地及作路基材料。3．煤矸石在建材方面的應(yīng)用（1）生產(chǎn)煤矸石磚（2）生產(chǎn)水泥（3）生產(chǎn)空心氣塊（4）生產(chǎn)輕骨料河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第 10 次課 19～20 學(xué)時(shí)上次課復(fù)習(xí)：粉煤灰的成分和性質(zhì)；煤矸石的成分和性質(zhì)。本次課題（或教材章節(jié)題目）：第五章 固體廢物的農(nóng)業(yè)利用教學(xué)要求：了解固體廢物堆肥的概念，掌握堆肥的原理、流程、影響因素，了解對(duì)堆肥的工藝參數(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，了解堆肥化設(shè)備重 點(diǎn)：好氧堆肥的原理和工藝流程難 點(diǎn)：好氧堆肥的原理和工藝流程教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件講課內(nèi)容及時(shí)間分配：第五章 固體廢物的農(nóng)業(yè)利用第一節(jié) 固體廢物的堆肥化 共2課時(shí)，講授課后作業(yè)1．好氧堆肥的原理與影響因素是什么？2．略述堆肥質(zhì)量評(píng)定內(nèi)容。說(shuō)明堆肥腐熟度的評(píng)定方法并對(duì)各法加以評(píng)價(jià)。3．堆肥有什么農(nóng)業(yè)效用？參考資料1．陳世和，張所明，城市垃圾堆肥原理與工藝，復(fù)旦大學(xué)出版社，國(guó)外城市垃圾處理介紹，全國(guó)城市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)論文集，中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，19883．李國(guó)鼎等，固體廢物處理與資源化，清華大學(xué)出版社，1990年注：本頁(yè)為每次課教案首頁(yè)河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第一節(jié) 固體廢物的堆肥化一、堆肥化的概念及其發(fā)展歷史 1．堆肥化的概念:堆肥化就是在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通風(fēng)條件下通過(guò)微生物的發(fā)酵作用，將有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榉柿系倪^(guò)程。在這種堆肥化過(guò)程中，有機(jī)物由不穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)物質(zhì)，對(duì)環(huán)境尤其土壤環(huán)境不構(gòu)成危害，而把堆肥化的產(chǎn)物稱為堆肥。 2．堆肥化的發(fā)展歷史二、堆肥的基本原理 1．堆肥的基本原理有機(jī)固體廢物是堆肥微生物賴以生存、繁殖的物質(zhì)條件，由于微生物生活時(shí)有的需要氧氣，有的不需要氧氣，因此，根據(jù)處理過(guò)程中起作用的微生物對(duì)氧氣要求的不同，有機(jī)廢物處理可分為好氧堆肥法 (高溫堆肥)和厭氧堆肥法兩種。前者是在通氣條件下借好氧性微生物活動(dòng)便有機(jī)物得到降解，由于好氧堆肥溫度一般在5060℃，極限可達(dá)8090℃，故亦稱為高溫堆肥。后者是利用微生物發(fā)酵造肥。（好氧）好氧堆肥是在無(wú)氧條件下，借好氧微生物（主要好厭氧菌）的作用來(lái)進(jìn)行的。厭氧堆肥是在無(wú)氧條件下，借厭氧微生物（主要是厭氧菌）的作用來(lái)進(jìn)行的。三、堆肥工藝流程堆肥工藝程序現(xiàn)代化的堆肥生產(chǎn)一般采用好氧堆肥工藝，它通常由前處理、主發(fā)酵(一次發(fā)酵)、后發(fā)酵 (二次發(fā)酵)、后處理及貯藏等工序組成。1．前處理在以家畜糞尿、污泥等為堆肥原料時(shí)，前處理的主要任務(wù)是調(diào)整水分和C/N比，或者添加菌種和酶。但以城市生活垃圾為堆肥原料時(shí)，由于垃圾中含有大塊的和非堆肥物質(zhì)，因此有破碎和分選前處理工藝。通過(guò)破碎和分選，去除非堆肥物質(zhì)，調(diào)整垃圾的粒徑。 河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙2．主發(fā)酵主發(fā)酵可在露天或發(fā)酵裝置內(nèi)進(jìn)行，通過(guò)翻推或強(qiáng)制通風(fēng)向堆積層或發(fā)酵裝置內(nèi)供給氧氣。在露天堆肥或發(fā)酵裝置內(nèi)堆肥時(shí)，由于原料和土壤中存在的微生物作用而開始發(fā)酵。首先是易分解物質(zhì)分解，產(chǎn)生CO2和H2O，同時(shí)產(chǎn)生熱量，使堆溫上升，這些微生物吸取有機(jī)物的碳氮營(yíng)養(yǎng)成分。在細(xì)菌自身繁殖的同時(shí)，將細(xì)胞中吸收的物質(zhì)分解而產(chǎn)生熱量。3．后發(fā)酵經(jīng)過(guò)主發(fā)酵的半成品被送到后發(fā)酵工序，將主發(fā)酵工序尚未分解的易分解有機(jī)物和較難分解的有機(jī)物進(jìn)一步分解，使之變成腐殖酸、氨基酸等比較穩(wěn)定的有機(jī)物，得到完全成熟的堆肥制品。一般把物料堆積到1~2m高，進(jìn)行后發(fā)酵，并要有防止雨水流人的裝置。有的場(chǎng)合還需要翻堆和通風(fēng)，通常不進(jìn)行通風(fēng)，而是每周進(jìn)行一次翻堆。4．后處理經(jīng)過(guò)兩次發(fā)酵后的物料中，幾乎所有的有機(jī)物都變細(xì)碎和變形，數(shù)量減少了。然而，城市生活垃圾堆肥時(shí)，在預(yù)分選工序沒有去除的塑料、玻璃、陶瓷、金屬、小石塊等物依然存在。因此，還需要經(jīng)過(guò)一道分選工序，去除雜物，并根據(jù)需要進(jìn)行再破碎 (如生產(chǎn)精制堆肥)。 5．脫臭部分堆肥工藝和堆肥物在堆制過(guò)程和結(jié)束后，會(huì)產(chǎn)生臭味，必須進(jìn)行脫臭處理。去除臭氣的方法主要有化學(xué)除臭劑除臭，堿水和水溶液過(guò)濾，熟堆肥或活性炭、沸石等吸附劑過(guò)濾。在露天堆肥時(shí)，可在堆肥表面覆蓋熟堆肥，以防止臭氣逸散。較為多用的除臭裝置是堆肥過(guò)濾器，當(dāng)臭氣通過(guò)該裝置，惡臭成分被堆肥 (熟化后的)吸附，進(jìn)而被其中好氧微生物分解而脫臭，也可用特種土壤代替堆肥使用，這種過(guò)濾器叫土壤脫臭過(guò)濾器。6．貯存堆肥一般在春秋兩季使用，在夏冬就必須積存，所以要建立貯存六個(gè)月生產(chǎn)量的設(shè)備。貯存方式可直接堆存在發(fā)酵池中或袋裝，要求干燥而透氣，閉氣和受潮會(huì)影響制品的質(zhì)量。四、堆肥的影響因素 影響堆肥的因素很多，歸納起來(lái)主要有下面幾方面。1．有機(jī)質(zhì)含量對(duì)于快速高溫機(jī)械化堆肥而言，首要的是熱量和溫度間的平衡問(wèn)題。有機(jī)質(zhì)含量低的物質(zhì)發(fā)酵過(guò)程中所產(chǎn)生的熱將不足以維持堆肥所需要的溫度，并且產(chǎn)生的堆肥由于肥效低而影響銷路，但過(guò)高的有機(jī)物含量又將給通風(fēng)供氧帶來(lái)影響，從而產(chǎn)生厭氧和發(fā)臭。研究表明，堆肥中合適的有機(jī)物含量約為20%~80%之間。2．水分 水分為微生物生長(zhǎng)所必需，在堆肥過(guò)程中，按重量計(jì)，50%~60%的含水率最有利于微生物分解，水分超過(guò)70%，濕度難以上升，分解速度明顯降低。 3．溫度 對(duì)堆肥而言，溫度是堆肥得以順利進(jìn)行的重要因素，溫度的作用主要是影響微生物的生長(zhǎng)，一般認(rèn)為高溫菌對(duì)有機(jī)物的降解效率高于中溫菌，現(xiàn)在的快速、高溫、好氧堆肥正是利用了這一點(diǎn)。 4．碳氮比 C/N比與堆肥溫度有關(guān)，原料C/N比高，碳素多，氮素養(yǎng)料相對(duì)缺乏，細(xì)菌和其他微生物的發(fā)展受到限制，有機(jī)物的分解速度就慢、發(fā)酵過(guò)程就長(zhǎng)。如果碳氮比例高，容易導(dǎo)致成品堆肥的碳氮比過(guò)高，這樣堆肥施人土壤后，將奪取土壤中的氮素，使土壤陷入“氮饑餓”狀態(tài)，會(huì)影響作物生長(zhǎng)。若碳氮比低于20:1，可供消耗的碳素少，氮素養(yǎng)料相對(duì)過(guò)剩，則氮將變成銨態(tài)氮而揮發(fā)，導(dǎo)致氮元素大量損失而降低肥效。5．C/P 河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙磷是磷酸和細(xì)胞核的重要組成元素，也是生物能ATP的重要組成成分，一般要求堆肥料的C/P在75~150為宜。6．pH值 一般微生物最適宜的pH值是中性或弱堿性，pH值太高或太低都會(huì)使堆肥處理遇到困難。pH值是一個(gè)可以對(duì)微生物環(huán)境作為估價(jià)的參數(shù)，在整個(gè)堆肥過(guò)程中，pH值隨時(shí)間和溫度的變化而變化。在堆肥初始階段，由于有機(jī)酸的生成，pH值下降()，然后上升至8~，如果廢物堆肥成厭氧狀態(tài)，則pH值繼續(xù)下降。此外，pH值也會(huì)影響氮的損失，氮以氨氣的形式逸人大氣。河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第 11 次課 21～22 學(xué)時(shí)上次課復(fù)習(xí)：好氧堆肥的原理及其影響因素；本次課題（或教材章節(jié)題目）：第五章 固體廢物的農(nóng)業(yè)利用教學(xué)要求：了解堆肥的工藝參數(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備；通過(guò)實(shí)例分析增加感性認(rèn)識(shí)；了解粉煤灰的農(nóng)業(yè)利用重 點(diǎn)：固體廢物堆肥化的實(shí)例分析；粉煤灰的農(nóng)業(yè)利用難 點(diǎn)：固體廢物堆肥化的實(shí)例分析教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件講課內(nèi)容及時(shí)間分配：第五章 固體廢物的農(nóng)業(yè)利用第一節(jié) 固體廢物的堆肥化第二節(jié) 粉煤灰的農(nóng)業(yè)利用 共2課時(shí)，講授課后作業(yè)復(fù)習(xí)固體廢物的堆肥化過(guò)程及工藝控制參考資料1．陳世和，張所明，城市垃圾堆肥原理與工藝，復(fù)旦大學(xué)出版社，國(guó)外城市垃圾處理介紹，全國(guó)城市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)論文集，中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，19883．李國(guó)鼎等，固體廢物處理與資源化，清華大學(xué)出版社，1990年注：本頁(yè)為每次課教案首頁(yè)河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第一節(jié) 固體廢物的堆肥化五、堆肥的工藝參數(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1．堆肥工藝參數(shù)堆肥工藝參數(shù)包括一次發(fā)酵和二次發(fā)酵工藝參數(shù)。 (1)一次發(fā)酵主要參數(shù) 含水率：45%60%；C/N比：25/135/1；溫度：5565℃；周期：310d。(2)二次發(fā)酵工藝參數(shù) 含水率40%；溫度40℃；周期3040d2．堆肥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(1)一次發(fā)酵終止指標(biāo) 無(wú)惡臭；容積減量25%30%；水分去除率10%；C/N比：15/1~20/1。(2)二次發(fā)酵終止指標(biāo) 堆肥充分腐熟；含水率35%；C/N比：20/1；堆肥粒度l0mm。六、廢物堆肥化設(shè)備及實(shí)例分析1 廢物堆肥化設(shè)備及工藝系統(tǒng)廢物堆肥化按設(shè)備流程包括下述系統(tǒng)：進(jìn)料供料設(shè)備→預(yù)處理設(shè)備→一次發(fā)酵設(shè)備→二次發(fā)酵設(shè)備→后處理設(shè)備→產(chǎn)品細(xì)加工設(shè)備。（1）供料進(jìn)料設(shè)備（2）堆肥化設(shè)備（a）幾種發(fā)酵裝置示意圖：（b）多段豎爐式發(fā)酵塔（c）筒倉(cāng)式發(fā)酵倉(cāng)（d）水平（臥式）發(fā)酵滾筒2 國(guó)內(nèi)100t/d生活垃圾處理廠工藝系統(tǒng)實(shí)例1986年，同濟(jì)大學(xué)和無(wú)錫市在垃圾好氧堆肥的中試基礎(chǔ)上共同研究，開發(fā)設(shè)計(jì)了我國(guó)第一座比較現(xiàn)代化的高溫好氧堆肥系統(tǒng)無(wú)錫100t/d生活垃圾處理實(shí)驗(yàn)廠。無(wú)錫垃圾處理廠機(jī)械設(shè)計(jì)共分3個(gè)組成部分：①受料預(yù)分選機(jī)組；②發(fā)酵進(jìn)出料機(jī)組；③精分選機(jī)組。幾種主要機(jī)械的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：（1）板式布料機(jī) （2）高效復(fù)合篩分破碎機(jī)（3）組合式振動(dòng)格篩（粗分選機(jī)） （4）進(jìn)料橋式小車（5）螺桿出料機(jī)垃圾堆肥化處理工藝的完善，在很大程度上依賴于機(jī)械設(shè)計(jì)的正確和設(shè)備運(yùn)輸?shù)恼?。各城市的垃圾結(jié)構(gòu)差異差較大，不可能有普遍適用的機(jī)械設(shè)備。每個(gè)垃圾廠的機(jī)械設(shè)計(jì)必須依據(jù)垃圾結(jié)構(gòu)不同而進(jìn)行組合，得出比較符合工藝要求的機(jī)械設(shè)計(jì)流程。第二節(jié) 粉煤灰的農(nóng)業(yè)利用一、粉煤灰的改土與增產(chǎn)作用1. 粉煤灰的孔度與土壤性能的關(guān)系作物生長(zhǎng)的土壤需有一定的孔度，而適合植物根部正常呼吸作用的土壤孔度下限量是12～15％。低于此值，將導(dǎo)致作物減產(chǎn)。粉煤灰中的硅酸鹽礦物和炭粒具有多孔性，是土壤本身的硅酸鹽類礦物所不具備的。此外，粉煤灰粒子之間的孔度，一般也大于粘結(jié)了的土壤的孔度。粉煤灰施人土壤，除其粒子中、粒子間的孔隙外，粉煤灰同土壤粒子還可以連成無(wú)數(shù)“羊腸小道”，為植物根吸收提供新的途徑，構(gòu)成輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交通網(wǎng)絡(luò)。粉煤灰粒子內(nèi)部的孔隙則可作為氣體、水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的“儲(chǔ)存庫(kù)”。植物生長(zhǎng)過(guò)程所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，主要是通過(guò)根部從土城幣獲得，并且是以水溶液的形式提供的。河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙土壤中溶液的含量及其擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)都與土壤內(nèi)部各個(gè)粒子之間或粒子內(nèi)部孔隙的毛細(xì)管半徑有關(guān)。毛細(xì)管半徑越小，吸引溶液或水分的力越大，反之亦然。這種作用，使土壤含濕量得到調(diào)節(jié)。如果將粉煤灰施人土壤，能進(jìn)一步改善土壤的這種毛細(xì)管作用和溶液在土壤內(nèi)的擴(kuò)散情況，從而