【正文】 的沼氣甲烷濃度達(dá)40%以上，然后再送至鍋爐燃燒。在產(chǎn)甲烷階段，甲烷菌利用H2/CO醋酸及甲醇、甲酸、甲胺等碳類化合物為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷、二氧化碳等氣體 。在液化階段，發(fā)酵菌（包括纖維分解菌、脂肪分解菌、蛋白質(zhì)水解菌）利用細(xì)胞外酶對有機(jī)物進(jìn)行體外酶解，使固體物質(zhì)變成可溶于水的物質(zhì)，然后，細(xì)菌再吸收可溶于水的物質(zhì)，并將其降解成不同產(chǎn)物。（二）厭氧發(fā)酵工藝的原理與控制條件1. 厭氧發(fā)酵工藝的原理有機(jī)物厭氧發(fā)酵依次分為液化、產(chǎn)酸、產(chǎn)甲烷三個階段。如廣州市效區(qū)鶴崗村發(fā)展豬舍與沼氣相結(jié)合的低壓沼氣池，農(nóng)民利用收集的城市廚房垃圾作飼料喂生豬，豬糞尿注入沼氣池制取沼氣，沼氣作燃料，濾液用來養(yǎng)魚，沼氣渣用作農(nóng)田肥料，成為一個多功能典型生態(tài)農(nóng)場。我國從1958年開始在農(nóng)村生產(chǎn)和利用沼氣。如美國在1985年已有44個填埋場地，其中23個對這些氣體加以回收，生產(chǎn)可燃?xì)怏w，21個則直接用于發(fā)電。如城市垃圾的衛(wèi)生填埋，有機(jī)物分解過程中產(chǎn)生的氣體含甲烷45%～60%，含二氧化碳35%～50%，還有少量的碳?xì)浠衔锖蜕倭苛蚧瘹?。?北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第 7 次課 13～14 學(xué)時上次課復(fù)習(xí)：熱解的概念、原理及方式；本次課題（或教材章節(jié)題目）：第三章 固體廢物的能源利用教學(xué)要求：掌握厭氧發(fā)酵工藝的原理及控制條件；了解沼氣池結(jié)構(gòu)類型；了解填埋氣的利用，了解污泥完全燃燒、污泥濕式氧化的定義、基本原理、燃燒熱值、工藝流程、影響因素、設(shè)備重 點(diǎn)：厭氧發(fā)酵工藝的原理及控制條件難 點(diǎn)：厭氧發(fā)酵工藝的原理及控制條件教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件講授內(nèi)容及時間分配：第三章 固體廢物的能源利用第三節(jié) 固體廢物沼氣利用第四節(jié) 污泥的焚燒 共2課時，講授課后作業(yè)1．簡述厭氧發(fā)酵工藝的原理和控制條件？2．填埋氣的綜合利用途徑有哪些？3．新鮮人糞尿各1000kg，搭配成C:N為25：1的混合沼氣發(fā)酵原料需加落葉多少？參考資料1．鄭介安，國外城市垃圾處理介紹，全國城市環(huán)境衛(wèi)生科學(xué)論文集，中國環(huán)境科學(xué)出版社，19882．姚永福，徐潔全等，中國沼氣技術(shù)，農(nóng)業(yè)出版社，3．鄭遠(yuǎn)景、楊海林、闌金印，有機(jī)廢料厭氧發(fā)酵技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，1988注：本頁為每次課教案首頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第三節(jié) 固體廢物的沼氣利用（一）概述 沼氣是有機(jī)物在厭氧條件下經(jīng)厭氧細(xì)菌的分解作用產(chǎn)生的以甲烷為主的可燃性氣體。近幾年，國外固體廢物的熱解另一發(fā)展是將城市垃圾和含可燃組分的工業(yè)垃圾與污泥進(jìn)行聯(lián)合熱解，這樣可以更有效地回收熱能。從干燥器出來的氣體在冷水塔中經(jīng)冷卻凝縮去水后可作為燃燒氣在燃燒室中使用。我國農(nóng)機(jī)科學(xué)院設(shè)計的小型熱解氣化爐，可用于部分農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解。2. 農(nóng)業(yè)固體廢物的熱解農(nóng)業(yè)固體廢物中存在大量的脂肪，蛋白質(zhì)，淀粉和纖維素，也可以經(jīng)過熱解而得到燃料油與燃料氣。由于不是供應(yīng)空氣而是采用純氧，故NOx產(chǎn)生量極少。該法的特點(diǎn)是不需前處理，流程簡單。此外，還有玻璃、金屬等熔融體。最后，煙氣離開熱解爐到凈化系統(tǒng)處理回收。垃圾燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c向下移動的垃圾在爐體中部相互作用，有機(jī)物在還原狀態(tài)下發(fā)生熱解。③純氧高溫?zé)岱纸夥ɡ蔂t頂加入并在爐內(nèi)緩慢下移。受熱的垃圾在熱分解爐內(nèi)分解，生成的氣體一部分作為熱分解爐的流動化氣體循環(huán)使用，一部分為產(chǎn)品。②雙塔循環(huán)式流動床熱解工藝該工藝的特點(diǎn)是熱分解及燃燒反應(yīng)分別在兩個塔中進(jìn)行，熱解所需要的熱量，由熱解生成的固體炭或燃料氣在燃燒塔內(nèi)燃燒來供給。生成的氣體含N243%，H2O和CO均為21%，CO212%，%，C2H6和C2H4在1%以下?？諝馑魵馀c殘渣換熱，排出的殘渣溫度接近室溫，熱解產(chǎn)生的氣體從爐頂出口排出。爐頂為預(yù)熱區(qū)，依次為熱分解區(qū)和氣化區(qū)。我國的城市垃圾不同于日本與美國，這些工藝能否應(yīng)用于我國有待研究。（二）典型固體廢物的熱解 1. 城市垃圾的熱解 隨著工業(yè)的發(fā)展，人民生活水平的提高，城市垃圾中的可燃組分日趨增長，紙張、塑料及合成纖維等占有很大比例。熱解產(chǎn)生的燃料油是具有不同沸點(diǎn)的各種油的混合物，含水焦油比較多，精制后方能得到熱值較高的燃料油。熱值一般為4186～29302kJ/m3。熱解所得燃料氣有兩個作用：一是把熱解氣體直接送入二級燃燒室燃燒，用于生產(chǎn)蒸汽和預(yù)熱空氣；二是通過凈化，冷凝除煙塵、水、殘油等雜質(zhì)，生產(chǎn)出純度較高的氣體燃料，以備它用。包括大分子的鍵斷裂，異構(gòu)化和小分子的聚合等反應(yīng)，最后生成各種較小的分子。2．熱解與汽化有何區(qū)別？3．如你所在的居民區(qū)擬采用生活垃圾熱解制燃料氣，你選擇什么汽化工藝來處理生活垃圾？參考資料1．劉保平，PVC，PMMA廢料的再生利用，國際資源回收利用講習(xí)會資料，19852．李國鼎等，固體廢物處理與資源化，清華大學(xué)出版社，1990年注：本頁為每次課教案首頁河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙（一）概述熱解是把有機(jī)固體廢物在無氧或缺氧條件下加熱分解的過程。六、焚燒技術(shù)發(fā)展展望河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第 6 次課 11～12 學(xué)時上次課復(fù)習(xí)：垃圾燃燒過程中產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)如二惡英、惡臭、煤煙的防治；垃圾焚燒過程中熱能的利用方式。目前制約我國推廣垃圾焚燒技術(shù)的主要因素有：① 大部分城市的生活垃圾的低位熱值較低(3344kJ/kg)，不能達(dá)到自燃的要求；② 城市生活垃圾中灰渣含量較高，制約了焚燒減量化效益的發(fā)揮；③ 國內(nèi)尚未系統(tǒng)掌握垃圾焚燒技術(shù)，在建設(shè)與運(yùn)行中均缺乏可靠的技術(shù)支撐；④ 現(xiàn)代化垃圾焚燒屬高成本技術(shù)，建設(shè)的籌資難度較大?；旧习耸澜缟铣Ｓ玫睦贌O(shè)備型式。隨著我國東南部沿海地區(qū)和部分中心城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活垃圾低位熱值的提高，近年來己有不少城市將建設(shè)生活垃圾焚燒廠提到了議事或辦事日程，如深圳、珠海、上海、廣州、順德、中山、常州、北京、廈門等。為了充分利用廢物的焚燒熱，一般都采用既供電又供熱的方式。利用廢物焚燒釋熱供熱的工藝流程比較簡單，主要設(shè)備為焚燒爐、空氣冷凝器、熱交換器、泵、槽等。城市垃圾的組成因產(chǎn)生的地區(qū)季節(jié)變化而有所差異，特別是垃圾中所含水分，都會影響發(fā)熱量。利用固體廢物釋熱發(fā)電的關(guān)鍵問題是如何提高發(fā)電電力的穩(wěn)定性。但電能良好的市場前景及其他生活垃圾資源回收技術(shù)尚不完善的現(xiàn)狀，使垃圾焚燒發(fā)電這一生活垃圾資源化的途徑仍具有很大的現(xiàn)實(shí)價值。但總的來看，相比于衛(wèi)生填埋與堆肥所同樣存在的潛在環(huán)境危害，垃圾焚燒技術(shù)的無害化特性仍有一定的優(yōu)勢。垃圾焚燒處理所達(dá)到的無害化效應(yīng)，亦曾受到普遍的認(rèn)同。垃圾焚燒技術(shù)與這些處理原則最為切合的是它卓越的減量化效果，通常垃圾焚燒技術(shù)可使處理的生活垃圾減重80%和減容叨%以上。但目前還缺乏技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)可行的NOx和二惡英等的末端凈化工藝，只能以燃燒過程的工藝控制為主要手段加以調(diào)控。其中最主要的是煙氣污染，包括顆粒物、SOHCl、NOx、重金屬和毒害性微量有機(jī)物 (如二惡英等)等空氣污染物。因此城市生活垃圾焚燒的熱能回收率通常要比燃煤鍋爐低10%以上。為此，焚燒余熱利用系統(tǒng)一般不把過熱器設(shè)置于爐內(nèi)的強(qiáng)輻射區(qū)而使過熱蒸汽溫度受到限制。2．熱能利用的特點(diǎn)盡管垃圾焚燒的主要目標(biāo)是使垃圾充分燃燒，但能量回收在垃圾焚燒中的重要性也已被充分認(rèn)識，從而在現(xiàn)代垃圾焚燒廠設(shè)計中得到體現(xiàn)。二、焚燒技術(shù)的特點(diǎn)1．燃燒工藝的特點(diǎn)一般固體燃料的燃燒目標(biāo)主要是熱能利用，而生活垃圾的焚燒目標(biāo)主要是無害化處理，追求的是生活垃圾能在垃圾焚燒爐中充分燃燒。但焚燒作為一種處理生活垃圾的專用技術(shù)，其發(fā)展歷史與其他垃圾處理方法相比要短得多，大致經(jīng)歷了三個階段：萌芽階段、發(fā)展階段和成熟階段。河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙第 5 次課 9～10 學(xué)時上次課復(fù)習(xí)：常用的污泥脫水方法及設(shè)備； 固體廢物穩(wěn)定化處理的方法及其適用范圍； 固體廢物固化處理的方法及其適用范圍；本次課題（或教材章節(jié)題目）：第三章 固體廢物的能源利用教學(xué)要求：了解固體廢物焚燒技術(shù)的發(fā)展歷史、國內(nèi)外焚燒技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展展望；掌握固體廢物焚燒技術(shù)的特點(diǎn)；掌握固體廢物焚燒熱的利用 重 點(diǎn)：固體廢物焚燒技術(shù)的特點(diǎn)；固體廢物焚燒熱的利用難 點(diǎn)：固體廢物焚燒熱的利用教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件講授內(nèi)容及時間分配：第三章 固體廢物的能源利用第一節(jié) 固體廢物焚燒熱利用 共2課時，講授課后作業(yè)1． 垃圾焚燒技術(shù)有何特點(diǎn)？比較各種焚燒爐的優(yōu)缺點(diǎn)？2． 固體廢物焚燒熱的利用方式有哪些？3．試討論提高燃燒溫度的重要性及與NOX產(chǎn)物的關(guān)系。(四)玻璃固化與應(yīng)用這種固化方法的基質(zhì)為玻璃原料。在常溫下這些材料為較堅固的固體，在較高溫度下，有可塑性與流動性。這種固化方法除有水泥固化的缺點(diǎn)外，共抗浸出性較差，易受酸性水溶液的侵蝕。添加劑主要采用粉煤灰與水泥窯灰，為提高強(qiáng)度，也可添加其它類型添加劑。(二)石灰固化與應(yīng)用石灰固化是以石灰為固化基質(zhì)，活性硅酸鹽類為添加劑的一種固定廢物的方法，工藝與設(shè)備大體與水泥固化相似。常用于：(1)電鍍業(yè)污泥的固化處理；(2)含汞泥渣的固化處理；(3)含砷泥渣水泥固化處理。2．水泥固化方法的特點(diǎn)：水泥固化是對有害廢物處理較為成熟的方法，具有工藝設(shè)備簡單、操作方便、材料來源廣泛、費(fèi)用相對較低、產(chǎn)品機(jī)械強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn)。（一）水泥固化1．水泥固化工藝過程與操作條件，水泥固化是以水泥為固化基質(zhì)，利用水泥與水反應(yīng)后可形成堅固塊體的特征，將有害廢物包容其中，從而達(dá)到減小表面積，降低滲透性，使之能在較為安全的條件下運(yùn)輸與處置。二、固體廢物的固化處理固化處理是利用物理或化學(xué)方法將有害固體廢物固定或包容在惰性固體基質(zhì)內(nèi)，使之呈現(xiàn)化學(xué)穩(wěn)定性或密封性的一種無害化處理方法。余渣再用硫化鈉溶液處理，使剩余的Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，加硫酸中和，并用硫酸亞鐵固定過量S2。1．鉻渣干式還原處理：利用一氧化碳與硫酸亞鐵為還原劑的干式還原處理是將鉻渣與適量煤炭或鋸末、稻殼混合，在700~800℃密封條件下焙燒，以過程中產(chǎn)生的CO與H2為還原劑，使渣中含有的Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)，并在密封條件下水淬，然后投加適量硫酸亞鐵與硫酸混合，以鞏固還原效果。中和反應(yīng)設(shè)備可以采用罐式機(jī)械攪拌或池式人工攪拌，前者多用于大規(guī)模中和處理，而后者多用于間斷的小規(guī)模處理。對固體廢物主要用于化工、冶金、電鍍與金屬表面處理等工業(yè)中產(chǎn)生的酸、堿性泥渣。化學(xué)處理方法主要包括中和法與氧化還原法。由于這類化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的條件較為復(fù)雜，受多種因素影河 北 科 河 北 科 技 大 學(xué) 教 案 用 紙響，因此，化學(xué)處理僅限千對單一成分或幾種化學(xué)性質(zhì)相近的混合成分進(jìn)行處理。自然脫水設(shè)備簡單，干化污泥含水率低，但占用土地面積大，環(huán)境衛(wèi)生條件差，適于小規(guī)模應(yīng)用。污泥干化周期隨季節(jié)而異，在良好條件下，約為10~15天。（二）泥漿自然干化脫水自然干化脫水是城市污水廠污泥常采用的利用自然蒸發(fā)和底部濾料、土壤過濾脫水的一種方法，稱為污泥干化場或曬泥場。脫水后泥渣含水率可降低到70%。2．離心脫水機(jī)離心脫水是利用高速旋轉(zhuǎn)作用產(chǎn)生的離心力，將密度大于水的固體顆粒與水分離的操作。帶式壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)是由上下兩組同向運(yùn)動的傳動濾布組成，泥漿由雙帶之間通過，經(jīng)上下壓輥擠壓，濾液透過濾布而排出。特點(diǎn)：板框壓濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，處理污泥含水率范圍較大，適應(yīng)性好，濾餅含水率與濾出液含懸浮物相對都比較低，濾布壽命較長，因而得到廣泛應(yīng)用。這種機(jī)械的缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)高，建筑面積大，開放性槽，氣味較大。（2）真空抽率脫水機(jī)真空抽濾是連續(xù)性操作，效率高，操作穩(wěn)定，易于維修，適于各類污泥脫水。對于機(jī)械脫水而言，主要有機(jī)械過濾和離心脫水等。影響脫水污泥固體濃度的因素有：污泥性質(zhì)；調(diào)質(zhì)類型；脫水裝置類型。通過濃縮和脫水，污泥濃度將會進(jìn)一步增加。 污泥增稠的主要方法是重力濃縮和氣浮濃縮。當(dāng)污泥的含水率由99%降至96%時，體積可縮小到原來的1/4，但仍可保持其流動性，可以用泵輸送，運(yùn)輸方便，大大降低運(yùn)輸及后續(xù)處理費(fèi)用。濃縮后的污泥近似糊狀，含水率為95%~97%。本次課題（或教材章節(jié)題目）：第二章 固體廢物的預(yù)處理教學(xué)要求：（1）掌握污泥的增稠和脫水（2）掌握固體廢物的穩(wěn)定和固化 重 點(diǎn)：污泥的增稠和脫水；固體廢物的穩(wěn)定和固化難 點(diǎn)：固體廢物的穩(wěn)定和固化教學(xué)手段及教具：采用多媒體教學(xué)課件講授內(nèi)容及時間分配：第二章 固體廢物預(yù)處理第四節(jié) 污泥的增稠和脫水第五節(jié) 固體廢物的穩(wěn)定和固化 共2課時，講授課后作業(yè)1． 污泥的最終出路是什么？如何因地制宜地考慮？2． ％降至94％，求污泥體積的變化？3．怎樣評定廢物固化的效果？比較各種固化的特點(diǎn)并說明它們的應(yīng)用范圍。五、篩分技術(shù)篩分是根據(jù)固體廢物顆粒尺寸大小進(jìn)行分選的一種方法。 (5)考慮設(shè)備安裝的空間、高度、通道、噪音與環(huán)境等因素。 (4)設(shè)備操作特性。包括鐵磁性材料含量、密實(shí)度，各組分間彼此成團(tuán)或粘附的傾向，顆粒尺寸(大塊鐵件直徑應(yīng)小于20cm)，以及含水率等。（三）磁選工程設(shè)計要點(diǎn)1．磁選工程設(shè)計時需考慮如下各項(xiàng)因素： (1)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價選擇適宜的工程建廠地址。四、磁選技術(shù)（一）磁選原理與應(yīng)用磁選是利用固體