趙由纔，同濟大學環境學院，教授 博導，  1991 年 10 月到同濟大學工作至今。在生活垃圾填埋場穩定化、填埋場中礦化垃圾利用原理與技術、垃圾滲濾液處理、污泥填埋技術、危險廢物固化和氧化鋅礦清潔生產與資源利用方面作了創新性研究工作。



      趙由纔 1995 年獲歐盟 Marie-Curie （瑪麗 - 居裡）獎學金，入選國家* ( * ) 跨世紀優  秀人纔、上海市科技 ” 啟明星 ” 人纔計劃和 “ 啟明星後 ” 人纔跟蹤計劃，被評為上海市優  秀青年教師。



      擔任《環境污染與防治》、《環境化學》、《環境工程》、《過程工程學報》、《同濟大學學報 - 自然科學版》雜志編委、《蘇州科技學院學報》顧問，華東理工大學兼職教授和博導、江蘇工業學院、南京化工大學、石油大學（北京）兼職教授，中國環境保護產業協會城市垃圾處理專家委員會專家和中國建設部市政公用行業專家委員會環境衛生專家組專家、上海市
“ 十五 ” 期間科技發展重點領域技術預見專家，上海市環衛局科技顧問。



     

第1章緒論



1.1固體廢物的定義、性質和分類1



1.1.1固體廢物的定義1



1.1.2固體廢物的性質1



1.1.3固體廢物的分類1



1.2固體廢物產生量預測2



1.3城市生活垃圾末端處置2



1.4生活垃圾分類及其資源化3



1.4.1生活垃圾分類的定義3



1.4.2以資源化為導向的生活垃圾分類方法4



1.4.3生活垃圾分類與資源化利用技術6



1.4.4發達國家生活垃圾資源化7



1.5環境衛生信息化7



1.5.1環衛信息化繫統建設的目的和意義7



1.5.2環衛信息化繫統的建設範圍8



1.5.3環衛信息化繫統典型技術架構8



1.5.4環衛信息化繫統的網絡拓撲9



1.5.5信息化在環衛車輛作業監管中的應用10



1.5.6信息化在環衛設施環境監測中的應用10



1.5.7信息化在市容環境質量監測中的應用11



1.6工業固體廢物11



1.6.1化工冶金采礦廢物11



1.6.2廢機電和廢家電12



1.6.3廢橡膠12



1.6.4建築垃圾12



1.7危險廢物13



1.8醫療廢物13







第2章生活垃圾清運保潔和機械分選技術



2.1生活垃圾的收集與運輸15



2.1.1混合收集15



2.1.2分類收集15



2.2生活垃圾清運17



2.2.1拖曳容器收集操作法17



2.2.2固定容器收集操作法19



2.2.3收集車輛20



2.2.4收集次數與作業時間21



2.2.5垃圾收集質量要求21



2.2.6生活垃圾收運路線22



2.2.7生活垃圾轉運22



2.2.8集裝化轉運繫統中轉站24



2.3固體廢物分選24



2.3.1固體廢物篩分25



2.3.2風力分選28



2.3.3磁選29



2.3.4電力分選31



2.4城市道路保潔技術33







第3章生活垃圾衛生填埋技術



3.1生活垃圾衛生填埋過程35



3.2填埋場總體設計36



3.2.1填埋場工程36



3.2.2規劃布局37



3.2.3填埋區構造及填埋方式37



3.2.4地表水排水設施38



3.2.5環境監測設施38



3.2.6基礎設施38



3.2.7終場規劃38



3.3填埋工藝38



3.4場地處理與場底防滲繫統40



3.4.1場地處理40



3.4.2場底防滲繫統40



3.4.3人工水平防滲繫統41



3.4.4滲濾液收集繫統42



3.5滲濾液產生與處理46



3.5.1滲濾液的來源與特性46



3.5.2滲濾液處理方法47



3.6填埋氣體的導排及綜合利用51



3.6.1填埋氣體的組成與性質51



3.6.2產氣量確定51



3.6.3填埋氣體的主動導排方式及繫統組成52



3.6.4填埋氣體的利用55



3.6.5填埋場溫室氣體減排與控制55



3.7終場覆蓋、封場與土地利用56



3.8城鎮污水處理廠污泥改性與衛生填埋操作技術57



3.8.1污泥改性與衛生填埋57



3.8.2污泥調理固化壓濾深度脫水處理59



3.8.3污泥填埋場穩定化過程59



3.8.4污泥填埋場滲濾液60



3.9可持續生活垃圾填埋技術60



3.10衛生填埋作業信息化61







第4章危險廢物鋻別與末端安全處置技術



4.1概述63



4.2危險廢物的判別方法及鋻別標準63



4.2.1危險廢物名錄法判斷63



4.2.2危害特性鋻別法64



4.3危險廢物預處理66



4.4危險廢物固化/穩定化68



4.4.1水泥固化/穩定化69



4.4.2石灰固化70



4.4.3熔融固化技術70



4.4.4藥劑穩定化處理技術71



4.5危險廢物安全填埋技術72



4.5.1建設框架72



4.5.2選址74



4.5.3總體設計75



4.5.4填埋區構造及填埋方式77



4.5.5終場規劃78



4.5.6填埋工藝78



4.5.7水平防滲繫統78



4.5.8垂直防滲繫統80



4.5.9填埋氣體導排81



4.5.10滲濾液產生與處理81



4.5.11終場覆蓋與封場82



4.5.12環境監測83



4.5.13現場運行管理83



4.6危險廢物焚燒處置技術84



4.6.1危險廢物焚燒廠選址84



4.6.2危險廢物焚燒繫統85



4.7其他處置技術87







第5章固體廢物焚燒技術



5.1概論89



5.2焚燒過程及焚燒產物90



5.2.1焚燒的產物90



5.2.2焚燒技術指標和標準92



5.2.3影響焚燒的主要因素93



5.2.4四個控制參數的關繫95



5.3焚燒過程平衡分析96



5.3.1物質平衡分析96



5.3.2熱平衡分析97



5.3.3主要焚燒參數計算100



5.4固體廢物焚燒繫統102



5.4.1垃圾接收繫統103



5.4.2焚燒繫統104



5.4.3助燃空氣繫統104



5.4.4餘熱利用繫統105



5.4.5蒸汽及冷凝水繫統107



5.4.6煙氣淨化繫統108



5.4.7灰渣處理繫統108



5.4.8飛灰處理技術109



5.4.9自動燃燒控制技術113



5.5固體廢物焚燒爐113



5.5.1爐排型焚燒爐113



5.5.2流化床焚燒爐115



5.5.3回轉窯焚燒爐116



5.5.4各種焚燒爐的綜合性能對比117



5.6廢物焚燒爐設計118



5.6.1爐型118



5.6.2送風方式119



5.6.3爐膛尺寸的確定119



5.6.4設計參數119



5.6.5機械爐排焚燒爐的設計121



5.6.6機械爐排焚燒爐升溫與降溫123



5.7焚燒煙氣控制技術123



5.7.1濕法淨化工藝123



5.7.2半干法淨化工藝124



5.7.3干法淨化工藝126



5.7.4NOx淨化工藝128



5.8垃圾焚燒廠選址原則129



5.9生活垃圾焚燒發電廠信息化130



5.9.1信息化在生活垃圾焚燒廠的應用130



5.9.2生活垃圾焚燒廠信息化繫統架構131



5.9.3生活垃圾焚燒廠信息化SIS繫統132



5.9.4生活垃圾焚燒廠數據預警繫統134



5.9.5生活垃圾焚燒廠信息化指標性能計算分析繫統135



5.9.6生活垃圾焚燒廠信息化經濟指標考核繫統135



5.9.7生活垃圾焚燒廠信息化生產報表管理繫統136



5.9.8生活垃圾焚燒廠信息化MIS繫統136



5.9.9生活垃圾焚燒廠信息化資產管理繫統139



5.9.10生活垃圾焚燒廠信息化經營管理繫統140



5.10生活垃圾焚燒廠在線監測技術141



5.10.1煙氣排放連續監測繫統141



5.10.2數據采集與處理繫統144



5.10.3焚燒廠CEMS關鍵技術要求145







第6章有機固體廢物堆肥與厭氧發酵技術



6.1堆肥原理及影響因素147



6.1.1定義與分類147



6.1.2好氧堆肥原理 147



6.1.3影響堆肥的因素149



6.1.4堆肥的腐熟度及其判定151



6.2有機廢物堆肥工藝152



6.2.1好氧堆肥的基本工藝152



6.2.2典型好氧堆肥工藝153



6.3好氧堆肥設備154



6.3.1進料供料設備155



6.3.2發酵設備155



6.4有機固體廢物厭氧發酵160



6.4.1有機固體廢物厭氧發酵定義160



6.4.2厭氧發酵原理161



6.4.3厭氧發酵過程中的微生物群落161



6.4.4甲烷形成理論及計算164



6.4.5厭氧發酵反應熱力學與動力學168



6.5厭氧發酵設備與工藝169



6.5.1傳統發酵繫統169



6.5.2現代大型工業化沼氣發酵設備173



6.5.3發酵工藝174



6.6濕式發酵與干式發酵處理工藝176



6.7沼氣與沼渣的綜合利用177



6.7.1沼氣的利用177



6.7.2沼液與沼渣的利用177



6.8有機垃圾生物發酵產氫產甲烷178



6.8.1生物制氫178



6.8.2日處理量10t餐廚垃圾聯合產氫產甲烷一體化設備179







第7章有機固體廢物熱解技術



7.1熱解原理185



7.1.1熱解定義185



7.1.2熱解過程及產物185



7.1.3熱解特點186



7.2熱解動力學模型187



7.2.1熱解動力學方程187



7.2.2數值解求解方法188



7.2.3轉化函數189



7.3熱解工藝190



7.3.1工藝分類190



7.3.2影響熱解的主要參數192



7.4熱解裝置194



7.4.1固定床194



7.4.2流化床195



7.4.3回轉窯196



7.5熱解產物197



7.5.1生物油197



7.5.2熱解氣198



7.5.3生物炭199



7.6生活垃圾熱解案例分析200







第8章工業固體廢物處理與資源化技術



8.1工業固體廢物的處理原則與技術202



8.1.1處理技術202



8.1.2資源化途徑203



8.2礦業固體廢物的處理與資源化203



8.2.1礦業固體廢物的產生、特點和危害203



8.2.2礦山廢石與尾礦204



8.2.3冶煉渣205



8.3煤矸石的處理與資源化207



8.3.1煤矸石的產生與分類207



8.3.2煤矸石的組成與危害208



8.3.3煤矸石的資源屬性與利用途徑208



8.4粉煤灰的處理與資源化209



8.4.1概況209



8.4.2粉煤灰在建材工業中的應用209



8.4.3粉煤灰在環保上的應用210



8.4.4粉煤灰的工程填築應用211



8.4.5從粉煤灰中回收有用物質211



8.4.6生產功能性新型材料211



8.5鋼鐵工業固體廢物的處理與資源化212



8.5.1鋼鐵工業固體廢物概況212



8.5.2高爐渣212



8.5.3鋼渣214



8.6化學工業固體廢物的處理與資源化215



8.6.1概況215



8.6.2硫鐵礦渣216



8.6.3磷石膏218



8.6.4鉻渣220



8.7清潔生產與工業產業園221



8.7.1清潔生產的定義和原則221



8.7.2清潔生產技術及其實施途徑222



8.7.3生態產業園222







第9章典型固體廢物資源化技術



9.1廢橡膠的回收處理方法224



9.1.1整體再用或翻新再用224



9.1.2生產膠粉224



9.1.3制造再生膠225



9.1.4熱解與焚燒226



9.2廢汽車的回收與處理227



9.2.1廢汽車材料回收的工藝流程227



9.2.2部分配件的再生228



9.2.3金屬材料回收228



9.2.4廢汽車中鋁金屬的回收228



9.2.5廢汽車鎂合金的再生工藝230



9.2.6廢汽車的熱解與焚燒處理230



9.3電子廢物的處理與利用230



9.3.1電路板的機械處理方法231



9.3.2電子廢物的火法冶金技術234



9.3.3熱解法234



9.4廢塑料的回收利用和處理234



9.4.1廢塑料基本分類234



9.4.2廢塑料來源236



9.4.3廢塑料回收利用及處理技術236



9.5廢電池的回收與綜合利用240



9.5.1廢電池再生利用技術240



9.5.2廢干電池的綜合處理技術240



9.5.3廢鎘鎳電池的綜合處理技術242



9.5.4混合電池的處理技術244



9.5.5鉛酸蓄電池的回收利用技術245



9.6堿溶性金屬廢物堿介質提取技術246



9.6.1廢物和尾礦中堿溶性金屬堿介質浸出過程 247



9.6.2浸出工藝及動力學248



9.6.3堿溶性金屬廢物堿介質中金屬提取技術248



9.7污泥厭氧消化249



9.7.1污泥厭氧消化的影響因素249



9.7.2消化池設計250



9.8餐廚垃圾處理251



9.8.1堆肥處理251



9.8.2厭氧發酵處理253







參考文獻256

前言



“固體廢物處理與資源化”是高等學校環境工程和環境科學專業的一門必修課程。由趙由纔、牛鼕傑、柴曉利等編寫的高等學校教材《固體廢物處理與資源化》第二版自2012年3月出版以來，深受讀者歡迎。近年來，固體廢物處理與資源化應用技術發生了深刻變化，生活垃圾從衛生填埋為主開始向焚燒發電為主過渡，生活垃圾源頭分類正在強力推進，危險廢物管理日趨嚴格，全國各地建設並投入運行了成千上萬座大中型生活垃圾、危險廢物和工業固體廢物處理設施。同時，環境衛生信息化和在線監測及監管技術發展迅速，應用廣泛，因此，急需對第二版的內容進行修訂。



本書第三版對第二版的內容進行了修改補充，增加了近年來固體廢物方面的研發和工程應用進展，以生活垃圾和工業廢物為主線，力求全面完整地描述固體廢物處理與資源化新技術、新方法、新理論。增加的內容包括城市生活垃圾分類與資源化、環境衛生信息化、危險廢物處理與資源化、衛生填埋信息化、焚燒發電廠信息化和在線監測等，對一些過時的內容進行了刪減。同時，插入必要的二維碼動畫片，以增加可讀性和趣味性。本書的編寫分工如下：趙由纔編寫第1章、第3章、第4章，柴曉利、趙由纔編寫第2章、第9章，柴曉利編寫第5章，牛鼕傑編寫第6章、第8章、第9章，馬文超、柴曉利編寫第7章。黃庭梁（環境衛生信息化）、潘慧（生活垃圾焚燒過程信息化）、孫向軍（生活垃圾焚燒在線監測）參與了部分內容編寫工作。陳彧、戴世金等協助制作了相關動畫片。周濤參編部分內容，參與全書文字潤色、修改工作。本書可與《固體廢物處理與資源化實驗》（ISBN 978-7-122-32576-1）和相關在線教材配合使用。



由於編寫時間所限，教材疏漏之處在所難免，敬請各位讀者批評指正。







趙由纔



2019年3月於同濟大學















版前言



固體廢物是固態或半固態廢棄物的總稱，包括城市生活垃圾（亦稱城市固體廢物）、工業垃圾等。固體廢物的任意排放會嚴重污染和破壞環境，其處理與處置一直受到各級政府、科技界、產業界和環境保護企業界的重視。



固體廢物處理與資源化涵蓋了城市生活垃圾的減量化、資源化和無害化，工業固體廢物的末端處理與綜合利用及以削減固體廢物產生量、提高勞動生產率為目的的清潔生產與管理等內容。目前我國城市生活垃圾每年的收集量達1.4億噸以上，並仍以較快的速度在增長。根據我國目前的經濟和社會發展水平，在當前和今後相當長的時期內，城市生活垃圾仍然以填埋為主，輔之以焚燒、堆肥等其他處理方法。垃圾的分類收集是必然趨勢，但必須開發分類後各種廢物經濟可行的處理與資源化技術。



工業固體廢物種類繁多，成分復雜，其污染控制與資源化方法包括填埋、焚燒、綜合利用等。有些工業固體廢物中，有害有毒物質的含量並不高，如鉻渣、汞渣等，但處理難度相當大。因此，對於工業固體廢物來講，也必須遵循減量化、資源化和無害化的原則，即清潔生產。清潔生產是通過產品設計、原料選擇、工藝改革等途徑，使工業生產以全新的工業生產方法和管理模式，終產生少的污染物,改變原來的末端治理為過程治理，具有巨大的經濟效益和環境效益。



固體廢物處理與資源化既是一門科學，也是一種行業，必須有相應的法律法規加以規範和約束。因此，有必要對固體廢物處理與資源化所涉及的法律法規進行論述，使讀者了解相關的知識，這對於防止和消除固體廢物污染環境具有重要意義。



近年來，固體廢物處理與資源化領域發生了許多變化。在城市生活垃圾方面，人們更強調源頭分類收集，同時在垃圾收集運輸工具、固體廢物預處理、填埋、焚燒、裂解、氣化和綜合利用等處理技術方面有了長足的進步。另外，垃圾分類收集技術與管理也進一步完善，並得到社會的共識。但新問題也出現了，就是分類後各類垃圾的出路比較困難，處理技術不完善，這使垃圾分類收集遇到了很大障礙。



在工業固體廢物處理與資源化方面，清潔生產和綠色技術已經越來越受到重視。單純的末端治理已無法適應時代的要求。隨著科學技術的發展，原來無法解決的末端治理問題通過清潔生產就可順利解決。例如鉻渣的處理是一個長期未能解決的難題，近幾年來，人們采用燒堿法，以燒堿代替純堿，使礦石中鉻的提取率明顯提高，鉻渣中含鉻量下降，纔有可能從根本上解決鉻渣處理難的問題。



目前固體廢物處理與資源化領域面臨的新問題包括廢汽車、廢機電和廢家電（工業設備、計算機、手機、CD、VCD、冰箱等）、泔腳、醫療垃圾、包裝品廢物等。某些固體廢物問題在我國剛剛出現，對其處理與資源化的管理研究、技術開發還未引起注意。另外，我國的固體廢物處理處置行業近年來纔逐步被重視，而發達國家已經走過了幾十年的歷史。因此，有必要對發達國家的固體廢物處理與資源化的歷史進程進行總結，供國內借鋻。



“固體廢物處理與資源化”是高等學校環境工程和環境科學專業的一門必修或選修課程。本書的編寫是以固體廢物的處理和資源化為兩條主線，重點論述生活垃圾、危險廢物和一般工業固體廢物的處理與資源化，涉及衛生填埋、安全填埋、生物處理、焚燒和熱解、循環利用等，全面描述各種方法的原理、工藝、管理、法律和法規，力求全面完整地描述固體廢物處理與資源化新技術、新方法、新理論。本書主要適合作為大中專院校環境工程等專業的教材，也可供從事固體廢物處理的工程技術人員、管理人員等閱讀和參考。



參加本書編寫人員的分工如下：趙由纔、祝優珍編寫第1章，趙由纔編寫第3章、第4章，牛鼕傑編寫第6章、第8章、第9章、第10章部分內容，柴曉利編寫第2章、第5章、第7章、第10章部分內容。



周莉菊編寫了部分習題，宋玉、樓紫陽、石磊、郭強、魏俊等參與了校對、修改和部分內容編寫工作，在此謹向他們表示感謝。



由於時間及編者水平所限，書中疏漏之處在所難免，歡迎專家、學者及廣大讀者批評指正。







趙由纔



2005年12月於同濟大學















第二版前言



“固體廢物處理與資源化”是高等學校環境工程和環境科學專業的一門必修或選修課程。由趙由纔、牛鼕傑、柴曉利等編的高等學校教材《固體廢物處理與資源化》(版)（普通高等教育“十一五”規劃教材）自2006年2月出版以來，深受讀者歡迎。六年來，固體廢物處理與資源化應用技術發生了許多變化，科學技術研發取得了重要進展，建設與運行了成千上萬座大中型生活垃圾和工業固體廢物處理設施，為實現資源與環境的可持續發展奠定了初步基礎，急需對版的內容進行修訂。



本書第二版對版的內容進行了適當壓縮，增加了六年來固體廢物方面的研發和工程應用進展，以生活垃圾和工業廢物為主線，力求全面完整地描述固體廢物處理與資源化新技術、新方法、新理論；刪除了有關固體廢物實驗的內容。本教材於2014年被*遴選為“十二五”普通高等教育本科規劃教材。本書配套電子教案，請發信到cipedu@163.com免費索取；或到化學工業出版社教學資源網http:∥www.cipedu.com.cn免費下載。



參加本書編寫的人員主要有趙由纔（第1章、第3章、第4章）、牛鼕傑（第6章、第8章、第9章）、柴曉利（第2章、第5章、第7章）。《固體廢物處理與資源化實驗》已經由化學工業出版社出版（2008年1月）。本書可與《固體廢物處理與資源化實驗》配合使用。崔亞偉參與了書稿部分內容的整理和編排，朱英參與了污泥衛生填埋部分的編寫工作。



由於作者時間和水平有限，書中難免存在疏漏之處，懇請廣大讀者多提寶貴意見。







趙由纔



2012年3月於同濟大學