了得網工業技術_固體廢物資源化工程原理

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《固體廢物資源化工程原理》以固體廢物收集、運輸、儲存、處理、利用和處置等全過程污染控制和資源化為主線，闡述了固體廢物資源化工程涉及的基本原理和方法，並用實際工程案例說明了這些基本原理和方法在固體廢物資源化工程中的實際應用思路和途徑。是從事環保行業的技術人員、科研人員的參考書。

內容簡介

本書以固體廢物收集、運輸、儲存、處理、利用和終處置等全過程污染控制和資源化為主線,闡述了固體廢物資源化工程涉及的基本原理和方法,並用實際工程案例說明了這些基本原理和方法在固體廢物資源化工程中的應用思路或途徑。

全書共分9章。第1章介紹了固體廢物的來源、環境問題、資源化現狀及發展趨勢;第2章介紹了固體廢物資源化工程的基礎理論,顆粒及粉體的基本知識;第3章至第7章介紹了固體廢物在收集、儲存運輸、提取與分離、轉化與化學分離、能量回收利用等過程與環節的基本原理、技術方法和主要設備;第8章介紹了固體廢物資源化的過程監控;第9章介紹了固體廢物資源化的工程案例。

本書可作為資源循環科學與工程專業、環境工程專業本科教材,也可供從事環境保護、資源開發和利用、固廢處理等相關行業的研發人員和工程技術人員、管理人員參考。

第1 章緒論 1
1.1 固體廢物來源及分類 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 來源 2
1.1.3 分類 2
1.2 固體廢物資源化及其目的意義 3
1.2.1 固體廢物的污染途徑 3
1.2.2 固體廢物污染危害 3
1.2.3 污染物的控制 6
1.2.4 固體廢物資源化 7
1.3 固體廢物資源化現狀及發展趨勢 8
1.3.1 我國工業固廢(含危險固廢) 產生量大、增長快 8
1.3.2 環保約束力度加大,循環經濟得到政策大力支持 9
1.3.3 廢物資源化科技工程 10第1 章緒論 1

1.1 固體廢物來源及分類 1

1.1.1 基本概念 1

1.1.2 來源 2

1.1.3 分類 2

1.2 固體廢物資源化及其目的意義 3

1.2.1 固體廢物的污染途徑 3

1.2.2 固體廢物污染危害 3

1.2.3 污染物的控制 6

1.2.4 固體廢物資源化 7

1.3 固體廢物資源化現狀及發展趨勢 8

1.3.1 我國工業固廢(含危險固廢) 產生量大、增長快 8

1.3.2 環保約束力度加大,循環經濟得到政策大力支持 9

1.3.3 廢物資源化科技工程 10

1.3.4 廢物資源化全過程控制支撐技術現狀與趨勢 12

1.3.5 資源化新思路———仿生群樂體 13

參考文獻 13

第2 章固體廢物資源化工程基礎 14

2.1 顆粒物的物理性質 14

2.1.1 顆粒物形狀 14

2.1.2 顆粒物粒徑和粒度分布 17

2.1.3 顆粒物密度 25

2.1.4 顆粒間的作用力 26

2.1.5 顆粒物的團聚性與分散 29

2.2 顆粒物的流體力學特性 33

2.2.1 顆粒的堆積 33

2.2.2 顆粒的壓縮性 38

2.3 顆粒物(粉體) 靜力學 39

2.3.1 粉體的基本類型 39

2.3.2 粉體的摩擦性 39

2.3.3 粉體的流動性 43

2.3.4 粉體的壓力計算 44

2.4 顆粒物(粉體) 動力學 45

2.4.1 粉體的流動流型 45

2.4.2 應變莫爾(Mohr) 圓 48

思考題 51

參考文獻 52

第3 章固體廢物的收集和分選 53

3.1 廢物的收集 53

3.1.1 工業固廢的收集 53

3.1.2 城市固廢的收集 54

3.1.3 農業固廢的收集 56

3.2 廢物的分選 59

3.2.1 篩分 59

3.2.2 重力分選 62

3.2.3 電力/磁力分選 64

3.2.4 浮選 65

3.2.5 其他分選方法 66

思考題 67

參考文獻 67

第4 章固體廢物的儲存與輸送 68

4.1 廢物的儲存與堆放 68

4.1.1 料倉及料鬥 68

4.1.2 渣場和尾礦庫 73

4.2 廢物的輸送 79

4.2.1 流態化基礎 79

4.2.2 氣力輸送 102

4.2.3 機械輸送 108

思考題 120

參考文獻 122

第5 章固體廢物的提取與富集 123

5.1 廢物的浸取 123

5.1.1 浸取理論與方法 123

5.1.2 浸取操作的計算 127

5.1.3 浸取設備 130

5.2 廢物的吸附 133

5.2.1 吸附原理和吸附劑 133

5.2.2 吸附平衡和動力學 139

5.2.3 吸附富集過程 153

5.3 廢物的離子交換 164

5.3.1 離子交換原理 164

5.3.2 離子交換樹脂 172

5.3.3 離子交換過程 174

5.4 廢物的結晶 176

5.4.1 結晶原理 176

5.4.2 結晶過程 197

5.5 廢物的絮凝沉澱 206

5.5.1 絮凝原理 206

5.5.2 絮凝動力學 207

5.5.3 絮凝分類 210

5.5.4 絮凝劑 211

5.5.5 絮凝工藝 213

思考題 215

參考文獻 216

第6 章固體廢物的轉化與分離 217

6.1 廢物的轉化 217

6.1.1 熱轉化 217

6.1.2 生物轉化 238

6.2 氧化還原 243

6.2.1 火法氧化還原 243

6.2.2 濕法氧化還原 255

6.2.3 催化氧化還原 263

6.3 廢物的分離 266

6.3.1 物理分離 266

6.3.2 化學分離 301

6.3.3 膜分離 324

思考題 331

參考文獻 332

第7 章固體廢物能量的回收與利用 334

7.1 熱力學基礎 334

7.1.1 熱力學**定律 334

7.1.2 熱力學第二定律 340

7.2 熱力循環與能量轉換 352

7.2.1 蒸氣動力循環 352

7.2.2 再熱循環 356

7.2.3 回熱循環 358

7.2.4 熱電聯產循環 360

7.2.5 氣體動力循環 362

7.2.6 制冷循環 374

7.2.7 其他熱能的轉化與利用 383

7.3 可再生能源的類型及利用 385

7.3.1 可再生能源的類型 385

7.3.2 可再生能源的利用 402

思考題 404

參考文獻 406

第8 章固體廢物資源化的過程監控 407

8.1 過程監控體繫 407

8.1.1 監控體繫的基本類型 407

8.1.2 監控體繫的建設及運行 409

8.2 過程監控方法 414

8.2.1 監控程序 414

8.2.2 監控內容 416

8.2.3 監控手段 417

8.2.4 固體廢物樣品的采集和制備 420

8.2.5 危險特性的監測 424

8.2.6 生活垃圾特性分析 426

思考題 429

參考文獻 429

第9 章固體廢物資源化工程案例 431

9.1 工業固廢資源化案例 431

9.1.1 冶金固廢 431

9.1.2 煤化工固廢 437

9.1.3 磷化工固廢 449

9.1.4 石油化工固廢 454

9.1.5 采礦業固廢 457

9.2 城市固廢資源化案例 460

9.2.1 生活垃圾 460

9.2.2 建築垃圾 469

9.2.3 電子廢物 473

9.3 農業固廢資源化案例 479

思考題 482

參考文獻 482

前言

固體廢物是指在生產、生活和其他活動中產生的喪失原有利用價值或者雖未喪失利用價值但被拋棄或者放棄的固態、半固態和置於容器中的氣態的物品、物質以及法律、行政法規規定納入固體廢物管理的物品、物質。實際上，在特定的生產或生活過程中，人們對原材料、半成品和制成品等物料的使用通常隻是利用了其中的某種或某些組分，其餘部分則因不再具有利用價值而被視為“廢物”。但這種“廢物”往往含有其他生產或生活過程所需的有用組分，經過必要的處理後，可轉化為其他生產或生活過程的原材料、半成品和制成品，甚至可直接使用，變廢為寶，實現廢物的資源化。隨著經濟的快速發展和社會的不斷進步，人們對資源種類和數量的需求也越來越大。當自然資源日趨枯竭和匱乏之時，廢物資源化就成為一種必然選擇。但廢物資源化的實現，需要借助於工程技術手段。
固體廢物資源化工程是由多學科相互交融而產生的一門綜合性科學技術，涉及物理、化學、物理化學、生物化學等基本原理，以及質量、熱量、動量傳遞和化學反應等基本過程。它既與化學工程、材料科學、冶金工程、生物工程等學科的理論與實踐密不可分，又具有環境工程學科自身的特點。固體廢物是指在生產、生活和其他活動中產生的喪失原有利用價值或者雖未喪失利用價值但被拋棄或者放棄的固態、半固態和置於容器中的氣態的物品、物質以及法律、行政法規規定納入固體廢物管理的物品、物質。實際上，在特定的生產或生活過程中，人們對原材料、半成品和制成品等物料的使用通常隻是利用了其中的某種或某些組分，其餘部分則因不再具有利用價值而被視為“廢物”。但這種“廢物”往往含有其他生產或生活過程所需的有用組分，經過必要的處理後，可轉化為其他生產或生活過程的原材料、半成品和制成品，甚至可直接使用，變廢為寶，實現廢物的資源化。隨著經濟的快速發展和社會的不斷進步，人們對資源種類和數量的需求也越來越大。當自然資源日趨枯竭和匱乏之時，廢物資源化就成為一種必然選擇。但廢物資源化的實現，需要借助於工程技術手段。

固體廢物資源化工程是由多學科相互交融而產生的一門綜合性科學技術，涉及物理、化學、物理化學、生物化學等基本原理，以及質量、熱量、動量傳遞和化學反應等基本過程。它既與化學工程、材料科學、冶金工程、生物工程等學科的理論與實踐密不可分，又具有環境工程學科自身的特點。

2002 年，經*批準，昆明理工大學在全國高校中率先創辦再生資源科學與技術專業，並正式招收本科生。此後，多個高校相繼申辦了再生資源科學與技術專業。昆明理工大學再生資源科學與技術專業經過幾年的建設，逐步形成專業特色鮮明、成績突出的本科專業。2009 年以寧平教授為核心的團隊以其“創建及規範再生資源科學與技術專業的探索與實踐”業績獲教學成果一等獎。2012 年*正式將“再生資源科學與技術”專業更名為“資源循環科學與工程”。目前全國已有近30 所高校開辦此專業，還有部分高校正在規劃申辦此專業，以適應建設資源節約型和環境友好型社會的發展趨勢和專業人纔需求。

“固體廢物資源化工程”作為資源循環利用科學與工程專業的主干課程之一，其教材建設顯得尤為重要。但本課程的教學目的和內容決定了難以直接選用傳統學科的相關教材。因此，有必要在認真總結再生資源科學與專業10 多年教學經驗和研究成果的基礎上，編寫一本適合資源循環科學與工程專業特色的固體廢物資源化工程教科書，用以滿足本專業本科教學的需要。

本書在編寫上注重體現固體廢物資源化的主要環節和過程特色，一方面著重介紹各過程或環節所涉及的基本理論和基礎知識，並引導讀者應用這些理論知識去分析和研究固體廢物資源化的核心和本質問題；另一方面重點突出環境工程學科及資源循環科學與工程專業的特點，增加不同固體廢物資源化的實際工程案例及反映學科發展前沿的有關新理論和新技術，便於讀者進一步了解、熟悉和掌握固體廢物資源化工程的基本原理和方法，加強理論和實際的聯繫，從而增強發現問題、分析問題和解決問題的能力。

本書由馬麗萍教授策劃和編寫。曾向東教授參與策劃和教材大綱的編寫及擬定，其中，黃小鳳副教授負責第3 章的編寫，寧平教授對全書的編寫和定稿提出了指導意見。書稿相關資料的整理得到本課題組全體研究生的鼎力協助，鄭大龍、彭思懿、李春情、顏曉丹、連艷、朱斌、馬貴鵬等同學參加了本書的部分編寫、錄入和制圖工作。在此向他們表示感謝！

本書的編寫也參考借鋻了環境工程、化學工程、材料科學、冶金工程等多門學科領域諸多前輩和同仁的經典著作、教材和研究成果中的精彩著述。書中引用和所列參考文獻可能掛一漏萬，還望得到原作者的諒解，並向所有原作者致以深深的敬意。

本書的出版得到了化學工業出版社的大力支持和昆明理工大學再生資源科學與技術雲南省重點專業建設和特色專業建設資金的資助。在此深表謝意！

由於編者水平有限，書中難免存在疏漏、不足，敬請各位前輩、同仁及其他讀者批評指正。

編者

2015年5月於昆明理工大學

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