第一篇：固液分離總結(補充版)

1、化學選礦與物理選礦的關系

選礦依據：物理：物理與物理化學性質的差異，化學：化學性質的差異。

選礦對象：物理：相對易選的富礦，化學：細貧雜等難選礦；“三廢”資源化。

原料形態：物理：原礦，化學：難選原礦，物理選礦的中礦、尾礦，“三廢”資源。

分選本質：物理：分離、富集，不改變礦物自身組成，化學：化學處理，改變礦物自身組成與結構。

產品形態：物理：礦物精礦，化學：化學精礦。

2、化學選礦的一般過程或常見的化學選礦方法有哪些？ 1）原料準備：礦物原料的破、磨、配料；預先富集。

2）焙燒：使目的組分礦物轉變為易浸的或易于物理分選的形態，部分雜質分解揮發或轉變為難浸的形態，且可改變原料的結構構造。

3）浸出：使有用組分或雜質組分選擇性地溶于浸出液中，從而使兩種組分分離。一般情況下浸出含量少的組分。

4）固液分離：采用沉降傾析、過濾和分級等方法處理浸出液，以獲得供后續處理的澄清溶液或含少量細礦粒的稀礦漿。

5）浸出液凈化：采用化學沉淀法、離子交換法或溶液萃取法等進行凈化分離，以獲得有用組分含量高的凈化溶液

6）制取化學精礦：從凈化液中采用化學沉淀法、金屬置換法、金屬沉積法以及物理選礦法，沉淀析出化學精礦。

常見的化學選礦方法

1）礦石焙燒

2）礦物浸出

3）離子交換

4）溶劑萃取

5）離子沉淀

6）置換沉淀

7）金屬沉積

3、礦物與微生物作用原理等等。1）直接作用理論

是指在有水、空氣存在的情況下，細菌與礦物表面接觸，將金屬硫化物氧化為酸溶性的二價金屬離子和硫化物的原子團。在沒有細菌的作用時這一氧化作用只是熱力學上可行,十分緩慢而不具實用價值,由于細菌的參與使這一過程加快。

2）間接作用理論

在多金屬的硫化礦床中，通常含有黃鐵礦，在有細菌的條件下，可以被快速氧化，生成硫酸鐵。硫酸鐵是一種高效金屬礦物氧化劑和浸出劑，其它金屬礦物都可以被其浸出。凡是利用Fe3+為氧化劑的金屬礦物的浸出，都是間接浸出。3）復合作用理論

是指在細菌浸出過程中，既有細菌的直接作用，又有Fe3+氧化劑的間接作用；有時以直接作用為主，有時則以間接作用為主。

4、各種脫水的方法與作用

1）重力脫水（自然重力脫水及重力濃縮脫水。）2）機械力脫水（篩分脫水、離心脫水及過濾脫水。）3）熱能脫水 4）磁力脫水

5）其它脫水方法（物理化學脫水，電化學脫水。）作用：1)達到用戶和運輸對產品水分要求。

2)充分利用水資源，維持選煤廠正常生產。

3)減少或堵絕廢水外排，改善廠區及周圍環境。

4)防止煤泥流失，及時回收并合格利用能源。

5、淺池原理（這個不太清楚）

海倫模型，假定：懸浮液中固體顆粒在整個沉降斷面上的流動速度是均勻的；沉降顆粒一旦沉降離開流動層，就認為已進入底流。

實際生產中分級是連續的過程，入料一端給入，溢流另一端排出，沉物底流排出。

流動層中顆粒受兩個力作用，即重力與入料推力。以海倫模型為依據推導淺池原理 W=A·V式中，W-煤泥水流量；A-沉降斷面面積；V-d50顆粒的沉降末速。對于要求的分級粒度，淺池原理認為：沉降設備所能處理的煤泥水量僅與沉降面積大小成正比。

選煤廠設計中，分級設備面積的選取，通常用分級沉淀設備的單位面積處理負荷計算，即采用經驗數據法：S=K·W/ω

式中，S-需要的分級設備面積，m2； K-不均衡系數，一般煤泥水系統取1.25；

ω-單位面積負荷，m3/(m2h)。

6、煤泥水濃度的表示方法有哪些及相互轉換；煤泥水的粘度?其影響因素及它對分選及煤泥水處理的影響?實際當中如何有效地降低煤泥粘度?

濃度的表示方法： 1）、液固比R礦漿中液體質量與固體質量之比（或體積之比）。2）、固體含量百分數C：礦漿中固體質量（或體積）所占的百分數。3）、固體含量q：每升礦漿中所含固體的克數。g/L，也叫克升濃度。4）、體積百分濃度C’：礦漿中固體體積與礦漿總體積之比。

煤泥水粘度用“有效粘度”表示，它是煤泥水濃度，細泥含量、分散狀態的綜合體現。在選煤廠，細泥含量增大，煤泥水粘度增加。粘度增加對整個分選和煤泥水處理都帶來不利影響。減少細泥循環與積聚，降低洗水濃度，是降低煤泥水粘度，改善分選作業效果的有效途徑。這充分體現了進行固液分離的必要性。

7、沉降的基本過程描述

澄清區的出現及不斷增大；沉降區的不斷減小及至消失；過渡區的出現及消失；壓縮區的先增大而后縮小，它們的共同與交叉作用完成了一次沉降分離過程。

8、凝聚與絮凝，絮凝劑在顆粒表面吸附的類型，以聚丙烯酰胺為例說明絮凝劑水解度對絮凝效果的影響

凝聚:加入某些離子，通過降低顆粒間電性斥力使分散體系失去穩定性而形成凝聚體的過程。絮凝:由于高分子聚合物與細顆粒的粘附以及自身架橋作用，使分散體系失于穩定性而形成絮狀結合體的過程。

絮凝劑在顆粒表面的吸附，主要有靜電鍵合、氫鍵鍵合和共價鍵合三種類型的鍵合作用。

1)靜電鍵合。主要由雙電層的靜電作用引起。例如，顆粒表面帶正電荷，陰離子型高分子絮凝劑可進入雙電層取代原有的配衡離子。離子型絮凝劑一般密度較高，帶有大量荷電基團，即使用量很低，也能中和顆粒表面電荷，降低其電動電位，甚至變號。

2)氫鍵鍵合。當絮凝劑分子中有-NH2和-OH基團時，可與顆粒表面電負性較強的氧進行作用，形成氫鍵。雖然氫鍵鍵能較弱，但由于絮凝劑聚合度很大，氫鍵鍵合的總數也大，所以該項能不可忽視。單純氫鍵鍵合的選擇性較差，因此，靠氫鍵吸附的聚合物，只能用于全絮凝，不宜用于選擇性絮凝。

3)共價鍵合。高分子絮凝劑的活性基因在礦物表面的活性區吸附，并與表面離子產生共價鍵合作用。此種鍵合，常可在顆粒表面生成難溶的表面化合物或穩定的絡合物、螯合物，并能導致絮凝劑的選擇性吸附。

水解或磺化的聚丙烯酰胺，在分子上都有陰離子活性基團，屬于陰離子聚丙烯酰胺。由于陰離子基團的作用，增強了選擇性。

9、慣性卸料離心機的半錐角必須大于摩擦角?并分析半錐角過大對設備結構及工作性能構成的影響

慣性卸料是指依靠慣性離心力使物料沿篩面移動并排出的過程。因此，這種離心機要求篩蘭的半錐角須大于物料摩擦角

這種排料方式決定了離心機的篩籃結構，影響其處理能力與脫水效果。

10、表層過濾和深床過濾

表層過濾亦稱有濾餅的過濾，固體顆粒在過濾介質的一側形成濾餅。這種形式的過濾，開始時阻力較小，較粗的顆位被阻留在過濾介質的表面上，使后來的顆粒不能通過，在過濾介質上面形成濾餅。顆位之間的成拱作用，甚至使一些小于濾孔的顆粒也不能通過過濾介質的孔隙。濾餅形成后，自身也起到過濾介質的作用。其過濾阻力隨濾餅厚度增加而增加，到一定程度后，由于阻力增加，過濾過程基本停止。此時，必須將濾餅排除，才能重新進行過濾。為了防止一些細粒物料堵塞介質孔隙，有時也采用助濾劑預涂過濾介質。

表層過濾常用于處理固體濃度較高的懸浮液，通常懸浮液的濃度大于1%;濃度越低，細粒物料越容易堵塞過濾介質，甚至堵塞預涂層的通道，影響過濾過程的進行。實際生產中，應用最廣泛的是表層過濾。

在深床過濾中，顆粒的粒度通常小于過濾介質的通道，因而可以進入介質的通道。過濾介質相當厚，當顆粒通過這些通道時，因分子作用力和靜電力而被吸附在過濾介質的通道中，但液體可通過通道，故可實現固液分離。

深床過濾開始時的阻力要比表層過濾大，但隨著固體顆粒的收集，介質阻力的增加卻 較表層過濾緩慢。當通道中顆位增多，并逐漸堵塞時，過濾速度就會大大降低。此時，應將 通道中的物料及時排除，再重新過濾。深床過濾主要用于澄清過程，從很稀的溶液中，分離出很細的顆粒。溶液的濃度常小于0.1%。

11、分離因數對脫水有何影響

Z = 離心加速度/重力加速度

分離因數Z 是表示離心力大小的指標。也即表示離心脫水機分離能力的指標。，分離因數越大，物料所受的離心力越強，固液分離效果越好，但會造成煤的破碎量增加，動力消耗增加。

通常，產品水分在10%以下時，再提高分離因數，不但不能降低產品水分，反而增高離心液中的固體含量，增加物料在離心液中的損失。水分在10%以上是提高分離因數可增強離心機的脫水作用，降低產品水分。

12、物料中水分賦存的狀態及物料性質對脫水的影響。

水分的賦存狀態：1）、化合水分

2）、結合水分（強/弱結合水）

3）、毛細管水分

4）、自由水

物料性質對脫水的影響： 1）、孔隙度：孔隙度大時，存在的水分多，但毛細管作用弱，水分易于脫除。2）、比表面積：比表面積越大，吸附的水分越多，且不易脫除。3）、密度：同樣質量的物質，密度大的體積就小，從而其比表面積就小，吸附的水分也少，易于脫除。4）、潤濕性：潤濕性差的蔬水礦物中水含量較少，且易脫除。5）、細泥含量：使物料毛細作用增強，水分增高，且不易脫除。6）、粒度組成：粒度越小，其比表面積越大，越不易脫除；粒度組成越均勻越易于脫除。

13、各類粗粒脫水設備，并結合脫水工藝說明它們在選煤廠的應用；

一、重力脫水設備 1.脫水斗子提升機。

在選煤廠，脫水斗子主要用于兩種場合：

1）各類斗子撈坑(如原煤撈坑、精煤撈坑、事故撈坑)的運輸提升與脫水；

2）跳汰中煤、矸石產品的運輸提升與脫水。它既可作預先脫水，又可作為最終脫水。2.直線條縫篩。直線條縫篩主要用于跳汰精煤溢流或塊煤重介精煤溢流的泄水。

3.弧形篩。弧形篩即可用于細粒物料的脫泥、脫水，也可用于懸浮液中細小顆粒的精確分級，還可用于重介產品脫介。

4.脫水倉。脫水倉通常兼作裝車倉用，主要用于粗粒精煤，中煤、矸石經脫水篩或脫水斗子提升機的初步脫水后，在裝車前的進一步脫水。

二、振動篩脫水

可用于入料粒度0~1mm，入料濃度<35%的末煤及煤泥的脫水、脫介。

三、離心脫水設備。

用于末煤跳汰機0.5~10mm級精煤的初步脫水，以及末煤的脫泥和細粒煤的分級。

1、旋流篩。

2、慣性卸料離心脫水機。（由于處理量小、脫水效率低已經被3和4取代。）

3、螺旋卸料離心脫水機。

4、振動卸料離心脫水機。

14、過濾與壓濾的區別有哪些？ 1)推動力性質及大小

過濾是利用真空系統在濾布兩側形成壓力差，壓力差小一般200~600mmHg柱高；而壓濾則通過流體加壓礦漿或空氣形成濾布兩側的壓力差，壓力差達0.5~1MPa，且調節方便。2)過濾過程不同

真空過濾為恒壓過濾，過濾過程中壓力不變，過濾速度逐漸減少。壓濾先為恒速過濾，過濾速度不變，壓力增加；待形成一定濾餅后，轉為恒壓過濾，壓力保持不變，過濾速度逐漸減小。3)適用對象

過濾用于比濾阻小的易過濾物料，如浮選精煤、以粗粒為主的浮選尾煤；壓濾則用于難濾物料，如以高灰細粒為主的浮選尾礦。4)固液分離程度

過濾介質的孔徑大，濾液濃度高且須形成循環。過濾過程不徹底；壓濾介質孔徑小，濾液為清水，固液分離徹底，目前被視為選煤廠實現煤泥廠內回收，洗水閉路循壞的把關設備。

5)作業方式及效率

過濾連續作業，產品水分為26%~28%，新型設備可達到18%~ 20%，設備單位面積處理量大；壓濾目前國內以間斷作業為主，產品水分為30%~32%，設備處理量低。6)系統投資及運行費用

壓濾系統總投資高，但運行費用低；而過濾系統投資可降低，但電耗、運行費用較高。

15、圓盤真空過濾機的工作原理及影響因素；過濾效果評價與影響因素；分析影響真空過濾機工作的因素

工作原理：園盤真空過濾機

它由槽體、主軸、過濾盤、分配頭和瞬時吹風裝置構成。過濾是在扇形過濾園盤上進行的。隨著過濾盤旋轉并周期性地進入與離開盛滿煤漿的槽體，過濾機連續地經歷著過濾(從礦漿中吸取煤漿形成濾餅)、干燥(離開礦漿后進一步脫水)，濾餅脫落三個階段。過濾和干燥過程是在負壓條件下進行的，濾餅脫落則是依靠瞬時吹風完成的。分配頭則起著各階段相應負壓和正壓的分配與控制作用。

可采用濾餅水分、濾液固含量及過濾機處理能力評價，也可象其它分離作業一樣，用分離效率去考核。

影響過濾機的因素包括入料性質、設備性能、操作因素三方面。

入料性質方面涉及到入料組成(灰分)、粒度分布(細泥含量)、礦漿濃度、粘度、泡沫量等，這些因素集中反映在可濾性上。實際當中經常通過提高入料的可過濾性來改善過濾效果。采取的主要手段有摻粗(改善粒度構成)、加入煤油（改善表面疏水性)、通入蒸氣(提高礦漿溫度，降低粘度)、添加助濾劑(形成絮因)、增加濃度(采用濃縮過濾工藝)。

設備性能主要取決于設備類型。如盤式真空過濾機具有較高的處理量；折帶式真空過濾機可處理較細粒物料且水份較低；采用刮刀卸料可進一步降低濾餅水份；采用比濾阻較小的金屬絲濾布可以改善過濾效果等。

操作條件主要是調節真空度、過濾機轉速。過濾機影響因素復雜，需根據具體情況采取不同措施以改善過濾效果。

16、壓濾循環及其組成階段

一個壓濾循環包括四個階段：(1)壓緊濾板形成濾室、(2)給料壓濾階段、(3)卸餅階段、(4)濾布清洗階段(往往采用幾個循環后清洗一次)。其中給料壓濾階段是決定壓濾循環時間，乃至壓濾機工作效率的關鍵因素。

17、箱式壓濾機的基本結構、工作原理、入料方式及影響因素

結構：壓濾機主要由濾板、濾板移動裝置、活動頭板、固定尾板、液壓系統構成。工作原理：相鄰濾板之間由活動頭板移動壓緊而構成箱式過濾室。入料礦漿由固定尾板經各濾板中心孔進入各濾室，整個壓濾過程是在入料礦漿不斷傳遞的壓力條件下進行的，濾餅不斷充滿濾室，濾液則穿過業已形成的濾餅、濾布、濾板泄水溝經濾板排出。箱式壓濾機采用間斷作業方式。

壓濾機的入料方式有三種：1)泵給料；2)泵和壓縮空氣聯合給料；３）壓縮空氣給。目前，選煤廠多采用泵給料方式。

同過濾機一樣，壓濾機的工作也受到入料性質、壓濾機性能及操作條件三方面的影響。在實際生產當中，可通過提高壓濾機入料濃度，入料壓力，改進濾布等手段來改善壓濾效率。此外，適宜入料粒度與濾室厚度也是保證壓濾機正常工作不可缺少的條件。

18、離心機的脫水效果，影響離心機工作狀況的因素及其影響

離心脫水機通常采用產品水份和離心液中固含量去評價（主要設備的脫水產品水分如表），此外，還可采用脫泥降灰及破碎程度兩個輔助指標。影響設備工作效果三方面因素包括：

(1)入料性質。主要指入料粒度組成及水份含量；(2)操作條件。主要是處理能力控制；

(3)設備結構及性能。結構因素包括篩蘭半徑與傾角，篩蘭長度；篩縫大小；動力因素包括篩蘭轉速、振幅與頻率。結構因素和動力因素都綜合反映在設備性能上，而這方面通常通過設備的選型來體現。

19、帶式擠壓機脫水過程的四個階段 帶式擠壓機是連續作業設備，整個脫水過程包括四個階段：絮凝和給料階段、重力脫水階段、擠壓脫水階段以及卸料和濾布清洗階段。

20、加壓過濾機的基本原理及影響因素 該機采用了過濾和壓濾原理相結合，通過過濾形成濾餅，然后再在高壓條件下進一步干燥脫水。簡單講，在過濾機上加設密封鋼罩即可構成加壓過濾機。由于結構簡單，可有效降低水分(由21%降至15%)，目前作為降低浮選精煤水分的首先設備。

第二篇：固液分離技術的概述和應用

合 肥 學 院

Hefei University 生物分離工程課程綜述

題 目: 固液分離技術的概述和發展 系 別: 專 業: 學 號: 姓 名:

2013年3月 25日

固液分離技術的概述和應用

摘要：生物分離技術是上世紀末及本世紀初發展國民經濟的關鍵技術之一。生物分離技術的發展，為人類提供了豐富多彩的生物產品。而固液分離技術是生物分離技術中很重要的一部分，本文主要概述了固液分離技術的相關知識和其在工業領域應用的情況。以及根據當今工業發展的特點，對固液分離技術的今后發展趨勢作一些簡要推論。

關鍵詞：固液分離

技術

設備

應用情況

發展動向 前言：

固液分離是一種重要的單元操作，從液相中除去固體一般采用篩或沉淀方法，水處理中有微濾、澄清和深床過濾等方法。現有的傳統固液分離技術主要集中在壓濾、過濾、重力沉降等方面，它廣泛的應用于醫藥衛生、造紙、環境保護、食品、發酵等各大行業[1]。在許多生產過程中，過濾與分離機構是關鍵設備之一，其技術水平的高低，質量的優劣直接影響到許多過程實現工業化規模生產的可能性、工藝過程的先進性和可靠性、制品質量和能耗、環境保護等經濟和社會效益[2]。在物料濕法加工過程中，固液分離工藝越來越受到人們重視。因為工藝不完善首先會影響產品質量，造成物料流失，并且對環境造成的污染也會更加嚴重，特別是顆粒懸浮液，由于其顆粒小，沉降速率慢，濾餅的孔徑小，透氣性差，從而導致顆粒懸浮液的分離效率降低[3]。全球水資源急劇短缺，生存環境日益惡化,人們因此對固液分離工藝也提出了更高的要求[4]，世界各國的許多研究者在這方面的也有很多深入的研究。歷史發展：

最早的分離技術可以追朔到中國夏,商朝的釀酒業中的蒸酒技術；古人制糖和鹽掌握了蒸發濃縮和結晶技術；用蒸餾方法從煤焦油中提取油品。十八世紀英國工業革命, 使化學工業這個巨人真正誕生和發展起來, 隨之分離工程也誕生并發展起來。

1901 年英國學者戴維斯在其著作《化學工程手冊》中首先確定了分離操作的概念, 1923 年美國學者劉易斯和麥克亞當斯合著出版了《化工原理》, 從而確立了分離工程理論[5]。固液分離技術的概述

固液分離是指將發酵液（或培養液）中的懸浮固體，如細胞、菌體、細胞碎片以及蛋白質等的沉淀物或它們的絮凝體分離除去。從原理上講 ,固液分離過程可以分為兩大類：一是沉降分離，一是過濾分離。因此，固液分離設備也可以相應地分為兩大類。在此基礎上,根據推動力和操作特征進一步細分為若干種固液分離設備。3.1固液分離設備

⑴過濾設備：板框壓濾機，真空鼓式過濾機。⑵離心設備：過濾式離心機，沉降式離心機。3.2過濾方式 ⑴常規過濾：

料液流動方向與過濾介質（能使固液混合料液得以分離的某一介面）垂直。⑵錯流過濾

料液流向平行于過濾介質。過濾介質通常為微孔膜或超濾膜。3.3固液分離技術的一般流程 ⑴明確分離工藝要求

在進行實驗研究前,首先必須弄清所要解決的分離問題,明確各項分離工藝要求。要考慮對設備選型影響很大的一些因素。諸如衛生要求,有否毒性,是否起泡等。⑵確定物料的沉降特性

物料沉降特性可通過量筒沉降試驗確定,方法是將物料樣品放入量筒中搖勻,然后任其沉降，半小時后測量清液層高度,確定沉降速度、24小時后測量沉渣容積比。⑶確定物料過濾特性

物料過濾特性一般以濾餅增長率表示,可通過布氏漏斗試驗確定。方法是測定過濾一定量樣品所需時間,也可以采用頂部進料葉濾裝置進行試驗,直接測定濾餅厚度,然后計算濾餅增長率。

⑷初選固液分離設備

根據所確定的分離要求和物料分離特性來初選固液分離設備。3.4主要的固液分離技術 ⑴絮凝

絮凝是利用電荷中和及大分子橋聯作用形成更大的粒子的原理，設備有連續式、批式等。特點是使固形物顆粒增大，容易沉降，過濾、離心提高因數分離速度和液體澄清度。但它有條件嚴格，放大困難，引入的絮凝劑可能干擾之后的分離純化等缺點。⑵離心

在離心產生的重力的作用下顆粒沉降速度加快而沉淀。離心設備有很多種，但各有優缺點，我們使用時可被具體情況而定：①高速冷凍離心機：適用于粒度小，熱不穩定的物質回收，適于實驗室應用。但由于容量小，連續操作困難，大規模工業應用性差。②碟片式離心

機：適用于大規模工業應用，可連續，也可批式操作，操作穩定性較好，易放大，推廣。缺點是半連續或批式操作時，出渣清洗煩雜；連續操作固形物水高，總的分離故率低。③管式離心機：批式操作，轉速高，固形分離效果較好，含水低，易擴大推廣，但容量有限，處理量小，拆裝頻繁，噪聲大。④傾橋式離心機：連續操作，易放大，易工業應用，操作穩定。但對很小顆粒固形物回收困難，設備投資高。⑤籃式離心機：實為離心力作用下的過濾，適于大顆粒固形物的回收，放大容易，操作較簡單、穩定，適于工業應用。缺點是批式操作或半連續操作，轉速低，分離效果較差，操作繁重，離心的設備投資高，操作成本高。⑶過濾

過濾是利用過濾介質的孔隙大小進行分離。設備有板框式過濾機、平板（真空）過濾機、真空旋轉過濾機等。特點是設備簡單，操作容易，適合大規模工業應用，但分離速度低，分離效果受物料性質變化的影響，勞動強度大。⑷膜過濾

在傳統觀念中，過濾僅僅是一種過濾分離的手段，但是隨著膜技術的發展，過濾已經擴展成為一種選擇性濾出一定大小物質的方法。目標產物可根據設計濾出或保存在溶液中。由于膜在分離過程中，不涉及相變，沒有二次污染，具有生物膜濃縮富集的功能，同時它又是一種效率較高的分離手段，在某種程度上可以代替傳統的過濾、吸附、重結晶、蒸餾和萃取等分離技術，因此，作為一種新興的有效的生化分離方法，膜分離技術已被國際上公認為20世紀末至21世紀中期很有發展前途的重大生產技術。

膜分離是利用具有一定選擇透過特性的過濾介質進行物質的分離純化，過程的實質是物質通過膜的傳遞速度不同而得以分離，過程近似于篩分，不同孔徑的膜截留粒子的大小不同。在分離過程中，膜的作用主要體現在三個方面[6]：完成物質的識別與透過、充當界面和反應場。物質的識別與透過是使混合物中各種組分之間實現分離的必要條件和內在因素；在分離中，膜作為界面，將透過液和保留液（料液）分為不相混合的兩相；而作為反應場，由于膜表面及孔內表面含有可與特定溶質發生相互作用的官能團，因此可以通過物理作用、化學反應或生化反應提高膜分離的選擇性和分離速度。膜分離的推動力的不同，一般有濃度差、電位差和壓力差三種。常見的膜過濾有滲透、透析、電滲析、反滲透、納濾、超濾和微濾。⑸萃取

在生物合成工業上，萃取也是一個重要的提取方法和分離混合物的單元操作，這是為萃取法具有：①傳質速度快、生產周期短、便于連續操作，容易實現自動控制；②分離效率高，生產能力大等一系列優點，所以，應用得相當普遍。不僅對抗生素、有機酸、維生素、激素等發酵產物常采用有機溶劑萃取法進行提取，而且近年來又開發了不使酶等蛋白質失活的雙水相萃取法，已成功地應用了提取甲酸脫氫酶，α-葡糖苷酶等，但因為聚乙二酵、葡聚糖等價格較貴，所以，還未廣泛使用。下面對幾種萃取方法稍加介紹： a有機溶劑萃取法：依靠有水和有機溶劑中的分配系數差異進行分離的萃取法。適用于有機化合物及結合有脂質或非極性側鏈的蛋白質，反膠團系統較適于生物活性物質萃取，但萃取條件嚴格，安全性低，活性收率低。

b雙水相萃取法：依靠分離物在不相容性的高分子水溶液形成的兩相中的分配系數不同而分離，它的特點是：連續或批式萃取，設備簡單，萃取容易，操作穩定，極易放大，適合大規模應用，將離子交換基團，親和配基，疏水基團結合到高分子載體上形成的萃取劑可改進分配系數及萃取專一性。但成本較高，純化倍數較低，適合粗分離。

c超臨界萃取：它是利用某些流體在高于其臨界壓力和臨界溫度時具有很高的擴散系數和很低的粘度，但具有與流體相似的密度的性質，對一些流體或固體物質進行萃取的方法。它的特點是：萃取能力大、速度大，且可通過控制操作壓力和溫度，使其對某些物質具有選擇性，正開始應用于生物工程中。缺點是設備條件要求高，規模較小。超臨界萃取技術的原理及特點超臨界萃取技術(SFE),是近二三十年發展起來的一種新型分離技術。超臨界流體具有許多與普通流體相異的特性,如其密度接近于液體的密度,這就使得其對液體、固體物質的溶解能力與液體溶劑相當;其粘度卻接近于普通氣體,自擴散系數比液體大100倍,從而其運動速度和溶解過程的傳質速率比液體溶劑提高很多。超臨界流體還具有很強的可壓縮性,在臨界點附近,溫度和壓力的微小變化會引起超臨界流體密度的較大變化,由此可調節其對物質的溶解能力。由于物質在超臨界流體中的溶解度隨其密度增大而增大,所以萃取完成后稍微提高體系溫度或降低壓力,以減小超臨界流體的密度,就可以使其與待分離物質分離。所選的超臨界流體介質與被萃取物的性質越相似,對它的溶解能力就越強。因此,正確選擇不同的超臨界流體作萃取劑,可以對多組分體系進行選擇性萃取,從而達到分離的目的。SFE有許多傳統分離技術不可比擬的優點,諸如過程易于調節、達到平衡的時間短、萃取效率高、產品與溶劑易于分離、無有機溶劑殘留、對熱敏性物質不易破壞等,因此,SFE在眾多領域有著廣闊的應用前景。

d反膠束萃取法：反膠束或逆膠束是表面活性劑分散于連續有機相中自發形成的納米尺度的一種聚集物。反膠物溶液是透明的，熱力學穩定的系統，若將表面活性劑溶于非極性的有機溶劑中，可使其濃度超過臨界膠束濃度（CMC），便會在有機溶劑內形成聚集體，這種聚集體稱為反膠束。影響反膠束萃取蛋白質的主要因素有：水相pH值，離子強度，表面活性劑類型，表面活性劑濃度，離子種類等。其萃取蛋白質的應用主要有：分離蛋白質混合物，濃縮α-淀粉酶，從發酵液中提取胞外酶、直接提取胞內酶，用于蛋白質重性等。

e凝膠萃取法：凝膠是化學鍵交聯的高聚物溶脹體，就其化學組成而言，通常可分成三大類：ⅰ疏水性有機凝膠；ⅱ親水性有機凝膠；ⅲ非溶脹性無機凝膠。(6)其他分離方法

其他分離方法如，一般的物理、化學方法，如破碎、干燥等。就干燥來說又有真空干燥、真空冷凍干燥、流化床干燥、噴霧干燥等。4 固液分離技術的應用

4.1化工生產

在無機鹽工業中常涉及酸解、堿溶、浸出物的過濾和濾餅的洗滌，如制堿行業中重堿的過濾和氨泥的分離[7]，在化肥生產中，磷石膏的過濾，酸不溶物的分離都離不開液固分離操作，其分離的優劣直接影響產品的質量、產量及收率。近年來精細無機化工產品的迅速發展也對過濾和分離設備提出了新的要求。染料生產中大部分產品的生產工藝都有過濾、濾餅洗滌和子操作過程。此外在石油化工產品、顏料、涂料、水泥、精細化工產品的生產過程中都要涉及固液分離操作。因此固液分離在化工生產中具有舉足輕重的地位。4.2采礦和冶金工業

幾乎所有的采礦工藝都與水和礦石分離有關，冶金工業中，氧化鋁和氧化鋅的生產及黃金生產，原子能工業中鈾的分離，選煤水的回收及煤粉的合理利用都要借助于液固分離操作[2]。這不僅可解決環境保護問題還能達到能源的綜合利用的目的，應用前景非常廣闊。4.3制藥工業

生物發酵和生物制品工業:生物發酵工藝中都有發酵液和菌絲體分離的問題，最常用的是過濾和離心分離。在酶制劑工業中，堿性蛋白酶，脂肪酶和多糖微生物的濃縮分離常用微濾和超濾技術，其操作費用僅為傳統方法的一半[2]。在制藥工業中如抗菌素的生產和無菌水的制備等也離不了液固分離工序。發酵工業中，發酵殘液的綜合利用不但可解決環境污染問題，同時可生產出高質量的飼料，具有非常顯著的社會和經濟效益，而在工業上要實現這一目標，又與高效的固液分離設備密切相關。4.4環境保護工程

在工業生產和日常生活中都會產生大量的污水，如不經處理直接排放，將造成環境的嚴重污染，影響人民身體健康，因此污水的綜合治理能力已經成為一個國家經濟實力和技術水平的重要標志。生物法治理污水是現階段的一種重要的方法，它涉及污泥的濃縮、凝聚、脫水的焚燒等過程，其中脫水效果將影響整個處理過程的能耗指標。再如食品工業中產生大量含蛋白質廢水，如直接排放不僅會造成環境污染，又流失了大量的蛋白質，若經過沉降、脫水和膜過濾可節約大量的生產用水，并可回收有價值的蛋白質，可謂一舉多得，是目前工業發達國家正在開發的領域。研究方向和發展趨勢

5.1固液分離技術的研究方向

就目前看來，有關固液分離技術或過程的高效集成化研究還是很膚淺的，還不能與傳統技術及過程的有效比較，尚未大規模應用。研究的目標產物液大多是局限在簡單分子，對于基因工程蛋白質及其有重要應用價值的其它生物活性物質的分離則研究得很少，對有關新技術的分離機理、控制因素、模型化等方面的研究也還處于初步摸索階段。但隨著科學技術和工業生產的發展，能源、資源、農業，環境治理、節能等問題將更受到重視，生物化工，新型材料、精細化工等高技術領域的迅速發展，必然會對液固分離技術提出更高的要求。預期今后液固分離技術的研究和開發將會主要集中于以下幾個方面。⑴能源多元化燃料開采過程中的物料處理；

⑵低品位，其生礦資源利用過程中提取精礦時，液體和固體的分離過程； ⑶水處理，包括工業用水的處理，工業和生活水處理和再生利用； ⑷生物化工，醫藥化工的高純制品和高純水處理技術；

⑸現有傳統工業生產中過濾設備的改進、更新換代和替代進口設備等。5.2固液分離技術的發展趨勢

從發展趨勢來看，固液分離技術研究的目的是要縮短整個下游工程的流程和提高單項操作的效率，以前的那種零敲碎打的做法，既費時、費力，效果又不明顯，跟不上發展的步伐。現在對整個生物分離過程的研究要有一個質的轉變，并認為可以從兩個方面著手，其一，繼續研究和完善一些適用于生化工程的新型分離技術；其二，進行各種分離技術的高效集成化。目前出現的新型單元分離技術，如親和法、雙水相分配技術、逆膠束法、液膜法、各類高效層析法等。總結

固液分離技術是生物分離技術中的核心，它的的發展一定程度上也推動了生物技術工業的發展。因此，當務之急是要充實和強化下游處理過程中的固液分離技術的研究，以期有更多的積累和突破，使下游處理過程盡快達到和適應上游過程的技術水平和要求。相信固液分離工程將會在新世紀的科學技術進步中起更大作用, 取得更輝煌的成就。同時，這次綜述使我對固液分離技術有了更深的了解和認識，讓我擴展了相應的知識面和了解最新的固液分離技術。

參考文獻：

[1]曲景奎, 隋智慧, 周桂英等.固—液分離技術的新進展及發展動向[J].過濾與分離, 2011, 11(04): 4~9.[2]姚公弼.固液分離的應用和發展概況[J].過濾與分離, 1994, 02: 1~4.[3]林海, 松全元.細粒是浮液固液分離藥劑的研究與友展[J].國外金屬礦選礦, 1996, 06: 21~25.[4]李永改, 彭安均, 張 鵬.兩種常用固液分離技術的分析與比較[J].科技信息, 2010, 21: 153, 210.[5]朱家文, 房鼎業.面向21 世紀的化工分離工程[J ].化工生產與技術, 2000, 7(2): 125.[6]俞俊堂, 唐孝宣主編.生物工藝學.華東理工大學出版社, 1996 [7]大連制堿工業研究所試驗報告

第三篇：化工原理 電子教案 第八章 固液萃取

12萃取

本章學習要求

1.熟練掌握萃取過程的原理；部分互溶物系的液-液相平衡關系；萃取過程（包括單級萃取、多級錯流萃取和多級逆流萃取）的計算；對于組分B、S部分互溶體系，要會熟練地利用杠桿規則在三角形相圖上迅速準確的進行萃取過程計算；對于組分B、S不互溶體系，則可仿照吸收的計算方法。

2.理解溶劑選擇的原則；影響萃取操作的因素；萃取劑和操作條件的合理選擇；萃取過程的強化措施。

3.了解萃取操作的經濟性；萃取操作的工業應用；液-液萃取設備及選用。

12.1 概述

液－液萃取又稱溶劑萃取，是向液體混合物中加入適當溶劑(萃取劑)，利用原混合物中各組分在溶劑中溶解度的差異，使溶質組分A從原料液轉換到溶劑S的過程，它是三十年代用于工業生產的新的液體混合物分離技術。隨著萃取應用領域的擴展，回流萃取，雙溶劑萃取，反應萃取，超臨界萃取以及液膜分離技術相繼問世，使得萃取成為分離液體混合物很有生命力的單元操作之一。

蒸餾和萃取均屬分離液體混合物的單元操作，對于一種具體的混合物，要會經濟合理化的選擇適宜的分離方法。

一般工業萃取過程分為如下三個基本階段：

1.混合過程 將一定量的溶劑加入到原料液中，采取措施使之充分混合，以實現溶質由原料向溶劑的轉移的過程；

2.沉降分層 分離出萃取相與萃余相。

3.脫出溶劑 獲得萃取液與萃余液，回收的萃取劑循環使用。

萃取過程可在逐級接觸式或微分接觸式設備中進行，可連續操作也可分批進行。

12.2 液液相平衡 12.2.1三角形相圖

根據組分間的互溶度，三元混合體系可分為兩類：

（1）Ⅰ類物系組分A、B及A、S分別完全互溶，組分B、S部分互溶或完全不互溶；（2）Ⅱ類物系 組分A、S及組成B、S形成兩對部分互溶體系 本章重點討論Ⅰ類物系連續操作的逐級接觸萃取過程。

12.2.1 三元體系的相平衡關系

萃取過程以相平衡為極限。相平衡關系是進行萃取過程計算和分析過程影響因素的基本依據之一。

對于組分B、S部分互溶物系，相的組成、相平衡關系和萃取過程的計算，采用等腰三角形相圖最為方便。常用質量百分率或質量分率表示相組成。1 相組成在三角形相圖上的表示

三角形的三個頂點分別表示純組分A、B、S。

三角形的邊AB、AS和SB依次表示組分A與B、A與S以及S與 B的二元混合液。

三角形內任意一點代表三元混合液的組成。2 相平衡關系在三角形相圖上的表示

⑴溶解度曲線、聯結線、輔助曲線和臨界混熔點

要能夠根據一定條件下測得的溶解度數據和共軛相的對應組成在三角形相圖上準確作出溶解度曲線、聯結線、輔助曲線（又稱共軛曲線），并確定臨界混溶點。會利用輔助曲線由一已知相組成點確定與之平衡的另一相組成點的坐標位置。

溶解度曲線將三角形分成單相區（均相區）與兩相區，萃取操作只能在兩相區中進行。

① 不同物系在相同溫度下具有不同形狀的溶解度曲線。

② 同一物系，當溫度變化時．可引起溶解度曲線和兩相區面積的變化，甚至發生物系的轉化。一般溫度升高，組分間互溶度加大，兩相區面積縮小，不利于萃取分離。

一定溫度下，同一物系的聯結線傾斜方向隨溶質組成而變，即各聯結線一般互不平行，少數物系聯結線的傾斜方向也會發生改變（等溶度體系）。⑴分配系數和分配曲線

① 分配系數 在一定溫度下，溶質A在平衡的萃取相和萃余相中組成之比稱為分配系數，即

同樣，對干組分B也可寫出相應表達式：

在操作條件下，若組分B、S互不相溶，則以質量比表示相組成的分配系數可改寫成如下式，即

② 分配曲線 若主要關心溶質A在平衡的兩液相中的組成關系，則可在直角坐標圖上表示相組成，即在直角坐標圖畫出X－y關系曲線，此即分配曲線。在操作條件下，若組分B、S不互溶，則可仿照吸收中平衡曲線的方法作出以質量比表示相組成的XY相圖。再若在操作范圍內，以質量比表示相組成的分配系數K為常數，平衡關系可表示為直線方程，即

分配曲線為通過原點的直線。3 萃取過程在三角形相圖上的表示（1）萃取過程的三個基本階段

萃取過程的三個基本階段可在三角形相圖上清晰地表達出來。① 混合

將Skg的萃取劑加到 F kg的料液中并混勻，即得到總量為 M kg 的混合液，其組成由點M的坐標位置讀取。

式中，F為料液量，kg或kg／s；S為萃取劑的量，kg或 kg／s；M為混合液的總量，kg或kg／s；xF為原料液中溶質的質量分率； ys為溶劑中溶質的質量分率，對于純溶劑，ys=0 Xm為混合液中溶質的質量分率。② 沉降分層

混合液沉降分層后，得到平衡的兩液相E、R，其組成由圖上讀得，各相的量由杠桿規則及總物料衡算求得，即

式中 E為萃取相的量，kg或kg/s；

R為萃余相的量，kg 或kg/s、分別代表線段的長度。

圖中的M點稱為和點，R、E或F、S稱為差點。③ 脫除溶劑

和萃余液，若將得到的萃取相及萃余相完全脫除溶劑，則得到萃取液其組成由圖上讀得，其量利用杠桿規則確定，即

或

F=+

杠桿規則是物料衡算過程的圖解表示，萃取過程在三角形相圖上的表示和計算，關鍵在干熟練地運用杠桿規則。（2）萃取劑的選擇

萃取劑的選擇是萃取操作分離效果和是否經濟的關鍵。選擇萃取劑時時主要考慮如下因素。

① 萃取劑的選擇性和選擇性系數

選擇性是指萃取劑S對原料液中兩個組分溶解能力的差異，可用選擇性系數來表示，其對應于蒸餾中的相對揮發度，統稱為分離因子。萃取操作中值均應大于1。值越大，越有利于組分的分離；若=1，萃取相和萃余相脫除溶劑S后將具有相同的組成，且均等于原料液的組成，無分離能力，說明所選擇的萃取劑是不適宜的。

當在操作條件下組分B、S可視作不互溶時，② 組分B、S間的互溶度

組分B、S間的互溶度愈小愈有利萃取分離，完全不互溶為理想情況。③ 萃取劑回收的難易 易于回收可降低能量消耗。④ 其它

兩相密度差要大，界面張力適中，粘度與凝固點要低，化學及熱穩定，無毒不易燃，來源充，價格低廉等。

=0，選擇性系數趨于無窮大。

12.2 萃取過程的計算

重點討論級式接觸萃取過程的計算，且假設各級均為理論級。1．單級接觸萃取

單級萃取操作中，通常有兩種類型計算：（1）已知原料液組成及其處理量，規定萃余相組成，要求計算萃取劑用

。量、萃余相的量及、萃取相的組成萃取劑的用量可利用杠桿規則確定：

或

萃取相的組成由其坐標位置從圖上讀得，E相和R相的量用杠桿規則和物料衡算式計算。（2）已知原料液的組成及其處理量、要求計算萃取相、萃余相的量及兩相的組成。此類計算需利用輔助曲線通過和點M試差法作聯結鮮．兩相組成由聯結線兩端的坐標位置讀得，兩相的量用杠桿規則和物料衡算式計算。當組分B、S可視作完全不互溶時，則以質量比表示相組成的物料衡算式為

一般可由點S作溶解度曲線的經過單級萃取后所能獲得的最高萃取液組成切線而確定。

2．多級錯流接觸萃取

多級錯流接觸萃取操作的特點是：每級都加入新鮮溶劑，前級的萃取相為后級的原料，傳質推動力大。只要級數足夠多，最終可獲得所希望的萃取率，其缺點是溶劑用量較多。

多級錯流接觸萃取設計型計算中，通常已知F、XF。及各級溶劑用量Si，規定最終萃余相組成，要求計算所需理論級數。

根據組分B、S的互溶度，萃取理論級數的計算有如下三種方法： ①

② 組分B、S不互溶時的直角坐標圖解法

設各級溶劑用量相等，則各級萃取相中的溶劑和萃余相中的稀釋劑B均可視作常量，在X�Y坐標上求解萃取級數非常簡便。

錯流萃取的操作線方程式為

在X－Y坐標圖上求解萃取理論級數的步驟略。③ 解析法求解理論級數

若在操作條件下，組分B、S可視作完全不互溶，且以質量比表示相組成的分配系數K可視作常數，再若各級溶劑用量相等，則所需萃取級數可用下式計算：

⑶ 多級逆流接觸萃取

多級逆流接觸萃取操作的特點是：大多為連續操作，平均推動力大、分離效率高、達到規定萃取率溶劑用量最少。

多級逆流萃取的設計型計算中，原料液處理量F及其組成成均由工藝條件規定，溶劑用量S及其組成所需的理論級數。、最終萃余相組

由經濟權衡而選定，要求計算根據組分B、S的互溶度及平衡關系，理論級數的計算可分別采用如下方法。① 組分B、S部分互溶時的圖解計算法

對于組分B、S部分互溶物系，常在三角形坐標圖上利用平衡關系和操作關系，用逐級圖解法求解理論級數。多級逆流萃取的操作線方程式為

式中的稱為操作點，為各條操作線上的共同點，可將其視為通過各級的“凈流量”。為虛擬量，通常由

與的延長線交點來確定點的位置。

若萃取過程所需理論級數較多時，可在直角坐標圖上繪出分配曲線與操作線，在操作線與分配曲線之間畫階梯求解理論級數。② 組分B、S不互溶時理論級數的計算

根據平衡關系情況，可用圖解法和解析法求解理論級數。

在X－Y坐標圖上求解理論級數的方法與脫吸計算十分相似。此時的操作線方程式為

若在操作范圍內以質量比表示相組成的分配系數為常數時，可用下式求解理論級數：

再若分配曲線與操作線為互相平行的直線時（即為），所需理論級數可表示

③ 溶劑比（或）和萃取劑的最小用量

和精餾中的回流比 R、吸收中的液氣比 L／V相對應，萃取中的溶劑比 S／F（或 S／B）表示了萃取用量對設備費和操作費的影響，達到指定分離程度需要無窮多個理論級時所對應的萃取劑用量為最小溶劑用量，用在三角形相圖上，出現某條操作線與聯結線重合時對應的量。

表示。

即為最小萃取劑用在X－y或X－Y坐標圖上，出現某操作線與分配曲線相交或相切時對應的為最小萃取劑用量。

對于組分B、S完全不互溶的物系，萃取劑的最小用量可用下式計算：

即

適宜的萃取劑用量通常取為S=1，1～2.0⑷ 微分接觸逆流萃取

微分接觸逆流萃取操作常在塔式設備內進行。塔式設備的計算和氣液傳質設備一樣，即要求確定塔高及塔徑兩個基本尺寸。① 塔高的計算

塔高的計算有兩種方法，即（a）理論級當量高度法。

式中 HETS為理論級當量高度，m； h為萃取段的有效高度，m； n 為逆流萃取所需理論級數，無因次

（b）傳質單元法（以萃取相為例）假設在操作條件下組分B、S完全不互溶，用質量比表示相組成，再若在整個萃取段內體積傳質系數萃取段的有效高度可用下式計算： 式中

為萃余相的總傳質單元高度，m ；

可視作常數，則

為總體積傳質系數，kg/(m3·h·△x)為萃余相的總傳質單元數；

萃取相的總傳質單元高度或總體積傳質系數由實驗測定，也可從手冊查得。萃余相的總傳質單元數可用圖解積分法求得。當分配系數K為常數時，平均推動力法或萃取因子法計算。萃取因子法的計算式

可用

當時。

2．塔徑的計算

塔徑的尺寸取決于兩液相的流量及適宜的操作速度，可用下式計算：

式中 分別為連續相與分散相的體積流量，m3/s； 分別為連續相與分散相的空塔氣速，m/s；

實際設計時，空塔速度可取液泛速度的50％～80％。關于液泛速度，許多研究者針對不同類型的萃取設備提出了經驗或半經驗的公式，還有的繪制成關聯線圖。

12.3 液一液萃取設備

12.3.1 概述

和氣液傳質過程相類似，在液一液萃取過程中，要求萃取相和萃余相在設備內密切接觸，以實現有效的質量傳遞；爾后，又能使兩相快速、完善分離，以提高分離效率。由于萃取操作兩相密度差較小，對設備提出了更高的要求。1.為使兩相密切接觸、適度湍動、高頻率的界面更新，可采用外加能量，如機械攪拌、射流和脈沖等；

2.為兩相完善分離，除重力沉降分離外，還可采用離心分離（離心分離機、旋液分離器等）；

3.萃取設備的分類屬兩相接觸方式，可分為逐級接觸式和微分接觸式兩類；根據有無外功加入，可分為有回水量和無外加能量兩種。工業上常用萃取設備的分類情況見相關章節 萃取設備的選擇 根據物系性質、分離的難易和程度、設備特性等合理選取萃取設備類型和尺寸。

12.3.2萃取設備的選擇

各種不同類型的萃取設備具有不同的特性,萃取過程中物系性質對操作的影響錯綜復雜.對于具體的萃取過程選擇適宜設備的原則是:首先滿足工藝條件和要求，然后進行經濟核算,使設備費和操作費總和趨于最低.萃取設備的選擇, 應考慮如下的因素: 1.所需的理論級數

當所需的理論級數不大于2-3級時,各種萃取設備均可滿足要求;當所需的理論級數較多(如大于4-5級)時,可選用篩板塔;當所需的理論級數再多(如10-20級)時, 可選用有能量輸入的設備,如脈沖塔,轉盤塔,往復篩板塔,混合澄清槽等.2．生產能力

當處理量較小時,可選用填料塔,脈沖塔.對于較大的生產能力,可選用篩板塔, 轉盤塔及混合-澄清槽.離心萃取器的處理能力也相當大.3.物系的物性性質

對界面張力較小,密度差較大的物系,可選用無外加能量的設備.對密度差小,界面張力小,易乳化的難分層物系,應選用離心萃取器.]對有較強腐蝕性的物系,宜選用結構簡單的填料塔或脈沖填料塔.對于放射性元素的提取,脈沖塔和混合澄清槽用得較多.若物系中有固體懸浮物或在操作過程中產生沉淀物時,需周期停工清洗,一般可采用轉盤萃取塔或混合澄清槽.另外,往復篩板塔和液體脈動篩板塔有一定的資清洗能力,在貿些場合也可考慮選用.4.物系的穩定性和液體在設備內的停留時間

對生產要考慮物料的穩定性,要求在萃取設備內停留時間短的物系,如抗菌素的生產.用離心萃取器合適;反之,若萃取物系中伴有緩慢的化學反應, 要求有足夠的反應時間,選用混合-澄清槽為適宜.5.其它

在選用設備時,還需考慮其它一些因素,如:能源供應狀況,在缺電的地區應盡可能選用依重力流動的設備;當廠房地面受到限制時,宜選用塔式設備, 而當廠房高度受到限制時,應選用混合澄清槽。

第四篇：固廢總結

一、緒論

1.固體廢物定義的內涵： 一定時間和地點，突出其時空性，包括時間屬性和空間屬性

2.固體物質不包括下列物質或物品：1）放射性廢物 2）不經過貯存而在現場直接返回到原生產過程或返回到其生產的過程的物質或物品 3）任何用于其原始用途的物質或物品 4）實驗室樣品 5）國務院環境保護行政主管部門批準其它可不按固體廢物管理的物質或物品 3.來源：1）生產過程

2）生活過程 4.分類

1）按其組成可分為有機廢物和無機廢物 2）按其形態可分為固態的廢物、半固態的廢物和液態廢物 3）按其污染特性可分為有害廢物和一般廢物等 4）在《固體廢棄物污染環境防治法》中將其分為城市固體廢棄物、工業固體廢物和有害廢物。【注：4）是重點】

5.危險廢物通常特性：

（1）易燃性（2）爆炸性（3）腐蝕性（4）反應性（5）疾病傳染性（6）毒性(急性毒性和浸出毒性）

6.國家危險廢物名錄頭號危險廢物是醫療廢物（HW01），并且由以往的42項增加到了49項 7.廢石（定義）：指各種金屬、非金屬礦山開采過程中從主礦上剝離下來的各種固巖 8.固體廢物的危害：1.侵占土地2.污染土壤環境3.污染水體環境4.污染大氣環境（注：考多選）

9.固體廢物污染性質（5點）

1、長期性

2、潛伏性

3、復雜性

4、滯后性

5、危害性 10.SW管理制定了9項管理制度

1、分類管理制度

2、工業固體廢物申報登記制度管理制度

3、固體廢物污染環境影響評價制度及其防治設施的“三同時”制度

4、排污收費制度

5、限期治理制度

6、進口廢物審批制度

7、危險廢物行政代執行制度

8、危險廢物經營許可證制度

9、危險廢物轉移報告單制度：

11.固體廢物管理的原則：全過程管理的原則和“三化”原則(包括減量化、資源化、無害化)

二、收集與運輸

1.固體廢物分類收集：1）危險廢物與一般廢物分開 2）工業廢物與城市垃圾分開 3）可燃性物質與不可燃性物質分開 4）可回用物質與不可回用物質分開 2.垃圾桶的容積分為分為大、中、小型

大型：容積≥1.1m3

中型：容積0.1--1.1m3

小型：容積≤0.1m3 3.收集時間（考計算題）：一次清運所需時間：T=（P+s+t）∕（1﹣w）集裝時間（P）：指容器點之間的行駛時間，容器裝車時間，卸空容器放回原處時間之和 運輸時間（t）：指收集車從集裝點行駛至終點所需時間，加上離開終點駛回原處或下一個集裝點的時間 卸車時間（s）：專指車在終點逗留時間，包括卸車及等待卸車時間 W：非生產性因子數值在10%--25%之間，一般取15% 4.氣流輸送（定義）：是利用氣流的能量，在密閉管道內沿氣流方向輸送顆粒狀物料，輸送方式包括吸引式和壓送式兩類

5水力輸送：是以水作為輸送介質，將顆粒物料與水混合成獎狀懸浮液，利用液體輸送設備進行輸送的方式。

6機械輸送包括:螺旋推出輸送和無端循環帶輸送

三、破碎與壓實

1.破碎（定義）：是指利用外力克服固體廢物質點間的內聚力而使大塊固體廢物分裂成小塊的過程

2破碎的目的：1）減小廢物粒度 2）減小容積 3）便于分選、回收有用物質和材料 4）保護相關設備

3.破碎的性能：強度、硬度、韌性、易碎性、可磨性、腐蝕性（注：考多選）4.破碎比：在破碎過程中，廢物初始粒度與破碎產物粒度的比值稱為破碎比 其計算方法有兩種：

1）極限破碎比：用廢物破碎前的最大粒度(Dmax)與破碎后最大粒度(dmax)的比值來確定破碎比(i)。

破碎比i=Dmax/dmax 2）真實破碎比：用廢物破碎前的平均粒度(Dcp)與破碎后平均粒度(dcp)的比值來確定破碎比(i)。

真實破碎比 i= Dcp/ dcp 一般破碎機的平均破碎比在3—30之間；磨碎機破碎比在40—400之間 5破碎段（定義）：固體廢物每經過一次破碎機或磨碎機稱為一個破碎段

破碎段數是決定破碎工藝流程的基本指標,它主要決定破碎廢物的原始粒度和最終粒度。6.用的破碎機類型：

1、顎式破碎機

2、錘式破碎機

3、沖擊式破碎機

4、剪切式破碎機

5、轆式破碎機6球磨機 7.顎式破碎機

1）簡單擺動顎式破碎機

主要構成：機架、工作機構、傳動機構、保險裝置等組成。

2）復雜擺動顎式破碎機

復雜擺動顎式破碎機的優點：破碎產品較細；破碎比大；（一般可達4-

8、簡擺型只能達3-6）。規格相同時,復擺型比簡擺型破碎能力高20-30%。

8.錘式破碎機：轉子的組成：主軸、圓盤、銷軸、錘子 9.BJD型普通錘式破碎機

主要用于破碎廢舊家具、廚房用具、床墊、電視機、冰箱、洗衣機等大型廢物。可以破碎到50mm左右。不能破碎的廢物從旁路排出。可使金屬切屑的松散體積減小3-8倍,便于運輸至冶煉廠冶煉。

10.球磨機：臨界轉速：球磨機內物料成離心狀態時的最小轉速

臨界轉速： nc=42.31/D

轉速率：η=n/nc，n為實際轉速，η在0.65—0.78之間

11.低溫破碎：將固體廢物如鋼絲膠管、汽車輪胎、塑料或橡膠包覆電線電纜、廢家用電器等復合制品,先投入預冷裝置,再進入浸沒冷卻裝置,橡膠、塑料等易冷脆物質迅速脆化,送入高速沖擊破碎機破碎,使易脆物質脫落粉碎

12壓實：利用機械方法增加SW聚集程度，增大容重和減少SW表觀體積，提高運輸與管理效率的一種操作技術。

壓實條件：壓縮性能大而復原性小的物質，如洗衣機

13壓實的目的：1）減少體積 2）節省貯存或填埋場地 3）可制造高密度惰性材料，快速安全造地

14.1、壓縮比（r）與壓實倍數（n）：指SW經壓實處理后體積減少的程度。

r=Vf/Vfi

n=Vi/Vf

Vi ——壓實前的原始體積；Vf——壓實后的體積

2、體積減少百分數R）：R=(Vi-Vf)/Vi×100% 15.壓實機械包括：容器單元和壓實單元 壓實機械又分為固定式和移動式兩種：

移動式壓實器一般安裝在收集垃圾車上, 接受廢物后即行壓縮, 隨后送往處置場地。固定式壓實器一般設在廢物轉運站、高層住宅垃圾滑道的底部, 以及需要壓實廢物

四、分選

1.分選的目的：將固體廢物中各種可回收利用的廢物或不利于后續處理工藝要求的廢物組分采用適當技術分離的過程。

分類：篩分、重力分選、磁力分選、電力分選、摩擦及彈跳分選

2.篩分：利用篩子將物料中粒度范圍較寬的顆粒群粒按粒度分成窄級別的作業 3.篩分的原理：（1）篩分過程由物料分層和細粒透篩兩個階段組成（2）物料分層是完成分離的條件，細粒透篩是分離的目的（3）必須使物料與篩面具有適當的運動，使物料層處于松散狀態，從而分層（4）也可使堵在篩孔的顆粒脫離篩孔 4.篩分效率：E=β（α-θ）/ [α(β-θ)] ×100% 其中：β：篩下產品中小于篩孔尺寸的細粒的質量分數

α：入篩固體物料中小于篩孔的細粒的質量分數 θ：篩上產品中小于篩孔尺寸的細粒的質量分數

5.影響篩分效率的因素：1）固體廢物自身的性質：a粒度組成，易篩粒、難篩粒和阻礙粒b含水率和含泥量c顆粒形狀 2）篩分設備的性能 3）篩子操作條件 易篩粒(定義)：粒度小于篩孔尺寸3/4的顆粒，很容易通過粗粒形成的間隙到達篩面而透篩，難篩粒(定義)：粒度大于篩孔尺寸3/4的顆粒，較難通過粗粒形成的間隙，而且粒度越接近篩孔尺寸就越難透篩

6.篩分設備分為：固定篩、滾筒篩、振動篩

7.重力分選定義：根據固體廢物中不同物質顆粒間的密度或粒度差異，在運動介質中受到重力、介質動力和機械力的作用，使顆粒群產生松散狀態和遷移分離，從而得到不同密度或粒度產品的分選過程。

影響因素：包括顆粒尺寸、顆粒與介質密度差、介質粘度等

8.重力分選可以分為：風力分選、跳汰分選、搖床分選和重介質分選 9.等降顆粒（定義）：在同一介質中，密度、粒度和形狀不同的顆粒在特定的條件下，可以具有相同的沉降速度，這樣的顆粒稱為等降顆粒。

等降比：等降粒子中密度小的顆粒密度dr1與密度大的顆粒粒度dr2之比稱為等降比 10.風力分選以風介質，跳汰分選以水為介質，搖床分選以水為介質

11.搖床分選的特點：1）床面的強烈搖動使松散分層和遷移分離得到加強，分選過程中析離分層為主導，其按密度分選更加完善 2）搖床分選是斜面薄層水流分選，等降顆粒按移動速度的不同而達到密度分選 3）不同性質顆粒的分離，主要取決于他們的合速度偏離搖動方向的角度

12.析離（定義）：由于床面的劇烈搖動導致細而重的顆粒鉆過顆粒的間隙，沉于最底層，這種作用稱為析離。

13.重介質分選;在重介質中使固體廢物中的顆粒群按密度分開的方法

分選條件：ρ輕﹤ρ介質﹤ρ重

注：重介質的性質是影響分選效果的重要因素 14.磁力分選的必要條件：F磁＞F機→與磁性引力方向相反的各種機械的合力

15.電力分選:是利用固體廢物中各種組分在高壓電場中電性的差異實現分選的一種方法 16.電暈電場組成：靜電電極、電暈電極（帶負電）和滾筒電極（帶正電）

影響電選因素：1）電選操作因素，如電壓等 2)物料性質影響：a含水率b粒度組成c物料表面特征 3）電選室內相對溫度變化 注：物料在電場中經過的時間要保證約0.01s，給料水分不宜超過1%，干燥溫度一般100℃--250℃

17.摩擦與彈跳分選基本過程：纖維狀廢物或片狀廢物幾乎全靠滑動，球形顆粒有滑動、滾動和彈跳3種運動

18.浮選劑按功能不同可分為：捕收劑、起泡劑和調整劑

正浮選：將有用物質浮入泡沫產品，無用或回收經濟價值不大物質仍留在料漿內 反浮選：將無用物質浮入泡沫產品，將有用物質留在料漿內

優先浮選：將固體廢物中有用物質一次一種一種選出，稱為單一物質產品 混合浮選：將固體廢物中有用物質共同選出為混合物，然后再把混合物中有用物質一種一種分離。

(注:區分這四種方法）

19.光電分選：是利用物質表面光反射特性的不同分離物料 分選效果評價：1回收率

2品位

五、焚燒與熱解

1.焚燒：指以一定的過剩空氣與被處理的有機廢物在焚燒爐內進行氧化燃燒，廢物中的有毒有害物質在高溫下氧化、熱解而被破壞，可實現“三化”過程。2.焚燒的缺點

（1）對垃圾熱值有一定要求;（2）建設、運行成本相對高;（3）管理水平和設備維修要求高；

（4）產生廢氣若處理不當，易造成二次污染。（5）不同季節、年份垃圾熱值變化不同

【補充：1熱值：指單位重量的固體廢物燃燒釋放出來的熱量，kJ/kg（1）粗熱值(HHV——高位熱值)：水為液態

（2）凈熱值(NHV——低位熱值)：水為氣態。2焚燒條件：有害廢物焚燒,一般需要熱值為3350kJ/kg

例2某固體廢物含可燃物60%、水分20%、惰性物20%。固體廢物的元素組成為碳28%、氫4%、氧23%、氮4%、硫1%，水分20%、灰分20%。假設：

① 固體廢物的熱值為11630kJ/kg；② 爐柵殘渣含碳量為5%；③ 空氣進入爐膛的溫度為65℃，離開爐柵的溫度為650℃ ；④ 殘渣的比熱為0.323 kJ/（kg.℃）；⑤ 水的汽化潛熱2420 kJ/kg ；⑥ 輻射損失為總爐膛輸入熱量的0.5%；⑦ 碳的熱值為32564 kJ/kg。試計算這種廢物燃燒后可利用的熱值。（以1kJ/kg固體廢物計算）【解】以固體廢物1kg為計算基準。

1.殘渣中未燃燒的碳含熱量

1）未燃燒碳的量：惰性物的重量為：1kg×20%=0.2kg

總殘渣量為：0.2/（1-0.05）=0.2105kg

未燃燒碳的量=0.2105-0.200=0.0105kg

2）未燃燒碳的熱損失：32564KJ/kg×0.0105kg=341.9kJ 2.計算水的汽化潛熱

1）計算生成水的總重量

總水量=固體廢物原含水量+組分中氫與氧結合生成水的量

固體廢物原含水量=1kg×20%=0.2kg

組成中的氫與氧生成水的量=1kg×4%×9/1=0.36kg 總水量=（0.2+0.36）kg =0.56kg

2）水的汽化潛熱：2420kJ/kg×0.56kg=1355.2KJ

3）輻射熱損失為進入焚燒爐總能量的0.5%： 輻射熱損失=1163OKJ×0.005=58.2kJ

4）殘渣帶出的顯熱：

0.2105kg×0.323kJ/(kg·℃)×(650-65)℃=39.8KJ

5）可利用的熱值=固體廢物總含能量-各種熱損失之和

=11630-(341.9+1355.2+58.2+39.8）=9834.9kJ

】 3.1〉固體廢物焚燒處理方式分為三類：1)蒸發燃燒 2)分解燃燒 3）表面燃燒

注：廢物的種類、形態和燃燒特性是決定燃燒工藝流程及其焚燒爐爐型的主要依據 2〉廢液焚燒處理方式——視廢液組成確定 3〉 廢氣焚燒處理方式

（1）直接焚燒（焚燒爐、火炬）（2）催化焚燒：不能處理含塵廢氣 4.廢物焚燒爐的燃燒方式（2種分類）

a（1）反向流（逆流式）-難燃燒、閃點高廢物（2）同向流（并流式）-易燃燒、閃點低廢物（3）旋渦流 閃點（閃燃點）：指可燃性固（液）體表面上的蒸汽和空氣的混合物與火接觸而初次發生閃光時的最低溫度。燃點（著火點）：指可燃性固（液）體表面上的蒸汽和空氣的混合物與火接觸而發生火焰能繼續燃燒不少于5s時的溫度。

b 按助燃空氣加入段數分：（1）單段燃燒

（2）多段燃燒： 5.廢物焚燒控制參數——“三T一E”

1.焚燒溫度

2.焚燒停留時間

3.混合強度

4.過剩空氣率 6.過剩空氣系數（m）： m=А∕Аo

式中：А為實際供應空氣量

Аo為理論空氣量 空氣過剩率=Аo∕А×100% 7.焚燒煙氣中污染物的形成機制與控制

1.粒狀污染物：包括（1）不可燃物：底灰、飛灰（2）部分無機鹽（3）碳顆粒與煤煙 2.CO 3.酸性氣體: HCl, SO2, HF等

4.NOX 5.重金屬

6.毒性有機氯化物 7.惡臭 8.毒性有機氯化物：主要是二噁英

二噁英的化學特性：常溫固態；酸堿環境中穩定；難溶于水；易溶于二氯苯；附著于土壤能力強；人體吸收二噁英很難排除體外 9.二噁英的生成途徑

①垃圾自身含有二噁英類物質，大部分高溫燃燒時分解，但二噁英具有熱穩定性，仍會有一部分在燃燒后排放出來；

②垃圾在燃燒過程中形成的含氯前驅體，如氯苯、氯酚、聚氯酚類物質通過重排、脫氯或其它反應等過程會生成二噁英

③小分子碳氫化合物通過聚合和環化形成多環烴化合物，這些化合物和氯反應形成二噁英； ④在較低溫度下（300～500℃），二噁英前驅體在飛灰催化作用，遇適量觸媒物質（主要為重金屬），在高溫燃燒中已分解的二噁英會重新生成。

⑤焚燒爐尾部凈化溫度在200～300℃下，HCl和單質氯在飛灰催化作用下與碳氫化合物反應生成二噁英。

10.二噁英的生成機理: 1)重新合成2)直接釋放機理

11.焚燒廠二噁英防治措施：① 控制燃燒溫度 ④ 化學加藥 ③ 加強煙道氣溫度控制 ② 提高燃燒效率 ⑤控制來源 12.爐渣分類——按焚燒溫度

（1）焚燒殘渣：1000℃以下焚燒爐或熱分解爐產生的殘渣。

（2）燒結殘渣：1500 ℃高溫焚燒爐排出的熔融狀態的殘渣。13.衡量焚燒處理效果的指標（4個）1.熱灼減率（P）：

P=(A-B)/A×100%

A——干燥后原始焚燒殘渣在室溫下質量（g）

B——焚燒殘渣在（600 ℃ ±25℃）經3h熱灼后冷卻至室溫的質量（g）2.燃燒效率（CE）： CE=[CO2]/(CO2]+[CO])3.焚毀去除率（DRE）：DRE(%)=（Ｗｉ－ＷＯ）／Ｗｉ×１００％ 式中：Ｗｉ－被焚燒物中某有機物質的重量；

ＷＯ－煙道排放氣和焚燒殘余物中與Ｗｉ相應的有機物質的 對于危險廢物，主要有害有機組成的焚燒去除率要達到99.99%以上。4.煙氣排放濃度限制指標（1）煙塵：顆粒物（煙塵）、煙氣黑度（2）有害氣體：SO2，HCl, HF, CO, NOx;（3）重金屬元素單質或其他化合物：Hg, Cd, Pb, Ni, Cr, As；（4）有機污染物：二噁英（包括：PCDDs和PCDF）14.焚燒爐結構型式

1.根據焚燒廢物種類分為：城市垃圾焚燒爐、一般工業廢物焚燒爐、危險廢物焚燒爐 2.按照處理廢物形態分為：液體廢物焚燒爐、氣體廢物焚燒爐、固體廢物焚燒爐 3.固體廢物焚燒爐分為：

（1）爐排型焚燒爐——多室焚燒爐、機械爐排焚燒爐；（2）爐床型焚燒爐——回轉窯焚燒爐，多室焚燒爐；（3）流化床焚燒爐——流化床焚燒爐； 15.多段爐的特點：

優點：①廢物在爐內停留時間長,能揮發較多水分②適合處理含水率高、熱值低的污泥、可使用多種燃料,燃燒效率高③可利用任何一層燃料燃燒器以提高爐內溫度。

缺點：①溫度調節較遲緩,控制輔助燃料燃燒較困難②燃燒器結構繁雜、移動零件多、易出故障、維修費用高③排氣溫度較低,產生惡臭,排氣需要脫臭或增加燃燒器燃燒。16.回轉窯焚燒爐特點：①適應廣,可焚燒不同性能廢物。②機械零件較少,故障少,可長時間連續運轉。③回轉窯熱效率不及多段爐, 如需輔助燃料時消耗較多、排出氣體溫度低、有惡臭,需要脫臭裝置或導入高溫后燃室焚燒。④由于窯身較長,占地面積大。17.流化床焚燒爐特點：

⑴顆粒與氣體之間傳熱和傳質速度大,爐床單位面積處理能力大。

⑵物料在床層內幾乎呈完全混合狀態、投向床層的廢物除大塊外能迅速分散均勻。⑶床層的溫度保持均一, 避免局部過熱, 因此床層溫度易于控制。⑷由于載熱體貯蓄大量的熱量,可以避免投料時爐溫急速變化。⑸對含揮發分多的廢物,無爆炸的危險。

⑹爐子構造簡單,造價便宜,且無機械的傳動零件,不易產生故障。

⑺大塊廢物需破碎至適合流態化大小,以免妨礙流態化,破碎耗能,增加了處理費用。不適合處理粘附性高的半流動的污泥。18.機械爐

1處理對象：城市生活垃圾 2基本原理：以機械爐排構成爐床，靠爐排的運動使垃圾不斷翻動、攪拌并向前或逆向推行。3主要特點：對垃圾適用范圍廣，既能適應歐洲含水率較低高熱值垃圾，也能適合亞洲含水率較高低熱值垃圾。對進爐垃圾顆粒度沒有特別要求，一般由生活垃圾車收集車送來垃圾無需經過破碎即可直接送入焚燒爐燃燒。且其燃燒效率較高，燃燒效率一般可達到75－78%。爐渣的燃燼率可達到3%左右 19機械爐排（5種）：:（1）鏈條式爐排

（2）階梯往復式爐排

（3）逆動翻轉式爐排（4）階段反復搖動式爐排（5）西格斯多級爐排

20.多室焚燒爐特點：適合采用小量多次間歇式投加,固態含揮發分高的廢物焚燒。對污泥、液體或氣體等廢物需要增加合適燃燒器才能使用。21.熱解（定義）：有機物在無氧或缺氧狀態下加熱，使之解的過程稱為熱解。22.熱解與焚燒區別（必考點）

（1）焚燒是放熱反應，熱解是吸熱反應。

（2）產物不同，焚燒是二氧化碳和水，熱解為可燃的低分子量化合物。

（3）焚燒產生熱能大的可用于發電，量小只可供加熱水或產生蒸汽，適于就近利用，而熱解產物是燃料油、燃料氣及炭黑，便于貯藏和遠距離輸送。23.熱解工藝流程分類：

1〉按供熱方式可分：內部加熱、外部加熱

外部供熱效率低,不及內部加熱好,故采用內部加熱的方式較多。按熱分解與燃燒反應是否在同一設備中進行,可分：單塔式、雙塔式 2〉按熱解過程是否生成爐渣可分：造渣型、非造渣型。3〉按熱解產物狀態可分：（1）氣化方式（2）液化方式（3）碳化方式 4〉按熱解爐結構可分：（1）固定床（2）移動床（3）流化床（4）回轉窯 24.塑料的熱解

根據塑料受熱分解后的產物，可分成（1）解聚反應型（2）隨機分解型（3）大多數塑料受熱分解,二者兼而有之

25.廢塑料熱解流程分為：1）減壓分解流程 2）低溫熱分解流程 3）流化床法 15.橡膠的熱解

26.城市垃圾熱解工藝：1）移動床式熱分解工藝

① 新日鐵系統 ② 純氧高溫熱分解UCC流程 ③ 高溫熔融熱分解

2）回轉窯熱解法

六、填埋

1.最終處置的目的：使固體廢物最大限度地與生物圈隔離而采取的措施, 解決固體廢物的最終歸宿問題，防治固體廢物的污染。2.處置的總的目標：確保廢物中的有毒有害物質,無論現在和將來都不致對人類及環境造成不可接受的危害。

3處置的基本要求：廢物的體積應盡量小,廢物本身無較大危害性,處置場地適宜,設施結構合理,封場后要定期對場地進行維護及監測。4.填埋處置原則: 1）區別對待、分類處置、嚴格管制危險廢物和放射性廢物原則

2）最大限度將危險廢物、放射性固體廢物與生物圈相隔離原則

3）集中處置原則 5.填埋場構造

1）自然衰減型填埋場：小規模，城市生活垃圾 2）全封閉型填埋場：大規模，危險廢物

3）半封閉型填埋場：相對穩定的廢物,城市生活垃圾

6.填埋方式：1.山谷型填埋 2.平原型填埋 3.坡地型填埋 4.灘涂型填埋 7.填埋場運行：1.布局規劃 2.填埋操作 3.填埋作業方式 8填埋場設備

1.填埋場運行三項基本工作1）將卸車后的廢物攤開、鋪勻（2）壓實廢物（3）攤平并壓實每日覆蓋層和中間覆蓋層 2.常用填埋設備

（1）履帶式和輪胎式推土機、鏟運機、壓實機、挖土機、破碎機、吊車、抓土機等（2）專門的壓實設備：滾子、夯實機、振動器等

9.填埋場內發生的反應：1.生物反應

2.化學反應

3.物理反應

10.衛生填埋：是在土地處置場內，按工程技術規范和衛生要求處置固體廢物，即經過填充、推平、壓實、覆土和再壓實等操作過程，使廢物得到最終處置，同時使廢物對環境的危害降至最低限度，填埋場封場后可做別用。

11.衛生填埋的類型 ：好氧填埋、準好氧填埋、厭氧填埋 12.生活垃圾衛生填埋場入場要求

（1）可直接進入生活垃圾填埋場的廢物2）處理后可進入生活垃圾填埋場的廢物（3）不得進入填埋場的廢物：包括 ①未經處理的餐飲廢物 ②未經處理的糞便 ③畜禽養殖廢物 ④電子廢物及其處理處置殘余物 ⑤除本填埋場產生的滲濾液之外的任何液態廢物和水 ⑥危險廢物

13.危險廢物安全填埋：指對危險廢物在安全填埋場進行的填埋處置。

14.安全填埋場的組成系統：接收與貯存系統；分析與鑒別系統、預處理系統、防滲系統、滲濾液控制系統、填埋氣體控制系統；監測系統、應急系統及其他公用工程。15.危險廢物填埋場廢物入場要求：（1）禁止填埋的廢物：①醫療廢物 ②與襯層不相容的廢物（2）可填埋的危險廢物：①直接入場填埋的廢物 例：廢物的pH要在7~12之間②必須預處理后入場填埋的廢物 16.預處理方法

（1）焚燒飛灰可采用重金屬穩定劑或水泥進行穩定化/固化處理

（2）重金屬類廢物應在確定重金屬種類后，采用硫代硫酸鈉、硫化鈉、重金屬穩定劑進行穩定化處理，并酌情加入一定比例的水泥進行固化（3）酸堿水泥可采用中和方法進行穩定化處理

（4）含氰污泥可采用穩定化劑或氧化劑進行穩定化處理

（5）散落的石棉廢物可采用水泥進行固化，大量的有包裝的石棉廢物可采用聚合物包裹方法進行處理

17.填埋場選址準則

總原則：以合理的技術、經濟方案，盡量少的投資，達到理想的經濟效益，實現環境保護的目的

1.可得到的土地面積2.運輸距離3.土壤狀況和地形4.氣候條件5.地表水水文6.地質和水文地質條件7.當地社會、法律、環境條件8.最終利用

18.填埋場與周圍敏感區的距離：①距居民居住區或人畜供水點應有500米以上的衛生防護距離（危險廢物安全填埋場場界應位于居民區800米以外）；②距河流和湖泊50米以上（危險廢物安全填埋場距地表水域的距離大于150米）；③距飛機場、軍事基地3000米以上 19.選址程序：1.場址候選2.場址預選3.場址確定 20.填埋氣的產生

1.初始調整階段2.過程轉移階段3.產酸階段4.產甲烷階段5.穩定化階段 21.填埋氣的組成特征 1.主要氣體：CH4、CO2 2.微量氣體：揮發性有機物、二惡英等有毒化合物、惡臭 22.填埋氣危害：1.物理爆炸2.化學爆炸 23.填埋氣的產量：（1）經驗估算（2）化學計量計算（3）化學需氧量法 24.填埋氣產氣速率：（1）試驗井（2）Scholl Canyon模型 25.填埋氣產生的影響因素：（1)廢物的組成和性質（2）填埋場結構（3）填埋作業方式（4）氣候條件

26.填埋氣的遷移和控制

1.填埋氣的遷移：向上遷移、向下遷移、橫向遷移 2.填埋氣的控制：（1）被動控制系統（2）主動控制系統（3）LFG收集器

27.滲濾液的來源：1.降水 2.地表徑流 3.地下水 4.垃圾含水 5.有機物分解生成水 6.覆蓋材料中的水分 7.地表灌溉 28.滲濾液中污染物的來源

（1）垃圾本身（2）生物化學作用形成的可溶性物質（3）覆土和周圍土壤因徑流而帶入的可溶性物質

29.滲濾液的性質

1.PH:填埋初期pH為6～7，呈弱酸性，隨時間推移，pH可提高到7～8，呈弱堿性

2.BOD5：一般填埋6個月至2.5年，達到最高峰值，此時BOD5多以溶解性為主，隨后此項指標開始下降，到6～15年填埋場安定化為止

3.COD:填埋初期BOD5略低于COD，隨著時間的推移，BOD5急速下降，而COD下降緩慢，因而COD略高于BOD5。填埋初期，BOD/COD≥0.5，對于成熟的填埋場，滲濾液的此項比值通常為0.05～0.2，其中常含有不被生物降解的腐殖酸和富里酸。30.影響滲濾液污染物濃度的因素 A.填埋時期

（1）初始調整階段：水量較少（2）過程轉移階段：滲濾液開始形成（3）產酸階段（4）產甲烷階段（5）穩定化階段

B.廢物組成和性質 C.填埋場運行方式 D.氣候條件 31.影響滲濾液產生量的因素：（1）填埋場構造（2）水平衡關系 32.滲濾液的產生量：

（1）水量平衡法：Q=(I－E)×A／1000－S0

I為大氣降雨量㎜；A為填埋場匯水面積㎡； E為蒸發蒸騰量㎜ ；S為填埋場地表徑流流出流量m3（2）主因素相關法：Q=0.001(C1A1+C2A2)I Q為填埋場滲濾液產生量m3/d；I為最大年或月降雨量的日換算值㎜/d；A1為正在填埋及地表水不易排除區域的面積㎡；A2已完成填埋及地表水以排除區域的面積㎡；C1、C2為浸出系數

（3）美國國家環保局HELP模型

33.滲濾液收排系統：1.收集系統2.輸送系統3.監測系統

34.滲濾液處理：1.再循環2.排往城市污水處理廠3.滲濾液場內處理 35.填埋場密封系統

1.填埋場密封系統（定義）：為了防止填埋場氣體和滲濾液污染環境并防止地下水和地表水進入填埋場中而建設的填埋場設施。2.填埋場密封技術類型：（1）基礎密封（2）垂直密封（3）表面密封

3.基礎密封包括1.填埋場基礎密封襯層系統2.填埋場防滲材料3.美國危險廢物安全填埋場基礎襯層系統

4.表面密封的功能（1）封閉廢物2）控制水分和填埋氣（3）便于封場后土地利用，提供美化環境的表面

5.表面密封系統（1）表層（2）保護層（3）排水層（4）防滲層（5）排氣層

七、固體廢物的其它處置方法

1.堆肥化：在人工控制的條件下，使有機廢棄物在微生物作用下，發生降解，并同時使有機物發生生物穩定作用的微生物學過程。內涵：

（1）堆肥原料來自生物界

（2）堆制過程需在人工控制下進行，不同于衛生填埋、廢物的自然腐爛與腐化

（3）堆制過程的實質是生物化學過程。

2.堆肥：指廢物經過堆肥化處理所得的成品，也叫腐殖土 3.堆肥的類型

（1）按堆制方式可分：① 間歇堆積法 ② 連續堆積法

（2）按原料發酵所處狀態可分：① 靜態發酵法 ② 動態發酵法（3）按堆制過程的需氧程度可分：① 好氧法 ② 厭氧法。4.堆肥的原料：（1）纖維木質素類廢棄物（2）廚余物與畜禽糞便（3）市政廢棄物 5.好氧堆肥化過程：微生物學過程

（1）潛伏期：在該時期，微生物基本上不生長繁殖，堆溫基本上沒變化

（2）中溫期：也叫產熱期，堆制初期堆層呈中溫15-45℃，以中溫好氧微生物嗜溫菌為主（3）高溫期：①溫度上升至65-70℃甚至更高，是有機質的分解和有害生物的殺滅最有效的時期②高溫型好氧微生物成為優勢種，主要是嗜熱菌。③高溫階段分為三個時期：對數增長期、減速增長期和內源呼

（4）腐熟期：中溫型微生物又成為優勢微生物類型，殘余有機物被分解，腐殖質不斷積累，堆制處理進入腐熟階段。6.堆肥的影響因素及其控制

①通風量：目的是供氧、干化物料、散熱 ②含水率：一般以含水率55%最佳

③有機質的含量：適宜的有機物含量為20%--80% ④顆粒度：堆肥原料的平均適宜度為12--60mm ⑤C/N比和C/P比： 最適C/N比25：1，成品堆肥的C/N為10:1—20:1之間，堆肥中適宜的C/P比為（75—150）：1 ⑥溫度：最佳溫度為55--60℃ ⑦Ph：最適pH為7.5—8.5 7.好氧堆肥化流程：1）原料預處理2）原料發酵3)后處理4）脫臭和貯存 8.腐熟度：指成品堆肥中有機質經過礦化、腐殖化過程最后達到穩定的程度 注：在工程上,它是衡量堆肥反應完成的信號；在農業上, 它是堆肥質量的指標 9.腐熟度評價指標

（1）物理學指標：① 氣味② 粒度③ 色度

（2）化學指標：① PH值

② 有機質變化指標

③ C/N≤（10-20）：1 ④ 氮化合物變化

⑤ 腐殖酸

（3）生物學指標：通常采用堆肥水浸提液對種子萌發的影響或堆肥對幼苗生長的影響（4）工藝指標

10.廢物固化：指在危險廢物中添加固化劑，使之轉變為不可流動固體或形成緊密固體的程度。

11.衡量穩定化/固化處理效果的指標：浸出率、增容比、抗壓強度 1）浸出率：指固化體浸于水中或其它溶液中時,有害（危險）物質的浸出速度。

浸出率（kin）： kin=[ar/A0]∕[F/M]t

式中：kin—浸出速率g∕d.㎝2；ar—浸出時間內浸出的有害物質的量㎎；A0 —樣品中原有的有害物質的量㎎；F—樣品暴露的表面積cm2；M—樣品的質量㎎；t—浸出時間,d 2）增容比：指所形成的固化體體積與被固化有害廢物體體的比值 增容比（CR）CR=V2/V1

式中： V1 —— 固化前危險廢物的體積 ； V2——固化體的體積 12.常用固化處理方法類型（按固化劑分）

1.水泥固化

2.石灰固化

3.瀝青固化

4.塑料材料固化

5.有機聚合物固化

6.自膠結固化

7.熔融固化（玻璃固化）

8.陶瓷固化等

備注：(后面的不是重點，考的不多，大家自己看哈)

第五篇：固廢總結

固廢總結

1、固廢：由人類在生產建設、日常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放棄的固態半固態物質，置于容器中的非固態物質，以及法律法規規定納入固廢管理的物質。

2、危廢：列入國家危廢名錄中或者根據國家規定的危險鑒別標準和鑒別方法認定的具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應性和敏感性等一種或一種以上危險特性，以及不排除以上危險特性的固廢。

3、《中華人民共和國固體廢物污染環境防治法》：2004年12月29日修訂，2005年4月1日實施，49類危廢。

4、固廢污染防治技術政策（固廢防治措施）：“資源化”、“無害化”、“減量化”

5、壓實的目的：經過壓實處理，一方面可增大容重、減少固體廢物體積以便于裝卸和運輸，確保運輸安全與衛生，降低運輸成本；另一方面可制取高密度惰性塊料，便于貯存、填埋或作為建筑材料使用。

6、固體廢物壓實工程設計應考慮下列要點： 1)2)3)4)被壓實廢物的物理特征，包括顆粒大小、成分、含水率與容重等。

向壓實器料斗中供料傳輸方式。對壓實后廢物的處理方法與利用途徑。

壓實機械特征參數，包括裝載室的大小、壓頭往返循環時間、機械的體積吞吐量、壓力大小、壓頭貫入度(penetration)、壓實比與單元的外形尺寸等。5)壓實機械的操作特性，包括能源用量、維修要求、操作的簡易性、性能的可靠性、噪音水平、空氣與水的污染控制等要求。6)操作地點選擇，包括位置、高度、道路以及與環境有關的限制因素。

7、固體廢物破碎工程設計應考慮下列要點： 1)2)3)4)5)待破碎物的性質及其破碎后的性質

廢物的物理成分、外形尺寸與破碎后的粒度。

破碎機進料方式與容重。為避免掛料與清理要求，破碎機外殼要有足夠的容量。操作類型（連續或間歇）。

操作特征，包括能源需要，維修、操作的簡易性，性能的可靠性，噪音、空氣與水源的污染控制，防止危險物進入破碎機的措施等。6)7)地點選擇，包括空間、高度、通路、噪音與環境等限制因素。破碎后物料的貯存，以及與下一操作環節的銜接關系。

18、堆肥化(Composting)是在控制條件下，使來源于生物的有機廢物發生生物穩定作用(Biostablization)的過程。具體講就是依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，在一定的人工條件下，有控制地促進可被生物降解的有機物向穩定的腐殖質轉化的生物化學過程，其實質是一種發酵過程。

19、堆肥腐熟度是指成品堆肥的穩定程度。在工程上，它是衡量堆肥反應完成的信號，在農業上，它是堆肥質量的指標。腐熟度的基本含義是：（1）通過微生物的作用，堆肥的產品要達到穩定化、無害化，亦即不對環境產生不良影響；（2）堆肥產品的使用不影響作物的成長和土壤耕作能力。

20、現代化堆肥生產、通常由前（預）處理，主發酵（亦可稱一次發酵，一級發酵或初級發酵）、后發酵（亦可稱二次發酵、二級發酵或次級發酵）、后處理、脫臭及貯存等工序組成。

10、二噁英的控制：P126前五項

11、對焚燒設施排放的大氣污染物控制項目大致包括四個方面：（1）煙塵：常將顆粒物、黑度作為控制指標；（2）有害氣體：包括SO2、HCl、HF、CO和NOx；（3）重金屬元素單質或其化合物：如Hg、Cd、Pb、等；（4）有機污染物：如二惡英，包括多氯代二苯并-對-二惡英（PCDDs）和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）。

12、焚燒四大控制參數：焚燒溫度，攪拌混合程度，氣體停留時間（一般稱為3T）及過剩空氣率

13、二噁英類毒性當量(TEQ)

二噁英類毒性當量因子(TEF)是二噁英類毒性同類物與2，3，7，8－四氯代二苯并－對－二噁英對Ah受體的親和性能之比。二噁英類毒性當量可以通過下式計算：

TEQ＝∑(二噁英毒性同類物濃度×TEF)

14、高位發熱量：又稱總發熱量，是燃料在定壓狀態下完全燃燒，其中的水分燃燒生成的水凝縮成液體狀態。熱量計測得值即為高位發熱量（Hh）。

15、低位發熱量：實際燃燒時，燃燒氣體中的水分為蒸氣狀態，蒸氣具有的凝縮潛熱及凝縮水的顯熱之和2420kJ/kg無法利用，將之減去后即為低位發熱量或凈發熱量，也稱真發熱量（Hl）。

16、煙氣停留時間：燃燒氣體從最后空氣噴射口或燃燒器到換熱面(如余熱鍋爐換熱器等)或煙道冷風引射口之間的停留時間。

17、焚燒爐技術性能指標：

8、污泥處置原則：安全環保、循環利用、節能降耗、因地制宜、穩妥可靠。

9、污泥中所含水分分類：顆粒間的空隙水，約占總水分的70%；毛細水，即顆粒間毛細管內的水，約占20%；污泥顆粒吸附水和顆粒內部水，約占10%。

21、影響堆肥化過程（特別是主發酵）的因素很多，對于快速高溫二次發酵堆肥工藝來說，通風供氧、堆料含水率、溫度是最主要的發酵條件，其他條件包括：有機質含量、顆粒度、碳氮比、碳磷比、pH值等。1)供氧量

實際的堆肥化系統必須提供超出計算需氧量（二倍以上）的過程空氣以保證充分的好氧條件。主發酵強制通風的經驗數據如下：靜態堆肥取0.05 ~ 0.2 Nm3/min·m3堆料，動態堆肥則依生產性試驗確定。2)含水率

7）碳磷比（C/P比）

碳和氮對營養微生物的繁殖是必要的。此外，磷也是非常重要的因素，磷的含量對發酵起很大影響。有時，在垃圾發酵時，添加污泥，其原因之一就是污泥含有豐富的磷。堆肥料適宜的C/P比為75～150。8）pH值

適宜的pH值可使微生物有效地發揮作用，而pH太高或太低都會影響堆肥的效率。一般認為pH值在7.5~8.5時，可獲得最大堆肥速率。

22、簡述厭氧發酵的基本過程，并說明復雜有機物的轉化過程。（1）厭氧發酵的有機物分解代謝過程

1）碳水化合物的分解代謝

一般的碳水化合物包括纖維素、半纖維素、木質素、糖類、淀粉和果膠質等。①纖維素的分解

纖維素酶可以把纖維素水解成葡萄糖，反應式為：

(C6H10O5)n(纖維素)+ n H2O = nC6H12O6(葡萄糖)

葡萄糖經細菌的作用繼續降解成丁酸、乙酸，最后生成甲烷和二氧化碳等氣體。總的產氣過程可用下述的綜合表達式表達：

C6H12O6 = 3CH4+3CO2 ②糖類的分解

先由多糖分解為單糖，然后是葡萄糖的酵解過程，與上述相同。2）類脂化合物的分解代謝

類脂化合物（脂肪、磷脂、游離脂肪酸、蠟酯、油脂），含量很低。主要水解產物是脂肪酸和甘油。甘油轉變為磷酸甘油脂，進而生成丙酮酸。在沼氣菌的作用下，丙酮酸被分解成乙酸，然后形成甲烷和二氧化碳。

3）蛋白質類的分解代謝

這類化合物主要是含氮的蛋白質化合物，在厭氧發酵原料中占有一定的比例。在農家污水和豬圈廢物中，蛋白質的含量最高可達20%。它們的分解過程是在細菌的作用下水解成多肽和氨基酸。其中的一部分氨基酸繼續水解成硫醇、胺、苯酚、硫化氫和氮；另一部分分解成有機酸、醇等其他化合物，最后生成甲烷和二氧化碳；還有一些氨基酸作為產沼細菌的養分形成菌體。（2）厭氧發酵的過程

首先，不溶性大分子有機物（如蛋白質、纖維素、淀粉、脂肪等）經水解酶的作用，在溶液中分解為水溶性的小分子有機物（如氨基酸、脂肪酸、葡萄糖、甘油等）。隨之，這些水解產物被發酵細菌攝入細胞內，經過一系列生化反應，將代謝產物排出體外，由于發酵細菌種群不一，代謝途徑各異，故代謝產物也各不相同。眾多的代謝產物中，僅無機的CO2和H2及有機的“三甲一乙”（甲酸、甲醇、甲胺和乙酸）可直接被產甲烷細菌吸收利用，轉化為甲烷和二氧化碳。其它眾多的代謝產物（主要是丙酸、丁酸、戊酸、乳酸等有機酸，以及乙醇、丙酮等有機物質）不能為產甲烷細菌直接利用。它們必須經過產氫產乙酸細菌進一步轉化為氫和乙酸后，固體廢物含水率的高低主要取決于其物理組成。一般規律是：①有機物百分含量<50%時；最適宜含水率45~50%；②有機物百分含量達到60%時，最適宜含水率也可達到60%；③當無機物灰分多，物料含水率<30%時，微生物繁殖慢、分解過程遲緩，當含水率<12%時，微生物的繁殖會停止。3)倉內溫度及其控制

溫度對微生物生長的影響 嗜溫菌

常濕~38 38~45 45~55 55~60 60~70 >70 激發態 抑制狀態 毀滅期

不適用（菌群萎退）

/ / 嗜熱菌 不適用 可開始生長 激發態

抑制狀態（輕微度）抑制狀態（明顯）

毀滅期 堆肥溫度與微生物生長的關系

溫度(℃)適宜的堆肥化溫度為55~60℃。4)有機質含量

有機質含量高低影響堆料溫度與通風供氧要求。如有機質含量過低，分解產生的熱量將不足以維持堆肥所需要溫度，影響無害化處理，且產生的堆肥成品由于肥效低而影響其使用價值。如果有機質含量過高，則給通風供氧帶來困難，有可能產生厭氧狀態，研究表明堆料最適合的有機含量為20~80%之間。5)顆粒度

對堆肥原料顆粒尺寸應有一定要求，物料顆粒的平均適宜粒度為12~60mm，最佳粒徑隨垃圾物理特性而變化，其中：紙張、紙板等破碎粒度尺寸要在3.8~5.0cm之間；材質比較堅硬的廢物粒度要求小些，在0.5~1.0cm之間；以廚房食品垃圾為主廢物，其破碎尺寸要求大一些，以免碎成漿狀物料，妨礙好氧發酵。

此外，決定垃圾粒徑大小時，還應從經濟方面考慮，因為破碎得越細小，動力消耗越大，處理垃圾的費用就會增加。6）C/N比

有機物被微生物分解速度隨C/N而變。微生物自身的C/N比約4~30，用作其營養的有機物C/N比最好也在此數值范圍內，特別當C/N比在10左右時，有機物被微生物分解速度最大。成品堆肥C/N為10~20作標準來確定和調整原料的C/N比，一般認為城市固體廢物堆肥原料，最佳C/N在26~35：1。

才能被甲烷細菌吸收利用，并轉化為甲烷和二氧化碳。

堆肥化(Composting)是在控制條件下，使來源于生物的有機廢物發生生物穩定作用(Biostablization)的過程。具體講就是依靠自然界廣泛分布的細菌、放線菌、真菌等微生物，在一定的人工條件下，有控制地促進可被生物降解的有機物向穩定的腐殖質轉化的生物化學過程，其實質是一種發酵過程。

23、填埋場選址原則：填埋場選址總原則：以合理的技術、經濟方案，盡量少的投資，達到最理想的經濟效益，實現保護環境的目的。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 運輸距離 場址限制條件 可用土地面積 出入場地道路

地形、地貌及土壤條件 氣候條件 地表水水文

地質和水文地質條件 當地環境條件 地方公眾

（1）壓實后的粘土防滲襯層飽和滲透系數應小于 1.0×10-7cm/s；（2）粘土防滲襯層的厚度應不小于 2m。

?

如果天然基礎層飽和滲透系數小于 1.0×10-5 cm/s，且厚度不小于 2m，可采用單層人工合成材料防滲襯層。人工合成材料襯層下應具有厚度不小于 0.75m，且其被壓實后的飽和滲透系數小于1.0×10-7 cm/s 的天然粘土防滲襯層，或具有同等以上隔水效力的其他材料防滲襯層。

人工合成材料防滲襯層應采用滿足 CJ/T 234 中規定技術要求的高密度聚乙烯或者其他具有同等效力的人工合成材料。

?

如果天然基礎層飽和滲透系數不小于 1.0×10-5 cm/s，或者天然基礎層厚度小于 2m，應采用雙層人工合成材料防滲襯層。下層人工合成材料防襯層下應具有厚度不小于 0.75m，且其被壓實后的飽和滲透系數小于1.0×10-7cm/s 的天然粘土襯層，或具有同等以上隔水效力的其他材料襯層；兩層人工合成材料襯層之間應布設導水層及滲漏檢測層。人工合成材料的性能要求同第 5.5 條。

27、混合后處理判定原則：

28、腐蝕性判定標準： 29/、易燃性判定標準：

24、填埋場氣體的控制系統

控制有主動和被動之分。對于被動控制系統，填埋場中產生氣體的壓力是氣體運動的動力。對于主動控制系統，采用抽真空的方法來控制氣體的運動。對于填埋場主要氣體和微量氣體，被動控制是在主要氣體大量產生時，為其提供高滲透性的通道，使氣體沿設計的方向運動。

25、垃圾滲濾液回灌優缺點: 優點（1）回灌為垃圾層帶來了大量的微生物，同時能在填埋場內形成更有利于垃圾降解的環境，從而加速垃圾的降解速率；（2）回灌污水減少了污染物的溶出負荷加快了污染物的溶出過程，減輕了對環境的潛在污染；

（3）回灌法可以使滲濾液水質得到均化，減輕了處理設施的沖擊負荷，有利于提高處理效果。

缺點（1）不能完全消除滲濾液，仍有大部分滲濾液需外排處理；（2）進水懸浮物過高或者微生物過量繁殖容易造成土壤堵塞，需對滲濾液進行一定的預處理，如控制進水SS或翻耕表層土壤；（3）滲濾液在垃圾層中的循環，導致其氨氮不斷積累，甚至最終使其濃度遠遠高于在非循環滲濾液中的濃度。

26、防滲襯層：設置于生活垃圾填埋場底部及四周邊坡的由天然材料和（或）人工合成材料組成的防止滲漏的墊層。

生活垃圾填埋場應根據填埋區天然基礎層的地質情況以及環境影響評價的結論，并經當地地方環境保護行政主管部門批準，選擇天然粘土防滲襯層、單層人工合成材料防滲襯層或雙層人工合成材料防滲襯層作為生活垃圾填埋場填埋區和其他滲濾液流經或儲留設施的防滲襯層。

? 如果天然基礎層飽和滲透系數小于 1.0×10-7cm/s，且厚度不小于 2m，可采用天然粘土防滲襯層。采用天然粘土防滲襯層應滿足以下基本條件：