《固体废物处理与利用》教学大纲
一、基本信息
课程名称 |
固体废物处理与利用 |
课程编号 |
ENSE4132 |
英文名称 |
Treatment and Utilization of Solid Wastes |
课程类型 |
本专业推荐选修课 |
总学时 |
36 |
理论学时 |
36 |
实验学时 |
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实践学时 |
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学分 |
2 |
预修课程 |
环境监测,环境学,环境化学,环境生物学。 |
适用对象 |
环境科学专业 |
课程简介 (200字左右) |
主要介绍固体废物管理原则以及技术政策体系;固体废物来源、组成与性质;固体废物的收集运输与压实;固体废物破碎分选及脱水干燥技术;固体废物的好氧高温堆肥和厌氧沼气发酵;固体废物焚烧与热解处理;工农业固体废物的处理与利用;危险废物的固化与安全处置;垃圾卫生填埋等。通过该课程的学习,使学生能对固体废物的产生、流通、危害、处理和处置环节以及资源化都有详细的了解,为今后的学习和工作打下基础。 |
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二、教学目标及任务
本门课为环境科学专业的专业选修课。通过讲授使学生系统地了解并掌握固体废物处理与处置的基本概念、方法原理、资源化技术及最终处置等,培养学生分析和解决日益严重的固废污染问题的基本能力,掌握固体废物处理与处置的基本方法,为学生今后从事环境科学管理和研究开发等工作奠定基础。
三、学时分配
教学课时分配
章节 |
章节内容 |
讲课 |
实验 |
实践 |
合计 |
第一章 |
绪论 |
4 |
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4 |
第二章 |
固体废物的收集与运输 |
2 |
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2 |
第三章 |
固体废物的预处理 |
6 |
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6 |
第四章 |
固体废物的物化处理 |
3 |
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3 |
第五章 |
固体废物的热处理 |
4 |
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4 |
第六章 |
固体废物的生物处理 |
6 |
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6 |
第七章 |
固体废物的综合利用 |
6 |
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6 |
第八章 |
固体废物的最终处置 |
3 |
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3 |
第九章 |
危险固体废物及放射性 固体废物的处理与管理 |
2 |
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2 |
合计 |
36 |
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36 |
四、教学内容及教学要求
第一章 绪论
第一节 固体废物的定义、分类及产生量预测
1. 《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》产生的背景及该法的亮点
2. 固体废物的定义
3. 固体废物的分类
4. 固体废物的产生量预测
习题要点:《固废法》的亮点,固体废物的定义,固体废物的产生量计算。
第二节 固体废物的来源、组成及性质
1. 城市垃圾的产生、组成及性质
2. 农业固体废物的来源、类型及性质
3. 工业固体废物的来源、类型及性质
4. 危险废物的来源、类型及鉴别
习题要点:危险废物的类型及鉴别,城市垃圾的化学性质。
第三节 固体废物的危害及污染控制
1. 固体废物的特点
2. 固体废物的污染途径
3. 固体废物的危害
4. 固体废物的控制措施
5. 固体废物的控制和资源化方法
习题要点:固废的危害,固废的资源化方法
第四节 固体废物的管理体系
1. 固体废物管理的法规体系
2. 固体废物污染的控制政策
3. 循环经济与环境保护
习题要点:三化原则,三R原则,三C原则,全过程控制原则,循环经济的概念及技术思路。
本章的重点:固体废物的定义,《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》的解读,固体废物管理的三化原则、三R原则、三C原则和全过程控制原则,固体废物的危害和固体废物的资源化方法,循环经济的概念及技术思路。
本章的难点:固体废物定义的范围,固体废物的污染途径,循环经济的技术思路,固体废物的管理标准,固体废物产生量的预测和计算。
本章的教学要点:
“了解”:固体废物的特点,固体废物的来源和分类,固体废物的管理法规,固体废物的管理制度,固体废物的管理标准,固体废物产生量的预测和计算,城市垃圾的化学性质。
“理解”:《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》的内容和亮点,固体废物的污染途径,固体废物的危害,固体废物的控制措施,危险废物的类型及鉴别。
“掌握”:固体废物的定义,固体废物的资源化的方法,固体废物的管理原则(三化原则、三R原则、三C原则及全过程原则)。
第二章 固体废物的收集与运输
第一节 固体废物的收集与清运
1. 固体废物的收集方式
2. 城市生活垃圾的收集系统
3. 垃圾收集线路的设计原则和收集线路的确定
习题要点:垃圾收集线路的设计原则,连续和非连续收集系统的比较,收集容器的计算,分类收集的原则。
第二节 垃圾中转站的设置
1. 垃圾中转站的类型及分类
2. 垃圾中转站的设置要求
3. 垃圾中转站的选址原则
习题要点:中转站的设置要求及选址原则
第三节 危险固体废物的收集、贮存及清运
1. 危险固废的产生与收集
2. 危险固废的贮存
3. 危险固废的清运
习题要点:危险固体废物收集与运输过程中的注意事项
本章的重点:垃圾收集线路的设计原则,垃圾中转站的设置要求,垃圾中转站的选址原则。
本章的难点:收集容器的设计和计算,收集方案的设计和各系统的管理
本章的教学要点:
“了解”:危险固体废物的收集、贮存及清运,具体收集线路的设计实例,收集方式设计,收集容器的计算。
“理解”:收集方案的确定,收集与运输路线的设计步骤,连续和非连续收集方式的优缺点,分类收集的分类原则。
“掌握”:垃圾收集线路的设计原则,垃圾中转站的设置要求和选址原则。
第三章 固体废物的预处理
第一节 固体废物的压实
1. 固体废物压实的目的和原理
2. 固体废物压实程度的度量
3. 固体废物压实的设备
4. 固体废物压实设备的选用
习题要点:压缩倍数和体积减少百分比的关系,如何选择合适的压实器。
第二节 固体废物的破碎
1. 固体废物破碎的目的和原理
2. 固体废物破碎效果的影响因素
3. 固体废物破碎方法的分类
4. 固体废物破碎的工艺
5. 常见的固体废物破碎设备及其工作原理
6. 其他破碎方法及其优缺点
习题要点:影响破碎效果的因素,如何根据物料的性质选择破碎机?破碎有哪些分类?
第三节 固体废物的分选
1. 手工分选
2. 筛分
3. 重力分选
4. 磁力分选
5. 电力分选
6. 浮选
7. 其他分选方法
习题要点:筛分效率的影响因素,重力分选几种方法的原理?浮选的药剂选择。
第四节 污泥的浓缩、脱水与干燥
1. 概述
2. 污泥的调理
3. 污泥的浓缩
4. 污泥的脱水
5. 污泥的干燥
习题要点:固体废物中水分的存在形式,根据水分的情况选择脱水设备。
本章重点:固体废物的破碎,固体废物的分选,污泥的浓缩和脱水。
本章难点:筛分效率的计算,几种重力分选的工作原理,浮选药剂的选择,污泥调理技术,污泥脱水的机理。
本章教学要点:
“了解”:压实效果、破碎效果、分选效果及脱水效果的度量,压实器的选择,浮选药剂的种类及选择,污泥脱水的机理,污泥的干燥。
“理解”:固体废物破碎的工艺,常见破碎设备的工作原理及适用物料,低温破碎和湿式破碎的优缺点,常见分选设备的工作原理及工作环境,污泥的浓缩和调理方法。
“掌握”:破碎方法的分类,破碎效果的影响因素,固体废物分选的分类,筛分效率的影响因素及设备分类,重力分选的分类及共同的工艺条件,污泥脱水设备的选择。
第四章 固体废物的物化处理
第一节 固体废物的固化
1. 固体废物固化的基本原理及评价指标
2. 水泥固化
3. 石灰固化
4. 沥青固化
5. 塑性材料固化
6. 玻璃固化
7. 自胶结固化
习题要点:水泥固化的影响因素,各种固化的适用范围、优缺点。
第二节 重金属化学稳定化
1. 氧化还原法
2. 吸附法
3. 化学沉淀法
4. 其他方法(离子交换、中和、溶出法等)
习题要点:化学沉淀法的种类,根据毒性的高低确定处置的环境(如水田、旱田的选择)。
第三节 有机污染物氧化解毒
1. 臭氧氧化解毒
2. 过氧化氢氧化解毒
3. 氯氧化解毒
习题要点:三种氧化解毒的原理及适用条件。
第四节 固体废物的化学浸出
1. 浸出理论基础
2. 浸出工艺与设备
3. 目的组分提取与分离
习题要点:化学浸出的应用条件,化学浸出的种类。
本章重点:固体废物固化效果的衡量指标,固体废物的水泥固化处理,各种固化处理的优缺点和适用条件。
本章难点:根据待处理物料的性质决定固化的使用方法,固化处理条件的控制。
本章教学要点:
“了解”:固化剂选择的要求,常见的物化处理的技术。
“理解”:固体废物固化效果的衡量指标,常用的固化方法的原理及工艺,常用的重金属化学稳定化的方法和常用的化学浸出的方法和种类。
“掌握”:水泥固化的影响因素,水泥固化的优缺点,几种固化方式的适用条件。
第五章 固体废物的热处理
第一节 固体废物的焚烧处理
1. 概述
2. 焚烧的定义及原理
3. 热平衡和烟气分析
4. 固体废物焚烧的工艺
5. 固体废物的焚烧设备
6. 高温腐蚀及污染物的防治
习题要点:高位热值和低位热值的计算,焚烧的影响因素,焚烧工艺的组成。
第二节 固体废物的热解处理
1. 概述
2. 热解的定义及原理
3. 热解的影响因素及特点
4. 热解的工艺及设备
5. 几种典型废物的热解
习题要点:热解与焚烧的区别与联系,热解的影响因素,热解的原理及特点。
第三节 固体废物的其他热处理方法
1. 固体废物的焙烧
2. 固体废物的干燥脱水
3. 固体废物的热分解和烧成
习题要点:固体废物的其他热处理方法有哪些?固体废物焙烧的适用对象。
本章重点:固体废物焚烧的原理,焚烧的影响因素,热值的计算,焚烧工艺的组成,热解的定义及原理,热解的特点,热解和焚烧的异同点,热解的工艺分类。
本章难点:热值的计算,焚烧尾气的处理,热解的工艺构成及控制。
本章教学要点:
“了解”:固体废物常用焚烧炉的种类,固体废物热解炉的种类,几种典型废物的热解过程,固体废物的焙烧,固体废物的干燥脱水,固体废物的热分解和烧成。
“理解”:固体废物焚烧炉的工艺组成,焚烧效果的评价,焚烧的烟气处理,热解的特点,废物热解的工艺分类。
“掌握”:固体废物焚烧的原理,热值的计算,焚烧的影响因素,固体废物热解的原理,热解和焚烧的异同点,热解的影响因素。
第六章 固体废物的生物处理
第一节 有机废物的高温堆肥
1. 概述
2. 好氧堆肥的原理及其生物学过程
3. 好氧堆肥的工艺流程及装置
4. 好氧堆肥的影响因素
5. 好氧堆肥处理评价指标
习题要点:堆肥的优点,好氧堆肥的影响因素及调控,好氧堆肥的原理,堆肥腐熟程度的评价。
第二节 固体废物的厌氧消化
1. 概述
2. 厌氧消化的原理及微生物学过程
3. 厌氧消化的影响因素及调控
4. 厌氧消化的工艺
5. 厌氧消化产物的综合利用
习题要点:厌氧消化的原理及微生物学过程,厌氧消化的分类,厌氧消化的影响因素及调控,沼气、沼液及沼渣的综合利用。
第三节 固体废物的微生物浸出
1. 概述
2. 微生物浸出机理
3. 微生物浸出工艺
4. 污泥的生物沥浸处理
5. 细菌浸出处理放射性废渣
习题要点:微生物浸出机理,污泥的生物沥浸处理技术。
第四节 固体废物的其他处理技术
1. 有机固体废物的蚯蚓处理技术
2. 利用蚯蚓处理固体废弃物的优势及局限性
3. 其他生物处理技术
习题要点:有机固体废物的蚯蚓处理技术的特点。
本章重点:好氧堆肥的微生物学过程,好氧堆肥的影响因素,常见的好氧堆肥的工艺,好氧堆肥腐熟程度的判断,厌氧发酵的原理及微生物学过程,厌氧发酵的影响因素,厌氧发酵产物的综合利用。
本章难点:好氧堆肥的微生物学过程及各阶段主要的微生物种类,好氧堆肥需氧量的计算及调控,堆肥原料的调配及各组分的比例,厌氧发酵的影响因素及调控,厌氧发酵的微生物学过程,沼气池运行中问题的解决,微生物浸出机理。
本章的教学要点:
“了解”:可作为堆肥处理的固体废物种类,好氧堆肥各阶段主要的微生物,好氧堆肥的主要设备,好氧堆肥的程序,厌氧发酵工艺的分类,沼气发酵控制条件的常用参数及相互之间的换算,有机固体废物的蚯蚓处理技术。
“理解”:好氧堆肥处置固体废物的优点,好氧堆肥的微生物学过程,好氧堆肥的主要工艺,厌氧发酵的优缺点,厌氧发酵的微生物学过程及微生物种类,微生物浸出机理,污泥的生物沥浸处理技术。
“掌握”:好氧堆肥的原理,好氧堆肥腐熟程度的判断,好氧堆肥的影响因素,厌氧发酵的原理,水压式沼气池的工作原理,厌氧发酵的影响因素,厌氧发酵产物的综合利用。
第七章 固体废物的综合利用
第一节 工业固体废物的综合利用
1. 粉煤灰的综合利用
2. 高炉渣的综合利用
3. 有色金属渣的综合利用
4. 化学工业废渣的利用
习题要点:冶金及电力工业废渣的种类,化学工业废渣的种类,钢渣的综合利用,粉煤灰的综合利用。
第二节 矿业固体废物的综合利用
1. 矿业固体废物的分类及性质
2. 矿业固体废物的综合利用
3. 煤矸石的性质及综合利用
习题要点:煤矸石的综合利用,矿业固体废物的综合利用
第三节 城市生活垃圾的综合利用
1. 概述
2. 建筑垃圾的综合利用
3. 废旧塑料的综合利用
4. 废橡胶的再生利用
5. 废纸的再生利用
6. 废纤维的处理利用
习题要点:垃圾的能源回收和物质回收,常用垃圾的综合利用。
第四节 农村固废的综合利用
1. 概述
2. 人畜排泄物的处理
3. 植物性残体的综合利用
4. 加工性副产品的综合利用
5. 农林固废的其他综合利用
习题要点:农业固废做肥料的特点,植物性残体的综合利用,人畜排泄物的利用,加工性副产品的综合利用。
第五节 城市污泥的综合利用
1. 污泥的分类
2. 污泥的性质和成分
3. 污泥的综合利用
习题要点:污泥的综合利用,污泥的生物沥浸处理技术。
本章重点:城市生活垃圾的综合处理,植物性残体的综合利用,人畜排泄物的利用,农业固废的综合利用方式,粉煤灰的综合利用,钢渣的综合利用,煤矸石的综合利用,污泥的综合利用。
本章难点:城市生活垃圾的综合处理,冶金及电力工业废渣的种类及综合利用,化学工业废渣的种类及综合利用,污泥的生物沥浸处理技术。
本章教学要点:
“了解”:冶金及电力工业废渣的种类及综合利用,化学工业废渣的种类及综合利用,矿业固体废物的分类及性质,废橡胶的再生利用,废纸的再生利用,废纤维的处理利用。
“理解”:粉煤灰的综合利用,钢渣的综合利用,煤矸石的综合利用,废旧塑料的综合利用,建筑垃圾的综合利用,污泥的生物沥浸处理技术。
“掌握”:城市生活垃圾的综合处理,植物性残体的综合利用,人畜排泄物的利用,农业固废的综合利用方式,污泥的综合利用。
第八章 固体废物的最终处置
第一节 海洋处置
1. 海洋倾倒
2. 远洋焚烧
习题要点:海洋处置废物的分类,海洋处置的原则及需考虑的问题。
第二节 陆地处置
1. 土地耕作
2. 土地填埋
3. 深井灌注
习题要点:深井灌注的工艺条件,土地耕作对固体废物原料的要求,土地填埋的地位。
第三节 土地填埋处置
1. 概述
2. 填埋场的规划与设计
3. 土地填埋场的防渗处理
4. 垃圾渗滤液的收集与处理
5. 土地填埋工艺与填埋场的管理
6. 填埋气体的收集与利用
7. 填埋处置技术的发展
习题要点:土地填埋场的选址原则,卫生填埋场的典型工艺流程,垃圾渗滤液的收集与处理,土地填埋场的组成系统。
本章重点:卫生填埋场的典型工艺流程,土地填埋场的选址原则,垃圾渗滤液的收集与处理,填埋气体的收集与利用,土地填埋场的组成系统,海洋处置的原则及需考虑的问题。
本章难点:垃圾渗滤液的估算,填埋气体产生量的预测及利用,土地填埋场的防渗处理,填埋场的规划与设计。
本章教学要点:
“了解”:固体废弃物的海洋倾倒、远洋焚烧处置的特点,法律及处置程序,深井灌注的工艺条件,土地耕作对固体废物原料的要求,垃圾渗滤液的估算,填埋气体产生量的预测,填埋处置技术的发展。
“理解”:海洋倾倒废物的分类,卫生填埋场的典型工艺流程,填埋场的管理,土地填埋场的防渗处理,填埋场的设计。
“掌握”:海洋处置的原则,填埋场的选址原则,填埋场气体的利用,垃圾渗滤液的收集与处理,土地填埋场的组成系统。
第九章 危险固体废物及放射性固体废物的处理与管理
第一节 危险废物的安全处置
1. 安全填埋场结构形式
2. 危险废物的填埋处置技术
3. 安全填埋场的基本要求
4. 安全填埋场系统组成
习题要点:安全填埋场的系统构成,安全填埋场的基本要求。
第二节 放射性固体废物及其安全处置
1. 放射性固体废物分类
2. 放射性固体废物处置的目标和基本要求
3. 低中水平放射性固体废物的处置
4. 高放射性废物的安全处置
习题要点:放射性固体废物分类及处置的目标,高放射性废物的安全处置要求。
本章重点:安全填埋场的系统构成,安全填埋场的基本要求,放射性固体废物处置的目标和基本要求。
本章难点:危险废物处置的注意事项,低中水平放射性固体废物的处置,放射性固体废物分类,放射性固体废物处置的基本要求。
本章教学要点:
“了解”:安全填埋场结构形式,放射性固体废物分类,低中水平放射性固体废物的处置,高放射性废物的安全处置。
“理解”:安全填埋场的系统构成,危险废物的填埋处置技术。
“掌握”:危险废物处置的注意事项,安全填埋场的基本要求,放射性固体废物处置的目标和基本要求。
五、考核方式及要求
本课程的考核根据学生期末考试及平时成绩两部分进行综合考核。期末考试采用闭卷考试方式考核,占总成绩的70%;平时成绩根据学生出勤、作业、课堂讨论情况进行评分,占总成绩的30%。
六、推荐教材及教学参考书
教 材:《固体废物处理处置与资源化》,周立祥编著,中国农业出版社,2007年,标准书号:ISBN 978-7-109-09803-9。
参考书:《固体废物处理与资源化技术》,何品晶编著,高等教育出版社,2011年,标准书号:ISBN 978-7-04-033234-6。
《固体废物处理与处置》,宁平编著,高等教育出版社, 2007年,标准书号: ISBN 978-7-04-020209-0。
《固体废物处理及资源化》,汪群慧编著,化学工业出版社,2003年,标准书号:ISBN 7-5025-4880-7/X·344。
七、说明
固体废物的综合利用部分让同学们按照工业固体废物、矿业固体废物、城市垃圾、农村固体废物和危险固废等部分的处理与资源化分别分组准备课件,上课时汇报,最后进行点评,根据同学们的表现和准备情况计算平时成绩。
大纲修订人:崔春红
大纲审定人:
修订日期:2015年4月30日