1、固体废物处理与资源化实验指导华中农业大学华中农业大学资源与环境学院资源与环境学院指导教师指导教师:王砚王砚实验一实验一 固体废物的破碎筛分实验固体废物的破碎筛分实验l实验目的实验目的l掌握固体废物破碎筛分过程掌握固体废物破碎筛分过程l熟悉破碎筛分设备的使用方法熟悉破碎筛分设备的使用方法l实验原理实验原理l固体废物的破碎是固体废物由大变小的过程固体废物的破碎是固体废物由大变小的过程,利用利用粉碎工具对固体废物施力而将其破碎粉碎工具对固体废物施力而将其破碎,所得产物根所得产物根据粒度的不同据粒度的不同,利用不同筛孔尺寸的筛子将物料中利用不同筛孔尺寸的筛子将物料中小于筛孔尺寸的细物粒透过筛面小于筛孔
2、尺寸的细物粒透过筛面,大于筛孔尺寸的大于筛孔尺寸的粗物粒留在筛面上粗物粒留在筛面上,从而完成粗从而完成粗细分离的过程。细分离的过程。实验一实验一 固体废物的粉碎筛分实验固体废物的粉碎筛分实验l实验设备和材料实验设备和材料l实验步骤实验步骤l废渣在废渣在70烘烘24h，冷却，称取，冷却，称取300g于粉碎机中粉于粉碎机中粉碎碎3min，清出后称重，清出后称重l按筛目由大至小的顺序排列，连续往复摇动按筛目由大至小的顺序排列，连续往复摇动15min，分别记录筛下和筛下产物，计算不同粒度物料所占分别记录筛下和筛下产物，计算不同粒度物料所占百分比。百分比。实验一实验一 固体废物的粉碎筛分实验固体废物的粉
3、碎筛分实验l数据记录及计算数据记录及计算l注意事项注意事项l筛分过程中，筛子要有倾斜度筛分过程中，筛子要有倾斜度l粉碎设备启动后，远离设备粉碎设备启动后，远离设备l启动粉碎设备前要仔细检查粉碎机是否处理安全工启动粉碎设备前要仔细检查粉碎机是否处理安全工作状态作状态实验一实验一 固体废物的粉碎筛分实验固体废物的粉碎筛分实验l思考题思考题l废渣进行破碎和筛分的目的是什么？废渣进行破碎和筛分的目的是什么？l为什么要在试样干燥后再进行粉碎筛分？为什么要在试样干燥后再进行粉碎筛分？实验二实验二 垃圾的热值测定垃圾的热值测定l实验目的实验目的l掌握热值测定的方法和热量仪的基本操作方法掌握热值测定的方法和热
4、量仪的基本操作方法l实验原理实验原理l操作温度为操作温度为20、热量仪中水体积一定、水纯度稳定的、热量仪中水体积一定、水纯度稳定的条件下，条件下，C为常数，氧弹热量仪系统的热容量是固定的，为常数，氧弹热量仪系统的热容量是固定的，当可燃垃圾燃烧发热时，会引起热量仪中水温变化当可燃垃圾燃烧发热时，会引起热量仪中水温变化（t），通过探头而得到垃圾的发热量。），通过探头而得到垃圾的发热量。mqtCQtmqCmtCq实验二实验二 垃圾的热值测定垃圾的热值测定l实验设备实验设备l氧弹式热量计氧弹式热量计l实验步骤实验步骤l启动电脑及氧弹热量仪，按屏幕提示，从内桶中慢启动电脑及氧弹热量仪，按屏幕提示，从内桶
5、中慢慢加注蒸馏水或去离子水，让内桶水位保持在慢加注蒸馏水或去离子水，让内桶水位保持在2/3水位左右，直至屏幕提示水位左右，直至屏幕提示“将溢水口打开将溢水口打开”，放置，放置24h使水温与室温平衡使水温与室温平衡l仪器预热仪器预热30min实验二实验二 垃圾的热值测定垃圾的热值测定l实验步骤实验步骤l称取待测样称取待测样0.30001.5000g，放入燃烧锅内，装，放入燃烧锅内，装好点火丝好点火丝l装好氧弹头，放入自动桶内待测装好氧弹头，放入自动桶内待测l在电脑软件中设置好参数后，开始测定在电脑软件中设置好参数后，开始测定l测试完毕后，读数即可测试完毕后，读数即可l数据记录及处理数据记录及处理
6、实验二实验二 垃圾的热值测定垃圾的热值测定l注意事项注意事项l点火丝不能碰到坩埚点火丝不能碰到坩埚l氧弹每次工作前要加入氧弹每次工作前要加入10mL水，充氧需稳定水，充氧需稳定30sl工作时，实验室关好门窗工作时，实验室关好门窗l思考题思考题l为何氧弹每次工作之前要加为何氧弹每次工作之前要加10mL水？水？l影响热值测定的因素有哪些？影响热值测定的因素有哪些？l热值达到多少固体废物才能采用焚烧法处理？热值达到多少固体废物才能采用焚烧法处理？实验三实验三 废塑料的热解实验废塑料的热解实验l实验目的实验目的l通过对废塑料热解，回收轻质汽油通过对废塑料热解，回收轻质汽油l初步掌握热解的试验研究方法初
7、步掌握热解的试验研究方法l实验原理实验原理l条件：无氧加热条件：无氧加热l过程：大分子裂解、小分子聚合交叉进行过程：大分子裂解、小分子聚合交叉进行l产品：气、液、固产品：气、液、固实验三实验三 废塑料的热解实验废塑料的热解实验l实验设备实验设备l热解装置热解装置l实验步骤实验步骤l称取称取10g废塑料碎片放入干燥的蒸馏烧瓶中，密封废塑料碎片放入干燥的蒸馏烧瓶中，密封l安装好实验装置安装好实验装置l接好冷凝管，开冷却水接好冷凝管，开冷却水l加热至完全分解加热至完全分解l称量有机液体重量及残渣质量称量有机液体重量及残渣质量实验三实验三 废塑料的热解实验废塑料的热解实验l数据记录及处理数据记录及处理
8、l注意事项注意事项l设备保持密封设备保持密封l加热开始后，控制温度上升速度加热开始后，控制温度上升速度l思考题思考题l如何可以使加热均匀，不至外焦内生？如何可以使加热均匀，不至外焦内生？l分析影响转化率的因素。分析影响转化率的因素。l根据实验数据分析，如何可以获得更多的液体产物呢？根据实验数据分析，如何可以获得更多的液体产物呢？l在整个工艺过程中存在着哪些环境污染问题？在整个工艺过程中存在着哪些环境污染问题？实验四实验四 有害废物的固化处理和毒有害废物的固化处理和毒性浸出实验性浸出实验l实验目的实验目的l了解固化处理的基本原理了解固化处理的基本原理l初步掌握用固化法处理有害废物的研究方法初步掌
9、握用固化法处理有害废物的研究方法l熟悉固化体的毒性浸出方法熟悉固化体的毒性浸出方法l实验原理实验原理l固化剂：水泥，加水发生胶凝反应固化剂：水泥，加水发生胶凝反应l固化过程：凝胶包容、反应沉淀固化过程：凝胶包容、反应沉淀l实验设备实验设备l胶砂搅拌机、胶砂振动台、强度试验机、水平振动机、原子胶砂搅拌机、胶砂振动台、强度试验机、水平振动机、原子吸收信、浸出注装置等吸收信、浸出注装置等实验四实验四 有害废物的固化处理和毒有害废物的固化处理和毒性浸出实验性浸出实验l实验步骤实验步骤l制作固化体制作固化体l强度测定强度测定l有毒物浸出速率测定有毒物浸出速率测定l毒性浸出实验毒性浸出实验实验四实验四 有
10、害废物的固化处理和毒有害废物的固化处理和毒性浸出实验性浸出实验l实验步骤实验步骤l制作固化体制作固化体l称取铬渣（已粉碎至称取铬渣（已粉碎至60目）目）400g、黄砂、黄砂700g、水泥、水泥600g于搅拌锅内，安装好于搅拌锅内，安装好l启动搅拌机启动搅拌机1015s后，缓缓加入适量的水，后，缓缓加入适量的水，180s5s后停机后停机l迅速倾入置于振动台上的模具内，振动迅速倾入置于振动台上的模具内，振动12min，刮平，刮平，自然养护自然养护24h，脱模，脱模l强度测定强度测定l分别于强度试验机上测定分别于强度试验机上测定7d、28d龄期强度龄期强度实验四实验四 有害废物的固化处理和毒有害废物
11、的固化处理和毒性浸出实验性浸出实验l实验步骤实验步骤l有毒物浸出速度的测定有毒物浸出速度的测定l将固化试块破碎后，将通过将固化试块破碎后，将通过20目筛的试料装入浸出柱目筛的试料装入浸出柱中，将蒸馏水以中，将蒸馏水以12mL/min的流量注入装有试料的浸出的流量注入装有试料的浸出柱中，每柱中，每0.5h收集一次渗漏液收集一次渗漏液,在原子吸收仪上测定其在原子吸收仪上测定其浓度，绘制曲线。浓度，绘制曲线。l毒性浸出实验毒性浸出实验l称取称取5.0g粒径粒径5mm以下的固化体干样置于以下的固化体干样置于200mL具塞具塞聚乙烯瓶中，加入聚乙烯瓶中，加入50mL去离子水后置于水平振荡机上去离子水后置
12、于水平振荡机上振荡振荡1h，静置、过滤，滤液上原子吸收仪上测定其浓，静置、过滤，滤液上原子吸收仪上测定其浓度。同时做空白。度。同时做空白。实验四实验四 有害废物的固化处理和毒有害废物的固化处理和毒性浸出实验性浸出实验l数据记录及处理数据记录及处理l注意事项注意事项l固化块制作过程中，水的加入速度要慢些固化块制作过程中，水的加入速度要慢些l模具使用前后必须清理干净，并涂上一层机油模具使用前后必须清理干净，并涂上一层机油l思考题思考题l水泥固化过程中所发生的化学反应是怎样的？水泥固化过程中所发生的化学反应是怎样的？l水泥固化块为何要养护一段时间？水泥固化块为何要养护一段时间？l影响水泥固化的因些有
13、哪些？影响水泥固化的因些有哪些？l进行毒性浸出实验的现实意义是什么？进行毒性浸出实验的现实意义是什么？实验五实验五 固体废物的好氧堆肥实验固体废物的好氧堆肥实验l实验目的实验目的l掌握垃圾好氧堆肥的基本流程掌握垃圾好氧堆肥的基本流程l掌握堆肥影响因素在实际操作过程的控制方法掌握堆肥影响因素在实际操作过程的控制方法l实验原理实验原理l堆肥原理堆肥原理l条件：有氧条件：有氧l过程：好氧微生物对有机废物的吸收、氧化、分解的生化过过程：好氧微生物对有机废物的吸收、氧化、分解的生化过程程l产物：堆肥产物：堆肥l生物降解度测定原理生物降解度测定原理l利用硫酸和重铬酸钾迅速混合时所产生的热来氧化有机质，利用
14、硫酸和重铬酸钾迅速混合时所产生的热来氧化有机质，剩余重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量来剩余重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量来计算有机碳的含量计算有机碳的含量实验五实验五 固体废物的好氧堆肥实验固体废物的好氧堆肥实验l实验原理实验原理l腐熟度的测定原理腐熟度的测定原理l垃圾堆肥过程中，可借助测定其淀粉量来鉴定堆肥的腐垃圾堆肥过程中，可借助测定其淀粉量来鉴定堆肥的腐熟程度。淀粉与碘可形成络合物，利用这种络合物的颜熟程度。淀粉与碘可形成络合物，利用这种络合物的颜色变化来判断堆肥降解程度。当堆肥降解尚未结束时，色变化来判断堆肥降解程度。当堆肥降解尚未结束时，堆肥淀粉未完全分
15、解，遇碘形成的络合物呈现蓝色，堆堆肥淀粉未完全分解，遇碘形成的络合物呈现蓝色，堆肥完全腐熟时，物料中的淀粉已完全降解，加碘即呈黄肥完全腐熟时，物料中的淀粉已完全降解，加碘即呈黄色。从堆肥降解开始至结束，络合物的颜色次序为深蓝、色。从堆肥降解开始至结束，络合物的颜色次序为深蓝、浅蓝、灰、绿、黄浅蓝、灰、绿、黄实验五实验五 固体废物的好氧堆肥实验固体废物的好氧堆肥实验l实验设备实验设备l好氧堆肥装置好氧堆肥装置l实验步骤实验步骤l堆肥过程堆肥过程l生物降解度的测定生物降解度的测定l腐熟度的测定腐熟度的测定实验五实验五 固体废物的好氧堆肥实验固体废物的好氧堆肥实验l实验步骤实验步骤l堆肥过程堆肥过程
16、l称取称取15kg厨余垃圾，厨余垃圾，3kg锯木屑，混合均匀后装入堆肥锯木屑，混合均匀后装入堆肥装置中装置中l每天充分搅拌两次，并留出每天充分搅拌两次，并留出35个气孔，通风个气孔，通风35minl每天测量其温度两次，记录下其温度变化，直至堆肥腐每天测量其温度两次，记录下其温度变化，直至堆肥腐熟熟实验五实验五 固体废物的好氧堆肥实验固体废物的好氧堆肥实验l实验步骤实验步骤l生物降解度的测定生物降解度的测定l称取称取0.05g干原料（已磨细）于干原料（已磨细）于250mL三角瓶，准确加三角瓶，准确加入入1/3 mol/L 的重铬酸钾溶液的重铬酸钾溶液5mL，混合均匀后加入浓，混合均匀后加入浓硫酸
17、硫酸10mL，静置，静置30min，加水稀释至，加水稀释至150mL左右，加左右，加入试亚铁灵指示液入试亚铁灵指示液10滴，用滴，用0.25 mol/L硫酸亚铁溶液滴硫酸亚铁溶液滴定，溶液颜色由黄色经绿色至刚出现砖红色不褪即为终定，溶液颜色由黄色经绿色至刚出现砖红色不褪即为终点。点。l以上同样方法做空白，记录以上同样方法做空白，记录V0实验五实验五 固体废物的好氧堆肥实验固体废物的好氧堆肥实验l实验步骤实验步骤l腐熟度的测定腐熟度的测定l取不同时间的堆肥料取不同时间的堆肥料1g置于置于100mL烧杯中，滴入烧杯中，滴入9滴酒滴酒精使其湿润精使其湿润l小心加入小心加入20mL 36%的高氯酸，静
18、置，过滤的高氯酸，静置，过滤l加入加入20mL碘反应剂到滤液中并加以搅动取几滴滤液至碘反应剂到滤液中并加以搅动取几滴滤液至白色板上，观察其颜色变化白色板上，观察其颜色变化实验五实验五 固体废物的好氧堆肥实验固体废物的好氧堆肥实验l数据记录及处理数据记录及处理l注意事项注意事项l原料要破碎到合适粒度原料要破碎到合适粒度l注意堆肥过程中温度变化注意堆肥过程中温度变化l生物降解度的测定中浓硫酸、重铬酸钾后，均要求生物降解度的测定中浓硫酸、重铬酸钾后，均要求其与样品充分混合其与样品充分混合l思考题思考题l原料中加入锯木屑的作用是什么？原料中加入锯木屑的作用是什么？实验六实验六 农作物秸秆制备活性炭农作
19、物秸秆制备活性炭l实验目的实验目的l掌握农作物秸秆炭化的基本原理掌握农作物秸秆炭化的基本原理l实验原理实验原理l作物秸秆中含碳作物秸秆中含碳43%52%，是制备活性炭的良好，是制备活性炭的良好原料原料l磷酸是中强酸，具有脱水性，阻燃性，同时阻止含磷酸是中强酸，具有脱水性，阻燃性，同时阻止含碳挥发物形成碳挥发物形成l生物碳被磷酸固定后，高温下形成微孔结构，生成生物碳被磷酸固定后，高温下形成微孔结构，生成活性炭活性炭实验六实验六 农作物秸秆制备活性炭农作物秸秆制备活性炭l实验设备实验设备l马弗炉、分光光度计、水平振荡机、烘箱马弗炉、分光光度计、水平振荡机、烘箱l实验步骤实验步骤l活性炭的制备活性炭
20、的制备l亚甲基蓝脱色力的测定亚甲基蓝脱色力的测定实验六实验六 农作物秸秆制备活性炭农作物秸秆制备活性炭l实验步骤实验步骤l活性炭的制备活性炭的制备l作物秸秆晒干后截成作物秸秆晒干后截成23cm长备用长备用l取取20g左右物料，用左右物料，用250mL 40%磷酸溶液浸泡磷酸溶液浸泡2448hl挤干物料，装入坩埚中，放入马弗炉中挤干物料，装入坩埚中，放入马弗炉中400下保温下保温2h，冷却后，淋洗，烘干，磨细待用冷却后，淋洗，烘干，磨细待用l亚甲基蓝脱色力的测定亚甲基蓝脱色力的测定l称取炭样称取炭样0.1g(精确到精确到0.001g)于塑料瓶中，加入合适的于塑料瓶中，加入合适的亚甲基蓝试液亚甲基蓝试液l恒温振荡机上（恒温振荡机上（25，110r/min）振荡）振荡20min，过滤，过滤l滤液在分光光度计上于滤液在分光光度计上于565nm处测吸光值处测吸光值实验六实验六 农作物秸秆制备活性炭农作物秸秆制备活性炭l数据记录及处理数据记录及处理l注意事项注意事项l浸泡时要每隔浸泡时要每隔12h搅拌一次搅拌一次l坩埚、物料要事物烘干坩埚、物料要事物烘干l坩埚放入马弗炉或取出时均要注意温差引起的炸裂坩埚放入马弗炉或取出时均要注意温差引起的炸裂l思考题思考题l为何物料浸泡进要每隔为何物料浸泡进要每隔12h搅拌一次？搅拌一次？l磷酸的作用是什么？磷酸的作用是什么？
