有机固体废物热解处理工程设计 环境工程专业 本科毕业论文.docx

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有机固体废物热解处理工程设计环境工程专业本科毕业论文

本科毕业设计

有机固体废物热解处理工程设计

学院环境科学与工程学院

专业环境工程

年级班别

学号

学生姓名

指导教师

2012年6月

设计总说明

随着经济的发展，居民生活水平的提高，有机固体废弃物已经对环境卫生造成了严重的影响。

因此，人们积极探索着更好的处理处置有机固体废弃物的方法。

有机固体废物热解处理工程设计正是探索过程中的一次实践。

本设计的主要内容是依据热解气化技术，在循环流化床气化炉中将有机固体废弃物转换为可燃气，利用可燃气发电，把化学能转化为电能。

在整个设计过程中进行了风烟量计算，系统阻力计算，流化床设计，燃气净化系统设计，风机、内燃机选型等工作。

此外，利用CAD绘制流化床总图、流化床本体图，燃气净化系统图等。

关键词：

有机固体废弃物，循环流化床，热解，气化炉

GeneralSpecificationofDesign

Alongwiththedevelopmentofeconomy,theexaltationofresidents'livingstandard,theorganicsolidwastehasalreadyresultedintheseriousinfluenceonenvironmentalhygiene.Therefore,peopleactivelyinvestigateabetterprocessingtohandlethemethodoforganicsolidwaste.Organicsolidwastepyrolysistreatmentworksdesignisexploredinpractice.

Themaincontentofthisdesignisbasedonpyrolysisandgasificationtechnology,inthecirculatingfluidizedbedgasifierwilloforganicsolidwastesintoangas,useofgaspower,thechemicalenergyintoelectricalenergy.Inthedesignprocessoftheairandgasquantitycomputation,thesystemfrictioncalculation,fluidizedbeddesign,gaspurificationsystemdesign,thefan,internalcombustionenginetypeselectionofthework.

Inaddition,useCADdrawingfluidizedbedgenerallayout,fluidizedbedbodyfigure,gaspurificationsystemgraph,etc.

Keywords:

organicsolidwastes,circulatingfluidizedbed,pyrolysis,gasifier

附录A………………………………………………………………………………………..47

附录B………………………………………………………………………………………..48

附录C………………………………………………………………………………………..49

附录D………………………………………………………………………………………..50

附录E………………………………………………………………………………………..51

1文献综述

目前，我国有机固体废弃物排放量逐年增多，给农村和城市环境造成严重威胁。

厨余垃圾、畜禽粪便、农村秸秆、污泥、食品加工废弃物等有机固体废弃物含有大量病原微生物，有机N、P污染物，并会产生恶臭物质，污染越来越严重，其无害化处理已成为我国可持续发展所无法回避的重大环境问题。

近几年，我国在城市生活垃圾方面的管理发展较快，已经逐步建立了适合我国的国情的管理体系，包括法律法规的建立和完善。

从1989年颁布《中华人民共和国环境保护法》以来，我国陆续实施了很多有关城市固体废弃物管理的法律、法规，如《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》、《城市市容和环境卫生管理条例》、《城市生活垃圾管理办法》等。

在管理制度政策方面，我国正在逐步建立城市分类收集制度、城市垃圾收费制度等。

但对畜禽养殖业和农业固体废弃物的管理起步较晚，还没有形成系统的管理体系。

就全国水平而言，真正达到标准无害化处理的垃圾不到30％。

与许多发达国家相比，中国城市生活垃圾管理体系仍然很不健全，主要表现在缺少对垃圾中有用成分进行回收、利用的管理机制和技术设备，缺少鼓励垃圾减量化的措施，垃圾的全过程管理尚未实现。

随着经济发展、居民生活水平的提高和城市化速度的加快，我们应该积极研究有机固体废弃物减量化、无害化、资源化的新技术新工艺，努力完善各项技术规范与控制标准。

1.1有机固体废弃物的特性

1.1.1有机固体废弃物的物理特性

有机固体废弃物的物理性质与其组成密切相关。

组成不同，物理性质一般也不同。

一般用组成、含水率、容重这三个参数来表示有机固体废弃物的物理性质[1]。

（1）组成

有机固体废弃物的组成一般以各成分含量占有机固体废弃物总质量百分比来表示，即以湿基率表示；亦可按照干基率来表示，即将其烘干后，去掉水分再称量。

（2）含水率

含水率的定义为单位质量固体废弃物中含水量，有质量分数表示。

含水率是有机固体废弃物物理特性的的主要参数，是确定有机固体废弃物处理过程中必不可少的测点项目。

有机固体废弃物的含水率随废弃物种类、成分、季节、气候等条件而变化。

餐厨垃圾含水率较高，一般为70%～90%；污泥含有大量的水分，含水率为75%～99%；城市垃圾和农业废弃物中含水率相对较低。

有机固体废弃物水分的测定一般采用烘干法，温度通常控制在105±1℃，烘干时间应以达到质量恒定为准，一般烘烤4h～5h。

（3）容重

有机固体废弃物在自然状态下单位体积的质量称为有机固体废弃物的容重，以kg/l，kg/m3或t/m3表示。

容重是有机固体废弃物的重要特性之一，它为有机固体废弃物储存空间大小、运输机具大小、处置构筑物和设施规模的选择和设计提供重要依据。

1.1.2有机固体废弃物的化学特性

有机固体废弃物化学特性参数主要有元素组成、挥发份、发热值。

（1）元素组成

元素组成主要指C、H、O、P、S及灰分的质量分数。

有机固体废弃物中化学元素组成是很重要的特性参数，对有机固体废弃物处理工艺的选择和资源化利用程度的评估是非常重要的。

化学元素组成的测定可以为有机固体废弃物是否适宜堆肥化处置生产有机肥料和饲料提供判断依据；也可以估算出有机固体废弃物的发热值，确定有机固体废弃物焚烧处置回收能源的适用性；并可以判断提取其有机化合物及化学元素的可能性。

（2）挥发分

挥发分是指有机固体废弃物中挥发性固体的含量，它是反映废弃物中有机物含量近似值的指标参数。

挥发分以废弃物在600℃下的灼烧来量作为指标，它的测定方向简单、快速。

挥发分为分析有机固体废弃物可生化性，判断能否选用堆肥处理工艺提供依据。

（3）发热值

单位质量有机固体废弃物完全燃烧，并使反应产物回到参加反应物质的起始温度时能放出的热量，称为有机固体废弃物的发热值根据燃烧产物中水分存在状态的不同又分为高位发热值和低位发热值。

高位发热值是指单位质量有机固体废弃物完全燃烧产物中的水分冷凝为0℃的液态水所放出的热量；低位发热值是指单位质量有机固体废弃物完全燃烧后，燃烧产物中的水分冷却为20℃的水蒸气所放出的热量。

有机固体废弃物的发热值对分析燃烧性能，判断能否选用焚烧处理工艺提供重要依据。

例如，当城市生活垃圾的低热值大于3350kJ/kg时，垃圾焚烧过程基本不用加入助燃剂，可以实现自然燃烧。

1.1.3有机固体废弃物的生物特性

有机固体废弃物的生物特性可从两个方面分析。

（1）有机固体废弃物本身所具有的生物性质及对环境的影响

有机固体废弃物来源广泛、种类繁多，包括城乡生活垃圾、畜禽粪便、生活污水和工业有机废水处理产生污泥、作物秸秆、木屑、果皮、蔬菜废弃物等，这些有机固体废弃物本身含有的有机生物体很复杂，其中有不少生物性污染物。

城市生活垃圾中含有多种有害病原菌和寄生虫卵，还含有植物虫害、草籽、昆虫及昆虫卵，造成生物性污染，威胁人体健康。

畜禽粪便和污泥中常会发现更多病原细菌、病毒、原生动物及后生动物，尤其是肠道病原生物体，典型的寄生虫有阿米巴溶组织、各种线虫（如蛔虫、血吸虫、钩虫等），尤其是蛔虫卵，在污水和污泥中广泛存在。

畜禽粪便中的病原微生物和寄生虫卵及其孳生的大量蚊蝇，使畜禽粪便排入环境中病原种类增多，出现病原菌和寄生虫的大量繁殖，造成传染病的爆发流行并传播多种疾病。

据分析畜牧场所在地排放的每毫升污水中平均含33万个大肠杆菌和69万个肠球菌。

有机固体废弃物如管理不善，在自然堆放过程中易于腐败分解，污染环境，尤其是粪便、生活污水污泥，若不进行无害化处理易造成水体的生物性污染，总之有机固体废弃物生物性污染对环境及人体健康带来有害影响，有机固体废弃物资源化、无害化处理对处置对并消灭上述致病性生物体具有十分重要的意义。

（2）有机固体废弃物可生化性

有机固体废弃物通过生物转化使有害污染物的毒性随之改变。

对于有机固体废弃物在环境中的生物转化，微生物起关键作用，有机物质通过微生物氧化以及其他生物转化，可以变成更小更简单的分子，这一过程称为有机物质的生物降解有机固体废弃物中有机物质含量、有机物质的可生物降解性能、生物处理过程中微生物的环境条件都关系到有机固体废弃物生物处理的可行性。

有机固体废弃物含有大量有机物，给生物体提供丰富的碳源及能量，有机固体废弃物中各类不同物质的生化速率和生化分解产物也不同，可溶性有机成分可被微生物直接吸收，生化速率较快，而固体和胶体状的有机污染物首先附着在微生物体外，由微生物分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞就分解速率而言，碳水化合物最快，其次是脂肪、蛋白质，有机固体废弃物中碳水化合物含量较多，其中单糖、二糖类和淀粉极易生物降解，纤维素较难降解，木质素更难降解有研究表明，城市生活垃圾中淀粉含量低，它在生物处理过程中分解速度快，降解完全；而纤维素、木质素是城市有机垃圾和污泥中的主要成分，但它被微生物降解利用的速度相当缓慢。

分析有机固体废弃物可生化性，是选择合适处理工艺的重要依据，但目前还没有适宜的固体废弃物生物处理可行性的定量评价指标和技术方法。

借鉴工业废水生物处理可行性的分析方法，通过BOD5/CODcr值近似反映可降解有机物占全部有机物质的比例，尽管这一方法比较粗糙，但在实际工程中经常用做工业废水生物处理可行性的评定方法。

有机固体废弃物生物转化的过程主要分为两类：

①化学转化，包括热分解、水解、加氢等；②生物化学转化，主要有堆肥化、沼气发酵化，也包括废纤维糖化、蛋白化等生物处理技术。

1.2有机固体废弃物处理的传统方法

由于有机固体废弃物的严重污染，世界各国都在积极探讨处理技术和方法。

有机固体废弃物的处理方法很多，目前有机固体废弃物处理处置技术主要有焚烧、填埋、堆肥与垃圾综合处理技术[2]。

1.2.1焚烧

许多固体废物含有潜在的能量。

可通过焚烧回收利用。

固体废物经过焚烧体积可减少80%到90%，一些有害的固体废物可通过焚烧破坏其组成结构或杀灭细菌，达到解毒、除害的目的。

在我国经济较发达的东部沿海地区，由于人口密度高，土地资源宝贵，越