《固体废物处理与处置》教学大纲

《固体废物处理与处置》课程教学大纲
Solid waste treatment and disposal
课程代码：33124025课程性质：专业基础课，必修
适用专业：环境工程总学分数：2.5
总学时数：40 修订年月：2017年4月、2019年6月
一、课程简介
课程简介(中文)：
《固体废物处理与处置》是环境工程专业的专业核心课程，是一门工程技术应用性课程，所涉及的理论体系有物理化学、化工原理、机械工程、土木工程和技术经济等诸多领域，存在多学科的交叉和技术结合。

本课程主要包括：固体废物管理的基本概念与方法、固体废物物化处理的基本原理与思想、热处理的基本原理和热解的关键技术、生物处理的基本原理和工艺、垃圾填埋处置的基本原理及填埋气高附加值利用技术。

本课程的学习目的在于使学生掌握固体废物处理与处置的基本概念，基本原理和技术方法。

要求学生在牢固掌握固体废物处理处置基本原理的基础上，具备对固体废物的处理与资源化利用的研究、设计、施工和管理等能力，为学生从事环境保护领域的相关工作打下坚实的理论和实践基础。

Course introduction：
Solid waste treatment and disposal is the core course of environmental engineering major, and it is an applied course of engineering technology. The theoretical system involved includes physical chemistry, chemical principle, mechanical engineering, civil engineering, technical economy and many other fields. There are interdisciplinary and technical combination. This course mainly includes the basic concepts and methods of solid waste management, the basic principles and ideas of solid waste physical-chemical treatment, the basic principles of heat treatment and key technologies of pyrolysis, the basic principles and technologies of biological treatment, the basic principles and technologies of landfill disposal and high value-added landfill gas utilization. The purpose of this course is to enable students to grasp the basic concepts, principles and techniques of solid waste treatment and disposal.Students are required to firmly grasp the basic principles of solid waste treatment and disposal, and have the ability to study, design, construction and management of solid waste treatment and resource utilization, so as to lay a solid theoretical and practical foundation for students to engage in relevant work in the field of environmental protection.
二、课程学习目标
通过本课程的理论教学，使学生具备以下能力：
1、掌握固体废物处理与处置的基本概念、基本原理和技术方法，能针对特定条件，在
固体废物处理工艺选择和设计过程中建立数学模型，并利用合理的边界条件和基本工艺参数求解（支持毕业要求1.2）；
2、针对固体废物处理中复杂环境控制工程问题，在问题分析获得有效结论的基础上，能够采取多种技术手段设计固体废物处理工艺，能够设计固体废物处理中复杂问题的解决方案（支持毕业要求4.3）；
3、能够通过固体废物处理工艺系统中有关参数的优化控制，综合标准要求、法律要求等具体条件和信息，得到符合实际情况的合理有效的结论（支持毕业要求4.4）；
4、能够针对固体废物处理与处置工程实践，锻炼解决实际固体废物资源化的工程能力，注重循环经济理念的培养，能设计固体废物最终处理处置方案（支持毕业要求7.2）。

本课程的学习目的在于使学生掌握固体废物处理与处置的基本概念，基本原理和技术方法。

要求学生在牢固掌握固体废物处理处置基本原理的基础上，具备对固体废物的处理与资源化利用的研究、设计、施工和管理等能力，为学生从事环境保护领域的相关工作打下坚实的理论和实践基础。

教学目标对毕业要求指标点的支撑关系
三、课程教学内容及基本要求
第一章固体废物的环境问题及其管理（2学时）
1、教学目标：
了解固体废物、危险废物的基本概念及对环境的影响；理解固体废物的环境影响，各种类型固体废物的管理及经济技术政策，应用循环经济理论处理城市生活垃圾；学会查阅固体废物处理与处置相关国标及文献资料，并根据实际情况进行分析。

2、教学内容：
本章主要介绍固体废物定义、分类、污染特点及其环境影响，典型的固体废物污染事故，我国固体废物产生和管理现状，管理原则，管理体系，及管理标准体系。

3、教学要求：
1) 了解固体废物的定义、分类、污染特点及其环境影响；
2) 熟悉我国固体废物的产生和管理现状；
3) 熟悉各种类型固体废物的管理及经济技术政策。

4、重点与难点：
重点：固体废物的性质、污染特点，危险废物定义及其目录和鉴别标准。

难点：危险废物目录及其鉴别。

5、教学活动：
课前预习：固体废物的定义、污染特点等，危险废物定义及其目录和鉴别标准。

课堂讲授：以长沙铬渣污染事故的原因、危害及修复为案例，讲授固体废物、危险废物等基本定义、特性及其环境影响，以及我国固体废物的管理政策及标准体系。

课后作业：
查找文献资料，根据学号选取铅酸蓄电池（学号1-6）、电镀污泥（学号7-13）、废机油（学号14-19）、废塑料（学号20-26）、废旧轮胎（学号27-33）、废旧线路板（学号34-39）、生活垃圾焚烧飞灰（学号40-46），分析其来源及成分特性、主要环境危害、目前国内外处理处置研究进展，无害化和资源化利用等产业化方面的主要工艺流程及其优缺点？你认为比较好的处理方法是什么，说明理由（不少于3500字，在作业中要标出文献出处）附上10篇以上相关参考文献（最近10年）
第二章固体废物的产生、特征及采样方法（2学时）
1、教学目标：
介绍固体废物产生量的测算、物理和化学性质、采样方法，使学生了解固体废物产率及产生量的影响因素、物理和化学性质的测定方法、采样方法的应用条件；使学生掌握减少固体废物产生的技术手段、应用物理和化学性质选择和设计处理工艺方案的思路。

2、教学内容：
主要介绍固体废物产生量的预测方法，物理及化学性质，采样方法。

结合固体废物物理、化学性质，引导如何减少废物的产生，并阐述结合所处理的固体废物进行工艺设计的方法。

3、教学要求：
1)了解生活垃圾的物理、化学、生物等性质；
2)掌握固体废物的采样方法；
3)掌握危险废物的性质，热值的计算方法，提高结合性质加以工业应用的能力。

4、重点与难点
重点：固体废物物理和化学测定的方法原理和操作程序，初步建立源头减量的固体废物防治思想。

难点：根据固体废物性质特征，确定处理工艺方案的设计思想。

5、教学活动：
课前预习：生活垃圾的物理、化学、生物等性质。

课堂讲授：固体废物产生量的预测方法、采样方法、危险废物的性质、热值的计算方法等。

课后作业：固体废的水分、挥发分、固定碳、可燃分和灰分的含义及相互作用关系；电镀污泥危险废物的鉴定；典型生活垃圾中有机组分的化学组分表达式计算。

第三章固体废物的收集、运输及转运系统（4学时）
1、教学目标：
介绍固体废物收集方式与生活垃圾分类收集的要求，以广州市垃圾分类的最近要求为案例，通过辨析和结合实际进行垃圾分类的环境教育，并理顺生活垃圾分类的执行原则；使学生了解固体废物收运系统及其分析方法，明确拖曳容器式和固定容器式在时间耗用、成本计算等方面差异，熟悉不同收运方式的应用条件；使学生掌握固体废物收集路线确定、转运系统应用的原则要求，结合实际应用需要对转运站选址、设计和运营提出合理思路。

2、教学内容：
主要介绍城市生活垃圾的搬运及贮存，移动容器收集操作方法基本概念；移动容器收集操作方法的计算，固定容器收集操作方法的基本概念及其计算；生活垃圾收运路线设计，城市生活垃圾的转运及中转站的设置。

3、教学要求：
1)了解固体废物收集、运输、贮存的基本概念；
2)理解城市生活垃圾的转运及中转站设置；
3）掌握城市生活垃圾的中转站的工艺设计计算。

4、重点与难点
重点：垃圾分类的必要性和社会意义，收运系统设计的时间消耗和成本核算方法。

难点：结合垃圾运输及转运站运营的污染防治问题，树立结合法律法规要求进行科学规划和优化运营的系统思维。

5、教学活动：
课前预习：固体废物收集、运输、贮存的基本概念。

课堂讲授：城市生活垃圾的转运及中转站设置；城市生活垃圾的中转站的工艺设计计算等。

课后作业：城市生活垃圾的中转站的工艺设计计算；课后习题P89-90页作业4、5、7题。

第四章固体废物的压实、破碎及分选处理技术（4学时）
1、教学目标：
介绍预处理方法在固体废物处理与资源化中的作用，通过对预处理方法原理、相互关联性与设备配套的了解，使学生熟悉固体废物压实、破碎、分选预处理等主要技术方法、设备选型、工序或设备之间的组合、工序的关键控制因素和操作维护；掌握固体废物预处理方案的选择、设计、设备选择和组合以及实施应用。

2、教学内容：
主要介绍固体废物预处理技术应用的目的和概述，固体废物压实的原理、压实程度及其影响因素，压实机械及压实器的选择等。

介绍几种常见的破碎技术、破碎机械设备，并介绍特殊破碎技术的原理。

介绍分选的定义及其效果的评价指标，各种分选的概念、分类、影响因素和不同分选机械设备等。

3、教学要求：
1)了解固体废物压实、破碎、分选的基本概念；
2)掌握固体废物的分选回收工艺系统。

4、重点与难点
重点：预处理方法的技术方法、设备选型及其应用条件，工序组合和关键控制方法和原理。

难点：结合所处理固体废物的具体情况，综合预处理技术和设备的应用条件和优势，根据客户目标要求从技术、经济、环境和社会等多方面提出合理的处理工艺方案。

5、教学活动：
课前预习：固体废物压实、破碎、分选等基本概念。

课堂讲授：以案例引出固体废物预处理的应用目的和要求，并在案例中反映相关工序组合的原则，科学合理应用相关预处理方法的重要意义。

介绍常见的破碎技术、破碎机械设备，
并介绍特殊破碎技术的原理；介绍分选的定义及其效果的评价指标，筛分的概念、分类、影响因素和不同筛分机械等。

课后作业：P112页作业2、3、5、8、9题。

第五、十二章污泥处理技术（4学时）
1、教学目标：
通过本章的学习了解污泥的基本概念、分类、性质、国内外处理处置现状。

理解各污泥处理技术的特点和使用范围。

掌握典型污泥调理脱水减毒技术原理及典型处理工艺。

2、教学内容：
（1）污泥特性和特征污染物
工业分析：含水率、挥发分、灰分、固定碳；元素分析：C、H、O、N、P、S、Cl等；低位热值：印染污泥均值7749.9 kJ kg-1(含水率64.5%) ；重金属：Zn、Cr、Cu、Ni、Pb、Cd ；特征有机污染物：PAHs、AAs、PAEs、氯苯、二噁英等POPs；脱水性能：SRF、TTF、CST、粒径分布、孔隙率。

（2）市政污泥化学调理脱水
以市政污泥的芬顿-CaO高级氧化调理为例，讲解市政污泥调理过程中EPS破解和结合水的释放机理，EPS中的多糖、蛋白质和核酸和水分子之间氢键形成的影响因素和键合机理。

（3）印染污泥化学调理脱毒
以印染污泥的超声-芬顿高级氧化调理为例，讲解其特征污染物PAHs的化学反应途径和过程机理。

3、教学要求：
1)了解污泥的基本概念、分类、性质、国内外处理处置现状；
2)理解市政污泥和印染污泥的基本性质、特征污染物及其生物有效性；
3)掌握城市污泥调理过程中EPS破解机理和典型工艺技术路线；印染污泥调理过程毒害性有机物的降解去除机理和典型工艺技术路线。

4、重点与难点
重点：跟污泥脱水脱毒相关的性质及其特征污染物、市政污泥化学调理过程中EPS破解和结合水的释放机理，印染污泥芬顿调理过程中PAHs的去除机理；
难点：市政污泥调理过程中EPS破解和结合水的释放机理，EPS中的多糖、蛋白质和核酸和水分子之间氢键形成的影响因素和键合机理；印染污泥芬顿调理过程中PAHs的羟基
自由基化学反应途径和降解机理。

5、教学活动：
课前预习：了解污泥的基本概念、分类、性质、国内外处理处置现状。

课堂讲授：跟污泥脱水脱毒相关的性质及其特征污染物；典型污泥的物理、化学、生物法处理技术及其特点；城市污泥调理过程中EPS破解机理；印染污泥芬顿调理过程中毒害性有机物的脱毒机理。

课后作业：P132页交作业2、6题。

其他：
（1）印染废水生物处理过程中，其中有机物的去向（以多环芳烃PAHs为例）有哪些方面？请画出物料平衡示意图。

（学号1-15）
（2）现在需要对某城市污水处理厂的二沉池污泥（含水率99.3%）进行脱水干化处理，使其含水率达到30%，请设计一条合理的工艺路线，并说明理由？（学号16-30）（3）某印染企业产生印染污泥100吨/天（含水率99.5%），其中∑16 PAHs平均8600 ng/g；现在需要对其进行脱毒处理，其中PAHs的去除率不低于70%，设计一条合理的技术路线，并进行分析说明？（学号31-46）
第六章固体废物的固化/稳定化处理技术（4学时）
1、教学目标：
介绍危险废物（有害废物）固化、稳定化处理方法在危险废物无害化与资源化中的作用，通过对稳定化（固化）处理物理化学原理、所需工序及设备、应用条件及适用对象、效果评价等了解，使学生熟悉危险废物水泥固化、石灰固化、无害化处理等主要技术方法、应用条件、设备选型、前后工序及设备的组合、操作过程的关键控制因素；使学生掌握危险废物（有害废物）处理方案的选择、设计、设备选择和组合以及实施应用。

2、教学内容：
以案例提升课堂教学的现实感，凸显技术方法工程应用的需求和社会价值。

主要介绍固化及稳定化基本概念、原理、步骤。

固化/稳定化产物性能的评价方法；化学稳定处理技术：氢氧化物、硫化物、硅酸盐、碳酸盐、利用CO2的加速碳酸化、磷酸盐、亚铁盐、无机和有机螯合物等化学稳定化；固化技术：水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、热固性材料固化、玻璃固化、自胶结固化、熔融固化、高温烧结固化、土壤聚合物固化。

3、教学要求：
1)理解有关危险废物固化/稳定化技术的基本原理、操作方法和程序、主要设备、应用
对象和优缺点；
2) 以案例提升课堂教学感性认识，凸显工程应用的需求和社会价值，掌握水泥固化等固化处理技术及典型的应用范例。

4、重点与难点
重点：危险废物固化/稳定化处理的技术原理、设备选择及其应用条件，跟前后工序的结合及关键控制参数。

难点：结合所处理的相应危险废物具体情况，根据固化/稳定化技术的应用条件和特点，参照国家危险废物法律法规和标准要求等目标要求，从技术、经济、环境和社会等多方面提出科学合理的固化/稳定化工艺技术方案。

5、教学活动：
课前预习：了解有关危险废物固化/稳定化技术的基本原理、操作方法和程序、主要设备、应用对象和优缺点。

课堂讲授：化学稳定处理技术：氢氧化物、硫化物、硅酸盐、碳酸盐、磷酸盐、亚铁盐、无机和有机螯合物等化学稳定化；固化技术：水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、热固性材料固化、玻璃固化、自胶结固化、熔融固化、高温烧结固化。

课后作业：P176页交作业4、6、11、12题。

第七章有机废物堆肥化处理技术（2学时）
1、教学目标：
通过本章的学习了解固体废物堆肥化定义，原料及产品的评价指标，影响堆肥化的主要因素，腐熟度的评价指标及发展趋势，城市生活污水处理厂污泥堆肥实例。

掌握堆肥化需氧量及其它成分的计算。

2、教学内容：
主要介绍固体废物堆肥化定义，原料及产品的评价指标，好氧及厌氧堆肥的基本原理及工艺，影响堆肥化的主要因素，堆肥化设备，腐熟度的评价指标及发展趋势，堆肥需氧量及其它成分的计算。

3、教学要求：
1)掌握影响堆肥化的主要因素；
2)了解城市生活污水处理厂污泥堆肥实例；
3)理解有机废物堆肥化的基本原理、操作方法、主要设备、应用对象和优缺点。

4、重点与难点
重点：有机废物堆肥化的基本原理、操作方法、主要设备、应用对象和优缺点；
难点：堆肥需氧量及其它成分的计算、堆肥工艺设计。

5、教学活动：
课前预习：了解固体废物堆肥化定义，原料及产品的评价指标，影响堆肥化的主要因素，腐熟度的评价指标。

课堂讲授：好氧堆肥的基本原理及工艺，影响堆肥化的主要因素，堆肥化设备，腐熟度的评价指标及发展趋势，堆肥需氧量及其它成分的计算。

课后作业：P201-202页交作业8、9题。

第八章有机废物厌氧消化处理技术（2学时）
1、教学目标：
通过本章的学习理解有机废物厌氧消化的基本原理、操作方法、主要设备、应用对象和优缺点；掌握有机废物厌氧消化的三阶段理论；熟悉一般厌氧消化器工艺与设备。

2、教学内容：
主要介绍厌氧消化的基本原理，影响厌氧消化的主要因素，及厌氧消化工艺和反应器等。

3、教学要求：
1) 掌握有机废物厌氧消化的三阶段理论；
2) 了解沼气发酵产气量的计算方法；
3) 理解外部因素对厌氧消化过程的作用机理。

4、重点与难点
重点：有机废物厌氧消化的三阶段理论，外部因素对厌氧消化过程的作用机理；
难点：厌氧消化工艺和反应器选择与设计。

5、教学活动：
课前预习：厌氧消化的基本原理，影响厌氧消化的主要因素。

课堂讲授：有机废物厌氧消化的三阶段理论；一般厌氧消化器工艺与设备。

课后作业：厌氧消化产物的计算，厌氧消化的主要影响因素。

P227页交作业6、7题。

第九章固体废物的焚烧处理技术（4学时）
1、教学目标：
通过本章的学习了解焚烧工艺系统和工作原理；了解焚烧过程污染产生及其控制措施，
熟悉焚烧反应动力学规律、焚烧计算、焚烧系统、焚烧工艺、焚烧设备，焚烧厂烟气、水、渣、恶臭等处理技术，建设及运行管理。

掌握焚烧过程的烟气温度及热平衡计算及焚烧废气处理工艺设计。

2、教学内容：
主要介绍固体废物焚烧定义、历史发展、焚烧特性、评价指标及影响因素；烟气温度及热平衡计算，以及焚烧工艺系统和工作原理，空气量及烟气量的计算。

焚烧过程污染产生及其控制，具体为：焚烧炉技术性能指标，焚烧炉烟囱高度要求，焚烧炉大气污染物排放限值。

粉尘废气产生及其控制、酸性废气产生及其控制、重金属废气产生及其控制、二噁英废气产生及其控制。

3、教学要求：
1) 了解焚烧工艺系统和工作原理；
2) 了解焚烧过程污染产生及其控制措施；
3) 掌握焚烧过程的烟气温度及热平衡计算及焚烧废气处理工艺设计。

4、重点与难点
重点：焚烧过程污染产生及其控制措施，焚烧过程的烟气温度及热平衡计算及焚烧废气处理工艺设计；
难点：理论需氧量和热平衡计算及粉尘废气产生及其控制、酸性废气产生及其控制、重金属废气产生及其控制、二噁英废气产生及其控制。

5、教学活动：
课前预习：了解焚烧工艺系统和工作原理，焚烧过程污染产生及其控制措施。

课堂讲授：焚烧过程污染产生及其控制措施，焚烧过程的烟气温度及热平衡计算及焚烧废气处理工艺设计。

课后作业：理论需氧量、理论空气量、实际需氧量、实际需空气量、干烟气量、总烟气量；如何提高焚烧效率？如何有效控制烟气污染？P265页交作业4、5、6、21、22、23题。

第十、十一章固体废物的热解处理技术（2学时）
1、教学目标：
通过本章的学习了解和理解固体废物热解的原理、适用对象及应用，生物质废物（污泥、餐厨垃圾）水热处理技术的原理和应用。

掌握废旧轮胎热解工艺技术原理和生物质废物（污泥、餐厨垃圾）水热处理工艺技术原理。

2、教学内容：
主要介绍固体废物热解定义，热解与焚烧的区别，热解原理，热解动力学分析，热解适用对象、热解国内外发展趋势；生物质废物（污泥、餐厨垃圾）水热-闪蒸技术的原理、影响因素、经济分析和应用。

3、教学要求：
1) 了解和理解固体废物热解的原理、适用对象及应用；
2) 掌握典型的轮胎橡胶热解技术的原理和生物质废物（污泥、餐厨垃圾）水热-闪蒸技术原理。

4、重点与难点
重点：热解原理，热解动力学分析，热解适用对象、热解技术国内外发展趋势。

难点：轮胎橡胶热解原理和生物质废物（污泥、餐厨垃圾）水热-闪蒸处理技术原理。

5、教学活动：
课前预习：了解固体废物热解的原理、适用对象及应用，以及生物质废物（污泥、餐厨垃圾）水热-闪蒸技术的原理和方法。

课堂讲授：热解原理，热解动力学分析，热解适用对象、热解国内外发展趋势；生物质废物（污泥、餐厨垃圾）水热-闪蒸技术的原理和方法。

课后作业：热解的定义、热解的主要产物及其影响因素；生物质废物（污泥、餐厨垃圾）水热-闪蒸技术的优缺点
第十三章固体废物填埋处置技术（4学时）
1、教学目标：
通过本章的学习了解固体废物填埋场的基本概念、分类、性质、国内外处理处置现状，垃圾填埋的有关法规及标准。

理解填埋场的环境监测及后期管理。

掌握固体废物填埋场的选址要求，渗滤液、废气等污染控制。

2、教学内容：
主要介绍污城市生活垃圾卫生填埋的基本概念、卫生填埋场选址要求、填埋场地基与防渗要求；填埋处置的基本原理，填埋处置的基本原则，地质屏障的防护性能，固体废物陆地处置的基本方法，填埋作业，填埋场工程验收；填埋场中的生物降解行为，渗滤液的产生与控制，填埋场气体的产生与控制，填埋场的后期管理；兴丰垃圾填埋场案例介绍。

3、教学要求：
1) 了解固体废物填埋场的基本概念、分类、性质、国内外处理处置现状，垃圾填埋的有关法规及标准。

；
2) 理解填埋场的环境监测及后期管理；
3) 掌握固体废物填埋场的选址要求，渗滤液、废气等污染控制。

4、重点与难点
重点：卫生填埋场选址要求、填埋场地基与防渗要求；填埋场中的生物降解行为，渗滤液的产生与控制，填埋场气体的产生与控制。

难点：填埋场的防渗设计与垃圾渗滤液处理原理和工艺设计。

5、教学活动：
课前预习：了解固体废物填埋场的基本概念、分类、性质、国内外处理处置现状。

课堂讲授：卫生填埋场选址要求、填埋场地基与防渗要求；填埋作业，填埋场工程验收；填埋场中的生物降解行为，渗滤液的产生与控制，填埋场气体的产生与控制，填埋场的后期管理；兴丰垃圾填埋场案例介绍。

课后作业：填埋场的容量计算与设计；垃圾渗滤液的主要特点及其主要处理技术；填埋场防渗设计；P349页交作业4、6、8、10、12题。

四、教学安排及方式
总学时40学时
表4-1 教学进度安排。