环境工程概论第四章 固废

第四章固体废物的处理和利用4.1概述4.2固体废物的管理原则4.3固体废物的处理技术4.4危险固体废物的处理4.5城市垃圾的处理一、固体废物的概念和特点定义：是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程中利用完其使用价值后丢弃的固体状或泥浆状的物质。4.1概述特点：（1）污染的特殊性通过水、气和土壤对环境造成影响。既是大气、水体、土壤污染的“终态”，又是这些环境污染的“源头”。（2）资源性某一过程中排出的废物往往成为另一过程的原料，或暂时无法加以利用。“放在错误地点的原料”、“二次资源”、“再生资源”二、固体废物的来源与分类1.来源主要来源于人类的生产和消费活动。城市生活垃圾、工农业生产中产生的固体废弃物主要包括：废纸、废塑料、废旧电池、建筑垃圾、废旧家用电器等主要来源：城市居民家庭、商业、餐饮业、旅游业、市政环卫业、交通运输业、街道打扫垃圾、建筑遗留垃圾、水处理污泥和其他零散垃圾等特点：具有无主性、分散性、难收集、成分复杂、有机物含量高等特点影响主要因素：居民的生活水平、质量和习惯、季节、气候等（1）城市生活垃圾定义：又称为城市固体废物，指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物。•2003年，全国生活垃圾清运量为14857万吨，比上年增加8.8%;其中生活垃圾无害化处理量为7550万吨,比上年增加2.0%,生活垃圾无害化处理率为50.8%。主要来源于工农业各部门的生产环节和生产废弃物行业分类：冶金工业固体废物、能源工业固体废物、石油化学工业固体废物、矿业固体废物、轻工业固体废物和其他工业固体废物，见表1－l。（2）工农业生产中所产生的废弃物2003年，全国工业固体废物产生量为10.0亿吨，比上年增加6.3%；工业固体废物排放量为1941万吨，比上年减少26.3%。工业固体废物综合利用量为5.6亿吨，综合利用率为55.8%，比上年增加3.8个百分点。危险废物产生量1171万吨，比上年增加17.1%。2.分类按其化学性质可分为有机废物和无机废物；按其危害状况可分为有害废物和一般废物；按其形态一般可分为固体的(颗粒状、粉状、块状)和泥状的(污泥)废物；通常为便于管理，可按来源进行分类，可分为矿业固体废物、工业固体废物、城市垃圾、农业废弃物和放射性废物五类；工业固体废物矿业固体废物城市固体废物农业固体废物放射性固体废物（1）工业固体废物工业固体废物是指在工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥，以及在采矿过程中产生的废石、尾矿等。（2危险固体废物是指列入国家废物名录或根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、传染疾病性、放射性等危险特性的废物。（3）城市垃圾城市垃圾是指居民生活、商业活动、市政建设与维护、机关办公等过程产生的固体废物。包括生活垃圾、城建渣土、商业固体废物、粪便等。按《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（1995年公布）又将固体废物分为城市生活垃圾、工业固体废物和危险废物。我国固体废物特点：排放量大，占地多。危害重，处置及利用较少。到2000年我国城市垃圾的产生量已达到1.5亿吨。全国2/3的城市陷入垃圾包围之中。“白色污染”表固体废物的分类、来源和主要组成物分类来源主要组成物矿业废物矿山、选冶废石、尾砂、金属、砖瓦灰石、水泥等工业废物冶金、交通、机械、金属结构等工业金属、矿渣、砂石、模型、芯、陶瓷、边角料、涂料、管道、绝热和绝缘材料、黏结剂、废木、塑料、橡胶、烟尘、各种废旧建材等煤炭业矿石、木料、金属、煤矸石等食品加工业肉类、谷物、果类、蔬菜、烟草等橡胶、皮革、塑料等工业橡胶、皮革、塑料、布、线、纤维、染料、金属等造纸、木材、印刷等工业刨花、锯末、碎木、化学药剂、金属填料、塑料等石油化工化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、油毡、石棉、涂料等电器、仪器仪表等工业金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料、陶瓷、绝缘材料等纺织服装业布头、纤维、橡胶、塑料、金属等建筑材料业金属、水泥、黏土、陶瓷、石膏、石棉、砂石、纸、纤维等电力工业炉渣、粉煤灰、烟尘等城市垃圾居民生活食物垃圾、纸屑、布料、木料、金属、玻璃、塑料、陶瓷、庭院植物修剪物、燃料、灰渣、碎砖瓦、废器具、粪便、杂品等商业、机关管道、碎砌体、沥青及其它建筑材料，废汽车、废电器、废器具，含有易燃、易爆、腐蚀性、放射性的废物，以及类似居民生活栏内的各种废物市政维护、管理部门碎砖瓦、树叶、死禽畜、金属、锅炉灰渣、污泥、脏土等农业废物农林稻草、秸杆、蔬菜、水果、果树枝条、糠秕、落叶、废塑料、人畜粪便、农药等水产腥臭死禽畜，腐烂鱼、虾、贝壳，水产加工污水、污泥等有害废物核工业、核电站，放射性医疗单位、科研单位含有放射性的金属、废渣、粉尘、污泥、器具、劳保用品、建筑材料等其它有关单位含有易燃性、易爆性、腐蚀性、反应性、有毒性、传染性的固体废物三、固体废物对环境的危害固体废物污染环境的途径生活垃圾污染环境的途径1.侵占土地据估算，每堆积一万吨，约需占地一亩。我国仅煤矸石一项存积量就达10亿吨，侵占农田5万亩，全国有堆肥厂30多个，无害化垃圾处理厂(场)29个。妨碍了城市环境卫生，大面积的破坏了地球表面的植被，不仅破坏了自然环境的优美景观，更重要的是破坏了大自然的生态平衡。2.污染土壤塑料垃圾残留3.9克/亩玉米减产11%~13%小麦减产9%~16%大豆减产5.5%~9%蔬菜减产14.4%~54.9%植物体内积蓄，危害人体健康3.污染水体杀死水中生物，污染人类饮用水水源，危害人体健康；固体废物产生的渗滤液危害更大，它可进入土壤使地下水受污染，或直接流入河流、湖泊和海洋，造成水资源的水质型短缺。4.污染大气一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下可发生生物降解，释放出沼气，在一定程度上消耗其上层空间的氧气，使植物衰败；有毒有害废物还可发生化学反应产生有毒气体，扩散到大气中危害人体健康。有害气体如SO2，NH3，CH4和粉尘等4.2固体废物的管理原则减量化资源化无害化固体废物管理的模式：对产生一收集一运输一综合利用一处理一贮存一处置实行全过程管理减少废弃物的产生量物资回收能源回收安全填埋•我国治理固体废物的总方针：以减量化、资源化为中心，大力开展综合利用，妥善处置、处理固体废物，尽快改变生活垃圾围城的状况。减量化（minimization）——是指通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。（1）控制废物的排放量采用先进的生产工艺，实施清洁生产。提高原材料的利用率和产品质量。（2）对固体废物进行处理利用将城市垃圾采用焚烧处理后，体积可减少80~90%。资源化（resourcerecovery）——是指采取适当的工艺技术，从固体废物中回收有用的物质和能源。“废弃物又称为放错地点的原料”“二次资源”回收：钢铁、有色金属、废纸、橡胶、化纤、碎玻璃等利用：生产建筑材料、提取有用金属、制备化工产品、用作工业原料、生产农业化肥、回收热能等（1）粉煤灰—主要成分SiO2Al2O3Fe2O3CaO2~20%~20%~10%~50%粉煤灰生产建筑材料粉煤灰在农业上的应用1.粉煤灰用于改良土壤2.粉煤灰肥料（1）直接做土壤肥料（2）粉煤灰复合肥（3）磁化粉煤灰肥料（2）废塑料—转化为汽油无害化（innocuity）：是指将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康、不污染周围自然环境的目的。对无法利用或现有技术尚不能处理的废物必需进行无害化处理。垃圾的焚烧、卫生填埋、堆肥，粪便的厌氧发酵，有害废物的热处理、解毒处理。工业废物安全填埋场一、预处理技术（1）压实（2）破碎（3）分选二、资源化处理技术（1）焚烧技术（2）热解技术（3）生物处理技术三、最终处置（1）海洋处置（2）陆地处置4.3固体废物的处理技术一、预处理技术固体废物预处理是指采用物理、化学或生物方法，将固体废物转变成便于运输、贮存、回收利用和处置的形态。分选、压实、破碎、脱水和干燥a、压实技术•压实是一种通过对废物实行减容化，降低运输成本、延长填埋场寿命的预处理技术。是一种普遍采用的固体废弃物预处理方法。•如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理。适于压实减少体积处理的固体废弃物还有垃圾、松散废物、纸带、纸箱及某些纤维制品等。•对于那些可能使压实设备损坏的废弃物不宜采用压实处理，某些可能引起操作问题的废弃物，如焦油、污泥或液体物料，一般也不宜作压实处理。b、破碎技术用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程称为破碎；使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。破碎目的：•使固体废物的容积减小，便于运输和贮存。•为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地回收固体废物中的某种成分。•使固体废物的比表面积增加，提高焚烧、热分解、熔融等作业的稳定性和热效率。•为固体废物的下一步加工作准备，例如，煤矸石的制砖、制水泥等，都要求把煤石破碎和磨碎到一定粒度以下，以便进一步加工制备使用。•对破碎后的生活垃圾进行填埋处置时，压实密度高而均匀，可以加快复土还原。•防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解等设备。目前广泛应用的是机械能破碎，主要有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等方法。•选择破碎方法时，需视固体废物的机械强度，特别是废物的硬度而定。对坚硬物采用挤压破碎和冲击破碎十分有效；对脆性废物则采用劈碎、冲击破碎为宜。•一般破碎机都是由两种或两种以上的破碎方法联合作用对固体废物进行破碎的，例如压碎和折断、冲击破碎和磨碎等。•破碎固体废物常用的破碎机类型有颚式破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机和球磨机等。机械破碎方法低温破碎工艺流程图湿式破碎机移动搅拌粉碎机C、分选技术固体废物分选是实现固体废物资源化、减量化的重要手段，在固体废物处理、处置与回收利用之前必须进行分选，将有用的成分分选出来加以利用，并将有害的成分分离出来。分选的基本原理是利用物料的某些性质方面的差异，将其分选开。例如利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分离；利用粒径尺寸差别进行分离；利用比重差别进行分离等。分选包括手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、电力分选、浮选、光学分选等。筛分是利用筛子将粒度范围较宽的颗粒群分成窄级别的作业。物料和筛面之间具有适当的相对运动，使筛面上的物料层处于松散状态，即按颗料大小分层，形成粗粒位于上层，细粒位于下层的规则排列，细粒到达筛面并透过筛孔。重力分选是在活动的或流动的介质中按颗粒的密度或粒度进行颗粒混合物的分选过程。重力分选的介质有：空气、水、重液、重悬浮液等。按作用原理分：气流分选、惯性分选、重介质分选、摇床分选、淘汰分选等。磁选是利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法。磁选过程是将固体废物输入磁选机后，磁性颗粒在不均匀磁场作用下被磁化，从而受磁场吸引力的作用被分离出动，而非磁性颗粒由于所受的磁场作用力很小，仍留在废物中而被排出。浮选（气浮）是利用废水中的颗粒的疏水性，通过在气浮池中向废水中通入一定尺寸的气泡，使废水中的污染物吸附在气泡上，随气泡的上浮，污染物也随之浮到水面上而形成由气泡、水和污染物形成的三相泡沫层，收集泡沫层即可把污染物与水分离。二、资源化处理技术（1）焚烧技术焚烧是高温分解和深度氧化的过程，目的在于使可燃的固体废物氧化分解，借以减容、去毒并回收能量及副产品。是实现减量化、无害化、资源化的一种重要处理方法。优点：回收热能，降低体积（一般可减少80~90%），彻底消除有害细菌和病毒，破坏有毒废物。缺点：只能处理可燃物成分高的固体废物，否则添加助燃剂，使运行费用提高；易造成二次污染。（2）热解技术固体废物热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热（500~1000℃）发生裂解，转化为相对质量较小的组分的过程。热解的结果产生3种相态的物质：固、液、气。优点：将废物中的有机物转化为便于贮存和运输的有用燃料，且尾气排放量和残渣量较少。低污染的处理与资源化技术。（3）微生物分解技术利用微生物的分解作用处理固体废物的技术。主要有：