第四讲 冶金固体废物

第四讲冶金固体废物（一）本讲内容：1、概述固体废物的定义及分类固体废物的管理及危害2、固体废物的处理技术及方法固体废物的预处理固体废物物化处理固体废物的热处理技术3、固体废物的资源化技术1.固体废物的定义及分类1.1固体废物的定义固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。从广义上讲，根据物质的形态划分，废物包括固态、液态和气态废弃物质。在液态和气态废弃物中，大部分为废弃的污染物质混掺在水和空气中，直接或经处理后排入水体或大气。•固体废物一词中的“废”具有鲜明的时间和空间特征。从时间方面讲,它仅仅相对于目前的科学技术和经济条件,随着科学技术的飞速发展,矿物资源的日逐枯竭,生物资源滞后于人类需求,昨天的废物势必又将成为明天的资源。从空间角度看,废物仅仅相对于某一过程或某一方面没有使用价值,而并非在一切过程或一切方面都没有使用价值。某一过程的废物,往往是另一过程的原料。1.2固体废物的分类•固体废物分类的方法有多种，按其组成可分为有机废物和无机废物；按其形态可分为固态的废物、半固态废物和液态（气态）废物；按其污染特性可分为危险废物和一般废物等。根据《固体废物污染环境防治法》分为城市生活垃圾、工业固体废物和危险废物。（3）危险废物•危险废物是指列入国家危险废物名录或是根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定具有危险特性的废物。危险废物的定义：“危险废物是固体废物,由于不适当的处理、贮存、运输、处置或其他管理方面,它能引起或明显地影响各种疾病和死亡,或对人体健康或环境造成显著的威胁。”•固体废物的分类，除以上三者之外，还有来自农业生产、畜禽饲养、农副产品加工以及农村居民生活所产生的废物，如农作物秸杆、人畜禽排泄物等。这些废物多产于城市郊区以外，一般多就地加以综合利用，或作沤肥处理，或作燃料焚化。在我国的《固体废物污染环境防治法》中，对此未单独列项作出规定。（4）危险废物的特征及鉴别标准•危险废物的特性通常包括急性毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、浸出毒性和疾病传染性。根据这些性质，世界各国均制定了自己的鉴别标准和危险废物名录。具体来说，固体废物污染对自然环境的影响分以下几方面：（a）对大气环境的影响•堆放的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，从而对大气环境造成污染。据研究表明：当发生4级以上的风力时，在粉煤灰或尾矿堆表层的Φ=1-1.5cm以上的粉末将出现剥离，其飘扬的高度可达20-50m以上。在风季期间可使平均视程降低30-70%。更有甚者，由于堆积的废物中某些物质的分解和化学反应，可以不同程度上产生毒气或恶臭，造成地区性空气污染。•另一种对地区环境的影响是废物填埋场中逸出的沼气，在一定的程度上会消耗其上层空间的氧，从而使种植物衰败。若再植更新的某些植物时，还会产生同样的结果。当废物中含有重金属时，可以抑制植物生长和发育，若在缺少植物的地区，则将受有侵蚀作用而使土层的表面剥离。（b）对水环境的影响•世界范围内，有不少国家直接将固体废物倾倒于河流、湖泊或海洋。甚至以后者当成处置固体废物的场所之一，应当指出，这是有违国际公约、理应严加管制的。固体废物弃置于水体，将使水质直接受到污染，严重危害水生生物的生存条件，并影响水资源的充分利用。此外，堆积的固体废物经过雨水的浸渍和废物本身的分解，其渗滤液和有害化学物质的转化和迁移，将对附近地区的河流及地下水系和资源造成污染。•向水体的倾倒固体废物还将缩减江河湖面有效面积，使其排洪和灌溉能力有所降低。据我国有关单位的估计资料，由于江湖中排进固体废物，80年代的水面较之于50年代的减少约2千多万亩。目前我国在不同地区每年仍有成千上万t的固体废物直接倾入江湖之中，其所产生的后果之严重是不言而喻的,这种局面不应当再继续发展下去了！（c）对土壤环境的影响•固体废物及其淋洗和渗滤液中所含有害物质会改变土壤的性质和土壤结构，并将对土壤中微生物的活动产生影响。这些有害成份的存在，不仅有碍植物根系的发育和生长，而且还会在植物有机体内积蓄，通过食物链危及人体键康。•在固体废物污染的危害中，最为严重的是危险废物的污染。前章中提到的危险废物特性，包括易燃易爆和腐蚀性等都是极需予以防范的，其中的剧毒性废物最易引起即时性的严重破坏，并会造成土壤的持续性危害影响。•根据物质的化学特性，当某些不相容物相混时，可能发生不良反应，包括热反应(燃烧或爆炸）、产生有毒气体(砷化氢、氰化氢、氯气等）和产生可燃性气体(氢气、乙炔等），若人体皮肤与废强酸或废强硷接触，将发生烧灼性腐蚀作用。若误吸收一定量农药，能引起急性中毒，出现呕吐、头晕等症象。贮存化学物品的空容器，若未经适当处理或管理不善能引起严重中毒事件。化学废物的长期曝露会产生对人类健康有不良影响的恶性物质。•近半个多世纪的30~70年代，国内外不乏因工业废渣处置不当，其中毒性物质在环境中扩散而引起祸及居民的公害事件。如含镉废渣排入土壤引起日本富山县骨痛病事件；美国纽约州拉夫运河河谷土壤污染事件；以及我国发生在50年代的锦州镉渣露天堆积污染井水事件等。不难看出，这些公害事件已给人类带来灾难性后果。尽管近10多年来，严重的污染事件发生较少，但固体废物污染环境对人类健康将会遭受的潜在危害和影响是难以估量的。3固体废物污染控制的特点•固体废物固有的特性表现在：（1）直接占用土地并具有一定空间；（2）其品种繁多，数量巨大；（3）包括了有固体外形的危险液体及气体废物。（4）其对环境的污染主要通过水、大气或土壤介质影响人类赖以生存的生物圈，给居民身体健康带来危害。•因此，对固体废物污染的控制，关键在于解决好特别是危险废物的处理、处置和综合利用问题。我国经过多年实践证明，采用可持续发展战略减量化、资源化和无害化道路是唯一可行的。•具体来说，固体废物污染控制的特点是：•首先，需要从污染源头起始，改进或采用更新的清洁生产工艺，尽量少排或不排废物。这是根本的主要控制工业固体废物污染的措施。只有在工业生产中采用精料工艺，减少废渣排量和所含成份，在能源需求中，改变供求方式，提高燃烧热能利用率。在企业生产过程中，以前一种产品的废物作后一种产品的原料，并以后者的废物再生产第三种产品，如此循环和回收利用，既可使固体废物的排出量大为减少，还能使有限的资源得到充分的利用，满足良性的可持续发展要求，如此达到的污染控制就是最有效的。•其次，需要强化对危险废物污染的控制，实行从产生到最终无害化处置全过程的严格管理（即从摇篮到坟墓的全过程管理模式）。这是目前国际上普遍采用的经验。因此，实行对废物的产生、收集、运输、存贮、处理、处置或综合利用者的申报许可证制度；废除危险废物在地表长期存放，发展安全填埋技术；控制发展焚烧技术；严禁液态废物排入下水道；建设危险废物泄漏事故应急设施等，都是具有控制废物污染扩散特色的。•第三，需要提高全民性对固体废物污染环境的认识，做好科学研究和宣传教育，当前这方面尤显重要，因而也成为有效控制其污染的特点之一。•（3）在传统的城市管理体制下，政府成了城市管理的唯一责任者，无论是硬件投入还是软件管理都由政府一手包办，似乎与企业、市民无关。•（4）垃圾处理者无经济利益驱动，缺乏激励机制，除了行政命令或者政府大量补贴以外，无法激励国内外企业积极参与垃圾的无害化、资源化处理。•（5）垃圾处理和资源化缺乏统一管理的协调机制。•（6）资源不足也是解决城市垃圾资源化的障碍。由于资金、技术和人员等条件的限制，很多中校城市没有能力开展垃圾的综合利用，更谈不上建设符合标准的垃圾处理处置设施来解决他们的城市垃圾问题。•国家对固体废物污染环境的防治，实行减少固体废物产生、充分合理利用固体废物和无害化处置固体废物的原则。即减量化、资源化、无害化的“三化”原则。固体废物处理与处置固体废物处理与处置•转化技术——焚烧、热分解和微生物分解等。特点：是把预处理回收后的残余废物用化学的或生物学的方法，使废物的物理性质发生改变而加以回收利用。这一过程显然比预处理过程复杂，成本也较高。焚烧和热解——回收能源焚烧——主要回收水蒸气、热水或电力等不能贮存或随即使用型的能源，热解——主要回收燃料气、油、微粒状燃料等可贮存或迁移型的能源微生物分解——主要使废物原料化、产品化而再生利用。预预处处理理概概念念••通通过过外外力力加加压压于于松松散散的的固固体体物物，，以以缩缩小小其其体体积积，，使使其其变变得得密密实实的的操操作作简简称称为为压压实实。。••以以城城市市固固体体废废物物为为例例，，压压实实的的容容重重通通常常在在00..11——2200..66tt／／mm33范范围围，，经经过过压压实实器器或或一一般般压压实实机机械械压压实实后后容容重重可可提提高高到到11tt／／mm33左左右右••未未经经破破碎碎的的原原状状城城市市垃垃圾圾，，压压实实容容重重极极限限值值约约为为11..11tt／／mm。。••先先破破碎碎再再压压实实，，可可提提高高压压实实效效率率，，即即用用较较小小的的压压力力取取得得相相同同的的增增加加容容重重效效果果。。••国国外外采采用用垃垃圾圾高高度度压压实实成成捆捆的的处处理理工工艺艺。。••生生垃垃圾圾~~预预压压缩缩~~金金属属铁铁丝丝网网包包紧紧~~主主压压缩缩((1166--2200MMPPaa．．压压缩缩比比约约11／／55))~~捆捆扎扎~~沥沥青青((柏柏油油))中中浸浸渍渍约约1100秒秒进进行行沥沥青青((118800--220000℃℃))包包覆覆~~约约11tt的的垃垃圾圾捆捆包包((容容重重可可达达11112255--11338800kkgg//mm33))————填填埋埋••压压缩缩捆捆包包后后填填埋埋更更容容易易布布料料均均匀匀，，将将来来场场地地沉沉降降也也较较均均匀匀，，掘掘包包填填埋埋也也大大大大减减少少了了飞飞扬扬碎碎屑屑的的危危害害。。••同同时时，，城城市市生生活活垃垃圾圾经经高高压压压压实实处处理理，，由由于于过过程程的的挤挤压压和和升升温温，，可可使使垃垃圾圾中中的的BBOODD55从从66000000mmgg//LL降降至至220000mmgg／／LL、、CCOODD从从88000000mmgg//LL降降到到115500mmgg//LL，，大大大大降降低低了了腐腐化化性性；；不不再再滋滋生生昆昆虫虫等等，，可可减减少少疾疾病病传传播播与与虫虫害害，，从从而而减减轻轻了了对对环环境境的的污污染染。。固体废物的收运•收运：集中处理的前期工作•重要性：收集工作开展的是否合理有序将决定后续废物处理或处置的可能性和程度：目标：要达到根据固体废物的特性、数量，尤其是处理利用的方向和技术要求，分别进行收集的科学状态三方面：城市垃圾、工业废物、危险废物废物焚烧炉的燃烧方式•按照燃烧气体的流动方向，大致可分为反向流、同向流及旋涡流等几类；•按照助燃空气加入阶段数分类．可分为单段燃烧和多段燃烧，•按照助燃空气供应量，可分为过氧燃烧、缺氧燃烧(控气式)和热解燃烧等方式。1．按燃烧气体流动方式分类(1)反向流——难燃性、闪火点高的废物燃烧。(2)同向流——易燃性、闪火点低的废物燃烧。(3)旋涡流同向，适用于易燃性、闪火点低的废物燃烧气体由炉周围方向切线加入——炉内燃烧气流的旋涡性特点：可使炉内不易发生短流，废气流经路径和停留时间长，而且气流中间温度非常高，燃烧较为完全。4.2焚烧处理指标、标准及要求(一)焚烧处理技术指标•减量比•热灼减量•燃烧效率及破坏去除效率•烟气排放浓度限制指标1．减量比用于衡量焚烧处理废物减量化效果的指标是减量比，定义为可燃废物经焚烧处理后减少的质量占所投加废物总质量的百分比，即式中，MRC为减量比，％；ma为焚烧残渣的质量，kg；mb为投加的废物质量，kg；mc为残渣中不可燃物质量，kg。2.热灼减量指焚烧残渣在(600±25)℃经3h灼热后减少的质量占原焚烧残渣质量的百分数，其计算方法如下：式中，QR为热灼减量，％；md为焚烧残渣在室温时的质量，kg；md为焚烧残渣在(6