环境概论固体污染

环境概论东北大学石忠宁年3月-5月第五章固体污染物第一节固体污染物来源第二节固体污染物对环境的污染及其控制第三节固体废物处理技术第四节固体废物综合利用第一节固体污染物来源固体废弃物是指在社会生产、流通、消费等一系列过程中产生的一般不再具有进一步使用价值而被丢弃的以固态和泥状存在的物质固体颗粒、垃圾、炉渣、废制品、破损器皿、残次品、动物尸体、变质食品、污泥、人畜粪便易燃易爆、易氧化、毒性、腐蚀性、易传染疾病等成为危险废物废物是相对的：放错地方的原料其危害主要有侵占土地污染土壤、水体及大气影响环境卫生有害废物具有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性和放射性来源土产废物：生产过程中产生生活废物：产品进入市场后在流动、消费过程中产生城市生活垃圾年平均增长率美国5%欧盟2-5%韩国11%中国5-6%英国15年就翻番日本10年翻番简介化学成分：有机废物、无机废物形状：固体废物、泥状废物危害状况：有害废物、一般废物来源：工业废弃物、城市垃圾、农业固体废弃物固体废物废弃物无害化、资源化、减量化，变废为宝，净化环境简单堆放法围海造地法堆肥处置法焚烧处置法卫生填埋法表1废物类型及来源分类来源主要组成物矿山废物矿山选冶厂废石、尾矿、金属、废木、砖瓦、水泥、沙石等工业废物冶金、交通、机械、金属结构工业金属、矿渣、沙石、模型、芯、陶瓷边角料，涂料、管道、绝热绝缘材料、粘接剂、废木、橡胶、烟尘、废旧建材煤炭矿石、木材、金属、煤矸石食品加工肉类、谷类、果类、蔬菜、烟草橡胶、皮革、塑料工业橡胶、皮革、塑料、布、线、纤维、染料、金属等造纸、木材、印刷刨花、锯木、碎木、化学药剂、金属填料、塑料及其填料石油化工化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、油毡、石棉、涂料电器、仪器、仪表金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料、陶瓷、绝缘料纺织服装工业布头、纤维、橡胶、塑料、金属建筑材料金属、水泥、粘土、陶瓷、石棉、石膏、沙石、纸张、纤维电力工业炉渣、粉煤灰、烟灰城市垃圾居民生活食物垃圾、纸屑、布料、庭院植物修剪物、金属、玻璃、塑料、陶瓷、燃料、灰渣、碎砖瓦、废器具、粪便、杂品商业机关管道、碎砖瓦、沥青、建筑材料、废旧汽车、废电器、废器具、易燃易爆、放射物及居民生活栏内废物市政维护、管理部门碎砖瓦、树叶、死禽畜、金属、锅炉灰渣、污泥、脏土农业废物农林稻草、秸秆、蔬菜、水果、果树枝条、糠秕、落叶、废塑料、废料、农药水产腥臭死禽畜、腐烂鱼虾贝类、水产加工污泥有害废物核工业、放射性医疗、科研单位金属、含放射性废渣、粉尘、污泥器具、劳保用品、建筑材料等其他有关单位含有易燃易爆、有毒有害物、反应性、传染性固体物1981年一些工业发达国家固体废弃物产量统计表21981年一些工业发达国家固体废物产量统计英国法国荷兰比利时意大利瑞典芬兰日本前联邦德国美国城市垃圾20.0012.505.202.6021.002.501.1035.0020.00150.00工业废物45.0016.002.001.0019.002.00－－――13.0060.00污泥――8.001.00――――――――125.007.00――有害废物5.002.001.00――――――0.40――3.0057.00炉灰12.00――――――――――――――13.00――矿业废物60.0042.00――――――――――――80.001890.00建筑废物3.00――6.50――――――0.3075.0096.00――农业废物250.00220.001.00――130.0032.00――44.00260.00660.00表3我国工业固体废物生产量发展趋势（1981－2000年）年份19811985198719952000工业固废（104t）3766046150529206142069350表4我国2000年6大类再生资源产生量预测数据（单位：104t）废钢铁废有色金属废橡胶废塑料废纸废玻璃4150-4300100-20085-92230-2806501040三、固体废物的分类按来源分类：工业固体废物农业固体废物城市固体废物放射性固体废物有害固体废物冶金工业：高炉渣、有色金属冶金渣、赤泥矿业工业：废石、尾矿能源工业：粉煤灰、炉渣、烟道灰、煤矸石、油泥、焦油、页岩渣化学工业：硫铁矿渣、酸渣、碱渣、盐泥轻工业：食品、造纸、印刷、纺织印染等污泥生活垃圾、城建渣土、商业固体废物、粪便第二节固体废物的污染及其控制一、固体废物污染途径固体废物特别是有害固体废物，处理处置不当，能通过不同途径危害人体健康。通常，工矿业固体废物所含化学成分能形成化学物质型污染，人畜粪便和生活垃圾是各种病源微生物的孽生地和繁殖场，能形成病源体型污染。固体废弃物堆存填埋（地表层，深层）地下水饮用接触进入江湖等地下水废水处理地水生动植物食用水生动植物污泥废料、改良土壤污水处理厂污泥焚烧处理尘埃直接接触大气肺皮肤悬浮大气颗粒食用植物饲料肉、奶人类食品人类疾病固体废物污染途径图1固体废物污染途径二、固体废物污染危害侵占土地1万吨废渣占地0.067公顷，我国固体废弃物堆存量超过65亿吨，占地560公顷。污染土壤有害成分浸入土壤，植物含量超标，如Pb、Cd污染水体随天然降水进入江河湖泊渗入土壤进入地下水小颗粒随风飘扬进入水体污染大气温度变化和蒸发、升华释放有害气体颗粒飘扬，粉尘污染废物运输产生有害尘埃影响环境卫生影响市容、景观灯三、固体废物污染控制固体废物它们往往是许多污染成分的终极状态。一些有害气体或飘尘，通过治理，最终富集成为废渣，一些有害溶质和悬浮物，通过治理，最终被分离出来成为污泥或残渣，一些含重金属的可燃固体废物，通过焚烧处理，有害金属浓集于灰烬中。这些“终态”物质中的有害成分，在长期的自然因素作用下，又会转入大气、水体和土壤，故又成为大气、水体和土壤环境的污染“源头”。固体废物这一污染“源头”和“终态”特性告诉我们，控制“源头”、处理好“终态物”是固体废物污染控制的关键。固体废物污染控制需从两方面着手，一是防治固体废物污染，二是综合利用废物资源。改革生产工艺进行无害化处理与处置进行综合利用发展物质循环利用工艺采用无废或少废技术采用精料提高产品质量和使用寿命四、控制固体废物污染的技术政策无害化垃圾焚烧卫生填埋堆肥粪便厌氧发酵减量化减少数量、容积资源化技术可行就近利用我国控制固体废物污染技术政策的产生我国固体废物污染控制工作起步较晚，开始于80年代初期。由于技术力量和经济力有限，近期内还不可能在较大的范围内实现“资源化”。我国于80年代中期提出了以“资源化”、“无害化”、“减量化”作为控制固体废物污染的技术政策，并确定今后较长一段时间内应以“无害化”为主。我国固体废物处理利用的发展趋势必然是从“无害化”走向“资源化”，“资源化”是以“无害化”为前提的，“无害化”和“减量化”则应以“资源化”为条件。“无害化”基本任务：将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围的自然环境(包括原生环境与次生环境)。处理工程：垃圾的焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵，有害废物的热处理和解毒处理等。“减量化”基本任务：通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。实现战略固体废物进行处理利用减少固体废物的产生“资源化”基本任务:采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源特点:保护和延长原生资源寿命，保证资源永续，节省投资，降低成本，减少环境污染，保持生态平衡原则：技术是可行的；经济效益比较好，有较强的生命力，废物在排放源就近利用可以节省贮放、运输等过程的投资，“资源化”产品应当符合国家相应产品的质量标准。第三节固体废物处理处置方法一、预处理技术二、分选技术三、脱水技术四、生物处理技术五、焚烧处理技术六、热解处理技术七、危险固化及化学处理技术八、固体废物处置技术物理处理化学处理生物处理热处理固化处理物理处理：通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，使之成为便于运输、贮存、利用或处置的形态。化学处理：采用化学方法破坏固体废物中的有害成分从而达到无害化，或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态。生物处理：利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化或综合利用。热处理：通过高温破坏和改变固体废物组成和结构，同时达到减容、无害化或综合利用的目的。热处理方法包括焚化、热解、湿式氧化以及焙烧、烧结等。固化处理：采用固化基材将废物固定或包覆起来以降低其对环境的危害，因而能较安全地运输和处置的一种处理过程。一、预处理技术收运工厂有堆场零星、分散由废旧物资系统收集压实减少体积、运输费用焦油、污泥或半固半液物料不压实破碎进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废物需要破碎处理物理破碎低温冷冻破碎超声波破碎机械破碎挤压劈裂弯曲冲击磨剥剪切破碎：利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。破碎目的：（1）使固体废物的容积减小，便于运输和贮存。（2）为固体废物的分选提供所要求的入选粒度，以便有效地挥手固体废物中某种成分。（3）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性。（4）为固体废物的下一步加工作准备。（5）用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。（6）防止粗大、锋利的固体废物损坏分选、焚烧和热解等设备或炉膛。压实目的及操作原理压实亦称压缩，即是利用机械的方法增加固体废物的聚集程度，增大容重和减小体积，便于装卸、运输、贮存和填埋。固体废物中适合压实处理的主要是压缩性能大而复原性小的物质，液态废物不宜作压缩处理。压实的原理主要是减少空隙率，将空气压掉。如若采用高压压实，除减少空隙外，在分子之间可能产生晶格的破坏使物质变性。固体废物压实器构造：容器单元和压实单元二部分类别：固定和移动容器单元接受废物，压实单元具有液压或气压操作的压头，利用高压使废物致密化。移动式压实器一般安装在收集垃圾车上，接受废物后即行压缩，随后送往处置场地。固定式压实器一般设在废物转运站、高层住宅垃圾滑道的底部，以及需要压实废物的场合。二、分选技术将固体废物中的有用资源或者不利于后续处理工艺要求的废物组分采用人工或机械的方法分门别列分离出来。是资源化的基础，主要根据各物质之间粒度、磁性、电性、光学性、摩擦性及表面湿润性的差异不同而进行。手工分选适用于废物产原地、收集站、处理中心、转运站或处置场危险性、有毒有害物许手工分选机械分选一般至少经过破碎固体废物分选机滚筒式水力筛分机带式磁选机表5分选技术与应用分选技术分选物料预处理要求应用场合手工废纸、钢铁铜铝等废旧金属、木材不需要商业、工业与家庭垃圾站分拣纸张、金属、木材等筛选玻璃、粗细骨料可不予处理、或先破碎后分选不同粒度等级物料风选废报纸、皱纹纸等可燃物不需要轻组分中可燃物或种族分钟的金属玻璃分选浮选无机有用成分破碎、浆化细小有用组分分选光选玻璃类破碎、风选从不透明废物中分离玻璃会有色玻璃磁选铁金属类破碎、风选大规模用于工业固体废物和城市垃圾分选重介质分选铝及其他非铁金属破碎、风选通过调整重介质的密度、分离多种金属、没重金属需一组介质分离单元静电分选玻璃粉煤灰破碎、风选、筛选含铅和玻璃废物的分选或从粉煤灰中分选除煤炭分选方法简介筛选利用颗粒尺寸不同分选设备：固定筛、滚筒筛、振动筛风选用气流将不同密度、粒度的颗粒分选分选水平气流风力分选机和上升气流风选机浮选加入浮选药剂并通入空气形成小气泡，将待选物粘附在气泡上上浮到液面分离回收（疏水性强的容易沾附在气泡上达到分离目的）浮选机可分为捕收剂（黄药、油酸、脂肪烷烃和环烷烃等，使疏水性增强）、起泡剂（表面活性剂，作用于水-汽界面使其界面张力降低，使空气在料浆中弥散）、调节剂（活化剂、抑制剂、介质调整剂等）可用于从粉煤灰中回收碳，煤矸石中回收硫铁矿，焚烧炉灰渣回收金属磁选电选高压电场中的电性差异实现