环境保护概论第十章--固体废物处理、处置和利用

第十章固体废物处理、处置和利用全国数百城市遭垃圾围困有资料显示，全国668个大大小小的城市中有2/3的城市处于垃圾的“包围”之中，有人形象地称之为“垃圾围城”效应。每年全国产生垃圾的数量虽然没有精确的统计数字，但以每人每天生产垃圾1千克计算，全国2.6亿城市人口一年的垃圾总量就在8000万吨以上，它们绝大多数采取就地焚烧，易地堆放或挖坑填埋，既污染环境又耗费土地和人力。垃圾占地还像烈性传染病一样由城市向农村蔓延，一些废旧大棚的塑料薄膜堆积在田间地头，既烂不掉，也扔不掉。第一节概述一、固体废物处理、处置和利用的基本概念和分类（一）基本概念1、固体废物固体废弃物通常是指在生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物，通俗地说，就是“垃圾”。2、固体废物的利用包括在产品生产工艺过程中的循环利用、回收利用，以及交由其它单位的综合利用。3、固体废物的处理指经过一定的防治污染措施后，排放于可允许的环境中或暂贮于特定的设施中，待具备条件时，再加以利用或进行无害化最终处置。4、固体废物的处置指固体废物的最终处理。（二）固体废物的来源与分类来源：生产、生活活动中。分类：矿业废物（采矿废石、选矿尾矿）、工业废物（是指在工业、交通等生产活动中产生的燃料废渣、化工生产及冶炼废渣等固体废物，又称工业废渣或工业垃圾。）、城市垃圾（指在城市日常生活中或者为城市日常生物提供服务的活动中产生的固体废物，即城市生活垃圾，主要包括居民生活垃圾、医院垃圾、商业垃圾、建筑垃圾）、农业废弃物和放射性废物。二、固体废物的特点（一）资源性近代许多国家已将固体废物视为“二次资源”或“再生资源”。将利用废物替代天然资源作为可持续发展战略中的一个重要组成部分。（二）污染的“特殊性”除占用土地和空间外，其对环境的影响是通过水、气和土壤进行的，是水、气、土壤环境污染的源头。二、固体废物的特点（三）严重的危害性其危险性主要表现在以下几个方面。1、易燃性：易引起火灾和有毒烟雾。2、腐蚀性：不仅对人体有害，也会给其它生物造成伤害，还会腐蚀容器。3、反应性：这些废物能发生聚合和分解反应，或与空气、水等发生强力反应、以及因受热、冲击而发生爆炸所释放出有毒烟雾和能量，给环境和人类健康造成危害或伤害。4、毒性：能使人畜中毒或造成死亡。5、感染性：如其中有一些病原菌或寄生虫，使人或动物染病或致死。固体废弃物污染水体污染土壤污染空气占用耕地危害人体健康影响环境卫生三、固体废弃物的污染：三、固体废弃物的污染：1、污染水体固体废弃物未经无害化合理随意堆放，将随天然降水或地表径流进入河流、湖泊，长期淤积，使水面面积缩小，其有害成分造成了水体的各种污染，如果人们将固体废弃物直接倾倒到水体中，那造成的危害将是更大的。三、固体废弃物的污染：2、污染大气固体废物中的干物质或轻物质随风飘扬，会对大气造成污染。另外，焚烧法是处理固体废弃物的一种目前教为流行的方法，但是焚烧将产生大量有害气体和粉尘，一些有机固体废弃物长期堆放，在适宜的温度和湿度下会被微生物分解，同时释放出有害气体。3、污染土壤未经处理的有害固废物，经过风化、雨淋、地表径流等作用，其有毒液体将渗入土壤，进而杀死土壤中的微生物，破坏了土壤中的生态平衡，污染严重的地方生殖寸草不生。三、固体废弃物的污染：4、侵占土地不断增加的固体废弃物如不加利用，就要占用土地来堆放。就我国80年代以来，工业固体废物的产生量相当迅速，许多城市利用大片的城市城郊边缘的农田来堆放它们。三、固体废弃物的污染：第二节固体废物的处理、处置和利用的原则一、废物管理的观点1、减量化——无废工艺定义：无废工艺是这样一种生产产品的方法，借助这种方法，所有的原料和能量在原料资源——生产——消费——二次原料资源的循环中得到最合理和综合的利用，同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能。目的：解决自然资源的合理利用和环境保护问题。2、资源化资源化的含义：资源化即为废物的再循环利用，回收能源和资源。大规模地建立资源回收系统，必将减少原材料的采用，减少废物的排放量、运输量和处理量。废物的资源回收可以提高社会经济效益，而且做到物尽其用，取得一定的经济效益。固体废物的减量化指的是减少固体废物的产生量；主要针对工业生产中产生的废物而言；减少污染源的废物产生量是解决工业固体废物问题的最佳方案；理论上解决固体废物问题最有效的办法。3、无害化二、固体废物的处理技术1、物理法物理处理是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。物理处理方法包括压实、破碎、分选等。二、固体废物的处理技术2、化学法化学处理是采用化学方法破坏团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。化学处理方法通常只用在所含成分单一或所含几种化学成分特性相似的废物处理方面。化学处理方法包括氧化、还原、中和、化学沉淀和化学溶出等。有些有害固体废物，经过化学处理还可能产生含毒性成分的残渣，须对残渣进行解毒处理或安全处置。二、固体废物的处理技术3、生物处理生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化和综合利用。固体废物经过生物处理，在容积、形态、组成等方面，均发生重大变化，因而便于运输、贮存、利用和处置。生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理、兼性厌氧处理。与化学处理方法相比，生物处理在经济上一般比较便宜，应用也相当普遍，但处理过程所需时间较长，处理效率有时不够稳定。3、生物处理（1）堆肥化依靠自然界的细菌、放线茵、真菌等微生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质的生物转化过程。堆肥化的产物称作堆肥，是一种具有改良土壤结构，增大土壤容水性、减少无机氨流失、促进难溶解转化为易溶磷、增加土壤缓冲能力，提高化学肥料的肥效等多种功效的廉价、优质土壤改朗l料。可分为厌氧堆肥与好氧堆肥；好氧堆肥又分为露天推肥和快速堆肥两种方式；现代化堆肥生产通常由前处理、主发酵(一次发酵)、后发酵(二次发酵)、后处理、贮藏等五个工序组成。其中主发酵是整个生产过程的关键，应控制好通风、温度、水分、C/N比、C/P比及pH值等发酵条件。3、生物处理（2）沼气化沼气化亦称厌氧发酵，是固体废物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物在人为控制的温度、湿度、酸碱度的厌氧环境中经多种微生物的作用生成可燃气体的过程。适用于城市污泥、农业固体废物、粪便处理。对固体废物起到稳定无害的作用，且可以生产一种便于贮存和有效利用的能源——沼气。3、生物处理（3）废纤维素糖化技术废纤维素糖化是利用酶水解技术使之转化成单体葡萄糖，然后可通过化学反应转化为化工原料或生化反应转化为单细胞蛋白或微生物蛋白。天然纤维素酶水解顺序如下：4、热处理热处理是通过高温破坏和改变固体废物组成和结构，同时达到减容、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。二、固体废物的处理技术4、热处理（1）焚烧处理在高温(800一1000℃)下，通过燃烧，使固体废物中的可燃成分转化成惰性残渣，同时回收热能；通过燃烧，可使固体废物进一步减容，城市垃圾经燃烧后可减小体积80％－90％，重量将降低75％一80％，同时可以较彻底的消灭各种病源体，消除腐化源。优点：①焚烧占地小；②焚烧对垃圾处理彻底，残渣二次污染危险较小；②焚烧操作是全天侯的不受天气影响：④焚烧可安装在接近垃圾源的地方，节约运输费用；⑥焚烧的适用面广，除城市垃圾以外的许多城市废物也可以采用焚烧方法进行净化；4、热处理（焚烧处理）缺点：燃烧处理也有明显缺陷首先，仍然存在二次污染，燃烧仍然要排出灰渣、废气。特别是近年来出现的“二恶英”，其毒性比氰化物大一千倍，使人忧心仲仲；其次，单位投资和处理运转成本较高；再次，对废物有一定要求，即要求其热值至少大于4000KJ/kg。对经济不发达国家来说，城市垃圾热值几乎都达不到要求，且经济上很难承受，故很难普遍推广使用。三、固体废物的处置（一）固体废物处置的概念：是指最终处置或安全处置；是固体废物污染控制的末端环节；是解决固体废物的归宿问题。（二）目的：一些固体废物经过处理和利用，总还会有部分残渣存在，而且很难再加以利用，这些残渣可能又富集了大量有毒有害成分；还有些固体废物，目前尚无法利用，它们都特长期地保留在环境中，是一种潜在的污染源。必须进行最终处置，使之最大限度地与生物圈隔离。（三）固体废物的处置方法固体废物处置方法包括海洋处置和陆地处置两大类。1、海洋处置：海洋处置主要分为海洋倾倒与远洋焚烧两种方法；近年来，随着人们对保护环境生态重要性认识的加深和总体环境意识的提高，海洋处置己受到越来越多的限制。（三）固体废物的处置方法2、陆地处置陆地处置包括土地耕作、工程库或贮留池贮存、土地填埋以及深井灌注等几种。土地填埋法是一种最常用的方法。（三）固体废物的处置方法1、土地填埋处置它是从传统的堆放和填地处置发展起来的一项最终处置技术。其工艺简单、投资较低、适于处置多种类型的废物，目前己成为一种处置固体废物的主要方法。土地填埋处置种类很多，采用的名称也不尽相同。按填埋地形特征可分为山间填埋、平地填埋、废矿坑填埋；按填埋场的状态可分为厌氧填埋、好氧填埋、难好氧填埋；按法律可分为卫生填埋和安全填埋等。（二）固体废物的处置方法2、填埋场主要包括：废弃物坝、雨水集排水系统(含浸出液体集排水系统、浸出液处理系统)、释放气处理系统、入场管理设施、入场道路、环境监测系统、飞散防止设施、防灾设施、管理办公设施、隔离设施等。优点：操作简便；施工方便；费用低廉；还可同时回收甲烷气体。缺点：浸出液的渗漏污染地下水；降解气体的释出易引起爆炸和火灾；臭味和病原菌的消除、场地有限。