第五章固体废物污染及其治理

第六章固体废物污染及其治理弃之为害——日益严重的环境问题用之为宝——重新认识的资源前景昔日垃圾场今日生态园第六章固体废物污染及其防治概述固体废物污染的分类固体废物的污染状况固体废物的污染与危害固体废物污染的控制我国控制固体废物污染的技术政策固体废物处理、处置的方法固体废弃物管理1、固体废物（简称废物）概念：是指社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态或泥状赋存的物质。(BiosolidorSolidWaste)一、概述活动产生废渣(Residue)生活活动产生垃圾(Trash)污水污泥(SewageSludge)2.固体废弃物产生的必然性：人类在索取、利用自然资源时，限于实际需要和技术条件，必然丢弃一部分材料。产品有使用寿命。按组成：有机固体废弃物无机固体废弃物按形态：固态固体废弃物半固态固体废弃物按来源：工业固体废弃物农业固体废弃物城市固体废弃物按危害性：一般固体废弃物（常规固体废弃物）、有毒有害固体废弃物（危险固体废弃物）二、固体废弃物的分类我国固体废物的分类的方法：（一）工业固体废弃物1.定义：在工业生产和加工过程所产生的废渣、碎屑、污泥。2.分类：常规工业固体废弃物有毒有害工业固体废弃物：含有毒性物质：如Cd、Hg、As、Pb含有传染性物质：如病毒、害虫含有易燃物：含有腐蚀性强的物质：含有易爆物：放射性强的有毒有害工业固体废弃物含人工放射性元素：含天然放射性元素：（二）城市固体废弃物：居民生活、商业活动、市政建设与维护、机关办公等产生的固体废弃物。（三）农业固体废弃物固体废弃物：农业生产、畜禽饲养、农副产品加工、农村居民生活产生的固体废弃物。三、固体废物的状况1.国外固体废弃物：量——增加：年增长2.5%质——日趋复杂；燃料中无机成分减少；消费类型由节约型向消费型转变处理费用十分昂贵：人工、机械、用地……2.国内固体废弃物：增长速度——快：年增长10%经济成分的含量——低，可资源化部分少成分变化——快：燃料结构变化、消费结构变化成分季节性波动——大固体废物污染总体的特点：1、资源性；2、污染的“特殊性”；3、严重的危害性，危险废物的危害性更强1、固体废弃物中的污染物有害微生物：病毒、致病菌、寄生虫卵……无机污染物：重金属……有机污染物：致癌物……其他污染物：氮、磷、放射性物质、具有恶臭的物质四、固体废物的污染与危害（1）侵占大量土地据统计，美国为200万公顷，原苏联为100万公顷，至1991年我国仅废渣、煤矸石、尾矿堆积量达59.6亿吨，占地50539公顷，出现了固体废物与工农业生产争地的矛盾。我国许多城市利用四周郊区设置垃圾堆场，也侵占了大量农田、林地。据1985年航空遥感技术调查，广州市近郊地面堆放的各类固体废物，占地165.8公顷，其中，仅垃圾堆就有69.04公顷。2、危害（2）污染土壤废物及其渗出液和滤液所含有的有毒物质会改变土壤质的和结构，影响土壤中微生物的活动，有碍植物根系的生长，或在植物机体内积蓄。例11964年，英国威尔士北部康卫盘地，某铅尾矿场由于雨水冲刷，破坏了大片肥沃的草原，土壤铅含量超过极限（0.05%）一百多倍，严重地污染了植物和牲畜，造成该草原废弃，不能再放牧。例2二十世纪80年代，我国内蒙古的某尾矿堆污染了大片土地，造成一个乡的居民被迫搬迁。据报道，我国工业废渣污染的农田已达25万亩。（3）污染水体直接把固体废物倾倒入河流、湖泊、海洋造成堆水体的污染。固体废物还可以随降水和地表径流或随风飘迁进入水体使地表水污染；随沥渗水进入土壤则使地下水污染。例1罗芙运河（lovecanal）事件是典型的固体废物污染地下水的事件。1930～1953年，美国一家化学工业公司，在纽约州尼亚加拉瀑布附近的罗芙运河废河谷填埋了2800多吨桶装的硫化物、氯化物等废弃物。1953年填平覆土之后，赠送给一个教育机构，在此之后的25年内，这里建起了1200栋房屋和一所学校。在1978年，一种黑色的污液外溢，然后，陆续发现该地区井水变臭，婴儿畸型，居民患怪异疾病，大气中有害物质浓度超标500多倍，测出氯仿、三氯苯酚、溴二甲烷等有毒物质82种，致癌物质11种。1978年，美国总统颁布了一项紧急法令，封闭住宅，关闭学校，710多户居民迁出避难，并拨款2700万元补救治理。例2我国一家铁合金厂的铬渣堆放场，由于缺乏防渗措施，六价铬污染了20多平方公里地下水，致使7个自然村的1800多眼水井无法饮用。工厂先后花费7000多万元用于赔偿和补救治理。哈尔滨市垃圾某填埋场，地下水浊度、色度和锰、铁、酚、汞及总细菌数、大肠杆菌数等都超过国家标准许多倍，锰含量超过3倍，汞含量超过29倍，细菌总数超过4.3倍，大肠杆菌超过41倍。（4）污染大气一些有机固体废物，在适宜的温度和湿度下被微生物分解，能释放出有毒气体；以细粒状存在的废渣和垃圾，在大风吹动下会随风飘逸，扩散到很远的地方，固体废物在运输和处理过程中也能产生有害气体。据报道，美国固体废物焚烧炉，约有2/3由于缺乏空气净化装置而污染大气，有的露天焚烧炉排出的粉尘在接近地面处的浓度达到0.56/m3。我国的部分企业，采用焚烧法处理塑料排出的氯气、氯化氢和大量粉尘，也造成严重的大气污染。（5）影响环境卫生我国生活垃圾、粪便的清运能力不高，无害化处理率低，很大一部分垃圾堆存在城市的一些死角，严重影响环境卫生，对人们的健康构成潜在的威胁。据全国300多个城市的统计，城市垃圾的清运量仅占产生量的40%～50%，无害化处理率平均只有1.6%，98%垃圾、粪便未经无害化处理即进入环境。五、固体废物污染的控制1、改革生产工艺（1）采用无废或少废技术（2）采用精料（3）提高产品质量和使用寿命，以减少固体废物的产量2、发展物质循环利用工艺3、进行综合利用4、进行无害化处理和处置5、开征绿色税收，用经济手段控制产生量：绿色税收：根据固体废弃物产量、种类、性质，向固体废弃物的产生者或部门征收的环境税。六、我国控制固体废物污染的技术政策我国于二十世纪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，并确定今后较长时间还应以“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，这是毫无疑问的。1、国际：资源化2、国内：无害化、减量化、资源化(三化）（1）“无害化”：是将固体废物通过工程处理，达到不损害环境的过程。（2）“减量化”：是通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。（3）“资源化”：是采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源。原则如下：经济可行；技术可行；就近利用。七、处理和处置的方法1、相关概念：（1）固体废物处理：是指将固体废物转变成适于运输、利用、贮存或最终处置的过程。（2）固体废物处置：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。2、固体废物处理的方法：（1）物理方法：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。（2）化学方法：是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。（3）生物处理：是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化或综合利用。（4）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、无害化或综合利用的目的。（5）固化处理：是采用固化基材将废物固定或包覆起来以降低其对环境危害，因而能较安全地运输和处置的一种处理过程。“四位一体”的图所示为近年来出现在我国北方农区的一种生态工程类型。“四位”指沼气池、猪禽舍、厕所及日光温室四部分，是庭院经济与生态农业相结合的一种生产模式。它的运行原理为：日光温室的增温效应可使蔬菜等作物在冬天也能正常生长；同时也使猪禽免受严寒而快速生长；温室内的植物为动物提供氧气，同时吸收二氧化碳；人、猪、禽的粪尿及蔬菜废弃物和秸秆等物质投入沼气池产气，同时温室的高温也提高了沼气在冬天的产气稳定性；沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料，有助于减少蔬菜的病虫害，提高蔬菜的产量和质量。“四位一体”充分应用了物质循环和生物多样性等原理，提高了单位土地面积的产出，同时减少了环境污染，大大提高了农业的综合效益。“四位一体”的物质循环见图5-2：图5-2“四位一体”生态工程物质循环示意图塑料废渣的处理随着石油化工和塑料加工业的迅速发展,塑料及其制品大量地进入了日常生活,但随之而来的是城市垃圾中废弃的塑料制品量也呈直线上升。当今解决废塑料污染的途径大致有3种:①回收再利用,②填埋处理,③发展可降解塑料。从环境科学的原理着眼,将废塑料回收再利用不仅可以消除环境污染,而且可以获得宝贵的资源或能源,产生明显的环境和社会效益。如果技术合理,还能产生一定的经济效益。所以回收再利用处理废塑料是符合当前中国国情的,也是应当大力推广的技术。（1）熔融再生该法是将废旧塑料加热熔融后重新塑化,一般分为简单再生和复合再生两种。简单再生主要利用生产过程中的边脚料,这些废料一般比较干净,成分比较单一,再生出的塑料与新料相比,其性能相差不大,可作为新料使用。复合再生所用废料则是从不同渠道收集而来,塑料所含杂质较多,成分复杂。复合再生的塑料性质不稳定,易变脆,一般只能用作建筑填料、垃圾袋、雨具等低档次产品。再生法处理废塑料,工艺路线虽然较短,但所得产品质量较差,有二次污染且不能最终消除污染物。（2）燃烧热的利用由于塑料是一种碳氢聚合物,所含热能十分高,燃烧热为3.30×104—4.18×104kJ/kg。对于难以再生的塑料,可通过焚烧处理回收热量。燃烧取热目前在西欧和日本采用较多,这种处理方法处理的塑料数量大,成本低,效率高,缺点是产生有害气体,造成二次污染。我国目前这项技术运用还不多,主要原因是塑料焚烧需专用焚化设备投资较大。我国在发展这种技术时应采取周边城市联合建大型焚化工厂,这样也有条件进行二次污染的治理。（3）热解转化热解技术因最终产品的不同可以分为两种,一种是为了得到化工原料(苯乙烯、乙烯、丙烯等),另一种是为了得到燃料(汽油、煤油、柴油等)。虽然都是将塑料转化为低分子物质,但两者的工艺路线不同。如聚烯烃类塑料热解制备燃料油。目前使用最广泛的塑料之一是聚烯烃类塑料,因此这种塑料的废弃量也较大。国内外对其热解油化技术进行了广泛的研究。目前该技术的工艺主要有:①高温热裂解工艺聚苯乙烯热解制备苯乙烯单体。聚苯乙烯(PS)也是各种塑料中产量较大的一种。废PS主要来自于包装用发泡聚苯乙烯(PSF)和各种一次性餐具。工艺流程见示意图。聚苯乙烯热降解回收苯乙烯单体工艺流程简图反应器冷凝器储槽分馏成品阻聚剂阻聚剂物料催化剂本工艺采用固定床催化裂解流程。将PSF熔融脱泡后粉碎加入反应器。同时加入少量催化剂(由过渡金属氧化物和稀土金属交换的Y型分子筛组成)和疏松剂。疏松剂可以提高物料的导热效率,同时避免裂解后残渣与反应器粘连,使残渣易于清除。升温至热降解反应温度(适时通氮气或减压)并保持该温度至反应结束。得到的分解油加入0.1%阻聚剂对苯二酚,在4.65×104Pa下进行减压蒸馏,得到高纯度的苯乙烯单体,并加入0.1%对苯二酚防其自聚。最佳反应条件为：反应压力为4×104Pa温度为360℃催化剂用量为0.1%此时可得到分解油收率为97.6%,其中苯乙烯含量为55.5%,分解油经二次蒸馏后,所得树脂经测试符合化工部标准HG-105-77的要求。分解油中副产品还有异丙苯、乙苯、甲苯、苯、α-甲基苯乙烯及低聚物等。该工艺投资小,操作简单,收效快,获利明显,非常适于在我国乡镇企业中推广,同时也解决了城市一次性餐具的处理问题,具有明显的环境效益,因此前景广阔。②催化裂解工艺聚烯烃类塑料催化裂解工艺流程简图原料粉碎热分解催化重整脱氯熔融冷凝分馏产品冷凝聚烯烃类塑料催化裂解工艺，进料可连续进料或间歇进料,熔融采用直接加热。熔融过程升