环境科学与工程概论第八课固体废物的处理、处置和利用

1、环境科学与工程概论,第八课 固体废物的处理、处置和利用,8-1、概述 8-2、固体废物的处理和处置 8-3、固体废物资源化 8-4、应用举例：危险废物、城镇垃圾,本章知识点,7-1、概述 7-2、固体废物的处理和处置 7-3、固体废物资源化 7-4、应用举例：危险废物、城镇垃圾,本章知识点,一、基本概念,1、固体废物：生产和生活活动中丢弃的固体、半固体物质 危险废物：固体废物中具有易燃性、腐蚀性、毒性、反应性、感染性的废物,一、概述,一、基本概念,2、固体废物的处理：经过一定的防止污染措施后，排放于可允许的环境中，或暂贮于特定的设施中，待具备适宜的经济技术条件时，再加以利用或进行无害化的最终处

2、置。 3、固体废物的处置：固体废物的最终处理。 4、固体废物的利用：产品生产工艺过程中的循环利用、回收利用，以及交由其他单位的综合利用,概念,一、基本概念,我国新制定的固体废物污染环境防治法中将固体废物分为： 工业固体废弃物 城市垃圾 危险固体废物,二、固体废物的特点和处理原则,固体废物的特点 资源性 工业废渣中的可回收原料；城市垃圾中的可燃物质 污染的“特殊性” 除直接占用土地外，也是水、气、土壤污染的“源头” 严重的危害性 易燃性、腐蚀性、反应性、毒性、感染性,二、固体废物的特点和处理原则,固体废物处理、处置和利用的原则：“三化” 减量化：是指通过采取有效手段减少固体废物的数量和减小其体积

3、，以及尽可能减少其种类、降低有害成分的浓度、减轻或消除其危害特性。 资源化：是指对产生的固体废物进行回收、加工、循环利用或其他再利用，使废物经过综合利用之后直接变为产品或转化为可供再利用的二次原料。 无害化：是指对已经产生又无法或暂时尚不能进行综合利用的固体废物，进行对环境无害或低危害的安全处理、处置，以防止、减少或减轻固体废物的危害,二、固体废物的特点和处理原则,固体废弃物处理的目标： 减量化 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,二、固体废物的特点和处理

4、原则,无废工艺：所有的原料和能量在原料资源一生产一消费一二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,图64 无废工艺生产模式,二、固体废物的特点和处理原则,少废工艺 少废工艺是现阶段作为传统工业向无废生产转化的一种过渡形式 。 原料的综合利用； 改革原有工艺或开发全新流程； 实现物料的闭路循环； 工业废料转化成二次资源； 改进产品的设计，加强废品的回收利用,三、固体废物来源与分类,固体废弃物处理的目标： 资源化 即废物的再循环利用，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

5、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,三、固体废物来源与分类,固体废弃物处理的目标： 无害化 固废的无害化处置 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。为了控制其对环境的污染，必须进行最终处置，使之最大限度地与生物圈隔离,7-1、概述 7-2、固体废物的处理和处置 7-3、固体废物资源化 7-4、应用举例：危险废物、城镇垃圾,本章知识点,一、固体废物的处理,1、物理法 预处理技术 物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，使之

6、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、固化等,一、固体废物的处理,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。 对有些有害固体废物，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,一、固体废物的处理,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

7、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,一、固体废物的处理,3、生物处理 1）堆肥化 指在一定的条件下，通过生物化学作用使来源于生物的有机固体废弃物分解成为较稳定的腐殖质的过程。 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； 我国城镇垃圾处理的主要方法之一。 影响因素：有机物含量；空气含量；碳分；水分；pH；好氧堆肥工艺过程,一、固体废物的处理,3、生物处理 1）堆肥化 现代化堆肥生产通

8、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。 优点：提高了土壤的通透性，又增加了土壤的肥力，垃圾肥与化肥共用可延长氮肥的有效期,一、固体废物的处理,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,一、固体废物的处理,3、生

9、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有机物转化成单体葡萄糖，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,一、固体废物的处理,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,一、固体废物的处理,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； 优点：焚烧占地小；焚烧对垃圾处理彻底，残渣二次污染危险较小；焚烧操作是全天侯的不受天气影响：焚烧可安装在 接近垃圾

10、源的地方，节约运输费用；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,一、固体废物的处理,4、热处理 （1）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“二垩英”，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,一、固体废物的处理,我国现行标推 适用于焚烧量在20kg/h以上、500kg/h以下的小型焚烧炉(HJ/T1819

11、96)。 适用于医疗垃圾焚烧的医疗垃圾焚烧环境卫生标准(CJ30361995)。 危险废物焚烧污染控制标准 GW 18484-2001 代替GWKB 2-1999，2002-01-01实施。 生活垃圾焚烧污染控制标准 GW 18485-2001 代替 HJ/T18-1996，GWKB 3-20002002-01-01实施,一、固体废物的处理,4、热处理 （2）热解 热解是将有机物在厌氧或缺氧条件下高温(500一1000)加热，使之分解为气、液、 固三类产物，气态的有氢、甲烷、碳氢化合物、一氧化碳等可燃气体；液态的有含甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等成分的燃料油；固态的主要为固体碳。 该法的主要优点是能

12、够将废物中的有机物转化为便于贮存和运输的有用燃料，而且尾气排放量和残渣量较少，是一种低污染的处理与资源化技术,二、固体废物的处置,陆地处置 填埋法：按照工程理论和土工标准，对固体废物进行有效控制和管理的综合性科学工程。 工艺简单、成本较低，常用方法 卫生土地填埋或卫生填埋：城市垃圾和无害化的工业废渣 安全土地填埋或安全填埋：有毒有害物质 土地耕作：利用现有土地，将固体废物分散在其中 深井灌注：将固体废物注入地下与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性的岩层中 对有毒有害物质的安全处置方法,地下水,冲滤液收集,植被土层 封闭层 中封层,最终填埋表面,排气口,径流控制,护膜,保护衬层/渗滤 液体收集系统层,

13、安全填埋,径流控制,辅助衬层,防渗衬层,检测井,检测井,至渗滤液处理,二、固体废物的处置,卫生土地填埋法 (1)填埋场设计：基底设计；防渗层设计；淋滤液和废气收集系统；排泄系统；地表径流控制； (2)垃圾场运转：废物种类、负荷等；单元设计；有害废物单元；一般废物单元 (3)场地内部微生物化学反应：微生物降解速率；缓慢降解物质；快速降解物质；不易降解物质 (4)淋滤液管：收集；处理；监测；重复使用 (5)场地废气管理：监测；收集；燃烧或使用 (6)环境监测：空气质量和气味监测；4,2等；地下水监测；土壤、地表水监测,二、固体废物的处置,海洋处置 利用海洋的环境容量和自净能力将固体废物投入海洋。

14、早期被许多工业化国家采用 思考：这个方法可行吗？ 我国对海洋处置基本上持否定态度,7-1、概述 7-2、固体废物的处理和处置 7-3、固体废物资源化 7-4、应用举例：危险废物、城镇垃圾,本章知识点,一、概述,概念：广义上指资源的再循环；狭义上指为了再循环利用废物而回收资源与能源。 利用途径 用作工业原料 用作能源 在农业上的利用 用作建筑材料,一、概述,一、概述,在进行资源回收系统的开发、规划和评价时，应注意以下问题： 资源化技术应是可行的； 固体废物资源化的经济效益应该是较大的； 废物应尽可能在排放源地点就近利用，以便节省废物收贮、运输等过程的投资，从而提高资源化的经济效益； 固体废物资源

15、化的产品，应具有与相应的原材料所制得的产品相竞争的能力，才能使技术持久,二、资源化系统技术,资源化系统 概念：是指从原材料制成的成品，经过市场消费，最后成为废物又引入新的生产消费循环系统。就整个社会而言，就是生产消费废物生产一个不断循环系统。 理想的资源化系统要综合地进行技术、经济和社会的论证才能实现,三、固体废物的资源化管理,废弃物的最终储存,减少废物的产生量 推广无污染工艺 提高废物内部循环利用 强化管理手段,物资回收途径 采用明智的生产技术加强废弃物的分离回收资源化工厂,能源回收途径 焚烧 厌氧分解 热解,安全填埋 废物的干燥 废物的稳定化 废物的封装 混合填埋 废物的自然衰减 正确的填

16、埋工程施工,粉煤灰的资源化,粉煤灰是火电厂工业特有的固体废物。 主要成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃尽炭 产量：每燃1t煤就可产生250300kg的粉煤灰 原来处理方式：堆置 资源化：作墙体材料：重量只有一般混凝土墙体的4060% 制水泥：粉煤灰硅酸盐水泥 筑路：用于稳定路基，比石灰稍高的强度 土壤改良剂：黏土疏松土壤、砂土保水防渗、盐碱地中和、 调节养分 化肥：硅钾肥、硅钙钾肥、磁化肥、磷肥 其他：回收铁、磷、铜、锗，生产铸石、灭火等,7-1、概述 7-2、固体废物的处理和处置 7-3、固体废物资源化 7-4、应用举例：危险废物、城镇垃圾,本章知识点,一、危险废物的概念与

17、类别,1、概念 危险废物又称为有毒有害废物，这类废物泛指除放射性废物以外，具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性因而可能对人类的生活环境产生危害的废物。 美国的定义：能引起或助长死亡率的上升或严重不可恢复的疾病；可造成严重残疾；在操作、储存、运输、处理或其他管理不当时，会对人体健康或环境带来重大威胁的废 物称为危险废物 世界卫生组织的定义：根据其物理或化学性质、要求必须对其进行持殊处理和处置的废物，以免对人体健康或环境造成影响的废物,一、危险废物的概念与类别,2、类别 a、急性毒性废物： 用1:1浸提液灌胃对小鼠（或大鼠），能引起小鼠（或大鼠）在48小时内死亡半数以上者定为有急性毒性

18、的固体废物； b、易燃性废物： 闪点低于60的液体，经摩擦、吸湿或自发产生着火倾向的固体，着火时燃烧较剧烈并能持续，以及在管理期间会引起危险者,一、危险废物的概念与类别,2、类别 c、反应性废物 性质不稳定，在无爆震时即易发生剧烈变化； 遇水能剧烈反应； 遇水能形成爆炸性混合物； 与水混合产生有毒气体、蒸气或烟雾； 在有引发源和加热时能引起爆震或爆炸； 在常温、常压下易发生爆炸或爆炸性反应； 根据其他法规所定义的爆炸品； d、浸出毒性（见表） e、腐蚀性废物：pH12.5或pH2的废物,世界卫生组织重点限制的主要危险废物,二、危险废物的主要处理、处置技术,1、物理处理 减容，通过浓缩或相变改变

19、体积及外形结构 2、化学处理 通过化学反应改变有害成分或转变成更适合于下一步处理的形态 3、生物处理：生物降解、生物吸附 4、固化和包胶 对废物的有害成分加以固定，从而减少危害 5、焚烧或填埋,三、危险废物的越境转移,1、废物越境转移的原因 工业发达国家废物产量巨大，处理费用巨大，因而处理量较小，导致废物的累积量巨大，影响生态环境和人们的身体健康； 工业发达国家危险废物已称为“政治废物”，公众对废物问题很敏感，反对自己居住的地区设立危险废物处置场所； 发展中国家某些人为了捞取好处，使得大量废物，尤其是危险废物大量涌入,三、危险废物的越境转移,2、巴塞尔公约 联合国环境规划署1989年3月20日至22日在瑞士巴塞尔召开了控制危险废物越境转移及其处理公约外交大会。 公约的基本原则： 首先，所有国家都应禁止输入危险废物