第九章-固体废弃物处置与管理-完成

1、吉林大学环境与资源学院吉林大学环境与资源学院 汤洁汤洁 Solid waste disposal and management v一、固体废物的概述一、固体废物的概述 v二、固体废物污染防治二、固体废物污染防治 v三、固体废物综合利用三、固体废物综合利用 v四、固体废物的管理四、固体废物的管理 v五、固体废物的管理规划五、固体废物的管理规划 v什么叫固体废物？什么叫固体废物？ 固体废物亦称废物，是指人类在生产、加工、固体废物亦称废物，是指人类在生产、加工、 流通、消费以及生活等过程中被丢弃的固态或流通、消费以及生活等过程中被丢弃的固态或 泥浆状的物质。泥浆状的物质。“废物废物”具有相对性，一种

2、过具有相对性，一种过 程的废物随着时空条件的变化，往往可以成为程的废物随着时空条件的变化，往往可以成为 另一过程的原料。所以废物也有另一过程的原料。所以废物也有“放在错误地放在错误地 点的原料点的原料”之称。之称。 分类：工矿业固体废弃物、有害固体废弃物和分类：工矿业固体废弃物、有害固体废弃物和 城市垃圾三类。城市垃圾三类。 v固体废物主要来源于人类生产和消费活动：固体废物主要来源于人类生产和消费活动： v固体废弃物有多种分类方法，但较多的是按来源固体废弃物有多种分类方法，但较多的是按来源 分类，如矿业废物、工业废物、城市垃圾、农业分类，如矿业废物、工业废物、城市垃圾、农业 废物、放射性废物等

3、。废物、放射性废物等。 v资源和废物的相对性资源和废物的相对性 v富集终态和污染源头的双重作用富集终态和污染源头的双重作用 v危害具有潜在性、长期性和灾难性危害具有潜在性、长期性和灾难性 v影响环境卫生和视觉卫生 v大量侵占土地 v污染土壤 v污染水体、淤塞河床 v污染大气 v产生火灾隐患 v传播和诱发疾病 v生物性污染与生物危害 v我国固体废物的控制措施发展历程：我国固体废物的控制措施发展历程： v2020世纪世纪8080年代初期，颁布年代初期，颁布中华人民共和国固中华人民共和国固 体废物污染环境防治法体废物污染环境防治法，提出了以，提出了以“资源资源 化化”、“无害化无害化”、“减量化减量

4、化”，并确定以后，并确定以后 较长一段时间内应以较长一段时间内应以“无害化无害化”为主。为主。 v进入进入2121世纪以来，根据世界形势，把回收利用世纪以来，根据世界形势，把回收利用 再生资源作为重要的发展战略。再生资源作为重要的发展战略。 目前采用的主要技术包括压实、破碎、分选、固目前采用的主要技术包括压实、破碎、分选、固 化、焚烧、生物处理等。化、焚烧、生物处理等。 v固体废弃物处理固体废弃物处理通常是指通过物理、化学、生通常是指通过物理、化学、生 物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运 输、贮存、利用或处置的过程。固体废弃物处输、贮存、利用或处置

5、的过程。固体废弃物处 理的目标是无害化、减量化、资源化。理的目标是无害化、减量化、资源化。 v压实技术：压实技术： 压实压实(Waste compaction)(Waste compaction)是一种通过对废物是一种通过对废物 实行减容化，降低运输成本、延长填埋场寿命的实行减容化，降低运输成本、延长填埋场寿命的 预处理技术。压实是一种普遍采用的固体废弃物预处理技术。压实是一种普遍采用的固体废弃物 预处理方法。如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首预处理方法。如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首 先采用压实处理。适于压实减少体积处理的固体先采用压实处理。适于压实减少体积处理的固体 废弃物还有垃圾、松散废物、

6、纸带、纸箱及某些废弃物还有垃圾、松散废物、纸带、纸箱及某些 纤维制品等。纤维制品等。 v破碎技术：破碎技术： 为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废 弃物的外形尺寸减小，预先必须对固体废弃物进弃物的外形尺寸减小，预先必须对固体废弃物进 行破碎处理。经过破碎处理的废物，由于消除了行破碎处理。经过破碎处理的废物，由于消除了 大的空隙，不仅使尺寸大小均匀，而且质地也均大的空隙，不仅使尺寸大小均匀，而且质地也均 匀，在填埋过程中更容易压实。固体废弃物的破匀，在填埋过程中更容易压实。固体废弃物的破 碎方法很多，主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压碎方法很多，主要有冲击破碎

7、、剪切破碎、挤压 破碎、摩擦破碎等，此外还有专用的低温破碎和破碎、摩擦破碎等，此外还有专用的低温破碎和 湿式破碎等。湿式破碎等。 v分选技术：分选技术： 固体废物分选是实现固体废物资源化、减固体废物分选是实现固体废物资源化、减 量化的重要手段，通过分选将有用的充分选出量化的重要手段，通过分选将有用的充分选出 来加以利用，将有害的充分分离出来；另一种来加以利用，将有害的充分分离出来；另一种 是将不同粒度级别的废弃物加以分离。分选定是将不同粒度级别的废弃物加以分离。分选定 基本原理是利用物料的某些性质方面的差异，基本原理是利用物料的某些性质方面的差异， 将其分选开。例如利用废弃物中的磁性和非磁将其

8、分选开。例如利用废弃物中的磁性和非磁 性差别进行分离；利用粒径尺寸差别进行分离；性差别进行分离；利用粒径尺寸差别进行分离； 利用比重差别进行分离等。利用比重差别进行分离等。 v固化处理技术：固化处理技术： 固化技术是通过向废弃物中添加固化基材，固化技术是通过向废弃物中添加固化基材， 使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材 中的一种无害化处理过程。理解的固化产物应中的一种无害化处理过程。理解的固化产物应 具有良好的抗渗透性，良好的机械特性，以及具有良好的抗渗透性，良好的机械特性，以及 抗浸出性、抗干抗浸出性、抗干湿、抗冻湿、抗冻融特性。固化处融特性。固化

9、处 理根据固化基材的不同可以分为水泥固化、沥理根据固化基材的不同可以分为水泥固化、沥 青固化、玻璃固化、自胶质固化等。青固化、玻璃固化、自胶质固化等。 v焚烧和热解技术：焚烧和热解技术： 焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综 合处理过程。好处是把大量有害的废料分解而变合处理过程。好处是把大量有害的废料分解而变 成成 无害的物质。由于固体废弃物中可燃物的比无害的物质。由于固体废弃物中可燃物的比 例逐渐增加，采用焚烧方法处理固体废弃物，利例逐渐增加，采用焚烧方法处理固体废弃物，利 用其热能已成为必然的发展趋势。以此种处理方用其热能已成为必然的发展趋势。以此种

10、处理方 法固体废弃物，占地少，处理量大，在保护环境、法固体废弃物，占地少，处理量大，在保护环境、 提供能源等方面可取得良好的效果。目前日本及提供能源等方面可取得良好的效果。目前日本及 瑞士每年把超过瑞士每年把超过65%65%的都市废料进行焚烧而使能的都市废料进行焚烧而使能 源再生。源再生。 v生物处理技术：生物处理技术： 生物处理技术是利用微生物对有机固体废生物处理技术是利用微生物对有机固体废 物的分解作用使其无害化。种种技术可以使有物的分解作用使其无害化。种种技术可以使有 机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料，机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料， 还可以用来从废品和废渣中提取金属，是固

11、体还可以用来从废品和废渣中提取金属，是固体 废物资源化的有效的技术方法。目前应用比较废物资源化的有效的技术方法。目前应用比较 广泛的有：堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、广泛的有：堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、 废纤维饲料化、生物浸出等。废纤维饲料化、生物浸出等。 v固体废物的预处理技术：固体废物的预处理技术：指采用物理、化学或生指采用物理、化学或生 物方法将固体废物转变成便于运输、储存、回收物方法将固体废物转变成便于运输、储存、回收 利用和处置的形态。主要有压实、破碎、分选和利用和处置的形态。主要有压实、破碎、分选和 固化等。固化等。 v固体废物的最终处理：固体废物的最终处理：是固体废物污染控制

12、的末是固体废物污染控制的末 端环节。目前主要的处置方法是安全填埋（包括端环节。目前主要的处置方法是安全填埋（包括 山地填埋、土地填埋）、工程库或贮留池贮存、山地填埋、土地填埋）、工程库或贮留池贮存、 固体废物的资源化利用等。从海洋环境保护的角固体废物的资源化利用等。从海洋环境保护的角 度，海上焚烧和深海投弃的方法已经禁止使用。度，海上焚烧和深海投弃的方法已经禁止使用。 堆肥技术可分为厌氧堆肥与好氧堆肥两种。厌氧 微生物生长较慢，故不多用；好氧分解过程可同 时产生高温，可以杀灭病虫卵、细菌等，我国主 要采用好氧堆肥法。 v城市垃圾堆肥技术城市垃圾堆肥技术 堆肥化堆肥化(Composting)(C

13、omposting)就是依靠自然界广泛分布的细就是依靠自然界广泛分布的细 菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进可被生物降菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进可被生物降 解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。堆肥 化是处理可降解垃圾如农作物秸秆、粪便、厨余垃圾、化是处理可降解垃圾如农作物秸秆、粪便、厨余垃圾、 有机物泥等。有机物泥等。 堆肥厂处理生活垃圾的生产流程堆肥厂处理生活垃圾的生产流程 沼气化技术，工艺简单、质优价廉，沼气发酵后沼气化技术，工艺简单、质优价廉，沼气发酵后 的泥渣，除含有氮、磷、钾以外，还含有许多腐殖的泥渣，除含有氮、

14、磷、钾以外，还含有许多腐殖 质，是一种很好的肥料，因而有广阔的发展前途。质，是一种很好的肥料，因而有广阔的发展前途。 v城市垃圾沼气化技术城市垃圾沼气化技术 利用有机垃圾、植物秸杆、人畜粪便、污泥利用有机垃圾、植物秸杆、人畜粪便、污泥 等有机物在厌氧条件下，通过厌氧菌制取沼气等有机物在厌氧条件下，通过厌氧菌制取沼气 （沼气中含有甲烷、氢气、硫化氢和一氧化碳（沼气中含有甲烷、氢气、硫化氢和一氧化碳 等多种气体。其中，甲烷的含量为等多种气体。其中，甲烷的含量为60607575 。）的过程，称为沼气发酵，又称厌氧消化。）的过程，称为沼气发酵，又称厌氧消化。 深圳相控科技垃圾填埋场沼气回收利用项目深圳

15、相控科技垃圾填埋场沼气回收利用项目 深圳相控科技有限公司城市垃圾填埋场深圳相控科技有限公司城市垃圾填埋场 综合治理，可年减排二氧化碳综合治理，可年减排二氧化碳160300160300吨吨 电站对产生沼气后的沼气液、沼气渣进行处电站对产生沼气后的沼气液、沼气渣进行处 理。理。 济宁市东鲁环保节能设备制造有限公司 v城市垃圾焚烧技术：城市垃圾焚烧技术： 城市垃圾焚烧技术在美国一日本、法国、德城市垃圾焚烧技术在美国一日本、法国、德 国等发达国家己得到初步应用，并产主了良好国等发达国家己得到初步应用，并产主了良好 的环保和经济效益。焚烧垃圾、回收能源的办的环保和经济效益。焚烧垃圾、回收能源的办 法是我

16、国处理城市垃圾的一个主要发展方向。法是我国处理城市垃圾的一个主要发展方向。 v城市垃圾的系统化处理城市垃圾的系统化处理: : v城市垃圾组成复杂，种类多样，单纯地采用任城市垃圾组成复杂，种类多样，单纯地采用任 何一种方法何一种方法“处理处理”垃圾都是不科学、不经济垃圾都是不科学、不经济 的，进行多种方法结合使用的系统化综合利用、的，进行多种方法结合使用的系统化综合利用、 处理和处置。其主旨内容为：处理和处置。其主旨内容为： v首先进行有效分类和分选；然后进行系统化、首先进行有效分类和分选；然后进行系统化、 综合性的利用、处理与处置：实现可用物资的综合性的利用、处理与处置：实现可用物资的 回收再

17、生利用；易腐有机物的堆肥或沼气化处回收再生利用；易腐有机物的堆肥或沼气化处 理；理； 高热值不易腐有机物的焚烧或热解；高热值不易腐有机物的焚烧或热解； 不不 可用上述方法处理的城市垃圾和灰渣的最终处可用上述方法处理的城市垃圾和灰渣的最终处 置如填埋。置如填埋。 v将工业固体废物作为资源加以开发利用将工业固体废物作为资源加以开发利用 是最有效的处理和利用固体废物的方法，是最有效的处理和利用固体废物的方法， 也可以视作为一种最终处置方式。也可以视作为一种最终处置方式。 废渣废渣主要用途主要用途 高炉渣高炉渣 水泥、混凝土骨料、砂石、砖瓦、砌块、墙板、渣棉、铸石、水泥、混凝土骨料、砂石、砖瓦、砌块、

18、墙板、渣棉、铸石、 玻璃、肥料、土壤改良剂、过滤介质、建筑防火材料、铁路玻璃、肥料、土壤改良剂、过滤介质、建筑防火材料、铁路 道渣、道路基材等道渣、道路基材等 钢渣钢渣 冶炼钢铁炉料、铁路道渣、道路材料、肥料、水泥、填坑造冶炼钢铁炉料、铁路道渣、道路材料、肥料、水泥、填坑造 地材料、建筑防火材料等地材料、建筑防火材料等 赤泥赤泥 水泥、砖瓦、砌块、混凝土轻骨料、炼铁、钛、钒、碱、铝水泥、砖瓦、砌块、混凝土轻骨料、炼铁、钛、钒、碱、铝 等回收剂、净水剂、橡胶、触媒、保温材料等等回收剂、净水剂、橡胶、触媒、保温材料等 煤矸石煤矸石 水泥、砖瓦、砌块、陶瓷、耐火材料、铸石、肥料、燃料、水泥、砖瓦、砌

19、块、陶瓷、耐火材料、铸石、肥料、燃料、 代土节煤、混凝土骨料等代土节煤、混凝土骨料等 粉煤灰粉煤灰 水泥、砖瓦、砌块、道路材料、墙板、肥料、土壤改良剂、水泥、砖瓦、砌块、道路材料、墙板、肥料、土壤改良剂、 混凝土骨疗、过滤材料等混凝土骨疗、过滤材料等 v煤矸石的处理和利用：煤矸石的处理和利用： v 代替粘土制造砖瓦代替粘土制造砖瓦; ; v 利用煤矸石作水泥的混合材料生产水泥利用煤矸石作水泥的混合材料生产水泥; ; v 代替粘土配料锻烧水泥熟料代替粘土配料锻烧水泥熟料; ; v 用煤矸石做空心砖和加气砌块；用煤矸石做空心砖和加气砌块； v 生产轻混凝土骨料生产轻混凝土骨料; ; v 生产陶瓷、

20、耐火砖、铸石等；生产陶瓷、耐火砖、铸石等； v 用以生产铵明矾、硫磺、硫酸等化工产品；用以生产铵明矾、硫磺、硫酸等化工产品； v 制取结晶氧化铝、聚合铝、水玻璃和炭黑等；制取结晶氧化铝、聚合铝、水玻璃和炭黑等； v 用煤矸石制成基肥改良土壤；用煤矸石制成基肥改良土壤； v 对含碳量较高的煤矸石，可作为燃料等。对含碳量较高的煤矸石，可作为燃料等。 电厂用当地废弃电厂用当地废弃 的煤矸石做燃料的煤矸石做燃料 冶炼冶炼 铁种铁种 化学组成化学组成/%/% SiOSiO2 2ALAL2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOFeOFeOFeFe2 2O O3 3MnOMnOS S 铸造铸造 生铁生铁

21、32-4232-426-166-1635-4535-454-124-1222221111 炼钢炼钢 生铁生铁 22-4222-424-184-1838-4638-462-102-1022221111 v 高炉渣的处理和利用高炉渣的处理和利用 v 高炉渣高炉渣是在高炉炼铁时产生的，它是由矿石中的脉石、是在高炉炼铁时产生的，它是由矿石中的脉石、 燃料中的灰分和熔剂（一般是石灰石）中的非挥发组分燃料中的灰分和熔剂（一般是石灰石）中的非挥发组分 形成的炉渣。其化学组分见下表：形成的炉渣。其化学组分见下表： v 钢渣的处理和利用钢渣的处理和利用 钢渣钢渣是由钙、铁、硅、镁、铝、锰、磷等的氧化物所是由钙、

22、铁、硅、镁、铝、锰、磷等的氧化物所 组成。其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。钢渣的成分组成。其中钙、铁、硅氧化物占绝大部分。钢渣的成分 含量依炉型、钢种的不同而异，见下表：含量依炉型、钢种的不同而异，见下表： 钢渣钢渣 种类种类 化学组成化学组成/%/% SiOSiO2 2FeFe2 2O O3 3ALAL2 2O O3 3CaOCaOMgOMgOMnOMnOFeOFeOP P2 2O O5 5S S 转炉钢转炉钢 渣渣 8-178-171-121-122-52-542-6042-603-143-145520205511 平炉初平炉初 期渣期渣 252520207720-3020-3020205

23、520205511 平炉后平炉后 期渣期渣 252510105540-5540-5515155510101111 电炉氧电炉氧 化渣化渣 202020205530-4030-40555520201122 电炉还电炉还 原渣原渣 20201010555555555510101122 v有色金属渣处理利用：有色金属渣处理利用： v目前我国数量最多的有色金属渣是氧化铝厂残目前我国数量最多的有色金属渣是氧化铝厂残 渣渣赤泥赤泥，其次是铜、铅、锌、镍渣等。，其次是铜、铅、锌、镍渣等。 v赤泥赤泥作水泥生料的配料，可生产普通硅酸盐水泥；作水泥生料的配料，可生产普通硅酸盐水泥； 用赤泥作生料配料，生产特殊性

24、能的油井水泥；用赤泥作生料配料，生产特殊性能的油井水泥； 制作钢铁工业用的保护渣；从赤泥中回收碱、铝、制作钢铁工业用的保护渣；从赤泥中回收碱、铝、 铁、钛、镓、钒等金属；等。铁、钛、镓、钒等金属；等。 v铜渣、铅渣、锌渣的利用铜渣、铅渣、锌渣的利用： v铜渣铜渣的利用：代替铁粉配制水泥生料；用铜渣的利用：代替铁粉配制水泥生料；用铜渣 生产渣棉；利用铜渣或铜生产渣棉；利用铜渣或铜- -镍渣生产铸石；用铜镍渣生产铸石；用铜 渣炼铁等。渣炼铁等。 v铅渣铅渣的利用：铅渣可作水泥的原料，具有降低的利用：铅渣可作水泥的原料，具有降低 熟料的熔融温度，降低煤耗，增大强度等特点。熟料的熔融温度，降低煤耗，增

25、大强度等特点。 铅渣的用量一般为配料的铅渣的用量一般为配料的5 5左右。左右。 v锌渣锌渣的利用：含锌量较高的锌渣可用来回收锌；的利用：含锌量较高的锌渣可用来回收锌； 含锌量较低时作建筑材料；锌渣还可制造铸石。含锌量较低时作建筑材料；锌渣还可制造铸石。 镍渣利用：镍渣制砖；镍渣做水泥混合材、混镍渣利用：镍渣制砖；镍渣做水泥混合材、混 凝土等。凝土等。 v粉煤灰粉煤灰的处理和利用的处理和利用 v粉煤灰粉煤灰主要利用途径：主要利用途径： 制蒸气养护砖、烧结砖、制蒸气养护砖、烧结砖、 隔音砖、屋面材料、大型隔音砖、屋面材料、大型 墙板、轻骨料、泡沫或加墙板、轻骨料、泡沫或加 气轻质砌块、空心砌块、气

26、轻质砌块、空心砌块、 加气混凝土、陶粒混凝土、加气混凝土、陶粒混凝土、 石膏板、水泥、路基材料、石膏板、水泥、路基材料、 回填材料、矿棉等。回填材料、矿棉等。 v硫酸渣的处理和利用硫酸渣的处理和利用 v硫酸渣硫酸渣是利用黄铁矿制造硫酸或亚硫酸的过程是利用黄铁矿制造硫酸或亚硫酸的过程 中排出的渣，又称黄铁矿渣，或烧渣。黄铁矿中排出的渣，又称黄铁矿渣，或烧渣。黄铁矿 经焙烧分解后，铁、硅、铝、钙，镁和有色金经焙烧分解后，铁、硅、铝、钙，镁和有色金 属等转入烧渣中，其中铁、硅含量较多（属等转入烧渣中，其中铁、硅含量较多（FeFe2 2O O3 3： 20-50%20-50%；SiOSiO2 2：15

27、-65%15-65%），波动范围很大。），波动范围很大。 v 硫酸渣硫酸渣的主要用途是做水泥原料、炼铁原料、建筑材料如制的主要用途是做水泥原料、炼铁原料、建筑材料如制 砖、丛中回收有色金属如铜、铅、锌、金、银等。用回转窑砖、丛中回收有色金属如铜、铅、锌、金、银等。用回转窑 生产生铁和水泥的流程如下图。生产生铁和水泥的流程如下图。 v巴塞尔公约的基本原则：巴塞尔公约的基本原则： v 所有国家都应禁止输入危险废物。所有国家都应禁止输入危险废物。 v 应尽量减少危险废物的产生量。应尽量减少危险废物的产生量。 v 对于不可避免而产生的危险废物，应尽可能以对环境无对于不可避免而产生的危险废物，应尽可能以对环境无 害的方式处置，并应尽量在产生地处置。帮助发展中国家害的方式处置，并应尽量在产生地处置。帮助发展中国家 建立起最有效的管理危险废物的能力。建立起最有效的管理危险废物的能力。 v 只有在特殊情况下，当危险废物产生国没有合适的处置只有在特殊情况下，当危