废弃物资源化利用生态工程课件

1、第七章第七章 废弃物资源化利用生态工程废弃物资源化利用生态工程 第一节第一节 概述概述第二节第二节 工业废弃物资源化生态工程技术工业废弃物资源化生态工程技术第三节第三节 农业废弃物资源化生态工程技术农业废弃物资源化生态工程技术 第一节第一节 概述概述 废弃物指在社会的生产、流通、消费等一系废弃物指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的，不再具有原来使用价值而被丢列活动中产生的，不再具有原来使用价值而被丢弃的物质，或是提取组分后弃之不用的剩余物质弃的物质，或是提取组分后弃之不用的剩余物质来源来源 种类种类 工业废弃物工业废弃物城乡生活废弃物城乡生活废弃物农业废弃物农业废弃物液体废弃物液体废

2、弃物废弃物种类废弃物种类来源来源 种类种类 工业废弃物工业废弃物矿业、石油、建筑、食品、塑料、皮革、橡胶、纺织、造纸、电器等城乡生活废弃物城乡生活废弃物食物、污泥、垃圾、粪便污泥、垃圾、粪便等农业废弃物农业废弃物秸秆、粪便秸秆、粪便、残留物等液体废弃物液体废弃物工业废水、生活污水、农业废水等废弃物种类废弃物种类废石堆废石堆尾矿（煤矸石）尾矿（煤矸石） 排土场排土场弃渣场弃渣场采空区采空区秸秆焚烧秸秆焚烧的残留物垃圾名称名称 数量数量/（104 t)名称名称数量数量/（104 t)稻草稻草16000花生壳花生壳100稻壳稻壳3000甘蔗渣甘蔗渣800麦秆麦秆7000甜菜渣甜菜渣500玉米芯玉米芯

3、1250棉籽饼棉籽饼460棉秆棉秆1500油菜籽饼油菜籽饼240棉籽壳棉籽壳200林业废料林业废料1500我国几种主要农林废弃物我国几种主要农林废弃物第二节第二节 工业废弃物资源化生态工程工业废弃物资源化生态工程一、一、工业废弃物的生态效益工业废弃物的生态效益 工业固体废弃物工业固体废弃物 指工业生产过程和工业加工过程产生的废渣、指工业生产过程和工业加工过程产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥等。粉尘、碎屑、污泥等。 包含各种有害成分：重金属、有机污染物、病包含各种有害成分：重金属、有机污染物、病原微生物等。由于固体废弃物来源途径不同，其原微生物等。由于固体废弃物来源途径不同，其污染途径也不同（污染途

4、径也不同（见下页图见下页图） 弃置堆存填埋弃置堆存填埋地下水地下水污泥污泥江、河、湖江、河、湖等地下水、等地下水、废物处理地废物处理地食用植物食用植物水生水生动植物动植物工业废弃物的生态效应工业废弃物的生态效应供水供水肥料、改良土壤肥料、改良土壤人类食物人类食物人类疾病人类疾病污水处理厂污水处理厂悬浮大气颗粒悬浮大气颗粒动物动物奶、肉奶、肉污泥污泥燃烧燃烧尘埃尘埃大气大气肺肺皮肤皮肤工工业业固固体体废废弃弃物物源源食用水生食用水生动植物动植物第二节第二节 工业废弃物资源化生态工程工业废弃物资源化生态工程二、二、工业废弃物资源化工程的基本模式工业废弃物资源化工程的基本模式 1. 1. 糖厂废渣（

5、包括滤泥、蔗渣、蔗髓等）糖厂废渣（包括滤泥、蔗渣、蔗髓等） 100t100t甘蔗可产糖甘蔗可产糖12t12t、蔗渣、蔗渣23t23t（含水（含水50%50%）和）和干滤泥干滤泥0.7t0.7t。蔗渣纤维可造纸及制纤维板，滤泥的养分含量较高，蔗渣纤维可造纸及制纤维板，滤泥的养分含量较高，可制取有机肥，但不同的制糖工艺养分差异很大。可制取有机肥，但不同的制糖工艺养分差异很大。 工艺方法工艺方法pH值值有机质有机质NP2O5K2OCaOMgO水分水分碳酸法碳酸法8.023.510.690.650.2735.974.7255.91亚硫酸法亚硫酸法6.058.661.191.240.525.591.07

6、69.55不同制糖工艺滤泥的成分（不同制糖工艺滤泥的成分（%）第二节第二节 工业废弃物资源化生态工程工业废弃物资源化生态工程二、二、工业废弃物资源化工程的基本模式工业废弃物资源化工程的基本模式 2. 2. 酒精、味精厂高浓度有机废液酒精、味精厂高浓度有机废液 传统的方法：氧化塘传统的方法：氧化塘 新方法：废液浓缩技术，作为有机肥的原料新方法：废液浓缩技术，作为有机肥的原料 3. 3. 粉煤灰：燃煤电厂或工厂燃煤动力排放粉煤灰：燃煤电厂或工厂燃煤动力排放 处理后可作为肥料资源处理后可作为肥料资源 4. 4. 其他其他 第二节第二节 工业废弃物资源化生态工程工业废弃物资源化生态工程三、三、工业废弃

7、物资源化技术工业废弃物资源化技术 1.1.利用工业废料制有机肥利用工业废料制有机肥 制糖业制糖业 发酵业发酵业 造纸业造纸业 化工工业化工工业-糖醛渣糖醛渣 钢铁工业钢铁工业-钢渣钢渣 电力工业电力工业-粉煤灰粉煤灰 糖蜜糖蜜酒精酒精纸浆废液纸浆废液有机复合肥有机复合肥废水处理废水处理畜产品畜产品饲料酵母饲料酵母农产品农产品农田农田工业废弃物资源化农业生态工程工业废弃物资源化农业生态工程制糖业制糖业发酵业发酵业造纸业造纸业养殖场养殖场化工工业化工工业-糖醛渣糖醛渣钢铁工业钢铁工业-钢渣钢渣电力工业电力工业-粉煤灰粉煤灰粪便粪便饲料第二节第二节 工业废弃物资源化生态工程工业废弃物资源化生态工程三

8、、三、工业废弃物资源化技术工业废弃物资源化技术 2.2.工业废弃物作饲料工业废弃物作饲料 利用发酵工厂的废液生产饲料酵母。利用发酵工厂的废液生产饲料酵母。 东欧、俄罗斯（东欧、俄罗斯（110110* *10104 4吨）：吨）：80%80%以上的酒精蒸馏以上的酒精蒸馏液来生产饲料酵母；液来生产饲料酵母； 美、日：将酒精蒸馏液用多效蒸发器浓缩，干燥制美、日：将酒精蒸馏液用多效蒸发器浓缩，干燥制成固体废料成固体废料 我国也生产酵母（我国也生产酵母（10104 4吨）和饲料酵母（吨）和饲料酵母（15001500吨）吨） 饲料酵母饲料酵母（小知识） 用作畜禽饲料的酵母菌体畜禽饲料的酵母菌体。饲料酵母：

9、指以碳水化合物（淀粉，糖蜜，以及味精、造纸、酒精等高浓度有机废液）为主要原料，经液态通风培养酵母菌，并从其发酵醪中分离酵母菌体（不添加其他物质），酵母菌体经干燥后制得的产品。呈浅黄色或褐色的粉末或颗粒，蛋白质的含量高，维生素丰富。其组成随原料和菌种而异。 各种饲料的名称常冠以原料名，以表示其特点，如亚硫酸盐纸浆废液酵母、糖蜜酵母、乳清酵母、正烷烃酵母、甲醇酵母等。 饲料酵母粉益生素饲料酵母粉 高活性干酵母 第二节第二节 工业废弃物资源化生态工程工业废弃物资源化生态工程 ( (一）污泥一）污泥资源化技术资源化技术 工业和生活污水沉积出来的固体物质。工业和生活污水沉积出来的固体物质。 （二）垃圾处

10、理（二）垃圾处理 污泥产量污泥产量 美国目前所积累的干污泥的总量已达到美国目前所积累的干污泥的总量已达到1000万吨万吨 欧洲各国总量达欧洲各国总量达660万吨万吨 日本为日本为240万吨万吨 至至2005年法国每年产干污泥达年法国每年产干污泥达1200万吨万吨 目前我国每年排放干污泥约为目前我国每年排放干污泥约为550600万吨万吨 城市污泥成分分析城市污泥的特征城市污泥的特征 城市污泥不同于其他的固体废物，它具有以下几个城市污泥不同于其他的固体废物，它具有以下几个主要特征：主要特征： （1）含水率高，一般达到）含水率高，一般达到70以上；以上； （2）微生物、病原体含量高；）微生物、病原体

11、含量高； （3）恶臭，同时向大气排放温室气体污染环境；）恶臭，同时向大气排放温室气体污染环境； （4）超细粉末，在热干燥处理过程中存在较大的危）超细粉末，在热干燥处理过程中存在较大的危险；险； （5）含有重金属和有机污染物。）含有重金属和有机污染物。 污泥主要组分及其元素在其中的分布污泥主要组分及其元素在其中的分布(干物质计干物质计) 中国和英国、美国、瑞典城市污泥中重金属的含量中国和英国、美国、瑞典城市污泥中重金属的含量 城市污泥中的重金属的迁移转化及其生态效应城市污泥中的重金属的迁移转化及其生态效应城市污泥农业利用填埋焚烧填海土壤污染水体污染大气污染植物人动物城市污泥中的重金属的迁移转化及

12、其生态效应城市污泥中的重金属的迁移转化及其生态效应城市污泥农业利用填埋焚烧填海 污染？ 污染？ 污染？植物人动物 污泥农用情况污泥农用情况 荷兰，占荷兰，占55%55% 其次是丹麦、法国和英国，占其次是丹麦、法国和英国，占45%45% 美国占美国占25 %25 % 我国对污泥农用资源化的理论研究与实践均相差甚远我国对污泥农用资源化的理论研究与实践均相差甚远 影响污泥农用的最主要限制因素影响污泥农用的最主要限制因素 CuCu、PbPb、ZnZn、NiNi、CoCo、CrCr、HgHg、CdCd、MoMo等等 重金属存在重金属存在 农业上利用注意：农业上利用注意：（1 1）处理病原体）处理病原体

13、消化处理、堆肥，在消化处理、堆肥，在7070度下进行度下进行3030分钟低温杀菌；分钟低温杀菌； 添加石灰，将添加石灰，将pHpH值调至值调至12.412.4以上；以上； 用氯将污泥进行稳定化处理和杀菌用氯将污泥进行稳定化处理和杀菌 农业上利用注意：农业上利用注意：（2 2）为减少重金属污染，应严格控制排放；）为减少重金属污染，应严格控制排放；（3 3）作为肥料，有）作为肥料，有3 3种方法：直接使用、干燥污泥种方法：直接使用、干燥污泥及制成复合肥料及制成复合肥料 利用特定的动物、植物和微生物吸收、降解重金属。 （1 1）动物动物： （2） 微生物微生物： （3）植物）植物：生物处理措施生物处

14、理措施 利用特定的动物、植物和微生物吸收、降解重金属。 （1 1）动物动物：蚯蚓和某些鼠类 （2） 微生物微生物：细菌产生的特殊酶能还原重金属,且对Cd、Co、Ni、Mn、Zn、Pb和Cu等有亲合力。 （3）植物）植物：植物修复 (Phytoremediatio）超量累积植物（Hyperaccumulator）生物处理措施生物处理措施1 土壤蚯蚓的特性土壤蚯蚓的特性 喜温：15-25为最佳温度； 喜湿、怕干：蚯蚓体内含水量80%左右； 喜暗、怕光：蚯蚓昼伏夜出； 喜空气、喜静，疏松饵料有利于蚯蚓生长。 利用蚯蚓在处理农业有机废弃物和生利用蚯蚓在处理农业有机废弃物和生活污水上的应用活污水上的应用

15、 蚯蚓处理农业有机废弃物的方式蚯蚓处理农业有机废弃物的方式 有机废弃物有机废弃物蚯蚓的消化系统蚯蚓的消化系统分解转化分解转化成为成为 自身营养物质自身营养物质蚓粪（农田肥料）蚓粪（农田肥料） 蚯蚓在处理生活污水上的应用（下图）蚯蚓在处理生活污水上的应用（下图）微生物修复 土著微生物 外来微生物 基因工程菌 采用基因工程技术，将降解性质粒转移到一些能在污水和受污染土壤中生存的菌体内定向地构建高效降解难降解污染物的工程菌。 用于生物修复的其他生物 这些生物包括藻类、微型动物、植物等。难降解有机污染物和重金属及其相应的降解转化微生物适宜的环境条件 营养 微生物的生长需要维持一定量的C:N:P营养 物

16、质及某些微量营养元素。 电子受体 环境中的有机污染物在微生物的作用下被氧化分解时需耗氧。 有毒有害有机污染物的化学性质 污染现场和土壤的特性 微生物在环境污染治理中的作用 微生物对有机污染物的降解与转化 微生物是自然界中的分解者，在好氧条件下，它能将有机污染物彻底氧化，分解成CO2、H2O、SO42-、PO43-、NO2-、NO3-等无机物。 在厌氧条件下，能将有机物降解，转化成小分子有机酸、CO2、H2、CH4等。因此，微生物是生物修复中污染物降解的主力军。 微生物对重金属的转化与固定 微生物虽然不能降解重金属，但是可以降低其毒性，并可将其累积在菌体内使之固定。 汞的去甲基化及还原 例如：蓝

17、绿色假单胞菌、变形杆菌可使汞离子转化成元素汞，经10小时后挥发掉的汞可达75% 。假单胞菌K62能使无机汞和有机汞形成元素汞。 累积及固定重金属 在微生物累积重金属方面，已阐明同细胞内金属硫蛋白(Metalothioneins)简称MT有关，MT是一种低分子量的细胞质蛋白，同Hg, Zn、Cd、Cu、Ag等重金属有强烈的亲和性，结果使重金属富集并抑制其毒性。重金属污染的菌根修复重金属污染的菌根修复 大宝山：矿水随意排放，拦泥坝形同大宝山：矿水随意排放，拦泥坝形同虚设虚设 翁源县上坝翁源县上坝“癌症村癌症村”死者名单死者名单(1987-2005(1987-2005年计年计250250名名) )何

18、新韶何新韶 男，男，7676岁，岁，20052005年年4 4月死于食道癌月死于食道癌何兆南何兆南 男，男，4141岁，岁，20052005年年1 1月死于肺癌月死于肺癌梁寿财梁寿财 男，男，4040岁，岁，20042004年年8 8月死于肝癌月死于肝癌何先福何先福 男，男，2525岁，岁，20042004年年7 7月死于骨癌和肺癌月死于骨癌和肺癌何俾模何俾模 男，男，7979岁，岁，20042004年年5 5月死于食道癌月死于食道癌何来发何来发 男，男，7474岁，岁，20042004年年5 5月死于癌症月死于癌症何石保何石保 男，男，5151岁，岁，20042004年年3 3月死于食道癌月

19、死于食道癌曾细花曾细花 女，女，4242岁，岁，20042004年年1 1月死于肝癌月死于肝癌 广东省珠江三角洲重金属污染现状广东省珠江三角洲重金属污染现状 广东省珠江三角洲重金属污染现状广东省珠江三角洲重金属污染现状珠江三角洲农田菜地土珠江三角洲农田菜地土壤重金属污染状况壤重金属污染状况珠江三角洲农田的重金属污染严重珠江三角洲农田的重金属污染严重土壤污染导致部分地区土壤污染导致部分地区2020-30-30的蔬菜的蔬菜出现重金属超标出现重金属超标国内外重金属污染治理的现状与问题国内外重金属污染治理的现状与问题接种接种AM真菌真菌根际钝化根际钝化地上部累积地上部累积生物量增加生物量增加植物钝化植

20、物钝化植物提取植物提取植物修复（植物修复（Phytoremediation)Phytoremediation) 植物提取( Phytoextraction) 植物挥发(phytovolatilization) 植物稳定或固化(Phytostabilization） 根系过滤 (Rhizofiltration ）植物修复的主要方式植物修复的主要方式 植物降解( Phytodegradation) ：植物吸收污染物后,在体内同化污染物或释放出某种酶,将有毒物质降解为无毒物质 植物提取( Phytoextraction)：指利用超积累植物从土壤中吸收重金属,并将其转运和储存到该植株的可收割部分 植物

21、固定 ( Phytostabilization ) ：植物通过改变土壤的化学、生物、物理条件来抑制其中的污染物,使其发生沉淀或被束缚在腐殖质上,减少它对生物和环境的危害 植物挥发( Phytovolatilization) ：植物吸收污染物后,将其降解,散发到大气中,或把原先非挥发性的污染物变为挥发性污染物送入大气中 ,如有毒的Hg2+ 经植物挥发后变成了低毒的Hg ,高毒的硒变成了低毒的硒化物气体 根际根滤(Rhizofilt raction) ：通过植物根系吸收、沉淀水中的污染物来达到修复目的。它与植物提取的异同之处:都是使污染物在植物体表或体内富集；但根滤只发生在植物根系或植物的水下部分

22、,而植物萃取引起的污染物的富集出现在植物地上部分,而不是在根系中。 2、典型的植物修复过程、典型的植物修复过程过程 修复目标 污染物介质 污染物 所用植物 应用状态植物提取 提取收集 土壤、污泥 , 蜈蚣草、遏蓝菜 实验室 污染物 沉积物 , 印度芥菜 中试试验 ,根际过滤 提取收集 地下水, 放射性元素 印度芥菜 实验室 污染物 地表水 重金属 向日葵,水葫芦 中试植物稳定 污染物稳定 土壤、污泥 , 印度芥菜 沉积物 ,、 向日葵、草 工程应用 植物挥发 从介质中提 地下水,土壤 , 杨树、桦树 实验室 取污染物挥 沉积物,污泥 印度芥菜 野外工程应用 发至空气中 有机氯溶剂 3、典型重金

23、属超积累植物 典型的超积累植物种元素 超积累植物元 植物种名 地上部分 素含量要求 元素含量 100 天蓝遏蓝菜 1800 1000 天蓝遏蓝菜 10200 1000 高山甘薯 12300 10000 粗脉叶澳洲坚果 51800 1000 九节木属 47500 1000 圆叶遏蓝菜 8200 10000 天蓝遏蓝菜 51600Se 100 蜈蚣草 2015 (mg/kg) 金属元素 植物种 Cu 甘薯属高山薯 异叶柔花 星香草 Cd 遏蓝菜属爱遏蓝菜 Co 星香草 异叶柔花 Pb高山漆姑草属高山漆姑草 遏蓝菜属圆叶遏蓝菜 Ameica martitima var. balleri Mn澳洲坚果属脉叶坚果 串珠藤属红茎串珠藤 Ni 九节属套哇九节 叶下珠属匍匐九节属套哇九节珠 庭花菜庭芥属贝托庭芥 Berkheya coddii Zn 遏蓝菜属爱遏蓝菜 铜钱属白铜钱 景大叶遏蓝菜 遏蓝菜属短瓣遏蓝菜 芥菜属巴丽芥菜 堇菜属芦苇荃菜 景天属东南景天 Se 黄氏属总状黄氏 Re 铁芒其 As 风尾蕨科蜈蚣草 风尾蕨科大叶井口边草