北京大学环境工程概论第七章固体废物1

1、第七章 固体废物管理7.1 概论7.1.1 固体废物的定义及特征固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生的,在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。1从广义上讲，根据物质的形态划分，废物包括固态、液态和气态废弃物质。在液态和气态废弃物中，大部分为废弃的污染物质混掺在水和空气中，直接或经处理后排入水体或大气。在我国, 它们被习惯地称为废水和废气，而纳入水环境或大气环境管理体系管理。其中不能排入水体的液态废物和不能排入大气的置于容器中的气态废物，由于多具有较大的危害性，在我国被归入固体废物管理体系。2固体废物一词中的“废”具有鲜明的时间和空间特征。 从时间方面

2、讲, 它仅仅相对于目前的科学技术和经济条件, 随着科学技术的飞速发展，矿物资源的日逐枯竭, 生物资源滞后于人类需求, 昨天的废物势必又将成为明天的资源。从空间角度看, 废物仅仅相对于某一过程或某一方面没有使用价值, 而并非在一切过程或一切方面都没有使用价值。 某一过程的废物，往往是另一过程的原料。 我国目前已建立了许多废物回收利用工厂, 如用粉煤灰制砖, 用煤矸石发电,用高炉渣生产水泥, 从电镀污泥中回收贵重金属等。 所以固体废物又称谓“放错地方的资源”。3固体废物主要来源于人类的生产和消费活动,人们在开发资源和制造产品的过程中，必然产生废物；任何产品经过使用和消耗后，最终将变成废物。物质和能

3、源消耗量越多，废物产生量就越大。进入经济体系中的物质，仅有1015% 以建筑物、工厂、装置、器具等形式积累起来，其余都变成了废物。以美国为例，投入使用的食品罐头盒，饮料瓶等，平均几个星期就变成了废物，家用电器和小汽车平均710年变成废物，建筑物使用期限最长，但经过数十年至数百年后也将变成废物。47.1.2 固体废物的分类固体废物分类的方法有多种，按其组成可分为有机废物和无机废物；按其形态可分为固态的废物、半固态废物和液态（气态）废物；按其污染特性可分为危险废物和一般废物等。根据固体废物污染环境防治法分为城市生活垃圾、工业固体废物和危险废物。固体废物污染环境防治法介绍1995年10月30日第八届

4、全国人民代表大会常务委员会第十六次会议通过，中华人民共和国主席令第58号发布，1996年4月1日起施行，是我国第一部关于固体废物污染防治的大法。该法共分为4章、77条，对固体废物的定义、5（1） 城市生活垃圾城市生活垃圾又称为城市固体废物，它是指在城市居民日常生活中或为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废物，其主要成分包括厨余物，废纸，废塑料，废织物，废金属，废玻璃陶瓷碎片，砖瓦渣土，粪便，以及废家用什具，废旧电器，庭园废物等等。城市生活垃圾主要产自城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业、市政环卫业、交通运输业、文教卫生业和行政事业单位、工业企业单位以及水处理污泥等。它的主

5、要特点是成分复杂，有机物含量高。影响城市生活垃圾成分的主要因素有居民生活水平、生活习惯、季节，气候等。6生活垃圾的绝大部分为碳，其次为氧、氢、氮、硫等。根据其组分的不同，含有不等量的灰分。7若以城市垃圾的组成进行组分及热值分析，得出的数值如右表所示：8（2） 工业固体废物（1）冶金工业固体废物；（2）能源工业固体废物；（3）石油化学工业固体废物；（4）矿业固体废物；（5）轻工业固体废物；（6）其他工业固体废物。9（3）危险废物危险废物是指列入国家危险废物名录或是根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定具有危险特性的废物。危险废物的定义：“危险废物是固体废物,由于不适当的处理、贮存、运输、处

6、置或其他管理方面,它能引起或明显地影响各种疾病和死亡,或对人体健康或环境造成显著的威胁。”固体废物的分类，除以上三者之外，还有来自农业生产、畜禽饲养、农副产品加工以及农村居民生活所产生的废物，如农作物秸杆、人畜禽排泄物等。这些废物多产于城市郊区以外，一般多就地加以综合利用，或作沤肥处理，或作燃料焚化。在我国的固体废物污染环境防治法中，对此未单独列项作出规定。107.1.3 固体废物的产生量固体废物的产生量与人口数量的关系见下图：欧美发达国家第三世界国家117.1.4 固体废物的环境影响（1）固体废物污染环境的途径处置堆存填埋：地表层地底层深埋江河湖等地下水废物处理地地下水饮 用接触浸入水生动植

7、物食用水生动植物固体废物源污 泥处 理焚 烧污 泥污水处理厂肥料、改良土壤食用植物悬浮大气微粒尘埃大气肺皮肤饲料奶、肉人类食品人疾类病直接接触固体废物中化学物质致人疾病的途径12（2）固体废物对自然环境的影响固体废物的任意露天堆放，不但占用一定土地，而且其累积的存放量越多，所需的面积也越大，如此一来，势必使可耕地面积短缺的矛盾加剧。即使是固体废物的填埋处置，若不着眼于场地的选择评定、以及场基的工程处理和埋后的科学管理，废物中的有害物质还会通过不同途径而释入环境中，乃至对生物包括人类产生危害。生物群落特别是一些水生动物的休克死亡，可以认为是废物(包括垃圾）处置场释出污染物质的前兆。例如发生在雨季

8、由于填埋场不当，使地表径流或渗沥液中的化学毒素进入江河湖泊引起的大量鱼群死亡。这类危害效应可从个体发展到种群，直到生物链，并导致受影响地区营养物循环的改变或产量降低。13具体来说，固体废物污染对自然环境的影响分以下几方面：（a）对大气环境的影响堆放的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，从而对大气环境造成污染。据研究表明：当发生4级以上的风力时，在粉煤灰或尾矿堆表层的=1-1.5cm以上的粉末将出现剥离，其飘扬的高度可达20-50m以上。在风季期间可使平均视程降低30-70%。更有甚者，由于堆积的废物中某些物质的分解和化学反应，可以不同程度上产生毒气或恶臭，造成地区性空气污染。另一种对地区环

9、境的影响是废物填埋场中逸出的沼气，在一定的程度上会消耗其上层空间的氧，从而使种植物衰败。若再植更新的某些植物时，还会产生同样的结果。当废物中含有重金属时，可以抑制植物生长和发育，若在缺少植物的地区，则将受有侵蚀作用而使土层的表面剥离。14（b）对水环境的影响世界范围内，有不少国家直接将固体废物倾倒于河流、湖泊或海洋。甚至以后者当成处置固体废物的场所之一，应当指出，这是有违国际公约、理应严加管制的。固体废物弃置于水体，将使水质直接受到污染，严重危害水生生物的生存条件，并影响水资源的充分利用。此外，堆积的固体废物经过雨水的浸渍和废物本身的分解，其渗滤液和有害化学物质的转化和迁移，将对附近地区的河流

10、及地下水系和资源造成污染。向水体的倾倒固体废物还将缩减江河湖面有效面积，使其排洪和灌溉能力有所降低。据我国有关单位的估计资料，由于江湖中排进固体废物，80年代的水面较之于50年代的减少约2千多万亩。目前我国在不同地区每年仍有成千上万t的固体废物直接倾入江湖之中，其所产生的后果之严重是不言而喻的, 这种局面不应当再继续发展下去了！15（c）对土壤环境的影响固体废物及其淋洗和渗滤液中所含有害物质会改变土壤的性质和土壤结构，并将对土壤中微生物的活动产生影响。这些有害成份的存在，不仅有碍植物根系的发育和生长，而且还会在植物有机体内积蓄，通过食物链危及人体键康。在固体废物污染的危害中，最为严重的是危险废

11、物的污染。前章中提到的危险废物特性，包括易燃易爆和腐蚀性等都是极需于以防范的，其中的剧毒性废物最易引起即时性的严重破坏，并会造成土壤的持续性危害影响。167.1.5 固体废物污染对人体健康的影响鼠类苍蝇食用植物肥料饲料污染传染病 营养不良食物丢弃或污染农作物病原人畜排泄物肉食品动物土壤污染人类传染疾病营养不良致死饮用水食用水生动植物寄生水生动植物直接接触或吸入水环境中病原体向人类传播疾病的途径17根据物质的化学特性，当某些不相容物相混时，可能发生不良反应，包括热反应(燃烧或爆炸）、产生有毒气体(砷化氢、氰化氢、氯气等）和产生可燃性气体(氢气、乙炔等），若人体皮肤与废强酸或废强硷接触，将发生烧灼

12、性腐蚀作用。若误吸收一定量农药，能引起急性中毒，出现呕吐、头晕等症象。贮存化学物品的空容器，若未经适当处理或管理不善能引起严重中毒事件。化学废物的长期曝露会产生对人类健康有不良影响的恶性物质。近半个多世纪的3070年代，国内外不乏因工业废渣处置不当，其中毒性物质在环境中扩散而引起祸及居民的公害事件。如含镉废渣排入土壤引起日本富山县痛痛病事件；美国纽约州拉夫运河河谷土壤污染事件；以及我国发生在50年代的锦州镉渣露天堆积污染井水事件等。不难看出，这些公害事件已给人类带来灾难性后果。尽管近10多年来，严重的污染事件发生较少，但固体废物污染环境对人类健康将会遭受的潜在危害和影响是难以估量的。187.1

13、.6 固体废物污染控制的特点固体废物固有的特性表现在：（1）直接占用土地并具有一定空间；（2）其品种繁多，数量巨大；（3）包括了有固体外形的危险液体及气体废物。（4）其对环境的污染主要通过水、大气或土壤介质影响人类赖以生存的生物圈，给居民身体健康带来危害。因此，对固体废物污染的控制，关键在于解决好特别是危险废物的处理、处置和综合利用问题。我国经过多年实践证明，采用可持续发展战略减量化、资源化和无害化道路是唯一可行的。19具体来说，固体废物污染控制的特点是：首先，需要从污染源头起始，改进或采用更新的清洁生产工艺，尽量少排或不排废物。这是根本的主要控制工业固体废物污染的措施。只有在工业生产中采用精

14、料工艺，减少废渣排量和所含成份，在能源需求中，改变供求方式，提高燃烧热能利用率。在企业生产过程中，以前一种产品的废物作后一种产品的原料，并以后者的废物再生产第三种产品，如此循环和回收利用，既可使固体废物的排出量大为减少，还能使有限的资源得到充分的利用，满足良性的可持续发展要求，如此达到的污染控制就是最有效的。20其次，需要强化对危险废物污染的控制，实行从产生到最终无害化处置全过程的严格管理（即从摇篮到坟墓的全过程管理模式）。这是目前国际上普遍采用的经验。因此，实行对废物的产生、收集、运输、存贮、处理、处置或综合利用者的申报许可证制度；废除危险废物在地表长期存放，发展安全填埋技术；控制发展焚烧技

15、术；严禁液态废物排入下水道；建设危险废物泄漏事故应急设施等，都是具有控制废物污染扩散特色的。第三，需要提高全民性对固体废物污染环境的认识，做好科学研究和宣传教育，当前这方面尤显重要，因而也成为有效控制其污染的特点之一。217.1.7 中国城市生活垃圾现状与污染控制对策近20年来，中国经济高速发展，城市规模不断扩大，城市化的进程超过世界上任何一个国家。据统计，城市人口已由1978年的18增加到1995年的28(世界银行“2020年的中国新世纪的发展挑战”，1997年)。随着城市化的进程和规模的扩大、非农业人口增多、自由市场的开放、居民消费结构的改变以及旅游事业的发展，大大增加了城市垃圾的产生量，

16、城市垃圾中的有害成分已对大气、土壤、水体造成了污染，城市化带来的环境问题已经成为我国政府和人民关心的重要问题之一。22我国城市垃圾的治理水平一直很低，长期依靠直接堆放和其它简易处理方式进行消纳，基本未进行无害化处理，致使城市垃圾污染治理问题欠帐严重。虽然改革开放以来，我国城市垃圾的产生量、垃圾成分和综合治理设施发生了很大变化，但是，垃圾污染问题除在少数城市有所缓解外，大部分城市的垃圾对环境污染日趋严重，已发展到非加强管理、加快治理不可的地步。弄清我国城市垃圾管理现状，找出存在问题，从减量化、资源化、无害化等不同角度探索解决问题的措施，制定切实可行的垃圾管理与治理对策，防止进一步污染和恶性事故的

17、发生，是当前垃圾管理的当务之急。23（1）垃圾产生量随着城市规模的扩大和城市化进程的加速，中国城市生活垃圾的产生量和堆积量均在逐年增加。据对666座城市调查统计，1996年垃圾清运量达10 825万t。预计2000年城市垃圾年总量将达1.4亿t。近几年城市生活垃圾的年增长率均在810。少数城市，如北京，垃圾增长率则达1520。折合成人均日产垃圾量已超过1.0kg，接近工业中等发达国家水平。（2）影响垃圾产生量的因素城市垃圾产生量主要与地理条件、城市人口、经济发展水平、居民收入、居民消费水平和城市居民燃气化率有关。一些大城市虽然居民收入大幅度提高，但人均垃圾日产量却一直在1.131.36kg/人

18、日之间徘徊，增加缓慢，其原因主要是燃气普及率提高所致。24我国城市垃圾总量的大幅度增长主要是由于城市规模、数量和城市人口的增加所造成的。目前我国城市人均年产生活垃圾440kg，人口多的城市其垃圾的绝对产生量就多，在城市垃圾管理中承受的压力也越大。直辖市和省会城市在垃圾产生量方面占有重要比例。生活垃圾产生量的60集中在全国50万以上人口的52座重点城市。其中以北京、上海和沈阳所占比例最大，分别为4.12、3.49和2.18。三个城市的垃圾产生总量之和约占全国垃圾产生总量的10。影响城市垃圾产生量的主要因素如下：（a）我国城市垃圾总量的大幅度增加主要是由于城市规模、数量和人口的增加所造成的。近20

19、年来，我国的城市化进程逐年加快，城市数量大幅度增加，城市规模不断扩大，城市非农业人口迅速增长。我国1996年人口已达12亿，城市666个，城市化水平为28。25其中，200万人以上的超大城市11个，50200万人口的大城市67个，2050万人口的中等城市195个，20万人以下的小城市393个。预计到21世纪，我国城市数量将达到800个，小城镇2万余个，城市人口将达4.5亿，还将有4 000万农民转向非农业，城市非农业人口将达2.8亿，城市化整体水平将达到35。由于城市数量的增加、城市规模的扩大、非农业人口比例的增长、市场的开放、农村剩余劳动力的进城以及旅游事业的发展，大大增加了城市垃圾的产生量

20、，加重了城市环境卫生管理的负荷。城市垃圾产生量随城市人口的增加呈直线增长态势，而且随着中国城市发展进程的加快，这一趋势在今后若干年内还将持续下去。可以说，城市人口的增加是影响城市垃圾产生量的最主要因素。26（b）经济发展水平的影响下图显示出中国城市生活垃圾产生量与国内总产值(GDP)的相关关系，从中可以清楚地看出经济发展水平对城市垃圾产生量的影响。在改革开放初期，随着GDP的增加，城市垃圾产生量几乎呈直线上升，当GDP达到一定数值后，垃圾产生量的增长速度开始减缓，并逐渐趋于稳定。这与工业发达国家经济高度增长时期的情况极其相似。27表4 城市人口、国内生产总值与垃圾产生量(1995年) 28（c

21、）居民生活水平的影响由调查表明，城市垃圾产生量与居民生活水平也有很大关系。经济发达、居民生活水平高的城市，垃圾产生量要高出居民生活水平相对较低的地区。下表列出了由调查资料直接获取或经过计算得到的被调查城市的城市生活垃圾的产生率。表5 中国主要城市的城市生活垃圾产生率(1996年) kg/天人：29（e）燃料结构的影响燃料结构对城市生活垃圾影响很大，从表4、表5可以看出，杭州与沈阳同样是人口相近的省会大城市，杭州的GDP高于沈阳，但是杭州的人均垃圾产生量低于沈阳。这与位于北方的沈阳取暖期长，燃料消费主要以煤为主，致使垃圾产生量要远高于位于南方的杭州。（3）城市垃圾成分与影响因素城市垃圾的构成主要

22、受地理条件、生活习惯、居民生活水平和民用燃料结构的影响。我国城市垃圾在产量迅速增加的同时，垃圾构成也发生了很大的变化。表现为有机物增加，可燃物增多，可利用价值增大。30（a）民用燃料结构对垃圾构成的作用民用燃料结构确对垃圾构成有着很大的影响。燃煤区垃圾中无机组分明显高于燃气区，可回收废品的比例亦明显降低。不同城市（燃气区）垃圾成分31燃煤区垃圾中的无机组分明显高于燃气区，而燃气区垃圾中的有机组分和可回收废品的比例明显高于燃煤区，变化最大的组分就是垃圾中的煤灰量。另一方面，燃煤区居民的生活水平往往也低于燃气区。在燃气区，由于垃圾中煤灰量的减少，厨余成为主要组分，因此，垃圾的含水量相对增加。不同城

23、市（燃煤区）垃圾成分32（b）居民生活水平和消费结构与垃圾构成居民生活水平和消费结构的改变不仅影响城市垃圾的产生量，也是影响垃圾成分的重要因素。近20年来，居民生活水平不断提高，从1986年到1996年城镇居民的收入提高了2.93倍。与此同时，城镇居民排出的垃圾成分也发生了相应的变化。下图是杭州市10年来生活垃圾中易堆腐垃圾、煤渣和可回收废品部分的含量变化。由图可见，生活垃圾中煤渣含量持续下降，而易堆腐垃圾和废品的含量则持续增长。废品煤渣易腐垃圾85年94年33由此可见，影响垃圾构成的最大因素是居民的生活水平和消费结构的改变。由“下表8”可见，同一城市不同地区的垃圾成分也有所不同。高级住宅区的

24、垃圾中可回收废物(塑料、纸类、金属、织物和玻璃)的含量(82)明显高于普通住宅区(47)。但是，由于普通居民生活水平还不高，垃圾中厨余物含量较高，因而垃圾含水率较高、热值较低。表8 同一城市不同地区垃圾成分统计表(1994年)34（c）垃圾产生源与垃圾构成我国城市垃圾主要由居民生活垃圾、街道保洁垃圾和集团垃圾三大类组成。居民生活垃圾来自居民生活过程中遗弃的废弃物，主要由易腐有机物、煤灰、泥砂、塑料、纸类等构成。它在城市垃圾整体中，不仅数量占居首位，而且成分最为复杂，其构成受时间和季节影响，变化大且极不均匀。街道保洁垃圾来自清扫马路、街道和小巷路面。它的成分与居民生活垃圾相似，但是泥沙、枯枝落叶和商品包装物较多，易腐有机物较少，平均含水量较低，低位热值略高于居民生活垃圾。集团垃圾系指机关、团体、学校、工厂和第三产业等在生产和工作过程中产生的废弃物。这类垃圾与居民生活垃圾相比，具有成分较为单一稳定，平均含水量较低和易燃物、特别是高热值的易燃物多的特点。35（d）城市特征与垃圾构成我国各地区经济发展不平衡，这使我国城市垃圾构成和特性有很大的不均匀性。城市垃圾的产生量及其构成，与城市的规模、性质、功能和地理位置有很大关系，其特点是：大城市与中小城市垃圾构成有十分明显的区别。中小城市的居民消费水平及生活能源气化率都比较低，有机物成分少（约22.48），无机物成分多（约占65），