环境学概论固体废物处理与处置课件

1、第八章固体废物处理与处置第八章固体废物处理与处置从工厂、矿山、农村和城市每天产生的垃圾和固体废物使城市处在垃圾和废物的包围之中。工业生产中产生的有毒有害化学品更是对人类的重大威胁。从工厂、矿山、农村和城市每天产生的垃圾和固体废物使城市处在垃一、固体废物的定义 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、生产者在一定时间和地点不再需要而丢弃的污染环境的固体、半固体或泥状物质。 一、固体废物的定义 固体废物是指人类在生产建设、日常环境学概论固体废物处理与处置课件环境学概论固体废物处理与处置课件 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

2、品经过使用和消耗后,最终将变成废物.物质和能源消耗量越多,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. 固体废物主要来源于人类的生产和消费活动,人们在开发资二、固体废物（含有毒有害化学品）的来源、分类及特点人们在生产和生活过程中产生的那些认为“无价值”的固体状物质，称为固体废物。可以这样说，不可持续的生产方式和生活方式使这些废物的产生量日益增多，危害日益严重，成

3、为全球环境痼疾之一。1.生活垃圾，就是日常生活中被人们丢弃的废物，统计资料表明生活垃圾中的主要组成物质及其所占百分率大致如下：纸类占21.545.0%；塑料类：1.16.1%；厨房废物3.010.9%；砂土类占2.315.2%；其他类占9.032.8%。二、固体废物（含有毒有害化学品）的来源、分类及特点生活垃圾的数量及主要成分是由居民的生活方式、消费方式、环境意识、回收程度、富裕程度、文化教育程度等因素决定的。中国北京1990年的生活垃圾成份分类统计如下：食品类占24.89%；草木类4.13%；砖瓦类占29.02%；灰土53.33%；纸类占4.56%；金属类占0.09%；塑料类占4.08%；玻

4、璃类占3.1%；纤维织物类占1.82%。由于北京对纸张、瓶罐、塑料盛器等的回收状况较好，所以垃圾中含量较少。相反，建筑垃圾却多。另外还有号称“白色污染”的一次性饭盒及塑料袋所造成的污染令人十分心烦，使城市观瞻恶化。生活垃圾的数量及主要成分是由居民的生活方式、消费方式、环境2.工业废物，指在工厂矿山生产过程排出的固体废物，工业固体废物的来源及分类如表1.14所示。发达国家每年产生的工业固体废物可达生活垃圾的10倍或更高。如美国20世纪70年代为18.719.02108t/a，仅冶金废渣，如矿渣、钢渣、高炉渣等，已累积2302108t。日本为3.32108t/a，为生活垃圾的11倍，累积6.421

5、08t。德国及欧洲等五国约112108t/a。表1.15列出了中国工业固体废物的产生量及其所占百分数(%)。2.工业废物，指在工厂矿山生产过程排出的固体废物，工业固体废由上述资料可见，工业固体废物主要来自矿产采掘业、火力发电厂、黑色冶炼及压延加工业、有色冶炼及延压加工业、化学工业、建材工业及食品工业等。这些行业的固体废物约占全部工业固体废物产生量的95%。因此，以上七个工业行业是工业固体废物的主要污染源。由上述资料可见，工业固体废物主要来自矿产采掘业、火力发电厂、3. 有毒有害化学品20世纪中期以来，化学工业迅猛发展，人类发现和创造了700多2104种化学品。据统计，美国化学学会登记注册的化学

6、品逾4002104种，在工农业生产和生活中使用的化学品达63000种。而且，每年有1000余种新的化学品问世。对此，科学家们近数十年来一直在探索这些化学品的降解性能一般较差、毒性则较大，在一定温度对人类健康产生危害。3. 有毒有害化学品迄1990年，全世界有机化学品年产量已达52108t/a，全世界每年的危险有机废物产生量达32108t/a。此外，还产生着大量的金属污染物，例如铅渣、汞渣、铬渣、钡渣、氰渣、砷渣、电镀污泥和医疗废物和最为危险的核废物。迄1990年，全世界有机化学品年产量已达52108t/a，三、危险废物的定义 近年来,人们极大的关注是什么是危险废物这一问题,不同的国家在危险废物

7、的定义和危险废物的分类上也有所不同,这些区别部分原 因是由于不同的国家其制度和法律结构的不同. 危险废物的术语是在70年代初得到承认, 在70年代中期,这一术语变得很流行,但对危险废物的定义仍然不明确.美国环保局于1976年国会通过“资源保护和回收法(RCRA)”后,又化了四年的三、危险废物的定义时间,对危险废物做出了如下的定义: 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.这一定义也许是最广为引用的定义之一. 联合国环境署(UNEP)在1985年12月举行的危险废物环境管理专家工作组会议上, 对危

8、险废物做出了如下的定义: 危险废物是指除放射性以外的那些废物(固体、污泥、液体和用容器装的气体)，由于它们的化学反应性、毒性、时间,对危险废物做出了如下的定义:易爆性、腐蚀性或其他特性引起或可能引起对人类健康或环境的危害。不管它是单独的或与其它废物混在一起，不管是产生的或是被处置的或正在运输中的，在法律上都称为危险废物。 中华人民共和国固体废物污染环境防治法中规定：危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物.易爆性、腐蚀性或其他特性引起或可能引起对人类健康或环境的危害第二节 控制固体废物污染的基本原则 固体废物的管理政策,过去人们的焦点

9、是对已产生的废物如何收集、收集起来的废物如何进行处理 、处置，比如排污总量控制，谁污染谁治理, 固体废物的焚烧、填埋等处理处置技术.目前这一观念正在发生着重大变化,人们把眼光转向首端控制,减少或消除固体废物的产生量,加速资源循环和资源回收利用,最后进行无害化处理,也就是说对固体废物从产生、中间的转移到最后的处置实行全过程管理控制.第二节 控制固体废物污染的基本原则一、“三化原则” 三化原则是指对固体废物的污染防治采用用减量化、资源化、无害化。 减量化(Waste Reduction)是指减少固体废物的产生量和排放量.目前固体废物的排放量十分巨大,例如我国工业固体废物年产六亿多吨,城市垃圾年产近

10、亿吨.如果能够采取措施,最小限度的产生和排放固体废物,就可以从“源头”上直接减少或减轻固体废物对环境和人体健康的危害.一、“三化原则”,可以最大限度的合理开发利用资源和能源.减量化的要求,不只是减少固体废物的数量和减少其体积,还包括尽可能地减少其种类、降低危险废物的有害成分的浓度、减轻或清除其危险特性等.减量化是对固体废物的数量、体积、种类、有害性质的全面管理,开展清洁生产.因此减量化是防止固体废物污染环境的优先措施.就国家而言,应当改变粗放经营的发展模式,鼓励和支持开展清洁生产,开发和推广先进的生产技术和设备,充分合理的利用原材料、能源和其他资源. 资源化(Reclamation of So

11、lid Waste):所谓资源化是指采取管理和工艺措施从固体废物中回收物质和能源,可以最大限度的合理开发利用资源和能源.减量化的要求,不只是加速物质和能量的循环,创造经济价值的广泛的技术方法.从便于固体废物管理的观点来说,资源化的定义包括以下三个范畴:1)物质回收(Material Recycling):处理废弃物并从中 回收指定的二次物质如纸张、玻璃、金属等物质;2)物质转换(Material Conversion):利用废弃物制取新形态的物质,如利用废玻璃和废橡胶生产铺路材料,利用炉渣生产水泥和其他建筑材料,利用有机垃圾生产堆肥等.3)能量转换(Energy Conversion):从废物

12、处理过程中回收能量,作为热能或电能.例如通过有机废物的焚烧处理回收热量,进一步发电.利用垃圾厌氧消化产沼发电. 加速物质和能量的循环,创造经济价值的广泛的技术方法.从便于固“无害化”是指对已产生又无法或暂时尚不能综合利用的固体废物,经过物理、化学或生物方法,进行对环境无害或低危害的安全处理、处置，达到废物的消毒、解毒或稳定化,以防止并减少固体废物的污染危害.“无害化”是指对已产生又无法或暂时尚不能综合利用的固体废物,二、固体废物和有毒有害化学品污染的危害工业废物和有毒有害化学品是造成土壤污染的一个主要来源，世界上曾发生了一系列土壤污染及危害农作物。震惊全球的重大污染事故，如：美国Love河谷事

13、件；欧洲莱茵河污染事件；英国威尔士南部由于含铅、锌、铜等硫化金属废渣造成严重重金属污染；中国东北某铁合金厂的镉渣污染；前苏联乌克兰切尔诺贝利核电站核扩散事故等，造成了居民死亡、牲畜污染、土壤污染、草地污染危害等。德国由于铅污染，使植物体内含铅量为对照植物的80260倍；锌污染为对照植物的2680倍；铜污染为对照植物的3050倍。加拿大二、固体废物和有毒有害化学品污染的危害工业废物和有毒有害化一电池厂的金属污染使土壤中含铅量高达60g/kg土壤。一些生活垃圾埋场的淋滤液使附近水井遭到氮及致病菌污染。填埋场产生的沼气时有爆炸事件发生。一些发达国家还把垃圾及固体废物倾倒公海，造成海洋生态系统的严重污

14、染和破坏，许多鱼类及海岸水生生物遭到灭绝，海洋沉积物中富含有毒有害物质，经久不能消除。有的国家将垃圾与固体废物转输至他国或地区，如美国加里福尼亚州将废物运送至南太平洋马绍尔群岛。国际上越境转移有毒有害废物的事件日益增多，非洲也成了国际上倾卸废物的场所，非洲统一组织称它为“垃圾帝国主义”行为对非洲犯下的罪行。我国也曾发现“洋垃圾”入境事件，一些丧心病狂者企图将“洋垃圾”引进中国，危害中国。在一电池厂的金属污染使土壤中含铅量高达60g/kg土壤。一些生发展中国家，由于对垃圾没有妥善处理与处置，曾出现了不少严重事故，如1991年初，南美洲的秘鲁引起了大规模的霍乱爆发，并蔓延到周围国家的邻近区域。有些

15、地方建立了垃圾焚烧场，向大气排放了二口恶 口英 这种致癌性特强的气体废物，产生了严重的二次污染，在废物燃烧过程中造成的空气污染物还包括：呋喃、多氯联苯、二氧化硫、氯苯酚、氯苯及诸如砷、镉、铬、钴、铅、汞等金属污染物，这些污染物通过降水而入水体，对鱼及水生生物产生危害，并可能进入食物链而危害人类。总之，固体废物及垃圾对土壤、农作物、地下水、地表水及海洋、沉积物等都有极严重的危害。发展中国家，由于对垃圾没有妥善处理与处置，曾出现了不少严重事 1.对水域的污染 工业废渣与垃圾污染水体的途径除了通过土壤渗入地下水以外，还可以通过风吹雨淋或者被人为的投入地面水。工业废渣与垃圾在雨水、雪水的作用下，很容易

16、流入江河湖海，造成水体的严重污染与破坏。有些城镇，竞将工业废渣或垃圾直接倒人河流、湖泊或沿海海域中，造成更大污染.废渣对水域的污染，要属冶炼废渣和化工废渣最为突出。一些工厂排出的垃圾与废泣不作任何处理，就倒入废坑咙洼地，易使水体受到严重污染，引起大批水生生物与鱼类中毒死亡。从世界范围来看，原子能反应堆的废渣、核爆炸产生的散落物以及一些国家向深海投弃的放射性废物，已使能量为2千万居里的同位素污染了海洋，海洋生物资源遭到极大破坏。 1.对水域的污染 工业废渣与垃圾污染水体的途径除了通过土 2.对大气的污染 工业废渣与垃圾在堆放过程中， 在温度、水分的作用下，某些有机物质发生分解，产生有害气体；一些

17、腐败的垃圾废物散发出腥臭味，造成对空气的污染。这是它们对大气污染的主要方面。例如，堆积如山的煤歼石自燃现象经常发生，火势蔓延，难以救护，并放出大量SO2，污染环境；石油化工厂排出的渣油或修路用的沥青块等，在自然条件的作用下，都有数量不等的多环芳烃气体产生，污染了大气和环境。而多环芳烃是致癌物质，可引起癌症发生。 2.对大气的污染 工业废渣与垃圾在堆放过程中， 在温度 3.对土壤的污染 由于废渣和垃圾是伴随生产和生活过程中发生的，所以它们的堆放必然会占用大量的良田沃土，堆渣和农业争地的矛盾日益尖锐。大量的有毒废渣，在自然界的风化作用下，到处流失，对土壤造成污染。 工业废渣对土壤的危害，以矿业废渣

18、最为严重。大量的采矿废石堆积的结果， 毁坏了农田和大片森林地带。长期堆放尾矿石，也容易导致事故的发生。 国外曾发生一起煤歼石氓滑坡事故，以至埋没了山谷下的一所小学，造成了人员伤亡。 3.对土壤的污染第三节固体废物处理方法综述 一、固体废物的预处理 在对固体废物进行回收利用和最终处理之前，往往需要进行预处理，以便比较容易地进行下一步的处理和利用。预处理主要包括固体废物的破碎、筛分、粉磨、压缩等工序。1破碎 破碎的目的是把固体废物破碎成小块或粉状小颗粒，以利于分选有用或有害的物质。第三节固体废物处理方法综述 一、固体废物的预处理 固体废物的破碎方式有机械破碎和物理破碎两种。机械破碎是借助于各种破碎

19、机械对固体废物进行破碎。主要的破碎机械有额式破碎机、辊式破碎机、冲击破碎机和剪切破碎机等。对于不能用破碎机械破碎的固体废物，可用物理法破碎。物理法破碎有低温冷冻破碎、超声波破碎。低温冷冻破碎的原理是利用一些固体废物在低温冷冻，(一60一120)条件下脆化的性质而达到破碎的目的。 2，筛分 是利用筛子将粒度范围较宽的混合物料按粒度大小分成若干不同级别的过程。它主要与物料的粒度或体积有关，比重和形状的影响很小。筛分 固体废物的破碎方式有机械破碎和物理破碎两种。机械破碎时， 通过筛孔的物料称为筛下产品，留在筛上的物料称为筛上产品。筛分一般适用于粗粒物料的分解。常用的筛分设备有：棒条筛、振动筛、圆筒筛

20、等。 根据筛分作业所完成的任务不同，筛分可分为独立筛分、准备筛分、辅助筛分、选择筛分、脱水筛分等。在固体废物破碎车间，筛分主要作为辅助筛分，其中在破碎前进行的筛分称为预先筛分，对破碎作业后所得产物进行的筛分称为检查筛分。时， 通过筛孔的物料称为筛下产品，留在筛上的物料称为筛上产3粉磨 在固体废物处理和利用中占有重要的地位。粉磨一般有三个目的：1)对物料进行最后一段粉碎， 使其中各种成分单体分离，为下一步分选创造条件；2)对各种废物原料进行分磨，同时超到把它们混合均匀的作用；3)制造废物粉末， 增大物料比表面积，为缩短物料化学反应时间创造条件。 磨机的种类很多，有球磨机、棒磨机、砾磨机、自磨机(

21、无机物质粉磨)等。3粉磨 在固体废物处理和利用中占有重要的地位。粉磨一般有4压缩 对固体废物压缩处理的目的一是减少容积，便于装卸和运输；二是制取高密度惰性块料，便于贮存、填埋或作建筑材料。无论可燃废物、不可燃废物或是放射性废物都可进行压缩处理。 用于固体废物的压缩机有很多类型，以城市垃圾压缩机为例，小型的家用压缩机可装在橱柜下面；大型的可以压缩整辆汽车，每日可压缩成千吨垃圾。但无论何种用途的压缩机，大致可分为竖式压缩机和卧式压缩机两种 4压缩 对固体废物压缩处理的目的一是减少容积，便于装卸和 二、物理方法处理技术 在处理固体废物时经常利用固体废物的物理和物理化学性质，从中分选或分离有用或有害物

22、质。通常依据的物理性质有：重力、磁性、电性、光电性、弹性、摩擦性、粒度特性等；物理化学性质有表面润洗性等。根据固体废物的这些特性可分别采用重力分选、磁力分选、电力分选、光电分拣、弹道分选、摩擦分选和浮选等分选方法。 二、物理方法处理技术 三、化学方法处理技术 采用化学方法处理固体废物是使固体废物发生化学转换从而回收物质和能源的有效方法。燃烧、焙烧、烧结、溶剂浸出、热分解、焚烧、电力辐射等都属于化学方法处理技术。 三、化学方法处理技术四、生物方法处理技术 生物方法亦称生物化学处理法，是利用微生物处理各种固体废物的一种方法。其基本原理是利用微生物的生物化学作用，将复杂有机物分解为简单物质，将有毒物

23、质转化为无毒物质。根据氧气供应的有无，生物处理法可分为好气生物处理法和厌气生物处理法。好气处理法是在水中有充分溶解氧存在的情况下，利用好气微生物的活动，将固体废物中的有机物分解为二氧化碳、水、氨和硝酸盐。厌气生物处理法是在缺氧的情况下，利用厌气微生物的活动，将固体废物中的四、生物方法处理技术有机物分解为甲烷、二氧化碳、硫化氢、氨和水。生物处理法具有效率高、运行费用低等优点。沼气发酵、堆肥和细菌冶金等都属于生物处理法。有机物分解为甲烷、二氧化碳、硫化氢、氨和水。生物处理法具有效第四节 固体废物的最终处置方法 即使资源化工作不断发展，总不可能将每年所排放各种固体废物全部用光，废物的积存是一个必然的

24、趋势，这就需要采取最终处置措施，使其安全化，稳定化、无害化。 结合我国技术经济情况，简要介绍几种可行的方法。第四节 固体废物的最终处置方法 即使资源化工 一、一般固体废物的最终处置方法 1土地堆存法 是最原始、最简单和应用最广泛的处置方法。这种方法只适应处理处置不溶解(或低溶性的)、不扬尘、不腐烂变质等不危害周围环境的固体颗粒物。堆存场应设在山沟、山谷或坑洼荒地，尽量做到贮量大，使用年限长，运营方便，安全可取。绝不应占用良田。 2填埋法 也是古老而广泛采用的处理处置方法。适用于处置任何形状的废物。填埋场地尽量利用人工开发过的废物坑、废粘土坑等。 一、一般固体废物的最终处置方法因为这些废矿坑被废物充填后，可以恢复地貌，有利生态平衡。如果回填海湾、