固体废物的污染与处置(一)

固体废物污染控制工程环境工程学

教学内容

§1概述§2固体废物的处理§3城市生活垃圾处置技术§4垃圾热解技术§5农村垃圾处理§6餐厨垃圾§7危险废物的处置和利用固体废物的污染与处置第一节概述

随意堆放的垃圾现象到处可见第一节概述

多数城市陷入垃圾围城之窘

第一节概述

中国现有668个城市。据专家统计，三分之二的城市被垃圾环带包围。航空遥感测量显示，某直辖市郊区50平方米以上的垃圾堆就有7000多个。上海市土地面积约为全国土地面积的0.06%，全年产垃圾量约为600万吨，每年人均垃圾发生量还以10%的速度增长。随着城市数目和城市人口的不断增多，垃圾污染问题日渐严重。第一节概述

城市垃圾增长趋势与城市化率成正比。据国家统计局的统计数字，1999年至2005年，中国的城市化率逐年递增。1999年是30.9%，2005年升至42.99%，5.62亿人居住在城镇中。

与此同时，城市垃圾也急剧增加。据国家环境保护总局历年公布的《中国环境状况公报》显示，1999年，全国工业固体废物产生量7.84亿吨，2005年为13.4亿吨。2005年，全国工业固体废物综合利用量为7.7亿吨，综合利用率为56.1%，与上年基本持平。第一节概述

目前，中国70%左右的垃圾通过简易堆放和填埋法处理，20%左右的垃圾通过焚烧和堆肥进行利用，另有10%左右的垃圾通过废旧物资回收进行循环利用。中国垃圾处理技术比较低。据国家环保总局的统计，目前中国真正符合国家环境控制标准和建设标准的垃圾无害化处理率仅有50.8%左右，其余49.2%的有害垃圾直接进入环境。由于中国现有的垃圾处理场的数量和规模远不能适应城市垃圾增长的要求，中国历年堆放未及时处理的垃圾已经占用了大量的农田，而且还在逐年递增。垃圾已经成为中国经济快速发展过程中产生的“新肿瘤”。第一节概述一、固体废物的含义固体废物：按照1995年制定的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》定义的固体废物是指在生产、生活和其他活动中丧失的原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规定纳入固体废物管理的物品、物质。第一节概述二、固体废物的来源与分类

1、固体废物的分类，是依据其产生的途径与性质而定的。

在经济发达国家，将固体废物分为四类：工业废物、矿业废物、农业废物与城市垃圾。

在我国，按照《固体废物管理法》，将固体废物分为工业固体废物（废渣）与城市垃圾两类。其中含有毒有害物的成分，单独分列出一个有毒有害固体废物小类。第一节概述（1）工业固体废物在工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥，以及在采矿过程中产生的废石、尾矿等。（2）危险废物是指列入国家废物名录或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如下危险特性的废物，即主要有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、传染疾病性、放射性等危险特性。（3）城市垃圾指居民生活、商业活动、市政建设与维护、机关办公等过程产生的固体废物。包括生活垃圾、城建渣土、商业固体废物、粪便等。第一节概述

第一节概述

第一节概述2、中国工业废物的来源和组成

中国的工业固体废弃物有95%来自以下行业：矿业、电力蒸汽热水生产和供应业、黑色金属冶炼及压延加工业、化学工业、有色金属冶炼及压延加工业、食品饮料及烟草制造业、建筑材料及其它非金属矿物制造业、机械电气电子设备制造业。

第一节概述

目前中国的工业固体废弃物大致组成如下：尾矿29%，粉煤灰19%，煤矸石17%，炉渣12%，冶金废渣11%，其它废弃物10%，危险废弃物1.5%，放射性废渣0.3%。

第一节概述三、固体废物对环境的危害

简单堆放的垃圾不仅影响城市景观，同时从垃圾中释放的气体和渗滤液污染着大气、水和土壤，成为中国城市面临的棘手的环境问题。由于综合利用和处置率低，工业固体废物和城市生活垃圾大都堆积在城市的郊区和河岸、荒滩上，已成为严重的污染源，累计堆存量达65亿吨，占地5万余公顷。第一节概述污染大气污染土壤侵占土地污染水体固体废物对环境的危害固体废弃物未经无害化处理随意堆放，将随天然降水或地表径流进入河流、湖泊，长期淤积，使水面面积缩小，其有害成分造成了水体的各种污染，如果人们将固体废弃物直接倾倒到水体中，那造成的危害将会更大。

固体废物中的干物质或轻物质随风飘扬，会对大气造成污染。有害气体如SO2，NH3，CH4和粉尘等。另外，焚烧将产生大量有害气体和粉尘，一些有机固体废弃物长期堆放，在适宜的温度和湿度下会被微生物分解，同时释放出有害气体。

未经处理的有害固废物，经过风化、雨淋、地表径流等作用，其有毒液体将渗入土壤，进而杀死土壤中的微生物，破坏了土壤中的生态平衡，污染严重的地方生殖寸草不生。不断增加的固体废弃物如不加利用，就要占用土地来堆放。

第一节概述四、固体废物与城市垃圾管理的模式以城市垃圾为主体的固体废物管理系统

1、固体废物产源地管理：2、分散堆存：3、收集系统

4、转移与运输

5、处理与材料回收

6、最终处置

第一节概述五、固体废物污染防治原则

（1）“减量化、资源化、无害化”原则，这是防治固体废物污染环境的重要原则，简称“三化”原则；（2）全过程管理的原则，对固体废物从产生、收集、贮存、运输、利用直至最终实行全过程管理；（3）分类管理原则，针对不同的固体废物制定不同的对策或措施，其中对工业固体废物、生活垃圾的污染环境防治采取一般性的管理措施，而对危险废物则规定采取严格的管理措施；（4）污染者负责的原则，即产品的生产者、销售者、进口者和使用者对其产生的固体废物依法承担污染防治责任。第一节概述六、固体废物污染控制措施

①改革生产工艺

(i)采用清洁生产：

(ii)采用精料：(iii)提高产品质量和使用寿命

②发展物质循环利用工艺③进行综合利用④进行无害化处理与处置第一节概述七、减少固废产量的途径：P521（1）降低单位产品原料用量，延长产品使用寿命；（2）由废物中回收有用物料；（3）提高产品重复利用次数。第一节概述八、固体废物的性质1、固体废物组成分析方法

手工分选法:选取一卡车有代表性垃圾四分法逐缩至100-200Kg(有些国家规定为90Kg)，取其中一份手工分拣后放入已知质量的容器内，压实到原储存器相似的密实程度，测量其质量和体积，计算各组分含量和密度。第一节概述摄影分析法：这种分析方法采样的要求、方法与上述手工采样分析法相同。选取代表性样品后，采用35mm彩色胶片，用广角镜头135相机与电子闪就光装置摄影，镜头以90度角对准垃圾样品拍摄。将拍好底片用幻灯机投影到带有10cm×10cm方格网的屏幕上，鉴别每一网格中的废物成分，并列表统计。用已确定的各种组分密度，分别计算其含量。这种方法优点是工作人员不需与垃圾直接接触，但费时，精确度不如手工法。垃圾的采集应按季节进行。第一节概述2、城市垃圾的物理性质城市垃圾的物理性质：含水率和密度含水率：城市垃圾含水率通常用烘干法测定，将称量后的标准样品置于恒温箱中，在77℃恒温条件下干燥24h后再测量。密度：在收集站自然堆放条件下，单位体积垃圾的质量（kg/m3或t/m3）

第一节概述3、城市垃圾的化学性质p509化学成分：近似分析：挥发性物质（950℃灼烧损失率），固定碳，不可燃物。是评估垃圾回收利用的依据。基础成分分析：Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、不可燃物。可分析垃圾化学成分质量分数。第二节固体废物的处理在我国现有的688座大、中城市中，已有200多座处于垃圾山的包围之中。垃圾围城现象较为普遍。而且这些垃圾的产生量还在以6%~8%的速度在逐年增加，如果不作及时有效地处理，任意堆积，天长日久，势必会对人类赖以生存的环境和社会经济的发展带来难以估计的重大影响，因此采取什么方法和技术及时有效地处理好城市垃圾，是所有城市管理者和广大市民极为关注和亟待解决的重大环保问题之一。第二节固体废物的处理一、固体废物的预处理技术1、压实是为减小固体废物表观体积、提高运输与管理效率的一种技术。

这是用物理的方法提高生活垃圾的聚集程度，减少其容积，以便于运输和后续的处理。主要设备为压实机。第二节固体废物的处理在生活垃圾进行资源化处理过程中，废物的交换和回收利用均需将原来松散的废物进行压实、打包，然后从废物产生地运往废物回收利用地。在城市生活垃圾的收集运输过程中，很多纸张、塑料和包装物，具有很小的密度，占有很大的体积，必须经过压实，才能有效地增大运输量，减少运输费用。对生活垃圾的压实处理有明显的经济意义。第二节固体废物的处理2、破碎定义：利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块以便资源化利用或进行最终处置的过程。这是用机械方法破坏生活垃圾内部的聚合力，减少颗粒尺寸，为后续处理提供合适的固相粒度。

破碎的目的是改变垃圾的形状和大小以适应进一步处理和利用的需要。

第二节固体废物的处理

经过破碎后的垃圾具有容重大、体积小，从而达到提高运输效率、降低运输费用的目的；另外垃圾细碎有利于填埋处置时压实垃圾层，加快复土还原工程的速度；有利于垃圾的分类挑选，容易通过磁选等方法回收高品位金属；有利于以焚烧法处置垃圾，提高垃圾焚烧热效率。

第二节固体废物的处理破碎的作用：1）便于压缩、运输、贮存和高密度填埋；2）可后处理过程的稳定性和处理效率；3）便于分选、拣选回收有价物质和材料；4）避免粗大、锋利的废物损坏分选、焚烧、热解等设备或炉腔；5）为固体废物的下一步加工和资源化作准备。破碎方法：物理方法和机械方法机械方法有挤压、劈裂、弯曲、磨剥、冲击和剪切破碎等方法

设备：腭式、锤式、滚压式、撕裂式第二节固体废物的处理破碎机第二节固体废物的处理3、分选：定义：把固体废物中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物粒分离出来。是继破碎以后固体废物处理过程中重要的处理环节之一。在生活垃圾处理、处置与回用之前必须进行分选，将有用的成分分选出来加以利用，并将有害的成分分离出来。既回收了资源，又减少了垃圾量，防止垃圾大量侵吞和占用土地。

第二节固体废物的处理分选的分类：根据废物的物理和物理化学性质不同，这些性质包括粒度、密度、重力、磁性、电性、弹性等，分别采用不同的分选方法，主要有人工手选、重力分选、风力分选、光分选、筛分、跳汰机、浮选、磁选、电选等分选技术等。第二节固体废物的处理二、固体废物的处理方法：

固体废物的处理：指通过物理、化学、生物等不同方法，使固体废物转化成适于运输、贮存、资源化利用以及最终处置的一种过程。固体废弃物的处理处置方法有很多。各种方法的目的都是加速物质在环境中的再循环，减轻或者消除环境污染，或者将其转化为可利用的资源，最终实现减量化、资源化和无害化的目的。第二节固体废物的处理物理处理：通过浓缩或者相变化改变固体废弃物的结构，使之便于运输、储存、利用和处置的形态。物理处理包括破碎、压缩、分选、过滤、离心等处理方式化学处理：采用化学方法破坏固体废弃物中的有害成分，从而达到无害化，或者将其转变为适于进一步处理、处置的形态。化学处理包括焚烧、热解、中和等处理方法。生物处理：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的目的。包括好氧生物处理和厌氧生物处理等。热处理：通过高温破坏和改变固体的组成和结构，同时达到减容、无害化或综合利用的目的。第二节固体废物的处理三、固体废物的处理原则：减量化、资源化和无害化。

1）“减量化”：控制废物的排放量，是指通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。一是减少固废的产生，采用先进的生产工艺，实施清洁生产；提高原材料的利用率和产品质量。二是对固废进行处理利用。减量化技术有：压实、破碎、焚烧等处理方法。第二节固体废物的处理2）资源化：“废弃物又称为放错地点的原料”，是指采取适当的工艺技术，从固体废物中回收有用的物质和能源。3）“无害化”：是指将固废通过工程处理，达到不损害人体健康、不污染周围自然环境的目的。中国目前废旧资源的利用率只相当于世界先进水平的1/4-1/3，大量可再生资源尚未得到回收利用，流失严重并造成污染。中国每年因再生资源未得到回收利用而造成的经济损失达200-300亿元。第二节固体废物的处理从固体废物中回收有用物资和能源的潜力相当大。

第二节固体废物的处理固体废物资源化的优势：

①生产成本低：废铝炼铝比用铝矾土炼铝可减少资源90%～97%，减少空气污染95%，减少水质污染97%；

②能耗少：废钢炼钢比用铁矿石炼钢可节约能耗74%；

③生产效率高：铁矿石炼1吨钢需8个工时，而用废铁炼1吨电炉钢只需2～3个工时；④环境效益好。工矿业废物的利用和处理

煤矸石煤矸石是一种与煤伴生的含碳量较低的岩石，是煤矿开采过程中产生的废渣。煤矸石的矿物组成、化学成分很复杂，包括的元素达数十种，主要是SiO2：52～65%，Al2O3：16～36％，Fe2O3：2.28～14.63%等。由于煤矸石含有可燃物质和一些稳定的无机组分，因此可以因地制宜利用煤矸石。

工矿业废物的利用和处理

煤矸石的利用

（1）作燃料含碳量较高的可作燃料，发热量一般为1000~3000kcal/kg，因此当可燃组分较高时，煤矸石可用来代替燃料。

（2）建筑材料：含碳量较低的和自燃后的煤矸石可生产生产砖瓦：经过配料、粉碎、成型、干燥和焙烧等工序可制成砖和瓦。比一般砖瓦节约用煤量50%~60%。生产水泥：煤矸石中二氧化硅、氧化铝及氧化铁的总含量一般在80%以上，可代替粘土配料烧制普通硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、煤矸石炉渣水泥等。含碳量很少的可用于填坑造地、回填露天矿和用作路基材料，（3）用作农肥：一些煤矸石粉还可用来改良土壤或作肥料。工矿业废物的利用和处理

粉煤灰的利用粉煤灰是燃煤电厂产生的工业固体废物，它是煤粉燃烧后产生的高温烟气经捕尘装置捕集得到的。粉煤灰的主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃尽碳。粉煤灰有着良好的物理化学性能和利用价值，因而成为一种“二次资源”，为此，我国政府出台了鼓