工业固体废物处理与处置

工业固体废物处理与处置第1页/共55页课程性质和目的本课程的学习目的在于使学生掌握固体废物处理处置与资源化的基本概念，基本原理和基本方法。要求学生在牢固掌握固体废物处置与资源化基本概念的基础上，具备对固体废物处理处置工程进行管理、研究、设计的能力。为学生进入社会从事相关领域的工作打下坚实的理论和实践基础。第2页/共55页建议教材与教学参考书[1]蒋建国编，固体废物处置与资源化，化学工业出版社，2008年1月第1版第一次印刷。[2]李国学主编，固体废物处理与资源化，中国环境科学出版社，2005年7月第1版。[3]王琪主编，工业固体废物处理及回收利用，中国环境科学出版社，2006年12月第1版第一次印刷。[4]张小平编，固体废物污染控制工程，化学工业出版社，2004年8月第1版。[5]牛冬杰，马俊伟，赵由才主编，电子废弃物的处理处置与资源化，冶金工业出版社，2007年6月第1版。[6]李金惠，杨连威等编著，危险废物处理技术，中国环境科学出版社，2006年10月第1版。[7]张辰主编，污泥处理处置技术与工程实例，化学工业出版社，2006年7月第1版。[8]聂永丰主编，三废处理技术工程手册—固体废物卷，化学工业出版社，2000年2月第1版。[9]赵由才主编，危险废物处理技术，化学工业出版社，2003年9月第1版。[10]芈振明，高忠爱，祁梦兰，固体废物的处理与处置[修订版]，高等教育出版社，1993年10月第2版。[11]杨慧芬，张强，固体废物资源化，化学工业出版社，2004年4月第1版。[12]张益，赵由才，生活垃圾焚烧技术，环境科学与工程出版中心，2000年8月第1版。第3页/共55页4概述工业固体废物的定义、来源与分类我国工业固体废物的产生现状工业固体废物的处置与资源化固体废物的管理明确工业固体废物处理工程的学习对象、内容和目的了解工业固体废物的特点及分类，掌握固体废物的概念，以及主要固体废物的来源、性质和影响了解工业固体废物管理方面的法规和标准体系第4页/共55页国外工业废物引发的历史重大事件莱茵河污染事件1986年11月1日深夜，瑞士巴富尔市桑多斯化学公司仓库起火，装有1250吨剧毒农药的钢罐爆炸，硫、磷、汞等毒物废渣随灭火剂进入莱茵河。河水含毒量超标准200倍。腊芙运河事件：20世纪20年代，胡克公司，200多种化学物质SEVESO事件：意大利，二恶英；“世纪之毒”，210种化合物，是氰化物的130倍、砒霜的900倍；1989年3月22日，瑞士巴塞尔《巴塞尔公约》一、概述第5页/共55页近期工业固废污染事件血铅中毒2009年陕西凤翔、湖南武冈、昆明东川、河南济源等12起血铅事故，总理和副总理为此批示5次；2010年又相继发生了江苏大丰、四川隆昌、湖南嘉禾、甘肃瓜州、湖北崇阳、安徽怀宁等9起血铅事件。原油泄漏2010年4月20日，墨西哥湾原油泄漏，11人死亡。每天5000桶(约1万吨)原油泄入墨西哥湾。2010年7月17日,辽宁大连新港中石油原油泄漏。紫金矿业汀河水铜污染最大一笔罚单：956.313万元人民币陕西凤翔731人血铅初检结果墨西哥海湾的水鸟被紫金矿业污染的水域血铅增高对神经系统、免疫系统、造血系统、消化系统、泌尿生殖系统、骨骼系统、儿童发育、语言能力的发展等29个方面均存在负面影响一、概述第6页/共55页其他污染事件韶关冶炼厂从澳大利亚进口高含铊量矿石，在生产过程中近300公斤的铊排入北江，造成严重水污染；湖南浏阳镉污染事件。石化行业巨大隐患总投资近10152亿元的7555个化工石化建设项目中，81%布局在江河水域、人口密集区等环境敏感区域，45%为重大风险源我国环境污染损失破坏人与自然和谐，影响环境可持续发展，危及人类健康；巨大经济损失目前由环境污染和生态破坏造成的损失已占到GDP总值的15％。7第7页/共55页1、固体废物的定义《固废法》中定义：固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失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、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。所有废物具有鲜明的时间和空间特征，从充分利用自然资源的观点看，都是有价值的自然资源，二次资源、再生资源。二、工业固体废物的定义、来源与分类第8页/共55页一般废物危险废物工业农业生活矿业环境工程固体废物废渣废屑秸秆粪便垃圾粪便废石尾矿污泥粉尘具有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、传染性、放射性的固体、半固体及容器装的废气、废液2、分类按来源分类第9页/共55页《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》分类《中华人民共和国放射性污染防治法》－按组成分：有机废物和无机废物；按危害状况分：危险废物和一般废物。按形状分：固态、半固态、液态（气态）废物。燃烧特性分：可燃物和不可燃物（1000℃分界）固体废物生活垃圾危险废物工业固体废物农业固体废物放射性废物第10页/共55页3、工业固体废物11工业固体废物，是指在工业生产活动中产生的固体废物。

来源产生过程分类矿业矿石开采和加工废石、尾矿冶金金属冶炼和加工高炉渣、钢渣、赤泥等能源煤炭开采和使用煤矸石、粉煤灰、炉渣石化石油开采与加工废油、油泥、废化学药剂、农药、碱渣、酸渣等轻工食品、造纸等加工食品糟渣、废纸、皮革、塑料、纤维、染料等机电机械、电子加工金属碎料、导线、废旧电器、润滑剂等建筑建筑施工、生产和使用钢筋、水泥、黏土、石膏等第11页/共55页工业固体废物按行业主要包括以下几类：

(1)冶金工业固体废物主要包括各种金属冶炼或加工过程中所产生的废渣，如高炉炼铁产生的高炉渣、平炉转炉电炉炼钢产生的钢渣、铜镍铅锌等有色金属冶炼过程产生的有色金属渣、铁合金渣及提炼氧化铝时产生的赤泥等。(2)能源工业固体废物主要包括燃煤电厂产生的粉煤灰、炉渣、烟道灰、采煤及洗煤过程中产生的煤矸石等。第12页/共55页(3)石油化学工业固体废物主要包括石油及加工工业产生的油泥、焦油页岩渣、废催化剂、废有机溶剂等，化学工业生产过程中产生的硫铁矿渣、酸渣碱渣、盐泥、釜底泥、精(蒸)馏残渣以及医药和农药生产过程中产生的医药废物、废药品、废农药等。氮肥工业固体废物①造气炉渣，包括煤造气炉渣，重油气化炭黑，以及锅炉炉渣；②废催化剂，包括变换、合成、联醇流程合成甲醇的废催化剂；③其它废渣，如铜洗工序的铜泥及NH4NO3生产中硝酸合成时的氧化炉灰。水俁病：1953，日本熊本县水俁市，氮肥厂，甲基汞，神经系统病第13页/共55页(4)矿业固体废物矿业固体废物主要包括采矿废石和尾矿，废石是指各种金属、非金属矿山开采过程中从主矿上剥离下来的各种围岩，尾矿是指在选矿过程中提取精矿以后剩下的尾渣。采矿废石和尾矿。在工业固体废物产生量中占30%以上；最近几年一直在1.8×108t以上。每年还排弃数108t的露天矿山开采剥离物和地下采矿废石等，未计入工业固体废物。(5)轻工业固体废物主要包括食品工业、造纸印刷工业、纺织印染工业、皮革工业等工业加工过程中产生的污泥、动物残物、废酸、废碱以及其他废物。

第14页/共55页(6)其他工业固体废物主要包括机加工过程产生的金属碎屑、电镀污泥、建筑废料以及其他工业加工过程产生的废渣等。不同工业类型所产生的固体废物种类和性质是迥然相异的。第15页/共55页三、我国工业固体废物产生现状

全国工业固体废物累积量达80多亿吨.第16页/共55页2004年-2008年历年工业固体废物产生量平均年增长率11.6%三、我国工业固体废物产生现状第17页/共55页182008年各行业工业固体废物产生量第18页/共55页三、我国工业固体废物产生现状19第19页/共55页20表2不同工业类型产生固体废物的成分分析(重量%）工业类型食品纸木材皮革橡胶塑料金属玻璃织物其他食品类产品15-2050-605-100-20-20-55-104-100-25-15纺织产品0-240-500-20-20-23-100-20-220-400-5服装0-240-600-20-20-20-20-20-230-500-5木材及木制品0-210-2010-2060-800-20-20-20-20-25-10木制家具0-220-3030-500-20-20-20-20-20-50-5金属家具0-220-4010-200-20-20-220-400-20-50-10纸类产品0-240-6010-150-20-20-25-100-20-210-20印刷及出版0-260-905-100-20-20-20-20-20-20-5化学试剂及其产品0-240-602-100-20-25-155-100-100-215-25石油精炼及其工业0-260-805-150-20-210-202-100-120-22-10橡胶及各种塑料制品0-240-602-100-25-2010-200-20-20-20-5皮革及皮革制品0-25-105-1040-600-20-210-200-20-20-5石头、黏土、及玻璃制品0-220-402-100-20-20-25-1010-200-230-50金属工业0-230-505-150-20-22-102-100-50-220-40金属加工产品0-230-505-150-20-20-215-300-20-25-15机械(不包括电动）0-230-505-150-20-21-515-300-20-20-5电动机械0-260-805-150-20-22-52-50-20-20-5运输设备0-240-605-150-20-22-50-20-20-215-30专用控制设备0-230-502-100-20-25-105-150-20-20-5其他生产0-240-6010-200-20-25-152-100-20-25-15第20页/共55页三、我国工业固体废物产生现状我国矿业固体废物产生现状产生量黑色金属矿山每年排放的废石尾矿约6.2亿吨；有色金属矿山每年排出的废石尾矿达1.15亿吨；煤矸石约1.3亿吨。环境影响空气污染；水体污染；土壤污染；侵占土地，破坏景观等。第21页/共55页三、我国工业固体废物产生现状我国冶金工业固体废物产生现状目前我国冶金工业固体废弃物年产生量约4.3亿吨，综合利用率为18.03%。工业尾矿产生量为2.84亿吨，利用率1.5%；高炉渣产生量7557万吨，利用率65%；钢渣产生量3819万吨，利用率10%；化铁炉渣60万吨，利用率65%；尘泥1765万吨，利用率98.5%；自备电厂粉煤灰和炉渣494万吨，利用率59%；铁合金渣90万吨，利用率90%；工业垃圾436万吨，利用率45%。第22页/共55页三、我国工业固体废物产生现状我国石油和化学工业固体废物产生现状我国石油化工行业所产生的固体废物2008年为16500万吨，其中石化工业废物4439万吨，化学工业废物12064万吨。废弃物利用率为81%左右。目前石化行业贮存废渣占地面积为1400万m2。铬渣每年产生约30万吨，已累积600多万吨。赤泥目前全世界每年产生赤泥约5000万t。我国氧化铝生产过程中每年产2.1赤泥的矿物组成生的赤泥量超过600万t。第23页/共55页四、工业固体废物处理与处置办法一、固体废物的处理方法

工业固体废物是指工矿业生产过程中产生的，或生产者在一定时间和地点不再需要而丢弃的固体和半固体（或泥状）物质。

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》2004年12月29日修订通过，自2005年4月1日起施行。固体废物处理的目标是：无害化、减量化、资源化。

我国固废处理利用的发展趋势必然是从“无害化”走向“资源化”，“资源化”是以“无害化”为前提，“无害化”和“减量化”则应以“资源化”为条件。第24页/共55页（一）固体废物的控制和处理方法

1、改革生产工艺，减少原材料的流失量和固体废物的产生量。

①采用无废或少废技术；②采用精料，减少固废的产量；③提高产品质量和使用寿命。

2、回收利用固体废物中的有用资源制造产品。

①发展物质循环利用工艺，第一种产品的废物成为第二种产品的原料；②固废中的未起变化的原料或副产品回收利用。

3、回收利用后的残渣就近无害化处理后进行最后处置第25页/共55页（二）常用的处理技术

1、压实：利用机械的方法增加固体废物的聚集程度，增大容重和减小体积，便于装卸、运输、贮存和填埋。一种通过对废物实行减容化、降低运输成本、延长填埋寿命的预处理技术，压实是一种普遍采用的固体废弃物的预处理方法，如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理，某些可能引起操作问题的废弃物，如焦油、污泥或液体物料，以及本是已经很紧实的如木头、玻璃、金属、塑料块等，一般也不宜作压实处理。

第26页/共55页2、破碎（磨碎）：利用外力克服固体废物物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块的过程。为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形减小，必须预先对固体废弃物进行破碎处理，经过破碎处理的废物，由于消除了大的空隙，不仅尺寸大小均匀，而且质地也均匀，在填埋过程中容易压实。固体废弃物的破碎方法很多，主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等此外还有专有的低温破碎和混式破碎等。第27页/共55页

3、分选：是实现固体废物资源化、减量化的重要手段，通过分选将有用的成分选出来加以利用，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。分选的基本原理是利用物料的某些性质方面的差异，将其分离开。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；利用比重差别进行分离等。根据不同性质，可设计制造各种机械对固体废弃物进行分选，分选包括手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。

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4、固化：通过物理-化学方法将有害固体废物固定或包容在密实的惰性固化基材中的方法。固化处理根据固化基材的不同可分为沉固化、沥青固化、玻璃固化及胶质固化等。浸出率和增容比固化处理的要求：①固化产物应具有良好的抗渗透性、良好的机械性以及抗浸出性、抗干湿、抗冻融特性；②固化过程中能量和材料消耗要低，增容比要低；③固化工艺过程简单，便于操作；④固化剂来源丰富，价廉易得；⑤处理费用低。第29页/共55页5、生物分解：是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化，可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料，还可以从废品和废渣中提取金属，是固化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、废纤维饲料化、生物浸出（经洗涤或渗滤从固体混合物中萃取可溶性化合物）等第30页/共55页6、焚烧或热解：

焚烧是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程，好处是大量有害的废料分解而变成无害的物质。其热能可利用，占地少，处理量大。

热解：利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程。最显著的优点是基建投资少。许多无机物质和有机物质被加热到一定程度时都会发生分解反应。热解过程不涉及催化剂，以及其他能量，如紫外线辐射所引起的反应。

第31页/共55页二、固体废物的处置工业固体废物的处置：将固体废物置于符合环保要求的设施或场所内，并不再回取的活动。将一般的工业固体废物或经过无害化处理后的有害工业固体废物进行最后的处置。是为了使工业固体废物最大限度地与生物圈隔离而采取的措施，是控制工业固体废物污染的最后步骤。基本方法是通过多重屏障（天然或人工）实现有害物质同生物圈有效隔离。天然屏障：处置场地所处的地质构造和周围地质环境。人工屏障：①使废物转化为具有低浸出性和适当机械强度的稳定的物理化学形态；②废物容器；③处置场地内各种辅助性工程屏障。第32页/共55页

（一）陆地处置：

1、土地填埋：最原始最简单的方法。关键是浸出液的收集控制。主要有惰性废物填埋、卫生土地填埋（城市垃圾）、工业废物土地填埋（工业无害废物）、安全土地填埋（有害废物）。

2、土壤耕作：利用土壤中的微生物处理可生物降解的固体废物。

3、深井灌注：利用废弃的矿井、黏土坑充填固体废物。如矿山复原。第33页/共55页（二）海洋处置

1、海洋倾倒：利用船舶、航空器、平台及其他载运工具，向海洋倾倒废物或其他有害物质的行为。三类废物：①禁止倾倒的废物；②需要获得特殊许可证才能倾倒的废物；③获得普通许可证即可倾倒的废物。⑴表面散弃：利用海洋微生物及海水的稀释自净作用进行处置。⑵底沉：对无害化处理后的有害工业固体废物可采用此法

2、远洋焚烧：利用焚烧船在远海对固体废物进行处理处置的一种方法。适于处理处置各种含卤素有机废物，如含氯有机废物，焚烧残渣无需处理。第34页/共55页我国固体废物管理体系是：以环境保护主管部门为主，结合有关的工业主管部门以及城市建设主管部门，共同对固体废物实行全过程管理。为实现固体废物的“三化”，各主管部门在所辖的职权范围内，建立相应的管理体系和管理制度。《固体法》对各个主管部门的分工有着明确的规定。35五、固体废物的管理第35页/共55页一、固体废物的管理原则减量化资源减量化资源化无害化循环回收利用综合利用1、“三化”基本原则：减量化：从源头开始，改变粗放型经营发展模式资源化：采取管理和工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源，创造经济价值。物质回收－物质转换－能量转换。无害化：已产生又无法或暂时尚不能综合利用的固体废物采用物理、化学、生物方法，进行对环境无害化或低危害的处理和处置，达到消毒、解毒或稳定化。前提归宿核心第36页/共55页一、固体废物的管理原则2、固体废物全过程管理原则：实行全过程管理（危险废物图1－4）生产容器贮存收集运输综合利用处理处置消费45312第37页/共55页一、固体废物的管理原则3、循环经济理念下的固体废物管理原则：（1）概念：本质上是一种生态经济，要求应用生态学规律来指导人类社会的经济活动。是一种新型的、先进的经济形态，集经济、技术和社会与一体的系统工程。生产者：厂矿企业消费者：利用生产者提供的产品分解者：把产生的副产品和废物进行处置、转化的部门。生产者（植物群落、自氧细胞）消费者（动物群落）分解者（细菌真菌土壤小动物）第38页/共55页（2）循环经济示意图：新开采资源自然资源生产产品消费过程废物作为再生资源循环利用作为再生资源循环利用其他生产第39页/共55页（3）循环经济的三个层次：企业内部的小循环：促进原料和能源的循环利用，企业的清洁生产；企业之间的中循环：企业间共生形成的生态工业链社会整体大循环：大力发展绿色消费市场和产品消费后的资源再生回收，由此形成“自然资源—产品—再生资源”的整体社会循环，完成循环经济的物质闭环运动。

40第40页/共55页（4）循环经济与传统经济的区别：传统经济是由“资源－产品－废品”所构成的物质单行道的经济，对资源能源一次性的粗放型使用，把资源持续不断的变成废物来实现经济的数量型增长，最终导致资源的短缺和枯竭，环境污染；循环经济提倡的是一种建立在物质不断循环利用基础上的经济发展模式，经济活动按照自然生态系统模式，组成“资源－产品－再生资源”的物质反复循环过程，从根本上消除长期以来环境与经济发展之间的尖锐冲突。第41页/共55页（5）循环经济的“3R”原则：1）减量化原则（Reduce）：针对输入端，要求用较少的原料和能源投入来达到既定的生产目的或消费目的，从而在经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。在生产中，减量化原则常常表现为要求产品体积小型化和产品重量轻型化。此外，要求产品包装追求简单朴实而不是豪华浪费，从而达到减少废弃物排放的目的。2）再利用原则（Reuse）：针对过程，目的是延长产品和服务的时间强度，要求产品和包装容器能够以初始的形式被多次使用，而不是用过一次就了结，以抵制当今世界一次性用品的泛滥，。42第42页/共55页3)再循环原则（Recycle）：针对输出端，要求生产出来的物品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源而不是无用的垃圾。第43页/共55页44第44页/共55页（1）管理制度将循环经济理念融入相关政府责任分类管理制度污染者付费原则和相关付费规定产品、包装的生产者责任制度工业固体废物和危险废物申报登记制度固体废物建设项目环境影响评价制度固体废物污染防治设施的“三同时”制度固体废物环境污染限期治理制度固体废物进口审批制度危险废物行政代执行制度危险废物经营单位许可证制度危险废物转移报告单制度危险废物从业人员培训与考核制度45一、固体废物的管理体系第45页/共55页（2）管理系统1）各级环境保护主管部门对固体废物污染环境的防治控制实施统一监督管理。主要工作内容：制定有关固体废物管理的规定、规则和标准建立固体废物污染环境的监测制度审批产生固体废物的项目以及建设贮存、处置固体废物的项目的环境影响评价验收、监督和审批固体废物污染环境防治设施的“三同时”及其关闭、拆除对固体废物转移、处置进行审批和监督进口可用作原料废物的审批制定防治技术政策，组织推广先进的生产工艺和设备制定工业固体废物污染环境防治工作规划组织工业固体废物和危险废物的申报登记对所产生的危险废物不处置或处置不合格的单位实行行政代执行审批对固体废物污染事故进行监督、调查和处理46第46页/共55页2）国务院有关部门、地方人民政府有关部门在各自的职责范围内负责固体废物污染环境的防治的监督管理工作。主要工作内容：对管辖范围内的有关单位的固体废物污染环境防治工作进行监测管理对造成固体废物严重污染环境的企事业单位进行限期治理制定防治工业固体废物污染环境的技术政策，组织推广先进的防治工业固体废物污染环境的生产工艺和设备组织、研究、开发和推广减少工业固体废物产生量的生产工艺和设备，限期淘汰产生严重污染环境的工业固体废物的落后生产工艺、落后设备制定工业固体废物污染环境防治工作规划组织建设工业固体废物和危险废物的贮存、处置设施第47页/共55页3）各级人民政府环境卫生行政主管部门负责城市生活垃圾的清扫、贮存、运输和处置的监督管理工作。主要工作内容：组织制定有关城市生活垃圾管理规定和环境卫生标准组织建设城市生活垃圾的清扫、贮存、运输和处置设施，对其运转进行监督管理城市生活垃圾的清扫、贮存、运输和处置经营单位进行统一管理48第48页/共55页（3）管理标准1）固体废物分类标准：划定有害废物与非有害废物