《环境工程基础》课件-项目四 固体废物处置与利用

环境工程基础项目四共建“无废”新家园——固体废物处置与利用目录contents任务一识：固体废物知：固体废物污染治：固体废物处置方法任务二任务三任务四明：固废污染控制标准识：固体废物任务一任务一识：固体废物概念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。任务一识：固体废物基本特征固体废物的产生有其必然性固体废物的产生有其相对性时空性：时间性指“资源”和“废物”在时间上是相对的，除生产、加工过程中会产生大量被丢弃的物质外，任何产品和商品经过一定时间使用后都会变成废物；空间性是指固体废物虽然在某一个过程和某一个方面没有使用价值，但往往会变成另外过程的原料。二重性：随着时间的推移和技术的进步，人类所产生的废物将越来越多地被转化为新的原料。任务一识：固体废物基本特征潜在性、长期性和灾难性最难处置的环境问题：来源多样，成分复杂，性状各异，是“三废”中最难处置的最具综合性的环境问题：既是各种污染物质的富集终态，又是土壤、大气、地表水和地下水等的污染源，因此固体废物的处理处置具有综合性特征最晚得到重视的环境问题最贴近生活的环境问题任务一识：固体废物分类按组成：有机废物和无机废物按危害：危险废物、有害废物和一般废物按形态：固态废物、半固态废物、气溶胶废物按来源：工业固体废物、农业固体废物、城市垃圾、非常规来源固体废物和危险固体废物我国从固体废物管理的需要出发，将固体废物分为工业固体废物、危险废物和城市垃圾等三类。任务一识：固体废物分类——危险废物含义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的具有危险特性的废物。分类根据危险废物的特性可以分为易燃性、腐蚀性、反应性、放射性、浸出毒性、急性毒性等废物。任务一识：固体废物分类危险废物：有毒物质有害废物：有害成分一般废物：有害成分未超标任务一识：固体废物污染途径任务一识：固体废物污染途径土壤污染：当固体废物被不当处理或填埋时，其中的化学物质可能渗入土壤中，导致土壤污染。水体污染：固体废物可能被运输到垃圾填埋场或垃圾焚烧厂，其中的有害物质可能会渗入地下水或地表水中，导致水体污染。大气污染：当固体废物被焚烧或堆放时，其中的有害物质可能会释放到空气中，导致大气污染。知：固体废物污染任务二任务二知：固体废物污染危害——侵占土地，破坏地貌和植被固体废物如不加以利用处置，只能占地堆放，垃圾与人争地的矛盾日益尖锐堆放在城市郊区的垃圾侵占了大量农田垃圾简单覆盖堆放引发爆炸任务二知：固体废物污染危害——污染土壤固体废物不仅占用大量耕地，而且经过长期露天堆存，其中有害成分经过风化、雨淋、地表径流的侵蚀很容易渗入土壤之中，使土地毒化、酸化或碱化，从而改变土壤的性质和结构，影响土壤微生物的活动，妨碍植物根系的生长。有些污染物在植物机体内积蓄和富集，通过食物链影响人体健康。任务二知：固体废物污染危害——污染水体固体废物弃置于水体，将使水质直接受到污染，严重危害生物的生存条件和水资源的利用。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迁移和转化，将对河流及地下水系造成污染。任务二知：固体废物污染危害——污染大气固体废物在堆存和处理处置过程中会产生有害气体，若不加以妥善处理，将对大气环境造成不同程度的影响。露天堆放的固体废物会因有机成分的分解产生有味的气体，形成恶臭；固体废物在焚烧过程中会产生粉尘、酸性气体和二恶英等污染大气；垃圾在填埋处置后会产生甲烷、硫化氢等有害气体等。任务二知：固体废物污染危害——危害人体健康固体废物(特别是危险废物)中的有害成分和在贮存、利用、处置不当的条件下新产生的有毒有害物质，可通过地表水、地下水、大气和土壤等环境介质直接或间接被人体吸收，从而对人体健康造成威胁。城市垃圾和致病废弃物是苍蝇蚊虫滋生、致病细菌蔓延、鼠类肆虐的场所，是流行病的重要发生源。任务二知：固体废物污染固体废物污染——渗滤液生活垃圾渗滤液简单地说就是从生活垃圾里渗出来的受污染的水。生活垃圾在填埋和堆放过程中，会有大气降水（雨和雪）落在垃圾上，另外垃圾自身带有水分，垃圾里的有机物质发生生物化学分解也会产生水，以上这些水淋溶过垃圾之后便成为污水，也称为垃圾渗滤液。处理工艺路线是：“预处理+生化处理+深度处理”。任务二知：固体废物污染固体废物污染现状存在倾倒固体废弃物至溪流、江海湖泊之中的违法违规现象部分未经安全处置的固体废弃物被掩埋在土壤中一些中小型化工企业以及私营作坊主私下肆意处置堆放不经安全处置的固体废弃物城市白色污染仍然严重明：固废污染控制标准任务三任务三明：固废污染控制标准“无废城市”缘起和实践1973年，美国耶鲁大学保罗·帕尔默博士首次公开提出“无废”一词，用于化学品原料回收1989年，美国加利福尼亚州通过《综合废物管理法案》，设立了废物填埋减量目标，标志着“无废”理念被正式列入法案2019年1月国务院办公厅印发《“无废城市”建设试点工作方案》，在探索中国特色“无废”城市的道路上迈出了坚实有效的第一步任务三明：固废污染控制标准“无废城市”缘起和实践一个核心理念：“无废城市”是指以创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念为引领，通过推动形成绿色发展方式和生活方式，持续推进固体废物源头减量和资源化利用，最大限度减少填埋量，将固体废物环境影响降至最低的城市发展模式。两个方案：2019年的《“无废城市”建设试点工作方案》、2021年的《“十四五”时期“无废城市”建设工作方案》任务三明：固废污染控制标准“无废城市”建设原则“可见”就是全过程监控，把所有废物置于监管之下，彻底杜绝废物无组织排放“可减”就是源头减量，缓解环境压力“可用”就是通过各种方法进行废物的循环利用，变废为宝“可消”就是最大限度消除废物末端处理的环境影响任务三明：固废污染控制标准生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)目的：保护环境，防治生活垃圾填埋处置造成的污染，制定本标准适用范围：生活垃圾填埋场建设、运行和封场后的维护与管理过程中的污染控制和监督管理，也适用于与生活垃圾填埋场配套建设的生活垃圾转运站的建设、运行任务三明：固废污染控制标准生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)填埋废物的入场要求可以直接进入生活垃圾填埋场：由环境卫生机构收集或者自行收集的混合生活垃圾，以及企事业单位产生的办公废物生活垃圾焚烧炉渣（不包括焚烧飞灰）生活垃圾堆肥处理产生的固态残余物服装加工食品加工以及其他城市生活服务行业产生的性质与生活垃圾相近的一般固体废物任务三明：固废污染控制标准生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2014)目的：保护环境，防治污染，促进生活垃圾焚烧处理技术的进步，制定本标准适用范围：生活垃圾焚烧厂的设计、环境影响评价、竣工验收以及运行过程中的污染控制及监督任务三明：固废污染控制标准生活垃圾焚烧污染控制标准(GB18485-2014)入炉废物要求下列废物可以直接进入生活垃圾焚烧炉进行焚烧处置：由环境卫生机构收集或者生活垃圾产生单位自行收集的混合生活垃圾由环境卫生机构收集的服装加工、食品加工以及其他为城市生活服务的行业产生的性质与生活垃圾相近的一般工业固体废物生活垃圾堆肥处理过程中筛分工序产生的筛上物，以及其他生化处理过程中产生的固态残余组分任务三明：固废污染控制标准一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准(GB18599-2020)目的：防治环境污染，改善生态环境质量，推动一般工业固体废物贮存、填埋技术进步，制定本标准适用范围：新建、改建、扩建和现有的一般工业固体废物贮存场和填埋场的选址、建设、运行、封场、土地复垦的污染控制和环境管理，以及替代贮存、填埋处置的一般工业固体废物充填及回填利用的污染控制及环境管理任务三明：固废污染控制标准一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准(GB18599-2020)一般工业固体废物：企业在工业生产过程中产生且不属于危险废物的工业固体废物。第I类一般工业固体废物：未超过最高允许排放浓度且pH值在6～9范围之内第II类一般工业固体废物：超过最高允许排放浓度且pH值在6～9范围之外任务三明：固废污染控制标准一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准(GB18599-2020)固体废物入场要求贮存场和填埋场运行要求充填及回填利用污染控制要求封场及土地复垦要求污染物监测要求任务三明：固废污染控制标准危险废物焚烧污染控制标准(GB18484—2020)目的：防治环境污染，改善生态环境质量，制定本标准适用范围：现有危险废物焚烧设施（不包含专用多氯联苯废物和医疗废物焚烧设施）的污染控制和环境管理，新建危险废物焚烧设施建设项目的环境影响评价、危险废物焚烧设施的设计与施工、竣工验收、排污许可管理及建成后运行过程中的污染控制和环境管理任务三明：固废污染控制标准危险废物焚烧污染控制标准(GB18484—2020)选址要求污染控制技术要求：贮存、配伍、焚烧排放控制要求运行环境管理要求环境监测要求治：固体废物处置方法任务四任务四治：固体废物处置方法预处理概念以机械处理为主，涉及固体废物中某些组分的简易分离与浓集的废物处理方法。主要是在对固体废物进行综合利用和最终处理之前，往往需要实行预处理，以便于进行下一步处理。任务四治：固体废物处置方法预处理方法压实破碎分选脱水任务四治：固体废物处置方法预处理方法——压实技术概念：压实又称压缩，用机械方法增加固体废物聚集程度，增大容重和减少固体废物表观体积。作用增大容重、减少固体废物体积制取高密度惰性块料可降低污染物量，减轻环境污染任务四治：固体废物处置方法预处理方法——破碎技术概念：破碎是指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固体废物的过程。作用使固体废物的容积减小为固体废物的分选提供适合的粒度使固体废物的比表面积增加破坏粗大、锋利的固体废物为下一步加工作准备任务四治：固体废物处置方法预处理方法——分选技术概念：固体废物分选指的是基于物质的粒度、密度、颜色、磁性、静电感应的不同，采用筛分、重力分选、光选、磁选、静电分选等方法将混杂的固体废物按类别分开的方法。将有用的充分选出来加以利用，将有害的充分分离出来将不同粒度级别的废弃物加以分离任务四治：固体废物处置方法预处理方法——分选技术分类：手工分选和机械分选手工分选卫生条件差，但是别能力强，适用于难以机械分选的固体废物机械分选中有许多种分选机器，在效率和成本等方面都要比人工分选优势大。任务四治：固体废物处置方法预处理方法——分选技术筛分筛分是依据固体废物的粒径不同，利用筛子将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛面，而大于筛孔的粗粒物料留在筛面上，完成粗细物料的分离过程。分为两个过程：物料分层细粒透筛任务四治：固体废物处置方法预处理方法——分选技术重力分选简称重选，是根据固体废物中不同物质颗粒间的密度差异，在运动介质中受到重力、介质动力和机械力的作用，使颗粒群产生松散分层和迁移分离，从而得到不同密度产品的分选过程。废弃物进行重力分选的条件：固体废物中颗粒间必须存在密度的差异分选过程在运动介质中进行在重力、介质动力及机械力的综合作用下，使颗粒群松散并按密度分层分好层的物料在运动介质流的推动下互相迁移，彼此分离，并获得不同密度的最终产品任务四治：固体废物处置方法预处理方法——分选技术风力分选是以空气为分选介质，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选的方法。其基本原理是气流能将较轻的物料向上带走或水平带向较远的地方，而重物料则由于上升气流不能支持它们而沉降，或由于惯性在水平方向抛出较近的距离。任务四治：固体废物处置方法预处理方法——分选技术浮选浮选是依据物料表面性质的差异在浮选剂的作用下，借助于气泡的浮力，从物料的悬浮液中分选物料的过程。浮选法分离与物质的密度无关，而取决于物质的表面性质。颗粒能否附着在气泡上，关键在于能否最大限度地提高颗粒的表面疏水性。在浮选法中首先就是考虑加入合适的浮选剂，增加物质的可浮性能。任务四治：固体废物处置方法预处理方法——脱水技术概念：凡含水率超过90%的固体废物都需要进行脱水处理，脱水方法很多，主要为浓缩脱水、机械脱水和干燥等。目标：使污泥脱水减容，以便于包装、运输和资源化利用。任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的途径改革生产工艺实现清洁生产，生产工艺落后是产生固体废物的主要原因采用精料，如果原材料品位低、质量差，固体废物的产生量就大抓好质量管理，提高产品质量，延长使用年限任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的途径发展物质循环利用工艺使固体废物的排出量大为减少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任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的途径进行综合利用有用成分回收利用——高炉渣制砖废旧工具拆装拼接建筑垃圾堆山造景任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的途径进行无害化处理与处置有害固体废物，通过焚烧、热解、氧化还原等方法，改变废物中有害物质的性质，可以使之转化为无害物质，或者使有害物质含量达到国家规定的排放标准。任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的技术政策我国固体废物处理利用的发展趋势是从无害化走向资源化，资源化以无害化为前提，无害化和减量化则应以资源化为条件，并在相当长的时间内以无害化为主。任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的技术政策资源化基本任务：采取措施从固体废物中回收有用的物质和能源途径：物质回收、物质转换和能量转换原则：资源化技术可行；经济效益比较好；尽可能在产生地就近利用；资源化产品应当符合国家相应产品的质量标准任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的技术政策减量化概念：对已经产生的固体废物进行分选、破碎、压实浓缩、脱水等，使固体废物数量大大减少基本任务：通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积途径：对固体废物进行处理利用；减少固体废物的产生压实通过对固体废物实行减容化、降低运输成本、延长填埋场寿命的预处理技术。任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的技术政策无害化概念：经过适当的处理或处置，使固体废物或其中的有害成分无法危害环境，或转化为对环境无害的物质常用方法：焚烧法、堆肥法、热解气化法等特点：通用性有限，应因地制宜综合考虑任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的技术政策在对固体废物采取“减量化”“资源化”“无害化”的技术政策时，需要注意三者之间是互为因果、相辅相成的。减量化是基础和前提无害化是固体废物处理的核心资源化可以促进减量化、无害化的实现任务四治：固体废物处置方法控制固体废物污染的技术政策处置阶段第一阶段：清洁生产第二阶段：系统内回收利用第三阶段：系统外回收利用第四阶段：无害化、稳定化第五阶段：最终处置任务四治：固体废物处置方法城市垃圾的利用与处置概念城市垃圾指的是城镇居民生活活动中废弃的各种物品，包括生活垃圾、商业垃圾、市政设施和房屋修建中产生的垃圾或渣土。分类有机成分：纸张、塑料、织物、炊厨废物无机成分：金属、玻璃瓶罐、家用什物、燃料灰渣大型垃圾：诸如家庭器具、家用电器、各种车辆任务四治：固体废物处置方法城市垃圾的利用与处置资源化处理——物资回收城市垃圾成分复杂，要资源化利用，必须先进行分类：蓝色垃圾桶是收集可回收物红色垃圾桶是收集有害垃圾绿色垃圾桶是收集厨余垃圾灰色垃圾桶是收集有害垃圾以外的其他生活废弃物等任务四治：固体废物处置方法城市垃圾的利用与处置资源化处理——热能回收利用焚烧法处置垃圾的过程中产生相当数量的热能。优势速度快能源化资源化便利性低成本性任务四治：固体废物处置方法城市垃圾的利用与处置资源化处理——热能回收垃圾焚烧发电在“垃圾围城”日益严峻的形势下，垃圾焚烧发电作为“减量化、无害化、资源化”处置生活垃圾的最佳方式，引起国家高度重视与关注。垃圾焚烧发电会产生的有害物质，其中比较受关注的是“二噁英”以及焚烧过程中产生废水以及垃圾渗滤液等。任务四治：固体废物处置方法城市垃圾的利用与处置无害化处理垃圾压缩处理：有些垃圾经过压缩处理后，可成为高密度的惰性材料和建筑材料城镇垃圾堆肥：垃圾中的可降解有机物借助于微生物发酵降解的作用，使垃圾转化为肥料城镇垃圾制沼气：替代不可再生资源的途径城镇垃圾的卫生填埋：卫生填埋处理是垃圾的最终稳定处置方法任务四治：固体废物处置方法城市垃圾的利用与处置无废城市“无废城市”是以创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念为引领，通过推动形成绿色发展方式和生活方式，持续推进固体废物源头减量和资源化利用，最大限度减少填埋量，将固体废物环境影响降至最低的城市发展模式，也是一种先进的城市管理理念。“无废”不是城市不产生固废，而是根据不同的经济发展阶段，达到不同的“废物”排放和利用目标。任务四治：固体废物处置方法污泥的处置污泥是水处理过程中形成的以有机物为主要成分的泥状物质。污泥的成分非常复杂，不仅含有如病原微生物、寄生虫卵及重金属离子等多种有毒物质，也可能含有可利用的物质如植物营养素、氮、磷、钾、有机物等。这些污泥若不加以妥善处理，就会造成二次污染。任务四治：固体废物处置方法污泥的处置任务四治：固体废物处置方法污泥的处置原则减少有机物，使污泥稳定化减少污泥体积，降低污泥后续处置费用利用污泥中可用物质，化害为利任务四治：固体废物处置方法污泥的处置脱水与干化污泥进行自然干化（或称晒泥）是借助于渗透、蒸发与人工撇除等过程而脱水的。污泥机械脱水是以过滤介质（多孔性材料）两侧的压力差作为推动力，污泥中的水分被强制通过过滤介质形成滤液，固体颗粒被截留在介质（滤渣）上，从而达到脱水的目的。任务四治：固体废物处置方法污泥的处置消化厌氧消化：将污泥置于密闭的消化池（沼气池）中，利用厌氧微生物的作用，使有机物发酵分解好氧消化：在污泥处理系统中曝气供氧，好氧微生物可降解有机物（污泥）及细胞原生质，并从中获取能量任务四治：固体废物处置方法污泥的处置最终处置含有机物多的污泥经脱水及消化处理后，可作农田肥料。当污泥中含有有毒物质时、不宜作肥料、应采用焚烧法进行彻底无害化处理、填埋或筑路。任务四治：固体废物处置方法污泥的处置目的减少污泥的体积，即降低污泥含水率使污泥卫生化和稳定化通过处理改善污泥的成分和某些性质，以利于污泥资源化利用任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法焚烧法对可燃性固体废物在高温下进行的热氧化处理。在完全燃烧的条件下，去除率可达99%，是一种较完全、彻底的分解破坏废物的处理方法。优点：可以回收利用固体废物内潜在的能量缺点：只能处理含可燃物成分高的固体废物，不可避免地会产生可造成二次污染的有害物质任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法焚烧法最佳操作条件：足够高的温度、足够的停留时间、良好的湍流程度、充足的氧气适用对象：不可再循环利用或不宜安全填埋的有害废物任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法化学法化学处理是通过化学反应使固体废物变成安全和稳定的物质，使废物的危害性降低到尽可能低的水平。此法往往用于有毒、有害的废渣处理，属于一种无害化处理技术。中和法氧化还原法化学浸出法任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法化学法——中和法呈强酸性或强碱性的固体废物，除本身造成土壤酸碱化外，往往还会与其他废物反应，产生有害物质，造成进一步污染。因此，在处理前宜事先将pH中和到应用范围内。适用于化工、冶金、电镀等工业中产生的酸、碱性泥渣。任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法化学法——氧化还原法通过氧化还原反应，将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒、有害成分转化成为无毒或低毒且具有化学稳定性的成分，以便进行无害化处置或资源回收。例如，经过无害化处理的铬渣，可用于建材工业、冶金工业等部门。任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法化学法——溶剂浸出法选择合适的化学溶剂作浸出剂（如酸、碱、盐的水溶液等）与固体废物发生作用，使其中有用组分发生选择性溶解后进一步回收的处理方法。该法可用于含重金属的固体废物的处理，特别是在石化工业中废催化剂的处理上得到广泛应用。任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法分选法分选是根据物质的粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性以及表面润湿性等的差异，采用相应的手段将其分离的过程。分选处理技术主要有风力分选、浮选、筛分等。任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法分选法风力分选：以空气为分选介质，在气流作用下使固体废物颗粒按密度和粒度进行分选的方法浮选：利用较重的水质与较轻的炭质，在大水量、高流速的条件下，借助相对密度差将焦与渣自然分离筛分：依据固体废物的粒度不同，完成粗、细物料的分离过程任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法固化法通过物理或化学法，将废物固定或包含在坚固的固体中，以降低或消除有害成分溶出的一种固体废物处理技术。固化过程有的是将有害废物，通过化学转变或引入某种稳定的晶格中的过程；有的是将有害废物用惰性材料加以包容的过程；有的兼有上述两种过程。固化处理的对象主要是有害废物和放射性废物。任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法生物法利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，达到无害化或综合利用的目的。好氧处理，如堆肥法厌氧处理，如厌氧发酵制沼气兼性厌氧处理、纤维素糖化和细菌浸出等任务四治：固体废物处置方法常见固体废物处置方法生物法——堆肥法堆肥是我国农村处理垃圾采用较多的方法。堆肥是利用微生物对有机废物进行分解腐熟作用，将不稳定的有机质转变为较为稳定的有机质而形成肥料，并利用生物发酵过程产生的温度杀死有害微生物，达到无害化卫生标准的垃圾处理技术。大体积垃圾露天堆肥是处理垃圾达到无害化的一种方法，但露天堆放可使垃圾造成多次污染，使环境质量变差。任务四治：固体废物处置方法危险废物的处置危险废物是固体废物中的重点管理对象，因为一旦处理不当，将造成严重后果