环境学概论第9章固体废物处置与管理

1、第九章 固体废物处置与管理,弃之为害日益严重的环境问题 用之为宝重新认识的资源前景,本章作业,1、固体废物有哪些种类，对环境有哪些危害？ 2、试述处理固体废物的途径有哪些？,本章主要讨论的问题,第一节 固体废物的来源与分类 第二节 固体废物对环境的污染及其控制 第三节 固体废物的处理处置技术 第四节 固体废物的综合利用,固体废物的概念,人类在生产与生活中产生的，生产者在一定时间和地点不再需要而丢弃的固体、半固体和泥状物质。,”放在错误地点的原料“,并不意味其没有利用价值，事实上，废与不废是一个相对的概念，它与当时的社会发展阶段，技术水平与经济条件等等密切相关。特别是自20世纪中期以来，随着资源

2、的大量消耗而导致的资源枯竭以及环境恶化给人类带来的巨大压力，人们逐渐认识到固体废物的再利用性，所以固体废物又有二次资源(Secondary resourses)，再生资源(renewable resourses )等称谓，并将固体废物视作第二矿业(Secondary mining )，固体废物工程也发展成为一门新兴的应用技术型学科，即再生资源工程。 特点：无主性、分散性、危害性、错位性 基本上包括了固废的所有形态,固体废物的涵义,Solid waste,Refuse,Residue,Rubbish,Garbage,描述人类丢弃的东西，一般包括厨余物，垃圾，污泥，有害废物等，但是不包括放射性废物

3、和原位采矿废物,垃圾，涵义接近前者，但是一般指生活产生的固废,一般指生产中产生的固废，也叫废渣,垃圾，一般包括在refuse中，来源于生活家庭，机关，商业等,厨余物，特指生的或者熟的食品残余,1、原始人类产生的粪便、动植物残渣； 2、新石器时期，原始人类磨制石器如石梨、石锄等的碎片；青铜时代，古代冶炼废渣； 3、1781年瓦特发明蒸汽机爆发工业革命，产生大量工业废弃物； 4、20世纪60年代开始以磁记录与电子化传送为标志的所谓“信息革命”，产生文化（信息媒体）废物，如各种废弃纸张、磁记录本、电子仪器（电脑）（发达国家18月更新）； 5、特别是近20年来，越来越多的机器和专门器具进入家庭，如彩电

4、、冰箱、洗衣机、微波炉等，产生“很多电子垃圾”。彩电、冰箱的使用寿命约10年，洗衣机、微波炉的寿命在58年。据国家统计局统计：我国电视机的社会保有量为3.5亿台，冰箱1.3亿台，洗衣机1.7亿台。从2003年起，我国每年至少有500万台电视机、400万台冰箱、500万台洗衣机要淘汰和报废。,固体废物的产生,固体废物的来源,固体废物来源于人类的生产与消费活动。来源复杂（各行各业，各种生产和生活活动），种类繁多（几乎包括一切成形物质）。一般将其来源概括为两大类：生产废物和生活废物。,不能完全利用的资源:最典型的有冶金、化工、电力、煤碳等行业产生的废渣砷渣、铬渣 、铍渣、铊、汞渣、镉渣、铅等。 超过

5、使用寿命的产品:特别是电子垃圾,生产废物,生活废物,生活活动产生的垃圾(Trash)，每年以8-10%速度增加。,我国城市垃圾的增长情况,国内外主要城市的垃圾产生量,固体废物的分类,我国目前分为四类：工矿业固体废物，农业固体废物，城市生活垃圾及放射性固废（须专门管理）。一般按来源分为： 工业废物(industrial solid wastes)： 冶金、交通、化工、能源、矿业、轻工业及其它 城市垃圾(municipal solid wastes)：生活、商业、建筑、粪便 农业固体废弃物(agricultural solid wastes)： 农、林、牧、渔 放射性废物(radiological

6、 solid wastes)： 放射性矿物、核工业、同位素加工、科研单位、医疗单位,有毒有害固废(hazardous wastes)：除放射性废物外，具有直接毒害，即有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性的废物如：医药废物、木材防腐化学品、废燃油、含Be（铍）、As、 Cd、Hg、Te、Tl、Pb及含氰、酚、醚、多氯苯、二恶英,按危害性分为有毒有害性和无毒无害性,危险固体废物,危险固体废物,Hazardous waste,第二节 固体废物对环境的污染及其控制,固体废物的污染途径(pollution approach),固体废物主要是通过污染气、水、土壤来间接危害人类的 图为化学物质型固

7、体废物的主要污染途径(Polluting mode of chemical solid wastes)。 图为病原体型固体废物的主要污染途径(Polluting mode of pathogenic solid wastes)。 从污染途径来看，固体废物的危害不具有直接性，这也是固体废物在很长时期没有受到足够重视的原因。,化学物质型固体废物的主要污染途径(Polluting mode of chemical solid wastes),病原体型固体废物的主要污染途径(Polluting mode of pathogenic solid wastes ),固体废物的污染途径,化学物质型污染,病源

8、体型污染,固体废物对环境的污染危害(pollution hazard),侵占土地 污染土地 污染水体 污染大气 影响环境卫生,（1）侵占土地,据估算，每堆积1万吨废物，占地需0.067hm2。 我国工矿业固体废物累计堆放量达60亿吨，占地5万多公顷。 另据2001年全国环境状况公报公布，我国已有三分之二的城市处于垃圾包围之中，垃圾堆存占地累计达75万亩。,（2）污染土地,主要通过淋滤作用和细菌分解进入土壤，一方面污染土壤，一方破坏土壤的生态平衡。 70年代，美国的密苏里州，将混有一种有机有毒化学污泥废渍的沥青铺路，造成土壤中深达60cm的污染，致使大批牲畜死亡，人产生各种怪疾，后美国环保局花3

9、300万美元，买下该城镇的全部地产，居民搬适，并给予赔偿。 80年代,内蒙古某尾矿堆污染大片土地,造成整个村庄被迫搬迁.,(3) 污染水体( contaminated water bodies),主要通过浸渍、渗滤作用与细菌分解作用进入水体。 美国的罗芙运河（Love Canal）事件 19301953年，美国胡光化学工业公司在纽约州尼亚加拉瀑布附近的罗芙运河废潭谷填埋了2800多吨桶装有害固废，1953年填平覆土，在上面兴建了学校和住宅。 1978年，由于大雨和融化的冰雪造成有害废物外溢，以后，陆续发现该地区井水变臭，婴儿畸型，居民身患怪疾。 检测结果发现：该地区大气中有害物浓度超标500多

10、倍，有毒物质82种，致癌物质11种。由此，总统颁布紧急法令，封闭住宅，关闭学校，居民全部迁居，拨款2700万元补救治理。 我国一家铁合金厂其铬渣堆场缺乏防渗措施，6价铬污染了20多km2的地下水，致使7个村1800多眼井无法饮用，工厂先后花费7000万元用于赔款和补救。 我国某锡矿：含砷废渣长期堆放，渗滤污染水井，曾一次造成308人中毒，6人死亡。,(4) 污染大气,主要通过漂逸扩散、焚烧处理进入大气 尾矿库（坝）的扬尘，甚至能形成局部沙尘暴； 运输过程中产生的有害气体和粉尘； 污泥和垃圾中的尘粒及臭气； 一些有机固体废物,在适宜的温度和湿度下被微生物分解,能释放出有害气体; 固体废物焚烧引起

11、的二恶英污染。,(5) 影响环境卫生,主要是感官污染并引起疾病传播 我国生活垃圾,粪便的清运能力不高,无害化处理率低，很大一部分垃圾堆存在城市的一些死角，严重影响环境卫生，对人们的健康构成潜在的威胁,我国的技术政策主要是“三化”，即无害化，减量化， 资源化，并在相当长的时间内以无害化为主：我国技术 政策的发展趋势是：从无害化走向资源化，资源化是以 无害化为前提的，无害化和减量化则应以资源化为条 件。 无害化(Harmless disposal/Detoxification) 减量化 (Minimization/Reduction) 资源化 (Recycling/reclamation),固体废

12、物的控制措施(pollution control),（1）无害化(Detoxification),经各种处理后，达到不损害人体健康、不污染周围的环境（包括原生环境与次生环境）。 所谓“害”，应包括两个方面的含义： 对人和动物的直接危害如传播疾病，引起火灾 对环境的危害如占用土地，污染土壤，水体和空气 废物残渣最终处置方法的选择 孤岛处置、极地处置或深地层处置； 排入海洋或其他大的水域； 在地面上进行处置 固体废物的土地填埋 卫生填埋及安全填埋-适合我国国情的处置技术,（2）减量化(Minimization/reduction) -减少固体废物的产生量,通过适宜手段使固废的容积降到最低值(针对生

13、活垃圾)。 如采用破碎和压实，压缩比可达510。 减少污染源的废物产生量是解决固废问题的最佳方案 改变生产过程 革新生产工艺 重新调整化学品的配方 无害化学品替代有毒化学品 简化操作和改善运行管理,清洁生产,国际定义 借助此生产方法，所有的原料和能量在原料资源生产消费二次原料资源的循环中得到合理和综合利用，同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能。 目的：解决自然资源的合理利用和环境保护问题。 现阶段定义 该生产方法的实际活动对环境所造成的影响不超过允许的环境卫生标准；同时由于技术、经济、组织或其它方面的原因，部分原材料可能转化成长期存放或埋藏的废料。 实现清洁生产的主要途径,原料的综合利用

14、 改革原有工艺或开发全新流程 实现物料的闭路循环 工业废料转化成二次资源 改进产品的设计，加强废品的回收利用,（3）资源化(reclamation) -废物的再循环利用，回收能源和资源,天然资源是不可再生的 一般，社会需要的最终产品仅为原料的2030，7080成为废物。,资源化 基本任务是采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能源。 定义：废物的再循环利用，回收能源和资源 资源化的经济效益又是非常明显的。,资源化应该遵循的三个原则 大宗利用原则 多用途开发原则 高附加值产品原则 资源化一般处理技术,第三节 固体废物的处理处置技术,固体废物的处理处置技术,处理方法(processing/tre

15、atment method) 预处理 分选 脱水 生物处理 焚烧处理 热解处理 化学处理 海洋处置 陆地处置 处置方法(disposal method),固体废物处理方法Treatment methods of solid waste,（1）物理处理：不改变固废的成分，仅改变固废结构的处理方法，如破碎、压实、分选等； （2）化学处理：将固废中的有害成分转变为无害的处理方法，如氧化、还原、化学沉淀等； （3）生物处理：利用微生物分解固废中的有机物使之达到无害的处理方法，如堆肥等； （4）热处理：采用高温破坏和改变固废的组成和结构，可同时达到减容、无害和热利用的目的。如焚烧、热解等； （5）固化处

16、理：采用固化基材将固废固定或包覆以降低其危害的方法，如水泥固化、沥青固化。,固体废物的预处理技术,固体收运 固体废物的压实 压实，又称压缩，即用机械方法增加固体废物的聚积程度，增大容重和减少固体表观体积，提高运输与管理效率的一种操作技术。压实器、压缩比35。 固体废物的破碎 物理方法和机械方法。,低温冷冻破碎、超声波破碎法,挤压、劈裂、弯曲、冲击、磨剥、剪切,颚式、锤式、冲击式、剪切式、辊式,破碎机,固体废物的分选技术资源化的基础,手工分选 不需要进行预处理的物品； 危险性或有毒有害物品 机械分选 需要预处理； 筛选、风选、浮选、磁选、电选 ； 其他； 分选回收工艺,固体废物的脱水技术,浓缩脱

17、水、机械脱水、 自然干化脱水、固体废物的干燥,固体废物的生物处理技术,好氧微生物处理技术 堆肥 有机废物稳定化 影响因素： 有机物含量、含水率（55%）、碳氮比（430）、供氧量（理论23倍）、温度（5060C）、PH值(7.5-8.5) 厌氧发酵处理技术三阶段 水解发酵细菌、产乙酸细菌 两组不同的专性厌氧甲烷菌群 有机废物稳定化 影响因素： 原料配比（2030：1）、温度、PH值（6.87.5）、搅拌（混合均匀程度）,氧、微生物,微生物,堆肥,堆肥产品存在问题 肥效低：混合收集；大量的街道清扫渣土；玻璃；废电池；小石子，等等。 成本高：大量的前处理：人工分拣、磁选、破碎、筛分、风力分选，等等

18、；,福建一春公司利用沼液给茶苗浇肥,养猪场厌氧发酵池,延平区奇超养殖场的沼气发电机在发电,固体废物的焚烧处理技术,固体废物经焚烧体积可减少80-90%,在一些新型设备中焚烧甚至可减少95%。焚烧不仅可破坏其组成结构还可杀灭病菌达到解毒除害的目的。 焚烧注意点： 二恶英的产生与防治被批准的装置中焚烧 恶臭的产生与防治充分燃烧；催化剂；吸附剂 煤烟的产生与防治提高氧浓度，温度，燃烧速度 焚烧残渣的处理和利用填埋、固化、综合利用 焚烧热的利用供热、发电、热电联供 影响焚烧的主要因素： 废物本身的性质、停留时间、温度、湍流度、过量空气稀疏、废物层的厚度、废物的运动方式等 焚烧设备的组成： 焚烧炉、附属

19、设备（供料斗、推料器、炉体、助燃器、出渣机等）,固体废物的热解处理技术,利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧的条件下受热分解的过程。其产物是可燃的低分子化合物，气态的有氢、甲烷、一氧化碳；液态的有甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等有机物及焦油、溶剂物；固态是焦炭或碳黑。 典型固体废物的热解 废塑料的热解主要产物HClHCN 含硫少 废橡胶的热解主要产物复杂的有机物 城市垃圾热解复杂,影响热解的主要因素： 温度、湿度、加热速度、反应时间、废物的成分、反应器类型、供氧程度等。,热解反应器： 固定床、流化床、回转炉、双塔循环式热解反应器等。 热解产物的利用：能源物质、热解产品,危险固体废物的化学处理技术,危险

20、固体废物的固化技术 水泥固化、石灰固化、热塑性材料固化、有机物聚合固化、自胶结固化、玻璃固化 直接安全填埋；用于建筑基础材料或道路的路基材料 危险固体废物药剂稳定化技术 中和、沉淀、氧化还原（还原剂：硫酸亚铁、硫代硫酸钠、煤炭、纸浆废液、锯木屑、谷壳） 危险固体废物焚烧处理,固体废物的处置方法,处置即最终处置（final disposal），或安全处置，是 固体废物污染控制的末端环节，是解决固体废物的归宿问题 方法有： 海洋处置和陆地处置两种： 海洋处置(sea bed disposal)：海洋倾倒和远洋焚烧 陆地处置(land disposal)：土地耕作，工程库或贮留池贮存，土地填埋（安全

21、、卫生）和深井灌注等。,海洋倾倒,实际上是选择距离和深度适宜的处置场，把废物直接倒入海洋。 对海洋处置的两种观点：一是海洋具有无限的容量；二是持续下去将造成海洋污染、杀死鱼类、破坏海洋生态。 注意问题 对生态环境影响如何； 同其他处置方法相比是否经济可行； 是否满足有关海洋法规的规定。 为防止海洋污染需对海洋倾倒进行科学管理。,远洋焚烧,用焚烧船在远海对废物进行焚烧破坏，主要用来处置卤化物，冷凝液及焚烧残渣直接排入海。 焚烧设施：船舶、平台或其他人工构筑物 与陆上焚烧区别 含氯有机物完全燃烧产生的水、二氧化碳及氯化氢以及氮氧化物，由于海水本身氯化物含量高，并不会因为吸收大量氯化氢而使其中的氯平

22、衡发生变化。此外，由于海水中碳酸盐的缓冲，也不会因吸收氯化氢使海水的酸度发生变化。,深圳下坪垃圾填埋场,铺设防渗膜,渗滤液收集管,第四节 固体废物的管理和利用,危险废物的越境转移,（1）废物越境转移的原因 工业发达国家废物产量巨大，处理费用巨大，因而处理量较小，导致废物的累积量巨大，影响生态环境和人们的身体健康； 工业发达国家危险废物已称为“政治废物”，公众对废物问题很敏感，反对自己居住的地区设立危险废物处置场所； 发展中国家某些人为了捞取好处，使得大量废物，尤其是危险废物大量涌入。,案例,我国一直受洋垃圾困扰 我国一直都受到洋垃圾入侵的困扰。1993年9月，韩国7家公司以“其它燃料油”名义，将1228吨废旧物由韩国运抵南京港，经查船上装的全都是污水、醯性腐蚀性赦体等化工废弃物。1995年7月，上海宝山海关查获从日本进口的46吨名为回收塑料，实为废弃农用薄膜的洋垃圾。2005年3月，在荷兰鹿特丹港截获的一艘前往中国的英国货船上，54个集装箱内装满了食品垃圾、塑料废品、饮料罐、旧衣服、废电池以及废旧手提袋等生活垃圾。从2004年开始，欧洲大陆出