環(huán)境科學(xué)與工程概論第八課固體廢物的處理、處置和利用

1、環(huán)境科學(xué)與工程概論,第八課 固體廢物的處理、處置和利用,8-1、概述 8-2、固體廢物的處理和處置 8-3、固體廢物資源化 8-4、應(yīng)用舉例：危險(xiǎn)廢物、城鎮(zhèn)垃圾,本章知識(shí)點(diǎn),7-1、概述 7-2、固體廢物的處理和處置 7-3、固體廢物資源化 7-4、應(yīng)用舉例：危險(xiǎn)廢物、城鎮(zhèn)垃圾,本章知識(shí)點(diǎn),一、基本概念,1、固體廢物：生產(chǎn)和生活活動(dòng)中丟棄的固體、半固體物質(zhì) 危險(xiǎn)廢物：固體廢物中具有易燃性、腐蝕性、毒性、反應(yīng)性、感染性的廢物,一、概述,一、基本概念,2、固體廢物的處理：經(jīng)過(guò)一定的防止污染措施后，排放于可允許的環(huán)境中，或暫貯于特定的設(shè)施中，待具備適宜的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件時(shí)，再加以利用或進(jìn)行無(wú)害化的最終處

2、置。 3、固體廢物的處置：固體廢物的最終處理。 4、固體廢物的利用：產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過(guò)程中的循環(huán)利用、回收利用，以及交由其他單位的綜合利用,概念,一、基本概念,我國(guó)新制定的固體廢物污染環(huán)境防治法中將固體廢物分為： 工業(yè)固體廢棄物 城市垃圾 危險(xiǎn)固體廢物,二、固體廢物的特點(diǎn)和處理原則,固體廢物的特點(diǎn) 資源性 工業(yè)廢渣中的可回收原料；城市垃圾中的可燃物質(zhì) 污染的“特殊性” 除直接占用土地外，也是水、氣、土壤污染的“源頭” 嚴(yán)重的危害性 易燃性、腐蝕性、反應(yīng)性、毒性、感染性,二、固體廢物的特點(diǎn)和處理原則,固體廢物處理、處置和利用的原則：“三化” 減量化：是指通過(guò)采取有效手段減少固體廢物的數(shù)量和減小其體積

3、，以及盡可能減少其種類、降低有害成分的濃度、減輕或消除其危害特性。 資源化：是指對(duì)產(chǎn)生的固體廢物進(jìn)行回收、加工、循環(huán)利用或其他再利用，使廢物經(jīng)過(guò)綜合利用之后直接變?yōu)楫a(chǎn)品或轉(zhuǎn)化為可供再利用的二次原料。 無(wú)害化：是指對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生又無(wú)法或暫時(shí)尚不能進(jìn)行綜合利用的固體廢物，進(jìn)行對(duì)環(huán)境無(wú)害或低危害的安全處理、處置，以防止、減少或減輕固體廢物的危害,二、固體廢物的特點(diǎn)和處理原則,固體廢棄物處理的目標(biāo)： 減量化 固體廢物的減量化指的是減少固體廢物的產(chǎn)生量； 主要針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢物而言； 減少污染源的廢物產(chǎn)生量是解決工業(yè)固體廢物問(wèn)題的最佳方案； 理論上解決固體廢物問(wèn)題最有效的辦法,二、固體廢物的特點(diǎn)和處理

4、原則,無(wú)廢工藝：所有的原料和能量在原料資源一生產(chǎn)一消費(fèi)一二次原料資源的循環(huán)中得到最合理和綜合的利用，同時(shí)對(duì)環(huán)境的任何作用都不致破壞它的正常功能,圖64 無(wú)廢工藝生產(chǎn)模式,二、固體廢物的特點(diǎn)和處理原則,少?gòu)U工藝 少?gòu)U工藝是現(xiàn)階段作為傳統(tǒng)工業(yè)向無(wú)廢生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的一種過(guò)渡形式 。 原料的綜合利用； 改革原有工藝或開(kāi)發(fā)全新流程； 實(shí)現(xiàn)物料的閉路循環(huán)； 工業(yè)廢料轉(zhuǎn)化成二次資源； 改進(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，加強(qiáng)廢品的回收利用,三、固體廢物來(lái)源與分類,固體廢棄物處理的目標(biāo)： 資源化 即廢物的再循環(huán)利用，回收能源和資源； 大規(guī)模地建立資源回收系統(tǒng)，必將減少原材料的采用，減少?gòu)U物的排放量、運(yùn)輸量和處理量； 廢物的資源回收可以

5、提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，而且做到物盡其用，取得一定的經(jīng)濟(jì)效益,三、固體廢物來(lái)源與分類,固體廢棄物處理的目標(biāo)： 無(wú)害化 固廢的無(wú)害化處置 一些固體廢物經(jīng)過(guò)處理和利用，總還會(huì)有部分殘?jiān)嬖?，而且很難再加以利用，這些殘?jiān)赡苡指患舜罅坑卸居泻Τ煞?；還有些固體廢物，目前尚無(wú)法利用，它們都特長(zhǎng)期地保留在環(huán)境中，是一種潛在的污染源。為了控制其對(duì)環(huán)境的污染，必須進(jìn)行最終處置，使之最大限度地與生物圈隔離,7-1、概述 7-2、固體廢物的處理和處置 7-3、固體廢物資源化 7-4、應(yīng)用舉例：危險(xiǎn)廢物、城鎮(zhèn)垃圾,本章知識(shí)點(diǎn),一、固體廢物的處理,1、物理法 預(yù)處理技術(shù) 物理處理是通過(guò)濃縮或相變化改變固體廢物的結(jié)構(gòu)，使之

6、成為便于運(yùn)輸、貯存、利用或處置的形態(tài)。 物理處理方法包括壓實(shí)、破碎、分選、固化等,一、固體廢物的處理,2、化學(xué)法 化學(xué)處理是采用化學(xué)方法破壞團(tuán)體廢物中的有害成分從而達(dá)到無(wú)害化，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)變成為適于進(jìn)一步處理、處置的形態(tài)。 化學(xué)處理方法通常只用在所含成分單一或所含幾種化學(xué)成分特性相似的廢物處理方面。 化學(xué)處理方法包括氧化、還原、中和、化學(xué)沉淀和化學(xué)溶出等。 對(duì)有些有害固體廢物，經(jīng)過(guò)化學(xué)處理還可能產(chǎn)生含毒性成分的殘?jiān)?，須?duì)殘?jiān)M(jìn)行解毒處理或安全處置,一、固體廢物的處理,3、生物處理 生物處理是利用微生物分解固體廢物中可降解的有機(jī)物，從而達(dá)到無(wú)害化和綜合利用。 固體廢物經(jīng)過(guò)生物處理，在容積、形態(tài)、組成

7、等方面，均發(fā)生重大變化，因而便于運(yùn)輸、貯存、利用和處置。 生物處理方法包括好氧處理、厭氧處理、兼性厭氧處理。 與化學(xué)處理方法相比，生物處理在經(jīng)濟(jì)上一般比較便宜，應(yīng)用也相當(dāng)普遍，但處理過(guò)程所需時(shí)間 較長(zhǎng)，處理效率有時(shí)不夠穩(wěn)定,一、固體廢物的處理,3、生物處理 1）堆肥化 指在一定的條件下，通過(guò)生物化學(xué)作用使來(lái)源于生物的有機(jī)固體廢棄物分解成為較穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的過(guò)程。 可分為厭氧堆肥與好氧堆肥； 好氧堆肥又分為露天推肥和快速堆肥兩種方式； 我國(guó)城鎮(zhèn)垃圾處理的主要方法之一。 影響因素：有機(jī)物含量；空氣含量；碳分；水分；pH；好氧堆肥工藝過(guò)程,一、固體廢物的處理,3、生物處理 1）堆肥化 現(xiàn)代化堆肥生產(chǎn)通

8、常由前處理、主發(fā)酵(一次發(fā)酵)、后發(fā)酵(二次發(fā)酵)、后處理、 貯藏等五個(gè)工序組成。其中主發(fā)酵是整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵，應(yīng)控制好通風(fēng)、溫度、水分、 C/N比、C/P比及pH值等發(fā)酵條件。 優(yōu)點(diǎn)：提高了土壤的通透性，又增加了土壤的肥力，垃圾肥與化肥共用可延長(zhǎng)氮肥的有效期,一、固體廢物的處理,3、生物處理 2）沼氣化 沼氣化亦稱厭氧發(fā)酵，是固體廢物中的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等有機(jī)物在人為控制的溫度、濕度、酸堿度的厭氧環(huán)境中經(jīng)多種微生物的作用生成可燃?xì)怏w的過(guò)程。 適用于城市污泥、農(nóng)業(yè)固體廢物、糞便處理。 對(duì)固體廢物起到穩(wěn)定無(wú)害的作用，且可以生產(chǎn)一種便于貯存和有效利用的能源沼氣,一、固體廢物的處理,3、生

9、物處理 3）廢纖維素糖化技術(shù) 廢纖維素糖化是利用酶水解技術(shù)使有機(jī)物轉(zhuǎn)化成單體葡萄糖，然后可通過(guò)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為化工原料或生化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞蛋白或微生物蛋白。 天然纖維素酶水解順序如下,一、固體廢物的處理,4、熱處理 熱處理是通過(guò)高溫破壞和改變固體廢物組成和結(jié)構(gòu)，同時(shí)達(dá)到減容、 利用的目的。 熱處理方法包括焚化、熱解、濕式氧化以及焙燒、燒結(jié)等,一、固體廢物的處理,4、熱處理 （1）焚燒處理 在高溫(800一1000)下，通過(guò)燃燒，使固體廢物中的可燃成分轉(zhuǎn)化成惰性殘?jiān)?，同時(shí)回收熱能； 優(yōu)點(diǎn)：焚燒占地??；焚燒對(duì)垃圾處理徹底，殘?jiān)挝廴疚ｋU(xiǎn)較小；焚燒操作是全天侯的不受天氣影響：焚燒可安裝在 接近垃圾

10、源的地方，節(jié)約運(yùn)輸費(fèi)用；焚燒的適用面廣，除城市垃圾以外的許多城市廢物也可以采用焚燒方法進(jìn)行凈化,一、固體廢物的處理,4、熱處理 （1）焚燒處理 缺點(diǎn)：燃燒處理也有明顯缺陷 首先，仍然存在二次污染， 燃燒仍然要排出灰渣、廢氣。特別是近年來(lái)出現(xiàn)的“二堊英”，其毒性比氰化物大一千倍，使人憂心仲仲； 其次，單位投資和處理運(yùn)轉(zhuǎn)成本較高； 再次，對(duì)廢物有一定要求，即要求其熱值至少大于4000KJ/kg。 對(duì)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，城市垃圾熱值幾乎都達(dá)不到要求，且經(jīng)濟(jì)上很難承受，故很難普遍推廣使用,一、固體廢物的處理,我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)推 適用于焚燒量在20kg/h以上、500kg/h以下的小型焚燒爐(HJ/T1819

11、96)。 適用于醫(yī)療垃圾焚燒的醫(yī)療垃圾焚燒環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(CJ30361995)。 危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn) GW 18484-2001 代替GWKB 2-1999，2002-01-01實(shí)施。 生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn) GW 18485-2001 代替 HJ/T18-1996，GWKB 3-20002002-01-01實(shí)施,一、固體廢物的處理,4、熱處理 （2）熱解 熱解是將有機(jī)物在厭氧或缺氧條件下高溫(500一1000)加熱，使之分解為氣、液、 固三類產(chǎn)物，氣態(tài)的有氫、甲烷、碳?xì)浠衔?、一氧化碳等可燃?xì)怏w；液態(tài)的有含甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等成分的燃料油；固態(tài)的主要為固體碳。 該法的主要優(yōu)點(diǎn)是能

12、夠?qū)U物中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為便于貯存和運(yùn)輸?shù)挠杏萌剂?，而且尾氣排放量和殘?jiān)枯^少，是一種低污染的處理與資源化技術(shù),二、固體廢物的處置,陸地處置 填埋法：按照工程理論和土工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)固體廢物進(jìn)行有效控制和管理的綜合性科學(xué)工程。 工藝簡(jiǎn)單、成本較低，常用方法 衛(wèi)生土地填埋或衛(wèi)生填埋：城市垃圾和無(wú)害化的工業(yè)廢渣 安全土地填埋或安全填埋：有毒有害物質(zhì) 土地耕作：利用現(xiàn)有土地，將固體廢物分散在其中 深井灌注：將固體廢物注入地下與飲用水和礦脈層隔開(kāi)的可滲透性的巖層中 對(duì)有毒有害物質(zhì)的安全處置方法,地下水,沖濾液收集,植被土層 封閉層 中封層,最終填埋表面,排氣口,徑流控制,護(hù)膜,保護(hù)襯層/滲濾 液體收集系統(tǒng)層,

13、安全填埋,徑流控制,輔助襯層,防滲襯層,檢測(cè)井,檢測(cè)井,至滲濾液處理,二、固體廢物的處置,衛(wèi)生土地填埋法 (1)填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)：基底設(shè)計(jì)；防滲層設(shè)計(jì)；淋濾液和廢氣收集系統(tǒng)；排泄系統(tǒng)；地表徑流控制； (2)垃圾場(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)：廢物種類、負(fù)荷等；單元設(shè)計(jì)；有害廢物單元；一般廢物單元 (3)場(chǎng)地內(nèi)部微生物化學(xué)反應(yīng)：微生物降解速率；緩慢降解物質(zhì)；快速降解物質(zhì)；不易降解物質(zhì) (4)淋濾液管：收集；處理；監(jiān)測(cè)；重復(fù)使用 (5)場(chǎng)地廢氣管理：監(jiān)測(cè)；收集；燃燒或使用 (6)環(huán)境監(jiān)測(cè)：空氣質(zhì)量和氣味監(jiān)測(cè)；4,2等；地下水監(jiān)測(cè)；土壤、地表水監(jiān)測(cè),二、固體廢物的處置,海洋處置 利用海洋的環(huán)境容量和自凈能力將固體廢物投入海洋。

14、早期被許多工業(yè)化國(guó)家采用 思考：這個(gè)方法可行嗎？ 我國(guó)對(duì)海洋處置基本上持否定態(tài)度,7-1、概述 7-2、固體廢物的處理和處置 7-3、固體廢物資源化 7-4、應(yīng)用舉例：危險(xiǎn)廢物、城鎮(zhèn)垃圾,本章知識(shí)點(diǎn),一、概述,概念：廣義上指資源的再循環(huán)；狹義上指為了再循環(huán)利用廢物而回收資源與能源。 利用途徑 用作工業(yè)原料 用作能源 在農(nóng)業(yè)上的利用 用作建筑材料,一、概述,一、概述,在進(jìn)行資源回收系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、規(guī)劃和評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題： 資源化技術(shù)應(yīng)是可行的； 固體廢物資源化的經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)該是較大的； 廢物應(yīng)盡可能在排放源地點(diǎn)就近利用，以便節(jié)省廢物收貯、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程的投資，從而提高資源化的經(jīng)濟(jì)效益； 固體廢物資源

15、化的產(chǎn)品，應(yīng)具有與相應(yīng)的原材料所制得的產(chǎn)品相競(jìng)爭(zhēng)的能力，才能使技術(shù)持久,二、資源化系統(tǒng)技術(shù),資源化系統(tǒng) 概念：是指從原材料制成的成品，經(jīng)過(guò)市場(chǎng)消費(fèi)，最后成為廢物又引入新的生產(chǎn)消費(fèi)循環(huán)系統(tǒng)。就整個(gè)社會(huì)而言，就是生產(chǎn)消費(fèi)廢物生產(chǎn)一個(gè)不斷循環(huán)系統(tǒng)。 理想的資源化系統(tǒng)要綜合地進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的論證才能實(shí)現(xiàn),三、固體廢物的資源化管理,廢棄物的最終儲(chǔ)存,減少?gòu)U物的產(chǎn)生量 推廣無(wú)污染工藝 提高廢物內(nèi)部循環(huán)利用 強(qiáng)化管理手段,物資回收途徑 采用明智的生產(chǎn)技術(shù)加強(qiáng)廢棄物的分離回收資源化工廠,能源回收途徑 焚燒 厭氧分解 熱解,安全填埋 廢物的干燥 廢物的穩(wěn)定化 廢物的封裝 混合填埋 廢物的自然衰減 正確的填

16、埋工程施工,粉煤灰的資源化,粉煤灰是火電廠工業(yè)特有的固體廢物。 主要成分：SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO和未燃盡炭 產(chǎn)量：每燃1t煤就可產(chǎn)生250300kg的粉煤灰 原來(lái)處理方式：堆置 資源化：作墻體材料：重量只有一般混凝土墻體的4060% 制水泥：粉煤灰硅酸鹽水泥 筑路：用于穩(wěn)定路基，比石灰稍高的強(qiáng)度 土壤改良劑：黏土疏松土壤、砂土保水防滲、鹽堿地中和、 調(diào)節(jié)養(yǎng)分 化肥：硅鉀肥、硅鈣鉀肥、磁化肥、磷肥 其他：回收鐵、磷、銅、鍺，生產(chǎn)鑄石、滅火等,7-1、概述 7-2、固體廢物的處理和處置 7-3、固體廢物資源化 7-4、應(yīng)用舉例：危險(xiǎn)廢物、城鎮(zhèn)垃圾,本章知識(shí)點(diǎn),一、危險(xiǎn)廢物的概念與

17、類別,1、概念 危險(xiǎn)廢物又稱為有毒有害廢物，這類廢物泛指除放射性廢物以外，具有毒性、易燃性、反應(yīng)性、腐蝕性、爆炸性、傳染性因而可能對(duì)人類的生活環(huán)境產(chǎn)生危害的廢物。 美國(guó)的定義：能引起或助長(zhǎng)死亡率的上升或嚴(yán)重不可恢復(fù)的疾?。豢稍斐蓢?yán)重殘疾；在操作、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、處理或其他管理不當(dāng)時(shí)，會(huì)對(duì)人體健康或環(huán)境帶來(lái)重大威脅的廢 物稱為危險(xiǎn)廢物 世界衛(wèi)生組織的定義：根據(jù)其物理或化學(xué)性質(zhì)、要求必須對(duì)其進(jìn)行持殊處理和處置的廢物，以免對(duì)人體健康或環(huán)境造成影響的廢物,一、危險(xiǎn)廢物的概念與類別,2、類別 a、急性毒性廢物： 用1:1浸提液灌胃對(duì)小鼠（或大鼠），能引起小鼠（或大鼠）在48小時(shí)內(nèi)死亡半數(shù)以上者定為有急性毒性

18、的固體廢物； b、易燃性廢物： 閃點(diǎn)低于60的液體，經(jīng)摩擦、吸濕或自發(fā)產(chǎn)生著火傾向的固體，著火時(shí)燃燒較劇烈并能持續(xù)，以及在管理期間會(huì)引起危險(xiǎn)者,一、危險(xiǎn)廢物的概念與類別,2、類別 c、反應(yīng)性廢物 性質(zhì)不穩(wěn)定，在無(wú)爆震時(shí)即易發(fā)生劇烈變化； 遇水能劇烈反應(yīng)； 遇水能形成爆炸性混合物； 與水混合產(chǎn)生有毒氣體、蒸氣或煙霧； 在有引發(fā)源和加熱時(shí)能引起爆震或爆炸； 在常溫、常壓下易發(fā)生爆炸或爆炸性反應(yīng)； 根據(jù)其他法規(guī)所定義的爆炸品； d、浸出毒性（見(jiàn)表） e、腐蝕性廢物：pH12.5或pH2的廢物,世界衛(wèi)生組織重點(diǎn)限制的主要危險(xiǎn)廢物,二、危險(xiǎn)廢物的主要處理、處置技術(shù),1、物理處理 減容，通過(guò)濃縮或相變改變

19、體積及外形結(jié)構(gòu) 2、化學(xué)處理 通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改變有害成分或轉(zhuǎn)變成更適合于下一步處理的形態(tài) 3、生物處理：生物降解、生物吸附 4、固化和包膠 對(duì)廢物的有害成分加以固定，從而減少危害 5、焚燒或填埋,三、危險(xiǎn)廢物的越境轉(zhuǎn)移,1、廢物越境轉(zhuǎn)移的原因 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家廢物產(chǎn)量巨大，處理費(fèi)用巨大，因而處理量較小，導(dǎo)致廢物的累積量巨大，影響生態(tài)環(huán)境和人們的身體健康； 工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家危險(xiǎn)廢物已稱為“政治廢物”，公眾對(duì)廢物問(wèn)題很敏感，反對(duì)自己居住的地區(qū)設(shè)立危險(xiǎn)廢物處置場(chǎng)所； 發(fā)展中國(guó)家某些人為了撈取好處，使得大量廢物，尤其是危險(xiǎn)廢物大量涌入,三、危險(xiǎn)廢物的越境轉(zhuǎn)移,2、巴塞爾公約 聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署1989年3月20日至22日在瑞士巴塞爾召開(kāi)了控制危險(xiǎn)廢物越境轉(zhuǎn)移及其處理公約外交大會(huì)。 公約的基本原則： 首先，所有國(guó)家都應(yīng)禁止輸入危險(xiǎn)廢物