廢棄物資源化利用生態(tài)工程課件

1、第七章第七章 廢棄物資源化利用生態(tài)工程廢棄物資源化利用生態(tài)工程 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程技術工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程技術第三節(jié)第三節(jié) 農(nóng)業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程技術農(nóng)業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程技術 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 廢棄物指在社會的生產(chǎn)、流通、消費等一系廢棄物指在社會的生產(chǎn)、流通、消費等一系列活動中產(chǎn)生的，不再具有原來使用價值而被丟列活動中產(chǎn)生的，不再具有原來使用價值而被丟棄的物質(zhì)，或是提取組分后棄之不用的剩余物質(zhì)棄的物質(zhì)，或是提取組分后棄之不用的剩余物質(zhì)來源來源 種類種類 工業(yè)廢棄物工業(yè)廢棄物城鄉(xiāng)生活廢棄物城鄉(xiāng)生活廢棄物農(nóng)業(yè)廢棄物農(nóng)業(yè)廢棄物液體廢棄物液體廢

2、棄物廢棄物種類廢棄物種類來源來源 種類種類 工業(yè)廢棄物工業(yè)廢棄物礦業(yè)、石油、建筑、食品、塑料、皮革、橡膠、紡織、造紙、電器等城鄉(xiāng)生活廢棄物城鄉(xiāng)生活廢棄物食物、污泥、垃圾、糞便污泥、垃圾、糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈、糞便秸稈、糞便、殘留物等液體廢棄物液體廢棄物工業(yè)廢水、生活污水、農(nóng)業(yè)廢水等廢棄物種類廢棄物種類廢石堆廢石堆尾礦（煤矸石）尾礦（煤矸石） 排土場排土場棄渣場棄渣場采空區(qū)采空區(qū)秸稈焚燒秸稈焚燒的殘留物垃圾名稱名稱 數(shù)量數(shù)量/（104 t)名稱名稱數(shù)量數(shù)量/（104 t)稻草稻草16000花生殼花生殼100稻殼稻殼3000甘蔗渣甘蔗渣800麥稈麥稈7000甜菜渣甜菜渣500玉米芯玉米芯

3、1250棉籽餅棉籽餅460棉稈棉稈1500油菜籽餅油菜籽餅240棉籽殼棉籽殼200林業(yè)廢料林業(yè)廢料1500我國幾種主要農(nóng)林廢棄物我國幾種主要農(nóng)林廢棄物第二節(jié)第二節(jié) 工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程一、一、工業(yè)廢棄物的生態(tài)效益工業(yè)廢棄物的生態(tài)效益 工業(yè)固體廢棄物工業(yè)固體廢棄物 指工業(yè)生產(chǎn)過程和工業(yè)加工過程產(chǎn)生的廢渣、指工業(yè)生產(chǎn)過程和工業(yè)加工過程產(chǎn)生的廢渣、粉塵、碎屑、污泥等。粉塵、碎屑、污泥等。 包含各種有害成分：重金屬、有機污染物、病包含各種有害成分：重金屬、有機污染物、病原微生物等。由于固體廢棄物來源途徑不同，其原微生物等。由于固體廢棄物來源途徑不同，其污染途徑也不同（污染途

4、徑也不同（見下頁圖見下頁圖） 棄置堆存填埋棄置堆存填埋地下水地下水污泥污泥江、河、湖江、河、湖等地下水、等地下水、廢物處理地廢物處理地食用植物食用植物水生水生動植物動植物工業(yè)廢棄物的生態(tài)效應工業(yè)廢棄物的生態(tài)效應供水供水肥料、改良土壤肥料、改良土壤人類食物人類食物人類疾病人類疾病污水處理廠污水處理廠懸浮大氣顆粒懸浮大氣顆粒動物動物奶、肉奶、肉污泥污泥燃燒燃燒塵埃塵埃大氣大氣肺肺皮膚皮膚工工業(yè)業(yè)固固體體廢廢棄棄物物源源食用水生食用水生動植物動植物第二節(jié)第二節(jié) 工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程二、二、工業(yè)廢棄物資源化工程的基本模式工業(yè)廢棄物資源化工程的基本模式 1. 1. 糖廠廢渣（

5、包括濾泥、蔗渣、蔗髓等）糖廠廢渣（包括濾泥、蔗渣、蔗髓等） 100t100t甘蔗可產(chǎn)糖甘蔗可產(chǎn)糖12t12t、蔗渣、蔗渣23t23t（含水（含水50%50%）和）和干濾泥干濾泥0.7t0.7t。蔗渣纖維可造紙及制纖維板，濾泥的養(yǎng)分含量較高，蔗渣纖維可造紙及制纖維板，濾泥的養(yǎng)分含量較高，可制取有機肥，但不同的制糖工藝養(yǎng)分差異很大?？芍迫∮袡C肥，但不同的制糖工藝養(yǎng)分差異很大。 工藝方法工藝方法pH值值有機質(zhì)有機質(zhì)NP2O5K2OCaOMgO水分水分碳酸法碳酸法8.023.510.690.650.2735.974.7255.91亞硫酸法亞硫酸法6.058.661.191.240.525.591.07

6、69.55不同制糖工藝濾泥的成分（不同制糖工藝濾泥的成分（%）第二節(jié)第二節(jié) 工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程二、二、工業(yè)廢棄物資源化工程的基本模式工業(yè)廢棄物資源化工程的基本模式 2. 2. 酒精、味精廠高濃度有機廢液酒精、味精廠高濃度有機廢液 傳統(tǒng)的方法：氧化塘傳統(tǒng)的方法：氧化塘 新方法：廢液濃縮技術，作為有機肥的原料新方法：廢液濃縮技術，作為有機肥的原料 3. 3. 粉煤灰：燃煤電廠或工廠燃煤動力排放粉煤灰：燃煤電廠或工廠燃煤動力排放 處理后可作為肥料資源處理后可作為肥料資源 4. 4. 其他其他 第二節(jié)第二節(jié) 工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程三、三、工業(yè)廢棄

7、物資源化技術工業(yè)廢棄物資源化技術 1.1.利用工業(yè)廢料制有機肥利用工業(yè)廢料制有機肥 制糖業(yè)制糖業(yè) 發(fā)酵業(yè)發(fā)酵業(yè) 造紙業(yè)造紙業(yè) 化工工業(yè)化工工業(yè)-糖醛渣糖醛渣 鋼鐵工業(yè)鋼鐵工業(yè)-鋼渣鋼渣 電力工業(yè)電力工業(yè)-粉煤灰粉煤灰 糖蜜糖蜜酒精酒精紙漿廢液紙漿廢液有機復合肥有機復合肥廢水處理廢水處理畜產(chǎn)品畜產(chǎn)品飼料酵母飼料酵母農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)田農(nóng)田工業(yè)廢棄物資源化農(nóng)業(yè)生態(tài)工程工業(yè)廢棄物資源化農(nóng)業(yè)生態(tài)工程制糖業(yè)制糖業(yè)發(fā)酵業(yè)發(fā)酵業(yè)造紙業(yè)造紙業(yè)養(yǎng)殖場養(yǎng)殖場化工工業(yè)化工工業(yè)-糖醛渣糖醛渣鋼鐵工業(yè)鋼鐵工業(yè)-鋼渣鋼渣電力工業(yè)電力工業(yè)-粉煤灰粉煤灰糞便糞便飼料第二節(jié)第二節(jié) 工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程三

8、、三、工業(yè)廢棄物資源化技術工業(yè)廢棄物資源化技術 2.2.工業(yè)廢棄物作飼料工業(yè)廢棄物作飼料 利用發(fā)酵工廠的廢液生產(chǎn)飼料酵母。利用發(fā)酵工廠的廢液生產(chǎn)飼料酵母。 東歐、俄羅斯（東歐、俄羅斯（110110* *10104 4噸）：噸）：80%80%以上的酒精蒸餾以上的酒精蒸餾液來生產(chǎn)飼料酵母；液來生產(chǎn)飼料酵母； 美、日：將酒精蒸餾液用多效蒸發(fā)器濃縮，干燥制美、日：將酒精蒸餾液用多效蒸發(fā)器濃縮，干燥制成固體廢料成固體廢料 我國也生產(chǎn)酵母（我國也生產(chǎn)酵母（10104 4噸）和飼料酵母（噸）和飼料酵母（15001500噸）噸） 飼料酵母飼料酵母（小知識） 用作畜禽飼料的酵母菌體畜禽飼料的酵母菌體。飼料酵母：

9、指以碳水化合物（淀粉，糖蜜，以及味精、造紙、酒精等高濃度有機廢液）為主要原料，經(jīng)液態(tài)通風培養(yǎng)酵母菌，并從其發(fā)酵醪中分離酵母菌體（不添加其他物質(zhì)），酵母菌體經(jīng)干燥后制得的產(chǎn)品。呈淺黃色或褐色的粉末或顆粒，蛋白質(zhì)的含量高，維生素豐富。其組成隨原料和菌種而異。 各種飼料的名稱常冠以原料名，以表示其特點，如亞硫酸鹽紙漿廢液酵母、糖蜜酵母、乳清酵母、正烷烴酵母、甲醇酵母等。 飼料酵母粉益生素飼料酵母粉 高活性干酵母 第二節(jié)第二節(jié) 工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程工業(yè)廢棄物資源化生態(tài)工程 ( (一）污泥一）污泥資源化技術資源化技術 工業(yè)和生活污水沉積出來的固體物質(zhì)。工業(yè)和生活污水沉積出來的固體物質(zhì)。 （二）垃圾處

10、理（二）垃圾處理 污泥產(chǎn)量污泥產(chǎn)量 美國目前所積累的干污泥的總量已達到美國目前所積累的干污泥的總量已達到1000萬噸萬噸 歐洲各國總量達歐洲各國總量達660萬噸萬噸 日本為日本為240萬噸萬噸 至至2005年法國每年產(chǎn)干污泥達年法國每年產(chǎn)干污泥達1200萬噸萬噸 目前我國每年排放干污泥約為目前我國每年排放干污泥約為550600萬噸萬噸 城市污泥成分分析城市污泥的特征城市污泥的特征 城市污泥不同于其他的固體廢物，它具有以下幾個城市污泥不同于其他的固體廢物，它具有以下幾個主要特征：主要特征： （1）含水率高，一般達到）含水率高，一般達到70以上；以上； （2）微生物、病原體含量高；）微生物、病原體

11、含量高； （3）惡臭，同時向大氣排放溫室氣體污染環(huán)境；）惡臭，同時向大氣排放溫室氣體污染環(huán)境； （4）超細粉末，在熱干燥處理過程中存在較大的危）超細粉末，在熱干燥處理過程中存在較大的危險；險； （5）含有重金屬和有機污染物。）含有重金屬和有機污染物。 污泥主要組分及其元素在其中的分布污泥主要組分及其元素在其中的分布(干物質(zhì)計干物質(zhì)計) 中國和英國、美國、瑞典城市污泥中重金屬的含量中國和英國、美國、瑞典城市污泥中重金屬的含量 城市污泥中的重金屬的遷移轉(zhuǎn)化及其生態(tài)效應城市污泥中的重金屬的遷移轉(zhuǎn)化及其生態(tài)效應城市污泥農(nóng)業(yè)利用填埋焚燒填海土壤污染水體污染大氣污染植物人動物城市污泥中的重金屬的遷移轉(zhuǎn)化及

12、其生態(tài)效應城市污泥中的重金屬的遷移轉(zhuǎn)化及其生態(tài)效應城市污泥農(nóng)業(yè)利用填埋焚燒填海 污染？ 污染？ 污染？植物人動物 污泥農(nóng)用情況污泥農(nóng)用情況 荷蘭，占荷蘭，占55%55% 其次是丹麥、法國和英國，占其次是丹麥、法國和英國，占45%45% 美國占美國占25 %25 % 我國對污泥農(nóng)用資源化的理論研究與實踐均相差甚遠我國對污泥農(nóng)用資源化的理論研究與實踐均相差甚遠 影響污泥農(nóng)用的最主要限制因素影響污泥農(nóng)用的最主要限制因素 CuCu、PbPb、ZnZn、NiNi、CoCo、CrCr、HgHg、CdCd、MoMo等等 重金屬存在重金屬存在 農(nóng)業(yè)上利用注意：農(nóng)業(yè)上利用注意：（1 1）處理病原體）處理病原體

13、消化處理、堆肥，在消化處理、堆肥，在7070度下進行度下進行3030分鐘低溫殺菌；分鐘低溫殺菌； 添加石灰，將添加石灰，將pHpH值調(diào)至值調(diào)至12.412.4以上；以上； 用氯將污泥進行穩(wěn)定化處理和殺菌用氯將污泥進行穩(wěn)定化處理和殺菌 農(nóng)業(yè)上利用注意：農(nóng)業(yè)上利用注意：（2 2）為減少重金屬污染，應嚴格控制排放；）為減少重金屬污染，應嚴格控制排放；（3 3）作為肥料，有）作為肥料，有3 3種方法：直接使用、干燥污泥種方法：直接使用、干燥污泥及制成復合肥料及制成復合肥料 利用特定的動物、植物和微生物吸收、降解重金屬。 （1 1）動物動物： （2） 微生物微生物： （3）植物）植物：生物處理措施生物處

14、理措施 利用特定的動物、植物和微生物吸收、降解重金屬。 （1 1）動物動物：蚯蚓和某些鼠類 （2） 微生物微生物：細菌產(chǎn)生的特殊酶能還原重金屬,且對Cd、Co、Ni、Mn、Zn、Pb和Cu等有親合力。 （3）植物）植物：植物修復 (Phytoremediatio）超量累積植物（Hyperaccumulator）生物處理措施生物處理措施1 土壤蚯蚓的特性土壤蚯蚓的特性 喜溫：15-25為最佳溫度； 喜濕、怕干：蚯蚓體內(nèi)含水量80%左右； 喜暗、怕光：蚯蚓晝伏夜出； 喜空氣、喜靜，疏松餌料有利于蚯蚓生長。 利用蚯蚓在處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物和生利用蚯蚓在處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物和生活污水上的應用活污水上的應用

15、 蚯蚓處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物的方式蚯蚓處理農(nóng)業(yè)有機廢棄物的方式 有機廢棄物有機廢棄物蚯蚓的消化系統(tǒng)蚯蚓的消化系統(tǒng)分解轉(zhuǎn)化分解轉(zhuǎn)化成為成為 自身營養(yǎng)物質(zhì)自身營養(yǎng)物質(zhì)蚓糞（農(nóng)田肥料）蚓糞（農(nóng)田肥料） 蚯蚓在處理生活污水上的應用（下圖）蚯蚓在處理生活污水上的應用（下圖）微生物修復 土著微生物 外來微生物 基因工程菌 采用基因工程技術，將降解性質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到一些能在污水和受污染土壤中生存的菌體內(nèi)定向地構建高效降解難降解污染物的工程菌。 用于生物修復的其他生物 這些生物包括藻類、微型動物、植物等。難降解有機污染物和重金屬及其相應的降解轉(zhuǎn)化微生物適宜的環(huán)境條件 營養(yǎng) 微生物的生長需要維持一定量的C:N:P營養(yǎng) 物

16、質(zhì)及某些微量營養(yǎng)元素。 電子受體 環(huán)境中的有機污染物在微生物的作用下被氧化分解時需耗氧。 有毒有害有機污染物的化學性質(zhì) 污染現(xiàn)場和土壤的特性 微生物在環(huán)境污染治理中的作用 微生物對有機污染物的降解與轉(zhuǎn)化 微生物是自然界中的分解者，在好氧條件下，它能將有機污染物徹底氧化，分解成CO2、H2O、SO42-、PO43-、NO2-、NO3-等無機物。 在厭氧條件下，能將有機物降解，轉(zhuǎn)化成小分子有機酸、CO2、H2、CH4等。因此，微生物是生物修復中污染物降解的主力軍。 微生物對重金屬的轉(zhuǎn)化與固定 微生物雖然不能降解重金屬，但是可以降低其毒性，并可將其累積在菌體內(nèi)使之固定。 汞的去甲基化及還原 例如：藍

17、綠色假單胞菌、變形桿菌可使汞離子轉(zhuǎn)化成元素汞，經(jīng)10小時后揮發(fā)掉的汞可達75% 。假單胞菌K62能使無機汞和有機汞形成元素汞。 累積及固定重金屬 在微生物累積重金屬方面，已闡明同細胞內(nèi)金屬硫蛋白(Metalothioneins)簡稱MT有關，MT是一種低分子量的細胞質(zhì)蛋白，同Hg, Zn、Cd、Cu、Ag等重金屬有強烈的親和性，結果使重金屬富集并抑制其毒性。重金屬污染的菌根修復重金屬污染的菌根修復 大寶山：礦水隨意排放，攔泥壩形同大寶山：礦水隨意排放，攔泥壩形同虛設虛設 翁源縣上壩翁源縣上壩“癌癥村癌癥村”死者名單死者名單(1987-2005(1987-2005年計年計250250名名) )何

18、新韶何新韶 男，男，7676歲，歲，20052005年年4 4月死于食道癌月死于食道癌何兆南何兆南 男，男，4141歲，歲，20052005年年1 1月死于肺癌月死于肺癌梁壽財梁壽財 男，男，4040歲，歲，20042004年年8 8月死于肝癌月死于肝癌何先福何先福 男，男，2525歲，歲，20042004年年7 7月死于骨癌和肺癌月死于骨癌和肺癌何俾模何俾模 男，男，7979歲，歲，20042004年年5 5月死于食道癌月死于食道癌何來發(fā)何來發(fā) 男，男，7474歲，歲，20042004年年5 5月死于癌癥月死于癌癥何石保何石保 男，男，5151歲，歲，20042004年年3 3月死于食道癌月

19、死于食道癌曾細花曾細花 女，女，4242歲，歲，20042004年年1 1月死于肝癌月死于肝癌 廣東省珠江三角洲重金屬污染現(xiàn)狀廣東省珠江三角洲重金屬污染現(xiàn)狀 廣東省珠江三角洲重金屬污染現(xiàn)狀廣東省珠江三角洲重金屬污染現(xiàn)狀珠江三角洲農(nóng)田菜地土珠江三角洲農(nóng)田菜地土壤重金屬污染狀況壤重金屬污染狀況珠江三角洲農(nóng)田的重金屬污染嚴重珠江三角洲農(nóng)田的重金屬污染嚴重土壤污染導致部分地區(qū)土壤污染導致部分地區(qū)2020-30-30的蔬菜的蔬菜出現(xiàn)重金屬超標出現(xiàn)重金屬超標國內(nèi)外重金屬污染治理的現(xiàn)狀與問題國內(nèi)外重金屬污染治理的現(xiàn)狀與問題接種接種AM真菌真菌根際鈍化根際鈍化地上部累積地上部累積生物量增加生物量增加植物鈍化植

20、物鈍化植物提取植物提取植物修復（植物修復（Phytoremediation)Phytoremediation) 植物提取( Phytoextraction) 植物揮發(fā)(phytovolatilization) 植物穩(wěn)定或固化(Phytostabilization） 根系過濾 (Rhizofiltration ）植物修復的主要方式植物修復的主要方式 植物降解( Phytodegradation) ：植物吸收污染物后,在體內(nèi)同化污染物或釋放出某種酶,將有毒物質(zhì)降解為無毒物質(zhì) 植物提取( Phytoextraction)：指利用超積累植物從土壤中吸收重金屬,并將其轉(zhuǎn)運和儲存到該植株的可收割部分 植物

21、固定 ( Phytostabilization ) ：植物通過改變土壤的化學、生物、物理條件來抑制其中的污染物,使其發(fā)生沉淀或被束縛在腐殖質(zhì)上,減少它對生物和環(huán)境的危害 植物揮發(fā)( Phytovolatilization) ：植物吸收污染物后,將其降解,散發(fā)到大氣中,或把原先非揮發(fā)性的污染物變?yōu)閾]發(fā)性污染物送入大氣中 ,如有毒的Hg2+ 經(jīng)植物揮發(fā)后變成了低毒的Hg ,高毒的硒變成了低毒的硒化物氣體 根際根濾(Rhizofilt raction) ：通過植物根系吸收、沉淀水中的污染物來達到修復目的。它與植物提取的異同之處:都是使污染物在植物體表或體內(nèi)富集；但根濾只發(fā)生在植物根系或植物的水下部分

22、,而植物萃取引起的污染物的富集出現(xiàn)在植物地上部分,而不是在根系中。 2、典型的植物修復過程、典型的植物修復過程過程 修復目標 污染物介質(zhì) 污染物 所用植物 應用狀態(tài)植物提取 提取收集 土壤、污泥 , 蜈蚣草、遏藍菜 實驗室 污染物 沉積物 , 印度芥菜 中試試驗 ,根際過濾 提取收集 地下水, 放射性元素 印度芥菜 實驗室 污染物 地表水 重金屬 向日葵,水葫蘆 中試植物穩(wěn)定 污染物穩(wěn)定 土壤、污泥 , 印度芥菜 沉積物 ,、 向日葵、草 工程應用 植物揮發(fā) 從介質(zhì)中提 地下水,土壤 , 楊樹、樺樹 實驗室 取污染物揮 沉積物,污泥 印度芥菜 野外工程應用 發(fā)至空氣中 有機氯溶劑 3、典型重金

23、屬超積累植物 典型的超積累植物種元素 超積累植物元 植物種名 地上部分 素含量要求 元素含量 100 天藍遏藍菜 1800 1000 天藍遏藍菜 10200 1000 高山甘薯 12300 10000 粗脈葉澳洲堅果 51800 1000 九節(jié)木屬 47500 1000 圓葉遏藍菜 8200 10000 天藍遏藍菜 51600Se 100 蜈蚣草 2015 (mg/kg) 金屬元素 植物種 Cu 甘薯屬高山薯 異葉柔花 星香草 Cd 遏藍菜屬愛遏藍菜 Co 星香草 異葉柔花 Pb高山漆姑草屬高山漆姑草 遏藍菜屬圓葉遏藍菜 Ameica martitima var. balleri Mn澳洲堅果屬脈葉堅果 串珠藤屬紅莖串珠藤 Ni 九節(jié)屬套哇九節(jié) 葉下珠屬匍匐九節(jié)屬套哇九節(jié)珠 庭花菜庭芥屬貝托庭芥 Berkheya coddii Zn 遏藍菜屬愛遏藍菜 銅錢屬白銅錢 景大葉遏藍菜 遏藍菜屬短瓣遏藍菜 芥菜屬巴麗芥菜 堇菜屬蘆葦荃菜 景天屬東南景天 Se 黃氏屬總狀黃氏 Re 鐵芒其 As 風尾蕨科蜈蚣草 風尾蕨科大葉井口邊草