第4講固體廢物污染與管理系統(tǒng)

1、固體廢物管理與資源化固體廢物管理與資源化環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院胡胡 輝輝 楊家寬楊家寬 Tel 87542224；E-mail: ; 環(huán)境工程導(dǎo)論環(huán)境工程導(dǎo)論內(nèi)內(nèi) 容容p一、固廢來(lái)源與分類一、固廢來(lái)源與分類p二、常見(jiàn)二、常見(jiàn)MSW管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)6大功能要素大功能要素p三、三、MSW資源化思路與途徑資源化思路與途徑p四、四、 MSW生物轉(zhuǎn)化技術(shù)堆肥生物轉(zhuǎn)化技術(shù)堆肥/厭養(yǎng)發(fā)酵厭養(yǎng)發(fā)酵p五、五、 MSW熱轉(zhuǎn)化技術(shù)垃圾焚燒熱轉(zhuǎn)化技術(shù)垃圾焚燒p六、工業(yè)固廢資源化技術(shù)材料回收與利用六、工業(yè)固廢資源化技術(shù)材料回收與利用p七、農(nóng)業(yè)固廢資源化技術(shù)生物質(zhì)能七、農(nóng)業(yè)固廢資

2、源化技術(shù)生物質(zhì)能p八、固廢最終處置填埋八、固廢最終處置填埋一、固廢來(lái)源與分類一、固廢來(lái)源與分類一、固廢來(lái)源與分類一、固廢來(lái)源與分類p一一.基本概述基本概述 固體廢物固體廢物 指生產(chǎn)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的喪失原有利用價(jià)值或者指生產(chǎn)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的喪失原有利用價(jià)值或者雖未喪失利用價(jià)值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)和置雖未喪失利用價(jià)值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)和置于容器中的氣態(tài)物品、物質(zhì)以及法律、行政法規(guī)規(guī)定納入于容器中的氣態(tài)物品、物質(zhì)以及法律、行政法規(guī)規(guī)定納入固體廢物管理的物品、物質(zhì)。固體廢物管理的物品、物質(zhì)。來(lái)源來(lái)源 工業(yè)生產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn) ； 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 城市建設(shè)和居民生活；城市

3、建設(shè)和居民生活； 教育、科研等其他行業(yè)教育、科研等其他行業(yè)廢棄物廢棄物液態(tài)廢物液態(tài)廢物廢水廢水固體廢物管固體廢物管理體系理體系氣態(tài)廢物氣態(tài)廢物固態(tài)、半固態(tài)廢物固態(tài)、半固態(tài)廢物廢氣廢氣固體廢物固體廢物水環(huán)境管理水環(huán)境管理體系體系大氣環(huán)境管大氣環(huán)境管理體系理體系固體廢物常見(jiàn)分類固體廢物常見(jiàn)分類根據(jù)根據(jù)中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法(1995(1995年年公布公布, , 20042004年第一次修訂，并于年第一次修訂，并于20052005年年4 4月月1 1日實(shí)施。日實(shí)施。) )及國(guó)及國(guó)際慣例，可分為城市固體廢物、工業(yè)固體廢物、農(nóng)業(yè)固體際慣例，可分為城市固體

4、廢物、工業(yè)固體廢物、農(nóng)業(yè)固體廢物、危險(xiǎn)廢物等。廢物、危險(xiǎn)廢物等。危險(xiǎn)廢物危險(xiǎn)廢物固體廢物固體廢物一般固體廢物一般固體廢物腐蝕性、腐蝕性、毒毒 性、性、易燃性、易燃性、反應(yīng)性、反應(yīng)性、敏感性敏感性工業(yè)固體廢物工業(yè)固體廢物農(nóng)業(yè)固體廢物農(nóng)業(yè)固體廢物城市固體廢物城市固體廢物廢渣廢渣尾礦尾礦秸稈秸稈畜糞畜糞垃圾、糞便、垃圾、糞便、污泥、粉塵污泥、粉塵Solid wasteMunicipalIndustrialAgriculturalHazardous一、固廢來(lái)源與分類一、固廢來(lái)源與分類p一一.基本概述基本概述危險(xiǎn)性固體廢物危險(xiǎn)性固體廢物 指列入國(guó)家危險(xiǎn)廢物明錄或者根據(jù)國(guó)家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒指列入國(guó)家危險(xiǎn)廢

5、物明錄或者根據(jù)國(guó)家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有腐蝕性、毒性、易燃性、反別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有腐蝕性、毒性、易燃性、反應(yīng)性和感染性等一種或一種以上危險(xiǎn)特性，以及不排除具應(yīng)性和感染性等一種或一種以上危險(xiǎn)特性，以及不排除具有以上危險(xiǎn)特性的固體廢物。有以上危險(xiǎn)特性的固體廢物。城市固體廢物城市固體廢物城市垃圾城市垃圾 居民生活垃圾；居民生活垃圾； 商業(yè)垃圾；商業(yè)垃圾； 醫(yī)院垃圾；醫(yī)院垃圾； 市政維護(hù)和管理中產(chǎn)生的垃圾；市政維護(hù)和管理中產(chǎn)生的垃圾； 危險(xiǎn)垃圾危險(xiǎn)垃圾表表 城市生活垃圾的產(chǎn)生城市生活垃圾的產(chǎn)生來(lái)源來(lái)源主要成分主要成分產(chǎn)生過(guò)程產(chǎn)生過(guò)程城市垃圾種類城市垃圾種類居民居民廚余物、廚

6、余物、廢紙、廢紙、廢塑料、廢塑料、廢織物、廢織物、廢金屬、廢金屬、廢玻璃、廢玻璃、廢家具、廢家具、陶瓷瓦片陶瓷瓦片磚瓦渣土磚瓦渣土廢舊電器廢舊電器糞便等糞便等產(chǎn)生于城鎮(zhèn)居民生活過(guò)程產(chǎn)生于城鎮(zhèn)居民生活過(guò)程食品廢物、生活垃圾、爐灰食品廢物、生活垃圾、爐灰及某些特殊廢物及某些特殊廢物商業(yè)商業(yè)倉(cāng)庫(kù)、餐館、商場(chǎng)、辦公樓、旅倉(cāng)庫(kù)、餐館、商場(chǎng)、辦公樓、旅館、飯店及各類商業(yè)與維修業(yè)活館、飯店及各類商業(yè)與維修業(yè)活動(dòng)動(dòng)食品廢物垃圾、爐灰，某些食品廢物垃圾、爐灰，某些特殊廢物、偶爾產(chǎn)生危險(xiǎn)的特殊廢物、偶爾產(chǎn)生危險(xiǎn)的廢物廢物公共地區(qū)公共地區(qū)街道、小巷、公路、公園、游樂(lè)街道、小巷、公路、公園、游樂(lè)場(chǎng)、海灘及娛樂(lè)場(chǎng)所場(chǎng)、

7、海灘及娛樂(lè)場(chǎng)所垃圾及特殊廢物垃圾及特殊廢物城市建設(shè)城市建設(shè)居民樓、公用事業(yè)、工廠企業(yè)、居民樓、公用事業(yè)、工廠企業(yè)、建筑、舊建筑物拆遷修繕等建筑、舊建筑物拆遷修繕等建筑渣土、廢木料、碎磚瓦建筑渣土、廢木料、碎磚瓦及其他建筑材料及其他建筑材料水處理廠水處理廠給水與污水、廢水處理廠給水與污水、廢水處理廠水處理廠污泥水處理廠污泥。城市固體廢物（城市固體廢物（Municipal Solid Waste, MSW）二、常見(jiàn)二、常見(jiàn)MSW管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)6大功能要素大功能要素MSW管理系統(tǒng)功能要素管理系統(tǒng)功能要素waste generationstoragecollectiondisposalprocess

8、ing and recoverytransfer and transport 垃圾產(chǎn)生垃圾產(chǎn)生垃圾存放垃圾存放垃圾收集垃圾收集垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)處理與資源化處理與資源化處置處置二、常見(jiàn)二、常見(jiàn)MSWMSW管理系統(tǒng)管理系統(tǒng)6 6大功能要素大功能要素p一一.城市生活垃圾產(chǎn)量、組成及產(chǎn)量的變化城市生活垃圾產(chǎn)量、組成及產(chǎn)量的變化 Q = R P 式中式中:Q 某城市（地區(qū)）垃圾總產(chǎn)量（某城市（地區(qū)）垃圾總產(chǎn)量（ kg/d）；）； R 該城市（地區(qū)）垃圾產(chǎn)率，（該城市（地區(qū)）垃圾產(chǎn)率，（kg/人人d ）；）； P 該城市（地區(qū)）總?cè)丝跀?shù)該城市（地區(qū)）總?cè)丝跀?shù) 城市生活垃圾包括無(wú)機(jī)組份及有機(jī)組份；城市生活垃

9、圾包括無(wú)機(jī)組份及有機(jī)組份； 我國(guó)垃圾產(chǎn)量人均每天約我國(guó)垃圾產(chǎn)量人均每天約2Kg。討論問(wèn)題討論問(wèn)題： 生活水平與垃圾產(chǎn)生量的變化的關(guān)系？生活水平與垃圾產(chǎn)生量的變化的關(guān)系？生活水平的提高與環(huán)境意識(shí)的提高生活水平的提高與環(huán)境意識(shí)的提高垃圾存放源頭分類垃圾存放源頭分類垃圾收集高成本垃圾收集高成本垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)中轉(zhuǎn)站垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)中轉(zhuǎn)站浦東白蓮涇浦東白蓮涇中轉(zhuǎn)站中轉(zhuǎn)站北京市六里屯五路居垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站五路居轉(zhuǎn)運(yùn)站位于海淀北京市六里屯五路居垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站五路居轉(zhuǎn)運(yùn)站位于海淀區(qū)玉淵潭鄉(xiāng)五路居，距收集區(qū)平均距離是區(qū)玉淵潭鄉(xiāng)五路居，距收集區(qū)平均距離是8公里，距六公里，距六里屯填埋場(chǎng)里屯填埋場(chǎng)25公里，總建筑面積公里，總建筑面積355

10、7平方米。轉(zhuǎn)運(yùn)車平方米。轉(zhuǎn)運(yùn)車間是轉(zhuǎn)運(yùn)站的生產(chǎn)核心。主要處理海淀區(qū)的生活垃圾，間是轉(zhuǎn)運(yùn)站的生產(chǎn)核心。主要處理海淀區(qū)的生活垃圾，日處理量日處理量1500噸，年處理量約噸，年處理量約54.8萬(wàn)噸。萬(wàn)噸。垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具徐匯區(qū)龍水徐匯區(qū)龍水路碼頭路碼頭垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾船運(yùn)垃圾船運(yùn)到老港到老港垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具老港垃老港垃圾碼頭圾碼頭城市垃圾最終處理方法城市垃圾最終處理方法衛(wèi)生填埋衛(wèi)生填埋堆堆 肥肥焚焚 燒燒城城市市固固體體廢

11、廢物物收集、運(yùn)輸技術(shù)收集、運(yùn)輸技術(shù) 壓縮式壓縮式車輛車輛 非壓縮式非壓縮式管道輸送（真空、管道輸送（真空、氣力、水力）氣力、水力）前期分選前期分選分類收集分類收集家庭回收家庭回收集中手選集中手選破碎技術(shù)破碎技術(shù)常溫常溫低溫低溫濕式濕式物理分選物理分選篩分篩分重力分選重力分選磁力分選磁力分選光電分選光電分選摩擦分選摩擦分選浮選浮選堆肥堆肥甲烷甲烷CO2微生物微生物分解分解堆肥化堆肥化沼氣化沼氣化焚焚 燒燒熱熱 解解燃料燃料氣體氣體油油炭渣炭渣蒸汽蒸汽發(fā)電發(fā)電無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物金金 屬屬玻玻 璃璃有機(jī)物有機(jī)物紙紙 類類塑塑 料料橡橡 膠膠容器容器廢紙廢紙有用零件有用零件毒性物品毒性物品資源循環(huán)資源循環(huán)資

12、源回收資源回收資源化轉(zhuǎn)化資源化轉(zhuǎn)化衛(wèi)衛(wèi)生生填填埋埋圖圖 城市垃圾處理技術(shù)單元組成城市垃圾處理技術(shù)單元組成垃圾預(yù)處理與資源化垃圾預(yù)處理與資源化預(yù)處理單元操作預(yù)處理單元操作v 破碎：增加堆密度，增加后處理效率破碎：增加堆密度，增加后處理效率v 篩分篩分v 重力分選重力分選v 磁選磁選v 壓實(shí)壓實(shí)v 傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備破碎破碎 錘式破碎機(jī)錘式破碎機(jī)篩分篩分振動(dòng)篩振動(dòng)篩Unders, undersize, underflowOvers, oversize, overflow篩分篩分滾筒篩滾筒篩重力分選重力分選風(fēng)選風(fēng)選磁選設(shè)備Overhead Magnet傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備flat belt on cont

13、inuous idlers分工分選分工分選三、三、MSW資源化思路與途徑資源化思路與途徑Solid wastesSeparation andprocessingThermal, chemicaland biological transformation processesEnergyconversionlandfillRecoverable materialsProcessedcomponentsConversionproductsNon recoverable materialsNon recoverable materialsgasresiduesRecoverable conversio

14、n products and/or by-productsConstruction contributionsolid wastesFront endRear endEnergy conversionSolid Waste management HierarchyRecycling rates for different materials波紋紙板 Steps of Recyclable consumptionTrends in MSW Generation 1960 to 2001Waste Recycling Rates 1960-2001美國(guó)固廢管理的流程圖美國(guó)固廢管理的流程圖堆肥堆肥四

15、、四、 MSW生物轉(zhuǎn)化技術(shù)堆肥生物轉(zhuǎn)化技術(shù)堆肥/厭養(yǎng)發(fā)酵厭養(yǎng)發(fā)酵四、四、MSWMSW生物轉(zhuǎn)化技術(shù)堆肥生物轉(zhuǎn)化技術(shù)堆肥/ /厭養(yǎng)發(fā)酵厭養(yǎng)發(fā)酵p一一.城市生活垃圾生物轉(zhuǎn)化技術(shù)城市生活垃圾生物轉(zhuǎn)化技術(shù) 生物轉(zhuǎn)化技術(shù)是利用微生物對(duì)有機(jī)固體廢物的分解作用，生物轉(zhuǎn)化技術(shù)是利用微生物對(duì)有機(jī)固體廢物的分解作用，從而實(shí)現(xiàn)其無(wú)害化和資源化。從而實(shí)現(xiàn)其無(wú)害化和資源化。堆肥化處理技術(shù)堆肥化處理技術(shù)：依靠自然界中廣泛分布的一些微生物，人為依靠自然界中廣泛分布的一些微生物，人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物，通過(guò)生物化學(xué)作用，向穩(wěn)定地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物，通過(guò)生物化學(xué)作用，向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程。的腐殖質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化過(guò)程

16、。沼氣化處理技術(shù)：沼氣化處理技術(shù)：將固體廢物中的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪將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)境中中(即厭氧發(fā)酵即厭氧發(fā)酵)，經(jīng)多種微生物的作用，生成以甲烷為主的，經(jīng)多種微生物的作用，生成以甲烷為主的氣體混合物的過(guò)程。氣體混合物的過(guò)程。好氧堆肥原理好氧堆肥原理+精制處理精制處理后篩分后篩分磨細(xì)磨細(xì)加入植物養(yǎng)分加入植物養(yǎng)分尾氣尾氣排放排放通風(fēng)通風(fēng)殘?jiān)鼩堅(jiān)鼭B濾液循環(huán)滲濾液循環(huán)農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè),園林利用園林利用回收和處置回收和處置不可堆肥物不可堆肥物分類收集有機(jī)垃圾分類收集有機(jī)垃圾一次發(fā)酵一次發(fā)

17、酵混合城市固體廢物混合城市固體廢物預(yù)處理預(yù)處理破碎破碎篩選篩選手工分離手工分離磁選磁選過(guò)濾脫臭過(guò)濾脫臭二次（熟化）發(fā)酵二次（熟化）發(fā)酵通風(fēng)通風(fēng)圖圖 城市固體廢物堆肥化過(guò)程典型工藝流程城市固體廢物堆肥化過(guò)程典型工藝流程杭州市機(jī)械化堆肥處理技術(shù)杭州市機(jī)械化堆肥處理技術(shù)堆肥的微生物過(guò)程堆肥的微生物過(guò)程Mesophilic bacteriathermophilic bacteriaActinomycetes and molds嗜溫性細(xì)菌高溫菌放線菌堆肥系統(tǒng)堆肥系統(tǒng)Windrow Composting（條垛式）（條垛式）式式Aerated Static Pile CompostingIn-vessel

18、composting systems五、五、 MSW熱轉(zhuǎn)化技術(shù)垃圾焚燒熱轉(zhuǎn)化技術(shù)垃圾焚燒五、五、 MSWMSW熱轉(zhuǎn)化技術(shù)垃圾焚燒熱轉(zhuǎn)化技術(shù)垃圾焚燒p一一.城市固體廢物焚燒技術(shù)城市固體廢物焚燒技術(shù) 是實(shí)現(xiàn)固體廢物減量化、資源化和無(wú)害化的有效方式。是實(shí)現(xiàn)固體廢物減量化、資源化和無(wú)害化的有效方式。 主要生成物主要生成物： 灰渣和灰渣和CO2， 另有少量的其它二次污染物質(zhì)。另有少量的其它二次污染物質(zhì)。 焚燒裝置焚燒裝置： 垃圾焚燒爐垃圾焚燒爐 實(shí)實(shí) 例例：深圳清水河垃圾焚燒發(fā)電廠深圳清水河垃圾焚燒發(fā)電廠 引進(jìn)日本三菱重工成套焚燒處理設(shè)備，焚燒爐采用馬丁逆引進(jìn)日本三菱重工成套焚燒處理設(shè)備，焚燒爐采用馬丁

19、逆向往復(fù)爐排。向往復(fù)爐排。2臺(tái)日處理能力為臺(tái)日處理能力為150 t的焚燒爐，日處理垃圾的焚燒爐，日處理垃圾300 t，可處理深圳市，可處理深圳市25%的垃圾。的垃圾。A Typical continuous-feed mass-fired municipal Combustor深圳清水河垃圾焚燒發(fā)電廠引進(jìn)日本三菱重引進(jìn)日本三菱重工成套焚燒處理工成套焚燒處理設(shè)備，焚燒爐采設(shè)備，焚燒爐采用馬丁逆向往復(fù)用馬丁逆向往復(fù)爐排。爐排。2臺(tái)日處臺(tái)日處理能力為理能力為150 t的焚燒爐，日處的焚燒爐，日處理垃圾理垃圾300 t，可處理深圳市可處理深圳市25%的垃圾。的垃圾。焚燒煙氣控制系統(tǒng)及二焚燒煙氣控制系統(tǒng)

20、及二噁噁英英多氯二苯并二惡英（簡(jiǎn)稱多氯二苯并二惡英（簡(jiǎn)稱PCDDs）和多氯二苯并呋喃（簡(jiǎn)稱）和多氯二苯并呋喃（簡(jiǎn)稱PCDFs）。）。氯帶三環(huán)含氧芳香烴化合物氯帶三環(huán)含氧芳香烴化合物 （210種）What are Dioxins and Furans (PCDD/PCDFs)?Polychlorinated dibenzodioxin(PCDD)75 possible PCDD isomersPolychlorinated dibenzofuran(PCDF)135 possible PCDF isomersAir Pollution Control System and Control PCD

21、D/PCDFsWhat are Dioxins and Furans (PCDD/PCDFs)?2,3,7,8-TCDDHow do Dioxins and Furans form ?焚燒煙氣控制系統(tǒng)及焚燒煙氣控制系統(tǒng)及二噁英二噁英p一一. 形成機(jī)理形成機(jī)理 二噁英的形成與加熱相聯(lián)系，在含有二噁英的形成與加熱相聯(lián)系，在含有Cl、C、H、O的任何情的任何情形下都能產(chǎn)生微量的形下都能產(chǎn)生微量的PCDD/Fs。其形成可能有四種情況：。其形成可能有四種情況：原料輸入中產(chǎn)生；原料輸入中產(chǎn)生；均相氣相反應(yīng)形成二噁英；均相氣相反應(yīng)形成二噁英；通過(guò)有機(jī)前驅(qū)物（如苯酚、通過(guò)有機(jī)前驅(qū)物（如苯酚、PAH乙炔等）而形

22、成；乙炔等）而形成；在整個(gè)合成過(guò)程（包括灰分碳、氯源和金屬催化）中形成。在整個(gè)合成過(guò)程（包括灰分碳、氯源和金屬催化）中形成。p二二. 控制方式控制方式 500-700時(shí)原料或形成中停留時(shí)原料或形成中停留2S以內(nèi)；溫度為以內(nèi)；溫度為850或或1S內(nèi)達(dá)到內(nèi)達(dá)到1000時(shí)，優(yōu)良燃燒狀態(tài)中，二噁英將被分解。時(shí)，優(yōu)良燃燒狀態(tài)中，二噁英將被分解。用靜電除塵或袋式除塵器也能減少二噁英的排放量；用靜電除塵或袋式除塵器也能減少二噁英的排放量；用抑制添加劑：尿素、石灰石等也能抑制二噁英的產(chǎn)生。用抑制添加劑：尿素、石灰石等也能抑制二噁英的產(chǎn)生。三三. .垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化垃圾焚燒飛灰的穩(wěn)定化/ /固定化固定化 水泥固化；水泥固化； 重金屬螯合劑；重金屬螯合劑； 熔融固化熔融固化(6) Air Pollution Control System and Control PCDD/PCDFsAir pollution Control ApproachesSource Separation: PVC, Cl, BrCombustion Control: Temperature, Time, TurbulenceCatalytic Combust