固體廢物處理及處置第一章

1、固體廢物處理及處置第一章第一頁，共60頁。 課程性質(zhì)與要求本課程為環(huán)境工程專業(yè)主要課程之一。主要內(nèi)容有：（1）固體廢物的預處理技術(shù)與方法：固廢的收集、運輸、貯存；固廢的壓實、破碎、分選；（2）固體廢物的固化與化學處理；（3）固體廢物資源化技術(shù)和應用，包括焚燒、熱解、堆肥、厭氧發(fā)酵等；（4）固體廢物的資源化與綜合利用；（5）固體廢物最終處置技術(shù)。通過課程學習，要求掌握固體廢物處理與處置的原則和主要方法，在學習理論知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合方法實例，做到理論與實際應用相互結(jié)合。2.課程為考查課，理論課40學時。3.期末成績構(gòu)成：出勤（30%）、課堂討論（20%）、課后作業(yè)（10%）及期末考試（40%）第二

2、頁，共60頁。主要參考書目莊偉強、劉愛軍主編. 固體廢物處理與處置, 化學工業(yè)出版社羋振明，高忠愛，祁夢蘭等主編. 固體廢物處理與處置, 高等教育出版社寧平主編,固體廢物處理與處置 ,高等教育出版社第三頁，共60頁。緒論固體廢物的概念與分類工業(yè)固體廢物的來源及性質(zhì)城市垃圾的來源及性質(zhì)危險廢物的來源及性質(zhì)固體廢物的國內(nèi)外現(xiàn)狀固體廢物的污染及控制固體廢物的管理與技術(shù)政策第四頁，共60頁?！靖拍睢抗腆w廢物 危險固體廢物3R: Reduce,Reuse,Recycl原則; 3C: Clean,Cycle,Control原則; 3化:減量化,無害化,資源化,原則. 全過程管理【其它】 固體廢物的分類；固

3、體廢物的處理處置方法；固體廢物管理制度；我國固體廢物管理標準。本章重點第五頁，共60頁。固體廢物的概念與分類 固體廢物（Solid wastes）的定義 在社會的生產(chǎn)、流通、消費等一系列活動中產(chǎn)生的一般不再具有原使用價值而被丟棄的以固態(tài)和漿狀賦存的物質(zhì)。固體廢物與高濃度廢水怎么區(qū)分?固體廢物，就是固態(tài)的污染物。廣義上還包括固體容器中的液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)，還有半流體狀態(tài)的廢物，如處理過的剩余污泥。高濃度廢水，是流體狀態(tài)的，其中的固體雜質(zhì)可以用格柵濾網(wǎng)、沉淀之類常規(guī)去除。第六頁，共60頁。固體廢物的來源 固體廢物生產(chǎn)生活其它活動來 源性質(zhì)、特征 喪失原有利用價值 拋棄或放棄 固態(tài)、半固態(tài)、置于容器中的

4、氣 態(tài)物品、物質(zhì) 法律、行政法規(guī)規(guī)定納入固體廢 物管理的物品、物質(zhì)固體廢棄物問題是伴隨著人類文明發(fā)展而發(fā)展的“放錯地點的原料”，“廢”具有時間和空間的相對性第七頁，共60頁。第八頁，共60頁。第九頁，共60頁。第十頁，共60頁。第十一頁，共60頁。 固體廢物的來源（1）生產(chǎn)活動不能完全利用的資源天然資源從開采到成為各種產(chǎn)品，最終利用率僅為2030%，在開采和各種加工過程中，未能完全利用的部分即成為各個環(huán)節(jié)中的廢物，以鐵礦石的開采和冶煉為例：首先要開采鐵礦石，產(chǎn)生所謂的采礦廢石；再經(jīng)選礦處理，又有選礦尾礦；在煉鐵和煉鋼過程中產(chǎn)生高爐礦渣和鋼渣，鋼鐵的機械加工又產(chǎn)生金屬碎屑等。超過使用壽命的產(chǎn)品任

5、何產(chǎn)品都有一定的使用壽命，并且，隨著技術(shù)的進步，產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度也越來越快，這都加劇了固體廢物的排量。第十二頁，共60頁。固體廢物的來源鐵礦石的開采與冶煉 在我國，貧鐵礦石的工業(yè)開采要求含鐵量大于20，高爐冶煉要求大于60，這就需要在開采礦石后通過選礦進行富集。某鐵礦原礦含鐵30，精礦含鐵60，選礦回收率為85，以年產(chǎn)300萬噸鐵金屬量計算：選礦廠產(chǎn)出鐵金屬量：30085352.94（萬t/a）；進入選礦廠的礦石量：352.94/30%=1176.47（萬t/a）;進入冶煉廠的精礦量：30060500（萬t/a）；選礦廠排出的尾礦量： 1176-500=676（萬t/a）。第十三頁，共60頁

6、。固體廢物的來源 冶煉廠根據(jù)精礦中的非鐵組分酸、堿性，又要加入相反的熔劑礦石造渣，加上鐵精礦中的非鐵組分，又會產(chǎn)生 （500-352.94=147.06）+147.060.5=221.09（萬t高爐渣）； 即生產(chǎn)300萬噸鐵要產(chǎn)生676萬噸尾礦和221.09萬噸高爐渣，合計897.09萬噸固廢，平均每噸鐵為2.99噸，我國每年鋼鐵產(chǎn)量為1億噸，此類固廢即可達3億噸左右。（若均以開采原礦計算） 其它資源的利用情況也大體如此！第十四頁，共60頁。 固體廢物的來源（2）生活活動 生活活動所產(chǎn)生的固體廢物主要是指城市垃圾。在發(fā)達國家，由于城市化水平和消費水平較高，城市生活垃圾的增長十分迅速，如美國城市

7、垃圾的排量已經(jīng)達到每年60億t，韓國在其快速發(fā)展時期，生活垃圾的年增長率高達11%。我國處于高速發(fā)展階段，1999年底，我國城市已達668個，人口為3.76億，城市化水平30.9。目前全國城市人均年產(chǎn)生活垃圾約440kg，且以平均810的速度增長，而無害化處理率僅3左右。第十五頁，共60頁。固體廢物的來源我國較發(fā)達地區(qū)城市垃圾的增長速度更為驚人：廣州僅塑料垃圾90年為11噸日，現(xiàn)已達755噸日；北京93年城市垃圾431噸，95年達71萬噸，2000年550萬噸。目前，全國約70的城市為垃圾所包圍。垃圾堆存量已累計達60億t，占地約5億m2。隨著城市化進程的加快，到2020年我國城市化水平預計將

8、達60，城市垃圾的排放總量也將達到一個新的更大值。第十六頁，共60頁。 國內(nèi)外主要城市垃圾產(chǎn)生量城市名稱東京紐約巴黎北京武漢廣州垃圾量（104kg/d）300024009001200400350（沈陽）20092010201120122013垃圾量（t/d）51935483626270137192第十七頁，共60頁。固體廢物的分類按不同的分類方法可有不同的分類，如：按化學組成：有機廢物(organic waste)，無機廢物（abio-waster ）按形態(tài)：固態(tài)廢物(solid waste )，泥狀廢物（earthy waste）按來源：工業(yè)固廢、礦業(yè)固廢、城市垃圾、農(nóng)業(yè)固廢、放射性固廢、有

9、害固廢（六種） 第十八頁，共60頁。固體廢物按來源分類工業(yè)固體廢物礦業(yè)固體廢物農(nóng)業(yè)固體廢物城市固體廢物放射性固體廢物有害固體廢物 冶金固體廢物、燃料灰渣、化學工業(yè)固體廢物、石油工業(yè)固體廢物、食品工業(yè)固體廢物、其它生活垃圾、城建渣土、商業(yè)固體廢物、糞便第十九頁，共60頁。有害固體廢物（危險固體廢物）危險固體廢物 泛指放射性廢物之外，具有毒性、易燃性、反應性、腐蝕性、爆炸性、傳染性因而可能對人類的生活環(huán)境產(chǎn)生危害的廢物。第二十頁，共60頁。 sharp wasteinfectivity wastechemistry waste druggery waste biologic wasteradwas

10、teglass wasteplastic wasteHazardous waste 第二十一頁，共60頁。廢物類型危害神經(jīng)系統(tǒng)危害腸胃系統(tǒng)危害呼吸系統(tǒng)損傷皮膚死亡農(nóng)藥廢物HHH溴代甲烷H有機磷農(nóng)藥HHH有機氯除草劑H多氯聯(lián)苯H氰化物廢物HH鋅、銅、硒、鉻、鎳HHH砷HHH有機鉛化物HH汞HHH鎘HHH鹵代有機物HH非鹵化揮發(fā)有機物HH危險廢物對健康的危害第二十二頁，共60頁。元素特點與實例砷劇毒類金屬。主要來源于各種含砷化合物的加工和處理汞劇毒重金屬。氯堿、電氣、染料等工業(yè)排出的廢物中均有較高含量的汞鎘重金屬毒物。來源于鋼鐵生產(chǎn)、電鍍、汽車及染料等工業(yè)排放的廢物鉻六價鉻毒性較大。來源于染料生產(chǎn)

11、、鋼鐵生產(chǎn)、皮革鞣制、電鍍等廢物鉛重金屬廢物。染料生產(chǎn)、鉛冶煉及其他金屬加工過程中排出的廢物硒有毒的類金屬。主要來源于鐵、銅、鉛及其合金生產(chǎn)中排出的廢物錳重金屬毒物。主要來源于鋼鐵冶煉、合金制造、化學工業(yè)所排放的廢物鎳重金屬毒物。主要來源于一些金屬板的廢物鉈有毒重金屬。來源于含鉈合金生產(chǎn)過程排放的廢物危險廢物中常見的有毒重金屬元素第二十三頁，共60頁。 固體廢物的污染及其控制固體廢物污染途徑固體廢物污染危害固體廢物污染特點固體廢物污染控制第二十四頁，共60頁。固體廢物污染途徑固體廢物主要是通過污染氣、水、土壤來間接危害人類的。圖11為化學物質(zhì)型固體廢物的主要污染途徑(Polluting mod

12、e of chemical solid wastes)。圖12為病原體型固體廢物的主要污染途徑(Polluting mode of pathogenic solid wastes)。從污染途徑來看，固體廢物的危害不具有直接性，這也是固體廢物在很長時期沒有受到足夠重視的原因。第二十五頁，共60頁。圖1-1 化學物質(zhì)型固體廢物的主要污染途徑(Polluting mode of chemical solid wastes)第二十六頁，共60頁。圖1-2 病原體型固體廢物的主要污染途徑(Polluting mode of pathogenic solid wastes )第二十七頁，共60頁。固體廢物

13、污染危害 主要表現(xiàn)在五個方面： 侵占土地(catch trespassing on land)污染土壤(pollution soil)污染水體(pollution water bodies)污染大氣(pollution atmosphere)影響環(huán)境衛(wèi)生(archetypes environmental health)第二十八頁，共60頁。（1）侵占土地(catch trespassing on land)截至1994年，我國工礦業(yè)固體廢物累計堆放量達66億噸，占地6萬多公頃。另據(jù)2001年全國環(huán)境狀況公報公布，我國已有三分之二的城市處于垃圾包圍之中，垃圾堆存占地累計達75萬畝。（15畝=1公

14、頃）第二十九頁，共60頁。（2）污染土壤(pollution soil)主要通過淋濾作用和細菌分解進入土壤。70年代，美國的密蘇里州，將混有四氯二苯-對二惡英廢渣的瀝青鋪路，造成土壤中深達60cm的污染，致使大批牲畜死亡，人產(chǎn)生各種怪疾，后美國環(huán)保局花3300萬美元，買下該城鎮(zhèn)的全部地產(chǎn)，居民搬遷，并給予賠償。第三十頁，共60頁。污染水體(pollution water bodies)主要通過浸漬、滲濾作用與細菌分解作用進入水體。美國的羅芙運河（Love Canal）事件19301953年，美國胡光化學工業(yè)公司在紐約州尼亞加拉瀑布附近的羅芙運河廢潭谷填埋了2800多噸桶裝有害固廢，1953年填

15、平覆土，在上面興建了學校和住宅。1978年，由于大雨和融化的冰雪造成有害廢物外溢，以后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)該地區(qū)井水變臭，嬰兒畸型，居民身患怪疾。檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：該地區(qū)大氣中有害物濃度超標500多倍，有毒物質(zhì)82種，致癌物質(zhì)11種。由此，總統(tǒng)頒布緊急法令，封閉住宅，關(guān)閉學校，居民全部遷居，撥款2700萬元補救治理。第三十一頁，共60頁。污染水體(pollution water bodies)我國一家鐵合金廠其鉻渣堆場缺乏防滲措施，6價鉻污染了20多km2的地下水，致使7個村1800多眼井無法飲用，工廠先后花費7000萬元用于賠款和補救。我國某錫礦：含砷廢渣長期堆放，滲濾污染水井，曾一次造成308人中毒，6

16、人死亡。第三十二頁，共60頁。污染大氣(pollution atmosphere)主要通過漂逸擴散、焚燒處理進入大氣尾礦庫（壩）的揚塵，甚至能形成局部沙塵暴；固體廢物焚燒引起的二惡英污染。 第三十三頁，共60頁。影響環(huán)境衛(wèi)生(archetypes environmental health)主要是感官污染并引起疾病傳播 中國工業(yè)固體廢物綜合利用率很低，對300個城市進行統(tǒng)計，城市垃圾處理率僅占產(chǎn)量的63%，無害化處理率平均只有20%，50%以上垃圾堆存在城市死角，98%以上的垃圾、糞便未經(jīng)無害化處理進入環(huán)境，導致傳染病菌繁殖，對人們的健康構(gòu)成威脅。 第三十四頁，共60頁。固廢污染的特點固廢是各種

17、污染的終態(tài)(final state) 具有潛在(latency)和長期的(extended)危害性 在自然條件影響下，固廢中的有害成份會轉(zhuǎn)入大氣、水體和土壤，參與生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán) 必須全過程管理(Integrated Management ) 由于固體廢物的上述特點，決定了從其產(chǎn)生運輸處理貯存處置的每一個環(huán)節(jié)都有可能產(chǎn)生新的污染，因此必須全過程妥善管理。第三十五頁，共60頁。固體廢物的污染控制(pollution control)主要從兩個方面：一是控制污染二是綜合利用(comprehensive utilization) 主要措施有四個：改革生產(chǎn)工藝發(fā)展物質(zhì)再循環(huán)利用工藝綜合利用進行無害化

18、處理與處置第三十六頁，共60頁。改革生產(chǎn)工藝包括三個方面采用清潔生產(chǎn)如苯胺生產(chǎn)，原采用鐵粉還原，產(chǎn)生2.5噸鐵泥噸產(chǎn)品，改用流化床氣相加氫工藝，固廢5kg噸產(chǎn)品。采用精料如：提高鐵精礦品位，可降低熔劑和焦炭用量。實際上就減少了高爐渣的產(chǎn)生量。提高產(chǎn)品質(zhì)量延長使用壽命，減少固廢產(chǎn)生量。 第三十七頁，共60頁。發(fā)展物質(zhì)循環(huán)利用工藝(Materials recycling & utilization technology)固廢有“放錯地方的資源”之稱，將第一種產(chǎn)品的廢物作為第二種產(chǎn)品的原料，依次推之，既可減少固廢量，又達到了節(jié)約資源的目的。如火電廠建粉煤灰制品廠；煉鐵廠建礦渣水泥廠。 第三十八頁，共

19、60頁。綜合利用(comprehensive utilization)硫鐵礦燒渣：可回收鐵，剩余部分主要含硅、鋁，可作建材制品；廢膠片：可回收銀廢催化劑：回收鉑第三十九頁，共60頁。進行無害化(Detoxification)處理經(jīng)焚燒、熱解、氧化還原等處理，將固廢中的有害組分轉(zhuǎn)化為無害或達到排放標準。第四十頁，共60頁。固體廢物處理處置方法固體廢物處理(processing method) 固體廢物處理是指將固體廢物轉(zhuǎn)變成適于運輸、利用、儲存或最終處置的過程。物理處理(physical treatment)化學處理(chemical treatment)生物處理(biologic treatm

20、ent)熱處理(heat treatment)固化處理(curing process)第四十一頁，共60頁。第四十二頁，共60頁。固體廢物處置(disposition method) 固體廢物處置是指最終處置或安全處置，是固體廢物污染控制的末端環(huán)節(jié)，是解決固體廢物的歸宿問題。海洋處置(sea bed disposal)：深海投棄和海上焚燒陸地處置(disposal by land)：土地耕作，工程庫或貯留池貯存，土地填埋和深井灌注等第四十三頁，共60頁?？刂乒腆w廢物污染的技術(shù)政策我國的技術(shù)政策主要是“三化”，即無害化，資源化，減量化，并在相當長的時間內(nèi)以無害化為主；我國技術(shù)政策的發(fā)展趨勢是：從

21、無害化走向資源化，資源化是以無害化為前提的，無害化和減量化則應以資源化為條件。第四十四頁，共60頁。無害化（ Detoxification ）基本任務：將固體廢物通過工程處理，達到不損害人體健康，不污染周圍自然環(huán)境（包括原生環(huán)境與次生環(huán)境）處理工程：垃圾的焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥、糞便的厭氧發(fā)酵，有害廢物的熱處理和解毒處理等第四十五頁，共60頁。無害化(Detoxification) 所謂“害”，應包括兩個方面的含義：一是對人和動物的直接危害，如傳播疾病，引起火災等；二是對環(huán)境的危害，如占用土地，污染土壤，水體和空氣等。如有害固體廢物的固化處理即主要是一種無害化處理第四十六頁，共60頁。減量化（

22、Abatement ）基本任務：通過適宜的手段減少和減小固體廢物的數(shù)量和容積。實現(xiàn)戰(zhàn)略：固體廢物的處理利用減少固體廢物的產(chǎn)生“末端”“前端”第四十七頁，共60頁。資源化（ reclamation ）基本任務：采取工藝措施從固體廢物中回收有用的物質(zhì)能源原則：技術(shù)是可行的；經(jīng)濟效益比較好，有較強的生命力，廢物盡可能在排放源就近利用，以節(jié)省貯放、運輸?shù)冗^程投資；“資源化”產(chǎn)品應符合國家相應產(chǎn)品的質(zhì)量標準。第四十八頁，共60頁。資源化(reclamation)經(jīng)濟效益明顯如美國的主要固廢資源化，年效益12億美元。我國廢金屬資源累計量已達6億多噸，可利用的為3500萬噸，價值220億元。回收1噸廢紙可再

23、造800kg紙，等于少砍17棵大樹，節(jié)約240kg純堿；回收1噸玻璃，可節(jié)約石英砂720kg，純堿250kg，長石粉60kg，煤10噸，電300度。第四十九頁，共60頁。第五十頁，共60頁。固體廢物管理第五十一頁，共60頁。“3R”原則減量化原則（Reduce） 減少廢棄物的產(chǎn)生再使用原則（Reuse） 要求制造產(chǎn)品能夠以初始的形式被反復使用。抵制當今世界一次性用品的泛濫。再循環(huán)原則（Recycle） 要求生產(chǎn)出來的物品在完成其使用功能后能重新變成可以利用的資源，而不是不可恢復的垃圾。再循環(huán)原則分兩種情況（1）原級再循環(huán)，即用來生產(chǎn)同種類型的新產(chǎn)品；（2）次級再循環(huán)，將廢物資源轉(zhuǎn)化成其它產(chǎn)品原料。第五十二頁，共60頁。全過程管理 指對固體廢物的產(chǎn)生、收集、運輸、利用、貯存、處理和處置的全過程及各個環(huán)節(jié)都實行控制管理和開展污染防治。 如：對危險廢物，包括對其鑒別、分析、監(jiān)測、實驗等環(huán)節(jié)；對其處理、處置，包括廢物的接收、驗查、殘渣監(jiān)督、操作和設施的關(guān)閉各環(huán)節(jié)的管理。第五十三頁，共60頁