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第六章
固體廢物污染及其治理?xiàng)壷疄楹Α找鎳?yán)重的環(huán)境問(wèn)題用之為寶——重新認(rèn)識(shí)的資源前景昔日垃圾場(chǎng)今日生態(tài)園?第六章固體廢物污染及其防治概述固體廢物污染的分類固體廢物的污染狀況固體廢物的污染與危害固體廢物污染的控制我國(guó)控制固體廢物污染的技術(shù)政策固體廢物處理、處置的方法固體廢棄物管理????1、固體廢物(簡(jiǎn)稱廢物)概念:是指社會(huì)的生產(chǎn)、流通、消費(fèi)等一系列活動(dòng)中產(chǎn)生的一般不再具有原使用價(jià)值而被丟棄的以固態(tài)或泥狀賦存的物質(zhì)。(BiosolidorSolidWaste)一、概述?活動(dòng)產(chǎn)生廢渣(Residue)生活活動(dòng)產(chǎn)生垃圾(Trash)污水污泥(SewageSludge)?2.固體廢棄物產(chǎn)生的必然性:
人類在索取、利用自然資源時(shí),限于實(shí)際需要和技術(shù)條件,必然丟棄一部分材料。
產(chǎn)品有使用壽命。?按組成:有機(jī)固體廢棄物無(wú)機(jī)固體廢棄物按形態(tài):固態(tài)固體廢棄物半固態(tài)固體廢棄物按來(lái)源:工業(yè)固體廢棄物農(nóng)業(yè)固體廢棄物城市固體廢棄物按危害性:一般固體廢棄物(常規(guī)固體廢棄物)、有毒有害固體廢棄物(危險(xiǎn)固體廢棄物)
二、固體廢棄物的分類?我國(guó)固體廢物的分類的方法:(一)工業(yè)固體廢棄物1.定義:在工業(yè)生產(chǎn)和加工過(guò)程所產(chǎn)生的廢渣、碎屑、污泥。2.分類:常規(guī)工業(yè)固體廢棄物有毒有害工業(yè)固體廢棄物:含有毒性物質(zhì):如Cd、Hg、As、Pb含有傳染性物質(zhì):如病毒、害蟲含有易燃物:含有腐蝕性強(qiáng)的物質(zhì):含有易爆物:?放射性強(qiáng)的有毒有害工業(yè)固體廢棄物
含人工放射性元素:含天然放射性元素:?(二)城市固體廢棄物:居民生活、商業(yè)活動(dòng)、市政建設(shè)與維護(hù)、機(jī)關(guān)辦公等產(chǎn)生的固體廢棄物。
(三)農(nóng)業(yè)固體廢棄物固體廢棄物:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜禽飼養(yǎng)、農(nóng)副產(chǎn)品加工、農(nóng)村居民生活產(chǎn)生的固體廢棄物。?三、固體廢物的狀況1.國(guó)外固體廢棄物:量——增加:年增長(zhǎng)2.5%質(zhì)——日趨復(fù)雜;燃料中無(wú)機(jī)成分減少;消費(fèi)類型由節(jié)約型向消費(fèi)型轉(zhuǎn)變處理費(fèi)用十分昂貴:人工、機(jī)械、用地……?2.國(guó)內(nèi)固體廢棄物:增長(zhǎng)速度——快:年增長(zhǎng)10%經(jīng)濟(jì)成分的含量——低,可資源化部分少成分變化——快:燃料結(jié)構(gòu)變化、消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化成分季節(jié)性波動(dòng)——大?固體廢物污染總體的特點(diǎn):1、資源性;2、污染的“特殊性”;3、嚴(yán)重的危害性,危險(xiǎn)廢物的危害性更強(qiáng)?1、固體廢棄物中的污染物有害微生物:病毒、致病菌、寄生蟲卵……無(wú)機(jī)污染物:重金屬……有機(jī)污染物:致癌物……其他污染物:氮、磷、放射性物質(zhì)、具有惡臭的物質(zhì)四、固體廢物的污染與危害?(1)侵占大量土地
據(jù)統(tǒng)計(jì),美國(guó)為200萬(wàn)公頃,原蘇聯(lián)為100萬(wàn)公頃,至1991年我國(guó)僅廢渣、煤矸石、尾礦堆積量達(dá)59.6億噸,占地50539公頃,出現(xiàn)了固體廢物與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)爭(zhēng)地的矛盾。我國(guó)許多城市利用四周郊區(qū)設(shè)置垃圾堆場(chǎng),也侵占了大量農(nóng)田、林地。據(jù)1985年航空遙感技術(shù)調(diào)查,廣州市近郊地面堆放的各類固體廢物,占地165.8公頃,其中,僅垃圾堆就有69.04公頃。2、危害?(2)污染土壤廢物及其滲出液和濾液所含有的有毒物質(zhì)會(huì)改變土壤質(zhì)的和結(jié)構(gòu),影響土壤中微生物的活動(dòng),有礙植物根系的生長(zhǎng),或在植物機(jī)體內(nèi)積蓄。?例11964年,英國(guó)威爾士北部康衛(wèi)盤地,某鉛尾礦場(chǎng)由于雨水沖刷,破壞了大片肥沃的草原,土壤鉛含量超過(guò)極限(0.05%)一百多倍,嚴(yán)重地污染了植物和牲畜,造成該草原廢棄,不能再放牧。例2二十世紀(jì)80年代,我國(guó)內(nèi)蒙古的某尾礦堆污染了大片土地,造成一個(gè)鄉(xiāng)的居民被迫搬遷。據(jù)報(bào)道,我國(guó)工業(yè)廢渣污染的農(nóng)田已達(dá)25萬(wàn)畝。?(3)污染水體
直接把固體廢物傾倒入河流、湖泊、海洋造成堆水體的污染。固體廢物還可以隨降水和地表徑流或隨風(fēng)飄遷進(jìn)入水體使地表水污染;隨瀝滲水進(jìn)入土壤則使地下水污染。?例1羅芙運(yùn)河(lovecanal)事件是典型的固體廢物污染地下水的事件。1930~1953年,美國(guó)一家化學(xué)工業(yè)公司,在紐約州尼亞加拉瀑布附近的羅芙運(yùn)河廢河谷填埋了2800多噸桶裝的硫化物、氯化物等廢棄物。1953年填平覆土之后,贈(zèng)送給一個(gè)教育機(jī)構(gòu),在此之后的25年內(nèi),這里建起了1200棟房屋和一所學(xué)校。
?在1978年,一種黑色的污液外溢,然后,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)該地區(qū)井水變臭,嬰兒畸型,居民患怪異疾病,大氣中有害物質(zhì)濃度超標(biāo)500多倍,測(cè)出氯仿、三氯苯酚、溴二甲烷等有毒物質(zhì)82種,致癌物質(zhì)11種。1978年,美國(guó)總統(tǒng)頒布了一項(xiàng)緊急法令,封閉住宅,關(guān)閉學(xué)校,710多戶居民遷出避難,并撥款2700萬(wàn)元補(bǔ)救治理。?例2我國(guó)一家鐵合金廠的鉻渣堆放場(chǎng),由于缺乏防滲措施,六價(jià)鉻污染了20多平方公里地下水,致使7個(gè)自然村的1800多眼水井無(wú)法飲用。工廠先后花費(fèi)7000多萬(wàn)元用于賠償和補(bǔ)救治理。哈爾濱市垃圾某填埋場(chǎng),地下水濁度、色度和錳、鐵、酚、汞及總細(xì)菌數(shù)、大腸桿菌數(shù)等都超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)許多倍,錳含量超過(guò)3倍,汞含量超過(guò)29倍,細(xì)菌總數(shù)超過(guò)4.3倍,大腸桿菌超過(guò)41倍。?(4)污染大氣
一些有機(jī)固體廢物,在適宜的溫度和濕度下被微生物分解,能釋放出有毒氣體;以細(xì)粒狀存在的廢渣和垃圾,在大風(fēng)吹動(dòng)下會(huì)隨風(fēng)飄逸,擴(kuò)散到很遠(yuǎn)的地方,固體廢物在運(yùn)輸和處理過(guò)程中也能產(chǎn)生有害氣體。?據(jù)報(bào)道,美國(guó)固體廢物焚燒爐,約有2/3由于缺乏空氣凈化裝置而污染大氣,有的露天焚燒爐排出的粉塵在接近地面處的濃度達(dá)到0.56/m3。我國(guó)的部分企業(yè),采用焚燒法處理塑料排出的氯氣、氯化氫和大量粉塵,也造成嚴(yán)重的大氣污染。?(5)影響環(huán)境衛(wèi)生
我國(guó)生活垃圾、糞便的清運(yùn)能力不高,無(wú)害化處理率低,很大一部分垃圾堆存在城市的一些死角,嚴(yán)重影響環(huán)境衛(wèi)生,對(duì)人們的健康構(gòu)成潛在的威脅。據(jù)全國(guó)300多個(gè)城市的統(tǒng)計(jì),城市垃圾的清運(yùn)量?jī)H占產(chǎn)生量的40%~50%,無(wú)害化處理率平均只有1.6%,98%垃圾、糞便未經(jīng)無(wú)害化處理即進(jìn)入環(huán)境。?五、固體廢物污染的控制1、改革生產(chǎn)工藝(1)采用無(wú)廢或少?gòu)U技術(shù)(2)采用精料(3)提高產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命,以減少固體廢物的產(chǎn)量2、發(fā)展物質(zhì)循環(huán)利用工藝3、進(jìn)行綜合利用4、進(jìn)行無(wú)害化處理和處置5、開征綠色稅收,用經(jīng)濟(jì)手段控制產(chǎn)生量:
綠色稅收:根據(jù)固體廢棄物產(chǎn)量、種類、性質(zhì),向固體廢棄物的產(chǎn)生者或部門征收的環(huán)境稅。?六、我國(guó)控制固體廢物污染的技術(shù)政策我國(guó)于二十世紀(jì)80年代中期提出了以“資源化”、“無(wú)害化”、“減量化”作為控制固體廢物污染的技術(shù)政策,并確定今后較長(zhǎng)時(shí)間還應(yīng)以“無(wú)害化”為主。我國(guó)固體廢物處理利用的發(fā)展趨勢(shì)必然是從“無(wú)害化”走向“資源化”,“資源化”是以“無(wú)害化”為前提的,“無(wú)害化”和“減量化”則應(yīng)以“資源化”為條件,這是毫無(wú)疑問(wèn)的。?1、國(guó)際:資源化2、國(guó)內(nèi):無(wú)害化、減量化、資源化(三化)(1)“無(wú)害化”:是將固體廢物通過(guò)工程處理,達(dá)到不損害環(huán)境的過(guò)程。(2)“減量化”:是通過(guò)適宜的手段減少和減小固體廢物的數(shù)量和容積。(3)“資源化”:是采取工藝措施從固體廢物中回收有用的物質(zhì)和能源。原則如下:
經(jīng)濟(jì)可行;技術(shù)可行;就近利用。?七、處理和處置的方法1、相關(guān)概念:(1)固體廢物處理:是指將固體廢物轉(zhuǎn)變成適于運(yùn)輸、利用、貯存或最終處置的過(guò)程。(2)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(wèn)題。?2、固體廢物處理的方法:(1)物理方法:是通過(guò)濃縮或相變化改變固體廢物的結(jié)構(gòu),使之成為便于運(yùn)輸、貯存、利用或處置的形態(tài)。(2)化學(xué)方法:是采用化學(xué)方法破壞固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)。(3)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)害化或綜合利用。?(4)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、無(wú)害化或綜合利用的目的。(5)固化處理:是采用固化基材將廢物固定或包覆起來(lái)以降低其對(duì)環(huán)境危害,因而能較安全地運(yùn)輸和處置的一種處理過(guò)程。?“四位一體”的圖所示為近年來(lái)出現(xiàn)在我國(guó)北方農(nóng)區(qū)的一種生態(tài)工程類型。“四位”指沼氣池、豬禽舍、廁所及日光溫室四部分,是庭院經(jīng)濟(jì)與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合的一種生產(chǎn)模式。它的運(yùn)行原理為:日光溫室的增溫效應(yīng)可使蔬菜等作物在冬天也能正常生長(zhǎng);同時(shí)也使豬禽免受嚴(yán)寒而快速生長(zhǎng);溫室內(nèi)的植物為動(dòng)物提供氧氣,同時(shí)吸收二氧化碳;人、豬、禽的糞尿及蔬菜廢棄物和秸稈等物質(zhì)投入沼氣池產(chǎn)氣,同時(shí)溫室的高溫也提高了沼氣在冬天的產(chǎn)氣穩(wěn)定性;沼液和沼渣又是蔬菜的良好肥料,有助于減少蔬菜的病蟲害,提高蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量?!八奈灰惑w”充分應(yīng)用了物質(zhì)循環(huán)和生物多樣性等原理,提高了單位土地面積的產(chǎn)出,同時(shí)減少了環(huán)境污染,大大提高了農(nóng)業(yè)的綜合效益。“四位一體”的物質(zhì)循環(huán)見(jiàn)圖5-2:圖5-2“四位一體”生態(tài)工程物質(zhì)循環(huán)示意圖???塑料廢渣的處理
隨著石油化工和塑料加工業(yè)的迅速發(fā)展,塑料及其制品大量地進(jìn)入了日常生活,但隨之而來(lái)的是城市垃圾中廢棄的塑料制品量也呈直線上升。當(dāng)今解決廢塑料污染的途徑大致有3種:①回收再利用,②填埋處理,③發(fā)展可降解塑料。從環(huán)境科學(xué)的原理著眼,將廢塑料回收再利用不僅可以消除環(huán)境污染,而且可以獲得寶貴的資源或能源,產(chǎn)生明顯的環(huán)境和社會(huì)效益。如果技術(shù)合理,還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。所以回收再利用處理廢塑料是符合當(dāng)前中國(guó)國(guó)情的,也是應(yīng)當(dāng)大力推廣的技術(shù)。?(1)熔融再生
該法是將廢舊塑料加熱熔融后重新塑化,一般分為簡(jiǎn)單再生和復(fù)合再生兩種。
簡(jiǎn)單再生主要利用生產(chǎn)過(guò)程中的邊腳料,這些廢料一般比較干凈,成分比較單一,再生出的塑料與新料相比,其性能相差不大,可作為新料使用。
復(fù)合再生所用廢料則是從不同渠道收集而來(lái),塑料所含雜質(zhì)較多,成分復(fù)雜。復(fù)合再生的塑料性質(zhì)不穩(wěn)定,易變脆,一般只能用作建筑填料、垃圾袋、雨具等低檔次產(chǎn)品。再生法處理廢塑料,工藝路線雖然較短,但所得產(chǎn)品質(zhì)量較差,有二次污染且不能最終消除污染物。?(2)燃燒熱的利用
由于塑料是一種碳?xì)渚酆衔?所含熱能十分高,燃燒熱為3.30×104—4.18×104kJ/kg。對(duì)于難以再生的塑料,可通過(guò)焚燒處理回收熱量。燃燒取熱目前在西歐和日本采用較多,這種處理方法處理的塑料數(shù)量大,成本低,效率高,缺點(diǎn)是產(chǎn)生有害氣體,造成二次污染。我國(guó)目前這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用還不多,主要原因是塑料焚燒需專用焚化設(shè)備投資較大。我國(guó)在發(fā)展這種技術(shù)時(shí)應(yīng)采取周邊城市聯(lián)合建大型焚化工廠,這樣也有條件進(jìn)行二次污染的治理。?(3)熱解轉(zhuǎn)化
熱解技術(shù)因最終產(chǎn)品的不同可以分為兩種,一種是為了得到化工原料(苯乙烯、乙烯、丙烯等),另一種是為了得到燃料(汽油、煤油、柴油等)。雖然都是將塑料轉(zhuǎn)化為低分子物質(zhì),但兩者的工藝路線不同。如聚烯烴類塑料熱解制備燃料油。目前使用最廣泛的塑料之一是聚烯烴類塑料,因此這種塑料的廢棄量也較大。國(guó)內(nèi)外對(duì)其熱解油化技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究。目前該技術(shù)的工藝主要有:?①高溫?zé)崃呀夤に?/p>
聚苯乙烯熱解制備苯乙烯單體。聚苯乙烯(PS)也是各種塑料中產(chǎn)量較大的一種。廢PS主要來(lái)自于包裝用發(fā)泡聚苯乙烯(PSF)和各種一次性餐具。工藝流程見(jiàn)示意圖。聚苯乙烯熱降解回收苯乙烯單體工藝流程簡(jiǎn)圖反應(yīng)器冷凝器儲(chǔ)槽分餾成品阻聚劑阻聚劑物料催化劑?
本工藝采用固定床催化裂解流程。將PSF熔融脫泡后粉碎加入反應(yīng)器。同時(shí)加入少量催化劑(由過(guò)渡金屬氧化物和稀土金屬交換的Y型分子篩組成)和疏松劑。
疏松劑可以提高物料的導(dǎo)熱效率,同時(shí)避免裂解后殘?jiān)c反應(yīng)器粘連,使殘?jiān)子谇宄?/p>
升溫至熱降解反應(yīng)溫度(適時(shí)通氮?dú)饣驕p壓)并保持該溫度至反應(yīng)結(jié)束。
得到的分解油加入0.1%阻聚劑對(duì)苯二酚,在4.65×104Pa下進(jìn)行減壓蒸餾,
得到高純度的苯乙烯單體,并加入0.1%對(duì)苯二酚防其自聚。
?最佳反應(yīng)條件為:
反應(yīng)壓力為4×104Pa
溫度為360℃
催化劑用量為0.1%
此時(shí)可得到分解油收率為97.6%,其中苯乙烯含量為55.5%,分解油經(jīng)二次蒸餾后,所得樹脂經(jīng)測(cè)試符合化工部標(biāo)準(zhǔn)HG-105-77的要求。分解油中副產(chǎn)品還有異丙苯、乙苯、甲苯、苯、α-甲基苯乙烯及低聚物等。
該工藝投資小,操作簡(jiǎn)單,收效快,獲利明顯,非常適于在我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)中推廣,同時(shí)也解決了城市一次性餐具的處理問(wèn)題,具有明顯的環(huán)境效益,因此前景廣闊。?②催化裂解工藝聚烯烴類塑料催化裂解工藝流程簡(jiǎn)圖原料粉碎熱分解催化重整脫氯熔融冷凝分餾產(chǎn)品冷凝?
聚烯烴類塑料催化裂解工藝,進(jìn)料可連續(xù)進(jìn)料或間歇進(jìn)料,熔融采用直接加熱。
熔融過(guò)程升溫到一定溫度,聚氯乙烯中的HCl會(huì)自動(dòng)溢出。在間歇進(jìn)料情況下,熔融,脫氯,熱裂解在一個(gè)反應(yīng)釜中進(jìn)行。
物料在250℃左右開始裂解,生成的裂解氣通過(guò)催化釜發(fā)生二次裂解,異構(gòu)化和芳構(gòu)化等反應(yīng)。
隨后進(jìn)入冷凝器冷凝,得到的油狀產(chǎn)物再經(jīng)分餾可得到汽油30%,柴油35%左右,燃?xì)?0%,能達(dá)到國(guó)家70號(hào)汽油,0號(hào)柴油的標(biāo)準(zhǔn)。
②催化裂解工藝?
反應(yīng)過(guò)程中熱裂解溫度為350℃-500℃,催化管溫度為300℃-400℃。使用過(guò)的催化劑,在空氣中于450℃加熱0.5h,即可再重復(fù)使用。再生35次以上催化劑活性沒(méi)有明顯下降。
高溫?zé)崃呀夤に囉捎诤哪茌^大,且油品質(zhì)量差,在工業(yè)裝置中運(yùn)用的較少。而催化裂解技術(shù)降低了反應(yīng)溫度,所得油品質(zhì)量高,運(yùn)用廣泛。
用廢塑料催化裂解生產(chǎn)的汽、柴油與用原油生產(chǎn)的汽、柴油相比,其物理性質(zhì),化學(xué)性質(zhì),產(chǎn)品質(zhì)量基本相同,而且不含鉛、氨等有害物質(zhì)。②催化裂解工藝?(4)廢棄高分子材料
回收利用新方法①電磁快速加熱法采用電磁快速加熱方法回收金屬-聚合物組件。利用在交變磁場(chǎng)中,金屬部件產(chǎn)生溫高達(dá)1500C,使金屬與聚合物間的粘合劑失去作用,達(dá)到回收利用的目的。②超臨界流體法利用超臨界流體分解回收廢舊聚酯(PET)、玻纖增強(qiáng)塑料(FRP)和聚酰胺/聚乙烯復(fù)合材料。PET是典型的縮聚物,易于通過(guò)醇解或堿性水解分解為單體,實(shí)現(xiàn)化學(xué)回收。?
采用超臨界甲醇回收PET的優(yōu)點(diǎn)是PET分解速度快,不需要催化劑,可以實(shí)現(xiàn)幾乎100%的單體回收。
玻纖增強(qiáng)塑料是廣泛使用的材料,由于玻纖的存在,其回收處理十分困難,他們采用超臨界水,成功地漿玻纖增強(qiáng)聚苯乙烯和玻纖增強(qiáng)不飽和聚酯分解成油狀低分子物和玻纖,僅處理5min,玻纖即可幾乎完全從有機(jī)組分中分離出來(lái)。
此外,他們還用亞臨界水回收處理PA6/PE復(fù)合材料,在572-673K,一定的水蒸汽壓,1h的反應(yīng)條件下,使PA6水解單體ε-己內(nèi)酰胺,收率達(dá)70%-80%,而PE不分解,ε-己內(nèi)酰胺溶于水,易與PE分離。?③固相剪切擠出法
采用固相剪切擠出法技術(shù)回收廢棄硫化橡膠和交聯(lián)聚乙烯。
這兩種高分子材料由于含交聯(lián)結(jié)構(gòu),不熔不溶,難以用一般回收技術(shù)回收,他們先將硫化橡膠或交聯(lián)PE的碎片與20%-30%LDPE樹脂在雙螺桿擠出機(jī)中于高于LDPE的熔點(diǎn)下共混,然后在單螺桿擠出機(jī)中借助強(qiáng)大的壓力進(jìn)行固相擠出,再壓塑成型而得到回收利用。
經(jīng)上述處理后,交聯(lián)PE或硫化橡膠成纖維狀分散在LDPE中,而LDPE則起粘合劑的作用,所得材料具有相當(dāng)好的力學(xué)性能。?④反應(yīng)共混法
采用一種特殊的改性劑與廢棄汽車保險(xiǎn)杠碎粒在雙螺杠擠出機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)共混。
該改性劑可破壞涂料分子中醚鍵,使涂料的三維結(jié)構(gòu)變成線性結(jié)構(gòu),并增加涂料與PP的粘合性和相容性。
用這種方法回收的塑料保險(xiǎn)杠材料的流動(dòng)性,成型收縮性、表面性能及力學(xué)性能與新材料相當(dāng),并可用常規(guī)加工方法制成新的汽車保險(xiǎn)杠。
日本,則將帶涂層的塑料汽車保險(xiǎn)杠破碎后在擠出機(jī)中熔融,注入水,水蒸汽與溶體在2500C混合,涂料在剪切力和水解的雙重作用下分解,均勻分散在樹脂熔體中,涂料水解產(chǎn)生的揮發(fā)物與水蒸汽經(jīng)脫氣排除,樹脂通過(guò)擠出造料回收。這種反應(yīng)性擠出機(jī)同樣可作為其它有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的涂料的有效反應(yīng)器,實(shí)現(xiàn)對(duì)帶涂層廢棄保險(xiǎn)杠的回收。?熱解法優(yōu)缺點(diǎn)
①因熱解是在氧分壓較低的還原條件下進(jìn)行,因此發(fā)生的氮氧化物、硫氧化物、氯化氫等二次污染較少,生成的氣或油能在低空氣比下燃燒,因此廢氣量少對(duì)大氣污染不明顯;②能夠處理不適于焚燒的難處理固體廢棄物③熱解殘?jiān)?,腐敗性有機(jī)物含量少,能防止填埋場(chǎng)的公害;④能量轉(zhuǎn)換成有價(jià)值的、便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)娜剂?焚燒法優(yōu)缺點(diǎn)
①減容效果好,占地面積小,且可以回收能量;②焚燒操作是全天候的,不易受氣候條件所限制;③焚燒是一種快速處理方法,使垃圾變成穩(wěn)定狀態(tài);④適用面廣,除可處理城市垃圾外,還可處理許多種其他有毒廢棄物;⑤基建投資大,占用資金期較長(zhǎng);⑥對(duì)固體廢棄物的熱值有一定的要求;⑦操作和管理要求較高。
通過(guò)對(duì)熱解法與焚燒法的比較得知,熱解的結(jié)果產(chǎn)生燃?xì)?、燃油其便于?chǔ)存運(yùn)輸。而焚燒的結(jié)果產(chǎn)生大量的廢氣和部分廢渣,僅熱能可回收,同時(shí)還存在二次污染問(wèn)題。?磷石膏的處理
磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)的工業(yè)廢渣,每生產(chǎn)1噸磷酸要排出5噸磷石膏。銅陵化學(xué)工業(yè)集團(tuán)公司磷銨廠從國(guó)外引進(jìn)了我國(guó)第一套大中型磷銨裝置,年產(chǎn)濕法磷酸60kt,每年約排出磷石膏廢渣300kt(干基),自1990年正常生產(chǎn)以來(lái)已排放磷石膏達(dá)3000kt,不但對(duì)環(huán)境造成污染,還嚴(yán)重制約了工廠進(jìn)一步發(fā)展。為綜合利用資源,解決磷石膏的出路,幾年來(lái)圍繞磷石膏在建材方面的應(yīng)用開展了一些工作,取得了一定成效。?(1)水泥緩凝劑的應(yīng)用
天然石膏是水泥生產(chǎn)的重要添加劑,加到熟料中可以調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)過(guò)程,這種作用主要是由于石膏能與水泥中水化很快的兩種化合物鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣發(fā)生反應(yīng),生成鈣釩石。鈣釩石能在水化的鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的表面沉淀下來(lái),形成有效的屏障,阻止鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的繼續(xù)快速水化,因此控制了水化反應(yīng)速度,避免了急凝。?銅陵化工集團(tuán)有限公司于1996年開始興建10萬(wàn)噸/年水泥緩凝劑,生產(chǎn)工藝如下:
該裝置已于今年年初建成投產(chǎn),按水泥生產(chǎn)5%的添加量,用磷石膏作為水泥緩凝劑對(duì)生產(chǎn)廠和用戶都將產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。烘干造粒成品磷石膏緩凝劑中和石灰?(2)石膏建材產(chǎn)品的應(yīng)用
用磷石膏代替天然石膏生產(chǎn)石膏板、石膏砌塊等石膏建材產(chǎn)品國(guó)外早有成功經(jīng)驗(yàn)。磷石膏因含有P、F、游離酸等雜質(zhì),必須進(jìn)行嚴(yán)格凈化。國(guó)外目前采用的凈化方法有水洗、分級(jí)和石灰中和等幾種。水洗工藝可以除去磷石膏中的水溶性雜質(zhì),如游離的磷酸、水溶性磷酸鹽和氟鹽等;分級(jí)處理可除去磷石膏中極細(xì)小的不溶性雜質(zhì),如泥土、有機(jī)物以及很細(xì)小的磷石膏晶體,這些高分散性雜質(zhì)會(huì)影響建筑石膏的凝結(jié)時(shí)間,同時(shí)黑色有機(jī)物還會(huì)影響建筑石膏產(chǎn)品的外觀顏色,分級(jí)處理對(duì)P、F的脫除也很有效果。另外濕篩磷石膏還可去除大顆粒石英和未反應(yīng)雜質(zhì)。?
結(jié)合這些工藝的特點(diǎn),這套裝置采取篩分、水洗、分級(jí)串聯(lián)工藝流程,即磷石膏先通過(guò)篩分,去除25mm以上的大顆粒,然后加入研磨槽與水一起研磨成漿狀,料漿經(jīng)過(guò)修整篩篩除0.18mm以上的顆粒雜質(zhì),同時(shí)加入一定量的水對(duì)磷石膏進(jìn)行水洗,再由水力旋流器、脫水篩進(jìn)行分級(jí)、脫水得到符合要求的精制磷石膏產(chǎn)品,石膏得率約80%。工藝流程如下:磷石膏研磨二級(jí)篩廢渣濃縮機(jī)廢渣料漿槽成品脫水水篩分旋流分級(jí)?(3)礦山充填
高水速凝固結(jié)材料(簡(jiǎn)稱“高水材料”)是一種以水代替砂漿、水含量高達(dá)90%(體積比)的新型混凝土材料。
該材料特別適宜礦山工程中的巷旁支護(hù)、礦井充填,具有比普通水泥凝結(jié)速度快、易輸送、強(qiáng)度高、無(wú)污染、成本低等優(yōu)點(diǎn)。磷石膏從應(yīng)用方面看,經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理凈化后的磷石膏完全可以代替天然石膏應(yīng)用到相關(guān)行業(yè),這其中石膏建材產(chǎn)品因其市場(chǎng)巨大、產(chǎn)品符合國(guó)家輕型墻體材料發(fā)展方向?qū)?huì)成為磷石膏的主要應(yīng)用渠道之一。?電石渣的處理
電石渣是生產(chǎn)乙炔氣體和聚氯乙烯等生產(chǎn)過(guò)程中所排出的廢渣。1t電石和水反應(yīng)后,產(chǎn)生的濕電石漿6t,其中含水約為60%-80%,折合成干的電石渣為1.2t左右。濕電石漿排出后,一般先匯集于貯池,除去塊狀雜質(zhì)物質(zhì),然后用泥漿泵送到沉淀池進(jìn)行沉淀,排去上面的清水,下層的濃漿送入加工區(qū)。
電石渣的主要成分是氧化鈣,是高堿性物質(zhì),PH可高達(dá)14以上。其可以代替石灰石生產(chǎn)水泥,或者從其中回收化工原料。電石渣的物理性質(zhì)和化學(xué)成分如表?
電石渣的物理性質(zhì)表
電石渣的化學(xué)成分表化學(xué)成分SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaO燒失量
含量/%2-4.82.4-3.30.3-1.30.1-0.464-6723-25水分/%
相對(duì)密度顆粒組成/%
>0.1mm0.05-0.1mm0.01-.05mm<<<<0.01mm85-952.22-2.263-88-2065-806-12?(1)生產(chǎn)電石渣水泥
電石渣可以代替石灰石作為生產(chǎn)水泥的原料,這也是我國(guó)綜合利用這種廢渣的主要途徑。
電石渣水泥一般在立窯中進(jìn)行煅燒而成。其備料情況有干法和濕法兩種備料方法。當(dāng)電石渣的含水量較高,一般在電石渣含水量達(dá)60%-80%時(shí),可采用干料備料。干料備料是需要采用機(jī)械脫水使電石渣含水量降至30%-40%,所用的其他原料也需要進(jìn)行干燥。?立窯煅燒法流程示意圖(干法備料)
立窯煅燒成球混合攪拌細(xì)磨粘土烘干細(xì)磨脫水鐵粉烘干煤破碎電石渣破碎礦渣混合球磨電石渣水泥石膏熟料破碎?料配合比為
電石渣:粘土:鐵粉=79:17.7:3.3,煤粉加入量為每100Kg生料,加入18kg煤粉。
電石渣水泥配合比為
熟料:礦渣:石膏=75:20:5
此法的缺點(diǎn)是物料需要干燥,所需的物料堆放場(chǎng)地也很大,因此生產(chǎn)能力受到一定限制,電石渣水泥的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到400kg/cm2。
此外,電石渣水泥的生產(chǎn)也可以采用濕法備料。此法是在電石渣中加入一定量的煤、黃土、礦渣等,經(jīng)過(guò)濕法備料、過(guò)濾、成球、立窯煅燒和熟料細(xì)磨等加工程序后,即可制成電石渣水泥。?(2)電石渣的生產(chǎn)氯酸鉀
電石渣的主要組成是氫氧化鈣,在化工生產(chǎn)中可以用電石渣代替石灰參與有關(guān)的反應(yīng)過(guò)程,如中和、皂化等生產(chǎn)過(guò)程。反應(yīng)過(guò)程分兩步,首先電石渣中的氫氧化鈣與氯氣反應(yīng),生成氯酸鈣,而后,氯酸鈣與氯化鉀發(fā)生復(fù)分解反應(yīng),生成氯酸鉀。電石渣生產(chǎn)氯酸鉀工藝流程如圖所示。?電石渣生產(chǎn)氯酸鉀工藝流程圖水氯化固體物脫水干燥成品復(fù)分解粉碎壓濾化灰池包裝除氯氯氣鉀鹽電石渣結(jié)晶蒸發(fā)?
電石渣漿首先除去大塊雜質(zhì),而后進(jìn)入吹出塔,用空氣吹除其中的乙炔等雜質(zhì),進(jìn)入沉淀池,得到濃度為12%的乳液。
用泵將電石渣乳液送至氯化塔,氫氧化鈣與氯氣反應(yīng)生成氯酸鉀,經(jīng)去除游離氯后,再用板框壓濾機(jī)除去固體物,將濾液與氯化鉀進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng),生成氯酸鉀,溶液經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、脫水、干燥、粉碎、包裝等工序制得成品氯酸鉀。
用電石渣代替石灰生產(chǎn)氯酸鉀,技術(shù)成熟,工藝可行,實(shí)現(xiàn)了綜合利用電石渣,不僅減少了電石渣對(duì)環(huán)境造成的污染,而且改善了石灰儲(chǔ)運(yùn)和化灰過(guò)程中造成的污染,改善了勞動(dòng)條件。?(3)回收化工原料電石渣可用來(lái)制造出一種供生產(chǎn)氯仿用的漂白液,其生產(chǎn)工藝流程如圖所示。電石渣生產(chǎn)漂白液工藝流程示意圖電石渣漿制備槽電石渣氯氣氯氣漂白液第二級(jí)管道反應(yīng)器第一級(jí)管道反應(yīng)器?(4)其他用途電石渣本身為堿性渣,可以用來(lái)處理酸性廢水或廢氣。如把酸性廢水(或廢氣)通入中和池(塔),在塔內(nèi)填裝入電石渣,當(dāng)酸性或廢氣通過(guò)電石渣層時(shí),即發(fā)生中和反應(yīng),或把電石渣配成漿液與廢水一起打入中和池進(jìn)行中和反應(yīng),從而使酸性廢水或廢氣的酸度值降低,以達(dá)到以廢治廢的目的。電石渣同時(shí)還是一種很好的建筑材料,用電石渣生產(chǎn)的磚,成本較底,還可以節(jié)省燃料和人力。?3、固體廢物處置方法:(1)海洋處置:深海投棄和海上焚燒;(2)陸地處置:土地耕作、工程庫(kù)或貯留池貯存、土地填埋和深井灌注。?八、固體廢棄物管理1、固體廢棄物管理程序和內(nèi)容由于固體廢棄物本身往往是污染物的“源頭”,故需對(duì)其產(chǎn)生——收集運(yùn)輸——綜合利用——處理——貯存——處置,實(shí)行全過(guò)程管理,在每一環(huán)節(jié)都將其當(dāng)作污染源進(jìn)行嚴(yán)格的控制。下面按固體廢棄物管理程序分別略述管理內(nèi)容。?(一)產(chǎn)生者對(duì)于固體廢棄物產(chǎn)生者,要求其按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),將所有產(chǎn)生的廢物分類,并用符合法定標(biāo)準(zhǔn)的容器包裝,做好標(biāo)記、登記記錄,建立廢棄物(主要是有害廢棄物)清單,待收集運(yùn)輸者運(yùn)出。?(二)容器對(duì)不同廢棄物要求采用不同容器包裝。如一次性容器合周轉(zhuǎn)性容器等。為了防止暫存過(guò)程中產(chǎn)生污染,容器質(zhì)量、材質(zhì)、形態(tài)應(yīng)能滿足所裝廢棄物的標(biāo)準(zhǔn)要求。?(三)貯存貯存管理是指對(duì)固體廢棄物進(jìn)行處理處置前的貯存過(guò)程實(shí)行嚴(yán)格控制。(四)收集運(yùn)輸收集管理是指對(duì)各廠家的收集實(shí)行管理,運(yùn)輸管理是指收集過(guò)程中的運(yùn)輸和收集后運(yùn)送到中間貯存處或處理處置廠(場(chǎng))的過(guò)程所需實(shí)行的污染控制。?(五)綜合利用綜合利用管理包括用于農(nóng)業(yè)、建材、回收資源和能源過(guò)程中對(duì)于污染的控制。(六)處理處置處理處置管理包括有控堆放、衛(wèi)生填埋、安全填埋、深地層處置、深海投棄、焚燒、生化解毒和物化解毒等。?2.固體廢棄物管理方法(一)劃定有害廢棄物與非有害廢棄物的種類和范圍通常采用的下面兩種方法:名錄法“名錄法”是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn),將有害廢棄物的品名列成一覽表,將非有害廢棄物列成排除表,用以表明某種廢棄物屬于有害廢棄物或非有害廢棄物,再有國(guó)家管理部門以立法形式予以公布。此法使人一目了然,方便使用,但由于廢棄物種類繁多,難免發(fā)生遺漏。?鑒別法“鑒別法”是在專門的立法中,對(duì)有害廢棄物的特性及其鑒別分析方法以“標(biāo)準(zhǔn)”的形式予以規(guī)制。依據(jù)鑒別分析方法,測(cè)定廢棄物的特性,如易燃性、腐蝕性、反應(yīng)性、放射性、浸出毒性以及其它毒性等。進(jìn)而判定其屬于有害廢棄物或非有害廢棄物。?(二)建立固體廢棄物管理法規(guī)制定“資源綜合利用法”:是我國(guó)資源綜合利用法律體系中的基本法制定“固體廢棄物法”:是“環(huán)境保護(hù)法”的子法。根本目的在于控制固體廢棄物污染。建立“固體廢物環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)體系”:是固體廢棄物環(huán)境立法的一個(gè)組成部分,是對(duì)固體廢棄物實(shí)行全面的,有效的管理的保證。控制有害廢棄物越境轉(zhuǎn)移
1989年3月22日,《控制危險(xiǎn)廢物越境轉(zhuǎn)移及其處置巴塞爾公約》,公約中規(guī)定控制的有害廢物共45類,我國(guó)是簽約國(guó)之一
?我國(guó)農(nóng)用地膜的產(chǎn)量及覆蓋面積均占世界首位,為減少使用地膜產(chǎn)生的污染,我國(guó)已經(jīng)研究出紙地膜。一些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始推廣使用多功能地膜和可降解地膜。多功能地膜由于強(qiáng)度大,使用壽命長(zhǎng),能連續(xù)使用兩年以上,并可收卷回收而避免污染;可降解地膜,在自然條件下,降解期可控制在30~180天左右。
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