第十七章固体废弃物污染和治理.ppt

固废污染及治理 第十七章固体废弃物污染和治理 截止1995年 我国工业固体废物历年累计堆存量达66 4亿吨 占地面积55 000公顷 目前 中国每年产生固体废物6亿多吨 其中危险废物约占5 7 即3 4千万吨 这些废物多数只是简单堆放 污染土地 地下水和地表水 污染事故屡有发生 对附近居民的健康造成严重危害 固体废物问题较之其他形式的环境问题有其独特之处 简单概括之 四最 最难得到处置 最具综合性的环境问题 最晚得到重视 最贴近的环境问题 最难得到处置 固体废物为 三废 中最难处置的一种 因为它含有的成份相当复杂 其物理性状 体积 流动性 均匀性 粉碎程度 水份 热值等等 也千变万化 最具综合性的环境问题 固体废物的污染 从来就不是单一的 它同时也伴随着水污染及大气污染问题 仅在对固体废物进行最简单符合环境要求处理的垃圾卫生填埋场 就必须面对垃圾渗沥液对地下水的污染问题 必须具备污水处理及对排放的填埋气体适当处理的能力 最晚得到重视 在固 液 气三种形态的污染 固体污染 水污染 大气污染 中 固体废物的污染问题较之大气 水污染是最后引起人们的注意 也是最少得到人们重视的污染问题 最贴近的环境问题 固体废物问题 尤其是城市生活垃圾 最贴近人们的日常生活 因而是与人类生活最息息相关的环境问题 人们每天都在产生垃圾 排放垃圾 同时也在无意识中污染我们的生存环境 我们抱怨资源匮乏 我们抱怨环境恶劣 但我们每随手扔掉一节废旧电池 一个一次性塑料饭盒甚或是废旧纸张的时候 我们是否意识到这每一个小小的行动对资源 对环境带来的影响 1 固体废物的概念固体废物 通常指人类在生产与生活中产生 生产者在一定时间和地点不再需要而丢弃的固体 半固体或泥状物质 废弃物 是一个相对概念 是有一定时空条件的 往往一种过程中产生的废弃物 可以成为另一过程的原料 所以废弃物也有放在错误地点的原料之称2 固体废物的分类按其组成可分为有机废弃物和无机废弃物 按其形态可分为固体 块状 粒状 粉状 和泥状的废弃物 按其来源可分为工业废弃物 矿业废弃物 城市垃圾 农业废弃物和放射性废弃物等 按其危害特性可分为有害和无害废弃物 我国分为 工矿业固体废物 有害固体废物和城市垃圾欧美等普遍采用的是按来源进行分类 一 固体废物及其分类 工业固体废物冶金工业废弃物 如高炉炼铁产生的高炉渣 平炉 转炉 电炉炼钢产生的钢渣 铜 镍 铝 锌等有色金属冶炼过程产生的有色金属渣 铁合金渣以及提炼氧化铝时产生的赤泥等能源工业固体废物 燃煤电厂产生的粉煤灰 炉渣 烟道灰 采煤及洗煤过程中产生的煤砰石等 还有石油工业产生的油泥 焦油 页岩渣 废催化剂等 化学工业固体废物 化学工业生产过程中产生的硫铁矿渣 酸渣 碱渣 盐泥等 矿业固体废物采矿废石和尾矿 废石是指各种金属 非金属矿山开采过程中剥离下来的各种岩石 城市垃圾居民生活 商业活动 市政维护 机关办公等产生的生活废弃物 如炊厨废弃物 废纸 织物 家用杂具 玻璃陶瓷碎物 电器制品 废 日塑料制品 废交通工具 煤灰渣 脏土及粪便等 一 固体废物及其分类 农业固体废物农 林 牧 渔各业生产 科研及农民日常生活过程中产生的植物秸秆 牲畜粪便 生活废物等放射性固体废物指核燃料生产加工 同位素应用 核电站 科研单位 医疗单位以及放射性废物处理设施产生的放射性废弃物 3 有害废弃物是一类具有特殊物理 化学 生物特性的物质 一旦管理不当 就会对人体健康和环境造成危害 这种危害包括即时急性危害 如急性中毒 火灾爆炸等 还包括长期潜在性危害 如慢性中毒 致癌 污染地面或地下水等 一般将具有下列危害的废弃物定义为有害废弃物 引起或导致死亡率增加 引起各种疾病的增加 降低对疾病的抵抗力 在处理 贮存 运输 处置或其他管理不当时 对人体健康或环境造成即时或潜在性的危害 一 固体废物及其分类 1 固体废物对环境污染的危害侵占土地美国固体废物占地已达200万公顷 日本在60年代未 仅煤歼石已堆积达6 4亿吨 占地0 27万公顷 污染土地固体废物长期露天堆放 其中有害成分经过风化 雨淋 地表径流的侵蚀很容易渗入土壤中 不仅会使土壤中的微生物死亡 使之成为无腐解能力的死上 而且这些有害成分在土壤中过量积累 还会使土壤盐碱化 毒化 德国某冶金厂附近的土壤被污染后 在该土地上生长的植物体内含铅量为一般植物的80一260倍 含锌量为一般植物的26一80倍 含铜量为30一50倍 如果直接用垃圾 粪便或来自医院 肉联厂 生物制品厂的废渣作为肥料施入农田 其中的病原菌 寄生虫等就会使土壤污染 被病原菌污染后的土壤 可通过下面两条途径使人致病 二 固体废物对环境的污染及其危害 1 人与污染后的土壤直接接触 或生吃该土壤上种植的蔬菜 瓜果致病 2 污染土壤中的病原体和其他有害物质 随天然降水径流或渗流进入水体 再传病于人 垃圾 粪便长期弃置郊外 粗制滥造 作为堆肥使用 使土壤碱性增加 重金属富集 因过量施用废弃物使土质被破坏的土地每年有近7000公顷 从而影响了农业生产 受到污染的土壤 由于一般不具有天然的自净能力 也很难通过稀释扩散的办法减轻其污染程度 所以不得不采取耗资巨大的办法解决 污染水体废弃物随天然降水流入江 河 湖 海 污染地表水 废弃物中的有害物质随水渗入土壤 进入地下水 使地下水污染 较小的颗粒 粉尘随风散扬 落入地面水 使其污染 将固体废物直接排入江 河 湖 海调使之造成更大的污染地中海水域进行的调查表明 每平方公里水表面所拥有的各种漂浮物体已高达2000多个 放眼望去 真可谓斑斑点点 疾满目疮 二 固体废物对环境的污染及其危害 污染空气 1 在适宜的温度下 由废弃物本身的蒸发 升华及发生化学反应而释放出有害气体 2 废弃物中的细粒 粉未随风吹扬 加重大气的粉尘污染 3 在废弃物运输处理 处置和利用过程中产生有害的气体和粉尘影响环境卫生由于没有废渣 垃圾处置场所 固体废物被随意倾倒 堆放在城市的各个角落 既影响市容 妨碍景观 又容易影响环境卫生 传染各种疾病 在我国 城市垃圾 粪便的出路历来是送往近郊区的农田作肥料 而大部分生活垃圾只作简单分选就直接上地 没有经过高温堆肥 无害化处理 目前 随着城市人口的迅速增加 城市的生活垃圾每年以6一7 的速度增加 固体废物正面临着无处接纳的困难局面 环境专家还对各种类型废弃物的解体时间作出推算并指出塑料瓶约需450年 盛啤酒或汽水的易拉罐约需200 250年 普通马口铁罐头盒约需100年 经油漆粉刷的木板约需13年 帆布制品约需1年 绳索约需3 14个月 棉织物约需1 5个月 火车票等纸屑约需半个月 二 固体废物对环境的污染及其危害 2 固体庞弃物的污染途径污染成分就会通过水 气 土壤 食物链各种途径污染环境 危害人类健康 3 固体废物环境管理的特点要作最终处置许多固体废物 特别是废水 废气处理过程所产生的残渣物质 往往最大限度地浓集了多种污染成分 在无法或暂时无法加以综合利用的情况下 为了避免和减少二次污染 必须进行妥善的管理 使其最大限度地与生物圈隔离 这就是安全处置要作妥善的途径管理安全处置要求合适的水文 地质 气候等条件 要求合理的设计 建造 操作和长期监测 因此 需要将固体废物 特别是有害废弃物从不同的产生地加以收集 包装 集中送到中间转运站 再集中送到某一场地 预处理后加以处置 必须对固体废物实行全过程的污染控制管理 这就是途径管理 二 固体废物对环境的污染及其危害 要注意潜在危害对于固体废物 则必须实行从产生到最终处置的全过程的管理体制 而将产生 运输 综合利用 处理 处置等所有废弃物运动过程所涉及的各环节都作为污染源进行管理和控制产生 分类 标识 运输 加工处理 交换和能量回收 焚烧和无害化处理 贮存和完全处置 浸出液管理 处置场监督 管理 二 固体废物对环境的污染及其危害 1 固体废物作建筑材料许多工业固体废物如煤歼石 粉煤灰 高炉渣 钢渣等都具有建筑材料所需要的成分和性质 可以制成建筑材料 三 固体废物的利用 2 固体废物作工业原料如钢渣可以代替焙剂用于烧结生产 可以做高炉 化铁炉的熔剂 也可以返回转炉炼钢利用 铬渣可以代替铬矿粉作玻璃着色剂 洗煤厂排出的煤泥可在铸造过程中作砂的粘结剂 在国外还可用浮选尾煤作塑料的原料等 3 固体废物作能源来源于煤炭 石油 动植物的固体废物 大多含有一定量的煤炭 油和生物能 70年代世界性能源危机以来 从固体废物 特别是城市垃圾中回收能源的技术得到迅速发展 固体废物作为能源的途径有两条 一条是将固体废物直接焚烧 然后利用焚烧释放出的热量供热或发电 又称为直接回收利用法 另一条是先将固体废物加工成原料 然后再进行焚烧供热或发电 这是一种间接回收利用法 三 固体废物的利用 4 固体废物在农业上的利用固体废物中常含有丰富的有机质和作物养分 可以用来改良土壤 为作物提供营养元素等 据报道 美国每年产生有机干废弃物8亿吨左右 其中包括牲畜粪便 秸秆残茬 污泥 食品废物 城市垃圾 木材加工废物 工业有机废物等 这些废物中含有1352万吨氮素 388万吨磷和1004万吨钾 近年来 美国的化肥消耗量为氮肥1064万吨 磷肥245万吨 钾肥485万吨 可见废物中的营养元素含量远超过化肥的消耗量 将城市垃圾堆肥施用到农田中是我国传统的垃圾利用方法 是消纳处理城市垃圾的有效措施 目前 我国每年产生城市生活垃圾5000一7000万吨 以利用率60 计算 其中含有相当于240一336万吨的有机物 180一250万吨的氮 磷 钾养分 把垃圾作堆肥施于农田 既可消除垃圾对环境的污染 又为农作物提供了充足的养分 三 固体废物的利用 固体废物在农业上的利用主要有两个方面 一是作土壤改良剂 用来改良土壤 二是用来作肥料 为作物提供生长所需的养分 固体废物生产堆肥堆肥是指在一定的条件下 通过生物化学作用使来源于生物的有机固体废物分解成为较稳定的腐殖质的过程 因此 可用作制造堆肥的固体废物主要是城市垃圾 水处理污泥 农业废弃物等 有机质经堆制后形成的腐殖质既是土壤改良剂 也是优质肥料 堆肥过程中产生的生物热温度可达到50 55 能杀灭垃圾 粪便中的病原菌 虫卵和蝇蛆等改良土壤粉煤灰在农业上应用有两条途径 一是把粉煤灰直接掺入农田土壤以改良土壤和提供肥力 二是用贮灰场的粉煤灰代替土壤 在上面种植树木和种植农作物 三 固体废物的利用 1 固体废物的压实压实在国外是一种普遍采用的固体废物预处理方法 如汽车 易拉罐 塑料瓶等通常首先采用压实处理 目前 压实处理在国内还没有普及 只是对一些回收的废旧物资 如旧鞋 旧布 废纸及废旧铁皮2 固体废物的破碎为了使进入焚烧炉 填埋场 堆肥系统等废弃物的外形尺寸减小 预先必须对固体废物进行破碎处理破碎方法很多 主要有冲击破碎 剪切破碎 挤压破碎 摩擦破碎等 此外还有专用的低温破碎和湿式破碎等3 固体废物的分选分选一般有两种 一种是将不同的物质加以分离 另一种是将不同粒度级别的废弃物加以分离 四 固体废物的处理 4 固体废物的固化固化处理的目的是使废弃物中所有污染成分呈现化学惰性或被包容起来 以便运输 利用或处置水泥固化 石灰固化 热塑性材料固化 有机聚合固化 自胶结固化 玻璃固化 陶瓷固化等固化方法是较为理想的有害废物无害化或少害化处理方法 国外的一些环境保护专家认为 安全土地填埋场 最好是接受处置经固化处理的有害废弃物 因为这样可以大大减少浸出液对环境的污染在我国 固化方法主要用于处理放射性废弃物 沥青固化已达到工业化规模 水泥固化达到中试阶段 玻璃固化还在继续研究之中 四 固体废物的处理 5 固体废物的焚烧和热解焚烧热回收技术 焚烧是高温分解和深度氧化的过程 目的在于可使可燃的固体废物氧化分解 借以减容 去毒并回收能量及副产品 优点迅速而大量地减少废物容积 消除有害微生物 破坏毒性有机物并回收热能缺点 焚烧容易造成二次污染 投资和运行管理费用较高 热解技术热解是在无氧或缺氧条件下的可燃物高温分解 并以气体油或固体炭的形式将热量贮存起来的过程 能回收可贮存和可运输的燃料 对于工业含碳固体废物的处理 采用热解法比焚烧法更为有利 因为热解法在密闭条件下进行 很少产生污染问题 处理能力大 燃料可以由本身解决 还可回收油类等产品 其费用约为焚烧费用的27 固体废物还有湿式氧化处理法 化学处理法湿式氧化法是有机物质在水的存在下在温度为120 380 操作压力在10 200个大气压时快速氧化 在美国等一些国家里 已用来处理纸浆黑液 因为固体含量3 6 的液体即可用此法处理 四 固体废物的处理 垃圾产业 围绕固体废物的产生 运输 循环利用 最终处置而进行的各种产业行为 近年来 垃圾产业的概念在环保界已越来越深入人心 围绕人类的生存与发展而进行的整个社会产业活动中 人们不得不正视自然界本身的往复回归 不但要完成整个社会产业活动前阶段的消费品生产 还必须肩负起后阶段的消费废弃物的处理 垃圾的收集 运输 循环利用 最终处置在国外已经成为一个重要产业 1998年8月号 MoneyWorld 杂志更提出 垃圾变黄金 的专题讨论 文中提到当今世界最值钱的东西将不再是黄金和黑金 石油 日后股票市场的宠儿 也将由目前普遍所看好的网络 电脑软件开发 半导体晶片等高科技股 转为处理垃圾的公司或开发生产垃圾处理系统的科技公司所替代 因为以现在垃圾处理费用120美元 吨来计算 这个市场的潜在价值高达6000亿美元以上 环保产业大有可为 垃圾产业大有可为 四 固体废物的处理 1 海洋处置一种是传统的海洋倾倒 另一种是近年发展起来的远洋焚烧一种观点认为海洋具有无限的容量 是处置多种工业废弃物的理想场所 处置场在海底越深 处置越有效 另一种观点认为这种状况持续下去会造成污染 杀死鱼类 破坏海洋生态 由于生态问题是一个长期问题 因此对长期向海洋倾倒废弃物所造成的影响必须充分注意海洋倾倒对于放射性废弃物及含重金属的有害废弃物 在进行海洋倾倒前必须进行固化或态化处理 固化方式有两种 一种方法是把废弃物按一定配方同水泥混合 搅拌均匀注入容器 养护后进行处置 另一种方法是把废弃物先装入桶内 然后注入水泥 养护后再注入或涂覆沥青 以降低固化体的浸出率 五 固体废物的处置 远洋焚烧远洋焚烧是利用焚烧船在远海对固体废物进行处理处置的一种方法 适于处理各种含氯的有机废弃物如果含氯有机物完全燃烧产生水 二氧化碳 氯化氢和氮氧化物 由于海水本身氯化物含量高 并不会因吸收大量的冷凝氯化氢而使海水中氯的平衡发生变化 此外 由于海水中碳酸氢盐的缓冲作用 也不会因吸收氯化氢而使海水的酸度发生变化 这样就可以保持其正常的约为8的PH值2 卫生土地填埋卫生土地填埋是一种要经过科学的选址 要有必要的场地防护处理和其他严格管理制度等一系列科学的工程措施和管理措施的处置方法 由于卫生土地填埋安全可靠 价格低廉 目前已为世界上许多国家所采用完整的卫生土地填埋场是由一个或多个升层组成的 五 固体废物的处置 3 安全土地填埋安全土地填埋是处置有害废弃物的一种较好办法 它实际上是卫生土地填埋方法的进一步改进 对场地的建造技术要求更为严格 衬里系统的渗透系数要小于10 8厘米 秒 浸出液则要加以收集和处理 地表径流要加以控制 安全土地填埋适于处置多种类型的废弃物且价格较为便宜 目前许多国家已采用安全土地填埋场必须设置人