第六章 固体废物的处理与利用.ppt

第六章固体废物的处理与利用 第一节固体废物与危险废物的来源与危害第二节固体废物的管理及消除污染的途径 第一节固体废物与危险废物的来源与危害 一固体废物和危险废物的来源与分类二固体废物与危险废物的越境转移三固体废物对环境的危害 一 固体废物和危险废物的来源与分类 1固体废物的概念 来源与分类2危险废物的概念与类别 一 固体废物和危险废物的来源与分类 1固体废物的概念 来源与分类 1 固体废物的概念固体废物 solidwaste 亦称废物 一般指人类在生产 加工 流通 消费以及生活等过程提取目的组分之后 废弃去的固态或泥浆状物质 2 分类按化学性质分 有机废物和无机废物按危害状况分 有害废物和一般废物按来源分 欧美 工业固体废物 矿业固体废物 城市固体废物 农业固体废物和放射性固体废物 按固体废物的管理需要 我国 分 工矿业固体废物 有害固体废物和城市垃圾 1 固体废物的概念 来源与分类 3 固体废物的来源 见表 目前我国固体废物的主要来源是工矿业固体废物和城市垃圾 农业固体废物主要是农用化学塑料薄膜和塑料制品 但数量较少 农村的大量有机垃圾通常经发酵后在农业上自行消化 根据国家工业污染源调查办公室公布的资料 1985年 全国煤矸石 锅炉渣等十类工业废弃物排放量为56776万吨 排放率50 37 综合利用12742万吨 利用率22 44 处置15433万吨 处置率27 18 历年堆存量589939万吨 占地面积31924万平方米 2 危险废物的概念与类别 1 危险废物的概念危险废物又称为有毒有害废物 这类废物泛指除放射性废物以外 具有毒性 易燃性 反应性 腐蚀性 爆炸性 传染性因而可能对人类的生活环境产生危害的废物 美国的定义 能引起或助长死亡率的上升或严重不可恢复的疾病 可造成严重残疾 在操作 储存 运输 处理或其他管理不当时 会对人体健康或环境带来重大威胁的废物称为危险废物世界卫生组织的定义 根据其物理或化学性质 要求必须对其进行持殊处理和处置的废物 以免对人体健康或环境造成影响的废物 2 危险废物的类别 我国都已公布名录 a 急性毒性废物 用1 1浸提液灌胃对小鼠 或大鼠 能引起小鼠 或大鼠 在48小时内死亡半数以上者定为有急性毒性的固体废物 b 易燃性废物 闪点低于60 的液体 经摩擦 吸湿或自发产生着火倾向的固体 着火时燃烧较剧烈并能持续 以及在管理期间会引起危险者 c 反应性废物 性质不稳定 在无爆震时即易发生剧烈变化 遇水能剧烈反应 遇水能形成爆炸性混合物 与水混合产生有毒气体 蒸气或烟雾 在有引发源和加热时能引起爆震或爆炸 在常温 常压下易发生爆炸或爆炸性反应 根据其他法规所定义的爆炸品 d 浸出毒性 见表 e 腐蚀性废物 pH 12 5或pH 2的废物 世界卫生组织重点限制的主要危险废物 二固体废物与危险废物的越境转移 1 世界固体废物和危险废物的产生量 1 固体废物的产生量各类废物的产生量工业固体废物的产生量城市废物的产生量 1981年各国各类废物的产生量 百万吨 工业固体废物的产生量 美国年排放量4亿吨 1980年 日本年排放量3 2亿吨 1982年 全球每年约产生21亿吨 我国的产生量 见表 城市废物的产生量 人均产生的废物量 2 危险废物的产生量 2 固体废物与危险废物的越境转移 1 废物越境转移的原因工业发达国家废物产量巨大 处理费用巨大 因而处理量较小 导致废物的累积量巨大 影响生态环境和人们的身体健康 工业发达国家危险废物已称为 政治废物 公众对废物问题很敏感 反对自己居住的地区设立危险废物处置场所 发展中国家某些人为了捞取好处 使得大量废物 尤其是危险废物大量涌入 2 固体废物与危险废物的越境转移 2 巴塞尔公约巴塞尔公约联合国环境规划署1989年3月20日至22日在瑞士巴塞尔召开了 控制危险废物越境转移及其处理公约 外交大会 公约的基本原则 首先 所有国家都应禁止输入危险废物 其次 应尽量减少危险废物的产生量 第三 对于不可避免而产生的危险废物 应尽可能以对环境无害的方式处置 并应尽量在产生地处置 须帮助发展中国家建立起最有效的管理危险废物的能力 第四 只有在特殊情况下 当危险废物产生国没有合适的处置设施时 才允许将危险废物出口到其他国家进行安全处置 2 固体废物与危险废物的越境转移 3 控制危险废物越境转移的对策首先 应加强宣传工作 提高世界各国的环境意识 其次 要加强国际间的广泛交流和合作 第三 各国应建立完善的法律制度 以法律作为严格管理的依据 第四 建立并完善统一的国际公约及公约的维护机构 三固体废物对环境的危害 1 固体废物的特点首先 具有呆滞性和不可稀释性 污染物的最终形态 其次 在自然条件下 固体废物中的有害成分会转入大气 水体和土壤中 参与生态系统的物质循环 具有长期潜在的危害性 最后 由于固体废物具有呆滞性 不可稀释性 长期潜在的危害性 因而对固体废物必须从其产生 运输 存贮 处理及处置的每个环节都进行控制 即具有全过程管理的特点 三固体废物对环境的危害 2 固体废物对环境的危害侵占土地 1990年 我国历年工业固体废物堆存总量为64 82亿吨 占地5 84亿平方米 污染土壤和地下水 堆存垃圾渗滤液会污染土壤和地下水 污染水体 许多人将垃圾倾入水体 造成水体污染 污染大气 尾矿粉煤灰 污泥和垃圾颗粒随风飞扬 固体废物的焚烧产生有害气体和粉尘等 3 危险废物的危害 1 危险废物危害环境的途径 处理前的堆放过程中 可污染空气 水体和土壤 处理处置过程中 潜在的危险物质会从一种介质转入另一种介质引起污染 处理处置后 危险废物仍然可通过空气 水和土壤污染人类健康与环境 三固体废物对环境的危害 3 危险废物的危害 2 危险废物对人体健康的危害 短期危害 通过摄入 吸入和皮肤吸收 眼接触引起毒害 引起燃烧 爆炸 腐蚀等危险性事件 长期危害 长期接触导致的长期中毒 致癌 致畸和致变等 三固体废物对环境的危害 第二节固体废物的管理及消除污染的途径 一 固体废物的管理二 固体废物的减量化及无废工艺的发展三 固体废物的处理及资源化技术四 固体废物的无害化处置 一 固体废物的管理 1 废物管理的观点废物产生机制 从废物的价值角度看 当商品失去效用从而失去价值时 即成为废物 因而废物的产生是不可避免的 废物产生机制 从人类活动的一次环境空间看 废物存留在环境中 只不过被排除在生活和生产活动之外 但是废物会恶化环境质量 因而废物具有负的价值 废物价值的大小取决于社会的自然 文化 科学和经济状况 同时又因个人的伦理 道德因素有关 固体废物管理的核心 使负价值达到最小 甚至使废物重新转变为有用的物质 一 固体废物的管理 2 固体废物管理状况日本 废物处理和清扫法 规定 全体国民的义务和废物处理的主体 不但企业有适当处理的义务 而且公民也有保持生活环境清洁的义务 美国1976年颁布了 资源保护和回收法 1980年后实行了 摇篮到坟墓 计划 对20万家污染源产生的危险废物实行从运输 贮存到最终处置的跟踪管理 发展中国家几乎无人管理 我国在废物管理方面正逐步完善 一 固体废物的管理 3 固体废物管理的发展趋势固体废物管理的发展过程的三阶段 1 未加控制的土地处理阶段 2 卫生填埋与简单的资源回收并存阶段 3 固体废物的综合管理阶段 固体废物综合管理模式 见图 固体废物综合管理的主要目标 减量化 资源化 和 无害化 二 固体废物的减量化 1 固体废物的减量化固体废物的减量化指的是减少固体废物的产生量 主要针对工业生产中产生的废物而言 减少污染源的废物产生量是解决工业固体废物问题的最佳方案 理论上解决固体废物问题最有效的办法 上世纪70年代美国环境保护局制定了一份固体废物管理实施方案 首先采取减少废物的产生 其次是废物的重复利用 再次是选择才是处理 二 固体废物的减量化 2 无废少废工艺 1 无废工艺定义 无废工艺是这样一种生产产品的方法 借助这种方法 所有的原料和能量在原料资源 生产 消费 二次原料资源的循环中得到最合理和综合的利用 同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能 目的 解决自然资源的合理利用和环境保护问题 二 固体废物的减量化 2 少废工艺定义 少废工艺是这样一种生产方法 这种生产的实际活动对环境所造成的影响不超过允许的环境卫生标准 最高容许浓度 同时由于技术 经济 组织或其它方面的原因 部分原材料可能转化成长期存放或埋藏的废料 少废工艺是现阶段作为传统工业向无废生产转化的一种过渡形式 二 固体废物的减量化 3 实现无废生产的主要途径原料的综合利用 改革原有工艺或开发全新流程 实现物料的闭路循环 工业废料转化成二次资源 改进产品的设计 加强皮品的回收利用 三 固体废物处理及资源化 一 资源化1 资源化的含义资源化即为废物的再循环利用 回收能源和资源 大规模地建立资源回收系统 必将减少原材料的采用 减少废物的排放量 运输量和处理量 废物的资源回收可以提高社会经济效益 而且做到物尽其用 取得一定的经济效益 一 固体废物的资源化 2 资源化系统 见图 概念 是指从原材料制成的成品 经过市场消费 最后成为废物又引入新的生产消费循环系统 就整个社会而言 就是生产 消费 废物的一个不断循环系统 理想的资源化系统要综合地进行技术 经济和社会的论证才能实现 二 固体废物的处理技术 1 物理法物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物的结构 使之成为便于运输 贮存 利用或处置的形态 物理处理方法包括压实 破碎 分选等 二 固体废物的处理技术 2 化学法化学处理是采用化学方法破坏团体废物中的有害成分从而达到无害化 或将其转变成为适于进一步处理 处置的形态 化学处理方法通常只用在所含成分单一或所含几种化学成分特性相似的废物处理方面 化学处理方法包括氧化 还原 中和 化学沉淀和化学溶出等 有些有害固体废物 经过化学处理还可能产生含毒性成分的残渣 须对残渣进行解毒处理或安全处置 二 固体废物的处理技术 3 生物处理生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物 从而达到无害化和综合利用 固体废物经过生物处理 在容积 形态 组成等方面 均发生重大变化 因而便于运输 贮存 利用和处置 生物处理方法包括好氧处理 厌氧处理 兼性厌氧处理 与化学处理方法相比 生物处理在经济上一般比较便宜 应用也相当普遍 但处理过程所需时间较长 处理效率有时不够稳定 3 生物处理 1 堆肥化依靠自然界的细菌 放线茵 真菌等微生物 人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质的生物转化过程 堆肥化的产物称作堆肥 是一种具有改良土壤结构 增大土壤容水性 减少无机氨流失 促进难溶解转化为易溶磷 增加土壤缓冲能力 提高化学肥料的肥效等多种功效的廉价 优质土壤改朗l料 可分为厌氧堆肥与好氧堆肥 好氧堆肥又分为露天推肥和快速堆肥两种方式 现代化堆肥生产通常由前处理 主发酵 一次发酵 后发酵 二次发酵 后处理 贮藏等五个工序组成 其中主发酵是整个生产过程的关键 应控制好通风 温度 水分 C N比 C P比及pH值等发酵条件 3 生物处理 2 沼气化沼气化亦称厌氧发酵 是固体废物中的碳水化合物 蛋白质 脂肪等有机物在人为控制的温度 湿度 酸碱度的厌氧环境中经多种微生物的作用生成可燃气体的过程 适用于城市污泥 农业固体废物 粪便处理 对固体废物起到稳定无害的作用 且可以生产一种便于贮存和有效利用的能源 沼气 3 生物处理 3 废纤维素糖化技术废纤维素糖化是利用酶水解技术使之转化成单体葡萄糖 然后可通过化学反应转化为化工原料或生化反应转化为单细胞蛋白或微生物蛋白 天然纤维素酶水解顺序如下 4 热处理 热处理是通过高温破坏和改变固体废物组成和结构 同时达到减容 利用的目的 热处理方法包括焚化 热解 湿式氧化以及焙烧 烧结等 4 热处理 1 焚烧处理在高温 800一1000 下 通过燃烧 使固体废物中的可燃成分转化成惰性残渣 同时回收热能 通过燃烧 可使固体废物进一步减容 城市垃圾经燃烧后可减小体积80 90 重量将降低75 一80 同时可以较彻底的消灭各种病源体 消除腐化源 优点 焚烧占地小 焚烧对垃圾处理彻底 残渣二次污染危险较小 焚烧操作是全天侯的不受天气影响 焚烧可安装在接近垃圾源的地方 节约运输费用 焚烧的适用面广 除城市垃圾以外的许多城市废物也可以采用焚烧方法进行净化 4 热处理 1 焚烧处理缺点 燃烧处理也有明显缺陷首先 仍然存在二次污染 燃烧仍然要排出灰渣 废气 特别是近年来出现的 二恶英 其毒性比氰化物大一千倍 使人忧心仲仲 其次 单位投资和处理运转成本较高 再次 对废物有一定要求 即要求其热值至少大于4000KJ kg 对经济不发达国家来说 城市垃圾热值几乎都达不到要求 且经济上很难承受 故很难普遍推广使用 4 热处理 2 热解热解是将有机物在厌氧或缺氧条件下高温 500一1000 加热 使之分解为气 液 固三类产物 气态的有氢 甲烷 碳氢化合物 一氧化碳等可燃气体 液态的有含甲醇 丙酮 醋酸 乙醛等成分的燃料油 固态的主要为固体碳 该法的主要优点是能够将废物中的有机物转化为便于贮存和运输的有用燃料 而且尾气排放量和残渣量较少 是一种低污染的处理与资源化技术 四 固体废物的无害化处置 一 固体废物的处置 二 固体废物的处置方法 一 固体废物的处置 1 固体废物处置的概念是指最终处置 Finaldisposal 或安全处置 是固体废物污染控制的末端环节 是解决固体废物的归宿问题 2 目的 一些固体废物经过处理和利用 总还会有部分残渣存在 而且很难再加以利用 这些残渣可能又富集了大量有毒