第十章-固体废物处理处置及其综合利用PPT课件.ppt

第十章固体废物的处理 处置和利用 1 意大利的那不勒斯2008年1月发生垃圾危机 无人清运垃圾 直接原因是垃圾场空间不足 垃圾无处可送 居民只好把垃圾堆积在路面上 放眼望去 街道上垃圾堆积如山 垃圾堆积量已达5200吨 每日新增垃圾800吨左右 引发了市民游行 2 固体废物作为三大公害之一 越来越严重地破坏着人类的生存环境 一方面对环境特别是城市近郊具有很大的潜在威胁 而且处理的难度很大 另一方面固体废物作为二次资源 还具有一定的利用潜力 因此固体废物的处理和利用已经成为一个亟待解决的课题 3 第一节固体废物的概述一 固体废物的概念1 固体废物的定义 放错地点的原料 固体废物通常是指人类生产和生活活动中丢弃的固体和半固体物质 包括从废水 废气中分离出来的固体颗粒物 泥状 浆状 糊状等 为了便于环境管理 国际上将装在容器内的危险性废液 废气也定义为固体废物 易燃 腐蚀 毒性 反应性 感染性 2 固体废物的来源 固体废物产生于人类生产和生活过程中的各个环节 不同的发生源产生不同的固体废物 4 5 3 固体废物的利用 处理和处置 利用包括在产品生产过程中循环利用 回收利用 交由其他单位的综合利用 综合利用包括以上三种利用方式 6 处理指经过采取一定的防止污染的措施后 排放于可允许的环境中 贮藏于特定的设施中 待具备适宜的经济技术条件时再加以利用或进行无害化的最终处置 固体废弃物转变成适于运输 利用 储存或最终处置的物体的过程 主要方法 物理处理 化学处理 生物处理 热处理等 7 处置 是指最终处置或安全处置 是固体废物污染控制的末端环节 解决固体废物的归宿问题 主要方法 陆地处置和海洋处置 8 二 固体废物的特点 1 资源性随着工业生产的发展和人类物质生活的提高 固体废物种类越来越多 数量也逐年增加 具有天然原料和能源的固有性质 而且易于收集运输 回收利用 所以在许多国家被视为 二次资源 再生资源 由于处理装置设施严重不足 综合利用率低 2014年工业固体废物产生32亿吨 综合利用量20亿吨 利用率为62 5 储存量4 5亿吨 处置量为8亿吨 产生量 万吨 综合利用量 万吨 9 2 污染的特殊性 固体废物除直接占用土地并具有一定空间 它对环境的污染主要通过水 大气或土壤进行 没有这些媒介 就不会对环境造成很大的污染 因此 固体废物既是污染水体 大气 土壤的 源头 又是废水 废气处理的 终态物 10 3 严重的危害性残留性大 扩散性小 对环境的影响主要是通过水 气和土壤进行的 污染成分的迁移转化比较缓慢 11 三 固体废物的分类 1 按形状划分块状 粒状 粉状和半固体状废物 2 按来源划分矿业 工业 农业废物 城市生活垃圾等废物 3 按性质划分有机和无机废物 4 按危害程度划分一般废物 有害废物 危险性废物 在 固体废物污染环境防治法 中将固体废物分为 城市固体废物工业固体废物有害废物农业固体废物 12 工业垃圾 城市垃圾 危险废物 13 1 城市固体废物是指居民生活 商业活动 机关办公 市政建设与维护等过程中所产生的固体废物和有害废物 城市固体废物 生活垃圾城建渣土商业固体废物粪便 居民生活垃圾街道保洁垃圾集团垃圾 2 工业固体废物是指工矿企业等生产过程中产生的固体废物 废渣 工业固体废物 冶金废渣采矿废渣燃料废渣化工废渣建材工业废渣轻工业 食品工业废弃物 14 3 有害废物又称危险性废物 泛指除放射性废物以外 具有毒性 易燃性 反应性 腐蚀性 传染性 因而可能对人类的生存环境产生危害的废物 4 农业废物农业生产 畜禽饲养 农副产品加工以及农村居民生活所产生的废物 15 16 固体废弃物带来的环境问题 固体废弃物排放 环境容量 自净能力 污染水体 污染土壤 污染空气 占用耕地 危害人体健康 影响环境卫生 17 固体废物在一定的条件下会发生物理的 化学的或生物的转化 对周围环境造成一定的影响 如果处理不当 有害物将通过水 气 土壤和食物链等途径危害环境及人体健康 第二节固体废物的污染及控制一 固体废物的污染途径及危害 18 固体废弃物的污染途径 19 1 污染水体 不少国家把固体废物直接倾倒于河流 湖泊 海洋 甚至以海洋投弃作为一种处置方法 2 大气污染 固体灰渣中的细粒 粉末受风吹日晒产生扬尘 污染周围大气环境 固体废物中的有害物质经长期堆放发生自燃 散发出大量有害气体 3 土壤污染 固体废物堆置或垃圾填埋处理 经雨水渗出液及沥滤中含有的有害成分会改变土质和土壤结构 影响土壤中的微生物活动 妨碍周围植物的根系生长 或在周围机体内积蓄 危害食物链 20 4 占用大量土地 影响环境卫生和景观 5 处置不当 据粗略统计 目前我国矿物资源利用率仅50 60 能源利用率仅30 既浪费了大量的资源 能源 又污染环境 6 有害固体废物泛滥 未加严格管理与处置 污染事故时有发生 7 对人类健康造成直接危害 21 二 固体废物处理 处置和利用的原则 基本原则是 最小化 无害化 资源化 1 最小化 通过适宜的手段减少固体废物的数量和容积 1 通过改变产品设计 开发原材料消耗少 包装材料省的新产品 改革工艺强化管理 减少浪费 以减少产品物质的单位耗量 2 提高产品质量 延长产品寿命 尽可能减少产品废弃的机率和更换次数 3 开发可多次重复使用的产品 循环使用取代一次制成品 22 2 无害化 将固体废物通过工程处理 达到不损害人体健康 不污染周围自然环境的的目的 3 资源化 采取工艺措施从固体废物中回收有用的物质和能量 物理处理 化学处理 生物处理 热处理 微波处理 1 作工业原料 2 回收能源 3 作土壤改良剂和肥料 4 直接利用 5 作建筑材料 23 第三节工矿业固体废物的处理 处置和利用 工矿业废物一般指冶金 电力 化工 建材等工矿行业所产生的废物 主要包括如高炉渣 钢渣 赤泥 有色金属渣 粉煤灰 煤渣 硫酸渣 废石膏 脱硫灰 电石渣 盐泥等 冶金 高炉渣和钢渣 电力 粉煤灰 化学 硫铁矿烧渣 铬渣和碱渣 24 2013年 全国工业固体废物产生量为327701 9万吨 综合利用量 含利用往年贮存量 为205916 3万吨 综合利用率为62 3 2013年 全国设市城市生活垃圾清运量为1 73亿吨 无害化处理能力为49 3万吨 日 无害化处理量为1 54亿吨 无害化处理率为89 0 25 工矿业固体废弃物的综合利用技术 用作建筑材料许多工矿业废渣都可作为水泥 砖瓦 砌块 混凝土骨料 道路材料 铸石及微晶玻璃 保温材料等的主要原料 用于工业及民用建筑 道路 桥梁等土木工程设施 26 用作冶炼金属的原料在某些废石 尾矿和废渣中常常含有一定量的有用金属元素或冶炼金属所需的辅助原料 进一步提取其中的有用的金属元素或将其作为冶金原料 不仅可解决这些固体废物对环境的危害 而且还可收到良好的经济效益 27 回收能源矸石的热值大约为800 8000kJ kg 在粉煤灰和锅炉渣中也常含有10 以上的未燃尽炭 因此 将它们与粘土混合烧制砖瓦可从中直接回收炭 既可节省粘土 又节省能源 某些有机废物可通过一定的配料制取沼气回收能源 28 用作农肥 改良土壤固体废物常含有一定量的促进植物生长的肥分和微量元素 并具有改良土壤结构的作用 如 钢铁渣 粉煤灰和自燃后的煤矸石所含的硅 钙等成分 可增强植物的抗倒伏能力 起硅钙肥的作用 钢渣中的石灰可对酸性土壤起中和作用 磷起磷肥作用 粉煤灰形似土壤 透气性好 它不仅对酸性土壤 粘性土壤和盐碱地有改良作用 而且还可以提高土壤上层的表面温度 起到保墒 促熟和保肥作用 29 钢渣的综合利用 1 用作冶金原料 1 作烧结熔剂钢渣含40 50 CaO 代替部分石灰石 2 作高炉或化铁炉熔剂含有10 30 的Fe 40 60 的CaO MgO和2 的Mn 3 作炼钢返回渣 4 回收废钢铁一般含有7 10 的废钢及钢粒 30 2 用于建筑材料 1 生产水泥含有和水泥相类似的硅酸三钙 硅酸二钙及铁铝酸盐等活性物质 具有水硬胶凝性 可成为生产无熟料或少熟料水泥的原料 也可作为水泥掺和料 我国目前生产的钢渣水泥主要有 以石膏作激发剂的无熟料钢渣矿渣水泥以水泥熟料为激发剂的钢渣水泥 2 作筑路与回填工程材料 31 3 用于农业 1 作钢渣磷肥是一种以钙 硅为主含多种养分的具有速效又有后劲的复合矿质肥料 施用时注意 宜做基肥不做追肥使用 宜与有机肥混拌后再施用 不宜与氮素化肥混合施用 注意与土壤的酸碱性相结合 2 做硅肥水稻 3 做酸性土壤改良剂 32 煤矸石的利用 1 充填塌陷区在充分利用矿区固体废物的同时 解决塌陷地的复垦问题 因而具有一举多得的效果 2 发电采煤过程中排出的废弃物大多含有一定量有机质 可以利用煤矸石在沸腾炉中燃烧供暖或发电 燃烧后的灰渣可用来生产水泥等建筑材料 3 制砖未经自燃的矸石可用以配料制砖 并且可以利用其中所含有机物的自燃 从而节约原料煤 这种方法投资不大 方法简单 已广泛使用 煤歼石制砖技术和装备取得重大突破 制造技术达到国际先进水平 33 4 生产水泥煤矸石中SiO2 Al2O3和Fe2O3的总含量一般在80 以上 是一种天然粘土质原料 可以代替粘土配料烧制水泥 1 生产普通硅酸盐水泥 2 生产特种水泥 3 生产无熟料水泥 34 工矿业固体废物主要的处理方法有堆存法和土地耕作法 堆存法是最原始 最简便和应用最广泛的处理方法 有两种方式 一种是露天堆存法 适用于不溶解或低溶解性 而且浸出液无毒 不腐烂变质 不扬尘 不危及周围环境的块状和粗粒状废石和废渣 一种是筑坝堆存法 适用于湿法排放的尾矿粉 砂和粉煤灰等 35 土地耕作法是利用土壤中微生物将固体废物中的有机物和无机物分解成可供更高级生物体所吸收的形式 使固体废物污染指数逐渐达到背景程度的方法 此法可以处理石油残渣 制药及有机化工渣等可以生物降解的废物 36 目前 垃圾围城 垃圾处理正成为困扰很多城市发展的头痛问题 为此 有关专家认为 一些发达国家在处理垃圾方面形成了一套强化主体责任 推动严格分类 实现垃圾处理减量化 资源化的做法 很值得我国借鉴 37 日本是世界上人均垃圾生产量最少的国家 每年只有410公斤 同时 也是世界上垃圾分类回收做得最好的国家 从1980年开始 日本逐步建立起一套近乎苛刻的垃圾分类制度 每年12月份 日本的每一家住户都会收到一张来年的特殊 年历 每月的日期都用黄 绿等不同的颜色来标注 每一种颜色代表哪一天可以扔哪种垃圾 比如 厨房垃圾 每周三和周五才能扔 38 日本的垃圾分类标准严格而细致 包括资源垃圾 可燃垃圾 不可燃垃圾 危险垃圾 塑料垃圾 金属垃圾和粗大垃圾等等 和日本类似 瑞典的生活垃圾分类制度也很完善 日常餐桌垃圾包括食品包装 塑料和纸包装的可以回收 有血有油的包装大都直接扔到垃圾袋里 用于焚烧 信封不能放在纸类回收 因为有胶水 必须放在可燃的垃圾类别里 39 第四节城镇垃圾的处理 处置和利用 一 城镇垃圾的处理 处置和利用方法 主要有卫生填埋 焚烧和制作堆肥等方法 焚烧法 有机物含量高的垃圾 填埋法 无机物含量高的垃圾 堆肥 垃圾中可降解有机物多 二 城镇垃圾的组成 分类和性质 1 城镇垃圾的组成和分类 无机物 灰渣 砖瓦 金属 玻璃等 有机物 厨房垃圾 塑料 纸 织物和草木 40 2 城镇垃圾的性质 取决于其组成成分 对垃圾处理 处置和利用技术影响较大的因素主要是垃圾的含水率 容重和热值 1 含水率 常用单位体积垃圾的含水量占垃圾总质量的分数表示 计算式为 含水率 W g 100 1 g g 100 g 单位体积垃圾的总质量 kg m3 g 单位体积垃圾样品烘干后的质量 kg m3 W 单位体积垃圾的含水量 kg m3 41 2 容重 是指单位体积垃圾的质量 3 垃圾热值 垃圾必须含有一定的热值才具有焚烧价值 垃圾热值越高 经济效益越好 三 城镇垃圾的收集运输 第一道工序 将分散的垃圾收集运输到处理场所 1 垃圾的收集和运输工具2 垃圾收集和运输的原则 收集 运输过程要密闭以防止污染环境 最大限度地方便居民 尽量改善清洁工人的条件 造价及维护费用便宜 以利于推广 42 怎样分类投放垃圾在许多大城市的街头巷尾摆放着不少垃圾箱 那是为了有效地分类回收垃圾 垃圾箱分成了 可回收物 和 废弃物 两面 但是 很多人在投放垃圾的时候都感到很迷茫 不知道哪些垃圾是可回收物 哪些垃圾是废弃物 可回收的垃圾主要包括废纸 塑料 玻璃 金属和布料五大类 举例说明如下 废纸 主要包括报纸 期刊 图书 各种包装纸 办公用纸 广告纸 纸盒等等 但是要注意纸巾和厕所纸由于水溶性太强不可回收 塑料 主要包括各种塑料袋 塑料包装物 一次性塑料餐盒和餐具 牙刷 杯子 矿泉水瓶等 3 垃圾的分类收集 43 玻璃 主要包括各种玻璃瓶 碎玻片 镜子 灯泡 暖瓶等 金属物 主要包括易拉罐 罐头盒 牙膏皮等 布料 主要包括废弃衣服 桌布 洗脸巾 书包 鞋等 垃圾是放错了地方的财富 回收垃圾不但美化环境 而且垃圾再利用可以节省新资源的的开采 从而从根本上减少垃圾 44 45 四 城镇垃圾的破碎和分选 预处理 1 垃圾的破碎目的是改变垃圾的形状和大小以适应进一步处理和利用的需要 2 垃圾的分选有目的地分选出所需要的资源可以充分实现垃圾再利用的目的 五 利用城镇垃圾进行堆肥 垃圾堆肥 在微生物的作用下将垃圾中可降解的有机物分解转化为可用于农业或林业的有机肥料的方法 在垃圾堆肥过程中 微生物以有机物作为养料 在分解有机物的同时放出热量使堆肥温度升高至50 60 以杀死垃圾中的病原体和寄生虫卵并形成富含腐殖质的垃圾堆肥 46 五 利用城镇垃圾制沼气 利用有机垃圾 植物秸秆 人畜粪便 活性污泥等制沼气是充分利用垃圾以获得能源的好途径 影响沼气的发酵的主要因素有以下几种 1 适宜的发酵温度 中温发酵37 2 适宜的PH 6 8 7 5 3 严格的厌氧环境 沼气池密封 4 适宜的原料配比 C N 25 30 1 5 适宜的干物质浓度 7 9 47 六 城镇垃圾的焚烧处置和热能回收 1 垃圾的焚烧有利于垃圾减重 减容分解和消除有害成分等 2 垃圾焚烧热能的回收影响因素主要是垃圾的热值 当垃圾热值达到2600kJ kg时即可回收到热能 48 七 城镇垃圾的卫生填埋卫生填埋是处置城镇垃圾最基本的方法之一 1 垃圾填埋以后的产物 气体 CO2 CH4 N2及硫化物 浸出液 2 抗渗层构造通常以复合垫衬的黏土 织物或高密度聚乙烯膜来制作 3 垃圾卫生填埋场关闭后的管理 49 城市垃圾矿山 现在电子产品更新换代非常快 很多人这几年经手了好几个手机 我们的电脑 手机里面都有大量的稀有金属 这方面日本走在全世界的前面 已经通过发展都市矿山 使它从一个自然资源不丰富的国家变成了世界上自然资源丰富的国家 从1吨废手机中可提炼150克黄金 2 3公斤银 172克铜 从1吨废电脑中可提炼出300克黄金 1公斤银 150克铜和近2公斤稀有金属等 比天然矿山提炼率高30倍 50 2001年 日本出台了 家用电器回收法 根据这项法律 家电生产企业必须承