工程环境保护与可持续发展第7章固体废物处理.ppt

第九章固体废物处理方法 分类 按处理方法分 物理处理 压实 破碎 分选 沉淀 过滤 化学处理 焚烧 焙烧热介 溶出 生物处理 好氧分介 厌氧分解 按处理目的分 预处理 压实 破碎 分选 资源化处理 堆肥 焚烧回收利用 热解燃料化 终处理 废物的最终归宿 陆地填埋 海洋处理 一 固体废物的预处理 便于运输 贮存 处理资源化或终处理的前期准备 并回收某些物质 1 压实提高废物的聚集程度 减小废物体积 处理各种松散废料 体积一般可减小到原来的1 3 1 5 若破碎处理为1 5 1 10 流程 2 破碎 机械方法减小固体废物的颗粒尺寸 破碎工艺多种多样 应采用适当手段 矿业废物 具有可碎性和可磨性 可利用压 劈 折 磨 冲击力进行破碎 金属废物 具有剪切性和脆性 有剪切和冲击破碎 城市垃圾中的纤维 橡胶 纸类 剪切破碎 低温破碎 1 剪切利用机械的剪切力 其作用发生在可逆向运动并闭合的刀刃之间 剪切机 一般先将废物压缩致密后送入刀刃下切断 2 冲击破碎甲物体撞击乙物体 甲的动能转变为乙的形变功能 并集中在被撞击处 若撞击速度高 形变来不及扩散到整体 则撞击处产生大的局部应力集中 脆性破坏 冲击力重 3 低温利用某些材质的低温脆性 冷冻破碎 再进行分选 常用液氮作致冷剂 液氮制作耗能大 4 湿式和半湿式选择破碎分选湿式 回收废纸 形成纸浆 要求纸类含量高或垃圾进行过风力分选 半湿式 利用各类物质在有适量水分时其物理特性不同 在不同湿度下采用不同破碎方式 3 分选 用物理方法从废物中选取某类物质 1 筛分 利用固体物料粒度之间差别 由筛网分选 固定筛 振动筛 滚筒筛 2 重力分选 利用固体物料粒度之间差别的密度差 风力分选 在风力作用 吹 下 密度大者沉降末速度大 运动距离较近 密度小者沉降末速度小 运动距离较远 适用颗粒尺寸相近 密度差大 惯性分选 水平方向抛射粒子 粒径和密度大飞得远 反之近 适用于回收金属 玻璃 陶瓷 重介质分选 将两种不同密度的固体混和物放在一种密度介于二者之间的重液中 如氯化锌 四氯化碳 四溴乙烷等等 则密度小者上浮 密度大者下沉 逃汰分选 具有不同密度的粒子群 在垂直脉冲运动的介质中按密度分层 密度大的粒子群位于下层 真正重力分选 3 磁力分选 通过磁场的废物 因磁性强弱不同而与磁场作用不同 分别落入不同区域而分离 主要分离铁 4 静电分选 利用各种物质的电导率 热电效应 及带电作用不同 在电场作用下进行分离 主用于塑料 橡胶 纤维纸 合成皮革分选 5 涡电流分选 从固体废物中将非磁性导电金属 铜 铝 锌 分选出来 该金属在高变磁场中会产生涡电流并产生斥力 二 固体废物资源化处理 1 堆肥化处理 在人工控制条件下 对有机固体废物实现生物降介作用 使之成为稳定的腐殖质 在处理固体废物的同时生产出有机肥料 处理的固体废物有城市垃圾 纸浆和食品工业的废水污泥 木材加工的废料等 好气 氧 处理 温度高 基质分解较彻底 堆肥周期短 易于大规模机械处理 厌气 氧 处理 空气与堆肥隔绝 温度低 工艺简单 但周期长 分解不充分 2 焚烧法处理 高温分解和深度氧化过程 可以大幅度减容 彻底消灭有害细菌 回收能量及副产品 焚烧热回收利用 垃圾锅炉 热介燃料化回收利用 把废物转变为可贮存和输送的燃料 沼气 燃油 燃气 热分解烟气灰量少 有利于控制大气污染 城市垃圾 塑料 树脂 橡胶 等均可常用 三 固体废物的最终处理 终处理使固体废物最大限度地与生物圈隔离 控制其环境污染 求得废物的最终归宿 1 陆地处置要求体积小 无较大危害 1 深井灌注处置可以处理固 液 气废物 难以转化或破坏 其它方法难以处置或费用昂贵 将废物注入地下的可渗透性岩层中 应与地下水源和矿脉隔开 2 土地耕作处置 使用土壤表层处置废物 将废物当作肥料或土壤改良剂混入土壤表层 对有机物系列化降介 无机物永久 贮存 可降解的石油 有机化工 制药业的废物 土壤内微生物种群对有机物分解 浸出 沥滤 挥发的作用 使可生物降解物质形成新的细胞或结合到土壤中 改善土壤结构 提高土壤肥效 实施应注意 远离地下水源 1 5m 和饮用水源 150m PH 7 9 含水6 20 地温 0 以提高生物降解率 3 土地填埋处置 卫生土地填埋 适用城市垃圾 主要保护环境 比堆放 土地耕作好 场地建造 具有防止对地下水污染措施和气体排出功能 远离水源 设置防渗衬里 沥青 橡胶 塑料膜 粘土 渗透系数 cm s 厚1m 设置导流渠 减少地表径流进入场地 合适的覆盖材料 减少雨水渗入 生化降介作用 会产生CH4 CO2 H2S等气体 CH4 5 15 可能会爆炸 排气 a 可渗透性排气 用砾石作为填料建造排气通道 b 不渗透性排气 用排气管引出气体 可收集CH4 安全土地填埋 适用有害废物 场地建造要求更严格 良好的浸出液收集系统 2 海洋处置 1 海洋倾倒 直接将固体废物投入海中 利用海水的扩散稀释及海洋生物的生化作用使浓度降低 将废物用容器密封并固化 投放到 5000m海底 水泥或沥青固化 降低废物的浸出率 2 远洋焚烧 适宜处置含氯有机废物含Cl有机化合物燃烧后产生的H2O CO2 HCl等排入海中 因为海洋Cl含量高 及存在碳酸盐 所以不会破坏氯平衡及海水PH值 3 海洋处置要严格控制 尤其是有毒 有害 放射性废物 长期会破坏海洋生态环境 禁止 生物战剂 化学战剂 放射性战剂 强放射性物质等 控制 汞 镉重金属 油脂类等 第三节典型废物处理 一 城市垃圾1 焚烧 减少体积 处理费用高 2 填埋 3 堆肥 二 放射性固体废物 来源与分类 1 来源 核工业发展 包括核燃料制备 核反应堆运行 核研制工作 主要是放射性辐射 废物涉及100多种元素 900多种放射性同位素 消除放射性唯一方法 靠自然衰变 从几秒到几百年 衰变的放射性活度 1Bg 1秒内人个原子发生衰变 1Ci 居里 3 7 1010Bg 2 分类 废气 废水 固体废物 废气 反应堆运行过程中产生 堆芯辐照变成放射性同位素气体 核燃料破损产生裂变气体 废水 放射性设备的冲洗产物 裂变产物进入水或水系统 安全壳建筑物的集水坑等 固体废物 铀矿石的开采 选矿 水冶过程 产生的矿渣和尾渣 铀矿品位低 尾矿量 原矿石量 保留总放射性的70 80 量大 只能就地回填或堆存 不作处理 核电站运行 换卸下来的燃料部件 具有高放射性 以及堆芯的其它设备 初期先存放现场游泳池经1 5年衰变 再在临时贮存设备 水池 贮存50年后再进行后处理 普通固体废物 中 低放射物 纸 布 塑料 劳保用品 滤蕊 玻璃 结构材料 水泥 绝缘材料 灰浆 设备量大 人工作处理主指这部分 2 放射性固体废物处理 普通固体废物处理 预处理 分类 切碎 处理 减容 固化 封密 贮存 1 预处理检测 测定放射性水平 选拣 按放射性水平分成可燃与不可燃部分 切碎 初步减容 可燃 用剪切 不可燃 锤磨或石碎 其放射性水平一定要较低才能进行预处理 2 处理 压缩 压入桶内 容器 密封 或打包以便进一步处理 燃烧 焚烧 富氧条件 高效减容 热介 缺氧条件 分介产生挥发性气体 加氧燃烧 酸点煮法 切碎可燃物送入250 的浓硫酸使之碳化 再加硝酸氧化成CO2 该法可溶介出钚 易处理钚废物 熔融盐燃烧法 Na2CO3 NaSO4作为可燃废物氧化的熔质 在800 850 时一起燃烧 残渣混积在盐中 再分离出来 3 固化 减少放射废物流动性 使之稳定化 用固化剂 脲甲醛树脂固化 脲 尿素CO NH2 2 脲甲醛树脂与中性废液或泥浆按1 1 3 体积比混合 30mm内固化好 养护 水硬性水泥固化 水泥 废物 水 水泥重的1 4 添加剂混合固化 养护 沥青固化 沥青 废物混合 加热 蒸发 沥青化学稳定性好 在150 250 能蒸发99 以上水分 固化体积小 速度快 不需养护 玻璃固化 烧结成玻璃 化学耐久性好 低溶介度和浸出率 相当高的减容系数 第四节固体废物的综合利用 一 建材1 生产碎石 高炉渣 矿石 灰分 熔剂CaCO3 和钢渣 氧化杂质 的主要成分为CaO MgO Al2O3 SiO2 Fe2O3 Fe2O3 MnO P2O5 V2O5 TiO2 冷却后自然结晶质硬 可作混凝土骨科 路底热石 2 生产水泥 煤分灰中含有SiO2和Al2O3 是硅酸盐水泥的好原料 3 生产硅酸盐建筑产品 砖 等墙体材料 二 农业 1 堆肥 N P K三种元素 全N含量相当于土壤4倍 速效P含量相当于土壤3 5倍 速效K含量相当于土壤的21 25倍 草木灰 优良的土壤改良剂 增加有机物 孔隙率 使土质松软 促进通风作用 提高保水能力 2 化肥 煤粉可制硅钾肥 SiO2 KOH混合煅烧形成硅酸钾 是植物生长所需元素 煤粉灰直接施入可以增肥 农作物增产 可以改良土壤 使土壤疏松 并有抑盐压碱作用 三 化工 焙烧处理 提取有色金属和化工产品 1 硫铁矿烧渣 硫酸工业中 硫铁矿烧渣含有化物 硫酸盐等 采用氯化焙烧技术 氯化剂 1 氯化熔法 20 硫铁矿 80 烧渣 4 NaCl 600 650 焙烧 中温 热分解 有色金属变为可溶性Cl化物 用稀酸溶出 Cl迂水形成盐酸 2 氯化挥发法 烧渣 NaCl 1200 1250 焙烧 高温 有价金属被Cl化并呈挥发态 用稀酸吸收 2 汞回收含汞废物 汞矿渣 烧渣 工业追汞废品 碱形成Hg OH 2 700 培烧形成汞蒸汽 冷却回收 3 煤矿石生产化工产品可制成结晶氯化物 净化剂 AlCl3 6H2O 聚合氯化物 明矾 混凝剂 水处理用 AlCl3 2 氨水 化肥 NH3 H2O 硫酸铵 化肥 NH4 2SO4 氨NH3 铵 NH4 四 固体废物能回收及利用 1 焚烧热回收垃圾炉 城市垃圾 发电和工业用 含水量高 热值不同 粘性 通风 腐蚀 有毒 Cl 问题 1 炉排 通风差 温度高 易烧损 所以用合金材料 往复炉排 利于推动煤料 2 腐蚀 受热面用耐蚀合金材料 2 热解回收缺O2高温分解 气化 用气化炉 温度低一些可液化回收 3 生产沼气厌氧菌对有机物进行生化降介 见水处理章节 4 污泥湿式燃烧高浓度有机废水和污泥 高压下加空气 加热后转化为CO2和H2O 热能回收 5 灰渣的处理及综合利用灰渣是固体废物排放量最多的一种 是煤燃烧后的残渣 主要成份是SO2 Al2O3 Fe2O3及CaO MgO SO3 前述可以主用于建材和农业 还可以 1 回收碳 粉煤灰若C 12 即效率低的锅炉 才有回收价值 气浮选法 浮选剂加入灰浆 充气 煤粒粘附于气泡上浮 回收率 50 电选法 高电压电场 煤和灰的电性能不同而分离 2 回收铁 Fe2O3已还原成Fe3O4 磁性铁 和Fe粒 用磁选机分选 Fe2O3 7 回收率 98 3 回收铝 高温氯化法 850 950 Al2O3 Al2Cl3 冷却回收 120 150 回收率 75 4 提取空心微珠 微珠是多种氧化物组成具有针孔结构的综合物球晶 粉煤灰中含量 50 70 d 0 3 200 容重为一般粉灰1 3 是多功能新型建材和工业原料 耐压强度高 700Mpa 耐高温 T2 1430 耐火 防火材料 密度小 轻型耐压材料 导热系数小 0 159w m 保温材料