固体废物处理与处置次课PPT课件

1 固体废弃物处理与处置 授课教师 邹金龙 2 绪论 一 前言1 课程的重要性 1 固体废物的多样性 危害性 增长快速性 我国落后性 2 环境污染严重 3 全球资源匮乏 4 与给水排水密切相关 2 讲授的针对性 3 二 内容1 研究有关固体废弃物处理处置工程的理论知识 实践技术以及相关工程设计的理论和方法 2 全面系统地了解固体废物的性质 指标等基本概念与理论 扎实地掌握固体废物的各种处理的基本概念 基本理论 基本方法及其发展状况 3 基本掌握各种处理的工程技术与方法 应用条件 以及新工艺与新技术 为将来从事工程设计 科研及运行管理工作等奠定必要的理论和应用基础 掌握有关工程经济设计的概念 4 第一章总论第二章固体废弃物的收集 运输与压实第三章固体废弃物的预处理第四章污泥浓缩与脱水第五章固体废弃物的固化第六章固体废弃物的焚烧与热解第七章固体废弃物的生物处理第八章固体废弃物的最终处置第九章固体废弃物处理工程设计与经济计算示例 5 三 参考书籍课程主要教材 固体废物处理与处置 宁平主编 高等教育出版社 2007 1 第一版 固体废物处理及资源化 汪群慧主编 化学工业出版社 2004 第一版 固体废物污染控制工程 张小平主编 化学工业出版社 2004 第一版 城市固体废物管理 何品晶主编 科学出版社 2003 第一版 6 四 学习方法五 考核方式 7 第一章固体废物总论 8 1 1固体废物的定义 特性和分类 1 1 1固体废物的定义及范畴固体废物定义 是指人类在生产建设 日常生活和其他活动中产生 在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体 半固体废弃物质 固体废物范畴 固 液 气 9 1 1 2固体废物的特点和特征 1 资源 和 废物 的相对性 从时间方面看 从空间角度看 2 成分的多样性和复杂性 3 危害的潜在性 长期性和灾难性 4 污染 源头 和富集 终态 的双重性 10 1 1 3固体废物的分类1 按组成可分为有机废物和无机废物 2 按形态可分为固态 半固态和液 气 态废物 3 按污染特性可分为危险废物和一般废物 4 按来源分为工业固体废物 矿业固体废物 农业固体废物 有害固体废物和城市垃圾 11 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 1995年将固体废物分为 a 城市固体废物或城市生活垃圾 b 工业固体废物 c 危险废物三大类 12 13 14 1 2城市固体废物的来源 组成和性质 1 2 1城市固体废物的来源及特点1 2 1 1城市固体废物定义 城市生活垃圾 指在城市居民日常生活中或为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物 1 2 1 2城市固体废物来源城市居民家庭 城市商业 餐饮业 旅馆业 旅游业 服务业 市政环卫业 交通运输业 文教卫生业和行政事业单位 工业企业单位以及水处理污泥等 15 1 2 1 3城市固体废物分类 1 根据城市垃圾的性质划分 可燃烧垃圾和不可燃烧垃圾 高热值与低热值垃圾 有机垃圾和无机垃圾 可堆肥垃圾和不可堆肥垃圾 2 按资源回收利用和处理处置方式划分 可回收废品 易堆腐物 可燃物 无机废物 3 按垃圾产生或收集来源划分 食品垃圾 厨房垃圾 普通垃圾 零散垃圾 庭院垃圾 清扫垃圾 商业垃圾 建筑垃圾 危险垃圾 其他垃圾 16 1 2 1 4城市固体废物特点 1 增长速度快 产生量不均匀 全球 1 3 中国 9 2 成分复杂 多变 有机物含量高 3 主要成分为碳 其次为氧 氢 氮 硫等分析测试表明 C10 20 O10 20 H1 3 N0 5 1 0 S0 1 1 2 4 处理处置方式目前仍以填埋为主 17 18 1 2 2城市固体废物的组成 19 20 21 1 2 3城市固体废物的性质1 2 3 1城市固体废物的物理性质 1 组分城市固体废物的组分以各成分质量占新鲜垃圾的质量百分数表示 有湿基率 含水分 和干基率 去掉水分 如烘干 当垃圾的含水率已知时 用下式换算 G a 1 W 100 1 1 式中 G为新鲜湿垃圾中某成分的质量分数 a为烘干垃圾中同类组分的质量分数 W为垃圾的含水率 22 2 含水率含水率为单位质量垃圾的含水量 用质量分数 表示 W A B A 100 1 2 式中 A为湿垃圾试样的原始质量 B为烘干后垃圾质量 3 容重城市固体废物在自然状态下 单位体积的质量称为垃圾的容重 单位为kg L 1 kg m 3 t m 3 23 1 2 3 2城市固体废物的化学性质 1 挥发分 Vs 挥发分也叫挥发性固体含量 它是反映垃圾中有机物含量近似值的指标参数 它以垃圾在600 温度下的灼烧减量作为指标 2 灰分灰分是指垃圾中不能燃烧也不挥发的物质 即灰分是反映垃圾中无机物含量的参数 24 3 元素组成元素组成主要指C H O N S及灰分的含量 4 热值单位质量的垃圾完全燃烧所放出的热量 称为垃圾的热值 25 26 1 2 3 3城市固体废物的生物学特性 1 城市固体废物的生物性质及其对环境的影响由于城市垃圾成分的复杂性 尤其包括人畜粪便 生活污水处理后污泥等 所以本身含有机生物体很复杂 其中有不少生物性污染物 城市垃圾中腐化的有机物也含有各种有害的病原微生物 还含有植物虫害 草籽 昆虫和昆虫卵 造成生物污染 在生活污水污泥与粪便污泥中会发现许多病原细菌 病毒 原生动物及后生动物 尤其是肠道病原生物体 据报道 70 的疾病源于粪便未作无害化处理造成给水水体的生物性污染 2 可生化性 为生物处理的可行性提供依据 BOD5 COD判断 BOD5 COD O 45 O 30 O 30 O 25生物法的难易较好可以较难不宜 27 1 3工业固体废物的来源 类型及性质 1 3 1工业固体废物来源1 3 1 1分类 类型 矿业固体废物 产生于采 选矿过程 如废石 尾矿等 冶金工业固体废物 产生于金属冶炼过程 如高炉渣等 能源工业固体废物 产生于燃煤发电过程 如煤矸石 炉渣等 石油 化学工业固废物 产生于石油加工和化工生产过程 轻工业固体废物 产生于轻工生产过程 如废纸 废塑料 废布头等 其他工业固体废物 产生于机加工过程 如金属碎屑 电镀污泥等 28 1 3 1 2工业固体废物产生 贮存及排放方式 1 产生方式 连续产生 定期批量产生 一次性产生 事故性产生或排放 2 贮存方式 件装容器贮存 散状堆积 池 塘 坑贮存 3 排放方式 连续排放 定期清运排放 集中一次性排放 1 3 1 3工业固体废物的形态与污染物特征 1 形态 2 污染物含量特征 29 1 3 2工业固体废物的组成及性质 1 3 2 1矿业固体废物 1 来源 矿物开采 加工利用过程 2 废物产生量 对露天矿的开采 每采1m3矿石 需剥离掉8 10m3的土岩 对地下矿石开采 开采1t矿石 排出石渣约3 6t 选矿中 选出1t精矿 产几十吨 上百吨甚至上千吨尾矿 冶炼中 每冶炼1t金属也要产生数吨的冶炼渣 3 矿业废物主要类别和性质 露天矿 其剥离物一般为土岩混杂 块度大小不一的固体废物 其性质随围岩的性质而变化 地下矿 形态上是大小不同的石块 其性质也随围岩的组成而变化 有色金属的尾矿 一般由矿石 脉石及围岩中所含矿物组成 其主要化学成分为SiO2 CaO MgO Fe203 K20等 30 1 3 2 2冶金工业固体废物 1 来源 高炉渣 钢渣 轧钢 铁合金渣 烧结 有色金属冶炼 铝工业 2 产生量 高炉渣固体废物 通常每炼1t生铁可产生300 900kg渣 钢渣固体废物 a 转炉钢渣 一般生产1t钢产生130 240kg钢渣 b 平炉钢渣 生产1t钢产生170 210kg钢渣 c 电炉钢渣 以废钢为原料 生产特殊钢 目前 生产1t电炉钢产生150 200kg钢渣 轧钢固体废物 轧钢时产生的酸洗废液 铁合金固体废物 1t火法冶炼铁合金产生1t左右废渣 烧结固体废物 每生产1t烧结矿产生20 40kg烧结粉尘 有色金属冶炼 每年产生有色金属冶炼渣约425 104t 铝冶炼固体废物 每生产lt氧化铝产生1 1 75t赤泥 稀有金属冶炼固体废物 15家稀有金属工厂统计 产生量为11 90 104t 31 1 3 2 3化学工业固体废物 1 来源 化肥工业 农药 染料 无机盐 2 产量化工固体废物2870 104t 占工业固体废物的4 5 3 主要类别和性质 无机盐工业固体废物无机盐工业特点 a 生产厂家多 产量多 有20多个行业 近800种产品 年产量数百吨固体废物 b 布局分散 生产规模小 c 设备密闭性差 三废 治理落后 废物组成 主要有Cr Pb P As Cd Zn Hg等 毒性大 污染源 主要有铬盐 黄磷 氰化物和锌盐等 氯碱工业固体废物成分 氯碱工业固体废物主要含汞盐 汞膏 废石棉隔膜 电石渣 废汞催化剂等 排量 a 废石棉产生量O 4 O 5kg t 1 b 汞膏排量较小 Hg含量97 99 Fe1 c 含汞废催化剂排量1 43kg t 1 Hg4 6 32 磷肥工业固体废物 废物成分 P F Si 危害 占用大片土地 由于风吹雨淋 使废物中可溶性F和P进入水体 造成水体污染 氮肥工业固体废物 表1 5为氮肥工业主要废渣的产生量及组成 33 纯碱工业固体废物 产生量 一般生产1t纯碱 产生废液9 11m3 其中含固体废物量约为200 300kg 年产废液1300 1400m3 废渣30 104 40 104t 硫酸工业固体废物 主要为粉尘 生产1t硫酸产生粉尘约46 57kg 硫酸工业废水量大 生产1t硫酸排出1 15t酸性废水 有机原料及合成材料工业固体废物 废物特点 a 废渣少 一般生产1t产品 产生几千克至几吨废渣 b 组成复杂 主要为高浓度有机物 具有毒性 易燃性 爆炸性 可焚烧处理之 34 染料工业固体废物 染料工业产生的固体废物主要有 a 染料生产工艺的硝化 酸化 偶合 水解 氯化等产生的铁泥 铜渣 有机树脂 废母液 废酸等 b 染料产品分离 精制过程中产生的过滤液及蒸馏残液等 感光材料工业固体废物 感光材料工业生产中产生的固体废物主要有 a 胶片涂布整理过程中产生的废胶片 b 乳剂制备及胶片涂布中产生的废乳剂 c 片基生产中产生的过滤用的废棉垫及废片基 d 涂布含银废水处理回收的银泥及废水生化处理的剩余活性污泥等 感光材料工业固体废物的组成较复杂 含有大量的有机物及重金属 主要污染物有明胶 卤化银 三醋酸纤维树脂等 若处理不当会对环境造成一定危害 35 1 3 2 4其他工业固体废物 1 类别 煤矸石 粉煤灰 水泥厂窑灰 放射性废物等 2 产生量 煤矸石 是指夹在煤层中的岩石 是采煤和选煤过程中产生的固体废物 产量约为原煤的15 年增加1 108t a 1 历年积存13 108t 占地3333 3hm2 粉煤灰 主要指以粉煤为燃料的火力发电 城市供热的粉煤锅炉中产生的固体废物 年产1 2 108 1995年 积存6 108t 窑灰 仅大 中型水泥厂窑灰总量大于300 108t 炉渣 全国燃煤炉约11 104多台 耗煤超过7 108t 年产炉渣O 8 108t 其产量仅次于尾矿 煤矸石 粉煤灰居第四位 放射性废物 放射性废物来自三大领域 核能开发 核技术应用 伴生放射性矿物开采利用 其产生量占工业固体废物产生量的3 5 主要来源于黑色金属冶炼行业 约占90 36 1 4危险废物的来源及特性 1 4 1危险废物定义 美国环保局 U S EPA 危险废物是固体废物 由于不适当的处理 贮存 运输 置或其他管理方面 它能引起或明显地影响各种疾病和死亡 或对人体健康或环境造成显著威胁 资源保护与回收法 1976年 联合国环境署 UNEP 危险废物是指除放射性以外的那些废物 固体 污泥 液体用容器盛装的气体 由于它们的化学反应性 毒性 易爆性 腐蚀性或其他特性引起或可能起对人类健康或环境的危害 不管它是单独或与其他废物混在一起 不管是产生的或被置的或正在运输中的 在法律上都称为危险废物 1985年 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 将危险废物定义为 危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的废物 1995年 危险废物通常具有急性毒性 易燃性 反应性 腐蚀性 浸出毒性 疾病传染性 37 1 4 2危险废物的来源危险废物来源于工 农 商 医各部门乃至人类的家庭生活 工业企业是危险废物的最主要来源之一 集中于化学原料及化学品制造业 采掘业 黑色和有色金属冶炼及其压延加工业 石油加工及炼焦业 造纸及其制品业等工业部门 其产生量约占工业固体废物总量的1 5 2 0 其约一半来自化学工业 下表为1996年中国内地各工业企业固体废物产生量及相应危险废物的产生量 38 医疗卫生业也是危险废物的主要来源 众多的医院每年都会产生数量巨大的医疗垃圾 这些危险废物或含有有害物质 或附有致病细菌 处理不当将会造成严重的危害 此外 城市垃圾中的废电池 废日光灯管和某些日用化工品也属于危险废物 资料显示 一节5号旧电池能损坏1m2土地 使土壤永久失去利用价值 即使是1颗纽扣电池也能对数十升水造成污染 我国电池的产量占世界总产量的30 以上 居世界第一 年产干电池超过150 108只 消费量70 108 80 108只 作为电池生产和消费大国每年必将产生数量庞大的废电池 另据统计 中国每年生产荧光灯8 108多只 其中汞的用量超过12t 如果对其乱丢乱放 将对人们的健康造成严重危害 39 40 1 4 3危险废物的特性危险废物具有毒害性 包括急性毒性 浸出毒性 生物蓄积性 刺激性等 易燃性 易爆性 腐蚀性 传染性 化学反应性 疾病传染性以及危害的长期性和潜伏性等特性 41 42 43 第二章固体废物产生量及治理现状 44 2 1产生量2 1 1总体产生量概况目前 全世界固体废物每年的产生量约70 108t 其中 美国约占一半 约35 108t a 1我国每年固体废物产量约8 108t 仅次于美国 我国历年固体废物累积存量超过120 108t其中生活垃圾约60 108t 且每年以8 10 的速度增长 据统计1998年 我国668座城产生生活垃圾1 4 108t a 1 其中约60 得到不同程度的处理处置 而真正达到处理标准和源化利用的比例不到10 我国垃圾侵占土地面积已超过5x108m2 全国已有200多座城市出垃圾围城现象 目前 中国城市生活垃圾年产生量已达到1 9 108t 城市人均年垃圾产生量为500kg 45 46 一般情况 固体废物的产量与城市工业发展 城市规模 人口增长及居民生活水平的提高成正比 随着社会 经济的发展和人民生活水平的提高及人口的增长 自1986年到1996年10年间 全国城市固体废物产生量由5008 7 104t增加到10825 4 104t 增加了1 16倍 年平均增长率为8 26 下表列出全国城市固体废物产生量情况 2 1 2城市固体废物产生概况 47 48 2 1 3工业固体废物产生概况 49 50 2 2治理现状 1 末端处理 2 处理方式单一 不利于城市可持续发展 3 处理技术差 管理落后 对环境影响大 大气污染状况 水污染状况 生态环境状况 51 2 3固体废物处理处置基本流程 52 2 4固体废物污染的环境影响 2 4 1固体废物对人体健康的影响途径 53 2 4 2固体废物对环境和人体健康的影响2 4 2 1对大气环境的影响 污染大气 1 粉尘随风飘扬堆放的固体废物中的细微颗粒 粉尘等可随风飘扬 从而对大气环境造成污染 2 毒气 恶臭气体的逸出堆积废物中某些物质的分解和化学反应 可以不同程度地产生毒气或恶臭 造成地区性空气污染 3 破坏植物 臭氧层填埋场逸出的沼气 会消耗上层空间的氧 使植物衰败 沼气中的CHt会对臭氧层造成破坏 比CO2大得多 54 2 4 2 2对水环境的影响 污染水体 1 固体废物对河流 湖泊的污染固体废物置于水体 将使水体直接受到污染 严重危害水生生物的生存条件 并影响水资源的充分利用 2 渗滤液和有害化学物质的转化和迁移堆积的固体废物经过雨水的浸渍和废水本身的分解 其渗滤液和有害化学物质转化和迁移 将对附近地区的河流及地下水系和资源造成污染 3 缩减江 河 湖的有效面积 降低排洪和灌溉能力据国内有关资料估计 由于江 湖中排进固体废物 20世纪80年代的水面积较之于50年代减少约2OOO多万亩 目前 中国在不同地区每年仍有成千上万吨的固体废物直接倾入江 湖之中 其所产生的后果是不言而喻的 55 2 4 2 3对土壤环境的影响 污染土壤 1 改变土壤的性质和结构固体废物及其淋洗和渗滤液中所含的有害物质会改变土壤的结构和土壤性质 并对土壤中微生物的活动产生影响 2 妨碍植物生长 发育 危及人体健康有害成分的存在 不仅危害植物根系的发育和生长 而且还会在植物有机体内积蓄 通过食物链危及人体健康 56 2 4 2 4对环境卫生的影响我国生活垃圾 粪便的清运能力不高 无害化处理率低 很大一部分垃圾堆存在城市的一些死角 影响市容和城市环境卫生 2 4 2 5对人体健康的影响固体废物 尤其是其中的危险废物 因其具有毒性 易燃性 反应性 疾病传染性等特点 若处理不当 将会对人体健康造成严重危害 如日本富山县的痛痛病事件 美国纽约州拉芙河谷土壤污染事件 均是由于废渣处理不当引起的灾难性公害事件 57 2 4 3固体废物的污染控制 1 从 源头 开始 采用先进的生产工艺 减少或不排废物 2 发展物质循环利用工艺 3 发展无害化处理和处置技术 58 2 5固体废物的处理处置技术 2 5 1处理技术 1 物理处理通过浓缩或相变化改变固体废物的结构 成为便于运输 贮存 利用或处置的形态 包括压实 破碎 分选 增稠 吸附等 2 化学处理化学处理是通过化学方法破坏固体废物中的有害成分从而使其达到无害化 包括氧化 还原 中和 化学沉淀和化学溶出等 3 生物处理生物处理是通过微生物分解固体废物中可降解的有机物 使其达到无害化或综合利用 包括好氧 厌氧和兼性厌氧处理等 4 热 化学 处理热处理是通过高温破坏和改变固体废物的组成和结构 从而使其达到减量 容 无害或综合利用的目的 包括焚烧 热解等 5 固化处理固化处理是采用固化基材将废物固定或包覆起来以降低其对环境的危害 从而能较安全地运输和处置 该法主要针对危险废物 59 2 6处置技术分为海洋处置和陆地处置两大类 海洋处置包括深海投弃和海上焚烧 陆地处置包括土地填埋 卫生填埋 土地耕作和深井灌注等 60 2 7固体废物的管理体系2 7 1 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 确立由于固体废物污染环境的滞后性和复杂性 人们对固体废物污染防治的重视程度远不如对废水和废气那样深刻 长期以来尚未形成一个完整 有效的管理体系 随着固体废物对环境污染程度的加重 以及人们环境意识的不断提高 社会对固体废物污染环境问题越来越关注 建立完整有效的管理体系就显得日益迫切 1995年10月30日 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 以下简称 固废法 在第8届全国人大常委会第16次会议上获得通过 于1996年4月1日起施行 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 的实施为固体废物管理体系的建立和完善奠定了法