固体废弃物治理和综合利用过程论述

固体废弃物治理和综合利用0 引言固体废弃物是在生活和生产过程中废气的固体、半固体或泥浆状物质。如：居民生活垃圾、工业固体废料、动物尸体、植物秸秆、人畜粪便、污水处理产生的污泥、建筑施工垃圾。固体废弃物又称垃圾，是“放在错误地点的原料” 。1 固体废弃物概念及特性固体废弃物（Solid waste）是指在生产、生活活动中提取目的成分后所丢弃的固体、半固体泥浆状物质和装在容器里的废液废气物质等统属固体废弃物。固体废弃物的特性：（1）固体废弃物产生的必然性；（2）固体废弃物与资源的相对性；（3）污染物富集终态与污染源头的双重性；（4）污染危害具有潜在性、长期性和灾难性。2 固体废弃物的来源、分类及组成2.1 来源 固体废弃物主要来源于人类的生产和消费活动。人们在资源开发和产品制造过程中，必然产生废物，任何产品经过使用和消费后都会变成废物。表 1-1 列出从各类发生源产生的主要固体废弃物。8分类来 源主 要 组 成 物矿业废物矿山、选冶废矿石、尾矿、金属、废木、砖瓦石灰等工业废物冶金、交通、机械金属、矿渣、砂石、模型、陶瓷、边角料、涂料、管道绝热材料、粘接剂、废木、塑料、橡胶、烟尘等煤炭矿石、木料、金属食品加工肉类、谷类、果类、蔬菜、烟草橡胶、皮革、塑料等工业橡胶、皮革、塑料、布、纤维、染料、金属等造纸、木材、印刷等工业刨花、锯末、碎末、金属填料、塑料、木质素石油化工化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、油毡、石棉、涂料电器、仪器仪表金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料、陶瓷、绝缘材料纺织、服装业布头、纤维、橡胶、塑料、金属建筑材料金属、水泥、陶瓷、石膏、石棉、砂石、纸、纤维电力工业炉渣、粉煤灰、烟尘城市垃圾居民生活食物垃圾、纸屑、布料、木料、金属、玻璃、塑料陶瓷、燃料灰渣、碎砖瓦、废器具、粪便、杂品商业、机关管道等碎物体、沥青及其它建筑材料、废汽车、废电器、废器具、含有易燃、易爆、腐蚀性、放射性的废物，以及类似居民生活栏内的各种废物市政维护、管理部门碎砖瓦、树叶、死禽畜、金属、锅炉灰渣、污泥、脏土农业废物农林稻草、秸杆、蔬菜、水果、果树枝条、糠秕、落叶、废塑料、人畜粪便禽粪、农药水产腥臭死禽畜、腐烂鱼、虾、贝壳、水产污水、污泥放射废物核工业、核电站、放射性医疗、科研单位金属、含放射性废渣、粉尘、污泥、器具、劳保用品、建筑材料表1-1 固体废弃物的分类、来源和主要组成物2.2 分类 固体废弃物有多种分类方法，一般根据其性质、状态和来源进行分类。如按其化学性质可分为有机废弃物和无机废弃物；按形状可分为固体状废弃物、泥状废弃物和容装性废液、废气等废物；按其危害状况可分为有害废物和一般废物。但更多的是按来源分类。欧美许多国家按来源将其分为矿业固体废弃物、工业固体废弃物、城市垃圾（包括下水道污泥）、农业废弃物和放射性固体废弃物等。在固体废弃物中对环境影响最大的是工业有害固体废弃物和城市垃圾。我国根据固体废弃物管理的需要，将其分为工业固体废弃物（废渣）、城市生活垃圾和危险固体废弃物。2.3 组成（1）工业固体废弃物（废渣）：工矿业固体废弃物是指在工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥，以及在采矿过程中产生的废石、尾矿等。（2）城市生活垃圾：城市生活垃圾是指居民生活、商业活动、市政建设与维护、机关办公等过程产生的固体废弃物。包括生活垃圾、城建渣土、商业固体废弃物、粪便等。（3）危险固体废弃物：这类废物除了放射性废物以外，还指具有毒性、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固体废弃物。这类固体废弃物的数量约占一般固体废弃物量的1.52.0%，其中大约一半为化学工业固体废弃物。3 固体废弃物的危害（1）侵占土地，破坏地貌和植被；（2）污染土壤；（3）污染水体；（4）污染大气；（5）对人体健康的危害；（6）影响环境卫生。4 固体废弃物的治理 4.1 原则 根据我国国情，我国制定出近期以“减量化” 、“资源化” 、“ 无害化”作为控制固体废弃物污染的技术政策。（1）“减量化”固体废弃物“减量化”的基本任务是通过适宜的手段减少和减小固体废弃物的数量和容积。这一任务的实现，需从两个方面着手：一是减少固体废弃物的产生，二是对固体废弃物进行处理利用。（2）“资源化”固体废弃物的“资源化”是指对固体废弃物进行综合利用，使之成为可利用的二次资源。基本任务是采取工艺措施从固体废弃物中回收有用的物质和能源。固体废弃物的“资源化”是固体废弃物的主要归宿。例如，具有较高发热量的煤矸石，可以通过燃烧回收热能或转换为电能，也可以用来代土节煤生产内燃煤矸建筑砖。“资源化”应遵循的原则是：进行“资源化”的技术是可行的，经济效益比较好，有较强的生命力；废物应尽可能在排放源就近利用，以节省废物在存放、运输等过程的投资；“资源化”的产品应当符合国家相应产品的质量标准，因而具有市场竞争力。（3）“无害化” 固体废弃物“无害化”处理的基本任务是将固体废弃物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围的自然环境（包括原生环境和次生环境）。在对废物进行“无害化”处理时，必须看到，各种“无害化”处理工程技术的通用性是有限的，它们的优劣程度，往往不是由技术、设备条件本身所决定的。以生活垃圾处理为例，焚烧处理确实不失为一种先进的“无害化”处理方法，但它必须以垃圾含有高热值和可能的经济投入为条件，否则，便没有引用的意义。根据我国大多数城市生活垃圾平均可燃成分偏低的特点，在近期内，着重发展卫生填埋和高温堆肥处理技术是适宜的。特别是卫生填埋，处理量大，投资少，见效快，可以迅速提高生活垃圾处理率，以解决当前带有“爆炸性”的垃圾出路问题。至于焚烧处理方法，只能有条件地采用。就是在将来，垃圾平均可燃成分提高了，卫生填埋和堆肥也还是必不可少的方法，故又具有一定的长远意义。4.2 处理固体废弃物的一般方法当前处理固体废弃物的方法一般有四种：填埋、焚烧、综合利用和堆肥。（1）填埋填埋是一种最简便，最直接的处理方法。采取卫生填埋可有效减少对地下水、地表水、土壤及空气的污染。每个城市都会在城郊找个偏僻的地方，用于垃圾填埋场。用翻斗汽车装上城市生活垃圾，运到垃圾场，把垃圾往里一倒了事。按要求，垃圾填埋场必须做防渗漏处理，防止废弃垃圾中的有毒有害物质渗透到地下，污染土壤和水体。（2）焚烧利用可燃垃圾，通过燃烧，可获得热能，用来发电和供暖。但中国的垃圾并没有严格执行分类回收，可燃垃圾和不可燃垃圾混在一起，同时送进炉内燃烧。因可燃值太低，所能产生的热能也就非常有限，必须同时添加其他助燃物，因此这种处理方法使用并不普遍。（3）综合利用固体废弃物通过综合处理回收利用，可以减少污染，节省资源，如废纸可以用来造纸，废塑料可以用来再生塑料，玻璃可以回炉，可燃性垃圾可以用来制热等。如每回收1吨废纸可造好纸850公斤，节省木材300公斤，比等量生产减少污染74；每回收1吨塑料饮料瓶可获得0.7吨二级原料；每回收1吨废钢铁可炼好钢0.9吨，比用矿石冶炼节约成本47，减少空气污染75，减少97的水污染和固体废弃物。厨房垃圾包括剩菜剩饭、骨头、菜根菜叶等食品类废物，经生物技术就地处理堆肥，每吨可生产0.3吨有机肥料。（4）堆肥堆肥是指在人工控制的条件下，依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，使可生物降解的有机固体废弃物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。所谓稳定是相对的，是指堆肥产品对环境无害，并不是废物达到完全稳定。固体废弃物堆肥化是对有机固体废弃物实现资源化利用的无害化处理、处置的重要方法。按需氧程度可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。5 固体废弃物的综合利用5.1 一般工业固体废弃物的综合利用技术（1）煤矸石 由于开采机械化的发展和煤层开采条件的逐渐恶化，全国煤矿每年排放1.5亿吨煤矸石，利用率为38.5%，累计积存量已达10亿吨以上。煤矸石综合利用a代替燃料 铸造化铁：焦炭和煤矸石混合使用，应勤出渣、勤出铁水；烧石灰：每吨石灰需煤矸石600700kg；回收煤炭：回收含煤20%以上的煤矸石，可采用水力旋流器分选和重介质分选两种工艺；发电。b生产化工产品 制备三氯化铝：Al2O3+3C+3Cl22AlCl3+3COc生产水泥 代替粘土（SiO2，Al2O3）生产普通硅酸盐水泥、特种水泥和无熟料水泥。d制砖 全国矸石砖厂数百家，年生产20亿块。（2）粉煤灰国内电厂用煤灰分含量在2030%之间，而燃烧后产灰量占灰渣总量的8090%。2000年全国灰渣量达1.6亿吨，累计贮灰量达22亿吨，占用土地44万亩。我国许多电厂采用湿排灰方式，但用高效除尘器，并设置分电场干灰收集装置，有利于粉煤灰的综合利用。粉煤灰的综合利用我国从二十世纪50年代开始设立专门机构开展粉煤灰综合利用方面的工作。79年利用率不到10%，从80年代开始相继出台了一些鼓励粉煤灰利用在内的资源综合利用法规，95年综合利用率上升到41.7%。目前粉煤灰利用方向包括：a代替粘土原料生产水泥，还可节约燃料。b作砂浆或混凝土的掺合料：我国许多大型工程（三门峡、秦山核电站、亚运会工程）均应用。c制砖。d土壤改良剂（重粘土、酸性土）和农业肥料。e回收煤炭资源（一般含碳57%）和金属物质。f制造分子筛、絮凝剂和吸附材料，用于水处理。（3）高炉渣、钢渣高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物。贫铁矿炼铁，每吨生铁产生1.01.2t高炉渣；富铁矿炼铁时，每吨生铁仅产生0.25t高炉渣。我国年产钢1.2亿吨。高炉渣主要化学成分是SiO2、Al2O3、CaO、MgO、MnO、FeO和S等。高炉渣可用于生产水泥和混凝土，制砖，代替天然石料用于公路、机场、地基工程、铁路道渣、混凝土集料等配制矿渣碎石混凝土，生产矿渣棉（8090原料是高炉渣，其余1020是白云石、萤石等）。钢渣是炼钢过程中产生的炉渣。约占粗钢产量的1520。钢渣主要成分是CaO、FeO、SiO2、MgO、Al2O3等。钢渣碱度较大，耐磨。钢渣可用作冶金原料（烧结溶剂、高炉或化铁炉溶剂、炼钢返回渣，本厂回用量可达5090%）、建筑材料（生产水泥、作筑路与回填工程材料）、用于农业（作钢渣磷肥、作硅肥）。5.2 建筑垃圾的综合利用技术建筑行业固体废弃物也称建筑垃圾，它是指在建(构)筑物的建设、维修、拆除过程中产生的固体废弃物，包括废混凝土块、沥青混凝土块、施工过程中散落的砂浆和混凝土、碎砖渣、金属、竹木材、装饰装修产生的废料、各种包装材料和其他废弃物等。其中的废混凝土块、沥青混凝上块、施工过程中散落的砂浆和混凝土以及碎砖渣又叫废建材。建设副产物是指伴随建设工程所产生的副产品。建筑垃圾是城市垃圾的主要组成部分，约占城市垃圾产生量的30一40。据测算，我国每年施工建设产生的建筑垃圾达4000万吨，绝大部分未经处理而直接运往郊外堆放或填埋。（1）废混凝土块的再生利用废混凝土块产生于建筑物拆毁和维修过程中，经破碎后可作为天然粗骨料的代用材料制作混凝土，也可作为碎石直接用于地基加固、道路和飞机跑道的垫层、室内地坪垫层等，若进一步粉碎后可作为细骨料，用于拌制砌筑砂浆和抹灰砂浆。由于废混凝土块一般都堆放在建设工地现场或附近，因此废混凝土块的再生利用不仅节约天然骨料资源，而且还降低了建筑垃圾的产量和清运费用，经济效益十分明显。（2）废沥青混凝土块的再生利用回收方法主要有冷溶回收和热熔回收。前者是将经粉碎后的废沥青混凝土冷溶铺在下层，再在其上铺设新沥青混凝土路面；后者是将经粉碎后的废沥青混凝土作为部分骨料掺入新沥青混凝土中，制成再生沥青混凝土。废沥青混凝土的掺入量可达15-50(质量百分比)。再生沥青混凝土的质量受废沥青混凝土的质量和掺人量的影响较大，废沥青混凝土的质量越好，可掺入的比例越大。含有过度变质沥青的再生骨材不能用于制造再生沥青混凝土。5.3 城市垃圾中有用物质的回收利用技术（1）废塑料 废塑料的再生利用技术a材料再生利用技术：废塑料通过分选、清洗、破碎（低温破碎）、干燥、配料、捏合、造粒、成型的工艺，生产塑料型材。bPET饮料瓶材料再生技术。c废塑料的建材利用：塑料油膏（嵌缝材料）、改性耐低温油毡、涂料、胶粘剂、聚氯乙稀塑料地板、油漆。d废塑料的化学再生利用：油化再生，炼油。（2）废橡胶目前我国橡胶制品（轮胎、胶鞋、再生胶）总产量已达360万吨/年。目前我国废橡胶回收量不足产生量的30%，利用方式主要是生产再生胶（占95%）。我国废橡胶的利用起步较晚，在70年代末到90年代初，我国废轮胎的利用主要集中在翻胎工业和再生胶生产，从90年代至今，胶粉的生产有了很大的发展。a整体再生：轮胎翻修是指利用旧轮胎经局部修补、加工、重新贴覆胎面胶之后，进行硫化，恢复其使用价值的一种工艺流程。在德国，轿车翻修胎为12%，卡车翻修胎为48%，翻新胎总产量为每年1万吨。我国国产轮胎质量普遍低下，多数废旧轮胎无翻新价值。废旧轮胎可作为码头的船舶缓冲器，作公路防护栏或水土保持栏，用于建筑消声隔板。b制造再生胶：再生胶是指废旧橡胶经过粉碎、加热、机械处理等物理化学过程，使其弹性状态变成具有塑性和粘性的，能够再硫化的橡胶。c生产胶粉：胶粉的应用：一是用于橡胶工业，直接成型或与新橡胶并用做成产品；另一种是应用于改性沥青