第6章：固体废弃物污染与治理

第六章固体废弃物污染与治理,固体废弃物和废水、废气一样，是人类生产和生活活动的代谢产物。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，使固体废弃物的排放量猛增，日益增长的固体废弃物给环境带来很大危害。固体废弃物污染已经成为影响环境污染的主要因素之一。,本章的主要内容,第一节固体废弃物概述第二节固体废弃物对环境的污染及其管理第三节固体废弃物的利用及资源化第四节危险废弃物的越境转移及其对策,第一节固体废弃物及其分类,一、固体废弃物的概念固体废弃物，通常指人类在生产与生活中产生，生产者在一定时间和地点不再需要而丢弃的固体、半固体或泥状物质。“废弃物”是一个相对概念，是有一定时空条件的。往往一种过程中产生的废弃物，可以成为另一过程的原料，所以废弃物也有放在错误地点的原料之称。,二、固体废弃物的分类固体废弃物可以按不同的方式进行分类。按其组成可分为有机废弃物和无机废弃物；按其形态可分为固体(块状，粒状，粉状)和泥状的废弃物；按其来源可分为工业废弃物、矿业废弃物、城市垃圾、农业废弃物和放射性废弃物等；按其危害特性可分为有害和无害废弃物。国内外普遍采用的是按来源进行分类，如图61所示。,图61固体废弃物的分类,1、工业固体废弃物2、矿业固体废弃物3、城市垃圾4、农业固体废物5、放射性固体废弃物,三、有害废弃物有害废弃物是一类具有特殊物理、化学、生物特性的物质。一旦管理不当，就会对人体健康和环境造成危害。这种危害包括即时急性危害，如急性中毒、火灾爆炸等；还包括长期潜在性危害，如慢性中毒、致癌、污染地面或地下水等。一般将具有下列危害的废弃物定义为有害废弃物：,1、引起或导致死亡率增加的废弃物。2、引起各种疾病的增加的废弃物。3、降低对疾病的抵抗力的废弃物。4、在处理、贮存、运输、处置或其他管理不当时，对人体健康或环境造成即时或潜在性的危害的废弃物。,一、固体废弃物的污染途径固体废弃物虽然不是环境介质，但常常是多种污染成分存在的终态而长期存在于人类环境之中，在一定条件下会发生物理的、化学的以及生物的转化，对周围环境造成影响。如果处理、处置、管理不当，污染成分就会通过水、气、土壤、食物链各种途径污染环境，危害人类健康。一般工矿业废弃物所含的化学成分会形成化学物质型污染，如图72所示。,图62化学物质型固体废弃物致病途径,一、固体废弃物对环境污染的危害固体废弃物堆积量大、占地广。从有害成分迁移转化的角度看，由于废水、废气在处理时其有害成分往往转化成固体形态，因此，固体废弃物在某种意义上成了有害成分存在的终态。存于固体废弃物中的有害物质不易破坏衰减，其危害具有长期性和潜在性，不易被人们发现。由于过去只注意防治水、气的污染，加上法制不健全，管理不完善，随意无控处置这些固体废弃物，有的甚至直接倒入江河湖海，造成严重污染。,1、侵占土地2、污染土地和地下水3、污染水体4、污染大气5、影响环境卫生,人畜粪便和有机垃圾是各种病原微生物的孳生地，形成病原体型污染，如图73所示。,图63人畜粪便传播疾病途径,三、固体废弃物的特点固体废弃物与水污染和大气污染、水体污染相比，有它自己的特点，主要表现在以下几个方面：1，具有呆滞性和不可稀释性2，具有长期潜在危害性3，具有全过程管理的特点,上述特点决定了对于固体废弃物的管理将完全不同于水体、大气污染那样的管理体制。对于废水、废气，通常采用的是控制污染源的管理体制；而对于固体废物，则必须实行从产生到最终处置的全过程的管理体制，而将产生、运输、综合利用、处理、处置等所有废弃物运动过程所涉及的各环节都作为污染源进行管理和控制。这一管理体制按照其先后次序可以分为以下几个方面。,产生、分类、标识。运输。加工处理。交换和能量回收。焚烧和无害化处理。贮存和完全处置。浸出液管理、处置场监督、管理。,第二节固体废弃物的管理,一、固体废弃物的管理1、管理观点2、管理状况3，发展趋势未加控制卫生填埋与资源回收并存综合管理阶段,二、固体废物的减量化及无废工艺的发展1，固废的减量化改变生产过程革新工厂设备重新调整化学品代替有毒化学品简化操作和改善运行管理,2，无废少废的发展无废工艺：所有原料和能量在“原料资源-生产-消费-二次原料资源”的循环中得到最合理的综合利用，同时对环境的任何作用都不致破坏它的正常功能。少废工艺：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；同时由于部分原料可能转化成长期存放或埋葬的肥料。,实现无废生产的主要途径：原料的综合利用改革原有的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，加强废品的回收利用,真题解析,1，固体废物具有（）性，一种过程的废物往往可以成为另一种过程的原料。2，固体废物综合管理“三化”目的，是达到（）3，固废在堆放过程中，经微生物作用产生可燃性气体，其主要成分是（）ACOBCO2CCH4DNH4,相对性,减量化,C,真题解析,4，堆肥化石固废一般处理的（）A预处理技术B焚烧热回收技术C热解技术D微生物分解技术5，在各种固废的处置方式中，禁止采用的是()A堆放B焚烧C填埋D倾入水体6，固废的重要特点之一：固废为各种污染物的最终形态，从而具有（）性。,D,D,不可稀释或呆滞,第三节固体废弃物的利用及资源化,许多固体废弃物实际上仍有利用价值。尤其是不少工业固体废弃物可以作为二次资源加以利用。这种二次资源与自然资源相比有三大优点：生产效率高、能耗低和环境效益高。因此，世界各国都广泛开展了固体废弃物的综合利用。,一、固废处理意义固废的收集、运输与处理时一项复杂的系统工程，需要优化管理。城市垃圾中有些组成物量大、面广、不在废品回收之列，堆放需要占用大量土地及运输量。因此，需要周密考虑，统筹安排，否则会造成巨大浪费。物理手段：粉碎、压缩、干燥、蒸发、焚烧生化手段：化学氧化、消化分解、吸收作用目的：缩小固废体积，加速自然净化的过程。,二、固废综合利用(一)目的及意义综合处理的目的是把城市中各种废物集中起来使之结合成一个系统，以便把各种物质和能量进行合理的集中利用。减少最终废物的排放量，减轻对环境的污染，防止二次污染的扩散，降低处理费用，提高资源利用效率。规划时，首先确定固废综合处理的效果，将涉及面广、收效高的废物列入优先位置。其次要研究处理方法（详细调查、了解），力求二次排出物造成的污染不超过国家地区规定的排放标准。,设计废物综合处理时应注意：1，了解污染物种类、数量及其允许排放标准，进行正负效益分析，以取得环境效益最大。2，对重金属污染物排放浓度严加控制。3，考虑资源化问题。,（二）综合处理原则1，毒害程度不同的废物不宜相混2，熔点相差较多的废物不宜相混3，不同性质的塑料不宜相混4，适合采用混合处理的废物(1、向含水率高而不能自燃的废物中混入高热值废物2、有的废物焚烧时会产生氨类碱性气体，有的废物焚烧时会产生氯化氢、二氧化硫之类的酸性废气，将二者混合后进行焚烧处理就十分合理。),（三）废物综合处理系统的分类综合处理系统可分为焚烧型、熔融型、资源化型三类。1，焚烧型：高温分解和深度氧化的综合过程。通过焚烧可以使可燃性固废氧化分解，达到减少容积，去除毒性，回收能量及副产品的目的。2，熔融型：又称熔炉渣，它的构造与一般焚烧炉的构造相似，只不过溶渣炉排出的炉渣以玻璃体状态排出。3，资源化型：将废物资源化。此法适用于工业基地，因为回收品有市场，可以构成循环封闭生产基地。,三、固废资源化（一）概念及意义固废资源化：广义:表示资源的再循环。狭义：为了再循环利用废物而回收资源与能源。再循环：指的是从原料制成成品，经过市场直到最后消费变成废物又引入新的生产-消费-废物的循环系统。,资源化系统：指从原材料制成成品到市场消费到最后成为废又引入新的生产-消费-废物循环系统。（三）固体废物的一般处理技术1，预处理技术:指采用物理、化学、生物方法将固废转变为便于运输、贮存、回收利用和处置的形态。包括压实、破碎、分选和固化。2，焚烧热回收技术：高温分解和深度氧化使可燃的固体废物氧化分解，以减容、去毒并回收能量及副产品。3，热解技术：热解是在无氧或缺氧条件下可燃物高温分解，并以气体油或固形炭的形式将热量贮存起来的过程。4，微生物分解技术,（四）固体废物的无害化处置1，目的2，废物残渣最终处置方法的选择3，固体废物的土地填埋,第四节危险废物的越境转移及其对策,危险废物：除放射性废物以外，具有化学活性或毒性、爆炸性、腐蚀性或其他对动植物和环境有害特性的废物。美国资保与回收法：危险废物是指一种固体废物或几种混合物，其数量、浓度、或物理、化学、传染性可能导致死亡率上升、致残，不能恢复性疾病发病率提高的物质。日本：危险废物是指能危害人类健康的有关物质。,由于危险废物越境涉及全球的政治、经济、外交、科技等各个领域，因此，只有通过国际间的协商合作才可能予以较完美的解决。1，应加强宣传工作，提高世界各国的环境意识2，要加强国际间的广泛交流和合作3，各国应建立完善的法律制度，以法律作为严格管理的依据4，建立并完善统一的国际公约及公约的维护机构,一、固体废弃物作建筑材料许多工业固体废弃物如煤矸石、粉煤灰、高炉渣、钢渣等都具有建筑材料所需要的成分和性质，可以制成建筑材料。建筑材料需要量大，可以容纳大量的固体废弃物；建筑材料使用期限长，不会产生二次污染，也不会很快重新变成废弃物。所以，利用固体废弃物制造建筑材料是节约资源，消除污染，保护环境的有效途径。工业废渣作为建筑材料方面的用途列于表7-1。,表71工业废渣作为建筑材料方面的用途,二、固体废弃物作工业原料固体废弃物中含有多种有益成分，除可以用来生产建筑材料外。还可以做某些工业的原料，如钢渣可以代替焙剂用于烧结生产，可以做高炉、化铁炉的熔剂，也可以返回转炉炼钢利用；铬渣可以代替铬矿粉作玻璃着色剂；洗煤厂排出的煤泥可在铸造过程中作砂的粘结剂。在国外还可用浮选尾煤作塑料的原料等。,三、固体废弃物作能源来源于煤炭、石油、动植物的固体废弃物，大多含有一定量的煤炭、油和生物能。固体废弃物作为能源的途径有两条：一条是将固体废弃物直接焚烧，然后利用焚烧释放出的热量供热或发电，又称为直接回收利用法；另一条是先将固体废弃物加工成原料，然后再进行焚烧供热或发电，这是一种间接回收利用法，此法得到的燃料为垃圾衍生燃料(RDF)。,四、固体废弃物在农业上的利用固体废弃物中常含有丰富的有机质和作物养分，可以用来改良土壤，为作物提供营养元素等。固体废弃物在农业上的利用主要有两个方面：一是作土壤改良剂，用来改良土壤；二是用来作肥料，为作物提供生长所需的养分。,1、固体废弃物生产堆肥堆肥是指在一定的条件下，通过生物化学作用使来源于生物的有机固体废弃物分解成为较稳定的腐殖质的过程。2、改良土壤许多固体废弃物具有改良土壤的功能，因而被作为土壤的改良剂。,第四节固体废弃物的处理,固体废弃物处理通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化。对于不同成份的废弃物，要综合考虑各种因素，并通过分析、论证，才能确定采用哪种处理方法才是符合环境、经济和具有社会效益要求的处理方法。,一、固体废弃物的压实为了减少固体废弃物的运输和处置体积，从而减少运输和处置费用，必须对固体废弃物进行压实处理。压实一般用压实器进行。压实是一种普遍采用的固体废弃物预处理方法。如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理。,二、固体废弃物的破碎为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形尺寸减小，预先必须对固体废弃物进行破碎处理。经过破碎处理的废物，由于消除了大的空隙，不仅使尺寸大小均匀，而且质地也均匀，在填埋过程中更容易压实。固体废弃物的破碎方法很多，主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等，此外还有专用的低温破碎和湿式破碎等。,三、固体废弃物的分选固体废弃物在处理、处置与利用之前必须进行分选，将有用的成分选出来加以利用，将有害的成分分离出来，防止损坏处理、利用及处置设施或设备。分选一般有两种：一种是将不同的物质加以分离；另一种是将不同粒度级别的废弃物加以分离。分选的基本原理是利用物料的某些性质方面的差异，将其分选开。,四、固体废弃物的固化固化和化学稳定是指通过物理化学方法将有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。固化处理的目的是使废弃物中所有污染成分呈现化学惰性或被包容起来，以便运输、利用或处置。因此，理想的固化产物应具有良好的抗渗透性，良好的机械特性，以及抗浸出性、抗干一湿，抗冻一融特性。固化方法可以根据固化基材及固化过程分为以下六类：,水泥固化石灰固化热塑性材料固化有机聚合固化自胶结固化玻璃固化、陶瓷固化等,五、固体废弃物的焚烧和热解由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加，采用焚烧方法处理固体废弃物，利用其热能已成为必然的发展趋势。以此种处理方法处理固体废弃物，占地少。处理量大，在保护环境、提供能源等方面可取得良好的效果。与焚烧法相比，热解法则是更有前途的处理方法。它的显著优点是基建投资少。此外。工艺流程对环境的污染降低，并且可以制取新的产物，如气、液、乳、渣等。,第五节固体废弃物的处置,无论技术多么先进，总不可避免产生出些无法利用和处理的固体废弃物。这些固体废弃物是多种污染物质存在的终态。处于终态的固体废弃物要长期存在于环境之中，为了防止其对环境的污染，必须进行最终处置。处置的目的和技术要求是，使固体废弃物在环境中最大限度地与生物圈隔离，避免或减少其中的污染组分对环境的污染与危害。固体废弃物的最终处置是固体废弃物管理的关键环节。,早期的处置方法是随意排入水体或倾倒在露天土地上，或是就地焚烧，废弃物中的污染组分将进入水体、空气或土壤。上世纪60年代后对由此而酿成的污染问题和公害事件有所认识，开始改变处置的方法。现在所说的处置是指安全处置。固体废弃物处置可分为海洋处置和陆地处置两大类。,一、海洋处置海洋处置分为两种：一种是传统的海洋倾倒；另一种是近年发展起来的远洋焚烧。1、海洋倾倒2、远洋焚烧,二、卫生土地填埋卫生土地填埋法始于60年代，它是在传统的堆放、填埋基础上，从保护环境角度出发所采用的一种进步方法。它与传统的垃圾堆放和填埋处置的主要区别是，卫生土地填埋是一种要经过科学的选址、要有必要的场地防护处理和其他严格管理制度等一系列科学的工程措施和管理措施的赴置方法。由于卫生土地填埋安全可靠，价格低廉，目前已为世界上许多国家所采用。,卫生土地填埋是处置一般固体废弃物使之不会对公众健康及安全造成危害的一种处置方法，主要用来处置城市垃圾。通常把运到土地填埋场的废弃物在限定的区域内铺撒成4075厘米的薄层，然后压实以减少废弃物的体积，每层操作之后用1530厘米厚的土壤覆盖，并压实。压实的废弃物和土壤覆盖层共同构成一个单元。,具有同样高度的系列相互衔接的单元构成一个升层。完整的卫生土地填埋场是由一个或多个升层组成的。当土地填埋达到最终的设计高度之后，再在填埋层之上覆盖层90120厘米厚的土壤，压实之后就得到一个完整的卫生土地填埋场，如