第4讲 固体废物污染与管理系统

1、固体废物管理与资源化固体废物管理与资源化环境科学与工程学院环境科学与工程学院胡胡 辉辉 杨家宽杨家宽 Tel 87542224；E-mail: ; 环境工程导论环境工程导论内内 容容p一、固废来源与分类一、固废来源与分类p二、常见二、常见MSW管理系统管理系统6大功能要素大功能要素p三、三、MSW资源化思路与途径资源化思路与途径p四、四、 MSW生物转化技术堆肥生物转化技术堆肥/厌养发酵厌养发酵p五、五、 MSW热转化技术垃圾焚烧热转化技术垃圾焚烧p六、工业固废资源化技术材料回收与利用六、工业固废资源化技术材料回收与利用p七、农业固废资源化技术生物质能七、农业固废资

2、源化技术生物质能p八、固废最终处置填埋八、固废最终处置填埋一、固废来源与分类一、固废来源与分类一、固废来源与分类一、固废来源与分类p一一.基本概述基本概述 固体废物固体废物 指生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者指生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态物品、物质以及法律、行政法规规定纳入于容器中的气态物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。固体废物管理的物品、物质。来源来源 工业生产工业生产 ； 农业生产农业生产 城市建设和居民生活；城市

3、建设和居民生活； 教育、科研等其他行业教育、科研等其他行业废弃物废弃物液态废物液态废物废水废水固体废物管固体废物管理体系理体系气态废物气态废物固态、半固态废物固态、半固态废物废气废气固体废物固体废物水环境管理水环境管理体系体系大气环境管大气环境管理体系理体系固体废物常见分类固体废物常见分类根据根据中华人民共和国固体废物污染环境防治法中华人民共和国固体废物污染环境防治法(1995(1995年年公布公布, , 20042004年第一次修订，并于年第一次修订，并于20052005年年4 4月月1 1日实施。日实施。) )及国及国际惯例，可分为城市固体废物、工业固体废物、农业固体际惯例，可分为城市固体

4、废物、工业固体废物、农业固体废物、危险废物等。废物、危险废物等。危险废物危险废物固体废物固体废物一般固体废物一般固体废物腐蚀性、腐蚀性、毒毒 性、性、易燃性、易燃性、反应性、反应性、敏感性敏感性工业固体废物工业固体废物农业固体废物农业固体废物城市固体废物城市固体废物废渣废渣尾矿尾矿秸秆秸秆畜粪畜粪垃圾、粪便、垃圾、粪便、污泥、粉尘污泥、粉尘Solid wasteMunicipalIndustrialAgriculturalHazardous一、固废来源与分类一、固废来源与分类p一一.基本概述基本概述危险性固体废物危险性固体废物 指列入国家危险废物明录或者根据国家规定的危险废物鉴指列入国家危险废

5、物明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腐蚀性、毒性、易燃性、反别标准和鉴别方法认定的具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性和感染性等一种或一种以上危险特性，以及不排除具应性和感染性等一种或一种以上危险特性，以及不排除具有以上危险特性的固体废物。有以上危险特性的固体废物。城市固体废物城市固体废物城市垃圾城市垃圾 居民生活垃圾；居民生活垃圾； 商业垃圾；商业垃圾； 医院垃圾；医院垃圾； 市政维护和管理中产生的垃圾；市政维护和管理中产生的垃圾； 危险垃圾危险垃圾表表 城市生活垃圾的产生城市生活垃圾的产生来源来源主要成分主要成分产生过程产生过程城市垃圾种类城市垃圾种类居民居民厨余物、厨

6、余物、废纸、废纸、废塑料、废塑料、废织物、废织物、废金属、废金属、废玻璃、废玻璃、废家具、废家具、陶瓷瓦片陶瓷瓦片砖瓦渣土砖瓦渣土废旧电器废旧电器粪便等粪便等产生于城镇居民生活过程产生于城镇居民生活过程食品废物、生活垃圾、炉灰食品废物、生活垃圾、炉灰及某些特殊废物及某些特殊废物商业商业仓库、餐馆、商场、办公楼、旅仓库、餐馆、商场、办公楼、旅馆、饭店及各类商业与维修业活馆、饭店及各类商业与维修业活动动食品废物垃圾、炉灰，某些食品废物垃圾、炉灰，某些特殊废物、偶尔产生危险的特殊废物、偶尔产生危险的废物废物公共地区公共地区街道、小巷、公路、公园、游乐街道、小巷、公路、公园、游乐场、海滩及娱乐场所场、

7、海滩及娱乐场所垃圾及特殊废物垃圾及特殊废物城市建设城市建设居民楼、公用事业、工厂企业、居民楼、公用事业、工厂企业、建筑、旧建筑物拆迁修缮等建筑、旧建筑物拆迁修缮等建筑渣土、废木料、碎砖瓦建筑渣土、废木料、碎砖瓦及其他建筑材料及其他建筑材料水处理厂水处理厂给水与污水、废水处理厂给水与污水、废水处理厂水处理厂污泥水处理厂污泥。城市固体废物（城市固体废物（Municipal Solid Waste, MSW）二、常见二、常见MSW管理系统管理系统6大功能要素大功能要素MSW管理系统功能要素管理系统功能要素waste generationstoragecollectiondisposalprocess

8、ing and recoverytransfer and transport 垃圾产生垃圾产生垃圾存放垃圾存放垃圾收集垃圾收集垃圾转运垃圾转运处理与资源化处理与资源化处置处置二、常见二、常见MSWMSW管理系统管理系统6 6大功能要素大功能要素p一一.城市生活垃圾产量、组成及产量的变化城市生活垃圾产量、组成及产量的变化 Q = R P 式中式中:Q 某城市（地区）垃圾总产量（某城市（地区）垃圾总产量（ kg/d）；）； R 该城市（地区）垃圾产率，（该城市（地区）垃圾产率，（kg/人人d ）；）； P 该城市（地区）总人口数该城市（地区）总人口数 城市生活垃圾包括无机组份及有机组份；城市生活垃

9、圾包括无机组份及有机组份； 我国垃圾产量人均每天约我国垃圾产量人均每天约2Kg。讨论问题讨论问题： 生活水平与垃圾产生量的变化的关系？生活水平与垃圾产生量的变化的关系？生活水平的提高与环境意识的提高生活水平的提高与环境意识的提高垃圾存放源头分类垃圾存放源头分类垃圾收集高成本垃圾收集高成本垃圾转运中转站垃圾转运中转站浦东白莲泾浦东白莲泾中转站中转站北京市六里屯五路居垃圾转运站五路居转运站位于海淀北京市六里屯五路居垃圾转运站五路居转运站位于海淀区玉渊潭乡五路居，距收集区平均距离是区玉渊潭乡五路居，距收集区平均距离是8公里，距六公里，距六里屯填埋场里屯填埋场25公里，总建筑面积公里，总建筑面积355

10、7平方米。转运车平方米。转运车间是转运站的生产核心。主要处理海淀区的生活垃圾，间是转运站的生产核心。主要处理海淀区的生活垃圾，日处理量日处理量1500吨，年处理量约吨，年处理量约54.8万吨。万吨。垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具徐汇区龙水徐汇区龙水路码头路码头垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具垃圾船运垃圾船运到老港到老港垃圾转运交通工具垃圾转运交通工具老港垃老港垃圾码头圾码头城市垃圾最终处理方法城市垃圾最终处理方法卫生填埋卫生填埋堆堆 肥肥焚焚 烧烧城城市市固固体体废

11、废物物收集、运输技术收集、运输技术 压缩式压缩式车辆车辆 非压缩式非压缩式管道输送（真空、管道输送（真空、气力、水力）气力、水力）前期分选前期分选分类收集分类收集家庭回收家庭回收集中手选集中手选破碎技术破碎技术常温常温低温低温湿式湿式物理分选物理分选筛分筛分重力分选重力分选磁力分选磁力分选光电分选光电分选摩擦分选摩擦分选浮选浮选堆肥堆肥甲烷甲烷CO2微生物微生物分解分解堆肥化堆肥化沼气化沼气化焚焚 烧烧热热 解解燃料燃料气体气体油油炭渣炭渣蒸汽蒸汽发电发电无机物无机物金金 属属玻玻 璃璃有机物有机物纸纸 类类塑塑 料料橡橡 胶胶容器容器废纸废纸有用零件有用零件毒性物品毒性物品资源循环资源循环资

12、源回收资源回收资源化转化资源化转化卫卫生生填填埋埋图图 城市垃圾处理技术单元组成城市垃圾处理技术单元组成垃圾预处理与资源化垃圾预处理与资源化预处理单元操作预处理单元操作v 破碎：增加堆密度，增加后处理效率破碎：增加堆密度，增加后处理效率v 筛分筛分v 重力分选重力分选v 磁选磁选v 压实压实v 传输设备传输设备破碎破碎 锤式破碎机锤式破碎机筛分筛分振动筛振动筛Unders, undersize, underflowOvers, oversize, overflow筛分筛分滚筒筛滚筒筛重力分选重力分选风选风选磁选设备Overhead Magnet传输设备传输设备flat belt on cont

13、inuous idlers分工分选分工分选三、三、MSW资源化思路与途径资源化思路与途径Solid wastesSeparation andprocessingThermal, chemicaland biological transformation processesEnergyconversionlandfillRecoverable materialsProcessedcomponentsConversionproductsNon recoverable materialsNon recoverable materialsgasresiduesRecoverable conversio

14、n products and/or by-productsConstruction contributionsolid wastesFront endRear endEnergy conversionSolid Waste management HierarchyRecycling rates for different materials波纹纸板 Steps of Recyclable consumptionTrends in MSW Generation 1960 to 2001Waste Recycling Rates 1960-2001美国固废管理的流程图美国固废管理的流程图堆肥堆肥四

15、、四、 MSW生物转化技术堆肥生物转化技术堆肥/厌养发酵厌养发酵四、四、MSWMSW生物转化技术堆肥生物转化技术堆肥/ /厌养发酵厌养发酵p一一.城市生活垃圾生物转化技术城市生活垃圾生物转化技术 生物转化技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用，生物转化技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用，从而实现其无害化和资源化。从而实现其无害化和资源化。堆肥化处理技术堆肥化处理技术：依靠自然界中广泛分布的一些微生物，人为依靠自然界中广泛分布的一些微生物，人为地促进可生物降解的有机物，通过生物化学作用，向稳定地促进可生物降解的有机物，通过生物化学作用，向稳定的腐殖质的生物转化过程。的腐殖质的生物转化过程

16、。沼气化处理技术：沼气化处理技术：将固体废物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪将固体废物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物，在人为控制的温度、湿度、酸碱度的厌氧环境等有机物，在人为控制的温度、湿度、酸碱度的厌氧环境中中(即厌氧发酵即厌氧发酵)，经多种微生物的作用，生成以甲烷为主的，经多种微生物的作用，生成以甲烷为主的气体混合物的过程。气体混合物的过程。好氧堆肥原理好氧堆肥原理+精制处理精制处理后筛分后筛分磨细磨细加入植物养分加入植物养分尾气尾气排放排放通风通风残渣残渣渗滤液循环渗滤液循环农业农业,园林利用园林利用回收和处置回收和处置不可堆肥物不可堆肥物分类收集有机垃圾分类收集有机垃圾一次发酵一次发

17、酵混合城市固体废物混合城市固体废物预处理预处理破碎破碎筛选筛选手工分离手工分离磁选磁选过滤脱臭过滤脱臭二次（熟化）发酵二次（熟化）发酵通风通风图图 城市固体废物堆肥化过程典型工艺流程城市固体废物堆肥化过程典型工艺流程杭州市机械化堆肥处理技术杭州市机械化堆肥处理技术堆肥的微生物过程堆肥的微生物过程Mesophilic bacteriathermophilic bacteriaActinomycetes and molds嗜温性细菌高温菌放线菌堆肥系统堆肥系统Windrow Composting（条垛式）（条垛式）式式Aerated Static Pile CompostingIn-vessel

18、composting systems五、五、 MSW热转化技术垃圾焚烧热转化技术垃圾焚烧五、五、 MSWMSW热转化技术垃圾焚烧热转化技术垃圾焚烧p一一.城市固体废物焚烧技术城市固体废物焚烧技术 是实现固体废物减量化、资源化和无害化的有效方式。是实现固体废物减量化、资源化和无害化的有效方式。 主要生成物主要生成物： 灰渣和灰渣和CO2， 另有少量的其它二次污染物质。另有少量的其它二次污染物质。 焚烧装置焚烧装置： 垃圾焚烧炉垃圾焚烧炉 实实 例例：深圳清水河垃圾焚烧发电厂深圳清水河垃圾焚烧发电厂 引进日本三菱重工成套焚烧处理设备，焚烧炉采用马丁逆引进日本三菱重工成套焚烧处理设备，焚烧炉采用马丁

19、逆向往复炉排。向往复炉排。2台日处理能力为台日处理能力为150 t的焚烧炉，日处理垃圾的焚烧炉，日处理垃圾300 t，可处理深圳市，可处理深圳市25%的垃圾。的垃圾。A Typical continuous-feed mass-fired municipal Combustor深圳清水河垃圾焚烧发电厂引进日本三菱重引进日本三菱重工成套焚烧处理工成套焚烧处理设备，焚烧炉采设备，焚烧炉采用马丁逆向往复用马丁逆向往复炉排。炉排。2台日处台日处理能力为理能力为150 t的焚烧炉，日处的焚烧炉，日处理垃圾理垃圾300 t，可处理深圳市可处理深圳市25%的垃圾。的垃圾。焚烧烟气控制系统及二焚烧烟气控制系统

20、及二噁噁英英多氯二苯并二恶英（简称多氯二苯并二恶英（简称PCDDs）和多氯二苯并呋喃（简称）和多氯二苯并呋喃（简称PCDFs）。）。氯带三环含氧芳香烃化合物氯带三环含氧芳香烃化合物 （210种）What are Dioxins and Furans (PCDD/PCDFs)?Polychlorinated dibenzodioxin(PCDD)75 possible PCDD isomersPolychlorinated dibenzofuran(PCDF)135 possible PCDF isomersAir Pollution Control System and Control PCD

21、D/PCDFsWhat are Dioxins and Furans (PCDD/PCDFs)?2,3,7,8-TCDDHow do Dioxins and Furans form ?焚烧烟气控制系统及焚烧烟气控制系统及二噁英二噁英p一一. 形成机理形成机理 二噁英的形成与加热相联系，在含有二噁英的形成与加热相联系，在含有Cl、C、H、O的任何情的任何情形下都能产生微量的形下都能产生微量的PCDD/Fs。其形成可能有四种情况：。其形成可能有四种情况：原料输入中产生；原料输入中产生；均相气相反应形成二噁英；均相气相反应形成二噁英；通过有机前驱物（如苯酚、通过有机前驱物（如苯酚、PAH乙炔等）而形

22、成；乙炔等）而形成；在整个合成过程（包括灰分碳、氯源和金属催化）中形成。在整个合成过程（包括灰分碳、氯源和金属催化）中形成。p二二. 控制方式控制方式 500-700时原料或形成中停留时原料或形成中停留2S以内；温度为以内；温度为850或或1S内达到内达到1000时，优良燃烧状态中，二噁英将被分解。时，优良燃烧状态中，二噁英将被分解。用静电除尘或袋式除尘器也能减少二噁英的排放量；用静电除尘或袋式除尘器也能减少二噁英的排放量；用抑制添加剂：尿素、石灰石等也能抑制二噁英的产生。用抑制添加剂：尿素、石灰石等也能抑制二噁英的产生。三三. .垃圾焚烧飞灰的稳定化垃圾焚烧飞灰的稳定化/ /固定化固定化 水泥固化；水泥固化； 重金属螯合剂；重金属螯合剂； 熔融固化熔融固化(6) Air Pollution Control System and Control PCDD/PCDFsAir pollution Control ApproachesSource Separation: PVC, Cl, BrCombustion Control: Temperature, Time, TurbulenceCatalytic Combusti