第8章 固体废物的资源化与综合利用

1、固体废物处理与利用盛广宏盛广宏E-mail: sheng_安徽工业大学建筑工程学院第8章 固体废物的资源化与综合利用安徽工业大学建筑工程学院8.1生活垃圾v基本概念 生活垃圾：人类在生活活动中产生的垃圾 城市生活垃圾(municipal domestic waste)：人类在城市内所产生的生活垃圾 居民垃圾：居民家庭产生的垃圾安徽工业大学建筑工程学院v垃圾处理技术现状 填埋处理技术仍占主导，焚烧技术发展较快，堆肥技术发展滞后。填埋气体利用发展迅速。 2009年，全国设市城市生活垃圾无害化处理率为71，全国654个设市城市生活垃圾清运量为1.57亿t，有各类生活垃圾处理设施567座，处理能力为3

2、5.6万t/d，其中填埋场有447座，处理能力26.2万t/d，垃圾焚烧厂有93座，处理能力7.12万t/d，堆肥厂16座，处理能力0.67万t/d。安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院v BTA公司在意大利撒丁岛的VLILALIDRO垃圾处理厂45000t/a安徽工业大学建筑工程学院垃圾处理工艺举例vPulway公司安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院8.2 城市污水污泥v概述 污泥是由原污水中的固体和处理过程中产生的固体组成的泥浆状物质 污泥处理是废水处理过程中产生的另一

3、个环境问题 污水处理程度越高就会产生越多的污泥 通常每处理1万吨废水约产生0.33吨污泥（干重）v污泥污染事件 京城环保第一大案：北京环兴园环保公司倾倒污泥6500t在村民的砂石坑中造成污染，要求赔偿8000万元。安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院v问题 占地面积大，增加填埋场负担；不能满足直接填埋力学要求 增加渗滤液处理量v污泥处理的基本流程安徽工业大学建筑工程学院9.4 污泥的资源化v污泥的处置与资源化 堆肥与农林应用 焚烧与能源利用 制备材料安徽工业大学建筑工程学院堆肥与农林应用v污泥农林利用的优点 污泥中的N、P、K 及微量元素是良好的农用肥料，参与农田的物质循环过程，对

4、农作物有增产作用 污泥中的有机质、腐殖质可改善土壤结构，是良好的土壤改良剂 处理费用低安徽工业大学建筑工程学院v污泥可以直接施用于土壤或堆肥处理后用作肥料或土壤改良剂 污泥在农业上主要直接施用于以下几种土地：农业用地、林业用地、牧场的修复与重建、严重破坏土地的修复、专用处置场的修复污泥堆肥：将污泥与调理剂（锯末、秸秆、垃圾等）及膨胀剂（木屑、花生壳等）混合，在一定条件下进行好氧堆肥安徽工业大学建筑工程学院焚烧与能源利用v焚烧系统 通常将污泥干燥至某一含水率以下时才能保证自持燃烧 污泥焚烧流程简图安徽工业大学建筑工程学院 污泥干燥焚烧炉采用 “浅床式流化床技术”（SFBC），一般与污泥干燥系统配

5、套使用，用来处理经过干燥后的1040%水份的污泥干粉。污泥干粉和灼热的底料在流化床内颗粒呈沸腾状态，完全混合，在短时间内可使污泥迅速焚化，形成自持稳定燃烧，燃烧效率很高。二次风高速旋流射入炉膛，产生强烈的扰动，形成了强烈的二次燃烧，进一步提高燃烧效率。污泥焚烧炉后均配有余热锅炉安徽工业大学建筑工程学院污泥制备材料v污泥制备陶粒v污泥生产水泥v污泥制活性炭安徽工业大学建筑工程学院8.3 工业固体废物v冶金工业固体废物v化学工业固体废物v矿业固体废物v能源工业固体废物安徽工业大学建筑工程学院全国工业固体废物的产生量与处置情况安徽工业大学建筑工程学院8.3.1冶金工业固体废物v冶金工业固体废物包括各

6、种金属冶炼过程中或冶炼后排出的所有残渣废物 分类按来源分类：黑色金属冶炼固体废物、有色金属冶炼固体废物、稀有金属冶炼固体废物等按冶炼方法分类：火法渣和湿法渣安徽工业大学建筑工程学院黑色金属冶炼固体废物按产生源分类 焦化固体废物 烧结固体废物 炼铁固体废物 炼钢（转炉、平炉、电炉）固体废物 轧钢固体废物 铁合金固体废物 典型冶金工业固体废物矿渣、钢渣、铁合金渣铜渣、镍渣安徽工业大学建筑工程学院11.1.3 钢渣v钢渣 钢渣：钢铁工业在炼钢过程中为了除去钢中杂质而产生的副产物。钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带入的杂质，加入造渣剂如石灰石、萤石、硅石，以及氧化剂、脱硫

7、产物和被侵蚀的炉衬材料等。 生产1吨粗钢要产生130200kg钢渣、40kg含铁粉尘及其他废料安徽工业大学建筑工程学院 钢渣安徽工业大学建筑工程学院8.3.2化学工业固体废物v化学工业固体废物指化学工业(含石油化工)生产过程中产生的固体、半固体以及容器盛装的液体、气体等危险性废物，它包括化工生产过程中进行化合、分解、合成等化学反应时产生的不合格产品(包括中间产品)、副产物、失效催化剂、废添加剂、未反应的原料及原料中夹带的杂质等直接从反应装置排出的或在产品精制、分离、洗涤过程中由相应装置排出 的工艺废物，此外包括化工生产过程中进行污水和废气治理时产生的粉尘和污泥等，以及设备检修时产生的固体废物、

8、工业垃圾等。安徽工业大学建筑工程学院 分类按生产行业分：石油工业固体废物、无机盐化工行业固体废物、有机原料工业固体废物、化学纤维工业固体废物等按化学性质分：有机固体废物和无机固体废物按照固体废物对人体和环境所造成的危害程度分：一般固体废物、危险固体废物。 特点产生量大、有毒、有机物含量高、资源化潜力大安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院v铬渣 来源：铬渣是由铬铁矿加入纯碱、白云石、石灰石在1100-1200高温焙烧、用水浸出铬酸钠后的残渣。铬浸出渣为浅黄绿色的粉状固体，呈碱性。每生产1t重铬酸钠约产生1.23t铬渣，每生产1t金属铬约产生1213t铬渣。 理化性质化学成分：Cr2O

9、3、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3、SiO2，水溶性Cr6+0.28%1.34%，酸溶性Cr6+0.9%1.49%。 物相组成：方镁石20%，硅酸二钙25%，铁铝酸钙25%，铬尖晶石、亚铬酸钙和铬酸钙等。安徽工业大学建筑工程学院8.3.3矿业固体废物v矿业固体废物 矿业固体废物包括矿山开采和矿石加工分选过程中产生的固体废物，主要包括两类：一类是矿山废石(包括煤矸石)，即是在矿山开采过程中所产生的无工业利用价值的矿体围岩和夹石；一类是尾矿，是矿物分选作业的产物之一，其中有用目标组分含量最低的部分称为尾矿。通常井下矿每开采1t碎石要产生23t废石，露天矿每开采1t碎石要剥离废石68t。 安

10、徽工业大学建筑工程学院煤矸石v煤矸石是指在煤矿建设、煤炭开采及加工过程中排放出的废弃岩石，它是成煤物质与其他物质相结合而成的含炭量较低的矿石 我国矸石产量约为原煤总产量的10%15% ,历年积存已达30多亿t，占地约130km2，而且以年排放量1.5亿t的速度增长 安徽工业大学建筑工程学院尾矿v尾矿是选矿后的废弃物，目前年排放量占工业固体废弃物的40%左右。v据统计，我国堆积尾矿总量达50 余亿t ，且每年以45 亿t排放量递增。v国内现有的尾矿库共约1万多座，主要分布于黑色冶金、有色金属、化工、核工业、黄金和建材行业等矿山，总库容量达500亿m3。安徽工业大学建筑工程学院v尾矿库安全事故 2

11、007年11月25日早晨辽宁一公司尾矿库发生溃堤事故。事故造成甘泉镇向阳村10户33间房屋被冲毁，7人失踪，6人死亡，17人受伤。该坝的总库容在7万立方米左右安徽工业大学建筑工程学院v 中新网10月24日电 安全监管总局新闻发言人、煤矿安监局副局长黄毅今日表示，今年9月8日山西省临汾市襄汾县新塔矿业公司发生的的特别重大溃坝事故，造成271人遇难。这是迄今为止，全世界最大的尾矿库事故。安徽工业大学建筑工程学院8.3.4能源工业固体废物 v概述 我国的能源结构中占70%的是煤，煤电在今后相当长一段时间内仍占主导地位。年份年份总计总计 (TWh)煤电煤电(%)水电水电(%)天然气发天然气发电电 (%

12、)核电核电(%)油田油田(%)新能源新能源(%)20001380.179.4216.301.001.222.000.0020102641.070.8918.603.735.080.800.9020204303.768.8219.605.566.010.501.1120305164.762.0620.646.117.570.413.21中国电力产出构成中国电力产出构成安徽工业大学建筑工程学院v粉煤灰 粉煤灰是煤粉炉燃烧煤炉时在烟道内收集到的粉末，是冶炼、化工、燃煤电厂等燃煤锅炉排放的一种固体废物，目前，我国每年排放的粉煤灰量约为2亿t，利用率约60%。粉煤灰的排放方式有两种，即干法和湿法，由于干

13、法排放的粉煤灰便于利用，因此我国大多数电厂采用干法排放，只有少数电厂受当地条件限制采用湿法排放。安徽工业大学建筑工程学院 粉煤灰的形成过程安徽工业大学建筑工程学院粉煤灰的化学成分和矿物组成粉煤灰的化学成分与燃煤的品种和产地有关，其化学组成极其复杂，主要由硅，铁，铝，钙，镁，钠，钾，锰，磷和氧等元素组成。有些粉煤灰中还可能富集了镓，锗，镍，铀，铂等稀散元素。品种LossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3f-CaO低钙粉煤灰1.223.533.959.7 16.535.4 1.515.40.84.00.71.901.1高钙粉煤灰0.1512.625.352.69.239.22.219.

14、510.236.00.45.60.17.12.214.1安徽工业大学建筑工程学院矿物组成低钙粉煤灰中玻璃相占有主要部分，晶体物质所占比例较小，一般在1148%，其主要的晶相为：莫来石、石英、赤铁矿、磁铁矿、黄长石等，其中以莫来石占的比例最大，可达总量的615%。而在高钙粉煤灰中除了低钙粉煤灰中的这些矿物相外，还有硬石膏、石灰、铝酸三钙，方镁石等 粉煤灰的分类按燃煤的品种分为F 类粉煤灰和C 类粉煤灰 F 类粉煤灰，也称低钙粉煤灰，主要是由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰。C 类粉煤灰，也称高钙粉煤灰，主要是由褐煤或次烟煤煅烧收集的粉煤灰，其CaO 含量一般大于10%。安徽工业大学建筑工程学院按性能

15、等级分安徽工业大学建筑工程学院v粉煤灰的综合利用 粉煤灰在建设工程和建材制品中的应用粉煤灰在水电大坝建设中的应用 在大坝碾压混凝土围堰中, 粉煤灰的掺和比例已经达到50%以上。在三门峡大坝大体积混凝土中, 浇注粉煤灰混凝土130 万m3, 掺用粉煤灰3. 55 万t, 节约水泥2. 66 万t。粉煤灰在道路建设中的应用 在道路施工过程中, 粉煤灰可以代替一些基底材料填充路基, 特别是软基路段, 能减轻软土层的负荷力, 避免路基发生沉降, 提高路堤的稳定性。粉煤灰在工程回填中的应用粉煤灰在混凝土中的应用安徽工业大学建筑工程学院粉煤灰在水泥生产中的应用 粉煤灰主要化学成分是具有活性的SiO2 和A

16、l2O3 等硅铝酸盐材料, 可以代替部分黏土作为生产水泥的原料。粉煤灰在墙体材料中的应用 主要用于生产烧结砖、砌块、陶粒、蒸养制品等 粉煤灰在农业领域的应用改良土壤作化肥的添加剂 粉煤灰在环保领域中的应用治理废水治理废气：作脱硫剂安徽工业大学建筑工程学院 粉煤灰在化工领域中的应用作橡胶等的填料生产沸石分子筛提取粉煤灰中的有用物质成分，如提铝、提镓等安徽工业大学建筑工程学院8.4 电子废物v概念 电子废物：指废弃的电子电器产品、电子电气设备(以下简称产品或者设备)及其废弃零部件、元器件和法律规定纳入电子废物管理的物品、物质。包括：生产过程中产生的不合格设备及其零部件；维修过程中产生的报废品及废弃

17、零部件；消费者废弃的设备。 电子电气设备：依靠电流或电磁场来实现正常工作的设备，以及生产、转换、测量这些电流和电磁场的设备，其设计使用的电压为交流电不超过1000V或直流电不超过1500V。安徽工业大学建筑工程学院 具体包括以下几类：大型家用电器，如冰箱小型家用电器，如钟表信息技术和远程通讯设备用户设备，如电视机照明设备电器和电子工具：如电锯玩具、休闲和运动设备放射治疗设备、心脏病治疗仪器等医用设备监视和控制工具，如烟雾探测器自动售货机安徽工业大学建筑工程学院v电子废物的特点 高速增长，其增加速率是生活垃圾增长率的3倍据统计，德国每年产生电子垃圾180万吨，法国150万吨，整个欧洲约600万吨

18、。 而美国更惊人，仅淘汰的电脑很快将达到3亿至6亿台。从2003年我国进入电子产品的报废高峰期， “电子垃圾”的日产生量约为3000吨，同时，全世界数量惊人的电子垃圾中约70进入中国，中国现在已经成为世界最大的电子垃圾倾倒场。安徽工业大学建筑工程学院 资源性 金属所占的比例高达40% 污染环境的潜在性 电子废物中绝大多数含有重金属成分，如处置不当，易造成重金属污染；另外其含有的塑料如采取焚烧处理会造成严重的二次污染安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院安徽工业大学建筑工程学院v电子废物中的主要污染物和污染源 汞、多氯联苯、CFC制冷剂(若处理不当) CRT 主要来源于电视等 印刷电路

19、板 含有铅、铬等重金属；以及多氯联苯等塑料 电池 塑料 含有溴化阻燃剂 矿物油电容 多数含有多氯联苯 水银继电器 含汞 感光筒 含硒/砷等安徽工业大学建筑工程学院 主要污染物（污染控制重点）铅汞镉六价铬 多溴联苯（PBB）多溴二苯醚（PBDE） 国家规定的其他有毒、有害物质或元素 安徽工业大学建筑工程学院v电子废物的管理制度 指导思想“三化”原则实行污染者负责的原则家用电器与电子产品的生产者（包括进口者）、销售者、消费者对其产生的废弃家用电器与电子产品依法承担污染防治的责任。 政策废弃家用电器与电子产品污染防治技术政策、电子废物污染环境防治管理办法、电子信息产品污染控制管理办法安徽工业大学建筑

20、工程学院 回收 回收可采用付费、互换、无偿交易等市场手段，鼓励消费者（用户）将废弃产品交到指定的回收站点或与回收者预约上门收集。 废弃家用电器与电子产品在运输过程中应采取适当的包装措施，避免在运输过程中一些易碎产品或零部件破碎或有毒有害物质的泄漏、释出。 安徽工业大学建筑工程学院电子废物的处理技术v物理处理技术 拆解 破碎 分选安徽工业大学建筑工程学院拆解 拆解目的回收部分完好无缺的组分或部件可以有针对性地将电路板中的有毒有害物质预先分离出来，进行单独处理可以将大块纯物质和稀贵金属富集度比较高的组分分离出来，单独回收和处理有利于分门别类地处理，实现最大限度的资源化安徽工业大学建筑工程学院破碎

21、破碎设备锤式破碎机、锤磨机、切碎机和旋转破碎机 破碎要求一般破碎到0.6mm以下，以便于后续分离废弃PCB破碎时必须注意除尘和排风安徽工业大学建筑工程学院分选 电选和磁选涡流分选机静电分选机 密度分离技术风力分选机和旋风分离器可以分选塑料和金属电子废物分选中应用较多的是风力摇床分选技术，另外，介质旋流器、跳汰均可以高效分选2 mm以上颗粒如：用气力摇床从电子废物中分选金属，重产品中金属铜、金、银的回收率分别为76%、83%和91%，品位也分别高达7200g/t、328 g/t 和1908 g/t。安徽工业大学建筑工程学院v化学法 主要是利用电子废物中的部分组分在强酸或强氧化剂、溶蚀剂的作用下发生溶出，从而与其他组分（主要是塑料）分离安徽工业大学建筑工程学院v热处理方法 焚烧法先将废弃PCB破碎至2.55cm后，送入一次焚烧炉中焚烧，将所含约40%的树脂分解破坏，使有机气体与固体物分离，剩余残渣即为金属及玻璃纤维，经粉碎后即可送往冶炼厂进行金属回收，有机气体则送入二次焚烧炉进一步燃烧处理安徽工业大学建筑工程学院v热处理方法 热解法利用热解技术将废弃PCB中的塑料热裂解，回收可燃油、可