固体废物处理与处置(绪论)

固体废物资源化工程第一章绪论什么是固体废物(solidwaste)？《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中明确提出：固体废物，是指在生产、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、半固态和置于容器中的气态的物品、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。值得注意的几点：固体废物从形态上来说，并不仅仅是固态的，还包括半固态（泥态）以及置于容器当中的液态和气态废物；固体废物的“废”具有时间性与空间性；固体废物危害具有潜在性、长期性和持久危害性。一、来源第一节固体废物的来源和分类1、生产废物：生产建设过程中产生的废物。2、生活废物：产品进入市场后在流动过程中或使用消费后产生的固体废物。(二)分类根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》(1995年公布)及国际惯例，可分为城市固体废物、工业固体废物、农业固体废物、危险废物等。1、按化学组成分为：有机废物和无机废物；2、按危害性分为：一般固体废物、危险性固体废物、放射性固体废物；3、按来源分为：矿业废物、工业废物、城市垃圾、农业废物和放射性废物。二、固体废物的产生与产量来源主要成分产生过程城市垃圾种类居民厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属、废玻璃、废家具、陶瓷瓦片砖瓦渣土废旧电器粪便等产生于城镇居民生活过程食品废物、生活垃圾炉灰及某些特殊废物商业仓库、餐馆、商场、办公楼、旅馆、饭店及各类商业与维修业活动食品废物垃圾、炉灰，某些特殊废物、偶尔产生危险的废物公共地区街道、小巷、公路、公园、游乐场、海滩及娱乐场所垃圾及特殊废物城市建设居民楼、公用事业、工厂企业、建筑、旧建筑物拆迁修缮等建筑渣土、废木料、碎砖瓦及其他建筑材料水处理厂给水与污水、废水处理厂水处理厂污泥1.产生途径（一）城市固体废物

（城市生活垃圾）

Qm=Rm×Pm

式中:Qm——某城市（地区）垃圾总产量（kg/d）；Rm——该城市（地区）垃圾产率，即每日人均垃圾的产量（kg/人·d

）；Pm——该城市（地区）总人口数。2、城市生活垃圾产量的测算3、城市生活垃圾的主要特点及影响因素

主要特点：组成复杂、有机物含量高。主要影响因素：自然环境、居民生活水平、生活习惯(食品结构)、季节、气候、家用燃料(能源结构)等。地区北

方南

方燃料类型城市太原吉林天津沈阳哈尔滨南宁南京上海重庆有机组分83.2262.0478.9886.9463.9246.0164.7780.369.91燃

气无机组分4.1227.265.889.3420.2245.7618.337.5419.91废品纸类6.97

1.9111.042.779.613.472.9金属1.13

0.410.661.061.9321.19塑料1.6

0.271.731.221.491.862.12玻璃1.37

0.712.072.361.891.741.95布类1.59

0.420.360.821.983.092.01小计12.6610.715.143.7215.868.2316.912.1610.18有机组分10.864.822.2637.9730.8617.0226.2831.9616.8燃

煤无机组分86.3893.769.5260.7966.0278.668.260.779.54废品纸类1.57

0.351.071.611.6120.77金属0.3

0.170.50.640.642.70.94塑料0.17

0.090.241.091.091.350.68玻璃0.21

0.240.490.430.431.060.84布类0.51

0.210.720.610.610.230.42小计2.762.19.121.063.154.384.387.343.664、国内外概况城市垃圾的增长率，发达国家：3.2%~4.5%；发展中国家：6%~8%。目前各国垃圾增长率为：美国5%；欧盟3%；德国4%；瑞典2%；韩国12%。垃圾产量人均1～2kg。2003年，全国生活垃圾清运量为1.49亿吨，比上年增加8.8%，生活垃圾无害化处理率为50.8%。截止2012年，全国生活垃圾清运量为1.71亿吨。(二)工业固体废物来源产生过程分类矿业矿石开采和加工废石、尾矿冶金金属冶炼和加工高炉渣、钢渣、铁合金渣、赤泥、铜渣、铅锌渣、镍钴渣、汞渣等能源煤炭开采和使用煤矸石、粉煤灰、炉渣等石化石油开采与加工油泥、焦油页岩渣、废催化剂、硫酸渣、酸渣碱渣、盐泥、釜底泥等轻工食品、造纸等加工废果壳、废烟草、动物残骸、污泥、废纸、废织物等其他金属碎屑、电镀污泥、建筑废料等1、产生与分类2、工矿企业固体废物产量的测算

Qi=Ri×Pi式中：Qi——某工矿企业固体废物总产量(kg(t)/a(d))；Ri——该工矿企业固体废物产率，即单位产品重量(产值)固体废物平均产量(t/t产品或t/万元)；Pi——该工矿企业年(日)总产量或总产值(万元)。3、国内外概况全世界固体废物年均增长率8.24%，高出经济平均增长速度2.5~3倍。据1996年统计，我国工业固废年产生量为6.4亿吨，工业固废历年堆存量已达64亿多吨。2004年，我国工业固体废物产生量12.0亿吨，比上年增加19.5%；工业固体废物综合利用率为55.7%，比上年增加0.9%；工业固体废物排放量1762.0万吨，比上年减少7.7%。2008年，全国工业固体废物产生量19.0亿吨，比上年增加8.3％；工业固体废物排放量782万吨，比上年减少34.7％。全国危险废物产生量1357万吨，比上年增加25.8%；危险废物排放量718吨，比上年减少30.0％。1995～2004年我国工业固体废弃物的变化趋势

项目年度1995199619971998199920002001200220032004产生量(亿吨)6.456.5910.588.017.848.168.879.4510.0412.00综合利用量(亿吨)2.852.844.283.343.583.754.735.015.606.78综合利用率(%)0.4290.4300.4560.4830.5120.5180.5210.5200.5480.557贮存量(亿吨)2.482.642.992.752.632.893.023.002.772.60处置量(亿吨)1.421.151.951.051.080.921.451.661.782.66排放量(亿吨)0.220.171.840.700.390.320.290.260.190.18累计贮存量(亿吨)－－65.867.963.863.4－－－－占地面积(亿平方米)5.545.175.116.546.285.84－－－－(三)农业固体废物农业废弃物主要包括农作物秸秆、畜禽粪便、农膜、农村生活垃圾等。目前，我国每年仅作物秸秆量就达6亿吨，6亿吨秸秆中的氮磷钾养分含量相当于400多万吨尿素，700多万吨过磷酸钙和700多万吨硫酸钾。相当于目前我过化肥施用量的四分之一。如果能够还田50％，就相当于投入化肥900多万吨。但因缺乏相应的技术和设备来加以利用，其中的2/3只能废弃或焚烧。1、产生与现状2、农业固体废物产量计算

总产量:W=W1+W2+W3+W4

(1)畜禽养殖废弃物(W1)产生量估算和预测方式：

W1=∑aiXi+∑kjYj式中：W1为畜禽废物产生量(t/a)；Xi为不同种类畜禽每年饲养数(头/年)；ai

为不同畜禽每头每年产生粪尿量[t/(头/年)]；Yj为所使用不同种类饲料添加剂量（t/a）；Kj为不同饲料添加剂残余率。(2)农作物秸秆(W2)据UNEP报道，世界上各种谷物每年可提供秸秆17亿吨。农作物秸秆的产生量：

W2=∑BiZi式中：W2为农作物秸秆产生量(吨/年)；Zi为不同农作物每年果实收成量(吨/年)；Bi为不同农作物剩余秸秆量与农作物果实收成量之比。(3)农用塑料残膜(W3)目前我国农膜残留量一般在60－90kg/hm2，最高可达到165kg/hm2。农膜残留量估计与预测：W3=∑riTiW3为农膜残留量（t/a）；ri

为不同地方不同膜在不同使用年限下该年单位土地的残留系数（kg/hm2）；Ti为不同地方不同种类膜的使用面积（hm2）。(4)农村生活垃圾(W4)三、危险废物定义、分类和鉴别标准联合国环境署（UNEP）对危险废物做出了如下定义：“危险废物是指放射性以外的那些废物（固体、污泥、液体和用容器装的气体），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引起对人类健康或环境的危害。不管它是单独的或与其他废物混在一起，不管是产生的或是被处置的或正在运输中的，在法律上都称为危险废物。”

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中规定：“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。”危险废物的特性通常包括急性毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、浸出毒性和疾病传染性。根据这些性质，各国均制定了自己的鉴别标准和危险废物名录。联合国环境规划署《控制危险废物越境转移及其处置巴塞尔公约》列出了“应加控制的废物类别”共45类，“须加特别考虑的废物类别”共2类，同时列出了危险废物“危险特性的清单”共14种特性。含砷废物含锌废物含铜废物含铬废物含铍废物含金属羰基化合物废物焚烧处置残渣表面处理废物感光材料废物爆炸性废物新化学品废物有机树脂类废物废物类别

染料、涂料废物

精(蒸)馏残渣含多氯联苯废物废乳化液废矿物油热处理含氰废物有机溶剂废物木材防腐剂废物农药废物废药物、药品医药废物医院临床废物废物类别HW24HW23HW22HW21HW20HW19HW18HW17HW16HW15HW14HW13编号

HW12HW11HW10HW09HW08HW07HW06HW05HW04HW03HW02HW01编号

危险废物名录－1含钡废物含镍废物含有机卤化物废物含多氯苯并二恶英废物含多氯苯并呋喃类废物废有机溶剂

废卤化有机溶剂含醚废物含酚废物有机氰化物废物有机磷化合物废物废物类别

石棉废物废碱废酸无机氰化物废物无机氯化物废物含铅废物含铊废物含汞废物含碲废物

含锑废物

含镉废物含硒废物废物类别

HW47HW46HW45HW44HW43HW42HW41HW40HW39HW38HW37编号

HW36HW35HW34HW33HW32HW31HW30HW29HW28HW27HW26HW25编号

危险废物名录－2四、固体废物的污染危害

固体废物特别是有害固体废物，处理处置不当，能通过不同途径危害人体健康。化学物质型污染——工矿业固体废物病源体型污染——人畜粪便和生活垃圾(一)对人类健康的危害（二）对环境的危害1、侵占土地：堆放1万吨垃圾占地1亩。1994年，我国仅工矿业废渣、煤矸石、尾矿堆积量就有66亿吨，占地90万亩。2、污染土壤

废物直接进入土壤造成污染，有害成分经风化雨淋地表径流等进入土壤造成污染。白色污染3、污染水体

有害成分随地面径流或随风飘迁落入水体、随渗滤液进入土壤使地下水污染。4、污染空气

细小的颗粒垃圾随风漂浮、垃圾分解释放有毒气体、焚烧法处理固体废物也会污染大气。5、影响环境卫生固体废物综合处理率低，环境污染严重，对人体健康构成威胁。1234“三化”原则“减量化”“资源化”

“无害化”“3C”原则“Clean”“Cycle”“Control”全过程管理原则“3R”原则“Reduce”“Reuse”“Recycle”

末端治理首端治理首端治理《固废法》确定了废物污染防治的“三化”原则和“全过程”管理原则固体废物管理原则第二节固体废物的污染防治一、固体废物污染防治的“三化”原则我国固体废物污染控制工作起步较晚，开始于80年代初期。我国于80年代中期提出了以“资源化”、“无害化”、“减量化”作为控制固体废物污染的技术政策，并确定今后较长一段时间内应以“无害化”为主。我国固体废物处理利用的发展趋势必然是从“无害化”走向“资源化”，“资源化”是以“无害化”为前提的，“无害化”和“减量化”则应以“资源化”为条件。(一)减量化1、定义减量化就是通过适宜的手段减少固体废物数量、体积，并尽可能地减少固体废物的种类、降低危险废物的有害成分浓度、减轻或清除其危险特性等，从“源头”上直接减少或减轻固体废物对环境和人体健康的危害，最大限度地合理开发和利用资源和能源的各种有效措施。是防治固体废物污染环境的优先措施。（1）选用合适的生产原料。原料品味低、质量差，是固废产生量大的主要原因。例如：高炉炼铁（2）采用无废或低废工艺。例如：苯胺生产工艺（3）提高产品质量、使用寿命，提高物品重复利用次数。例如：商品包装物的重复使用。（4）废物综合利用。是最根本、最彻底、也最理想的减量化过程。例如：城市垃圾、硫铁矿烧渣的回收利用。2、减量化途径目前苯胺生产工艺路线主要有硝基苯铁粉还原法、苯酚氨化法和硝基苯催化加氢法，分别占苯胺总生产能力的5%、10%和85%，开发的新工艺路线中以苯直接胺化法较有前途，但与实现工业化还有一定距离。

1.硝基苯铁粉还原法

铁还原法该法是最早的苯胺工业生产方法，其污染环境，设备腐蚀严重，操作维护费用高，难以连续化生产，现已基本淘汰，目前只有拜尔在西维吉尼亚洲的新马丁斯维勒的装置采用此工艺。

2.苯酚胺化法

苯酚胺化的理论产率为99%，优点是原料易得、生产方法简单、催化剂廉价、产品质量好、“三废”少，适于大规模连续生产，并可根据需要联产二苯胺，但比硝基苯催化加氢工艺成本高，目前只有美国阿里斯特克化学公司和日本三井石油化学公司采用此工艺。

3.硝基苯催化加氢法氢还原法该法以硝基苯为原料，氢气为还原剂，铜/硅、镍或铂/钯为催化剂，以氢为还原剂，将硝基苯还原生成苯胺，理论产率为99%，我国全部采用该法生产。该法的硝化环节很关键，设备投资占总固定投资的50%

以上。硝基苯催化加氢生产主要采用混酸硝化法，可采用等温或绝热硝化工艺，等温硝化能耗大，反应时间长，副产物多，收率低，产品质量差；绝热硝化工艺突破了反应必须在低温下恒温操作的传统观念，物料停留时间短，副反应少，是当前最有前途的一种硝化技术。国外采用绝热硝化工艺的公司较多，而国内的主流技术为等温硝化工艺。胺化过程包括固定床气相加氢、流化床气相加氢以及硝基苯液相催化加氢工艺。除德国巴斯夫公司采用流化床外，其他公司多采用固定床反应器。我国除山东烟台万华聚氨酯集团有限公司采用固定床反应器外，其他公司均采用流化床反应器。

(二)资源化1、定义资源化就是指采用适当的技术从固体废物中回收有用组分和能源，加速物质和能源的循环，再创经济价值的方法。一切废物，都是尚未被利用的资源，是人类拥有的有限资源的一部分，不能随意丢弃。工业发达国家已把固体废物资源化纳入资源和能源开发利用之中，逐步形成了一个新兴的工业体系：资源再生工程。目前，日本、西欧各国固体废物资源化率已达60%左右，我国仍很低。2、固体废物资源化的范畴(1)物质回收，即处理废弃物并从中回收可回收物如纸张、玻璃、金属等物质；(2)物质转化，即利用废弃物制取新形态的物质，如利用废玻璃和废橡胶生产铺路材料，利用炉渣生产水泥和其他建筑材料，利用有机垃圾生产堆肥和有机复混肥料等；(3)能量转化，即从废物处理过程中回收能量，如通过可燃垃圾的焚烧处理回收热量，进一步发电，利用可降解垃圾的厌氧消化产生沼气，作为能源向居民或企业供热或发电等。(1)环境效益高。减少废物堆置场地和废物贮放量。(2)生产成本低。废铝炼铝比用铝矾土炼铝能减少能源90%-97%，减少空气污染95%，减少水质污染97%。(3)生产效率高。如用铁矿石炼1t钢需8个工时，而废铁只需要2-3个工时。(4)能耗低。用废钢炼钢比用铁矿石炼钢可节约能耗74%。3、固体废物资源化的优势4、固体废物资源化途径（一）提取各种有价组分：有色金属渣和化工渣中提取多种金属。（二）生产建筑材料：是一条固体废物消耗量最大的利用途径，且一般不会产生二次污染问题。可生产的建筑材料主要包括以下几种：生产碎石，水泥、硅酸盐建筑制品、铸石和微晶玻璃、矿渣棉和轻质骨料。还可以用来生产陶瓷、玻璃、耐火材料等。（三）生产农肥：如利用可降解废物进行堆肥；工业废物生产肥料或直接用于农肥(注意有毒物质的检测和去除)。（四）回收能源：如产生蒸汽、沼气、回收油、发电和直接作为燃料。（五）取代某种工业原料：如煤矸石代替焦炭作为能源生产磷肥；电石渣或合金冶炼中的硅钙渣可代替石灰直接用于工业民用建筑中或作为硅酸盐建筑制品的原料；赤泥和粉煤灰经加工可作为塑料制品的填充剂等。(三)无害化无害化是指对已产生又无法或暂时尚不能资源化利用的固体废物，经过物理、化学或生物方法，进行对环境无害或低危害的安全处理、处置，达到废物的消毒、解毒或稳定化，以防止并减少固体废物的污染危害。例如：垃圾的焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵、有害废物的热处理和解毒处理等。

二、固体废物的全过程管理原则《固废法》确立了对固体废物进行全过程管理的原则，对固体废物从产生、收集、运输、利用、贮存、处理和处置的全过程及各个环节都实行控制管理和开展污染防治，故亦称为“从摇篮到坟墓”的管理原则。这主要是基于固体废物从其产生到最终处置的全过程中的各个环节都有产生污染危害的可能性，如固体废物焚烧处理中产生的空气污染、固体废物土地填埋处理中产生的渗滤液对地下水体的污染，因而有必要对整个过程及其每一个环节都实施控制和监督。(一)管理体系我国的固体废物管理体系是以环境保护主管部门为主，结合有关的工业主管部门以及城市建设主管部门，共同对固体废物实行全过程管理。1、各级环保主管部门对固体废物污染环境的防治工作实施统一监督管理。2、国务院有关部门、地方人民政府有关部门在各自的职责范围内负责固体废物污染环境防治的监督管理工作。3、各级人民政府环境卫生行政主管部门负责城市垃圾的清扫、贮存、运输和处置的监督管理工作。(二)管理制度1、分类管理制度2、工业固体废物申报登记制度3、固体废物污染环境影响评价制度及其防治设施的“三同时”制度4、排污收费制度5、限期治理制度6、进口废物审批制度7、危险废物行政代执行制度8、危险废物经营许可证制度9、危险废物转移报告制度(三)污染控制标准1、分类标准：主要包括《国家危险废物名录》、《危险废物鉴别标准》、《城市垃圾产生源分类及垃圾排放》等2、监测标准：主要包括固体废物的样品采集、样品处理以及样品分析方法的标准。如《固体废物浸出毒性测定方法》3、污染控制标准：固废管理标准中最重要的标准，是环境影响评价等一系列管理制度的基础。它分为两类：一是废物处置控制标准，如《含多氯联苯废物污染控制标准》；二是设施控制标准，如《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》。4、综合利用标准：为推行综合利用，并避免在综合利用中产生二次污染，将制定一系列有关固体废物综合利用的规范和标准。首批将要制定的综合利用标准包括有关电镀污泥、含铬废渣、磷石膏等废物综合利用的规范和技术规定。以后，还将根据技术的成熟程度陆续制定有关各种废物综合利用的标准。第三节固体废物资源化方法与途径一、固体废物资源化方法(处理与处置方法)二、固体废物资源化途径三、固体废物的综合处理一、固体废物资源化方法固体废物处理（treatmentofsolidwaste)是通过物理、化学、生物等不同方法，使固体废物转化为适于运输、贮存、资源化利用以及最终处置的一种过程。包括：物理处理方法、化学处理方法、生物处理方法。(一)物理处理方法

物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物结构，但不破坏固体废物组成的一种处理方法，包括压实、破碎、筛分、分选、脱水、蒸发、萃取、吸附等工序，主要作为资源化的预处理技术。固体废弃物的预处理1、压实：通过外力加压于松散的固体废物，以缩小其体积，使固体废物变得密实的操作简称为压实。垃圾立式压缩机2、破碎：在外力作用下破坏固体废物质点间的内聚力使大块的固体废物分裂为小块的过程。作用：减小固体废物的颗粒尺寸；降低空隙率、增大废物容重，有利于后续处理与资源化利用。3、脱水：凡含水率超过90%的固体废物，必须先脱水减容，以便于包装、运输与资源化利用。4．分选固体废物的分选就是将固体废物中各种可回收利用废物或不利于后续处理工艺要求的废物组分采用适当技术分离出来的过程。

磁选利用固体废物中各种物质的磁性差异在不均匀磁场中进行分选的一种处理方法。电选是利用固体废物中各种组分在高压电场中电性的差异而实现分选的方法。摩擦与弹跳分选根据固体废物中各组分摩擦系数和碰撞系数的差异，在斜面上运动或与斜面碰撞弹跳时产生不同的运动速度和弹跳轨