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1、第三篇固体废物的治理第1页，本讲稿共30页第一节 固体废物及分类人类在生产和生活活动中所产生并被人类弃之不用的固态或半固态物质，通称为固体废物。根据其来源不同，分为废渣：指在生产活动中所产生的废物垃圾：指生活活动中所产生的废物按其来源来分，又可分为矿业固体废物、工业固体废物、农业固体废物、城市生活固体废物(城市垃圾）、放射性固体废物等五类Chen Shuixia/ZSU第2页，本讲稿共30页第二节 固体废物的排放及危害 排放量图固体废物对环境的危害侵占土地，破坏地貌和植被污染土壤、地下水、地表水污染大气：粉尘、有害气体、病原微生物造成燃烧、爆炸、中毒等意外的事故和特殊损害 Chen Shuix
2、ia/ZSU第3页，本讲稿共30页第三节 固体废物的处理、处置方法及管理技术 固体废物的处处处处理理理理是指通过各种物理、化学、生物的方法将固体废物转变为适于运输、利用、贮存或最终处置的过程。包括：物理处理：化学处理：生物处理：热处理：固化处理：Chen Shuixia/ZSU第4页，本讲稿共30页第三节 固体废物的处理、处置方法及管理技术 物理处理：通通过过浓浓缩缩或或相相变变化化改改变变固固体体废废物物的的结结构构，使使之之成成为为便便于于运运输输、贮贮存存、利利用用或或处处置置的的形形态态。包括压实、破碎、分选、脱水干燥等。化学处理：采采用用化化学学方方法法破破坏坏固固体体废废物物中中的
3、的有有害害成成分分从从而而达达到到无无害害化化，或或将将其其转转变变成成为为适适于于进进一一步步处处理理、处处置置的的形形态态。如氧化还原、中和、化学浸出等。生物处理：利利用用微微生生物物分分解解固固体体废废物物中中可可降降解解的的有有机机物物，从从而而达达到到无无害害化化或或综综合合利利用用。包括好氧、厌氧和兼性厌氧处理等。Chen Shuixia/ZSU第5页，本讲稿共30页第三节 固体废物的处理、处置方法及管理技术 热处理：通通过过高高温温破破坏坏和和改改变变固固体体废废物物组组成成和和结结构构，同同时时达达到到减减容容、无无害害化化或或综综合合利利用用的的目目的的。如焚烧，热解、焙烧和
4、烧结等。可以达到减容、消毒、减轻污染、回收能量和有用化学物质的日的。固化处理：用固化基材料(如水泥、沥青）将废物封闭在固化体中或包覆起来，不使有害物浸出的一种方法，该法主要适用于有毒废物和放射性废物的处理。采采用用固固化化基基材材将将废废物物固固定定或或包包覆覆起起来来以以降降低低其其对对环环境境的的危危害害，因因而而能能较较安安全全地地运运输输和处置的一种处理过程。和处置的一种处理过程。Chen Shuixia/ZSU第6页，本讲稿共30页固体废物的处置方法固体废物的处处处处置置置置也称最终处置或安全处置。是指对固体废物不再进行回收活动，将其最大限度地与生物圈尽量隔离，或尽量减少其污染危害的
5、最终处理方法。固体废物在经过各种方法处理及综合利用后，总还会有部分残渣存在，必须对其进行最终处置，以防止其对环境造成危害。处置方法有两种陆地处置和海洋处置。陆地处置包括上地填埋、焚烧贮留池贮存和深井灌注；海洋处置包括海洋倾倒和远洋焚烧等。Chen Shuixia/ZSU第7页，本讲稿共30页第十一章 固体废物的处理技术和最终处置第8页，本讲稿共30页第一节 固体废物的物理处理压实是利用外界的压力作用于固体废物，使其聚集程度增大，达到增大容重和减小表观体积的目的，以便于运输、贮存和填埋。压实主要用于处理压缩性能大而恢复性小的固体废物，例如生活垃圾、机械加工行业排出的金属丝、金属碎片、家用电器、小
6、汽车及各类纸制品和纤维等 Chen Shuixia/ZSU第9页，本讲稿共30页固体废物的物理处理（续）破碎：利用外力使大块固体废物分裂为小块的过程。破碎主要达到以下几个目的使固体废物减容和增大密度，便于运输和贮存；为分选和进步加工提供合适的粒度，以有利于综合利用；增大固体废物的比表面积，提高焚烧、热分解的处理效率；防止粗大、锋利的固体废物损坏处理设备；减少臭味，防止鼠类、蚊蝇繁殖，减少火灾发生机会。Chen Shuixia/ZSU第10页，本讲稿共30页固体废物的物理处理（续）分选：目的是将固体废物中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物料用人工或机械方法分门别类地分离出来，然后加以
7、综合利用。机械分选的方法很多，如筛分、风力分选、磁力分选、电力分选、浮选等 Chen Shuixia/ZSU第11页，本讲稿共30页Chen Shuixia/ZSU第12页，本讲稿共30页固体废物的物理处理（续）脱水与干燥脱水：主要用于污水处理厂排出的污泥及泥浆状废物的处理，达到减容及便于进行运输的目的固体废物经破碎、分选之后所得的轻物料，如须进行能源回收或焚烧处理时，必须进行干燥处理。干燥通常利用热气流进行处理。Chen Shuixia/ZSU第13页，本讲稿共30页第二节 固体废物的化学处理中和法：主要用于处理化工、冶金、电镀等行业所排出的酸性或碱性废渣。对酸性废渣的处理，中和剂多采用石灰
8、，以降低处理费用，而对碱性废渣的处理，中和剂一般可选用硫酸或盐酸 氧化还原法通过氧化或还原反应，使废物中价态可发生变化的有毒成份转化为无害或低毒且具有化学稳定性的成份。如将六价铬还原为三价铬。化学浸出法选择合适的化学溶剂(浸出剂，如酸、碱、盐水溶液等)与固体废物发生作用，使其中有用组分发生选择性溶解然后进一步回收的处理方法。该法可用于含重金属的固体废物的处理 Chen Shuixia/ZSU第14页，本讲稿共30页第三节 固体废物的生物转化处理生物转化处理适用于含可生物降解性有机物的固体废物，例如城市生活垃圾、发酵工业废渣、农业固体废物等。通过生物转化处理，使有机物得到降解，同时可获得许多有用
9、的转化产品如沼气、饲料蛋白等达到了资源化和无害化的目的。好氧法堆肥：在人工控制的条件下，使某些有机的固体废物在微生物的作用下，发生生物化学反应，分解转化为较稳定的腐殖肥料的过程。主要用于生活垃圾，人、禽、畜粪便，农、林业固体废物，有机污泥等的处理。Chen Shuixia/ZSU第15页，本讲稿共30页固体废物的生物转化处理厌氧生物转化法也称厌氧消化法，它是在完全隔绝氧气的条什下，利用厌氧微生物的生物转化作用使废物中可生物降解的有机物分解为稳定的无毒物质，并同时获得沼气的处理方法。厌氧生物转化法的基本原理与废水的厌氧生化处理法基本相似Chen Shuixia/ZSU第16页，本讲稿共30页第四
10、节 固体废物的焚烧和热解焚烧法将可燃固体废物置于高温炉内，使其中可燃成份充分氧化的一种处理方法。优点是可以回收利用固体废物内潜在的能量，减少废物的体积(一般可减少8090)，破坏有毒废物的组成结构，使其最终成为化学性质稳定的无害化灰渣，同时还可彻底杀灭病原菌、消除腐化源。适合焚烧的废物主要是那些不可再循环利用或安全填埋的有害废物，如难以生物降解的、易挥发和扩散的及含有重金属及其他有害成份的有机物，生物医学废物等Chen Shuixia/ZSU第17页，本讲稿共30页固体废物的焚烧和热解热解有机物在高温缺氧的条件下发生裂解，转化为分子量较小的组分的过程。特别适用于废塑料、废橡胶、城市垃圾、农用固
11、体废物等含有机物较多的固体废物处理。热解将会产生三种相态的物质。气相产物主要是H2,CH4,CO和CO2；液相产物主要是焦油和低分子量酸、醛、醇等；固相为炭黑和废物中原有的惰性物质Chen Shuixia/ZSU第18页，本讲稿共30页可燃固体废物的焚烧可燃固体废物的焚烧可燃固体废物的焚烧可燃固体废物的焚烧1、焚烧法一般是指将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉中，在高温、焚烧法一般是指将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉中，在高温条件下（一般为条件下（一般为900左右，炉心最高温度可达左右，炉心最高温度可达1100），），垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈化学反应，放出热垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈
12、化学反应，放出热量，转化成量，转化成高温烟气和性质稳定的固体残渣高温烟气和性质稳定的固体残渣。从焚烧角度分析，城市生活垃圾可分为可燃和不可燃两部分从焚烧角度分析，城市生活垃圾可分为可燃和不可燃两部分:可燃垃圾可燃垃圾橡塑、纸张、破布、竹木、皮革、果皮及动植物、厨房橡塑、纸张、破布、竹木、皮革、果皮及动植物、厨房垃圾等。其组分、物性和燃烧特性等非常复杂，不易直接填埋；垃圾等。其组分、物性和燃烧特性等非常复杂，不易直接填埋；不可燃垃圾不可燃垃圾金属、建筑垃圾、玻璃、灰渣等，除可回收利用部分金属、建筑垃圾、玻璃、灰渣等，除可回收利用部分外，大多可直接安全填埋。外，大多可直接安全填埋。Chen Shu
13、ixia/ZSU第19页，本讲稿共30页1、垃圾焚烧后，体积可减少、垃圾焚烧后，体积可减少8595%，质量减少，质量减少2080%。2、高温焚烧消除了垃圾中的病原体和有害物质、高温焚烧消除了垃圾中的病原体和有害物质无害化。无害化。3、焚烧排出的气体和残渣中的一些有害副产物的处理远比有、焚烧排出的气体和残渣中的一些有害副产物的处理远比有害废弃物直接处置容易得多。害废弃物直接处置容易得多。4、焚烧法具有处理周期短、占地面积小、选址灵活等特点。、焚烧法具有处理周期短、占地面积小、选址灵活等特点。5、热能可以利用、热能可以利用优点优点Chen Shuixia/ZSU第20页，本讲稿共30页缺点缺点v焚
14、烧法对垃圾的热值有一定要求焚烧法对垃圾的热值有一定要求;v建设成本和运行成本相对高建设成本和运行成本相对高;v管理水平和设备维修要求高；管理水平和设备维修要求高；v焚烧产生的废气若处理不当，很容易对环境造成二次污焚烧产生的废气若处理不当，很容易对环境造成二次污染。染。v不同季节、年份垃圾热值的变化不同。不同季节、年份垃圾热值的变化不同。Chen Shuixia/ZSU第21页，本讲稿共30页典型固体废物的热解典型固体废物的热解废塑料的热解废塑料的热解产物：小分子化合物、碳氢化合物产物：小分子化合物、碳氢化合物微波炉与热风炉加热、减压蒸馏的流程微波炉与热风炉加热、减压蒸馏的流程聚烯烃浴热解流程聚
15、烯烃浴热解流程流化床法流化床法城市垃圾的热解产物及工艺流程城市垃圾的热解产物及工艺流程城市垃圾热解产物：热解以回收城市垃圾热解产物：热解以回收燃料油及燃料气燃料油及燃料气是一种资源回收途是一种资源回收途径，其产物的组分与垃圾成分、热解温度以及热解装置有关。径，其产物的组分与垃圾成分、热解温度以及热解装置有关。热解工艺流程：不同国家垃圾的组分不同，流程也不大相同热解工艺流程：不同国家垃圾的组分不同，流程也不大相同Chen Shuixia/ZSU第22页，本讲稿共30页第五节 固体废物的固化处理废物的固化处理是利用物理或化学的方法将有害的固体废物与能聚结成固体的某种惰性基材混合，从而使固体废物固定
16、或包裹在惰性固体基材中，使之具有化学稳定性或密封性的一种无害化处理技术。固化的过程有的是将有害物质通过化学转变或引入某种稳定的晶格中的过程，也有的是将有害废物用惰性材料加以包裹的过程固化处理的基本步骤 预处理加入填充剂及固化剂混合及硬化固体化的处理Chen Shuixia/ZSU第23页，本讲稿共30页固化处理的基本方法水泥固化水泥为固化剂，将有害固体废物包容在其中，并逐步形成坚硬的固化体，使有害物质被封闭在固化体内，达到稳定、无害化的目的为了改善固化条件，提高固化质量，有时还需加入适当的添加剂如吸附剂(活性氧化铝、粘土等），缓凝剂(如酒石酸、柠檬酸，硼酸盐等），促凝剂(如水玻璃、碳酸钠等）和
17、减水剂(表面活性剂）等适用于处理含电金属的污泥，原子能工业中的废料等石灰固化以石灰为固化剂，以活性硅酸盐类(粉煤灰、水泥窑灰）为添加剂的一种固化方法。石灰与上述添加剂在有水存在时会形成一种具有包容废物性能的稳定化合物并逐渐凝硬使废物得以固化适用于固化钢铁机械行业中酸洗工序所排放的废渣、电镀污泥、烟道气脱硫废渣石油冶炼污泥等 Chen Shuixia/ZSU第24页，本讲稿共30页固化处理的基本方法热塑性材料固化法热塑性材料指那些在加热和冷却时能反复软化和硬化的有机材料，如沥青等。可以利用这种特性对固体废物进行固化处理。沥青具有较好的化学稳定性、粘结性，对多数酸、碱、盐类都有一定的耐腐蚀性并具有
18、一定的抗辐射稳定性沥青固化一般可用于处理中、低放射水平的蒸发残液，废水化学处理所产生的沉渣焚烧炉产生的残渣，废塑料、电镀污泥等。热固性材料固化法热固性材料是指在加热时变成固体并且硬化，且再进行加热或冷却时仍保恃其固体状态不变的物质。目前常用的热固性材料有脲醛树脂和下饱和聚酯，以及酚醛树脂和环氧树脂玻璃固化法是用玻璃原料(如氧化硅等）做为固化剂和待处理废料混合均匀，经高温下煅烧然后升温至11001500保温数小时，形成熔融的玻璃，冷却后再经退火处理即可得到坚固而稳定的固化体主要用于处理放射性废物Chen Shuixia/ZSU第25页，本讲稿共30页固化处理的基本方法自胶结固化只适于处理含硫酸钙
19、和亚硫酸钙的废渣。先在适当的条件下将废物煅烧，使其部分脱水形成有胶结作用的亚硫酸钙或半水硫酸钙，然后与粉煤灰及其他特制的添加剂混合，经凝结硬化而形成自胶结固化体大型包封法用不渗水的惰性保护层将经过处理或未经处理的废物包封起来。例如对容器装的废料，可以将玻璃纤维、增强热固性树脂(环氧树脂)及水基聚胺脂树脂的混合物喷涂在容器壁上使之形成一个坚固的外套对器内废料进行包封，然后再加以填埋处理。又如利用水泥对盛在容器中的废料进行包封Chen Shuixia/ZSU第26页，本讲稿共30页第六节 固体废物的最终处置土地填埋，可分为卫生土地填埋和安全土地填埋两种卫生土地填埋：用于处置一般固体废物，如城市垃圾
20、和无害的工农业生产废渣等选择合适的土地填埋场卫生填埋的方法有地面堆埋法、沟槽法和天然洼地填埋法填埋场中浸出液的控制：主要采取在填埋场底部设置防渗衬里的方法来解决，衬里材料主要有渗透系数小的天然粘土以及沥青、橡胶、塑料等填埋场中气体的控制：有机物生化降解产生甲烷二氧化碳氨和水蒸汽等。当甲烷浓度达到515%时则可能发生爆炸，而二氧化碳浓度过高则会向下部土壤扩散，溶干地下水，导致pH值下降、硬度和矿化度升高。主要通过透气材料将气体及时排出。安全土地填埋：是一种改进的卫生土地填埋。它对有毒有害废物的处置更为适宜。和卫生土地填埋法相比，安全土地填埋对防止填埋场地产生二次污染的要求更为严格。Chen Sh
21、uixia/ZSU第27页，本讲稿共30页固体废物的最终处置深井灌注处置是把液状废物注入到地下与地下水层和矿脉层隔开的可渗透岩层中。这种方法可适用于各种相态废物的处置。对于固体废物，必须先将其溶解在液体中形成溶液，乳浊液或液固混合体，然后再注入深井进行处置。深井灌注的地层一般应满足以下条件1.位于地下饮用水层之下；2.有不透水岩层或土层与含水层相隔；3.岩层的空隙率大，有足够的渗透性，有足够的容量、面积和厚度；4.地层结构及原来含有的液体能和注入液相容 Chen Shuixia/ZSU第28页，本讲稿共30页固体废物的最终处置海洋倾倒是将固体废物直接倾倒在合适距离和深度的海水中利用海洋的巨大环
22、境容量和稀释能力，使海洋环境中的污染物保持在较低的水平海洋倾倒处置只限于那些经天然的、物理的、化学的或生物的过程能很快变成无害的废物远洋焚烧利用焚烧船在远海对固体废物进行焚烧处理处置的一种方法。焚烧过程中各种状态的产物只需简单处理即可直接排入大气或海中远洋焚烧适于易燃性废物(如含氯有机废物）的处理处置对于固体废物的海洋处置，我国政府一直取谨慎的态度 Chen Shuixia/ZSU第29页，本讲稿共30页第七节 生物污泥的处理数量巨大成份相当复杂。无机营养物，重金属，病原微生物，寄生虫卵等有毒有害物质目前世界上所采用的污泥处理和处置方法中应用较多的是厌氧消化法和焚烧法。Chen Shuixia/ZSU第30页，本讲稿共30页