第六章固体废弃物ppt课件.ppt

第六章 固体废弃物的污染与治理,第一节 固体废物的产生与污染,固体废物(solid waste )：在生产建设、日常生活和其它活动中产生，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固态、半固态废弃物质。 废渣(residue)：生产过程中产生 垃圾(refuse)：生活活动过程中产生,1、产生的必然性 2、时间性和空间性,一、固体废物的概念,(一)来源,二、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。,危险废物,固体废物,一般固体废物,具有毒性易燃性、腐蚀性、反应性、传染性、放射性、爆炸性。,工业固体废物,农业废物,城市固体废物,矿业固体废物,1、按化学组成分为：有机废物和无机废物；2、按危害性分为：一般固体废物和危险性固体废物；3、按形状分为：固体废物（粉状、粒状、块状）和泥状废物（污泥）；4、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。如下图所示：,第二节 固废对环境的危害,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。,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。,6、其他危害,可能造成燃烧、爆炸、接触中毒、严重腐蚀等特殊损害。,生物群落特别是一些水生动物的休克死亡，可以认为是废物（包括垃圾）处置场释出污染物质的前兆。例如，由于填埋处置不当，在雨季使地表径流或渗沥液中的化学毒物进入江河湖泊而引起大量的鱼群死亡。这类危害效应可从个体发展到种群，直到生物链，并导致受影响地区营养物循环的改变或产量降低。,第二节 固体废物的污染防治,一、固体废物污染防治的“三化”原则二、固体废物的全过程管理原则三、固体废物污染控制途径四、管理措施,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。由于技术力量和经济力有限，近期内还不可能在较大的范围内实现“资源化”。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、概念：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。 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,(二)资源化,1、概念：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,(三)无害化,概念：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。 注意：各种无害化技术的通用性是有限的，其优劣程度往往不是有技术、设备条件本身所决定。例如垃圾的焚烧处理必须以垃圾含有高热值和可能的经济投入为条件。 当前的发展垃圾经过高温堆肥无害化处理后再进行垃圾复混肥的加工有着更为广阔的发展空间。焚烧处理只能有条件的利用。,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。,二、固体废物的全过程管理原则,(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，如城市垃圾产生源分类及垃圾排放；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,固体废物处理（treatment of solid waste)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。,(二)化学处理方法,采用化学方法使固体废物发生化学转化从而回收物质和能源的一种资源化方法。 化学处理方法包括煅烧、焙烧、烧结、溶剂浸出、热分解、焚烧、电力辐射等。 由于化学反应条件复杂，影响因素较多，故化学处理方法通常只用在所含成分单一或所含几种化学成分特性相似的废物资源化方面。,(三)生物处理方法,生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化或综合利用。 固体废物经过生物处理，在容积、形态、组成等方面均发生重大变化，因而便于运输、贮存、利用和处置。 生物处理包括好氧处理（堆肥）、厌氧处理（沼气）和兼性厌氧处理（细菌冶金）。 生物处理在经济上一般比较便宜，应用也相当普遍，但处理过程所需时间较长，处理效果有时不够稳定。,二、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、固体废物的综合处理,综合处理就是将各中小企业产生的各种废物集中到一个地点，根据废物的特征，把各种废物处理过程结合成一个系统，以便把各过程得到的物质和能量进行合理的集中利用。这样可以对废物进行有效处理，减少最终废物排放量，减轻对地区的污染，防止二次公害的分散化，同时还能做到总处理费用低、资源利用效率高。必须先弄清废物产量与组分，一般将同样或类似的废物进行混合处理。将由基本处理过程组成的总系统称为废物综合处理系统，如下图所示。,固体废物综合处理系统,四、固体废物的最终处置,固体废物处置（disposal of solid waste ） 是指最终处置或安全处置，是解决固体废物的归宿问题。 海洋处置：深海投弃、海上焚烧 陆地处置：土地耕作、工程库或贮留池贮存、土地填埋、深井灌注,第四节 废塑料的资源化,（一）废塑料的种类与来源1.塑料的种类（1）按塑料受热所呈现的基本行为分为热塑性塑料：在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化。如PE、PP、PS、PVC、PET等，是回收的重点。热固性塑料：受热后能成为不熔性物质，受热时发生化学变化使线性分子结构的树脂转变为三维网状结构的高分子化合物，再次受热时就不再具有可塑性，不能通过热塑而再生利用。如酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂等。,（2）按塑料的物理-力学性能和使用特性分为通用塑料：产量大、价格低、性能一般。主要有PE、PP、PS、PVC、PF和氨基树脂等。工程塑料：可以作为结构材料，能在较广的温度范围内承受机械应力和较为苛刻的物理化学环境中使用的材料，如PA、POM、PC、PSF等功能塑料：人们用于特殊环境的具有特种功能的塑料。如医用塑料、光敏塑料。,2.主要来源（1）农业领域的废旧塑料制品聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚氯乙烯树脂。农用膜占塑料制品的15% 。（2）商业部门的废弃塑料制品（3）家庭日用中的废旧塑料,（二）废塑料的分选,清除废塑料中夹杂的金属、橡胶、玻璃、织物、纸和泥沙，并把混杂在一起不同品种的塑料制品分开、归类。常用方法：手选、磁选、风选、静电分选、浮选、密度分选、低温分选等。,1.塑料和纸的分离（1）加热法：利用加热方法减小塑料薄膜的表面积，再利用空气分离器将塑料和纸分离。,（2）湿浆法,干燥式撕碎机,风力分选机,轻质材料,搅碎机,脱水器,风力分选机,纸、塑料混合物,重质材料,水,纸浆,各种塑料制品,2.混合废塑料的分离常采用破碎-分选方法进行分离。（1）浮-沉分选,（2）密度分选利用不同密度的介质实现密度相近废塑料的分离。,混合废塑料,预选,金属、织物、玻璃、泥沙等,破碎,水，=1.0g/cm3,LDPE、HDPE、PP,水/酒精， =0.93g/cm3,LDPE、PP,水/酒精， =0.91g/cm3,PVC、EPS,盐水， =1.2g/cm3,EPS,PVC,LDPE,PP,HDPE,（3）低温分选利用在低温下各种塑料的脆化温度不同的特点，分阶段的改变破碎温度，达到选择性粉碎、分选的目的。,（4）静电分选利用各种塑料摩擦带电能力的差异可分离混合废塑料。,（三）废塑料生产建筑材料,1.生产涂料,废塑料,分选、清洗,干燥、粉碎,溶解反应,改性,清漆,分散研磨,过滤,色漆产品,填料、颜料、助剂,改性剂,混合溶剂,2.塑料油膏是一种新型建筑防水嵌缝材料，可利用废PVC代替PVC树脂生产得到。3.胶黏剂,废PSF,清洗、粉碎、干燥,搅拌溶解,中间产品,水浴锅,溶剂,改性剂、增塑剂、填料,改性胶黏剂,4.生产板材（1）软质拼装型地板：废旧聚氯乙烯塑料为主要原料。（2）生产地板块：以废旧聚氯乙烯农膜和碳酸钙为主要原料。（3）木质塑料板材：用木粉和废旧聚氯乙烯塑料热塑成型的复合材料。（4）人造板材：利用麻黄草渣、葵花籽皮和废旧聚氯乙烯塑料为主要原料，经混合热压而成。5.生产塑料砖：用破碎的废塑料餐盒再普通少专用的粘土中烧制而成的一种建筑用砖。,（四）废塑料热解油化技术,1.简介：通过加热或加入一定的催化剂使废塑料分解，获得聚合单体、柴油、汽油和燃料气、地蜡等利用。PE、PP、PS在300400之间几乎全部分解；PVC在200300 和300400 分两段分解。2.产物：烃类气体（C1C5）、油品、石蜡和焦炭。,3.工艺热裂解：600900 催化裂解：常用Al2(SiO3)3为催化剂，300450 进行。一般工艺流程,废塑料,收集筛选,金属、泥砂、织物等,破碎,熔融,热分解,热解气,冷凝,未凝气,燃烧,脱HCL回收盐酸,残渣,回收油,废气,(400500 ),(230280 ),第五节 城市垃圾的资源化,本节要点了解目前城市垃圾资源化的特点与趋势。掌握根据垃圾的组成与性质设计垃圾综合利用的方法。,一、概述,(一)城市垃圾的分类1、据垃圾的性质：可燃性、燃烧热值可否焚烧的参考指标化学成分、堆腐性选择处理方式的重要指标，特别是堆肥化及其他生物处理法。2、据垃圾的组成：可回收废品、易堆腐物、可燃物、其他无机废物。简单分为：有机物(动物、植物)堆肥；无机物填埋；可回收废品(纸张、塑料、破布、金属、玻璃)回收使用。3、据产生及收集来源家庭垃圾(食品垃圾和普通垃圾)是城市垃圾的主要对象。,(二)城市垃圾的性质,城市垃圾的性质主要包括物理、化学、生物化学及感观性能。1、感观性能 废物的颜色、臭味、新鲜或腐败的程度等。2、物理性质 与组成密切相关，含水量、垃圾容重、垃圾的粒度组成。3、化学性质 挥发分、灰分及灰分熔点、元素组成、发热值。4、生物学性质 1)垃圾本身的生物性质 2)垃圾的可生化性,(三)城市特征对垃圾构成的影响,1.大城市与中小城市垃圾构成有十分明显的区别。大城市：有机物成分占总量的3136，无机成分约占60，废品约占4-6；中小城市的生活垃圾有机成分约占其总量的20，无机成分约占65，废品的比重更低。 2.城市气化率、集中供热面积及人均煤购买量对垃圾的产量和构成具有明显的影响。3.包装废物在城市垃圾中的比重增加，并对环境造成极大污染。,（四）处理趋势,城市生活垃圾处理方式主要有卫生填埋、高温堆肥和焚烧等 。1.工业发达国家由于能源、土地资源日益紧张，焚烧处理比例逐渐增多；2.填埋法作为垃圾的最终处置手段一直占有较大比例； 3.农业型的发展中国家大多数以堆肥为主；4.其它一些新技术，如热解法、填海、堆山造景等技术，正不断取得进展。,二、处理技术实例,（一）城市垃圾分选技术发达国家设计了一系列的分选回收成套设备。将破碎、输送、分选等工序有机的结合起来。分选回收工艺系统的特点：1.基本上“干式”回收有用成分，极少数在工艺结束时辅以“湿式”回收。2.通用工艺流程均为原始垃圾破碎分选处理回收。3.采用综合技术方法进行，很少用单一方法处理。4.各处理工艺能回收的产品有黑色金属、有色金属、纸浆、塑料、有机肥料、饲料、玻璃以及焚烧热等。,（二）城市垃圾堆肥技术,1.德国FLESBURG高速堆肥系统FLESBURG高速堆肥厂位于德国FLESBURG，每天处理量350-400吨。堆肥原料是城市生活废弃物及污泥 。,2. 法国SILODA快速堆肥系统 法国贝鲁特家庭废物处理厂，建筑面积4500m2，日处理量700吨，原料为城市生活垃圾。 城市生活垃圾破碎、筛选、磁选一定粒径(约5cm)的可堆废物可逆式皮带机一次发酵仓（旋转式搅拌机翻动、搅拌及输送）710天二次静态发酵场 3060天振动筛分优质肥料,3.北京南宫垃圾堆肥厂强制通风隧道式耗氧发酵技术处理垃圾。日处理垃圾能力为400吨，每年可处理垃圾14万吨。 垃圾 称重计量 布料机 主发酵隧道（2个星期的高温发酵）后熟化区 （3周）筛分肥料（熟化3周） 成品垃圾肥。,深圳垃圾发电厂,4. 垃圾发电,