第11章_固体废弃物的处理与利用.ppt

第第 11 章章 固体废弃物的固体废弃物的处理与利用处理与利用 化学工业出版社化学工业出版社第一节第一节 概述概述第二节第二节 固体废物对环境的影响固体废物对环境的影响第三节第三节 固体废物的处理与处置固体废物的处理与处置第四节第四节 城市垃圾的处理城市垃圾的处理主要内容主要内容 第一节第一节 概述概述 1.1.定义定义:固体废物是指人类在生产建设、日常生固体废物是指人类在生产建设、日常生活和其他活动中产生，在一定时间和地点无法活和其他活动中产生，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。物质。一、固体废物的定义、特性、分类及其来源一、固体废物的定义、特性、分类及其来源2.2.特征：特征：资源与废物的相对性；资源与废物的相对性；成分的复杂多样性；成分的复杂多样性；危害的潜在性、长期性和灾难性；危害的潜在性、长期性和灾难性；污染源头和富集终态的双重性。污染源头和富集终态的双重性。3.3.固体废物来源固体废物来源工业固体废物工业固体废物矿业固体废物矿业固体废物城市固体废物城市固体废物农业固体废物农业固体废物放射性固体废物放射性固体废物4.4.固体废物的分类固体废物的分类 v 工业固体废物工业固体废物v 矿业固体废物矿业固体废物 v 农业固体废物农业固体废物v 城市固体废物城市固体废物 v 放射性固体废物放射性固体废物 v 有害固体废物有害固体废物 冶金固体废物冶金固体废物 、燃料灰渣、燃料灰渣 、化学、化学工业固体废物工业固体废物 、石油工业固体废物、石油工业固体废物、粮食，食品工业固体废物、其他粮食，食品工业固体废物、其他 生活垃圾生活垃圾、城建渣土城建渣土、商业固体商业固体废物废物、粪便粪便产生现状：产生现状：l我国每年固体废物产量约我国每年固体废物产量约8108t。l我国历年来固体废物累积存量超过我国历年来固体废物累积存量超过120108t，其中生活垃，其中生活垃圾约圾约60108t，且每年以，且每年以8%10%的速度增长。的速度增长。l我国垃圾侵占土地面积已超过我国垃圾侵占土地面积已超过5108m2，全国已有，全国已有200多多座城市出现垃圾围城现象。座城市出现垃圾围城现象。二、固体废物的产生量及其治理现状二、固体废物的产生量及其治理现状二、固体废物的产生量及其治理现状二、固体废物的产生量及其治理现状一是防治固体废物污染，二是综合利用废物资源。一是防治固体废物污染，二是综合利用废物资源。改革生产工艺改革生产工艺 发展物质循环利用工艺发展物质循环利用工艺 进行综合利用进行综合利用 进行无害化处理与处置进行无害化处理与处置采用无废或少废技术采用无废或少废技术 采用精料采用精料提提高高产产品品质质量量和和使使用用寿寿命命治理现状：治理现状：处理方式单一；处理方式单一；处理技术差；处理技术差；管理落后，对环境影响大管理落后，对环境影响大；业已严重威胁到我国城市经济的可持续发展。业已严重威胁到我国城市经济的可持续发展。二、固体废物的产生量及其治理现状二、固体废物的产生量及其治理现状第二节第二节 固体废物对环境的影响固体废物对环境的影响环境危害环境危害固体废弃物的污染途径固体废弃物的污染途径侵占土地侵占土地污染土壤污染土壤污染水体污染水体 污染大气污染大气 影响环境卫生影响环境卫生第二节第二节 固体废物对环境的影响固体废物对环境的影响第三节第三节 固体废物的处理与处置固体废物的处理与处置转变成适于运输，利用、贮存或最终处置的过程。转变成适于运输，利用、贮存或最终处置的过程。物理处理物理处理 化学处理化学处理 生物处理生物处理 热处理热处理 固化处理固化处理 物理处理物理处理：通过浓缩或相：通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，变化改变固体废物的结构，使之成使之成为便于运输、贮存、为便于运输、贮存、利用或处置的形态。利用或处置的形态。化化学学处处理理：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、处置的形态理、处置的形态。生生物物处处理理：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，从而达到无害化或综合利用。从而达到无害化或综合利用。热处理热处理：通过高温破坏：通过高温破坏和改变固体废物组成和结和改变固体废物组成和结构，同时达到减容、无害构，同时达到减容、无害化或综合利用的目的。热化或综合利用的目的。热处理方法包括焚化、热解、处理方法包括焚化、热解、湿式氧化以及焙烧、烧结湿式氧化以及焙烧、烧结等。等。固化处理固化处理：采用固化基材：采用固化基材将废物固定或包覆起来以降将废物固定或包覆起来以降低其对环境的危害，因而能低其对环境的危害，因而能较安全地运输和处置的一种较安全地运输和处置的一种处理过程处理过程。（1）预处理技术预处理技术 固固体体废废物物预预处处理理是是指指采采用用物物理理、化化学学或或生生物物方方法法，将将固固体体废废物物转转变变成成便便于于运运输输、贮贮存存、回回收收利用和处置的形态。利用和处置的形态。（2）焚烧技术）焚烧技术焚焚烧烧是是高高温温分分解解和和深深度度氧氧化化的的过过程程，目目的的在在于于使使可可燃燃的的固固体体废废物物氧氧化化分分解解，借借以以减减容容、去毒并回收能量及副产品。去毒并回收能量及副产品。（3）热解技术热解技术固固体体废废物物热热解解是是利利用用有有机机物物的的热热不不稳稳定定性性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程在无氧或缺氧条件下受热分解的过程固体废物固化固体废物固化1.1.废物固化废物固化是用物理是用物理化学方法将有害废物掺合并化学方法将有害废物掺合并包容在密实的惰性基材中，使其稳定化的一种包容在密实的惰性基材中，使其稳定化的一种过程。过程。2.2.目前采用的方法：目前采用的方法：使污染物转变或引入到某种晶格中去；通过物理使污染物转变或引入到某种晶格中去；通过物理过程把污染成分直接渗入到惰性基材中；或兼过程把污染成分直接渗入到惰性基材中；或兼而有之；而有之；主要处理无机废物主要处理无机废物电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬渣等有害废。电镀污泥、砷渣、汞渣、氰渣、铬渣等有害废。固化剂：水泥、沥青、玻璃、塑料等固化剂：水泥、沥青、玻璃、塑料等对固化处理的基本要求包括对固化处理的基本要求包括：固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗固化体应具有良好的抗渗透性、抗浸出性、抗干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等干湿性、抗冻融性及足够的机械强度等，最好能最好能作为资源加以利用作为资源加以利用固化过程中材料和能量消耗要低固化过程中材料和能量消耗要低，增容比增容比(即所即所形成的固化体体积与被固化废物的体积之比形成的固化体体积与被固化废物的体积之比)要低固化工艺过程简单、便于操作固化工艺过程简单、便于操作；固化剂来源丰富，价廉易得固化剂来源丰富，价廉易得。处理费用低。处理费用低。固化体的浸出率固化体的浸出率指固化体浸于水中或其它溶液中时，其中有害物质指固化体浸于水中或其它溶液中时，其中有害物质的浸出速度的浸出速度增容比增容比固化技术可按固化剂分为水泥固化、沥青固化、塑固化技术可按固化剂分为水泥固化、沥青固化、塑料固化、玻璃固化、石灰固化等。料固化、玻璃固化、石灰固化等。水泥固化水泥固化水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥是一种无机胶结剂，经水化反应后可形成坚硬的水泥块，能将砂、石等添加料牢固地凝结在一起。水泥块，能将砂、石等添加料牢固地凝结在一起。添加剂添加剂 常用的添加剂有吸附剂常用的添加剂有吸附剂(如活性氧化铝、粘土、蛭如活性氧化铝、粘土、蛭石等石等)、缓凝剂、缓凝剂(如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等如酒石酸、柠檬酸、硼酸盐等)、促凝剂促凝剂(如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等如水玻璃、铝酸钠、碳酸钠等)和减水剂和减水剂(表面活性剂表面活性剂)等。等。水泥固化工艺配方原则水泥固化工艺配方原则 污泥污泥的浓缩与脱水的浓缩与脱水1.1.定义定义：指给水和污水处理中，采用各种分离方法去指给水和污水处理中，采用各种分离方法去掉溶解的、悬浮的或胶体的固体物质，从这些不掉溶解的、悬浮的或胶体的固体物质，从这些不同的方法中产生的泥渣统称污泥。同的方法中产生的泥渣统称污泥。2.2.处理目的处理目的减少体积、降低含水率；使污泥卫生化、稳定化；减少体积、降低含水率；使污泥卫生化、稳定化；改善污泥成分性质改善污泥成分性质3.水分的分类（存在形式）水分的分类（存在形式）间隙水间隙水毛细管结合水毛细管结合水表面吸附水表面吸附水内部水内部水4.4.污泥的处置污泥的处置建筑材料（制砖、板材、铺路）建筑材料（制砖、板材、铺路）农肥农肥沼气等沼气等填埋、焚烧（减量、灭菌）、海洋投弃填埋、焚烧（减量、灭菌）、海洋投弃污泥浓缩的目的：除去间隙水、缩小体积污泥浓缩的目的：除去间隙水、缩小体积方法：重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法方法：重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩法5.5.污泥浓缩污泥浓缩固体废物处置固体废物处置 海洋处置海洋处置：深海投弃、海上焚烧：深海投弃、海上焚烧 陆地处置陆地处置：土地填埋、深井灌注、土地耕：土地填埋、深井灌注、土地耕作、工程库或贮留池贮存、作、工程库或贮留池贮存、6.6.我国控制固体废物污染技术政策我国控制固体废物污染技术政策 “无害化无害化”、“减量化减量化”、“资资源化源化”第四节第四节 城市垃圾的处理城市垃圾的处理 城市垃圾是废纸、厨房垃圾、废塑料、废电池、树城市垃圾是废纸、厨房垃圾、废塑料、废电池、树叶、脏土、碎砖瓦、混凝土碎块、渣土等的混合物。叶、脏土、碎砖瓦、混凝土碎块、渣土等的混合物。城市垃圾的数量随生活水平提高而增加城市垃圾的数量随生活水平提高而增加国家水平国家水平人均日产垃圾数人均日产垃圾数发达国家发达国家0.71.8kg中等收入国家中等收入国家0.50.9kg低收入国家低收入国家0.50.6kg2003年北京年北京0.82kg全市日产全市日产1.15万吨万吨二、当代垃圾产生的环境问题二、当代垃圾产生的环境问题1.垃圾的危害：垃圾的危害：固体废弃物排放境容量（自净能力）固体废弃物排放境容量（自净能力）2.环境问题：环境问题：固体废固体废弃物弃物污染水体污染水体污染土壤污染土壤污染空气污染空气占用耕地占用耕地危害人危害人体健康体健康影响环影响环境卫生境卫生3.垃圾转嫁污染：垃圾转嫁污染：城市垃圾的处理方式城市垃圾的处理方式填埋法填埋法堆肥法堆肥法焚烧法焚烧法垃圾的处理方式垃圾的处理方式自然净化自然净化传统方式传统方式沙尘掩埋沙尘掩埋微生物分解微生物分解垃圾和粪便堆肥，撒回土壤垃圾和粪便堆肥，撒回土壤垃垃圾圾堆堆肥肥和和制制造造沼沼气气深圳垃圾发电厂深圳垃圾发电厂第四节第四节 城市垃圾的处理城市垃圾的处理1.1.城市垃圾的收集运输城市垃圾的收集运输垃圾分类垃圾分类生活垃圾生活垃圾商业垃圾商业垃圾建筑垃圾建筑垃圾粪便粪便污水处理污水处理厂的污泥厂的污泥 2.2.分类收集与混合收集分类收集与混合收集 垃圾收集容器垃圾收集容器 ：混凝土垃圾箱、垃圾台、移动式铁制圆型垃圾桶混凝土垃圾箱、垃圾台、移动式铁制圆型垃圾桶 （街道里弄）（街道里弄）垃圾滑道（高层建筑垃圾滑道（高层建筑 ）废物箱（商业区）废物箱（商业区）3.3.收集系统分析收集系统分析 针对不同收集系统和收集方法，研究完成所针对不同收集系统和收集方法，研究完成所需要的车辆、劳力和时间。需要的车辆、劳力和时间。拖曳容器系统拖曳容器系统（a a）简便模式简便模式（b b）交换模式交换模式固定容器系统固定容器系统图图2-32-3固定容器系统示意图固定容器系统示意图3.3.固体废物压实器固体废物压实器构造：容器单元和压实单元二部分构造：容器单元和压实单元二部分 类别：固定和移动类别：固定和移动 三、城市生活垃圾处理系统简介三、城市生活垃圾处理系统简介三、城市生活垃圾处理系统简介三、城市生活垃圾处理系统简介从焚烧角度分析，城市生活垃圾可分为可燃和不可燃两从焚烧角度分析，城市生活垃圾可分为可燃和不可燃两部分部分:可燃垃圾可燃垃圾橡塑、纸张、破布、竹木、皮革、果橡塑、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；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，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。除可回收利用部分外，大多可直接安全填埋。1.1.焚烧法一般是指将垃圾作为固体燃料送入焚烧炉中，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（一般为在高温条件下（一般为900900左右，炉心最高温度可达左右，炉心最高温度可达11001100），垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈化学），垃圾中的可燃成分与空气中的氧进行剧烈化学反应，放出热量，转化成反应，放出热量，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。1.1.垃圾焚烧后，体积可减少垃圾焚烧后，体积可减少858595%95%，质量减少，质量减少202080%80%。2.2.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无害化。害化。3.3.焚烧排出的气体和残渣中的一些有害副产物的处理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。远比有害废弃物直接处置容易得多。4.4.焚烧法具有处理周期短、占地面积小、选址灵活等焚烧法具有处理周期短、占地面积小、选址灵活等特点。特点。5.5.热能可以利用热能可以利用优点优点缺点缺点v焚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染。焚烧产生的废气若处理不当，很容易对环境造成二次污染。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。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(一一)城市垃圾热解产物城市垃圾热解产物热解以回收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径，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其产物的组分与垃圾成分、热解温度以及热解装置有关。置有关。(二二)热解工艺流程热解工艺流程说明：不同国家垃圾的组分不同，流程也不大相同说明：不同国家垃圾的组分不同，流程也不大相同2.2.堆肥堆肥微生物降解技术微生物降解技术:依靠依靠自然界自然界广泛分布的微生物广泛分布的微生物的作用的作用,通过生物转化通过生物转化(氧化、分解氧化、分解有机固废有机固废)将将有机固废中易于生物降解的有机组分转化为有机固废中易于生物降解的有机组分转化为腐殖腐殖肥料肥料、沼气或沼气或其它其它化学转化品化学转化品。（塑料蛋白、乙。（塑料蛋白、乙醇或糖类）从而达到固废无害化的一种处理方法。醇或糖类）从而达到固废无害化的一种处理方法。1.1.好氧生物降解制堆肥好氧生物降解制堆肥原料：垃圾、污泥、人和禽畜粪便以及农林废物原料：垃圾、污泥、人和禽畜粪便以及农林废物工艺：传统工艺：传统:手工操作和自然堆积方式、机械堆制技术手工操作和自然堆积方式、机械堆制技术堆肥化：堆肥化：在控制条件下，使来源于生物的有机废物，发生在控制条件下，使来源于生物的有机废物，发生生物稳定作用的过程。生物稳定作用的过程。堆肥堆肥腐殖土腐殖土好氧堆肥系统温度一般为好氧堆肥系统温度一般为5050一一6565，最高可达，最高可达8080一一9090，堆，堆制周期短，故也称为高温快速堆肥。制周期短，故也称为高温快速堆肥。厌氧堆肥，空气与发酵原料隔绝，厌氧堆肥，空气与发酵原料隔绝，堆制温度低，工艺比堆制温度低，工艺比较简单，成品堆肥中氮素保留比较多较简单，成品堆肥中氮素保留比较多，但堆制周期过长，但堆制周期过长，、需、需312312个月，异味浓烈，分解不够充分。个月，异味浓烈，分解不够充分。好氧法堆肥原理好氧法堆肥原理堆肥微生物及其活动情况堆肥微生物及其活动情况 嗜温菌和嗜热菌嗜温菌和嗜热菌4040嗜温菌和嗜热菌随温度变化存在情况嗜温菌和嗜热菌随温度变化存在情况堆肥过程参数堆肥过程参数供氧量供氧量含水率含水率碳氮比碳氮比有机物含量有机物含量堆肥程序堆肥程序原料预处理原料预处理原料发酵原料发酵后处理后处理堆肥方法堆肥方法间歇堆肥法间歇堆肥法 连续发酵连续发酵