第五章固體廢棄物與環境 第一節固體廢棄物概述第二節固體廢棄物的綜合利用和資源化 第一節固體廢棄物概述 一 固體廢棄物概念二 固體廢棄物的來源和分類三 固體廢物的特點1 資源性2 污染的 特殊性 3 嚴重的危害性四 固體廢物處理 處置和利用的原則 一 固體廢棄物概念 固體廢棄物系指生產和生活活動中丟棄的固體 半固體物質 包括從廢水 廢氣中分離出來的固體顆粒物 在固體廢物中凡具有易燃性 腐蝕性 毒性 反應性 感染性的廢物 稱為危險廢物 廢物是一個相對概念 在某種條件下它為廢物 在另一種條件下卻可能成為寶貴原材料 故固體廢物有 放在錯地點的原料 之稱 二 固體廢棄物的來源和分類 來源 固體廢棄物主要來源于人類的生產和消費活動 分類 按其形狀可分為塊狀 粒狀 粉狀和半固體 泥狀 漿狀 糊狀等廢物 按其來源可分為礦業廢物 工業廢物 農業廢物 城市生活垃圾等廢物 按其性質和危害程度可分為有機和無機廢物 一般性和危險性廢物 見圖5 1 對于有放射性的固體廢物 在國際上單列一類 另行管理 三 固體廢物的特點 資源和廢物的相對性 富集終態和污染源頭的雙重性 危害具有潛在性 長期性和災難性 1 資源性 固體廢物品種繁多 成分復雜 特別是工業廢渣 不僅數量大 具備某些天然原料 能源所具有的物理 化學特性 而且比廢水 廢氣易于收集 運輸 加工和再利用 城市垃圾也含有多種可再利用的物質和一定熱值的可燃物質 因此 近代許多國家已把固體廢物視為 二次資源 或 再生資源 把利用廢物替代天然資源作為可持續發展戰略中的一個重要組成部分 三 固體廢物的特點 2 污染的 特殊性 固體廢物除直接占用土地和空間外 其對環境的影響通常是通過水 氣和土壤進行的 是水 氣 土壤環境污染的 源頭 其污染途徑見圖5 2所示 被固體廢物污染的水 氣 土經治理后 生成含有污染物的污泥 粉塵 臟土等 新固體廢物 這些 新固體廢物 如不再進行徹底治理 則又會成為水 氣 土壤環境的 新污染源 如此循環污染 形成固體廢物污染的 特殊性 3 嚴重的危害性 工業 礦業固體廢物堆積 占用了大片土地造成環境污染 嚴重影響著生態環境 生活垃圾 糞便是細菌和蠕蟲等的孳生地和繁殖場 能傳播多種疾病 危害人畜健康 危險廢物對環境污染和人體健康的危害更加嚴重 這與危險廢物的特性密切相關 主要表現為易燃性 腐蝕性 反應性 毒性和感染性 1 侵占土地 造成資源浪費 2 污染土壤 3 污染水體4 污染大氣5 影響環境衛生 四 固體廢物處理 處置和利用的原則 處理 處置和利用固體廢物對維護國家的持續發展有重要意義 其原則為 1 減量化 2 資源化 表5 1美國利用幾種廢物再生產的環境效益分析3 無害化 表5 1美國利用幾種廢物再生產的環境效益分析 第二節固體廢棄物的綜合利用和資源化 一 主要工礦業固體廢物的利用和處理 處置二 危險廢物的利用和處理 處置三 城市垃圾的處理 處置和利用 一 主要工礦業固體廢物的利用和處理 處置 1 工礦業固體廢物的綜合利用技術 1 用作建筑材料 表5 2 2 用作冶煉金屬的原料 表5 3 3 回收能源 4 用作農肥 改良土壤2 工礦業固體廢物的處理技術 表5 2可用于生產建筑材料的固體廢物 表5 3可用于冶煉和回收金屬的固體廢物 二 危險廢物的利用和處理 處置 1 危險廢物的管理要點2 危險廢物的主要處理技術3 危險廢物的主要處置技術4 幾種危險廢物的利用 1 危險廢物的管理要點 1 定義和鑒別 2 列名目表和建檔 3 法規和標準 4 收集 貯存和運輸 5 危險廢物的管理部門及其職責 2 列名目表和建檔 判定危險廢物 本應經過鑒別試驗 但這項工作十分復雜而在不少廠 點難于實現 因而不少國家根據積累經驗 將危險廢物列成名目表 并以立法形式公布 使產生單位 操作人員 環境管理者以及各有關部門便于掌握 對有條件進行實際監測鑒別或必需的判定 均應按技術標準規定的方法作適當處理 凡已判定屬危險廢物者 應將其數量 性質 去向等登記入檔 分別留存在產生點 處置單位和有關的環保部門 保存的年限20 30年各國不等 4 收集 貯存和運輸 已判定的危險廢物 應按有關規定進行包裝 標記 登記 交運時帶上注明數量 性質 有害成分及含量 去向以及其他應注意事項等的卡片 使廢物安全地自產生點運達處置處所進行處置 對危險廢物確定明顯標志 是使之得到專門管理的一環 我國在化學危險品運輸國標GB190 73中對毒性 腐蝕性 易燃性物品規定了專門標志 收集和包裝 貯存 運輸 5 危險廢物的管理部門及其職責 在制定實際可行的危險廢物管理對策中 應包括各有關方面的職責 全過程中各組成部分的活動范圍 承擔的法律責任和行政措施 管理部門 職責范圍 3 危險廢物的主要處置技術 1 焚燒法 2 填埋法 4 幾種危險廢物的利用 1 含鉻廢物 2 可燃性危險廢物 三 城市垃圾的處理 處置和利用 1 概況2 城鎮垃圾的組成 分類和性質3 城鎮垃圾的收集和運輸4 城鎮垃圾的破碎和分選5 利用城鎮垃圾進行堆肥6 利用城鎮垃圾制取沼氣7 城鎮垃圾的焚燒處置和熱能回收8 城鎮垃圾的衛生填9 廢舊物資的回收利用 1 概況 城鎮垃圾的處理 處置和利用方法主要有衛生填埋 焚燒和堆肥等 每個國家選用的方法與其垃圾的組成成分 技術經濟水平等因素有關 從垃圾成分來看 有機物含量高的垃圾 宜采用焚燒法 無機物含量高的垃圾 宜采用填埋法 垃圾中的可降解有機物多宜采用堆肥法 城鎮垃圾包括城鎮居民的生活垃圾 企事業單位和機關團體的辦公垃圾 商業網點經營活動的垃圾 醫療垃圾和市政維護管理的垃圾等 我國城鎮垃圾的產生量大 無害化處置率低 為防止城鎮垃圾污染 保護環境和人體健康 處理 處置和利用城鎮垃圾 具有重要意義 2 城鎮垃圾的組成 分類和性質 1 城鎮垃圾的組成和分類 2 城鎮垃圾的性質a 含水率b 容重c 垃圾的熱值 1 城鎮垃圾的組成和分類 城鎮垃圾大體可分為無機物類和有機物類 垃圾中各組分的含量與居民所處階層 生活水平和習慣等因素有關 表5 5為同一個城市不同功能地區的垃圾組成 a 含水率 垃圾中的含水率不僅取決于垃圾的種類 而且還隨季節的不同有所變化 垃圾的含水率用單位體積垃圾的含水量占垃圾 含水 總重量的分數表示 其計算式為 含水率 100 100 式中 g 單位體積垃圾的總重量 kg m3 g 單位體積垃圾樣品烘干后的重量 kg m3 W 單位體積垃圾的含水量 kg m3 2 城鎮垃圾的性質 b 容重 垃圾容重系指單位體積垃圾的重量 垃圾容重是設計收集 清運和貯存垃圾容器以及處理垃圾構筑物的重要參數 其值與垃圾壓縮方法及壓縮程度有關 表5 6列出城鎮垃圾不同壓縮情況的容重 c 垃圾的熱值 表5 7城市垃圾熱值及元素分析典型值 3 城鎮垃圾的收集和運輸 1 垃圾的收集和運輸工具目前各國用于收集城鎮垃圾的容器多數是用金屬或塑料制成的垃圾筒 垃圾箱和塑料袋 紙袋等 運輸垃圾的主要工具是汽車 2 垃圾收集 運輸原則第一 收集 輸運過程應密閉 以控制污染環境 第二 最大限度地方便居民 第三 盡量改善清潔工人的工作條件 第四 造價及維護費用便宜 以利推廣 3 垃圾的分類收集 4 城鎮垃圾的破碎和分選 經過破碎后的垃圾具有如下一些優點 可增大容重 減少容積 有利于填埋處置時壓實垃圾土層 加快復土還原工程的速度 對垃圾分類分揀有利 易通過磁選等方法回收高品位金屬 有利于用焚燒法處置垃圾 提高垃圾焚燒熱效率 垃圾破碎通常是采用顎式 錘式 滾壓式 撕裂式和剪切式破碎機等進行破碎 垃圾的分選方法有手工分選 風力和重力分選 篩分分選 浮選 光分選 靜電分選和磁力分選等 下表列出各種分選方法的適用范圍 表5 8各種分選方法的適用范圍 5 利用城鎮垃圾進行堆肥 1 垃圾堆肥分類和堆肥過程 2 堆肥要素影響堆肥品質的要素較多 主要的有以下幾點 a 有機物含量b 空氣含量c 碳分d 水分e PHf 好氧堆肥工藝過程 6 利用城鎮垃圾制取沼氣 沼氣是有機物中的碳化物 蛋白質 脂肪等在一定的溫度 濕度 PH的厭氧環境中 經過沼氣細菌的發酵作用 而生成的一種可燃氣體 沼氣發酵過程可分為液化 產酸和生成甲烷三個階段 控制沼氣發酵的主要因素有 1 需要豐富的沼氣菌種 2 保持嚴格的厭氧環境 3 選用適宜的發酵原料配比 4 選定適宜的干物濃度 5 選定適宜的發酵溫度 6 選擇適宜的PH 7 城鎮垃圾的焚燒處置和熱能回收 采用焚燒法處置城鎮垃圾 可以使垃圾減重 減容 并可以使某些有害組分分解和去除 因此 焚燒是比較理想的處置方法 1 垃圾的焚燒 2 垃圾的焚燒垃圾焚燒熱能的回收 8 城鎮垃圾的衛生填埋 1 垃圾填埋后的產物 2 抗滲層構造 3 衛生填埋作業方法 4 垃圾衛生填埋場關閉后的管理 1 垃圾填埋后的產物 a 氣體垃圾在填埋開始階段 將進行好氧分解 產生以CO2為主的氣體 隨著垃圾被壓實后空氣量減少 氧氣被耗盡 垃圾的厭氧分解開始 并產生CH4 N2 H2 CO2及硫化物等 這個過程約延續20年 b 浸出液垃圾中可降解的有機物分解時產生的液體和施工過程中流進填埋場的地表水 雨雪水等共同組成填埋浸出液 浸出液的成分隨垃圾組成的不同有很大變化 下表為一般填埋場浸出液中典型化學成分 表5 9填埋場中浸出液典型化學成分單位 mg L 2 衛生填埋作業方法 根據場地條件的不同 可采用下列作業方法 平面作業法平地填埋場可采用此作業法 坑填作業法利用天然洼地 峽谷 溝壑 礦坑等進行垃圾填埋 溝填作業法在地下水位低并有厚土層的場地 可采用此法作業 斜坡作業法該法利用山坡地帶填埋 占地少 填埋量大 較經濟 3 垃圾衛生填埋場關閉后的管理 垃