环境工程-固体废物的处理和利用

一、危险废物的概念
1、定义：《中华人民共和国固体废物污染防治法》 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。”
1996年8月1日实施《危险废物鉴别标准》； 1998年7月1日由国家环保总局、国家经贸委等
颁布实施《国家危险废物名录》，将危险废物 列为47类。
2、危险废物的特性
1）易燃性（Inflammability）：指易于着火和维持 燃烧的性质。应该具备以下特性之一
酒精含量低于24%（体积分数)的液体，或者闪点 低于60℃；
在常温、常压下，通过摩擦、吸收水分或自发性化 学变化引起着火的非液体，着或后会剧烈、持久燃 烧；
易燃的压缩气体； 氧化性
物的单位，确有充分证据证明该废物不具备危险特 性的，可以按照国务院环境保护行政主管部门有关 规定，申请该特定废物不按照危险废物管理。
3、危险废物分类
• 按照理化性质分：可分为无机危险废物、有机危险废物、 油类危险废物、污泥危险废物等。
分类名
废物名
无机危险废物 酸、碱、重金属、氰化物、电镀废水等
杀虫剂、石油类的烷烃和芳香烃，卤代物的卤代烃、 有机危险废物 卤代脂肪酸、卤代芳香烃化合物和多环芳香烃化合
物等
油类危险废物 润滑油、液压传动装置的液体、受污染的燃料油等
污泥危险废物 来源于金属等表面处理、油漆、废水处理等
二、危险废物的危害
➢ 其危害贯穿生产、运输、贮存、处理和处置的各个阶段。 直接暴露（接触、摄入、吸收等）对人体健康及生态环境
造成危害性影响； 不恰当处置对人体健康及生态环境造成危害性影响。 ➢ 危险废物对健康的危害如下表：
例：南京海关查获江苏口岸最大的走私固体废物案
➢ 发霉变质的废纸、碎玻璃、饮料瓶、抹布、纸尿 裤……如果不是亲眼所见，很难想象迎面扑来恶臭 的生活垃圾竟来自万里之遥的荷兰。
➢ 2012.6，堆满了30个集装箱货柜的境外走私城 市垃圾，依法被退运回荷兰。
2017年7月18日，中国环保部向世界贸易组织（WTO）提交文件， 要求紧急调整进口固体废物清单
成分
含量/％
SiO2
40～60
Al2O3
7～35
Fe2O3
2～15
CaO
1～10
MgO
0.5～2
4、煤矸石
煤矸石是采煤和洗煤过程中排出的固体废物，是在成煤过程中 与煤层伴生的一种含碳量低、比煤坚硬的黑灰色岩石。 回收热能、S、Fe、Al、Si和稀有金属； 利用煤矸石作建筑材料（水泥、砖）； 利用燃烧后的煤矸石制作肥料； 从煤矸石中提取化工产品（制三氯化铝、硫酸铵等）。
3.热分解技术——利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧的 条件下加热至800至1000度，受热分解成可燃的低分子化 合物，如氢气，甲烷、一氧化碳、甲醇等。
➢ 与焚烧技术不同：焚烧是放热的，产物主要是二氧化碳 和水；而热分解是吸热的，产物是氢气、甲烷等。
4.化学浸出技术——选择适当的酸、碱、盐或水溶液等浸出剂 与固体废物发生作用，使其中的有用组分选择性溶解的过 程。包括前处理、浸出、浸出液精制等过程。主要用来处 理含金、银、锑、铀、砷、锰等固体废物。
2）腐蚀性（Corrosivity）：指易于腐蚀或溶解组织、金属， 且具有酸性或碱性的性质。应当具有以下特性之一
水溶液的pH值小于2，或者大于12.5； 在55.7℃下，其溶液每年腐蚀钢的速度大于0.64cm 3）反应性（Reactivity）：指易于发生爆炸或剧烈反应，或
反应时会挥发有毒的气体或烟雾的性质。通常具有以下特 征之一 通常不稳定，随时可能发生激烈变化； 与水发生激烈反应； 与水混合后有爆炸的可能； 与水混合后会产生大量的有毒气体、蒸汽或烟，对人体健 康或环境构成危害； 常温常压下，可能引发或发生爆炸或分解反应； 运输部门法规中禁止的爆炸物
• 固体废物包括生活垃圾、污泥、粪便、工业废物、医疗 废物等，其往往都找个坑埋了或者堆放在人们平常看不 见的角落里，可能几十年、几百年才被发现，对环境存 在隐性危害，并且是长期、持续的。
工业固体废物年产生量13.45亿 危险废物年产生量1.17千万吨 吨 城市生活垃圾年清扫量1.49亿吨
我国固体废物污染威胁日益严重
2、资源化的原则 资源化技术是可行的； 资源化的经济效益比较好，有较强的生命力； 废物应尽可能在排放源就近利用； 资源化产品应当符合国家相应产品的质量标准，因而具有
与之相竞争的能力。
3、资源化系统
固 体
常温破碎 低温破碎 湿式破碎
废
物 分选回收、
手选
前期系统
筛选、重力分离 、磁选、静电分 离、光学分离、 利用磁场分离、 溶剂分离等
SiO2
8~10 16~18 15~17 11~20
P2O5
2~3 0.5~1.5 0.2~0.4
-
2、硫铁矿烧渣
硫铁矿烧渣是生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣，其 中含铁、硅较多。
用途：烧渣炼铁；作为水泥助剂；制铁合金等。
表 硫酸渣化学成分/％
成分
含量/％
SiO2
15～65
Fe2O3
20～50
等
2）从管理的需要出发分： a) 工业固体废物：废渣、粉尘、碎屑、污泥等
b) 危险固体废物：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，即具有易燃性、腐蚀性、 反应性、 毒性、 传染性、放射性等。
• 凡具有一种或多种以上危险特性者即为危险废物。 c）城市固体废物：生活垃圾、城建废物、商业废物等 3）按危害程度分：一般固体废物和有害固体废物。 4）按化学性质分：有机固体废物和无机固体废物。
4） 毒性（Toxicity）：指废物产生可以污染水体、大气、 土壤的有害物质并最终对生态系统造成损害的性质
5）感染性（Infectivity）
6）放射性（Radioactivity）
包装标志
剧
有
毒
毒
物
物
质
质
腐 蚀 性 物 质
易 燃 物 品
注： ➢ 列入《名录》的废物应具备以下条件之一： 1、具有易燃性、腐蚀性、反应性、毒性或感染性的； 2、不排除具有上述一种或多种危险特性的。 ➢ 名录中废物排除的条件： 《名录》规定：产生列入《国家危险废物名录》中废
表 煤矸石的化学成分（质量百分比/％）
成分
含量/％
SiO2
51～65
Al2O3
16～36
Fe2O3
2.3～14.6
CaO
0.4～2.3
MgO
0.4～2.4
三、固体废物的资源化
1、固体废物资源化：将固体废物循环再利用并转化为资源和 能源的过程。
资源化的优点： a) 减少原材料的采用，延长原生资源的寿命； b) 减少废物的排放量、运输量和处理量； c) 降低环境污染，保持生态平衡。
二、固体废物对环境的危害
1、主要危害
固体废物在一定的条件下会发生物理的、化学的或生化的 转化，对周围环境危害有：
① 侵占土地，破坏农田
② 污染大气
③ 污染水体
④ 污染土壤
蒸 发
⑤ 影响环境卫生
⑥ 浪费资源 填埋场
大气
扬沉 尘降
吸 着
土壤
吸入
生物圈
食物摄 入
人
蒸 发
沉 降
刷 冲淀 沉
渗出
水
警示：
要制作一吨的纸，需要砍伐约17颗树木？
二、固体废物的综合利用-实例
1、钢渣
钢渣是炼钢过程中排出的废渣，含钙、铁、硅、磷等； 用途：作肥料、制钢渣磷肥、制钢渣水泥等。
表 各种钢渣化学成分（质量百分比％）
种类
转炉钢渣 平炉精炼渣 电炉氧化渣 电炉还原渣
CaO
45~55 35~40 30~40 55~65
FeO
5~20 8~14 19~22 0.5~1
垃圾分选
例：我国的垃圾焚烧发电厂
深圳：1988年11月，我国第一座现代化垃圾焚烧发电厂在深圳投 产运行，日处理垃圾150吨，焚烧后的废渣体积为原来的5%，并 可用于制砖。1998年改造后的电厂为深圳年发电1400万度，相 当于5000户中等家庭的常年用电量。
上海：2001年5月在浦东新区新建成了生活垃圾焚烧发电厂，日 处理垃圾1000吨，每年可为本市供电1亿度。
7-2 固体废物的处理和资源化
主要内容： 一、固体废物的处理技术 二、固体废物的综合利用 三、固体废物资源化
一、固体废物的处理技术
1.预处理技术－为了便于运
输、储存、回收利用，主要 有：压实、破碎、脱水、分 选等。
2.焚烧技术 ✓ 优点：可以减少体积、解
毒除毒、回收热能
✓ 缺点：二次污染（二恶英）
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第7章 固体废物的处理和利用
第一节 固体废物概述 第二节 固体废物的处理和资源化 第三节 危险废物的处理 第四节 城市垃圾的处理和利用 第五节 固体废物污染的综合防治
7-1 固体废物的概述
主要内容： 一、固体废物概述 二、固体废物对环境的危害
一、固体废物概述
1、固体废物
固体废物是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活过 程中丢弃的固体或泥浆状的物质。 包括从废水废气中分离出来的粉尘和污泥、城市垃圾、 矿山矸石尾矿、工业废渣等
我国固体废弃物现状
• 据统计，目前我国每年产生各类固体废物总量达54亿吨， 但实际处理的固体废物比例很小，数以亿吨计的固体废 物没有得到妥善处置。这些废物一旦进入大气、地下水、 地表水，就会造成污染。
• 固体废物同其他污染物不同，它既是源，又是汇，以各 种形式和途径污染土地、大气和水，是我国目前最重要 的污染源之一。
一个被抛弃胶袋或胶樽可以在堆填区存在二百 年？
2、解决方法
根本方法:减少产生废物 教育、宣传，如：广告 回收、循环再用 替代 税收，如胶袋税 污者自负原则 鼓励公众参与:废物回收->换礼物
用废铝生产铝材 所耗的电仅相当 于从矿石中提炼 铝耗电量的5%， 回收一个易拉罐 节约的电够20英 寸电视用3小时。
“废物”是一个相对概念，有“放在错误地点的原料”
之称，即在一种条件下是废物，在另一条件下可能就是 原材料。
2、固体废物的分类
1）按来源分：
① 工业固体废物 如废渣、粉尘、橡胶、塑料等
② 矿业固体废物 如废矿石、煤矸石、尾矿等 ③ 城市固体废物 如生活垃圾、城建废物等 ④ 农业固体废物 如秸秆、污泥、粪便等 ⑤ 放射性固体废物 如金属、含放射性废渣、粉尘、器具
Al2O3
10左右
CaO
5左右
MgO
5以下
3、粉煤灰
燃煤电厂将煤磨细成100μm以下的细粉，用预热空气 喷入炉膛悬浮燃烧，产生高温烟气，经由捕尘装置捕集 就得到粉煤灰。包含SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO等。
用途：回收Fe和Al；制砖、水泥（可防腐），铺路；作 农肥和改良土壤等。
表 我国低钙粉煤灰化学成分
5.生物分解技术——利用细菌、放线菌和真菌等微生物生物分 解作用处理食品垃圾、纸制品、植物枯枝落叶等有机废物， 使其降解为稳定的化学物。广泛用于有机物的堆肥、废纤 维素的糖化及沼气化。
➢ 堆肥是利用各种植物残体（作物秸杆、杂草、树叶、泥 炭、垃圾以及其它废弃物等）为主要原料，混合人畜粪 尿经堆制腐解而成的有机肥料。
杭州：1998年浙江大学与杭州锦江集团联合，将余杭锦江热电厂 改造为垃圾发电厂，单炉日处理垃圾150吨以上。
广州：计划用5年时间建成世界一流水平的小洲垃圾焚烧发电厂， 作为国家计委首家批准的项目，总投资11.3877亿元，日处理 2000吨，年发电3.6亿千瓦。
天津：2001年在津南区双港镇开工建设垃圾焚烧发电厂，总投资 6.07亿元人民币，可日处理生活垃圾1200吨。建成后，年上网电 量可达1.2亿千瓦时，相当于每年节约标准煤48000吨。
2017年底前，禁止进口4类24种固体废物， 包括生活来源废塑料、钒渣、未经分拣的废 纸和废纺织原料等高污染固体废物。文件指 出“发现大量的高污染垃圾与危险性废物， 混合在可回收的固体垃圾中，这严重污染了 中国的环境。为保护中国的环境和人民群众 的健康，我们要紧急调整进口固体废物清单， 禁止高污染固体废物的进口。”
后期系统 焚烧 热 分解 生物分解
废气处理 废水处理 废渣处理
空瓶 空罐 废纸 有用 零件
无机 物铁、 非铁 金属
有机 物纸 浆塑 料、 橡胶
水蒸 气、 电力
燃料 气体、 油、 炭黑
堆肥 葡萄 糖、 生化 蛋白
资源化 回收物
能源
建筑 材料 骨料 道路 用材
7-3 危险废物的处理
主要内容： 一、危险废物的概念 二、危险废物的危害 三、主要处理技术