第四章 固体废物的污染与控制

2 固体废物的危害
⑥ 影响环境卫生
对我国300个城市进行了统计，城市垃圾清运 量仅占产生量的40~50%，无害化处理率只有 1.6%，98%以上的垃圾、粪便未经无害化处 理进入环境，导致病原菌繁殖，已经对人们 健康构成了潜在的威胁
⑦ 其他危害
➢ 某些固体废物在堆放过程中能释放能量， 使垃圾堆温度升高，可能会造成燃烧、爆 炸、接触中毒、严重腐蚀
第四章 固体废物的污染与控制
主要内容
1. 固体废物的来源 2. 固体废物的危害 3. 固体废物处理原则 4. 固体废物处理方法 5. 固体废物处置方法 6. 污泥处理流程
固体废物的定义
基本定义
固体废物是指在社会的生产、流通、消费等一 系列活动中产生的一般不再具有原使用价值而 被丢弃的以固态和泥状贮存的物质。 (固体废物产生环节、固体废物形态)
“三化”原则的管理思想（续）
20世纪末出现三大危机，有人口爆炸、资源耗竭和 环境污染，造成资源紧张，使人们对环境问题有了 新认识
固废中可再生利用物质增多；城市生活垃圾作为土 壤肥料的事实；使人们对固废的可资源化前景乐观
固废处理处置技术日益复杂带来经济、资源方面的 巨大压力，资源化原则得以确立
的是解决固体废物的归宿问题，主要是指最终处置或者安全处置) （有陆地处置和海洋处置两类）
土地耕作（指将固体废物分散在现有耕地中，通过生物
降解、植物吸收以及风化作用来消除固体废物污染）
堆存法（土地堆存，主要处置对象是不溶解、不扬尘、
不腐烂变质的固体废物。筑坝堆存，主要处置的对象是湿 排灰，如粉煤灰、尾矿粉等）
固体废物在运输和处理过程中，产生有害气 体和粉尘
煤矸石自燃会散发有害气体SO2
2 固体废物的危害
⑤ 传染疾病和影响人类健康
固体废物中的有害成分在堆存、处理、处置和 利用过程中会通过大气、水、土壤、食物等多 种途径为人类所吸收，从而危害人体健康。
早期的大肠杆菌 垃圾焚烧释放粉尘 城市生活垃圾
固体废物的定义（续）
法规定义（《中华人民共和国固体废物污染 环境防治法》）
固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生 的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但 被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中 的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定 纳入固体废物管理的物品、物质 (确定了固体废物的管理范围，更严谨)
1. 带式压滤机
组成：带式压滤机主要由滤带、辊、絮凝反应器 （污泥混合筒）、驱动装置、滤带张紧装置、滤带调 偏装置、滤带冲洗装置、滤饼剥离及排水装置组成 原理：带式压滤机是把压力施加在滤布上，用滤布 的压力和张力使污泥脱水 工作过程：带式压滤机的脱水过程分为：污泥絮凝、 重力脱水、楔形脱水和压榨脱水四步进行。 设备特点：带式压滤机是连续运转的污泥脱水设备， 进泥的含水率一般为96~97%，脱水后滤饼的含水率 为70~80%。操作简便，可维持稳定的运转，其脱水 效果主要取决于滤带的速度和张力；结构紧凑、简单， 低速运转，易保养；处理能力高、耗电少，允许负荷 有较大范围的变化；无噪声和振动，易于实现密闭操 作。
3 固体废物处理原则
“三化”原则的管理思想
“三化”原则指的是无害化、减量化与资源化 人们认识到固废处理处置不当会造成污染，因此，要
求处理处置必须达到对环境无害，也就是无害化原则 由于固废产生量增加，容纳固废空间日益紧张，同时
社会环境意识提高，很少有人愿意将固废处理处置设 施建在自家附近，这样，处理处置设施很难选址和建 设，因此，固废管理必须能使废物减量，产生了减量 化原则
2. 转筒式离心机
组成：转筒式离心机主要由转筒、螺旋输送器及空心 轴等组成 工作原理：应用离心沉降原理进行脱水的机械叫离心 脱水机。 特点：转筒式离心机可自动控制，能长期连续运行， 可封闭操作，环境条件好；对污泥进料含固率变化的适 应性强；絮凝剂投量少，常年运行费用低；结构紧凑， 占地面积小，维修方便。但污泥必须使用高分子聚合电 解质（如高分子聚丙烯酰胺）作为混凝剂进行预处理。
渣； ⑥ 污水处理的污泥：细小纤维、化学污泥和生物污泥； ⑦ 一般工业废物：包装材料、废的金属、建筑材料等； ⑧ 有害废物：腐浆防治剂、纸浆染料、助留剂、强酸、强碱等。
2 固体废物的危害
① 侵占土地
固体废物不加利用时，需要占地堆放。 每堆积1万t废物，约占地1亩。
② 污染土壤
➢ 废物露天堆放，有害成分容易经过风化雨淋随地表径 流渗入土壤中，杀死土壤中的微生物，使土壤丧失腐 解能力，导致寸草不生
3 固体废物处理原则
减量化：通过合适的技术手段减少固体废物的产生量 和排放量。 首先，选用合适的生产原料，尽量在源头上减少和避 免固体废物的产生； 其次，采用无废或低废工艺，尽量减少和避免在生产 过程中产生的固体废物； 第三，提高产品质量和使用寿命，使用寿命延长，一 定时间内废物的累积量也能减少； 第四，对产生的废物进行有效的处理和最大限度的回 收利用，减少固体废物的最终处置量。
化学调理法
方 加热调理法 法
淘洗调理法
冷冻调理法 加骨粒调理法
化学调理法
原理
用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调 理使污泥的比阻抗 (或CST)降低
调理剂种类 无机调理剂
有机调理剂
四、污泥脱水
目的：去除污泥中的毛细水和表面附着水，从 而缩小其体积，减轻其质量。
污泥的机械脱水及其设备
脱水机械
带式压滤机 转筒离心机 板框压滤机 真空过滤机
同时达到减容、无害化或综合利用的目的）（焚烧、 热解、湿式氧化）
固体废物处理方法(续)
固化处理（采用固化基材如水泥将废物固定或包埋起
来以降低其对环境的危害，以便能较安全地运输和处 置的一种处理过程）（固化处理的对象主要是有害废 物和放射性废物）
5 固体废物处置方法
固体废物处置方法(是固体废物污染控制的末端环节，目
3 固体废物处理原则
无害化：将固体废物经过相应的工程处理过程 使其达到不影响人类健康，不污染周围环境的 目的。
4 固体废物处理方法
固体废物处理方法（指将固体废物转变成适于运输、
利用、贮存或最终处置的过程）
物理处理（通过浓缩或者相变化来改变固体废物的结
构）（压实、破碎、分选、增稠、吸附、萃取）
2 固体废物的危害
③ 污染水体
随天然降水和地表径流进入江河湖泊，或者随 风飘入水体使地表水污染
随渗滤液进入土壤使地下水污染 直接排入河流湖泊或海洋造成更大的水体污染
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 固体废物的危害
④ 污染空气
部分有机固体废物在适宜的温度、湿度下会 被微生物分解，释放有毒气体
以粉末状堆存的废渣和垃圾，在风力作用扩 散到大气中，造成大气的粉尘污染
固体废物处置方法（续）
土地填埋（就是在陆地上选择合适的天然场所或者由
人工改造出合适的场所，把固体废物用土层覆盖起来 的技术。如填埋场）
深井灌注（是将固体废物液化，用强制性措施注入与
饮用水和矿脉层隔开的可渗透性岩层中，从而达到固 体废物的最终处置）
固体废物处置方法（续）
深海投弃（是利用船舶、航空器、平台及其它载运工
二、 污泥稳定
目的：分解稳定污泥中的有机物，减少污泥量，使病原体减少。 方法：厌氧分解、好氧分解、石灰分解
三、污泥调理
消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初 沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改 善污泥的脱水性能。
调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的 亲和力，目的是改善污泥的脱水性能。
滤板、滤框和滤布
滤板、滤框和滤布组合后的工作状况示意图
4. 真空过滤机
结构：（以转转鼓真空过滤机为例）主要由空心转鼓、污泥槽和 压缩空气管路等组成
原理：污泥的过滤脱水是以过滤介质（一种多孔性物质，如滤布） 两面的压力差作为推动力，使污泥中的水分强制通过过滤介质， 固体颗粒被截留在介质上形成滤饼（或称泥饼），从而达到脱水 的目的。过滤介质两侧的压差由真空设备提供动力完成的称为真 空过滤机。
2 气浮浓缩
气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作 用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。
气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装 置两部分组成。
气浮池污泥负荷:
污泥种类 空气曝气的活性污泥 空气曝气的活性污泥经沉淀后
纯氧曝气的活性污泥经沉淀后 50%的初沉污泥+50%的活性污泥经沉
(3) 内部水:
在于其内部(包括生物细胞内的水)的内部 水，约占污泥中水分的10％左右。有干
化才能分离，但也不完全。
污泥浓缩目的：除去间隙水，缩小体积。
重力浓缩
方法
气浮浓缩
离心浓缩
1 重力浓缩
重力浓缩主要用于浓缩剩余 活性污泥及初沉污泥和剩余 活性污泥的混合污泥。
连续运行的浓缩池 可采用沉淀池的形式， 一般为竖流式(或辐流 式)。
1 固体废物的来源
制浆造纸厂的固体废物：
① 原料剩余物：树皮、树节、锯末、木块、草末、沙子、石块； ② 制浆和造纸过程中的纤维性浆渣：筛选去除的木节、浆渣、蔗髓，
废纸制浆脱墨去除的污泥等； ③ 硫酸盐浆厂碱回收系统固体废物：白泥、绿泥； ④ 动力锅炉产生的灰渣：粉煤灰、炉渣等； ⑤ 制药工段：亚硫酸盐焚烧硫铁矿的烧渣，制备次氯酸盐产生的石灰
转筒式离心机的构造和脱水过程:
污泥切割机
进泥螺杆泵
脱水用高分子絮凝剂
溶药与投加装置
3. 板框压滤机
组成：板框压滤机主要由滤板、滤框和滤布等组成 工作原理：板框压滤机的脱水工作循环进行。一个工
作周期包括：板框压紧、进料、压干滤渣、放空（排 料卸荷）、正吹风、反吹风、板框拉开、卸料、洗涤 滤布九个步骤。 特点：板框压滤机的优点是：结构简单，操作容易、 运行稳定，故障少，保养方便，机器使用寿命长；过 滤推动力大，所得滤饼的含水率低；过滤面积的选择 范围较宽，且单位过滤面积占地较少；对物料的适应 性强，适用于各种污泥；滤液澄清，固相回收率高。 其主要的缺点是间歇操作，处理量小、产率低，劳动 强度大，滤布消耗大.适合于中小型污泥处理场合。
3 固体废物处理原则
资源化：对固体废物施以适当的处理技术从 中回收有用的物质和能源。
主要包括三方面的内容： ① 物质回收：从废物中回收二次物质； ② 物质转换：利用废物制取新形态的物质； ③ 能量转换：从废物处理过程中回收能量，生
产热能或电能。
制浆造纸厂有机废物资源化综合利用
芦苇末农用资源化利用 备料苇毛生产饲料 造纸污泥作有机肥料和土壤改良剂 利用造纸污泥饲养蚯蚓
6 污泥处理流程
一、 污泥浓缩
污泥中的水分
存在于污泥颗粒间隙中的水，称为
(1) 游离水:
间隙水或游离水，约占污泥水分的70％ 左右。这部分水一般借助外力可与泥粒
分离。
存在于污泥颗粒间的毛细管中，称 (2) 毛细水: 为毛细水，约占污泥水分的20％左右。
也有可能用物理方法分离出来。
黏附于污泥颗粒表面的附着水和存
化学处理（采用化学方法破坏固体废物中的有害成分
从而达到无害化，或将其转变成为适于进一步处理、 处置的形态）（氧化、还原、中和、化学沉淀和化学 溶出）
固体废物处理方法(续)
生物处理（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）（好氧堆肥、厌氧 发酵和兼性厌氧处理）
热处理（通过高温来破坏和改变固体废物组成和结构，
淀后
初次沉淀池污泥
负荷/（kg.m-2.d-1) 25～75 50～100 60～150
100～200
至260
3离心浓缩
原理
利用污泥中固、液相的密度不同，在 高速旋转的离心机中受到不同的离心 力而使两者分离，达到浓缩的目的
效果指标
出泥含固率，3min停留时间，含固率 可达到4％
固体回收率
浓缩后污泥的固体总 量与入流污泥中的固 体总量的比值
③无害化；达到污泥的无害化与卫生化，如去除重 金属或灭菌等；
④资源化：在处理污泥的同时达到变害为利、综合 利用、保护环境的目的，如产生沼气、农肥、建筑材料 等。
污泥的来源与特性
来源
栅渣 沉砂池沉渣 初沉池污泥 二沉池生物污泥
富含有机物，容易 腐化、破坏环境， 必须妥善处置
污水厂产生的污泥量约为处理水体积的1%左右 （0.5%~1.5%）,含水率99.2%左右。
具，向海洋倾倒废物的行为）
海上焚烧（是指以高温破坏有毒有害废物为目的，而
在远离人群的海洋焚烧设施上有意焚烧废物的行为）
6 污泥处理流程
①减量化：减少污泥最终处置前的体积，以降低污 泥处理及最终处置的费用；
②稳定化：通过处理使污泥稳定化，最终处置后不 再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染；