1、固体废物的处理与处置,弃之为害日益严重的环境问题 用之为宝重新认识的资源前景,教 材： 芈振明等编著. 固体废物的处理与处置高教出版社，1998（修订版） 参考书： 1、李国鼎等.固体废物处理与资源化清华大学出版社，19902、杨国清主编.固体废物处理工程科学出版社，2000.1 3、Integrated Solid Waste ManagementEngineering Principles Management Issuse(固体废物的全过程管理工程原理及管理问题)影印版，清华大学出版社，2000.3 教学时数：56 学分：3 考试：闭卷笔试,1 绪论,本章主要讨论六个问题固体废物的概念固
2、体废物的来源与分类固体废物的污染及其控制固体废物的处理与处置方法控制固体废物污染的技术政策固体废物的管理由于本章涉及到与固体废物处理与利用有关的许多基本概念及综合性内容，故本章的内容均为重点。,1.1 固体废物（Solid wastes）的概念,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赋存的物质。,不再具有原使用价值,并不意味其没有利用价值，事实上，废与不废是一个相对的概念，它与当时的社会发展阶段，技术水平与经济条件以及生活习惯均密切相关。特别是自20世纪中期以来，随着资源的大量消耗而导致的资源枯竭以及环境恶化给人类带来的巨大压力，人们逐渐认识到
3、固体废物的再利用性，所以固体废物又有二次资源(Secondary resourses)，再生资源(renewable resourse )，放错了地方的资源等称谓，并将固体废物视作第二矿业(Secondary mining )，固体废物工程也发展成为一门新兴的应用技术型学科，即再生资源工程。,固态和泥状,几乎包括一切有形废弃物。,1.2 固体废物的来源与分类,固废的排量是随着人口的增加，经济的增长，生活水平的提高而与日俱增的。 来源 分类,1.2.1 来源,固体废物来源于人类的生产与消费活动。从书上表11（P2）可以看出，固废的来源复杂（各行各业，各种生产和生活活动），种类繁多（几乎包括一切成
4、形物质）。一般将其来源概括为两大类：生产活动生活活动,（1）生产活动,包括两个部分 不能完全利用的资源 天然资源从开采到成为各种产品，最终利用率仅为2030%，在开采和各种加工过程中，未能完全利用的部分即成为各个环节中的废物，以铁矿石的开采和冶炼为例：首先要开采铁矿石，产生所谓的采矿废石；再经选矿处理，又有选矿尾矿；在炼铁和炼钢过程中产生高炉矿渣和钢渣，钢铁的机械加工又产生金属碎屑等。 超过使用寿命的产品 任何产品都有一定的使用寿命，并且，随着技术的进步，产品的更新换代速度也越来越快，这都加剧了固体废物的排量。,铁矿石的开采与冶炼,在我国，贫铁矿石的工业开采要求含铁大于20，高炉冶炼要求大于6
5、0，这就需要在开采矿石后通过选矿进行富集。某铁矿原矿含铁30，精矿含铁60，选矿回收率为85，以年产300万吨铁金属量计算：进入选矿厂的铁金属量：30085352.94（万t/a）；进入选矿厂的矿石量： 352.94/30%=1176.47（万t/a）;进入冶炼厂的矿石量：30060500（万t/a）；选矿厂排出的尾矿量： 1176-500=676（万t/a）。冶炼厂根据精矿中的非铁组分酸、碱性，又要加入相反的溶剂矿石造渣，加上铁精矿中的非铁组分，又会产生500-352.94=147.06+147.060.5=221.09（万t高炉渣）；即生产300万吨铁要产生676万吨尾矿和221.09万吨
6、高炉渣，合计897.09万吨固废，平均每吨铁为2.99吨，我国每年钢铁产量为1亿吨，此类固废即可达3亿吨左右。（若均以开采原矿计算）其它资源的利用情况也大体如此。,（2）生活活动,生活活动所产生的固体废物主要是指城市垃圾。在发达国家，由于城市化水平和消费水平较高，城市生活垃圾的增长十分迅速，如美国城市垃圾的排量已经达到每年60亿t，南朝鲜在其快速发展时期，生活垃圾的年增长率高达11%。 我国处于高速发展阶段，1999年底，我国城市已达668个，人口为3.76亿，城市化水平30.9。目前全国城市人均年产生活垃圾约440kg，且以平均810的速度增长，而无害化处理率仅3。 我国较发达地区城市垃圾的
7、增长速度更为惊人： 广州仅塑料垃圾90年为11吨日，现已达755吨日； 北京93年城市垃圾431吨，95年达71万吨，2000年550万吨。 目前，全国约70的城市为垃圾所包围。垃圾堆存量已累计达60亿t，占地约5亿m2。随着城市化进程的加快，到2020年我国城市化水平预计将达60，城市垃圾的排放总量也将达到一个新的更大值。 近年来我国城市垃圾的增长情况见表1-1。 国内外一些主要城市的垃圾产生量见表1-2。,表1-1 近年来我国城市垃圾的增长,表1-2 国内外主要城市的垃圾产生量,1.2.2 分类(classfaction),分类方法分类,（1）分类方法,按不同的分类方法可有不同的分类，如：
8、 按组成： 有机废物(organic waste)， 无机废物（abio-waster ） 按形态： 固态废物(solid waste )， 泥状废物（earthy waste） 按来源： 工业固废，矿业固废，城市垃圾，农业固废，放射性固废，有害固废（六种）,（2）分类,一般按来源分为6类 工业废物(industrial wastes)：冶金、交通、机械等； 矿业废物(mine wastes)：矿山、选冶，如废石、尾矿； 城市垃圾(nunicipal wastes)：生活垃圾、商业垃圾、建筑垃圾； 农业废弃物(agricultural wastes)：农林、水产等； 放射性废物(radiolo
9、gical wastes)：放射性矿物、核工业等； 有毒有害固废(hazardous wastes)：除放射性废物外，具有直接毒害，即具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性的废物。 如：医药废物、木材防腐化学品、废燃油、含Be（铍）、As、Cd、Hg、Te、Tl、Pb及含氰、酚、醚、多氯苯、二恶英的废物等我国目前趋向于分为四类：城市生活垃圾，一般工业固废（含矿业），有害固废，其它固废（含农业）。放射性固废因须专门管理，不包括在内。,1.3 固体废物的污染及其控制,污染途径污染危害污染特点污染控制,1.3.1 污染途径(pollution approach),固体废物主要是通过污染气、
10、水、土壤来间接危害人类的。 图11为化学物质型固体废物的主要污染途径(Polluting mode of chemical solid wastes)。 图12为病原体型固体废物的主要污染途径(Polluting mode of pathogenic solid wastes)。 从污染途径来看，固体废物的危害不具有直接性，这也是固体废物在很长时期没有受到足够重视的原因。,图1-1 化学物质型固体废物的主要污染途径 (Polluting mode of chemical solid wastes),图1-2 病原体型固体废物的主要污染途径 (Polluting mode of pathogen
11、ic solid wastes ),1.3.2 污染危害(pollution hazard),主要表现在五个方面：侵占土地(catch trespassing on land)污染土壤(pollution soil)污染水体(pollution water bodies)污染大气(pollution atmosphere)影响环境卫生(archetypes environmental health),（1）侵占土地(catch trespassing on land),我国工矿业固体废物累计堆放量达60亿吨，占地5万多公顷。 另据2001年全国环境状况公报公布，我国已有三分之二的城市处于垃圾包
12、围之中，垃圾堆存占地累计达75万亩。,（2）污染土壤(pollution soil),主要通过淋滤作用和细菌分解进入土壤。 70年代，美国的密苏里州，将混有一种有机有毒化学污泥废渍的沥青铺路，造成土壤中深达60cm的污染，致使大批牲畜死亡，人产生各种怪疾，后美国环保局花3300万美元，买下该城镇的全部地产，居民搬适，并给予赔偿。,(3) 污染水体(pollution water bodies),主要通过浸渍、渗滤作用与细菌分解作用进入水体。 美国的罗芙运河（Love Canal）事件 19301953年，美国胡光化学工业公司在纽约州尼亚加拉瀑布附近的罗芙运河废潭谷填埋了2800多吨桶装有害固废
13、，1953年填平覆土，在上面兴建了学校和住宅。 1978年，由于大雨和融化的冰雪造成有害废物外溢，以后，陆续发现该地区井水变臭，婴儿畸型，居民身患怪疾。 检测结果发现：该地区大气中有害物浓度超标500多倍，有毒物质82种，致癌物质11种。由此，总统颁布紧急法令，封闭住宅，关闭学校，居民全部迁居，拨款2700万元补救治理。 我国一家铁合金厂其铬渣堆场缺乏防渗措施，6价铬污染了20多km2的地下水，致使7个村1800多眼井无法饮用，工厂先后花费7000万元用于赔款和补救。 我国某锡矿：含砷废渣长期堆放，渗滤污染水井，曾一次造成308人中毒，6人死亡。,(4) 污染大气(pollution atmo
14、sphere),主要通过漂逸扩散、焚烧处理进入大气 尾矿库（坝）的扬尘，甚至能形成局部沙尘暴； 固体废物焚烧引起的二恶英污染。,(5) 影响环境卫生(archetypes environmental health),主要是感官污染并引起疾病传播,1.3.3 固废污染的特点,固废是各种污染的终态(final state) 人们总有一种稳定、滞呆的错觉。 具有潜在(latency)和长期的(extended)危害性 在自然条件影响下，固废中的有害成份会转入大气、水体和土壤，参与生态系统的物质循环必须全过程管理(Integrated Management ) 由于固体废物的上述特点，决定了从其产生运
15、输处理贮存处置的每一个环节都有可能产生新的污染，因此必须全过程妥善管理。,1.3.4 固体废物的污染控制(pollution control),主要从两个方面：一是控制污染 二是综合利用(comprehensive utilization)主要措施有四个： 改革生产工艺 发展物质再循环利用工艺 综合利用 进行无害化处理,（1） 改革生产工艺,包括3个方面 采用无废或少废技术 如苯胺生产，原采用铁粉还原，产生2.5吨铁泥吨产品，改用流化床气相加氢工艺，固废5kg吨产品。 采用精料 如：提高铁精矿品位，可降低溶剂和焦炭用量。实际上就减少了高炉渣的产生量。 提高产品质量 延长使用寿命，减少固废产生量
16、。,（2） 发展物质再循环利用工艺(Materials recycling & utilization technology),固废有“放错地方的资源”之称，将第一种产品的废物作为第二种产品的原料，依次推之，既可减少固废量，又达到了节约资源的目的。 如火电厂建粉煤灰制品厂； 炼铁厂建矿渣水泥厂。,（3） 综合利用(comprehensive utilization),硫铁矿烧渣：可回收铁，剩余部分主要含硅、铝，可作建材制品； 废胶片：可回收银 废催化剂：回收铂,（4） 进行无害化(Detoxification)处理,经焚烧、热解、氧化还原等处理，将固废中的有害组分转化为无害或达到排放标准。,1
17、.4 固体废物的处理和处置方法,处理方法(processing method)处置方法(disposition method),1.4.1 处理方法,物理处理(physical treatment) 不改变固废的成分，仅改变固废结构的处理方法，如破碎，压实，分选等； 化学处理(chemical treatment) 将固废中的有害成分转变为无害的处理方法，如氧化，还原，化学沉淀等； 生物处理(biologic treatment) 利用微生物分解固废中的有机物使之达到无害的处理方法，如堆肥等； 热处理(heat treatment) 采用高温破坏和改变固废的组成和结构，可同时达到减容，无害和热
18、利用的目的。如焚烧，热解等； 固化处理(curingprocess) 采用固化基材将固废固定或包覆以降低其危害的方法，如水泥固化，沥青固化。,1.4.2 固体废物的处置方法,处置即最终处置，以解决固废的最终归宿，并且应该是安全处置，方法有：海洋处置和陆地处置两种： 海洋处置(sea bed disposal)：深海投弃和海上焚烧 陆地处置(disposal by land)：土地耕作，贮存，填埋等。,15 控制固体废物污染的技术政策,我国的技术政策主要是“三化”，即资源化，无害化，减量化，并在相当长的时间内以无害化为主：我国技术政策的发展趋势是：从无害化走向资源化，资源化是以无害化为前提的，无
19、害化和减量化则应以资源化为条件。 无害化(Detoxification) 减量化 (Abatement)资源化 (reclamation),（1）无害化(Detoxification),经各种处理后，达到不损害人体健康、不污染环境。 所谓“害”，应包括两个方面的含义： 一是对人和动物的直接危害，如传播疾病，引起火灾等； 二是对环境的危害，如占用土地，污染土壤，水体和空气等。 如有害固体废物的固化处理即主要是一种无害化处理。,（2）减量化(Abatement),通过适宜手段，使固废的容积降到最低值。 如采用破碎和压实，压缩比可达510。 减量化也有两层含义，以生产过程为例: 一是指生产过程的产生
20、量（A）， 二是指向环境的排放量（B）， 当资源化的回收利用率为零时，才有AB。当资源化回收利用率（C）A，则BAC0,（3）资源化(reclamation),天然资源是不可再生的 一般，社会需要的最终产品仅为原料的2030，7080成为废物。 资源化的经济效益又是非常明显的。 资源化应该遵循的三个原则 大宗利用原则 多用途开发原则 高附加值产品原则,经济效益明显,如美国的主要固废资源化，年效益12亿美元。我国废金属资源累计量已达6亿多吨，可利用的为3500万吨，价值220亿元。 回收1吨废纸可再造800kg纸，等于少砍17棵大树，节约240kg纯碱； 回收1吨玻璃，可节约石英砂720kg，纯
21、碱250kg，长石粉60kg，煤10吨，电300度。,（1）“大宗利用”原则,固体废物的产生量一般较大，以硫铁矿渣为例，一般，当采用硫铁矿为原料时，生产1t硫酸约排放0.80.9t废渣，若硫酸厂年产4万t硫酸，烧渣的排放量可达3万多t。 无论开发什么产品，作为产品的原料其含量必须占有一定的比例才具有实际的意义。 国家的有关政策规定，工业废渣在产品原料中的利用率必须达到30%以上方能享受减免营业税的优惠政策。,（2）“多用途开发”原则,随着科学技术的进步，产品更新换代的速度越来越快；并且，在市场化的进程中，即使某些产品具有长久的生命力，但市场的波动现象也在所难免，这也是二次资源开发利用研究中必须
22、考虑的问题。只有对某种固体废物进行多产品的开发，才能满足市场的不同需求并适应市场的变化；,（3）“高附加值产品”原则,固体废物的处理与处置最初是基于环境因素的，由于资源的日益枯竭以及科技的发展,人们已经有能力将其作为“二次资源”进行开发利用,并期望追求更高的经济利益和社会利益。 尽可能开发高附加值产品，则在获得环境效益和社会效益的同时，也可获取较高的经济效益。,1.6 固体废物的管理,我国第一个专门性固体废物管理标准农用污泥中污染物控制标准于1982年制定； 作为法律的固体废物污染环境防治法则迟至1995年10月30日方颁布施行。 各种配套的法律法规尚不尽完善，单位和个人对固体废物的依法管理也
23、有待适应，尤其是缺乏对有害固体废物的正确认识，缺乏符合标准的处理设施和填埋场地，因此，固体废物的管理任重道远。 固体废物的管理至少应包括以下两个方面 划分有害固体废物和非有害固体废物的种类和范围 完善固体废物污染环境防治法和加大执法力度,(1) 划分有害固体废物和非有害固体废物的种类和范围,对有害固体废物必须实行严格的分类管理，通常采用两种方法。 名录法：将有害废物具名列表，以立法形式公布，并逐年增补。该法简明实用。 鉴别法：通过专门的立法将有害废物的性质及其鉴定分析方法以“标准”的形式公布，依据标准进行检查鉴别。,（2）完善固体废物污染环境防治法和加大执法力度,我国幅员辽阔，各地区发展不平衡
24、，又面临较为严峻的资源形势和固体废物污染形势，进一步完善固体废物污染环境防治法并加大执法力度，对于缓解固体废物的污染及其危害，已是刻不容缓。法制法治,推荐文献与思考题,推荐文献 马东梅. 固体废物的转移性质及危害. 山东环境，2001（5） 中国21世纪议程中国21世纪人口、环境与发展白皮书：第十九章：固体废物的的无害化管理. 再生资源研究，2000（1） 张帆等. 固体废物的污染防治及其管理. 中国建材，2000（9） Integrated Solid Waste ManagementEngineering rinciples Management Issuse，影印版，清华大学出版社 思考题 阐述我国关于控制固体废物污染的技术政策及发展趋势。 固体废物“资源化”应遵循的原则是什么？ 固体废物的概念，来源，分类，污染特点，污染控制等。,
