固体废物污染及其控制技术

环境科学导论15.1固体废物概述5.1.1定义5.1.2来源5.1.3分类5.1.4特点5.1.5固体废物污染控制5.1.6固体废物处理、处置和利用原则5.1.7固体废物处理工程5.1.8固体废物处置工程5.1.9固体废物管理环境科学导论25.1.1定义固体废物（solidwaste）亦称废物，一般指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程提取目的组分之后，废弃去的固态或泥浆状物质。5.1.2来源生产废物、生活废物。环境科学导论35.1.3分类按化学性质分：有机废物和无机废物按危害状况分：有害废物和一般废物按来源分：工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、城市固体废物、有害固体废物和城市垃圾等废物；环境科学导论4危险废物（1）概念危险废物又称为有毒有害废物，这类废物泛指除放射性废物以外，具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性因而可能对人类的生活环境产生危害的废物。世界卫生组织的定义：根据其物理或化学性质、要求必须对其进行持殊处理和处置的废物，以免对人体健康或环境造成影响的废物。环境科学导论5（2）类别a、急性毒性废物用1:1浸提液对小鼠（或大鼠）灌胃，能引起小鼠（或大鼠）在48小时内死亡半数以上者定为有急性毒性的固体废物。b、易燃性废物经摩擦、吸湿或自发产生着火倾向的固体，着火时燃烧较剧烈并能持续，以及在管理期间会引起危险者。环境科学导论6c、反应性废物性质不稳定，在无爆震时即易发生剧烈变化；遇水能剧烈反应；遇水能形成爆炸性混合物；与水混合产生有毒气体、蒸气或烟雾；在有引发源和加热时能引起爆震或爆炸；在常温、常压下易发生爆炸或爆炸性反应等爆炸品。d、浸出毒性e、腐蚀性废物：pH12.5或pH2的废物环境科学导论75.1.4固体废物特点1、资源性“二次资源”、“再生资源”、“放错地点的原料”2.污染“特殊性”是水、气和土壤环境污染的“源头”，治理各污染要素后生成的含有污泥、粉尘、脏土等“新固体废物”成为新的“污染源”。3.危害性环境科学导论8（1）固体废物对环境的危害侵占土地；污染土壤和地下水（堆存垃圾渗滤液会污染土壤和地下水）；污染水体（许多人将垃圾倾入水体，造成水体污染）；污染大气（尾矿粉煤灰、污泥和垃圾颗粒随风飞扬；固体废物的焚烧产生有害气体和粉尘等）。环境科学导论9（2）危险废物对人体健康的危害短期危害：通过摄入、吸入和皮肤吸收、眼接触引起毒害；引起燃烧、爆炸、腐蚀等危险性事件。长期危害：长期接触导致的长期中毒、致癌、致畸和致变等。环境科学导论10（3）严重危害性处理前的堆放过程中，可污染空气、水体和土壤；处理处置过程中，潜在的危险物质会从一种介质转入另一种介质引起污染；处理处置后，危险废物仍然可通过空气、水和土壤污染人类健康与环境。环境科学导论115.1.5固体废物污染控制1.改革生产工艺2.发展物质循环利用工艺3.进行综合利用4.进行无害化处理与处置环境科学导论125.1.6固体废物处理处置利用原则1、无害化2、固体废物的减量化固体废物的减量化指的是减少固体废物的数量和体积；主要针对工业生产中产生的废物而言；减少污染源的废物产生量是解决工业固体废物问题的最佳方案。3.资源化环境科学导论135.1.7固体废物处理工程物理处理化学处理生物处理热处理固化处理环境科学导论145.1.8固体废物处置工程固体废物处置工程是固体废物污染控制的末端环节，是解决固体废物的归宿问题。对某些难以利用的残渣和目前无法利用的固体废物，为控制其对环境的污染，必须进行处置，使之最大限度地与生物圈隔离。环境科学导论155.1.9固体废物的管理1、废物管理的观点废物产生机制（从废物的价值角度看）：当商品失去效用从而失去价值时，即成为废物，因而废物的产生是不可避免的。废物产生机制（从人类活动的一次环境空间看）：废物存留在环境中，只不过被排除在生活和生产活动之外，但是废物会恶化环境质量，因而废物具有负的价值。固体废物管理的核心：使负价值达到最小，甚至使废物重新转变为有用的物质。环境科学导论16环境科学导论172、固体废物管理的发展趋势固体废物管理的发展过程的三阶段：（1）未加控制的土地处理阶段；（2）卫生填埋与简单的资源回收并存阶段；（3）固体废物的综合管理阶段。环境科学导论185.2固体废物处理技术5.2.1固体废物处理技术5.2.2固体废物压实技术5.2.3固体废物破碎技术5.2.4固体废物分选技术5.2.5固体废物固化技术5.2.6固体废物焚烧技术5.2.7固体废物热解技术5.2.8固体废物微生物分解技术环境科学导论195.2.1固体废物的处理技术1、物理法物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，使之成为便于运输、贮存、利用或处置的形态。物理处理方法包括压实、破碎、分选等。环境科学导论202、化学法化学处理是采用化学方法破坏团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。化学处理方法包括氧化、还原、中和、化学沉淀和化学溶出等。有些有害固体废物，经过化学处理还可能产生含毒性成分的残渣，须对残渣进行解毒处理或安全处置。环境科学导论213、生物处理生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化和综合利用。固体废物经过生物处理，在容积、形态、组成等方面，均发生重大变化，因而便于运输、贮存、利用和处置。生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理、兼性厌氧处理。环境科学导论225.2.2固体废物压实技术是利用机械方法减少固体废物体积的一种技术。经压实处理后，固体废物的体积减小，便于装卸、运输和填埋。环境科学导论235.2.3固体废物破碎技术在外力的作用下将大块的固体废物分裂为小块或细粉的过程。经破碎处理后，固体废物尺寸变小，质地更加均匀，堆密度增大，更易于压实，对后续处理有利。如破碎可使固体废物比表面积增大，可提高焚烧、热解等处理过程的效率及稳定性。环境科学导论245.2.4固体废物分选技术机械分选是根据物质的粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性以及表面湿润性等的差异，采用相应的手段将其分离的过程。环境科学导论255.2.5固体废物固化技术1.包胶固化：按使用的基材可分为水泥固化、石灰固化、热塑材料固化和有机聚合物固化等。2.自胶结固化：利用废物本身的胶结粘性进行固化处理的一种方法。主要用于处理硫酸钙和亚硫酸钙废物。3.玻璃固化：以玻璃为固化基质。环境科学导论265.2.6固体废物焚烧技术在高温(800一1000℃)下，通过燃烧，使固体废物中的可燃成分转化成惰性残渣，同时回收热能；通过燃烧，可使固体废物进一步减容，城市垃圾经燃烧后可减小体积80％－90％，重量将降低75％一80％，同时可以较彻底的消灭各种病源体，消除腐化源。环境科学导论27优点：①焚烧占地小；②焚烧对垃圾处理彻底，残渣二次污染危险较小；③焚烧操作是全天侯的不受天气影响：④焚烧可安装在接近垃圾源的地方，节约运输费用；⑤焚烧的适用面广，除城市垃圾以外的许多城市废物也可以采用焚烧方法进行净化；环境科学导论28缺点：①存在二次污染，燃烧仍然要排出灰渣、废气。特别是近年来出现的“二恶英”，其毒性比氰化物大一千倍；②单位投资和处理运转成本较高；③对废物有一定要求，即要求其热值至少大于4000KJ/kg。环境科学导论295.2.7固体废物热解技术热解是将有机物在厌氧或缺氧条件下高温(500一1000℃)加热，使之分解为气、液、固三类产物，气态的有氢、甲烷、碳氢化合物、一氧化碳等可燃气体；液态的有含甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等成分的燃料油；固态的主要为固体碳。主要优点是能够将废物中的有机物转化为便于贮存和运输的有用燃料，而且尾气排放量和残渣量较少，是一种低污染的处理与资源化技术。环境科学导论305.2.8固体废物微生物分解技术依靠自然界的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质的生物转化过程。1、堆肥化堆肥化的产物称作堆肥，是一种具有改良土壤结构，增大土壤容水性、减少无机氨流失、促进难溶解磷转化为易溶磷、增加土壤缓冲能力，提高化学肥料的肥效等多种功效的廉价、优质土壤改良原料。可分为厌氧堆肥与好氧堆肥。环境科学导论31好氧堆肥原理好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁殖。环境科学导论32好氧堆肥过程：起始阶段：不耐高温的细菌分解有机物中易降解的葡萄糖、脂肪等，同时放出热量使温度升至40℃左右；高温阶段：耐高温细菌在高温条件下氧化分解蛋白质、纤维等有机物，温度升至60℃-70℃左右熟化阶段：冷却后的堆肥，一些新的微生物借助残余有机物生长。环境科学导论33好氧堆肥又分为露天推肥和快速堆肥两种方式；现代化堆肥生产通常由前处理、主发酵(一次发酵)、后发酵(二次发酵)、后处理、贮藏等五个工序组成。其中主发酵是整个生产过程的关键，应控制好通风、温度、水分、C/N比、C/P比及pH值等发酵条件。环境科学导论342、沼气化沼气化亦称厌氧发酵，是固体废物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物在人为控制的温度、湿度、酸碱度的厌氧环境中经多种微生物的作用生成可燃气体的过程。适用于城市污泥、农业固体废物、粪便处理。对固体废物起到稳定无害的作用，且可以生产一种便于贮存和有效利用的能源—沼气。环境科学导论355.3固体废物处置技术5.3.1固体废物处置技术5.3.2固体废物填埋处置5.3.3固体废物卫生填埋5.3.4固体废物安全填埋环境科学导论365.3.1固体废物处置技术1、概念是指最终处置(Finaldisposal)或安全处置；是固体废物污染控制的末端环节；是解决固体废物的归宿问题。环境科学导论372、目的：一些固体废物经过处理和利用，总还会有部分残渣存在，而且很难再加以利用，这些残渣可能又富集了大量有毒有害成分；还有些固体废物，目前尚无法利用，它们都特长期地保留在环境中，是一种潜在的污染源。为了控制其对环境的污染，必须进行最终处置，使之最大限度地与生物圈隔离。环境科学导论383、固体废物处置方法海洋处置：主要分为海洋倾倒与远洋焚烧两种方法；近年来，随着人们对保护环境生态重要性认识的加深和总体环境意识的提高，海洋处置己受到越来越多的限制。陆地处置：包括土地耕作、工程库或贮留池贮存、土地填埋以及深井灌注等几种。土地填埋法是一种最常用的方法。其工艺简单、投资较低、适于处置多种类型的废物，目前己成为一种处置固体废物的主要方法。环境科学导论395.3.2固体废物填埋处置填埋分为卫生填埋和安全填埋等。填埋场系统主要包括：废弃物坝、雨水集排水系统(含浸出液体集排水系统、浸出液处理系统)、释放气处理系统、入场管理设施、入场道路、环境监测系统、飞散防止设施、防灾设施、管理办公设施、隔离设施等。环境科学导论40优点：操作简便；施工方便；费用低廉；还可同时回收甲烷气体。缺点：浸出液的渗漏污染地下水；降解气体的释出易引起爆炸和火灾；臭味和病原菌的消除、场地有限。环境科学导论415.3.3固体废物卫生填埋1.场地选择应考虑的相关因素：（1）填埋场面积（2）运输距离（3）土壤与地形（4）气象条件（5）地质和水文地质条件（6）环境条件（7）场地的最后利用环境科学导论422.场地设计（1）场地面积和容量的确定（2）地下水保护设计：防渗衬里、导流渠或导流坝（3）覆盖材料3.气体的产生及收集好氧分解产生CO2、H2O、NH3，压氧分解产生CH4、CO2、N2、NH3、H2O、H2S等4.填埋方法环境科学导论435.3.4固体废物安全填埋1.场地选择2.填埋场结构3.地下水保护系统4.场地监测