第九章固体废物的处理处置和利用

第九章固体废物的处理、处置和利用第一节概述一、固体废物的定义固体废物（solidwastes）亦称废物，是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程中提取所需目的成分之后，所丢弃的固态或泥浆状的物质。随着人类社会文明的发展，人们在索取和利用自然资源从事生产和生活活动时，由于客观条件的限制，总要把其中的一部分作为废物丢弃。另外，由于各种产品本身也有其使用寿命，超过了寿命期限，也会成为废物。其实，一种过程的废物随着时空条件的变化，往往可以成为另一过程的原料，废与不废是相对的，它与技术水平和经济条件密切相关。所以，废物也有“放在错误地点的原料”之称。二、固体废物的来源和分类固体废物的来源大体上可以分为两类：一类是生产过程中产生的废物（不包括废气、废水）；另一类是产品在流通过程和消费使用后产生的固体废物。固体废物分类方法很多，可以根据其性质、状态和来源等进行分类。如按其化学性质可分为有机废物和无机废物；按其形状可分为固体废物（粉状、粒状、块状）和泥状废物（污泥）；按其危害状况可分为有害废物（指有易燃性、易爆性、腐蚀性、毒性、传染性、放射性等废物）和一般废物。应用较多的是按其来源进行分类，分为工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、城市垃圾和有害废物五类，见表9-1。我国从固体废物管理的角度出发，将其分为工业固体废物、危险废物和城市垃圾等三类。1．1．工业固体废物工业固体废物（industrialsolidwastes）是指在工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥，以及在采矿过程中产生的废石、尾砂等。2．危险废物危险废物（hazardouswastes）是指对人类、动植物现在和将来会构成危害的，没有特殊的预防措施不能进行处理或处置的废弃物，它具有毒性（如含重金属的废物）、爆炸性（如含硝酸铵、氯化铵等的废物）、易燃性（如废油和废溶剂等）、腐蚀性（如废酸和废碱）、化学反应性（如含铬废物）、传染性（如医院临床废物）、放射性（如核反应废物）等一种或几种以上的危害特性。3．城市垃圾城市垃圾（municipalwastes）是指来自居民的生活消费、商业活动、市政建设和维护、机关办公等过程中产生的固体废物，包括生活垃圾、城建渣土、商业固体废物、粪便等。本章重点讲述工业固体废物和城市垃圾的处理、处置和利用。三、固体废物对环境的危害固体废物对人类环境的危害很大。一方面，固体废物是各种污染物的终态，特别是从污染控制设施排出的固体废物，浓集了许多污染物成分，而人们对这类污染物却往往产生一种稳定、污染慢的错觉；另一方面，在自然条件影响下，固体废物中的一些有害成分会转入大气、水体和土壤，参与生态系统的物质循环，具有潜在的、长期的危害性。因此，对固体废物，特别是有害固体废物处理、处置不当，会严重危害人体健康。固体废物对环境的危害主要表现在以下方面：表9-1固体废物的分类、来源和主要组成物分类来源主要组成物矿业废物矿山、选冶废石、尾砂、金属、砖瓦灰石、水泥等冶金、交通、机械、金属结构等工业金属、矿渣、砂石、模型、芯、陶瓷、边角料、涂料、管道、绝热和绝缘材料、黏结剂、废木、塑料、橡胶、烟尘、各种废旧建材等工业废物煤炭业矿石、木料、金属、煤矸石等食品加工业肉类、谷物、果类、蔬菜、烟草等橡胶、皮革、塑料等工业橡胶、皮革、塑料、布、线、纤维、染料、金属等造纸、木材、印刷等工业刨花、锯末、碎木、化学药剂、金属填料、塑料等石油化工化学药剂、金属、塑料、橡胶、陶瓷、沥青、油毡、石棉、涂料等电器、仪器仪表等工业金属、玻璃、木材、橡胶、塑料、化学药剂、研磨料、陶瓷、绝缘材料等纺织服装业布头、纤维、橡胶、塑料、金属等建筑材料业金属、水泥、黏土、陶瓷、石膏、石棉、砂石、纸、纤维等电力工业炉渣、粉煤灰、烟尘等城市垃圾居民生活食物垃圾、纸屑、布料、木料、金属、玻璃、塑料、陶瓷、庭院植物修剪物、燃料、灰渣、碎砖瓦、废器具、粪便、杂品等商业、机关管道、碎砌体、沥青及其它建筑材料，废汽车、废电器、废器具，含有易燃、易爆、腐蚀性、放射性的废物，以及类似居民生活栏内的各种废物市政维护、管理部门碎砖瓦、树叶、死禽畜、金属、锅炉灰渣、污泥、脏土等农业废物农林稻草、秸杆、蔬菜、水果、果树枝条、糠秕、落叶、废塑料、人畜粪便、农药等水产腥臭死禽畜，腐烂鱼、虾、贝壳，水产加工污水、污泥等有害废物核工业、核电站，放射性医疗单位、科研单位含有放射性的金属、废渣、粉尘、污泥、器具、劳保用品、建筑材料等其它有关单位含有易燃性、易爆性、腐蚀性、反应性、有毒性、传染性的固体废物1．侵占土地固体废物不加利用时，需占地堆放，堆积量越大，占地越多。据估算，每堆积1万吨废物，占地约需1亩（666.6m2）。截止1994年，我国仅工矿业固体废物的累计堆存量就达66亿多吨，占地90多万亩。随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的很大提高，矿山废物和城市垃圾占地与人类生存和发展的矛盾日益突出，例如，根据对北京市高空远红外探测的结果显示，北京市区几乎被环状的垃圾堆群所包围。2．1．污染土壤废物堆放和没有采取适当防渗措施的垃圾填埋，经过风化、雨雪淋溶、地表径流的侵蚀，其中的有害成分很容易产生高温和有毒液体并渗入土壤，杀灭土壤中的微生物，破坏微生物与周围环境构成的生态系统，甚至导致草木不生。其有害成分若渗流入水体，则可能进一步危害人的健康。例如，在20世纪80年代，我国内蒙古包头市的某矿尾砂堆积如山，造成尾砂坝下游的大片土地被污染，一个乡的居民被迫搬迁。3．2．污染水体固体废物若随天然降水或地表径流进入河流、湖泊，或随风飘迁落入水体，则使地面水受到污染；若随渗沥水进入土壤，则使地下水受到污染；若直接排入河流、湖泊或海洋，则会造成更大的水体污染——不仅减少水体面积，而且还妨害水生生物的生存和水资源的利用。例如，德国莱茵河地区的地下水因受废渣渗沥水污染，导致当地自来水厂有的关闭，有的减产。4．3．污染大气固体废物一般通过如下途径污染大气：以细粒状存在的废渣和垃圾，在大风吹动下会随风飘逸，扩散到远处；运输过程中会产生有害的气体和粉尘；一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下会被微生物分解，释放出有害气体；固体废物本身以及在对其处理（如焚烧）时散发的毒气和臭气等。典型的例子是曾在我国各地煤矿多次发生的煤矸石的自燃，散发出大量的SO2、CO2、NH3等气体，造成了严重的大气污染。5．4．影响环境卫生城市的生活垃圾、粪便等若清运不及时，就会产生堆存，严重影响人们居住环境的卫生状况，对人们的健康构成潜在的威胁。四、固体废物的处理原则固体废物处理（treatmentofsolidwastes），是指通过物理、化学、生物等不同方法，使固体废物转化成适于运输、贮存、资源化利用以及最终处置的一种过程。随着对环境保护的日益重视以及正在出现的全球性的资源危机，工业发达国家开始从固体废物中回收资源和能源，并且将再生资源的开发利用视为“第二矿业”，给予高度重视。我国于80年代中期提出了“无害化”、“减量化”、“资源化”的控制固体废物污染的技术政策，今后的趋势也是从无害化走向资源化。1．“无害化”固体废物“无害化”（innocuity）处理是指将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康、不污染周围自然环境的目的。目前，固废“无害化”处理技术有：垃圾焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵、有害废物的热处理和解毒处理等。其中“高温快速堆肥处理工艺”、“高温厌氧发酵处理工艺”，在我国都已达到实用程度，“厌氧发酵工艺”用于废物“无害化”处理的理论已经成熟，具有我国特点的“粪便高温厌氧发酵处理工艺”在国际上一直处于领先地位。2．“减量化”固体废物的“减量化”（minimization）是指通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。这需要从两方面着手，一是减少固体废物的产生，二是对固体废物进行处理利用。首先从废物产生的源头考虑，为了解决人类面临的资源、人口、环境三大问题，人们必须注重资源的合理、综合利用，包括采用经济合理的综合利用工艺和技术，制定科学的资源消耗定额等。另外，对固体废物采用压实、破碎、焚烧等处理方法，也可以达到减量和便于运输、处理的目的。3．“资源化”固体废物“资源化”（resourcerecovery）是指采取适当的工艺技术，从固体废物中回收有用的物质和能源。近40年来，随着工业文明的高速发展，固体废物的数量以惊人的速度不断增长，而另一方面世界资源也正以惊人的速度被开发和消耗，维持工业发展命脉的石油和煤炭等不可再生资源已经濒于枯竭。在这种形势下，欧美及日本等许多国家纷纷把固体废物资源化列为国家的重要经济政策。世界各国的废物资源化的实践表明，从固体废物中回收有用物资和能源的潜力相当大，表9-2是美国资源回收的经济潜力，由此可见固体废物资源化可观的经济效益。表9-2美国资源回收的经济潜力废物料年产生量（百万吨/年）可实际回收量（百万吨/年）二次物料价格（美元/吨）年总收益（百万美元）纸黑色金属铝玻璃有色金属总收益40.010.20.9112.40.36—32.08.160.739.980.29—22.138.6220.57.72132.3—70531616077381296我国虽然资源总量丰富，但人均资源不足。而且我国资源利用率低，浪费严重。据统计，在我国的国民经济周转中，社会需要的最终产品仅占原材料的20%～30%，即70%～80%成为废物。另一方面我国的废物资源利用率也很低，与发达国家的差距很大，因此，固体废物资源化及开发再生资源，更应该成为我国应对资源危机、解决生存与环境问题的国策。固体废物资源化的优势很突出，主要有以下几个方面：①生产成本低，例如用废铝炼铝比用铝矾土炼铝可减少资源90%～97%，减少空气污染95%，减少水质污染97%；②能耗少，例如用废钢炼钢比用铁矿石炼钢可节约能耗74%；③生产效率高，例如用铁矿石炼1吨钢需8个工时，而用废铁炼1吨电炉钢只需2～3个工时；④环境效益好，可除去有毒、有害物质，减少废物堆置场地，减少环境污染。可见，推行固体废物资源化，不但可节约投资、降低能耗和生产成本，而且可减少自然资源的开采、治理环境，维持生态系统的良性循环，是保证国民经济可持续发展的一项有效措施。第二节固体废物处理基本方法固体废物处理（treatmentofsolidwastes），如前所述，是指通过物理、化学和生物的方法，使固体废物转化成适于运输、贮存、资源化利用以及最终处置的一种过程。按其处理过程可分为预处理和资源化两个阶段，按其处理方法可分为物理处理、化学处理和生物处理等。一、固体废物的预处理固体废物预处理（pretreatment）又称前处理，是资源化前的预处理，主要包括收集、运输、压实、破碎、分选等工艺过程。预处理常涉及固体废物中某些组分的分离与浓集，因而往往又是一种回收材料的过程。1．1．固体废物的收集和运输固体废物的收集（collection）是一项困难而又复杂的工作，尤其是城市垃圾的收集更加复杂。由于产生垃圾的地点分散在每条街道、每幢住宅和每个家庭，且垃圾的产生不仅有固定源，还有移动源，因此给垃圾的收集工作带来许多困难。一般，产生废物较多的工厂在厂内外都建有自己的堆场，收集、运输工作由工厂负责。零星、分散的固体废物（工业下脚料及居民废弃的日常生活用品）则由商业部门所属废旧物资公司负责收集。此外，有关部门还组织城市居民、农村基层供销合作社收购站代收废旧物资。回收的品种有黑色金属、有色金属、橡胶、塑料、纸张、破布、玻璃、机电、五金、化工下脚料等16大类1000多个品种。城市垃圾包括生活垃圾、商业垃圾、建筑垃圾、粪便及污水处理厂的污泥等。在我国，它们的收集工作是分开处理的：商业垃圾及建筑垃圾原则上由产生单位自行清除；粪便的收集按其住宅有无卫生设施分成两种情况，具有卫生设施的住宅，居民粪便的小部分进入污水厂作净化处理，大部分直接排入化粪池。没有卫生设施的使用公厕或倒粪站进行收集，并由环卫专业队伍用真空吸粪车清除、运输，一般每天收集一次，当天运出市区。我国对城市生活垃圾的收集，一般是由垃圾发生源送至垃圾桶（箱），统一由环卫工人将垃