固體廢物處理與處置.ppt

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固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste,華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院環(huán)境工程,,,,【其它】固體廢物的分類；固體廢物的污染途徑及污染控制策略；固體廢物管理制度；我國固體廢物管理標(biāo)準(zhǔn)。,本章重點(diǎn),第一章緒論,【概念】固體廢物危險(xiǎn)廢物清潔生產(chǎn)“3R”原則“3C”原則“3化”原則全過程管理,2005年4月1日施行的《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》第六章附則的第八十八條第（一）款中定義為：固體廢物是指在生產(chǎn)、生活和其他活動(dòng)中產(chǎn)生的喪失原有利用價(jià)值或者雖未喪失利用價(jià)值但被拋棄或者放棄的固態(tài)、半固態(tài)和置于容器中的氣態(tài)的物品、物質(zhì)以及法律、行政法規(guī)規(guī)定納入固體廢物管理的物品、物質(zhì)。,1.1固體廢物的概念與定義,按《中華人民共和國固體廢物污染防治法》,危險(xiǎn)廢物,工業(yè)固體廢物,城市生活垃圾,,固體廢物,生活垃圾的特點(diǎn),,,增長速度快，產(chǎn)生量不均勻,1,,,成分復(fù)雜、多變，有機(jī)物含量高,2,,,主要成分為碳，其次為氧氫氮硫,3,,,處理處置方式目前仍以填埋為主,4,表1-2主要工業(yè)固體廢物的來源和分類,（3）危險(xiǎn)廢物《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》中將危險(xiǎn)廢物規(guī)定為：列入國家危險(xiǎn)廢物名錄或是根據(jù)國家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定具有危險(xiǎn)特性的廢物。,（3.1）危險(xiǎn)廢物的特征及鑒別標(biāo)準(zhǔn)危險(xiǎn)廢物的特性通常包括急性毒性、易燃性、反應(yīng)性、腐蝕性、浸出毒性和疾病傳染性。根據(jù)這些性質(zhì)，世界各國均制定了自己的鑒別標(biāo)準(zhǔn)和危險(xiǎn)廢物名錄。我國危險(xiǎn)廢物共分為47類(可在國家環(huán)?？偩志W(wǎng)站下載）。同時(shí)國家制定《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》。國家規(guī)定，“凡《名錄》所列廢物類別高于鑒別標(biāo)準(zhǔn)的屬危險(xiǎn)廢物，列入國家危險(xiǎn)廢物管理范圍；低于鑒別標(biāo)準(zhǔn)的，不列入國家危險(xiǎn)廢物管理。”,由此可以看出，我國危險(xiǎn)廢物的鑒別、分類分為兩個(gè)步驟：第一步，將《國家危險(xiǎn)廢物名錄》中所列廢物納入危險(xiǎn)廢物管理體系；第二步，通過《鑒別標(biāo)準(zhǔn)》將危險(xiǎn)性低于一定程度的廢物排出危險(xiǎn)廢物之外，即加以豁免。,,危險(xiǎn)固體廢物,放射性,,pH鋼腐蝕深度,,,,鑒別標(biāo)準(zhǔn),2.2固體廢物污染的危害,主要有以下方面：（1）侵占土地；（2）污染土壤；（3）污染水體；（4）污染大氣：主要通過飄逸擴(kuò)散，如固體廢物焚燒的二次污染；（5）影響環(huán)境衛(wèi)生：主要是感官污染并引起疾病傳播（如城市垃圾）；,3固體廢物污染的控制,污染控制措施,何為清潔生產(chǎn)？,何為清潔生產(chǎn)？《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進(jìn)法》于2002年6月29日頒布，2003年1月1日起施行，共六章四十二條。本法所稱清潔生產(chǎn)，是指不斷采取改進(jìn)設(shè)計(jì)、使用清潔的能源和原料、采用先進(jìn)的工藝技術(shù)與設(shè)備、改善管理、綜合利用等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或者消除對人類健康和環(huán)境的危害。在中華人民共和國領(lǐng)域內(nèi)，從事生產(chǎn)和服務(wù)活動(dòng)的單位以及從事相關(guān)管理活動(dòng)的部門依照本法規(guī)定，組織、實(shí)施清潔生產(chǎn)。,主要措施有四個(gè)：(1)改革生產(chǎn)工藝，包括三個(gè)方面：采用無廢或少廢技術(shù)采用精料提高產(chǎn)品質(zhì)量(2)發(fā)展物質(zhì)再循環(huán)利用工藝固廢有“放錯(cuò)地方的資源”之稱，將第一種產(chǎn)品的廢物作為第二種產(chǎn)品的原料，依次推之，既可減少固廢量，又達(dá)到了節(jié)約資源的目的，如火電廠建粉煤灰制品廠。,(3)綜合利用硫鐵礦燒渣：可回收鐵，剩余部分主要含硅、鋁，可作建材制品；廢膠片：回收銀；廢催化劑：回收鉑；(4)進(jìn)行無害化處理經(jīng)消毒、焚燒、熱解、氧化還原、固化等處理，將固廢中的有害組分轉(zhuǎn)化為無害或達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。,1）固體廢物處理（TreatmentofSolidWastes）：指通過物理、化學(xué)、生物等不同方法，使固體廢物轉(zhuǎn)化為適于運(yùn)輸、儲(chǔ)存、資源化利用以及最終處置的一種過程。2）固體廢物處置（DisposalofSolidWastes）：主要解決固廢的歸屬問題，是固廢污染控制的末端環(huán)節(jié)，指最終處置（finaldisposal）或安全處置（securedisposal）。,4.1固體廢物處理與處置的含義,固體廢物管理遵循下列原則：(1)“三化”原則;(2)全過程管理原則;(3)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念下的固體廢物管理原則,(1)“三化原則”,減量化——指減少固廢的產(chǎn)生量和排放量（數(shù)量、體積、種類、降低有害成分的濃度、減輕或消除有害廢物的危險(xiǎn)特性）,資源化——指采取管理和工藝措施從固廢中回收物質(zhì)和能源，加速物質(zhì)和能源的循環(huán)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值的廣泛的技術(shù)方法（物質(zhì)回收；物質(zhì)轉(zhuǎn)換；能量轉(zhuǎn)換）。,無害化——指對已產(chǎn)生又無法或暫時(shí)尚不能綜合利用的固廢，經(jīng)過物理、化學(xué)或生物方法，進(jìn)行對環(huán)境無害或低危害的安全處理處置，達(dá)到廢物的消毒、解毒或穩(wěn)定化，以防止或減少固廢的污染危害。,“3C原則”Clean——避免產(chǎn)生Cycle——綜合利用Control——妥善處置“3R原則”Reduce——減少產(chǎn)生Reuse——再利用Recycle——再循環(huán),(2)固體廢物全過程管理,對固體廢物產(chǎn)生——收集——運(yùn)輸——綜合利用——處理——貯存——處置實(shí)行全過程管理，在每一環(huán)節(jié)都將其作為污染源進(jìn)行嚴(yán)格的控制。,概念：本質(zhì)上是一種生態(tài)經(jīng)濟(jì)，要求應(yīng)用生態(tài)學(xué)規(guī)律來指導(dǎo)人類社會(huì)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。是一種新型的、先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)形態(tài)，集經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)于一體的系統(tǒng)工程。,生產(chǎn)者：廠礦企業(yè)消費(fèi)者：利用生產(chǎn)者提供的產(chǎn)品分解者：把產(chǎn)生的副產(chǎn)品和廢物進(jìn)行處置、轉(zhuǎn)化的部門。,生產(chǎn)者（植物群落、自氧細(xì)胞）消費(fèi)者（動(dòng)物群落）分解者（細(xì)菌真菌土壤小動(dòng)物）,(3)循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念下的固體廢物管理原則,循環(huán)經(jīng)濟(jì)示意圖：,新開采資源,自然資源,生產(chǎn),產(chǎn)品,消費(fèi)過程,廢物,作為再生資源循環(huán)利用,,,作為再生資源循環(huán)利用,其他生產(chǎn),企業(yè)內(nèi)部的小循環(huán)：促進(jìn)原料和能源的循環(huán)利用，企業(yè)的清潔生產(chǎn)；企業(yè)之間的中循環(huán)：企業(yè)間共生形成的生態(tài)工業(yè)鏈；社會(huì)整體大循環(huán)：大力發(fā)展綠色消費(fèi)市場和產(chǎn)品消費(fèi)后的資源再生回收，由此形成“自然資源—產(chǎn)品—再生資源”的整體社會(huì)循環(huán)，完成循環(huán)經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)閉環(huán)運(yùn)動(dòng),循環(huán)經(jīng)濟(jì)的三個(gè)層次：,第二章固體廢物的收集、運(yùn)輸及中轉(zhuǎn),城市垃圾收運(yùn)并非單一階段操作過程，通常需包括三個(gè)階段，構(gòu)成一個(gè)收運(yùn)系統(tǒng)。第一階段是搬運(yùn)與貯存（簡稱運(yùn)貯），是指由垃圾產(chǎn)生者（住戶或單位）或環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)收集工廠從垃圾產(chǎn)生源頭將垃圾送至貯存容器或集裝點(diǎn)的運(yùn)輸過程。第二階段是收集與清除（簡稱清運(yùn)）通常指垃圾的近距離運(yùn)輸。一般用清運(yùn)車輛沿一定路線收集清除容器或其它貯存設(shè)施中的垃圾，并運(yùn)至垃圾中轉(zhuǎn)站的操作，有時(shí)也可就近直接送至垃圾處理廠或處置場。第三階段為轉(zhuǎn)運(yùn)，特指垃圾的遠(yuǎn)途運(yùn)輸。即在中轉(zhuǎn)站將垃圾轉(zhuǎn)載至大容量運(yùn)輸工具上，運(yùn)往遠(yuǎn)處的處理處置場。,空氣輸送（正壓、負(fù)壓）,城市垃圾收集系統(tǒng),連續(xù)收集,非連續(xù)收集,,管道輸送,,,水力輸送,1、垃圾收集系統(tǒng),2、非連續(xù)收集系統(tǒng)操作方法,操作方法：二種類型，三種方式,拖曳(移動(dòng))容器(Mobilecontainer)系統(tǒng)簡便模式：多次旅程交換模式：需備用垃圾桶固定容器(Fixedcontainer)系統(tǒng)只收集垃圾而不帶走容器,,下圖為危險(xiǎn)廢物運(yùn)輸清單共五聯(lián)及分送情況。其中第一聯(lián)由廢物產(chǎn)生者送交環(huán)保局，第二聯(lián)由廢物產(chǎn)生者保存，第三聯(lián)由處置場工作人員送交環(huán)保局，第四聯(lián)由處置場工作人員保存，第五聯(lián)由廢物運(yùn)輸者保存。實(shí)踐證明，這是一種有效的防止危險(xiǎn)廢物在運(yùn)輸時(shí)向環(huán)境擴(kuò)散的措施。,五聯(lián)單,,第三章固體廢物的預(yù)處理,主要內(nèi)容固體廢物的壓實(shí)處理固體廢物的破碎處理固體廢物的分選技術(shù)污泥濃縮、調(diào)理與脫水處理,【概念】壓實(shí)壓縮比破碎比破碎段低溫破碎篩分效率等降比重介質(zhì)【理論和方法】壓實(shí)效果的度量；壓實(shí)設(shè)備評價(jià)；影響破碎效果的因素；破碎方法及工藝；常見分選方法及原理；影響篩分效率的因素；常見分選設(shè)備；固體廢物水分存在方式；脫水濃縮方法及常見機(jī)械。,本章重點(diǎn),為判斷壓實(shí)效果，比較壓實(shí)技術(shù)與壓實(shí)設(shè)備的效率，常用下述指標(biāo)來表示廢物的壓實(shí)程度。空隙比與空隙率（1）空隙比：e=Vv/Vs（2）空隙率：ε=Vv/Vm空隙比或空隙率越小，則表明壓實(shí)程度越高，相應(yīng)的容重越大,三、固體廢物壓實(shí)程度的度量,體積減少百分比R(%)=(Vi-Vf)/Vi?100R–體積減少百分比（%），Vi–壓實(shí)前廢物的體積（m3），Vf–壓實(shí)后廢物的體積（m3）。壓縮比與壓縮倍數(shù)（1）壓縮比定義為：r=Vf/Vi(r?1)顯然，r越小，說明壓實(shí)效果越好。（2）壓縮倍數(shù)(n)定義為：n=Vi/Vf(n?1),三、破碎難易程度衡量,硬度：指物料抵抗外界機(jī)械力侵入的性質(zhì)。硬度越高，破碎越困難,固體廢物破碎的難易程度：通常用機(jī)械強(qiáng)度或硬度來衡量。,機(jī)械強(qiáng)度:指固體廢物抗破碎的阻力，通常用靜載下測定的抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)來衡量。,四、破碎方法,,破碎同時(shí)兼分級分選,五、破碎設(shè)備技術(shù)指標(biāo),破碎比與破碎段,1、破碎比定義：原廢物粒度與破碎產(chǎn)物粒度的比值—表示廢物粒度在破碎過程中減小的倍數(shù)—破碎機(jī)的能量消耗和處理能力與破碎比有關(guān),E=cln(D/d)E—單位動(dòng)力消耗，KWh/tc—?jiǎng)恿ο某?shù)，KWh/tD—廢物原始尺寸;d—廢物最終尺寸,(1)極限破碎比：用廢物破碎前的最大粒度與破碎后最大粒度的比值來確定；在工程設(shè)計(jì)中常被采用,2、破碎比表示方法,(2)真實(shí)破碎比：用廢物破碎前的平均粒度與破碎后平均粒度的比值來確定。能較真實(shí)地反映破碎程度，在科研及理論研究中常被采用,3、破碎段定義：固體廢物每經(jīng)過一次破碎機(jī)稱為一個(gè)破碎段,總破碎比（i）：等于各段破碎比（i1，i2，…，in）的乘積,一般破碎機(jī)的破碎比在3~30，磨碎機(jī)的破碎比在40~400；破碎處理中如僅通過一個(gè)破碎機(jī)難以達(dá)到要求的粒度，所以需要幾級破碎段。,七、破碎設(shè)備,常見破碎設(shè)備,顎式破碎機(jī)簡單擺動(dòng)式復(fù)雜擺動(dòng)式綜合擺動(dòng)式,錘式破碎機(jī)HammerMills式BJD型Movorotor型雙轉(zhuǎn)子,輥式破碎機(jī)光輥、齒輥單齒輥雙齒輥,粉磨機(jī)球磨機(jī)自磨機(jī),剪切破碎機(jī)VonRoll型往復(fù)式Lincle-mann型旋轉(zhuǎn)剪切式,沖擊式破碎機(jī)Universa型Hazemag型,分選方法,,,粒度差異篩選(篩分)密度差異重力分選磁性差異磁力分選導(dǎo)電性差異電力分選光電性差異光電分選摩擦性差異摩擦分選彈性差異彈跳分選,固體廢物分選方法,,,,,,,,,機(jī)械分選,手工分選,衛(wèi)生條件差，但識(shí)別能力強(qiáng),,二、篩分（Screening）,原理,利用篩子將物料中小于篩孔的細(xì)粒物料透過篩面，而大于篩孔的粗粒物料留在篩面上，完成粗、細(xì)粒物料分離的過程分離過程可看作由物料分層和細(xì)粒透篩兩個(gè)階段組成，物料分層是完成分離的條件，分層結(jié)果是大顆粒在上，小顆粒在下；細(xì)粒透篩是分離目的，使小顆粒透過篩孔成為篩下物粒度小于篩孔尺寸3/4的顆粒，容易通過粗粒形成的間隙到達(dá)篩面透過篩孔，稱為“易篩?！?；粒度大于篩孔尺寸3/4的顆粒，很難通過粗粒形成的間隙，而且粒度越接近篩孔尺寸就越難透篩，這種顆粒稱為“難篩?！?影響篩分效率的因素,影響篩分效率因素,重力分選分類,重力分選可分為重介質(zhì)分選、跳汰分選、風(fēng)力分選和搖床分選等,各種重力分選方式的原理和適用條件,污泥,污泥水分形式,,,,,,固體廢物中水的存在形式,存在顆粒間歇中的水。約占固體水分的70%左右，用濃縮法分離,在毛細(xì)管中充滿的水分.約占水分的20%左右，采用高速離心機(jī)脫水、負(fù)壓或正壓過濾機(jī)脫水,吸附在顆粒表面的水，約占水分的7%，可用加熱法脫除,在顆粒內(nèi)部或微生物細(xì)胞內(nèi)的水，約占水分的3%,可采用生物法破壞細(xì)胞膜除去胞內(nèi)水或高溫加熱法、冷凍法去除,,間隙水,,毛細(xì)管水,,表面吸附水,,內(nèi)部水,1、污泥濃縮,通過去除污泥顆粒間的自由水分，以達(dá)到減容的目的,濃縮方法：,,重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮,2、污泥調(diào)理,污泥調(diào)理就是采用物理、化學(xué)或者生物的方法，通過壓縮絮體的體積、改變絮體的親水性、代謝絮體中的膠體物質(zhì)等途徑，使絮體中的間隙和吸附水分減少，從而有利于污泥脫水,調(diào)理方法：,,化學(xué)調(diào)理、溫差調(diào)理和生物絮凝調(diào)理,,,污泥機(jī)械脫水方法,真空過濾脫水、壓濾脫水、滾壓脫水、離心脫水,【概念】穩(wěn)定化固化浸出率增容比浸出速率【方法原理】重金屬穩(wěn)定化方法及適用對象；有機(jī)污染物的氧化解毒處理方法及適用對象；固化處理的方法原理及優(yōu)缺點(diǎn)；穩(wěn)定化／固化效果的評價(jià)指標(biāo)。,本章重點(diǎn),第四章固體廢物固化處理技術(shù),（1）固化(Solidification)：在危險(xiǎn)廢物中添加固化劑，使其轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢闪鲃?dòng)固體或形成緊密固體的過程。（2）穩(wěn)定化(Stabilization)：將有毒有害污染物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性的過程?；瘜W(xué)穩(wěn)定化&物理穩(wěn)定化。（3）包容化技術(shù)。是指用穩(wěn)定劑、固化劑凝聚，將有毒物質(zhì)或危險(xiǎn)廢物顆粒包容或覆蓋的過程。目的：對危險(xiǎn)廢物、其它處理過程殘?jiān)氨晃廴镜耐寥肋M(jìn)行處理。使危險(xiǎn)廢物中所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，減少后續(xù)處理與處置的潛在危險(xiǎn)。,Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金屬的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù),有毒有害物質(zhì),含氯的揮發(fā)性有機(jī)物、硫醇、酚類、氰化物等有機(jī)污染物的氧化解毒技術(shù),利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)。具有相對持久性。,穩(wěn)定化處理,重金屬化學(xué)穩(wěn)定化,,,理論上1058g臭氧/度電實(shí)際150g/度電，費(fèi)用高自由能高，強(qiáng)氧化劑有紫外線照射時(shí)：,氯和漂白粉。用氯的氧化物破壞劇毒的氰化物是一種經(jīng)典方法：在pH〉10,鐵做催化劑產(chǎn)生OH35%～50%，紫外線功率500W/L,,五氯酚污染的土壤，99.9%，有機(jī)碳,,,,,第五章固體廢物的生物處理,5.1概述5.2固體廢物的好氧堆肥化5.3固體廢物的厭氧消化處理,,固體廢物處理與處置TreatmentandDisposalofSolidWaste,,,,,,,處理方法,好氧堆肥處理,厭氧消化處理,微生物浸出,其它生物處理方法,堆肥化（composting）:在人工控制的環(huán)境下，依靠自然界中廣泛分布的細(xì)菌、放線菌、真菌等微生物人為地促進(jìn)可生物降解的有機(jī)物向穩(wěn)定的腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的微生物學(xué)過程,厭氧消化:也稱厭氧發(fā)酵，指在厭氧狀態(tài)下利用微生物使固體廢物中有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)镃H4和CO2的過程,微生物浸出:利用微生物新陳代謝過程或代謝產(chǎn)物將廢物中目的元素轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹軤顟B(tài)并得以分離的過程,蚯蚓床技術(shù)廢物生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白等,,1,4,2,3,好氧堆肥過程,適應(yīng)新環(huán)境,嗜溫性細(xì)菌、酵母菌、放線菌分解最易分解的可溶性物質(zhì)，淀粉、糖類增多，溫度↗45℃,嗜熱性微生物、細(xì)菌；殘留可溶性物質(zhì)，纖維素、半纖維素、蛋白質(zhì)，溫度↗45~70℃,嗜溫性微生物、多為難分解物質(zhì)，溫度↘,３、好氧堆肥化過程溫度變化規(guī)律,,,,,影響因素,,有機(jī)物含量,二、厭氧消化——三階段理論,第一階段,水解和發(fā)酵階段。在這一階段中復(fù)雜有機(jī)物在微生物(發(fā)酵菌)作用下進(jìn)行水解和發(fā)酵。多糖先水解為單糖，再通過酵解途徑進(jìn)一步發(fā)酵成乙醇和脂肪酸等。蛋白質(zhì)則先水解為氨基酸，再經(jīng)脫氨基作用產(chǎn)生脂肪酸和氨。脂類轉(zhuǎn)化為脂肪酸和甘油，再轉(zhuǎn)化為脂肪酸和醇類。,第二階段,產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段(即酸化階段)。在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，把除甲酸、乙酸、甲胺、甲醇以外的第一階段產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，如脂肪酸(丙酸、丁酸)和醇類(乙醇)等水溶性小分子轉(zhuǎn)化為乙酸、H2和CO2。,第三階段,產(chǎn)甲烷階段。甲烷菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和(H2+CO2)等基質(zhì)通過不同的路徑轉(zhuǎn)化為甲烷，其中最主要的基質(zhì)為乙酸和(H2+CO2)。厭氧消化過程約有70%甲烷來自乙酸的分解，少量來源于H2和CO2的合成。,,從發(fā)酵原料的物性變化來看，水解的結(jié)果使懸浮的固態(tài)有機(jī)物溶解，稱之為“液化”。發(fā)酵菌和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌依次將水解產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸，使溶液顯酸性，稱之為“酸化”。甲烷菌將乙酸等轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等氣體，稱之為“氣化”。,含水率對厭氧發(fā)酵的影響,濕式發(fā)酵（低濃度發(fā)酵）：TS≤15%干式發(fā)酵（高濃度發(fā)酵）：TS≥15%,Theend！,