固體廢物污染控制工程09_固體廢物的資源化

1、第第9講講 固體廢物的資源化固體廢物的資源化1概述概述n1.1 固體廢物的資源化n固體廢物的處理處置技術(shù)自80年代以來(lái)已有很大發(fā)展，處理處置的固體廢物的量也在不斷增加。但是，由于固體廢物排放量的急劇增長(zhǎng)，人們雖已投入了巨大的人力、物力和財(cái)力，仍沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。實(shí)際上，我們所說(shuō)的“廢物”中含有許多可利用的資源，如能將它們分離出來(lái)并加以充分利用，實(shí)現(xiàn)固體廢物的資源化，才是解決固體廢物污染環(huán)境的根本途徑。n固體廢物的資源化是指對(duì)固體廢物進(jìn)行綜合利用，使之成為可利用的二次資源。不少國(guó)家都通過(guò)經(jīng)濟(jì)杠桿和行政強(qiáng)制性政策來(lái)鼓勵(lì)和支持固體廢物資源化技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，從消極的污染治理轉(zhuǎn)為回收利用，向廢物索

2、取資源，使之成為固體廢物處理的替代技術(shù)措施。例如美國(guó)已建立了廢物交換中心，服務(wù)于5000多個(gè)企業(yè)，使固體廢物的綜合利用率得到提高。許多國(guó)家固體廢物管理法規(guī)中也都強(qiáng)調(diào)了廢物中有用資源和能源的回收利用，并且作為保護(hù)環(huán)境、保護(hù)自然資源的重要技術(shù)手段和政策。1.2 資源化系統(tǒng)n資源化系統(tǒng)的構(gòu)成如圖12-1所示，根據(jù)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想，整個(gè)系統(tǒng)可以分為兩大類。第一類叫做前端系統(tǒng)，被應(yīng)用于該系統(tǒng)內(nèi)的有關(guān)技術(shù)如分選、破碎等物理方法稱為前端技術(shù)或前處理技術(shù)；第二類叫后端系統(tǒng)，被應(yīng)用在后端系統(tǒng)的有關(guān)技術(shù)如燃燒、熱解、堆肥等化學(xué)和生物方法稱為后端技術(shù)或后端處理技術(shù)。資 源 化分 選回 收手 選天 然 資 源生 產(chǎn) 活

3、 動(dòng)工 業(yè) 廢 物消費(fèi)活動(dòng)空 瓶空 罐廢 紙零 件卡 車 運(yùn) 輸管 道 運(yùn) 輸城市垃圾常 溫 破 碎低 溫 破 碎濕 式 破 碎填 埋微 生 物 分 解 堆 肥葡 萄 糖生 化 蛋白 ， 乙醇 、 丙酮 、 甲烷 、 乙 烯燃料氣體、油、炭黑回 收 物有 機(jī) 物紙 、 紙漿 、 塑料 、 橡 膠無(wú) 機(jī) 物 鐵 非 鐵 金 屬 玻 璃建 材骨 料道 路用 材熱 分 解燃 燒資 源 化 系 統(tǒng)排 入 河 流排 入 大 氣廢 氣 處 理重 力 分 離篩 選 、 磁 選 、靜 電 分 離渦 電 流 分 離 、光 學(xué) 分 離 、磁 場(chǎng) 分 離 、溶 劑 分 離 、半 濕 式 破 碎分 選水蒸氣電力廢 渣

4、 處 理排 廢 水處 理分 選 技 術(shù)后 端 系 統(tǒng) 轉(zhuǎn) 換 技 術(shù)前 端 系 統(tǒng) 破 碎 技 術(shù)收 、 運(yùn) 系 統(tǒng)圖圖12-1 12-1 資源化系統(tǒng)圖資源化系統(tǒng)圖1.2.1前端系統(tǒng)：n在資源化處理過(guò)程中，物質(zhì)的性質(zhì)不發(fā)生改變，是利用物理的方法，對(duì)廢物中的有用物質(zhì)進(jìn)行分離提取型的回收。這一系統(tǒng)又可分兩類，一類是保持廢物的原形和成份不變的回收利用。例如，對(duì)空瓶、空罐、設(shè)備的零部件等只需經(jīng)分選、清洗及簡(jiǎn)單的修補(bǔ)即可直接再利用。另一類是破壞廢物原型，從中提取有用成份加以利用。例如從固體廢物中回收金屬、玻璃、廢紙、塑料等基本原材料。1.2.2 后端系統(tǒng)：n它是把前端系統(tǒng)回收后的殘余物質(zhì)用化學(xué)的或生物學(xué)

5、的方法，使廢物的物性發(fā)生改變而加以回收利用。這一系統(tǒng)顯然比前端系統(tǒng)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)資源化較為困難，成本也比較高。其中的生物學(xué)方法使廢物原材料化、產(chǎn)品化而再生利用；另一類是以回收能源為目的，包括制得燃料氣、油、微粒狀燃料、發(fā)電等可貯存或遷移型的能源回收和燃燒、發(fā)電、水蒸汽、熱水等不能貯存或隨即使用型的能源回收。對(duì)于物質(zhì)回收和能源回收有時(shí)不能截然區(qū)分，應(yīng)用某一技術(shù)處理廢物時(shí)，有時(shí)既能回收物質(zhì)，又可回收能源，則應(yīng)視其主要作用而分類。n在固體廢物的資源化過(guò)程中，可處理和利用的固體廢物的種類很多，本章將根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，將排放量較大、綜合利用程度較高、技術(shù)上較為成熟的幾類固體廢物的綜合處理利用的情況作一介紹

6、。2城市固體廢物的資源化城市固體廢物的資源化n2.1 城市固體廢物資源化途徑n2.1.1 資源化途徑概述n城市固體廢物通過(guò)其所具有的可溶性、揮發(fā)性、遷移性進(jìn)入環(huán)境，它們侵占土地，污染大氣、水體和土壤，傳播疾病，影響環(huán)境衛(wèi)生。n我國(guó)的垃圾治理政策是：“減量化”、“無(wú)害化”和“資源化”。城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策中明確指出“應(yīng)按照減量化、資源化、無(wú)害化的原則，加強(qiáng)對(duì)垃圾產(chǎn)生的全過(guò)程管理，從源頭減少垃圾的產(chǎn)生量；對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的垃圾，要積極進(jìn)行無(wú)害化處理和回收利用，防止污染環(huán)境?！边@充分體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念。對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的垃圾，則“無(wú)害化”是垃圾處理的基礎(chǔ)，在實(shí)現(xiàn)“無(wú)害化”的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)垃圾的“減量

7、化”和“資源化”是我們追求的目標(biāo)。垃圾資源化方法有許多，從利用方式可公分為兩類，即循環(huán)再利用和通過(guò)工程手段利用，而通過(guò)工程手段回收利用又可分為加工再利用和轉(zhuǎn)換利用，圖1-2列出了一些常用的資源化方法。轉(zhuǎn) 換 利 用資 源 化 方 法加 工 再 利 用循 環(huán) 再 利 用啤 酒 瓶 等 的 回 收 再 利 用熔 融 再 生 （ 如 塑 料 ）生 產(chǎn) 復(fù) 合 板 材 （ 如 紙 、 塑 料 等 ）金 屬 、 非 金 屬 、 玻 璃 等 的 回 收 再 利 用制 燃 料 （ 如 可 燃 垃 圾 ）制 漿 造 紙 （ 如 紙 及 紙 板 ）焚 燒 （ 如 可 燃 垃 圾 ）堆 肥 （ 如 可 生 物 降

8、 解 有 機(jī) 物 ）飼 料 （ 如 食 品 垃 圾 ）其 他固 化 （ 如 無(wú) 機(jī) 垃 圾 - 玻 璃 等 ）氣 化 熔 融 （ 如 塑 料 橡 膠 類 ）沼 氣 化 （ 如 可 生 物 降 解 有 機(jī) 物 ）熱 解 （ 如 塑 料 、 橡 膠 ）n（1）循環(huán)再利用：是指對(duì)垃圾中的有用物質(zhì)的利用，如啤酒瓶的回收再利用；n（2）加工再利用：是指對(duì)垃圾中的某些物質(zhì)經(jīng)過(guò)加壓、加溫等物理方法處理，其化學(xué)性質(zhì)未發(fā)生改變的利用，如廢塑料的熔融再生，用廢塑料、廢紙生產(chǎn)復(fù)合板材等；n（3）轉(zhuǎn)換再利用：是指利用垃圾中某些物質(zhì)的化學(xué)和生物性質(zhì)，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)或生物反應(yīng)，其物理、化學(xué)和生物性質(zhì)發(fā)生了改變的利用，如

9、垃圾的焚燒、堆肥等。n顯然，在上述垃圾資源化方式中以“循環(huán)再利用”最為簡(jiǎn)便易行，只需增加很少的設(shè)備和人力，但其對(duì)再利用物的單一性有要求，一般只能通過(guò)多源頭回收獲得；“加工再利用”次之，它需要增加一定的設(shè)備，加工再利用物可以是一種物質(zhì)也可以是幾種物質(zhì)的混合物，可以通過(guò)源頭回收獲得也可以通過(guò)一些分選設(shè)備獲得；“轉(zhuǎn)換利用”要經(jīng)過(guò)化學(xué)或生物反應(yīng)，其工藝過(guò)程較難控制，設(shè)備較為復(fù)雜，二次污染控制措施較難實(shí)現(xiàn)，但由于垃圾的特殊性決定了垃圾完全的分類是不可能的，最終仍會(huì)有大量的混合垃圾，而“轉(zhuǎn)換利用”中的大部分技術(shù)可適用于混合垃圾，因而被廣泛采用。n從垃圾產(chǎn)生的源頭最大限度地分類回收垃圾是垃圾資源化最有效的方

10、法，也是其它資源化方法能夠順利實(shí)施的基礎(chǔ)。在垃圾產(chǎn)生的源頭通過(guò)分類回收，將可直接回收利用的物質(zhì)通過(guò)一定的回收渠道回收，作為再生產(chǎn)原料而不進(jìn)入垃圾，如丟棄的大量的塑料可以再生利用，廢舊報(bào)紙、廢棄辦公用紙可送往造紙廠直接制漿造紙，這樣既減少了垃圾處理總量，又由于沒(méi)有進(jìn)入垃圾，污染小、再利用成本低，在選擇資源化的方法時(shí)，通過(guò)源頭分類回收實(shí)現(xiàn)垃圾的“循環(huán)再利用”是最經(jīng)濟(jì)、污染最小、最簡(jiǎn)便的方法，是首選方案。n表12-1列出了幾種典型垃圾資源化方法對(duì)垃圾的物性要求。表表12-1 垃圾資源化處理技術(shù)對(duì)垃圾的物性條件要求垃圾資源化處理技術(shù)對(duì)垃圾的物性條件要求項(xiàng)目垃圾物性條件相應(yīng)政策和標(biāo)準(zhǔn)垃圾堆肥垃圾堆肥適用

11、于可生物降解的有機(jī)物含量需大于40%城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策堆肥原料符合：含水率40%60%；有機(jī)物含量20%60%；碳氮比（20：1）（30：1）；重金屬含量符合GB8172-87CJJ/T3059-93適宜堆肥原料特性：密度一般為350650kg/m3；組成成分（濕重）其中有機(jī)物含量不少于20%；含水率40%60%；碳氮比(20：1)(30：1)CJ/T3059-1996垃圾焚燒適用于進(jìn)爐垃圾平均低位熱值高于5000kJ/kg城市生活垃圾處理及污染防治技術(shù)政策危險(xiǎn)廢物不得進(jìn)入生活垃圾焚燒廠處理GWKB3-2000垃圾填埋對(duì)填埋物要求：含水量、有機(jī)成分、處形尺寸應(yīng)符合當(dāng)?shù)鼐唧w填埋工

12、藝要求CJJ17-2001進(jìn)入生活垃圾填埋場(chǎng)的填埋物應(yīng)是生活垃圾GB16889-1997，CJ17-20012.1.2 城市固體廢物資源化途徑n從上面分析可見(jiàn)，實(shí)現(xiàn)城市固體廢物資源化途徑主要有3大類：以廢物回收利用為代表的物理法和以廢物轉(zhuǎn)換利用為代表的化學(xué)、生物法。n2.1.2.1 廢物回收利用廢物回收利用n回收垃圾中廢品的方法包括：垃圾分類收集與廢品回收以及混合垃圾分選回收。n1垃圾分類收集和廢品回收n（1）垃圾分類收集n（2）廢品回收n2混合垃圾分選回收2.1.2.2 2.1.2.2 廢物轉(zhuǎn)換利用廢物轉(zhuǎn)換利用n（1）廢物轉(zhuǎn)化資源n（2）廢物轉(zhuǎn)化能源資源化實(shí)例：資源化實(shí)例：n焚燒：焚燒：深圳

13、（85年三菱）、廣州李坑（1000噸/天，上網(wǎng)電量1.4億kWhOnyx ） 、珠海、上海（1200t/d Onyx ）、佛山、東莞（1200噸/天）這是在澳門(mén)營(yíng)運(yùn)的垃圾焚燒發(fā)電廠這是在澳門(mén)營(yíng)運(yùn)的垃圾焚燒發(fā)電廠（860 860 噸噸/ /日）日） Onyx Onyxn這是目前世界上最大的垃圾焚燒發(fā)電廠這是目前世界上最大的垃圾焚燒發(fā)電廠n（3000 3000 噸噸/ /日，產(chǎn)電日，產(chǎn)電600 600 度度/ /噸，美國(guó)佛羅里達(dá)州）噸，美國(guó)佛羅里達(dá)州）以下是以下是2個(gè)典型垃圾焚燒發(fā)電廠的工藝流程個(gè)典型垃圾焚燒發(fā)電廠的工藝流程填埋氣利用填埋氣利用：沼氣發(fā)電：翠谷、大田山、興豐（45006000t/d

14、）在香港建設(shè)和營(yíng)運(yùn)的在香港建設(shè)和營(yíng)運(yùn)的翠谷翠谷垃圾填埋場(chǎng)垃圾填埋場(chǎng)（5000 8000 噸噸/日）日） Onyx固體廢物的資源化固體廢物的資源化這是在廣州營(yíng)運(yùn)的興豐垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)這是在廣州營(yíng)運(yùn)的興豐垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)（2500 5000 噸噸/日。目前日。目前7000噸噸/日）日） Onyx n這是填埋場(chǎng)的沼氣發(fā)電系統(tǒng)這是填埋場(chǎng)的沼氣發(fā)電系統(tǒng)n熱解熱解 n城市垃圾、城市污水污泥、廢塑料、廢橡膠、農(nóng)業(yè)廢棄物n蔗渣發(fā)電：蔗渣發(fā)電：梅山、江門(mén)甘化廠等2.2 城市固體廢物資源化技術(shù)框架n如上節(jié)所述，城市生活垃圾資源化是涉及收集、破碎、分選、轉(zhuǎn)換等的一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)里需要采用不同技術(shù)，經(jīng)過(guò)多道工序，

15、才能實(shí)現(xiàn)垃圾資源化。技術(shù)的選擇、工序的排列，必須根據(jù)城市生活垃圾數(shù)量，組成成分和物化特性，正確地進(jìn)行選擇。n如前所述，資源化系統(tǒng)技術(shù)可分為前期系統(tǒng)技術(shù)和后期系統(tǒng)技術(shù)（見(jiàn)表12-3）資源化系統(tǒng)技術(shù)前期系統(tǒng)技術(shù)（分選提取型回收，用物理和機(jī)械的方法）保持廢物原形的回收：重復(fù)利用（分選、修補(bǔ)、清潔洗滌）破壞廢物原形回收材料：靠物理作用使廢物原料化，再生利用（破碎、物理或機(jī)械的分離精制）后期系統(tǒng)技術(shù)（轉(zhuǎn)化回收，用化學(xué)的、生物的方法 ）回收物質(zhì)：用化學(xué)和生物的方法使廢物原料化、產(chǎn)品化而再生利用（轉(zhuǎn)化+分離精制、熱分解、催化分解、熔融、燒結(jié)、堆肥發(fā)酵等）回收能源：可貯存遷移型能源回收（熱解、發(fā)酵、破碎，可得燃料氣體、碳黑、粒狀燃料（如RDF）、發(fā)電等）。非貯存、即時(shí)使用型能源回收（燃燒、發(fā)電、水蒸氣、熱水等）n圖圖12-3 城市生活垃圾資源化技術(shù)框圖城市生活垃圾資源化技術(shù)框圖混 合 收 集城 市 生 活 垃 圾分 類 收 集破 碎 技 術(shù)分 選 技 術(shù)常 溫