固體廢物處理與處置(緒論)

固體廢物資源化工程第一章緒論什么是固體廢物(solidwaste)？《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》中明確提出：固體廢物，是指在生產、生活和其他活動中產生的喪失原有利用價值或者雖未喪失利用價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。值得注意的幾點：固體廢物從形態(tài)上來說，并不僅僅是固態(tài)的，還包括半固態(tài)（泥態(tài)）以及置于容器當中的液態(tài)和氣態(tài)廢物；固體廢物的“廢”具有時間性與空間性；固體廢物危害具有潛在性、長期性和持久危害性。一、來源第一節(jié)固體廢物的來源和分類1、生產廢物：生產建設過程中產生的廢物。2、生活廢物：產品進入市場后在流動過程中或使用消費后產生的固體廢物。(二)分類根據《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》(1995年公布)及國際慣例，可分為城市固體廢物、工業(yè)固體廢物、農業(yè)固體廢物、危險廢物等。1、按化學組成分為：有機廢物和無機廢物；2、按危害性分為：一般固體廢物、危險性固體廢物、放射性固體廢物；3、按來源分為：礦業(yè)廢物、工業(yè)廢物、城市垃圾、農業(yè)廢物和放射性廢物。二、固體廢物的產生與產量來源主要成分產生過程城市垃圾種類居民廚余物、廢紙、廢塑料、廢織物、廢金屬、廢玻璃、廢家具、陶瓷瓦片磚瓦渣土廢舊電器糞便等產生于城鎮(zhèn)居民生活過程食品廢物、生活垃圾爐灰及某些特殊廢物商業(yè)倉庫、餐館、商場、辦公樓、旅館、飯店及各類商業(yè)與維修業(yè)活動食品廢物垃圾、爐灰，某些特殊廢物、偶爾產生危險的廢物公共地區(qū)街道、小巷、公路、公園、游樂場、海灘及娛樂場所垃圾及特殊廢物城市建設居民樓、公用事業(yè)、工廠企業(yè)、建筑、舊建筑物拆遷修繕等建筑渣土、廢木料、碎磚瓦及其他建筑材料水處理廠給水與污水、廢水處理廠水處理廠污泥1.產生途徑（一）城市固體廢物

（城市生活垃圾）

Qm=Rm×Pm

式中:Qm——某城市（地區(qū)）垃圾總產量（kg/d）；Rm——該城市（地區(qū)）垃圾產率，即每日人均垃圾的產量（kg/人·d

）；Pm——該城市（地區(qū)）總人口數(shù)。2、城市生活垃圾產量的測算3、城市生活垃圾的主要特點及影響因素

主要特點：組成復雜、有機物含量高。主要影響因素：自然環(huán)境、居民生活水平、生活習慣(食品結構)、季節(jié)、氣候、家用燃料(能源結構)等。地區(qū)北

方南

方燃料類型城市太原吉林天津沈陽哈爾濱南寧南京上海重慶有機組分83.2262.0478.9886.9463.9246.0164.7780.369.91燃

氣無機組分4.1227.265.889.3420.2245.7618.337.5419.91廢品紙類6.97

1.9111.042.779.613.472.9金屬1.13

0.410.661.061.9321.19塑料1.6

0.271.731.221.491.862.12玻璃1.37

0.712.072.361.891.741.95布類1.59

0.420.360.821.983.092.01小計12.6610.715.143.7215.868.2316.912.1610.18有機組分10.864.822.2637.9730.8617.0226.2831.9616.8燃

煤無機組分86.3893.769.5260.7966.0278.668.260.779.54廢品紙類1.57

0.351.071.611.6120.77金屬0.3

0.170.50.640.642.70.94塑料0.17

0.090.241.091.091.350.68玻璃0.21

0.240.490.430.431.060.84布類0.51

0.210.720.610.610.230.42小計2.762.19.121.063.154.384.387.343.664、國內外概況城市垃圾的增長率，發(fā)達國家：3.2%~4.5%；發(fā)展中國家：6%~8%。目前各國垃圾增長率為：美國5%；歐盟3%；德國4%；瑞典2%；韓國12%。垃圾產量人均1～2kg。2003年，全國生活垃圾清運量為1.49億噸，比上年增加8.8%，生活垃圾無害化處理率為50.8%。截止2012年，全國生活垃圾清運量為1.71億噸。(二)工業(yè)固體廢物來源產生過程分類礦業(yè)礦石開采和加工廢石、尾礦冶金金屬冶煉和加工高爐渣、鋼渣、鐵合金渣、赤泥、銅渣、鉛鋅渣、鎳鈷渣、汞渣等能源煤炭開采和使用煤矸石、粉煤灰、爐渣等石化石油開采與加工油泥、焦油頁巖渣、廢催化劑、硫酸渣、酸渣堿渣、鹽泥、釜底泥等輕工食品、造紙等加工廢果殼、廢煙草、動物殘骸、污泥、廢紙、廢織物等其他金屬碎屑、電鍍污泥、建筑廢料等1、產生與分類2、工礦企業(yè)固體廢物產量的測算

Qi=Ri×Pi式中：Qi——某工礦企業(yè)固體廢物總產量(kg(t)/a(d))；Ri——該工礦企業(yè)固體廢物產率，即單位產品重量(產值)固體廢物平均產量(t/t產品或t/萬元)；Pi——該工礦企業(yè)年(日)總產量或總產值(萬元)。3、國內外概況全世界固體廢物年均增長率8.24%，高出經濟平均增長速度2.5~3倍。據1996年統(tǒng)計，我國工業(yè)固廢年產生量為6.4億噸，工業(yè)固廢歷年堆存量已達64億多噸。2004年，我國工業(yè)固體廢物產生量12.0億噸，比上年增加19.5%；工業(yè)固體廢物綜合利用率為55.7%，比上年增加0.9%；工業(yè)固體廢物排放量1762.0萬噸，比上年減少7.7%。2008年，全國工業(yè)固體廢物產生量19.0億噸，比上年增加8.3％；工業(yè)固體廢物排放量782萬噸，比上年減少34.7％。全國危險廢物產生量1357萬噸，比上年增加25.8%；危險廢物排放量718噸，比上年減少30.0％。1995～2004年我國工業(yè)固體廢棄物的變化趨勢

項目年度1995199619971998199920002001200220032004產生量(億噸)6.456.5910.588.017.848.168.879.4510.0412.00綜合利用量(億噸)2.852.844.283.343.583.754.735.015.606.78綜合利用率(%)0.4290.4300.4560.4830.5120.5180.5210.5200.5480.557貯存量(億噸)2.482.642.992.752.632.893.023.002.772.60處置量(億噸)1.421.151.951.051.080.921.451.661.782.66排放量(億噸)0.220.171.840.700.390.320.290.260.190.18累計貯存量(億噸)－－65.867.963.863.4－－－－占地面積(億平方米)5.545.175.116.546.285.84－－－－(三)農業(yè)固體廢物農業(yè)廢棄物主要包括農作物秸稈、畜禽糞便、農膜、農村生活垃圾等。目前，我國每年僅作物秸稈量就達6億噸，6億噸秸稈中的氮磷鉀養(yǎng)分含量相當于400多萬噸尿素，700多萬噸過磷酸鈣和700多萬噸硫酸鉀。相當于目前我過化肥施用量的四分之一。如果能夠還田50％，就相當于投入化肥900多萬噸。但因缺乏相應的技術和設備來加以利用，其中的2/3只能廢棄或焚燒。1、產生與現(xiàn)狀2、農業(yè)固體廢物產量計算

總產量:W=W1+W2+W3+W4

(1)畜禽養(yǎng)殖廢棄物(W1)產生量估算和預測方式：

W1=∑aiXi+∑kjYj式中：W1為畜禽廢物產生量(t/a)；Xi為不同種類畜禽每年飼養(yǎng)數(shù)(頭/年)；ai

為不同畜禽每頭每年產生糞尿量[t/(頭/年)]；Yj為所使用不同種類飼料添加劑量（t/a）；Kj為不同飼料添加劑殘余率。(2)農作物秸稈(W2)據UNEP報道，世界上各種谷物每年可提供秸稈17億噸。農作物秸稈的產生量：

W2=∑BiZi式中：W2為農作物秸稈產生量(噸/年)；Zi為不同農作物每年果實收成量(噸/年)；Bi為不同農作物剩余秸稈量與農作物果實收成量之比。(3)農用塑料殘膜(W3)目前我國農膜殘留量一般在60－90kg/hm2，最高可達到165kg/hm2。農膜殘留量估計與預測：W3=∑riTiW3為農膜殘留量（t/a）；ri

為不同地方不同膜在不同使用年限下該年單位土地的殘留系數(shù)（kg/hm2）；Ti為不同地方不同種類膜的使用面積（hm2）。(4)農村生活垃圾(W4)三、危險廢物定義、分類和鑒別標準聯(lián)合國環(huán)境署（UNEP）對危險廢物做出了如下定義：“危險廢物是指放射性以外的那些廢物（固體、污泥、液體和用容器裝的氣體），由于它們的化學反應性、毒性、易爆性、腐蝕性或其他特性引起或可能引起對人類健康或環(huán)境的危害。不管它是單獨的或與其他廢物混在一起，不管是產生的或是被處置的或正在運輸中的，在法律上都稱為危險廢物?！?/p>

《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》中規(guī)定：“危險廢物是指列入國家危險廢物名錄或者根據國家規(guī)定的危險廢物鑒別標準和鑒別方法認定的具有危險特性的廢物。”危險廢物的特性通常包括急性毒性、易燃性、反應性、腐蝕性、浸出毒性和疾病傳染性。根據這些性質，各國均制定了自己的鑒別標準和危險廢物名錄。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署《控制危險廢物越境轉移及其處置巴塞爾公約》列出了“應加控制的廢物類別”共45類，“須加特別考慮的廢物類別”共2類，同時列出了危險廢物“危險特性的清單”共14種特性。含砷廢物含鋅廢物含銅廢物含鉻廢物含鈹廢物含金屬羰基化合物廢物焚燒處置殘渣表面處理廢物感光材料廢物爆炸性廢物新化學品廢物有機樹脂類廢物廢物類別

染料、涂料廢物

精(蒸)餾殘渣含多氯聯(lián)苯廢物廢乳化液廢礦物油熱處理含氰廢物有機溶劑廢物木材防腐劑廢物農藥廢物廢藥物、藥品醫(yī)藥廢物醫(yī)院臨床廢物廢物類別HW24HW23HW22HW21HW20HW19HW18HW17HW16HW15HW14HW13編號

HW12HW11HW10HW09HW08HW07HW06HW05HW04HW03HW02HW01編號

危險廢物名錄－1含鋇廢物含鎳廢物含有機鹵化物廢物含多氯苯并二惡英廢物含多氯苯并呋喃類廢物廢有機溶劑

廢鹵化有機溶劑含醚廢物含酚廢物有機氰化物廢物有機磷化合物廢物廢物類別

石棉廢物廢堿廢酸無機氰化物廢物無機氯化物廢物含鉛廢物含鉈廢物含汞廢物含碲廢物

含銻廢物

含鎘廢物含硒廢物廢物類別

HW47HW46HW45HW44HW43HW42HW41HW40HW39HW38HW37編號

HW36HW35HW34HW33HW32HW31HW30HW29HW28HW27HW26HW25編號

危險廢物名錄－2四、固體廢物的污染危害

固體廢物特別是有害固體廢物，處理處置不當，能通過不同途徑危害人體健康?；瘜W物質型污染——工礦業(yè)固體廢物病源體型污染——人畜糞便和生活垃圾(一)對人類健康的危害（二）對環(huán)境的危害1、侵占土地：堆放1萬噸垃圾占地1畝。1994年，我國僅工礦業(yè)廢渣、煤矸石、尾礦堆積量就有66億噸，占地90萬畝。2、污染土壤

廢物直接進入土壤造成污染，有害成分經風化雨淋地表徑流等進入土壤造成污染。白色污染3、污染水體

有害成分隨地面徑流或隨風飄遷落入水體、隨滲濾液進入土壤使地下水污染。4、污染空氣

細小的顆粒垃圾隨風漂浮、垃圾分解釋放有毒氣體、焚燒法處理固體廢物也會污染大氣。5、影響環(huán)境衛(wèi)生固體廢物綜合處理率低，環(huán)境污染嚴重，對人體健康構成威脅。1234“三化”原則“減量化”“資源化”

“無害化”“3C”原則“Clean”“Cycle”“Control”全過程管理原則“3R”原則“Reduce”“Reuse”“Recycle”

末端治理首端治理首端治理《固廢法》確定了廢物污染防治的“三化”原則和“全過程”管理原則固體廢物管理原則第二節(jié)固體廢物的污染防治一、固體廢物污染防治的“三化”原則我國固體廢物污染控制工作起步較晚，開始于80年代初期。我國于80年代中期提出了以“資源化”、“無害化”、“減量化”作為控制固體廢物污染的技術政策，并確定今后較長一段時間內應以“無害化”為主。我國固體廢物處理利用的發(fā)展趨勢必然是從“無害化”走向“資源化”，“資源化”是以“無害化”為前提的，“無害化”和“減量化”則應以“資源化”為條件。(一)減量化1、定義減量化就是通過適宜的手段減少固體廢物數(shù)量、體積，并盡可能地減少固體廢物的種類、降低危險廢物的有害成分濃度、減輕或清除其危險特性等，從“源頭”上直接減少或減輕固體廢物對環(huán)境和人體健康的危害，最大限度地合理開發(fā)和利用資源和能源的各種有效措施。是防治固體廢物污染環(huán)境的優(yōu)先措施。（1）選用合適的生產原料。原料品味低、質量差，是固廢產生量大的主要原因。例如：高爐煉鐵（2）采用無廢或低廢工藝。例如：苯胺生產工藝（3）提高產品質量、使用壽命，提高物品重復利用次數(shù)。例如：商品包裝物的重復使用。（4）廢物綜合利用。是最根本、最徹底、也最理想的減量化過程。例如：城市垃圾、硫鐵礦燒渣的回收利用。2、減量化途徑目前苯胺生產工藝路線主要有硝基苯鐵粉還原法、苯酚氨化法和硝基苯催化加氫法，分別占苯胺總生產能力的5%、10%和85%，開發(fā)的新工藝路線中以苯直接胺化法較有前途，但與實現(xiàn)工業(yè)化還有一定距離。

1.硝基苯鐵粉還原法

鐵還原法該法是最早的苯胺工業(yè)生產方法，其污染環(huán)境，設備腐蝕嚴重，操作維護費用高，難以連續(xù)化生產，現(xiàn)已基本淘汰，目前只有拜爾在西維吉尼亞洲的新馬丁斯維勒的裝置采用此工藝。

2.苯酚胺化法

苯酚胺化的理論產率為99%，優(yōu)點是原料易得、生產方法簡單、催化劑廉價、產品質量好、“三廢”少，適于大規(guī)模連續(xù)生產，并可根據需要聯(lián)產二苯胺，但比硝基苯催化加氫工藝成本高，目前只有美國阿里斯特克化學公司和日本三井石油化學公司采用此工藝。

3.硝基苯催化加氫法氫還原法該法以硝基苯為原料，氫氣為還原劑，銅/硅、鎳或鉑/鈀為催化劑，以氫為還原劑，將硝基苯還原生成苯胺，理論產率為99%，我國全部采用該法生產。該法的硝化環(huán)節(jié)很關鍵，設備投資占總固定投資的50%

以上。硝基苯催化加氫生產主要采用混酸硝化法，可采用等溫或絕熱硝化工藝，等溫硝化能耗大，反應時間長，副產物多，收率低，產品質量差；絕熱硝化工藝突破了反應必須在低溫下恒溫操作的傳統(tǒng)觀念，物料停留時間短，副反應少，是當前最有前途的一種硝化技術。國外采用絕熱硝化工藝的公司較多，而國內的主流技術為等溫硝化工藝。胺化過程包括固定床氣相加氫、流化床氣相加氫以及硝基苯液相催化加氫工藝。除德國巴斯夫公司采用流化床外，其他公司多采用固定床反應器。我國除山東煙臺萬華聚氨酯集團有限公司采用固定床反應器外，其他公司均采用流化床反應器。

(二)資源化1、定義資源化就是指采用適當?shù)募夹g從固體廢物中回收有用組分和能源，加速物質和能源的循環(huán)，再創(chuàng)經濟價值的方法。一切廢物，都是尚未被利用的資源，是人類擁有的有限資源的一部分，不能隨意丟棄。工業(yè)發(fā)達國家已把固體廢物資源化納入資源和能源開發(fā)利用之中，逐步形成了一個新興的工業(yè)體系：資源再生工程。目前，日本、西歐各國固體廢物資源化率已達60%左右，我國仍很低。2、固體廢物資源化的范疇(1)物質回收，即處理廢棄物并從中回收可回收物如紙張、玻璃、金屬等物質；(2)物質轉化，即利用廢棄物制取新形態(tài)的物質，如利用廢玻璃和廢橡膠生產鋪路材料，利用爐渣生產水泥和其他建筑材料，利用有機垃圾生產堆肥和有機復混肥料等；(3)能量轉化，即從廢物處理過程中回收能量，如通過可燃垃圾的焚燒處理回收熱量，進一步發(fā)電，利用可降解垃圾的厭氧消化產生沼氣，作為能源向居民或企業(yè)供熱或發(fā)電等。(1)環(huán)境效益高。減少廢物堆置場地和廢物貯放量。(2)生產成本低。廢鋁煉鋁比用鋁礬土煉鋁能減少能源90%-97%，減少空氣污染95%，減少水質污染97%。(3)生產效率高。如用鐵礦石煉1t鋼需8個工時，而廢鐵只需要2-3個工時。(4)能耗低。用廢鋼煉鋼比用鐵礦石煉鋼可節(jié)約能耗74%。3、固體廢物資源化的優(yōu)勢4、固體廢物資源化途徑（一）提取各種有價組分：有色金屬渣和化工渣中提取多種金屬。（二）生產建筑材料：是一條固體廢物消耗量最大的利用途徑，且一般不會產生二次污染問題?？缮a的建筑材料主要包括以下幾種：生產碎石，水泥、硅酸鹽建筑制品、鑄石和微晶玻璃、礦渣棉和輕質骨料。還可以用來生產陶瓷、玻璃、耐火材料等。（三）生產農肥：如利用可降解廢物進行堆肥；工業(yè)廢物生產肥料或直接用于農肥(注意有毒物質的檢測和去除)。（四）回收能源：如產生蒸汽、沼氣、回收油、發(fā)電和直接作為燃料。（五）取代某種工業(yè)原料：如煤矸石代替焦炭作為能源生產磷肥；電石渣或合金冶煉中的硅鈣渣可代替石灰直接用于工業(yè)民用建筑中或作為硅酸鹽建筑制品的原料；赤泥和粉煤灰經加工可作為塑料制品的填充劑等。(三)無害化無害化是指對已產生又無法或暫時尚不能資源化利用的固體廢物，經過物理、化學或生物方法，進行對環(huán)境無害或低危害的安全處理、處置，達到廢物的消毒、解毒或穩(wěn)定化，以防止并減少固體廢物的污染危害。例如：垃圾的焚燒、衛(wèi)生填埋、堆肥、糞便的厭氧發(fā)酵、有害廢物的熱處理和解毒處理等。

二、固體廢物的全過程管理原則《固廢法》確立了對固體廢物進行全過程管理的原則，對固體廢物從產生、收集、運輸、利用、貯存、處理和處置的全過程及各個環(huán)節(jié)都實行控制管理和開展污染防治，故亦稱為“從搖籃到墳墓”的管理原則。這主要是基于固體廢物從其產生到最終處置的全過程中的各個環(huán)節(jié)都有產生污染危害的可能性，如固體廢物焚燒處理中產生的空氣污染、固體廢物土地填埋處理中產生的滲濾液對地下水體的污染，因而有必要對整個過程及其每一個環(huán)節(jié)都實施控制和監(jiān)督。(一)管理體系我國的固體廢物管理體系是以環(huán)境保護主管部門為主，結合有關的工業(yè)主管部門以及城市建設主管部門，共同對固體廢物實行全過程管理。1、各級環(huán)保主管部門對固體廢物污染環(huán)境的防治工作實施統(tǒng)一監(jiān)督管理。2、國務院有關部門、地方人民政府有關部門在各自的職責范圍內負責固體廢物污染環(huán)境防治的監(jiān)督管理工作。3、各級人民政府環(huán)境衛(wèi)生行政主管部門負責城市垃圾的清掃、貯存、運輸和處置的監(jiān)督管理工作。(二)管理制度1、分類管理制度2、工業(yè)固體廢物申報登記制度3、固體廢物污染環(huán)境影響評價制度及其防治設施的“三同時”制度4、排污收費制度5、限期治理制度6、進口廢物審批制度7、危險廢物行政代執(zhí)行制度8、危險廢物經營許可證制度9、危險廢物轉移報告制度(三)污染控制標準1、分類標準：主要包括《國家危險廢物名錄》、《危險廢物鑒別標準》、《城市垃圾產生源分類及垃圾排放》等2、監(jiān)測標準：主要包括固體廢物的樣品采集、樣品處理以及樣品分析方法的標準。如《固體廢物浸出毒性測定方法》3、污染控制標準：固廢管理標準中最重要的標準，是環(huán)境影響評價等一系列管理制度的基礎。它分為兩類：一是廢物處置控制標準，如《含多氯聯(lián)苯廢物污染控制標準》；二是設施控制標準，如《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準》。4、綜合利用標準：為推行綜合利用，并避免在綜合利用中產生二次污染，將制定一系列有關固體廢物綜合利用的規(guī)范和標準。首批將要制定的綜合利用標準包括有關電鍍污泥、含鉻廢渣、磷石膏等廢物綜合利用的規(guī)范和技術規(guī)定。以后，還將根據技術的成熟程度陸續(xù)制定有關各種廢物綜合利用的標準。第三節(jié)固體廢物資源化方法與途徑一、固體廢物資源化方法(處理與處置方法)二、固體廢物資源化途徑三、固體廢物的綜合處理一、固體廢物資源化方法固體廢物處理（treatmentofsolidwaste)是通過物理、化學、生物等不同方法，使固體廢物轉化為適于運輸、貯存、資源化利用以及最終處置的一種過程。包括：物理處理方法、化學處理方法、生物處理方法。(一)物理處理方法

物理處理是通過濃縮或相變化改變固體廢物結構，但不破壞固體廢物組成的一種處理方法，包括壓實、破碎、篩分、分選、脫水、蒸發(fā)、萃取、吸附等工序，主要作為資源化的預處理技術。固體廢棄物的預處理1、壓實：通過外力加壓于松散的固體廢物，以縮小其體積，使固體廢物變得密實的操作簡稱為壓實。垃圾立式壓縮機2、破碎：在外力作用下破壞固體廢物質點間的內聚力使大塊的固體廢物分裂為小塊的過程。作用：減小固體廢物的顆粒尺寸；降低空隙率、增大廢物容重，有利于后續(xù)處理與資源化利用。3、脫水：凡含水率超過90%的固體廢物，必須先脫水減容，以便于包裝、運輸與資源化利用。4．分選固體廢物的分選就是將固體廢物中各種可回收利用廢物或不利于后續(xù)處理工藝要求的廢物組分采用適當技術分離出來的過程。

磁選利用固體廢物中各種物質的磁性差異在不均勻磁場中進行分選的一種處理方法。電選是利用固體廢物中各種組分在高壓電場中電性的差異而實現(xiàn)分選的方法。摩擦與彈跳分選根據固體廢物中各組分摩擦系數(shù)和碰撞系數(shù)的差異，在斜面上運動或與斜面碰撞彈跳時產生不同的運動速度和彈跳軌