固体废物的处理
固体废料(或称废物)的处理是指将固体废物经过物理、化学或生物学等途径,达到减量化、无害化或部分资源化,以便于运输、利用、贮存或最终处置的过程。处理并非彻底消除了固体废物的危害,只是部分解决问题。按所用处理方法的原理可分为物理处理、化学处理、生物处理、热处理和固化处理。
(1)物理处理
通过浓缩或相的变化改变固体废物的结构,且不破坏固体废物的化学组成,使之成为便于运输、贮存、利用或处置的形态。固体废物的物理处理通常作为后续处理处置或资源化前的一种须处理过程,常用的有压实、破碎、分选、浓缩、脱水等。
压实是利用机械的方法增加固体废物的聚集程度,增大容重和减小体积的过程。进行固体废物压实处理的机械称为压实器。固体废物的破碎过程是减少其颗粒尺寸,使之质地均匀,降低孔隙率和增大容重的过程。固体废物的分选是指依据固体废物的粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性和表面润湿性等的不同,将其中可回收利用或不利于后续处理处置工艺要求的成分分离出来的过程。固体废物分选按其性质的不同可分为:筛分、重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、摩擦及弹性分选和浮选等。固体废物浓缩是含水量很高的废物(如污泥)在进行脱水前的预处理。其目的是去除污泥中的间隙水,减小污泥的体积。常用的浓缩方法有重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩。对于含水率高的固体废物如污泥,为便于其后续处理处置和资源化,必须对其进行脱水处理。常见的脱水处理为真空过滤脱水、压滤脱水和离心脱水。脱水后,有些处理和资源化工艺要求对固体废物进行干燥处理。
(2)化学处理
采用化学方法破坏固体废物中的有害成分从而达到无害化,或将其转变成适于进一步处理处置的形态,使固体废物发生化学转化从而回收物质和能源的处理方法。此类方法适于处理所含成分单一或所含几种化学成分特性相似的废物,包括中和、氧化-还原、化学沉淀和化学溶出等方法。
中和是根据酸碱中和原理和质量守恒定律,可以将固体废物的pH调整到可接受的范围或中性。主要用于化工、冶金、电镀与金属表而处理等工业中产生的酸、碱性泥渣。氧化-还原是通过氧化-还原化学处理,将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒成分转化为无毒或低毒,且具有化学稳定性的成分,以便后续处理处置和进行资源回收。化学沉淀是工业废水(如电镀废水、制革业中的合格废水等)中的重金属通常采用添加化学试剂如碱、络合剂等使之产生化学沉淀而去除。例如,用生石灰、氧化镁或苛性钠提高溶液的pH,使金属离子的溶解度降低,并形成金属氢氧化物沉淀。化学溶出是将固体废物加入液体溶剂内,使废物中的某一种或几种有用的金属溶解于液体溶剂中,以便后续工序从溶液中提取有用金属。该法在固体废物有用金属的回收中经常使用,如可用盐酸溶出固体废物中的铬、铜、镍、锰等。
(3)生物处理
利用微生物分解固体废物中可降解的有机物,从而达到无害化或综合利用的目的,成通过一些特异性微生物的作用,使固体废物性质发生改变,有利于有害成分的溶出。与化学处理相比,生物处理比较经济,现已被广泛用于固体废物的处理。按其对氧气的需求程度分为厌氧处理、兼性厌氧处理和好氧处理。固体废物实际处理中常用的生物处理方法有沼气发酵、堆肥、生物溶出。
沼气发酵是有机物质在厌氧条件下,经微生物的分解作用而产生沼气的过程。适于进行沼气发酵的固体废物是有机物含量较高的有机固体废物,如人畜的粪便、污水处理厂的污泥、城市有机垃圾、作物的秸秆等。产生的沼气是清洁的能源,沼液和沼渣可作为饵料、肥料,沼渣可作为食用菌的栽培基质。
堆肥分厌氧堆肥和好氧堆肥两种。好氧堆肥应用最为普遍,是有机废物在好氧微生物作用下,发生降解,并同时使有机物发生生物稳定作用(向稳定的腐殖质方向转化)的过程。好氧堆肥过程中能产生55℃以上的高温,持续时间可超过1周,能杀灭寄生虫卵和病原菌等。堆肥的原料与沼气发酵相同,堆肥的产品可用作园林花卉的基质和有机肥。
生物溶出,常见的有生物沥浸(以前也称为生物淋滤或生物沥滤处理),主要是利用嗜酸性硫杆菌在氧化无机物质如亚铁和还原性硫的过程中产生的氧化作用并导致介质pH值下降,而使固体废物中的重金属活化、溶解进入溶液中,经过脱水即可除去固体废物中的重金属溶液中的重金属可回收利用。目前,南京农业大学已成功采用该方法处理制革污泥和城市污泥,因为该方法还同时具有对污泥的调理作用,极大地改善污泥的脱水性能。
(4)热处理
通过高温破坏和改变固体废物的组成和结构,以同时达到减量化、无害化和资源化的目的,包括焚烧、热解、焙烧、烧结和湿式氧化等。焚烧是对固体废物进行有控制的燃烧,并获得能源的一种资源化方法。固体废物经焚烧处理能同时达到减量化、无害化和资源化。固体废物的焚烧在焚烧炉中进行,焚烧炉的种类主要有炉排式、流化床和回转窑焚烧炉等几种。热解是大多数有机化合物具有热不稳定性,在缺氧与高温条件下发生裂解,形成分子质量较小的气态、液态和固态产物的过程。产生的气态产物和液态产物可作为燃料气和燃料油。适于热解处理的固体废物有废塑料、废橡胶、城市垃圾、农业固体废物及污泥等。
(5)固化处理
采用惰性的材料(固化基材)将有害废物固定或包覆起来以降低其对环境的危害,因而能较安全地运输和处置的一种处理过程。适于固化处理的固体废物主要是危险废物和放射性废物,它常是危险废物和放射性废物进行安全填埋或浅(深)地层埋藏处置前的预处理。按使用的固化剂的不同分为水泥固化、沥青固化、塑料固化和玻璃固化等。
固体废弃物的处理方法与工艺过程,看以下图片
2.1传统处理方法
2.1.1土地填埋
土地填埋法是在地面上建造经过特殊防渗透工艺处理的相对封闭的设施内贮存固体废弃物,防止其污染土壤或水体。土地填埋法的优点是处理量大、便于管理、成本低廉及适应性强,常用于经济不够发达而土地资源丰富的地区。但在填埋过程中可能会产生重金属或其他环境污染物,填埋后产生的渗滤液也是一个不可忽视的污染源,其中含有高浓度的有机污染物及重金属。
2.1.2焚烧法
焚烧法是使固体废物与空气发生化学反应,最终生成水、二氧化碳与灰烬,经过净化后排入大气。焚烧法处理后,残余灰烬仅占原体积的5%,可以有效减小占地面积。而且焚烧可产生大量热,可用于发电和供暖等,多用于人口稠密、土地资源不足的区域。但对焚烧法会产生大气污染物,同时产生的飞灰中还存在多环芳烃等有毒有机污染物,因此需要加装尾气处理装置。
2.1.3好氧堆肥法
好氧堆肥法是指微生物在有氧条件下中通过生物化学反应对固体废弃物进行分解,将有毒物质转变为无毒物质,最终将固体废弃物转化为类腐殖质物质的方法。堆肥法常用于处理城市生活垃圾,产物可用于农业耕作中作肥料或土壤改良剂,优点是成本低、易操作,能实现固体废弃物的资源化利用。但堆肥过程中存在重金属的积累与富集,可能使重金属元素通过食物链进入人类体内,从长远角度看会带来不可忽视的环境风险。
2.2新式处理方法
2.2.1热解法
热解法是在无氧或缺氧的条件下对固体废物进行加热蒸馏,使其高温裂解,冷凝后生成新的固体、液体、气体物质,并从中提取可燃气体、液态油、固体燃料的方法。
热解法处理后残渣较少,可有效降低固体废弃物的体积,且由于反应条件为无氧或缺氧[1]。因此,向大气中排放的污染物较少,同时重金属、S等有毒元素被固定在炭黑等固体产物中,防止它们在环境中转移从而对人体造成危害。
2.2.2蚯蚓处理技术
蚯蚓处理技术一般用于处理生活垃圾、农林废弃物与畜禽粪便。蚯蚓通过砂囊和消化道对有机物进行研磨、破碎,一方面可以通过自身的同化代谢将有机物降解,另一方面可以释放出N、P、K等营养元素促进植物生长。蚯蚓处理技术的优点是环境影响小,对有机物消化彻底使大量农业副产品得到有效利用,避免了资源浪费。但它同时要考虑到如何选择喜好有机物质且耐高温的蚯蚓品种并为蚯蚓提供适宜的生存条件。
3固体废物资源化利用措施
固体废物种类众多,根据《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,大致可将固体废物分为城市生活垃圾、工业固体物和危险废物。
3.1城市生活垃圾资源化利用
在城市化进程中,固体废物的产生不可避免,针对产生的生活垃圾等固体废物进行资源化利用方式也多种多样。例如,通过焚烧回收热量,通过热解回收燃料和气体,通过厌氧发酵回收沼气,并产生生物肥料。(1)通过收集高热量固体废物经受高温热处理,固体废物中的可燃成分与氧气反应释放热量,再以热能形式将这些热量进行回收,作为城市供热使用。(2)热解是利用固体废物中的热不稳定性使其在缺氧或厌氧条件下热分解以产生可燃气体,油和固体碳[2]。(3)生物发酵则是将城市垃圾等有机物进行厌氧发酵,经过产酸阶段和产甲烷阶段,进而生成沼气,可作为照明、热源等资源使用。
3.2工业固体废弃物资源化利用
工业固体废弃物资源化的利用是实现中国经济健康发展的重要途径之一。目前,我国工业固体废物资源化利用主要包括以下几种方法:(1)生产建材;(2)回收或利用其中的有用成分,开发新产品,以取代某些工业原料;(3)筑路、筑坝与回填;(4)生产农肥和土壤改良。例如:工业固体废物中的塑料,树脂,橡胶等可通过热解产生可燃气体如氢气。纯碳或聚合的聚合物碳质材料,以及甲醇等燃料油;高炉渣、煤灰等固体废物可以作为建筑原材料或吸附材料等实现资源再利用;大力回收旧家用电器和电子废物,将其重新拆解利用,从源头以尽量减少废物的发生[3]。
3.3危险废物资源化处理
一直以来,危险废物的处置一般都采用安全填埋、固化法、化学法以及高温焚烧等方式,综合利用效率很低。随着我国固体废物综合利用技术的不断发展,危险废物资源化的利用技术也得到空前发展,在重金属、污泥、电子废弃物方面都有长足发展。在电子废弃物方面,随着我国电子经济的飞速发展,越来越多的电子产品生产,也越来越多的电子废弃物产生,将电子废弃物进行拆解、物理分选后,采用超声协同技术进行浸出回收,将有效利用电子废弃产品。在危废污泥方面,采用水泥窑协同处置是近年广泛使用的一种技术[4]。污泥通过不同方式的前处理,进入水泥窑高温煅烧,不仅可以去除粉煤灰中的二恶英,还可以固化重金属。飞灰经过处理后能够代替水泥原材料,从而能够循环利用废物。在重金属方面,利用热等离子技术和熔融技术,将重金属富集和分离,起到回收利用的目的。
压实是一种通过对废物实行减容化、降低运输成本、延长填埋寿命的预处理技术。
适用范围:适于压实减少体积处理的固体废弃物,如汽车、易拉罐、塑料瓶等。
非适用范围:某些可能引起操作问题的废弃物,如焦油、污泥或液体物料,一般不宜作压实处理。
破碎技术——“大化小”的最直接处理方法
为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形减小,必须预先对固体废弃物进行破碎处理,经过破碎处理的废物,由于消除了大的空隙,不仅尺寸大小均匀,而且质地也均匀,在填埋过程中另令压实。
破碎方法:冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等,此外还有专有的低温破碎和混式破碎等。
分选技术——固废资源化、减量化的重要手段
分选的基本原理是利用物料的某些性方面的差异,将其分离开。一方面,通过分选将有用的充分选出来加以利用,将有害的充分分离出来;另一方面,将不同粒度级别的废弃物加以分离。例如,利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分离;利用粒径尺寸差别进行分离;利用比重差别进行分离等。
分类:手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。
固化处理技术——最实用的处理方法
固化技术是通向废弃物中添加固化基材,使有害固体废物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程,经过处理的固化产物应具有良好的抗渗透性、良好的机械性以及抗浸出性、抗干湿、抗冻融特性。
分类:沉固化、沥青固化、玻璃固化及胶质固化等。
焚烧和热解技术——有害变无害
焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程,好处是大量有害的废料分解而变成无害的物质。由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加,采用焚烧方法处理固体的废弃物,利用其热能已成为必须的发展趋势,以此种处理方法,固体废弃物占地少,处理量大,在保护环境、焚烧厂多设在10万人以上的大城市,并设有能量回收系统。
生物处理技术——最有效的“分解式”
生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料,还可以用来从废品和废渣中提取金属,是固化废物资源化的有效的技术方法。
应用:堆肥、制沼气、废纤维素制糖、废纤维生产饲料、生物浸出等。
⑵污染大气。固体废弃物中的干物质或轻质随风飘扬,会对大气造成污染。焚烧法是处理固体废弃物目前较为流行的方式,但是焚烧将产生大量的有害气体和粉尘,一些有机固体废弃物长期堆放,在适宜的温度和湿度下会被微生物分解,同时释放出有害气体。
⑶污染土壤。土壤是许多细菌、真菌等微生物聚居的场所,这些微生物在土壤功能的体现中起着重要的作用,他们与土壤本身构成了一个平衡的生态系统,而未经处理的有害固体废物,经过风化、雨淋、地表径流等作用,其有毒液体将渗入土壤,进而杀死土壤中的微生物,破坏了土壤中的生态平衡,污染严重的地方甚至寸草不生。
⑷侵占土地。不断增加的产生量相当迅速,许多城市利用大片地城郊边缘的农田来堆放它们,难怪科学家从卫星拍回的地球照片上,围绕着城市的大片白色垃圾是那么显眼
固体废弃物处理通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程。固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化。目前采用的主要方法包括压实、破碎、分选、固化、焚烧、生物处理等。
(1)压实技术压实是一种通过对废物实行减容化,降低运输成本、延长填埋场寿命的预处理技术。压实是一种普遍采用的固体废弃物预处理方法。如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理。适于压实减少体积处理的固体废弃物还有垃圾、松散废物、纸带、纸箱及某些纤维制品等。对于那些可能使压实设备损坏的废弃物不宜采用压实处理,某些可能引起操作问题的废弃物,如焦油、污泥或液体物料,一般也不宜作压实处理。
(2)破碎技术为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形尺寸减小,预先必须对固体废弃物进行破碎处理。经过破碎处理的废物,由于消除了大的空隙,不仅使尺寸大小均匀,而且质地也均匀,在填埋过程中更容易压实。固体废弃物的破碎方法很多,主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等,此外还有专用的低温破碎和湿式破碎等。
(3)分选技术固体废物分选是实现固体废物资源化、减量化的重要手段,通过分选将有用的充分选出来加以利用,将有害的充分分离出来;另一种是将不同粒度级别的废弃物加以分离。分选定基本原理是利用物料的某些性质方面的差异,将其分选开。例如利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分离;利用粒径尺寸差别进行分离;利用比重差别进行分离等。根据不同性质,可以设计制造各种机械对固体废弃物进行分选。分选包括手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。
(4)固化处理技术固化技术是通过向废弃物中添加固化基材,使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。理解的固化产物应具有良好的抗渗透性,良好的机械特性,以及抗浸出性、抗干—湿、抗冻—融特性。这样的固化产物可直接在安全土地填埋场处置,也可用做建筑的基础材料或道路的路基材料。固化处理根据固化基材的不同可以分为水泥固化、沥青固化、玻璃固化、自胶质固化等。
(5)焚烧和热解技术焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程。好处是把大量有害的废料分解而变成无害的物质。由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加,采用焚烧方法处理固体废弃物,利用其热能已成为必然的发展趋势。以此种处理方法固体废弃物,占地少,处理量大,在保护环境、提供能源等方面可取得良好的效果。欧洲国家较早采用焚烧方法处理固体废弃物,焚烧厂多设在10万人口以上的大城市,并设有能量回收系统。日本由于土地紧张,采用焚烧法逐渐增多。焚烧过程获得的热能可以用于发电。利用焚烧炉发生的热量,可以供居民取暖,用于维持温室室温等。目前日本及瑞士每年把超过65%的都市废料进行焚烧而使能源再生。但是焚烧法也有缺点,例如,投资较大,焚烧过程排烟造成二次污染,设备锈蚀现象严重等。
热解是将有机物在无氧或缺氧条件下高温(500-1000C)加热,使之分解为气、液、固三类产物。于焚烧法相比,热解法则是更有前途的处理方法。它的显著优点是基建投资少。
(6)生物处理技术生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化。种种技术可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料,还可以用来从废品和废渣中提取金属,是固体废物资源化的有效的技术方法。目前应用比较广泛的有:堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、废纤维饲料化、生物浸出等。
固体废物
入使用的食品罐头盒、饮料瓶等平均几个星期就成为废物,汽车平均九年半成为废物,建筑材料使用期限最长,但一百年或几百年后,也变成废物。废物是相对在某一过程或在某一方面没有使用价值,而并非在一切过程或一切方面都没有使用价值。某一过程的废物,往往是另一过程的原料,所以废物又有“放在错误地点的原料”之称。
目录[隐藏] • 定义
• 分类和构成
• 污染
• 处理与利用
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固体废物-定义
凡人类一切活动过程产生的,且对所有者已不再具有使用价值而被废弃的固态或半固态物质,通称为固体废物。
固体废物
各类生产活动中产生的固体废物俗称废渣生活活动中产生的固体废物则称为垃圾。"固体废物"实际只是针对原所 有者而言。在任何生产或生活过程中,所有者对原料、商品或消费品,往往仅利用了其中某些有效成分,而对于原所有者不再具有使用价值的大多数固体废物中仍含有其它生产行业中需要的成分,经过一定的技术环节,可以转变为有关部门行业中的生产原料,甚至可以直接使用。可见,固体废物的概念随时、空的变迁而具有相对性。
固体废物-分类和构成
固体废物分类方法很多:按固体废物的化学性质分为有机废物和无机废物。按它的危害状况分为有害废物和一般
固体废物
废物。按它的形状分为固体的(颗粒状废物、粉状废物、块状废物)和泥状的(污泥)。通常为便于管理,按来源分为矿业固体废物、工业固体废物、城市垃圾、农业废弃物和放射性固体废物五类。矿业固体废物、工业固体废物、放射性固体废物也分别简称为矿业废物、工业废物、放射性废物。有人将矿业的、工业的和放射性的合称为工业废物;有人则将矿业和工业废物合称为矿物废料,放射性废物另为一类;也有人将固体废物仅分为工业废物和一般废物两类。 固体废物还可分为有毒和无毒的两大类。有毒有害固体废物是指具有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、放射性和传染性的固体、半固体废物。
矿业废物来自矿物开采和矿物选洗过程。工业废物来自冶金、煤炭、电力、化工、交通、食品、轻工、石油等工业的生产和加工过程。城市垃圾主要来自居民的消费、市政建设和维护、商业活动。农业废弃物主要来自农业生产和禽畜饲养。放射性废物主要来自核工业生产、放射性医疗和科学研究等。
固体废物-污染固体废物对环境的污染是多方面的。①对水体的污染:不少国家直接把固体废物倾倒入河流、湖泊、海洋,甚至
固体废物
把海洋投弃作为一种处置方法。美国70年代末将15%的污泥等废物投弃海洋。中国由于向水体投弃废物,80年代的江湖面积比50年代减少2000多万亩。固体废物进入水体,还影响水生生物的生存和水资源的利用。投弃海洋的废物会在一定海域造成生物的死区。废物堆或垃圾填地,经雨水浸淋,渗出液和滤沥会污染土地、河川、湖泊和地下水。②对大气的污染:固体废物堆中的尾矿、粉煤灰、干污泥和垃圾中的尘粒会随风飞扬,遇到大风,会刮到很远的地方。许多种固体废物本身或者在焚化时,会散发毒气和臭气。③对土壤的污染:固体废物及其渗出液和滤沥所含的有害物质会改变土质和土壤结构,影响土壤中微生物的活动,有碍植物根系生长,或在植物机体内积蓄。
固体废物的危害也是多方面的。许多种固体废物所含的有毒物质和病原体,除通过生物传播外,还以水、气为媒介传播和扩散,危害人体健康。英国从1394年几度流行鼠疫,都同垃圾处置不当有关。美国得克萨斯州一个废物公司的沙坑,由于废酸和含油废物的污染,周围26口水井水质变坏,发出恶臭,饮用后引起恶心、喉痛和头痛等病症。中国某铁合金厂的铬渣露天堆积,经雨水浸淋的溶液渗入地下水,致使厂区下游十多平方公里范围内的地下水遭到污染,污染中心区地下水每升含六价铬高达55毫克,超过饮用水容许含量一千多倍。1977年日本发生的公害事件中,因废弃物的违法投弃造成的为2489件,占公害事件总数的51.7%。矿业、工业所排出的大量废物堆置不当,还可能发生泥石流、塌方和滑坡,冲毁附近村镇,造成人身伤亡。例如1972年2月美国弗吉尼亚州的布法罗山谷,一场暴雨冲坏了煤矸石堆筑的蓄水库坝,使50万立方米的水和17万立方米的煤矸石奔泻而下,冲毁了800座房屋,造成116人死亡和4000人无家可归。固体废物消极排弃会占用大量土地,据统计,一些国家所占用的土地:美国为200万公顷,苏联为100万公顷,英国为60万公顷,波兰为50万公顷。中国仅工业废渣、煤矸石、尾矿堆积量达54亿吨,占地60多万亩。这样就出现了固体废物与工农业生产争地的矛盾。在按人口计算耕地面积少的国家,这种矛盾更为尖锐。
固体废物-处理与利用
对固体废物的基本处理方法固体废物处理技术涉及物理学、化学、生物学、机械工程等多种学科,主要处理技术
固体废物处理
有如下几方面:(1)固体废物的预处理。在对固体废物进行综合利用和最终处理之前,往往需要实行预处理,以便于进行下一步处理。预处理主要包括破碎、筛分、粉磨、压缩等工序。(2)物理法处理固体废物。利用固体废物的物理和物理化学性质,从中分选或分离有用或有害物质。根据固体废物的特性可分别采用重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、弹道分选、磨擦分选和浮选等分选方法。(3)化学法处理固体废物。通过固体废物发生化学转换回收有用物质和能源。煅烧、焙烧、烧结、溶剂浸出、热分解、焚烧、电力辐射都属于化学处理方法。(4)生物法处理固体废物。利用微生物的作用处理固体废物。其基本原理是利用微生物的生物化学作用,将复杂有机物分解为简单物质,将有毒物质转化为无毒物质。沼气发酵和堆肥即属于生物处理法。(5)固体废物的最终处理。没有利用价值的有害固体物质需进行最终处理。最终处理的方法有焚化法、填埋法、海洋投弃法等。固体废物在填埋和投弃海洋之前尚需进行无害化处理。
固体废物的处理方法
固体废弃物处理通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处
固体废物
置的过程。固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化。目前采用的主要方法包括压实、破碎、分选、固化、焚烧、生物处理等。
(1)压实技术:压实是一种通过对废物实行减容化,降低运输成本、延长填埋场寿命的预处理技术。压实是一种普遍采用的固体废弃物预处理方法。如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理。适于压实减少体积处理的固体废弃物还有垃圾、松散废物、纸带、纸箱及某些纤维制品等。对于那些可能使压实设备损坏的废弃物不宜采用压实处理,某些可能引起操作问题的废弃物,如焦油、污泥或液体物料,一般也不宜作压实处理。
(2)破碎技术:为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形尺寸减小,预先必须对固体废弃物进行破碎处理。经过破碎处理的废物,由于消除了大的空隙,不仅使尺寸大小均匀,而且质地也均匀,在填埋过程中更容易压实。固体废弃物的破碎方法很多,主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等,此外还有专用的低温破碎和湿式破碎等。
(3)分选技术:固体废物分选是实现固体废物资源化、减量化的重要手段,通过分选将有用的充分选出来加以利用,将有害的充分分离出来;另一种是将不同粒度级别的废弃物加以分离。分选定基本原理是利用物料的某些性质方面的差异,将其分选开。例如利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分离;利用粒径尺寸差别进行分离;利用比重差别进行分离等。根据不同性质,可以设计制造各种机械对固体废弃物进行分选。分选包括手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。
(4)固化处理技术:固化技术是通过向废弃物中添加固化基材,使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程。理解的固化产物应具有良好的抗渗透性,良好的机械特性,以及抗浸出性、抗干—湿、抗冻—融特性。这样的固化产物可直接在安全土地填埋场处置,也可用做建筑的基础材料或道路的路基材料。固化处理根据固化基材的不同可以分为水泥固化、沥青固化、玻璃固化、自胶质固化等。
(5)焚烧和热解技术:焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程。好处是把大量有害的废料分解而变成
固体废物焚烧炉
无害的物质。由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加,采用焚烧方法处理固体废弃物,利用其热能已成为必然的发展趋势。以此种处理方法固体废弃物,占地少,处理量大,在保护环境、提供能源等方面可取得良好的效果。欧洲国家较早采用焚烧方法处理固体废弃物,焚烧厂多设在10万人口以上的大城市,并设有能量回收系统。日本由于土地紧张,采用焚烧法逐渐增多。焚烧过程获得的热能可以用于发电。利用焚烧炉发生的热量,可以供居民取暖,用于维持温室室温等。目前日本及瑞士每年把超过65%的都市废料进行焚烧而使能源再生。但是焚烧法也有缺点,例如,投资较大,焚烧过程排烟造成二次污染,设备锈蚀现象严重等。
热解是将有机物在无氧或缺氧条件下高温(500-1000C)加热,使之分解为气、液、固三类产物。于焚烧法相比,热解法则是更有前途的处理方法。它的显著优点是基建投资少。
(6)生物处理技术:生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化。种种技术可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料,还可以用来从废品和废渣中提取金属,是固体废物资源化的有效的技术方法。目前应用比较广泛的有:堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、废纤维饲料化、生物浸出等。
固体废物
对于因技术原因或其他原因还无法利用或处理的固态废弃物,是终态固体废弃物。终态固体废弃物的处置,是控制固体废弃物污染的末端环节,是解决固体废弃物的归宿问题。处置的目的和技术要求是,使固体废弃物在环境中最大限度地与生物圈隔离,避免或减少其中的污染组成对环境的污染与危害。
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固体废弃物的概念和分类固体废弃物通常是指在生产建设、日常生活和其它活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物质,通俗地说,就是“垃圾”。固体废弃物主要包括城市生活固体废弃物、工业固体废弃物和农业废弃物。
⑴城市生活废弃物。城市生活固体废弃物主要是指在城市日常生活中或者为城市日常生活提供服务的活动中产生的固体废弃物,即城市生活垃圾,主要包括居民生活垃圾、医院垃圾、商业垃圾、建筑垃圾(又称渣土)。一般来说,城市每人每天的增圾量为1-2公斤,其多寡及成分与居民物质生活水平、习惯、废旧物资回收利用程度、市政建筑情况等有关。如国内的垃圾主要为厨房垃圾。有的城市生活固体废弃物来说,每年的产量就十分惊人。在18世纪中叶,世界人口仅有3%住在城市;到1950年,城市人口比例占29%;1985年,这个数字上升到41%。预计到2025年,世界人口的60%将住在城市或城区周围。这么多人住在或即将住在城市,而城市又是高度集中、环境被大大人工化的地区,城市垃圾所产生的污染极为突出。1980年各国处置城市垃圾情况国别
处置的城市垃圾数量(吨)美国160*106日本43.9*106德国32.6*106英国16.0*106法国15.5*106意大利14.0*106加拿大12.6*106
由表可知,一般来说,城市生活水平愈高,垃圾产生量愈大,在低收入国家的大城市,如加尔各答、卡拉奇和雅加达,每人每天产生0.5-0.8千克;在工业化国家的大城市,每人每天产生的垃圾通常1千克左右。
(2)工业固体废物是指在工业、交通等生产活动中产生的采矿废石、选矿尾矿、燃料废渣、化工生产及冶炼废渣等固体废物,又称工业废渣或工业垃圾。工业固体废物按照其来源及物理性状大体可分为六类。而依废渣的毒性又可分为有毒与无毒废渣两类,凡含有氟、汞、砷、铬、铅、氰等及其化合物和酚、放射性物质的均有毒废渣。
⑶农业废弃物。也称为农业垃圾,主要来自粪便以及植物秸杆类。
固体废弃物的污染未经处理的工厂废物和生活垃圾简单露天堆放,占用土地,破坏景观,而且废物中的有在成份通过刮风进行空气传播,经过下雨进入土壤、河流或地下水源,这个过程不是固体废弃物污染。
⑴污染水体。固体废物未经无害化处理随意堆放,将随天然降水或地表径流入河流、湖泊,长期淤积,使水面缩小,其有害成份的危害将是更大的。固体废物的有害成分,如汞(来自红塑料、霓虹灯管、电池、朱红印泥等)、镉(来自印刷、墨水、纤维、搪瓷、玻璃、镉颜料、涂料、着色陶瓷等)、铅(来自黄色聚乙烯、铅制自来水管、防锈涂料等)等微量有害元素,如处理不当,能随溶沥水进入土壤,从而污染地下水,同时也可能随雨水渗入水网,流入水井、河流以至附近海域,被植物摄入,再通过食物链进入人体,影响人体健康。我国个别城市的垃圾填埋场周围发现,地下水的浓度、色度、总细菌数、重金属含量等污染指标严重超标。
⑵污染大气。固体废弃物中的干物质或轻质随风飘扬,会对大气造成污染。焚烧法是处理固体废弃物目前较为流行的方式,但是焚烧将产生大量的有害气体和粉尘,一些有机固体废弃物长期堆放,在适宜的温度和湿度下会被微生物分解,同时释放出有害气体。
⑶污染土壤。土壤是许多细菌、真菌等微生物聚居的场所,这些微生物在土壤功能的体现中起着重要的作用,他们与土壤本身构成了一个平衡的生态系统,而未经处理的有害固体废物,经过风化、雨淋、地表径流等作用,其有毒液体将渗入土壤,进而杀死土壤中的微生物,破坏了土壤中的生态平衡,污染严重的地方甚至寸草不生。
⑷侵占土地。不断增加的产生量相当迅速,许多城市利用大片地城郊边缘的农田来堆放它们,难怪科学家从卫星拍回的地球照片上,围绕着城市的大片白色垃圾是那么显眼。5
固体废弃物的处理固体废弃物的处理通常是指物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程,固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化。有人认为固体废物是“三废”中最难处置的一种,因为它含有的成份相当复杂,其物理性状(体积、流动性、均匀性、粉碎程度、水份、热值等)也千变万化,要达到上述“无害化、减量化、资源化”目标会遇到相当大的麻烦,一般防治固体废物污染方法首先是要控制其产生量,例如,逐步改革城市燃料结构(包括民用工业)控制工厂原料的消耗,定额提高产品的使用寿命,提高废品的回收率等;其次是开展综合利用,把固体废物作为资源和能源对待,实在不能利用的则经压缩和无毒处理后成为终态固体废物,然后再填埋和沉海,目前主要采用的方法包括压实、破碎、分选、固化、焚烧、生物处理等。
⑴压实技术。压实是一种通过对废物实行减容化、降低运输成本、延长填埋寿命的预处理技术,压实是一种普遍采用的固体废弃物的预处理方法,如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理,适于压实减少体积处理的固体废弃物,不宜采用压实处理,某些可能引起操作问题的废弃物,如焦油、污泥或液体物料,一般也不宜作压实处理。
⑵破碎技术。为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形减小,必须预先对固体废弃物进行破碎处理,经过破碎处理的废物,由于消除了大的空隙,不仅尺寸大小均匀,而且质地也均匀,在填埋过程中另令压实。固体废弃物的破碎方法很多,主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等此外还有专有的低温破碎和混式破碎等。
⑶分选技术。固体废物分选是实现固体废物资源化、减量化的重要手段,通过分选将有用的充分选出来加以利用,将有害的充分分离出来;另一种是将不同粒度级别的废弃物加以分离,分选的基本原理是利用物料的某些性方面的差异,将其分离开。例如,利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分离;利用粒径尺寸差别进行分离;利用比重差别进行分离等。根据不同性质,可设计制造各种机械对固体废弃物进行分选,分选包括手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。
⑷固化处理技术。固化技术是通向废弃物中添加固化基材,使有害固体废物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程,经过处理的固化产物应具有良好的抗渗透性、良好的机械性以及抗浸出性、抗干湿、抗冻融特性,固化处理根据固化基材的不同可分为沉固化、沥青固化、玻璃固化及胶质固化等。
⑸焚烧和热解技术。焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程,好处是大量有害的废料分解而变成无害的物质。由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加,采用焚烧方法处理固体的废弃物,利用其热能已成为必须的发展趋势,以此种处理方法,固体废弃物占地少,处理量大,在保护环境、焚烧厂多设在10万人口以上的大城市,并设有能量回收系统。日本由于土地紧张,采用焚烧法逐渐增多,焚烧过程获得的热能可以用于发电,利用焚烧炉生产的热量,可以供居民取暖,用于维持温室室温等。目前日本及瑞士每年把超过65%的都市废料进行焚烧而使能源再生。但是焚烧法也有缺点,如投资较大,焚烧过程排烟造成二次污染,设备锈蚀现象严重等。热解是将有机物在无氧或缺氧条件下高温(500℃-1000℃)加热,使之分解为气、液、固三类产物,与焚烧法相比,热解法则是更有前途的处理方法,它最显著的优点是基建投资少。
⑹生物处理技术。生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料,还可以用来从废品和废渣中提取金属,是固化废物资源化的有效的技术方法,目前应用比较广泛的有:堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、废纤维饲料化、生物浸出等。
固体废弃物的回收价值如果我们将垃圾分类回收,便可得到大范围资源化综合利用的事半功倍之效。回收工作取决于分类的程度和垃圾的累积量,固体废物的回收有着重大的历史意义。
固体废物分选,就是把固体废物中可回收利用的或不利于后续处理、处置工艺要求的物粒分离出来。这是继破碎以后固体废物处理过程中重要的处理环节之一。根据废物的物理和物理化学性质不同,主要有以下分选方法:筛分、重力分选、磁力分选、静电分选、光电分选、涡电流分选、浮选、弹性分选、摩擦分选等。
(1)筛分。筛分亦称筛选,是利用具有不同粒度分布的固体物料之粒度差别,将物料中小于筛孔的细粒物料透过筛网,而大于筛孔的粗粒物料留在筛网上面,完成粗、细料分离的过程。影响筛分效率的因素,包括振动方式、振动频率、振动方向、筛子角度、粒子反弹力差异、筛孔数目及与筛孔大小相近的粒子占总粒子的百分数等。筛分设备有固定筛、振动筛和滚筒筛等。它们通常被组装于其它分选设备中,或者和其它分选设备串联使用。筛分技术在固体废物资源回收和利用方面应用很广泛。
(2)重力分选。重力分选是根据混合固体废物在介质中的密度差进行分选的一种方法。不同密度的固体废物颗粒在同一运动介质中,由于受到重力、介质动力和机械力的共同作用,使具有相同密度的粒子群产生松散分层和迁移分离,从而得到不同密度的产品。固体颗粒只有在运动的介质中才能分选。重力分选介质可以是空气、水,也可以是重液(密度大于水的液体)和重悬浮液(由高密度的固体微粒和水组成)等。
(3)磁力分选。磁力分选技术是借助磁选设备产生的磁场使铁磁物质组分分离的一种方法。固体废物包括各种不同的磁性组分,当这些不同磁性组分物质通过磁场时,由于磁性差异,受到的磁力作用互不相同,磁性较强的颗粒会被带到一个非磁性区而脱落下来,磁性弱或非磁性颗粒,仅受自身重力和离心力的作用而掉落到预定的另一个非磁性区内,从而完成磁力分选过程。固体废物的磁力分选主要用于从固体废物中回收或富集黑色金属(铁类物质)。磁场强弱不同的磁选设备可选出不同磁性组分的固体废物。固体废物的磁选设备根据供料方式的不同,可分为带式磁选机和辊筒式磁选机两大类。
(4)静电分选。静电分选技术是利用各种物质的电导率、热电效应及带电作用的差异而进行物料分选的方法。可用于各种塑料、橡胶和纤维纸、合成皮革、胶卷、玻璃与金属等物料的分选。例如给两种不同性能的塑料混合物加以电压,使一种塑料带负电,另一种带正电,就可以使两者得以分离。
(5)涡电流分选。涡电流分选技术是从固体废物中将非磁性导电金属(如钢、铝、锌等)分选出来的分选技术。当含有非磁性导电金属的固体废物流以一定的速度通过一个交变磁场时,这些非磁性导电金属内部会感生涡电流,并对产生涡流的金属块形成一个电磁排斥力。作用于金属上的电磁排斥力取决于金属的电阻率、导磁率、磁场密度的变化速度以及金属块的形状尺寸等,因而利用此原理可使一些有色金属从混合废物中分离出来。
(6)浮选。浮选是在固体废物与水调制的料浆中加入浮选药剂,并通入空气形成无数细小气泡,使欲选物质颗粒粘附在气泡上,随气泡上浮于料浆表面成为泡沫层,然后刮出回收;不浮的颗粒仍留驻料浆内,通过适当处理后废弃。固体废物浮选主要是利用欲选物质对气泡粘附的选择性。其中有些物质表面的疏水性较强,容易粘附在气泡上,而另一些物质表面亲水,不易粘附在气泡上。物质表面的亲水、疏水性能,可以通过浮选药剂的作用而加强。因此,在浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件。在我国,浮选法已应用于从粉煤灰中回收炭,从煤矸石中回收硫铁矿,从焚烧炉灰渣中回收金属。
固体废物处理技术涉及物理学、化学、生物学、机械工程等多种学科,主要处理技术有如下几方面: (1) 固体废物的预处理。在对固体废物进行综合利用和最终处理之前,往往需要实行预处理,以便于进行下一步处理.预处理主要包括破碎、筛分、粉磨、压缩等工序。(2) 物理法处理固体废物。利用固体废物的物理和物理化学性质,从中分选或分离有用或有害物质,根据固体废物的特性可分别采用重力分选、磁力分选、电力分选、光电分选、弹道分选、磨擦分选和浮选等分选方法。(3) 化学法处理固体废物。通过固体废物发生化学转换回收有用物质和能源.煅烧、焙烧、烧结、溶剂浸出、热分解、焚烧、电力辐射都属于化学处理方法。(4) 生物法处理固体废物。利用微生物的作用处理固体废物,其基本原理是利用微生物的生物化学作用,将复杂有机物分解为简单物质,将有毒物质转化为无毒物质,沼气发酵和堆肥即属于生物处理法。(5) 固体废物的最终处理,没有利用价值的有害固体物质需进行最终处理,最终处理的方法有焚化法、填埋法、海洋投弃法等.固体废物在填埋和投弃海洋之前尚需进行无害化处理.。
固体废弃物处理通常是指通过物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程.固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化.目前采用的主要方法包括压实、破碎、分选、固化、焚烧、生物处理等。
(1)压实技术压实是一种通过对废物实行减容化,降低运输成本、延长填埋场寿命的预处理技术.压实是一种普遍采用的固体废弃物预处理方法.如汽车、易拉罐、塑料瓶等通常首先采用压实处理.适于压实减少体积处理的固体废弃物还有垃圾、松散废物、纸带、纸箱及某些纤维制品等.对于那些可能使压实设备损坏的废弃物不宜采用压实处理,某些可能引起操作问题的废弃物,如焦油、污泥或液体物料,一般也不宜作压实处理。
(2)破碎技术为了使进入焚烧炉、填埋场、堆肥系统等废弃物的外形尺寸减小,预先必须对固体废弃物进行破碎处理.经过破碎处理的废物,由于消除了大的空隙,不仅使尺寸大小均匀,而且质地也均匀,在填埋过程中更容易压实.固体废弃物的破碎方法很多,主要有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎等,此外还有专用的低温破碎和湿式破碎等.
(3)分选技术固体废物分选是实现固体废物资源化、减量化的重要手段,通过分选将有用的充分选出来加以利用,将有害的充分分离出来;另一种是将不同粒度级别的废弃物加以分离.分选定基本原理是利用物料的某些性质方面的差异,将其分选开.例如利用废弃物中的磁性和非磁性差别进行分离;利用粒径尺寸差别进行分离;利用比重差别进行分离等.根据不同性质,可以设计制造各种机械对固体废弃物进行分选.分选包括手工捡选、筛选、重力分选、磁力分选、涡电流分选、光学分选等。
(4)固化处理技术固化技术是通过向废弃物中添加固化基材,使有害固体废弃物固定或包容在惰性固化基材中的一种无害化处理过程.理解的固化产物应具有良好的抗渗透性,良好的机械特性,以及抗浸出性、抗干—湿、抗冻—融特性.这样的固化产物可直接在安全土地填埋场处置,也可用做建筑的基础材料或道路的路基材料.固化处理根据固化基材的不同可以分为水泥固化、沥青固化、玻璃固化、自胶质固化等。
(5)焚烧和热解技术焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程.好处是把大量有害的废料分解而变成无害的物质.由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加,采用焚烧方法处理固体废弃物,利用其热能已成为必然的发展趋势.以此种处理方法固体废弃物,占地少,处理量大,在保护环境、提供能源等方面可取得良好的效果.欧洲国家较早采用焚烧方法处理固体废弃物,焚烧厂多设在10万人口以上的大城市,并设有能量回收系统.日本由于土地紧张,采用焚烧法逐渐增多.焚烧过程获得的热能可以用于发电.利用焚烧炉发生的热量,可以供居民取暖,用于维持温室室温等.目前日本及瑞士每年把超过65%的都市废料进行焚烧而使能源再生.但是焚烧法也有缺点,例如,投资较大,焚烧过程排烟造成二次污染,设备锈蚀现象严重等.
热解是将有机物在无氧或缺氧条件下高温(500-1000C)加热,使之分解为气、液、固三类产物.于焚烧法相比,热解法则是更有前途的处理方法.它的显著优点是基建投资少。
(6)生物处理技术生物处理技术是利用微生物对有机固体废物的分解作用使其无害化.种种技术可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料,还可以用来从废品和废渣中提取金属,是固体废物资源化的有效的技术方法.目前应用比较广泛的有:堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、废纤维饲料化、生物浸出等。
对于因技术原因或其他原因还无法利用或处理的固态废弃物,是终态固体废弃物.终态固体废弃物的处置,是控制固体废弃物污染的末端环节,是解决固体废弃物的归宿问题.处置的目的和技术要求是,使固体废弃物在环境中最大限度地与生物圈隔离,避免或减少其中的污染组成对环境的污染与危害.。
终态固体废弃物可分为海洋处置和陆地处置两大类。
(1)海洋处置海洋处置主要分为海洋倾倒与远洋焚烧两种方法.海洋倾倒是将固体废弃物直接投入海洋的一种处置方法.它的根据是海洋是一个庞大的废弃物接受体,对污染物质能有极大地稀释能力.进行海洋倾倒时,首先要根据有关法律规定,选择处置场地,然后再根据处置区的海洋学特性、海洋保护水质标准、处置废弃物的种类及倾倒方式进行技术可行性研究和经济分析,最后按照设计的倾倒方案进行投弃.远洋焚烧,是利用焚烧船将固体废弃物进行船上焚烧的处置方法.废物焚烧后产生的废气通过净化装置与冷凝器,冷凝液排入海中,气体排入大气,残渣倾入海洋.这种技术适于处置易燃性废物,如含氯的有机废弃物.
(2)陆地处置陆地处置的方法有多种,包括土地填埋、土地耕作、深井灌注等.土地填埋是从传统的堆放和填地处置发展起来的一项处置技术,它是目前处置固体废弃物的主要方法.按法律可分为卫生填埋和安全填埋.卫生土地填埋是处置一般固体废弃物使之不会对公众健康及安全造成危害的一种处置方法,主要用来处置城市垃圾.通常把运到土地填埋场的废弃物在限定的区域内铺撒成一定厚度的薄层,然后压实以减少废弃物的体积,每层操作之后用土壤覆盖,并压实.压实的废弃物和土壤覆盖层共同构成一个单元.具有同样高度的一系列相互衔接的单元构成一个升层.完整的卫生土地填埋场是由一个或多个升层组成的.在进行卫生填埋场地选择、设计、建造、操作和封场过程中,,应该考虑防止浸出液的渗漏、降解气体的释出控制、臭味和病原菌的消除、场地的开发利用等问题.安全土地填埋法是卫生土地填埋方法的进一步改进,对场地的建造技术要求更为严格.,对土地填埋场必须设置人造成或天然衬里;最下层的土地填埋物要位于地下水位之上;要采取适当的措施控制和引出地表水;要配备浸出液收集、处理及监测系统,采用覆盖材料或衬里控制可能产生的气体,以防止气体释出;要记录所处置的废弃物的来源、性质和数量,把不相容的废弃物分开处置。