固体废物的处理与处置技术

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1、第二章污染物控制技术4 固体废物的处理与处置技术 4.1绪论 (3)4.1.1固体废物的分类 (3) 4.1.2固体废物对自然环境的影响 (3) 4.1.3固体废物的管理的原则 (4) 4.2固体废物的收集与运输 (4) 4.2.1收集方式与设施 (5) 4.2.2运输设备 (6) 4.2.3垃圾清运系统的管理模式 (6) 4.2.4转运站的设置 (6) 4.2.5危险固体废物的运输 (6) 4.3固体废物的预处理 (8) 4.3.1固体废物的压实 (8) 4.3.2固体废物的破碎 (10) 4.3.3固体废物的分选 (12) 4.3.4固体废物的脱水 (14) 4.4固体废物热处理 (15)

2、 4.4.1热处理技术种类 (16) 4.4.2固体废物焚烧技术 (16) 4.4.3固体废物热解技术 (19) 4.5固体废物的生物处理 (21) 4.5.1固体废物的堆肥化处理 (22) 4.5.2固体废物的厌氧消化处理 (24) 4.6固体废物的固化处理 (27) 4.6.1概述 (27) 4.6.2固体废物的固化处理 (28) 4.6.3药剂稳定化处理技术 (30)4.7固体废物的最终处置 (31)4.7.1概述 (31)4.7.2堆存法 (32)4.7.3土地耕作 (32)4.7.4深井灌注 (33)4.7.5海洋处置 (34)4.7.6土地填埋 (35)4.7.7卫生填埋 (36)

3、4.8固体废物的资源化与综合利用 (43)4.8.1固体废物资源化的有效途径 (43)4.8.2工业固体废物的综合利用 (44)4.8.3矿业固体废物的综合利用 (45)4.8.4城市垃圾的综合利用 (46)4 固体废物的处理与处置技术4.1绪论4.1.1固体废物的分类固体废物的种类繁多，性质各异，按来源可分以下六类：(1) 生活垃圾：生活垃圾主要包括居民家庭、企事业单位、文教 机关及各种商业系统，如厨余物、废纸屑、废塑料、废橡胶、玻璃瓷 碎片、煤渣、废旧家电、办公用品、包装材料等。(2) 工业固体废物：工业固体废物主要是指工业、矿业、能源、 化工、建筑及各类轻工业等生产或执业过程中产生的废弃

4、物。矿业固 体废物主要包括开矿、选矿、冶炼等过程排放的固体废物，如废矿石、 尾矿、矿渣等；能源工业固体废物主要包括煤炭、电力等部门所排出 的固体废物，如矸石、粉煤灰、炉渣等；化工固体废物主要包括各种 化工产品的原料及材料的生产过程所产生的固体废物，如化学药剂、 催化剂、涂料、沥青等。(3) 危险废物：危险废物通常来自于核工业系统、科研单位以及 医疗卫生业，如含有放射性的废渣、医疗垃圾等，往往具有毒性、腐 蚀性、传染性、反应性、浸出毒性、易燃易爆性等独特危险特性，易 对人体和环境产生极大危害，所以必须对其加以重点管理，采取特殊 措施保证其妥善处理。（4）医疗废物：医疗废物分为感染性废物、病理性废

5、物、损伤性 废物、药物性废物和化学性废物 5 类。感染性废物是指携带病原微生 物具有引发感染性疾病传播危险的医疗废物塑料制品医疗废物，包括 被病人血液、体液、排泄物污染的物品，传染病病人产生的垃圾等； 病理性废物是指在诊疗过程中产生的人体废弃物和医学试验动物尸体， 包括手术中产生的废弃人体组织、病理切片后废弃的人体组织、病理 腊块等；损伤性废物是指能够刺伤或割伤人体的废弃的医用锐器，包 括医用针、解剖刀、手术刀、玻璃试管等；药物性废物是指过期、淘 汰、变质或被污染的废弃药品，包括废弃的一般性药品，废弃的细胞 毒性药物和遗传毒性药物等；化学性废物是指具有毒性、腐蚀性、易 燃易爆性的废弃化学物品，

6、如废弃的化学试剂、化学消毒剂、汞血压 计、汞温度计等。（5）农业废物：在农业活动过程中产生的固体废物，主要包括农 业种植生产、农产品加工、畜禽养殖业等过程产生的固体废物。主要 包括农作物秸秆、稻草、农药、禽畜粪便、腐烂的鱼虾贝类等。（6）建筑垃圾：按产生源分类，建筑垃圾可分为工程渣土、装修 垃圾、拆迁垃圾、工程泥浆等；按组成成分分类，建筑垃圾中可分为 渣土、混凝土块、碎石块、砖瓦碎块、废砂浆、泥浆、沥青块、废塑 料、废金属、废竹木等。4.1.2 固体废物对自然环境的影响 固体废物污染对自然环境的影响可以分为以下几个方面：（1）对水体环境的影响：一方面，固体废物大量进入地表径流， 会减少水域面积

7、，影响水生生物的生存，污染人类饮用水水源，危害 人体健康。另一方面，露天堆置固体废物经过雨水的浸渍和废物本身 的分解，所产生的渗滤液和有害化学物质不断转化、迁移，会对周边 区域的水体造成污染。（2）对土壤环境的影响：任意露天堆放的固体废物会占用大量的 土地，导致可利用的土地资源减少，其渗滤液和淋沥液中所含的有毒 有害物质会改变土壤的性质和结构，阻碍植物根系的生长发育，并影 响土壤中微生物的活动，破坏土壤原有的生态系统，通过食物链使有 毒有害物质积存在于人体，危害健康。（3）对大气环境的影响：固体废物在堆置时，往往因为气流的影 响四处扩散，空气中可吸入颗粒物增多，能见度下降，污染大气环境 的同时

8、影响了人们的正常生活。当外界条件适宜时，一些有机固体废 物还可发生生物降解，释放出沼气，不但消耗了氧气使得植物衰败， 还容易引发自燃和爆炸，恶化环境。固体废物焚烧时所产生的强致癌 物质二噁英，对大气环境造成极大的危害。（4）对自然资源的影响：固体废物的产生及处理处置过程都会消 耗能源，所排放出的二氧化碳、甲烷等气体加剧了全球变暖的趋势； 排放的氯氟烃、卤代烷等气体则会破坏臭氧层。露天堆积的固体废物 不仅侵占土地，影响景观，还会使土壤的成分、结构、性质和功能发 生变化，如失去肥力和净化能力，甚至导致沙漠化。4.1.3 固体废物的管理的原则1.“三化”原则（1）减量化：通过适当的技术，减少固体废物

9、的排出量和容量。 可通过选用合适的生产原料、采用清洁能源、利用二次资源、采用无 废或低废工艺、提高产品质量和使用寿命以及废物综合利用等途径实 现。（2）无害化：通过采用适当的工程技术对废物进行处理，达到不 损害人体健康，不污染周围自然环境的目的。如使用卫生土地填埋、 安全土地填埋以及土地深埋技术等无害化处置技术。（3）资源化：从固体废物中回收有用的物质和能源。固体废物资 源化具有环境效益高、生产成本低、生产率高、能耗低等优势，应积 极寻求废物开发利用的途径，既消除对环境的污染，又能实现物尽其 用。2.“全过程”原则即对固体废物的产生、收集、运输、综合利用、处理、储存和处 置实行全面管理，在每一

10、环节都将其作为污染源进行严格的控制。4.2 固体废物的收集与运输 收集与运输是固体废物处理系统的第一步，城市生活垃圾收集和 运输通常经过三个阶段：（1）垃圾的收集、搬运和贮存（简称运贮）：是指由垃圾产生者 （家庭或企事业单位）或环卫系统将生活垃圾从垃圾的源头送至贮存容器或集装点的过程。（2）垃圾的收集和清运（简称清运）：是指清运车沿着一定的路 线收集清运容器或其他贮存设施中的垃圾，并运至垃圾中转站的操作 过程，有时也可以直接送至附近的垃圾处理处置场，一般是短距离运 输。（3）垃圾的远程运输（简称转运）：是指用大型的垃圾运输车 （船）将垃圾从垃圾中转站运至最终处理处置场的过程。4.2.1 收集方

11、式与设施 城市生活垃圾收集主要分为两大类：混合收集和分类收集。 混合收集是指收集未经任何处理的原生垃圾的收集方式。此种方 式简便易行、费用低，但是降低了其中有用物质的纯度与再生利用价 值，不易实现资源化，同时增加了后续处理的成本。分类收集是指按 废物分组进行收集的方法。此种方式可有效提高资源化的比率，较大 幅度回收有用物质，后续处理工艺简便、费用低廉，但实现分类收集 比较困难。混合收集和分类收集都需要通过不同收集方法来实现，本文主要 讨论混合收集方式。城市生活垃圾的收集系统有以下几种：（1）管道收集系统。密闭式垃圾收集系统，多见于高层住宅区和 多层住宅区，主要设施为垂直垃圾通道和垃圾容器间。居

12、民将垃圾装 袋后经由倾倒口进入垂直垃圾通道，袋装垃圾自重经管道滑入垃圾容 器，工作人员定时将垃圾容器送至垃圾装车点，然后随垃圾车运往垃 圾中转站或垃圾处理场所。（2）露天垃圾容器收集系统。开放式垃圾收集系统，多见于疏松 型的低层住宅区或者较为密集的独户住宅区，主要设施为露天垃圾收 集点。居民装袋后的垃圾直接送入放置于露天垃圾收集点的垃圾容器， 然后由垃圾车运往垃圾处理场。（3）集装箱收集系统。袋装化、密闭化、容器化和不定时的收集 系统，多见于住宅广场、商业区广场和企事业单位。居民袋装垃圾送 入放置于楼下或进出通道两侧的指定地点或容器，工作人员将垃圾装 载送至集装箱垃圾收集站，装入集装箱，然后由

13、垃圾收集车运往中转 站或垃圾填埋场。（4）气力抽吸式垃圾管道收集系统。密闭式收集系统，只有少数 发达国家采用，多见于收集医院、住宅区、商业区生活垃圾。垃圾经 倾倒口投入到垃圾通道，最终倾泻到通道底部的垃圾接收间。垃圾数 量达到一定数值后，监测系统自动发出信号，垃圾通道阀和气力输送 系统自动开启，垃圾由气力输送管道输送到垃圾收集站的机械中心进 行处理。（5）定时收集系统。普遍存在于住宅区、商业区、企事业单位、 工厂等，居民在每月或每周定时间，将分类收集后的垃圾（通常为废 旧家电家具、饮料瓶、废纸、废橡胶、有色金属等）交由工作人员接 收，并换取一定的报酬。（6）申报收集。适用于大件垃圾（如废旧家电

14、家具等）收集，一 般采用申报制度。（7）墨洛科收集系统。垃圾桶部分埋在地下，1/3 露出地面，垃 圾由桶上盖的投入口投入，靠自重压紧。在垃圾桶放置垃圾袋，垃圾袋底部可以打开。打开桶的上盖， 用吊车将垃圾袋吊起，垃圾袋底部对准垃圾收集车，打开底部，垃圾 靠重力自动散落，完成装车。（8）“双十”收集系统。在一辆拖车上分两层放置 20 个垃圾桶， 每个垃圾桶上都贴有所投放垃圾名称的标签，下层垃圾桶装满后，利 用液压系统将下层垃圾桶升起，同时放下上层垃圾桶，待全部装满后 由牵引车将拖车拖至转运点，在转运点将满桶装上卡车运往中转站。4.2.2 运输设备目前，城市垃圾收集运输设备主要为收集车，收集车的类型

15、有以下几种：（1）自装卸式收集车。以车辆自身配置的装置和动力，配合集装 垃圾的定型容器自行将垃圾装入车厢、转运和倾倒。（2）压缩式收集车。装备有液压举升机构和尾部填塞器，能将垃 圾自行装入车厢、转运和倾倒。（3）摆臂式收集车。装备有可回转的起重摆臂，车斗或集装箱悬 吊在起重臂上，随着起重臂回转、起落实现垃圾的自装自卸。（4）车厢可卸式收集车。装备有液压装卸机构、能将专用车厢拖 吊到车上或倾倒一定角度卸下垃圾，并能将车厢卸下。4.2.3 垃圾清运系统的管理模式在垃圾清运系统的宏观体系种，最主要的是装备管理和环境管理， 一般包括三个方面：（1）清运系统装备的源头管理。应根据环卫的装备规划、装备生

16、产企业的加工能力及其质量保证体系、环卫系统中用户的使用情况等 综合因素进行考虑和评审。（2）清运系统装备的过程管理。实施环卫装备动态管理，对现有 装备与目录管理的规定的符合性、技术状态及车容车貌等综合因素进 行评价，符合条件的装备粘贴专用标志，并将它列入考核的指标中。（3）垃圾清运系统的效果管理。主要体现在垃圾渗滤液、作业装 备的清洗用水管理，臭气防治，设备设施的造型、色彩、风格等要与 所处的环境氛围协调等方面。4.2.4 转运站的设置垃圾转运站是垃圾从产生源到达处理场的中间转运场所，即城市 垃圾一般首先经由环卫部门通过小型垃圾收集车收集清运到垃圾转运 站，然后再在转运站使用大型运输工具将垃圾

17、转运到垃圾处理场。是 否设置转运站，主要基于处置场所与收集点的距离远近。设置中转站， 一方面要考虑采用大容量运输车远距离运输是否有助于降低垃圾收运 的总费用，另一方面要考虑增加设置中转站是否同时增加了的垃圾处 理的总成本。故此，需要对当地条件和和要求经济性分析。4.2.5 危险固体废物的运输危险废物是指具有一些特性如化学反应、毒性、易燃易爆性、腐 蚀性、传染性及其他化学反应特性等，这些属性会对人类健康、动植 物或环境的现在及将来产生危害。4.2.5.1 危险废物的收集与贮存（1）盛装容器。应根据废物的性质和形态选择适宜的尺寸和材质 按材质分有钢制容器和塑料容器，按盛装的废物种类可分为以下几种：

18、1）200L 带塞钢圆桶或钢圆桶，用于贮存废油和废溶剂；2）200L 带卡箍盖钢圆桶，用于贮存固态或半固态有机物；3 ） 30L、45L或200L塑料桶或聚乙烯罐，用于贮存无机盐液；4）200L 带卡箍盖钢圆桶或塑料桶，用于贮存散装的固态或半固 态危险废物；5）贮罐，外形与尺寸可根据需要设计加工，适宜于贮存可通过管 线、皮带等输送方式进行运输的散装液态危险废物。无论采用什么类型的容器，都必须是安全可靠的，包装时必须经 过严密的检查，防止在搬移、装载或清运途中出现渗漏、溢出或抛洒、 挥发的现象，以免引起环境的污染问题。同时，各种容器都应在使用 时清楚地标明所盛装危险废物的名称、日期、类别、数量以

19、及危害说 明等项目。（2）贮存方式。放置在场经严格包装的危险废物可由产出者直接 运往场外的收集中心或回收站，也可以通过地方主管部门配备的专用 运输车按规定路线运往指定的地点贮存或做进一步处理处置。其一般 工作流程如图1 所示。曲枪-_-产呼mi L图1危险废物典型收集转运一般工作流程收集站地面通常铺设有混凝土，同时设置有砖砌的防火墙，作为废物的储藏室应保证空气流通，以防具有毒性和易燃易爆性的气体大量积聚进而产生危险。废物收入储藏室时应进行详细登记，包括其类 型、名称、数量等有关信息，并按照其不同的特性分别妥善存放。转运站因其使用需求，要选择在交通道路便利的地区或临近地区， 由设有隔离带或埋于地

20、下的液态危险废物贮罐、油分离系统及盛装有 废物的桶或罐等库房群所组成。负责转运工作的操作人员应严格执行 危险废物的交接手续，按时将所存放的危险废物装人运往危险废物处 理场的运输车，并由运输车的工作人员负责途中的安全问题。其部典 型运作方式如图 2 所示。AO| * |_!_匹可.一.片礼图2危险废物转运站部的典型运作方式4.2.5.2 危险废物的运输危险废物可以通过各种运输工具进行清运，包括公路、铁路、水 路以及空运。在实际应用中，通常采用公路运输，为了确保危险废物 公路运输过程中的安全，在采用汽车作为运输工具时，应采取如下措 施：（1）危险废物的运输车辆必须经过主管单位检查，并持有有关单 位

21、签发的许可证，负责运输的司机应通过专门的培训，持有证明文件；（2）承载危险废物的车辆必须有明显的标志或适当的危险符号， 以引起关注；（3）载有危险废物的车辆在公路上行驶时需持有运输许可证，其 上应注明废物来源、性质和运往地点，必要时要有专门单位人员负责 押运工作；（4）组织危险废物的运输单位，在事先需做出周密的运输计划和 行驶路线，其中包括有效的废物泄漏情况下的紧急补救措施。为了保证危险废物运输的安全，我国实行危险废物转移联单管理 模式，即危险废物产生者填写一份记录废物名称、数量、特性、形态、包装方式等情况的运货清单经主管部门批准，然后交由废物运输承担者负责清点并填写装货日期、签名并随身携带，再按货单要求分送有关人员或单位，最后将剩余一单交给原主管部门检查，并存档保管。4.3 固体废物的预处理4.3.1 固体废物的压实压实，又称为压缩，是指通过外力加压于松散的固体物上，以缩 小体积、增大密度的一种操作方法。4.3.1.1 固体废物压实的原理大多数固体废物是由不同颗粒与颗粒间的空隙组成的集合体，当 受到外界压力时，各个颗粒之间相互挤压、变形或者破碎，固体废物 的空隙体积随着压强的增大而减少，其表观体积随之减少而密度增大， 从而达到重新组合的效果。在压实过程中，有些弹性废物在解除压力后，体积会存在一定程 度的膨胀，而某些可塑性强的固体废