固體廢物資源化漫談環境學院環境工程系翟建平教授電話:83592903（O）email:jpzhai@授課內容（2學時）固體廢物概述固體廢物資源化預處理技術固體廢物資源化技術1固體廢物概述1.1固體廢棄物的概念1.2固體廢物的產生與分類1.3固體廢物危害1.4固體廢物污染防治的原則1.5固體廢物資源化的意義1.6固體廢物資源化方法及途經固體廢物的概念:指人類在生產、生活過程中產生的對所有者不再具有使用價值而被廢棄的固態和半固態物質。在生產過程中產生的固體廢物俗稱廢渣（residue）在生活活動過程中產生的固體廢物則稱為垃圾（refuse）。1.1固體廢棄物的概念1.2固體廢棄物的產生與分類1.2.1固體廢棄物的產生例1.粉煤灰的產生粉煤灰電鏡照片放大1000倍粉煤灰電鏡照片放大5000倍例2.高爐水淬渣的產生高爐外景高爐外景圖(a)1550sf(b)1450600μm600μm600μm600μm高爐水淬礦渣XRD譜圖OCP水淬渣工藝示意圖高爐沖渣器粒化器抓斗吊車貯料斗沖洗空氣入口水溢流水出口攪拌槽泵送法水淬工藝示意圖高爐渣溝粒化器攪拌池砂泵水泵集水池脫水槽1.2.2固體廢物的分類按來源按組成有機廢物：以有機物為主要成分的廢物無機廢物：以有機物為主要成分的廢物工業固體廢物礦業固體廢物農業固體廢物城市垃圾等按危害性一般廢物危險廢物根據《中華人民共和國固體廢物污染防治法》危險廢物工業固體廢物城市生活垃圾污泥、粉塵固體廢物一般固體廢物礦業廢物尾礦、廢石工業廢物廢渣、廢屑農業廢物生活廢物環境工程廢物垃圾、糞便秸桿、畜糞危險固體廢物具有毒性、易燃性、腐蝕性、反應性、傳染性、放射性、爆炸性表2城市垃圾的產生和分類來源產生過程城市垃圾種類居民產生于城鎮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倉庫、餐館、商場、辦公樓、旅館、飯店及各類商業與維修業活動食品廢物垃圾、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、工廠企業、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表3主要工業固體廢物的來源和分類來源產生過程分類礦業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、廢織物等其它

金屬碎屑、電鍍污泥、建筑廢料等表4幾種化學工業危險廢物的組成及危害廢渣名稱主要污染物及含量對人體或環境的危害鉻渣含Cr6+0.3～2.9%對人體消化道和皮膚具有強烈地刺激和腐蝕作用，對呼吸道造成損害，有致癌作用。鉻蓄積在魚類組織中對水體中動物和植物區系均有致死作用，含鉻廢水影響小麥、玉米等作物生長。氰渣含CN-1～4%引起頭痛、頭暈、心悸、甲狀腺腫大、急性中毒時呼吸衰竭致死，對人體、魚類危害很大。含汞鹽泥Hg含量0.2～0.3%無機汞對消化道粘膜有強烈地腐蝕作用，吸入較高濃度的汞蒸汽可引起急性中毒和神經功能障礙；烷基汞在人體內能長期滯留，甲基汞會引起水俁病；汞對鳥類、水生脊椎動物會造成有害作用。其它重金屬廢渣含Zn2+7%～25%，Pb2+0.3%～2%，Cd2+100～500mg/kg，As3+40～400mg/kg鉛、鎘對人體神經系統、造血系統、消化系統幾肝、腎、骨骼等都會引起中毒傷害；含砷化合物有致癌作用；鋅鹽對皮膚和粘膜有刺激腐蝕作用；重金屬對動植物、微生物有明顯地危害作用。有機化工廢渣苯、苯酚、腈類、硝基苯、芳香胺類、有機磷農藥等對人體中樞神經及肝、腎、胃、皮膚等造成障礙與損害；芳香胺類和亞硝胺類有致癌作用，對水生生物和魚類等也有致毒作用。酸、堿渣各種無機酸堿10～30%，含有大量金屬離子和鹽類。對人體皮膚、眼睛和粘膜有強烈地刺激作用，導致皮膚和內部器官損傷和腐蝕，對水生生物、魚類有嚴重的有害影響。1.3固體廢物的危害嚴重污染環境侵占大量的土地影響環境衛生對環境的污染對土壤的污染對水體的污染對大氣的污染美國的羅芙運河（Lovecanal）事件（洛夫渠事件）是典型的固體廢棄物污染事件。固體廢棄物污染水體的事件在我國也時有發生。洛夫渠是一條長1.5km的廢渠，1940年左右胡克化工業公司利用該渠堆放無用化學副產品至少有80種。上世紀50年代起在渠上建居民區和學校,70年代中期鄰近居民發生種種疾患如氯痤瘡,畸胎及...

城市生活垃圾未經無害化處理而任意堆放，已造成許多城市的地下水被污染。侵占大量的土地隨著工業的不斷發展，固體廢棄物的堆積量越來越大，占地越來越多。據估算，每堆積1×104t固體廢棄物需占地1畝。影響環境衛生由于大量的城市生活垃圾得不到及時的清理，一部分垃圾堆存在城市的一些衛生死角，嚴重影響城市的環境衛生，同時對人們的身體健康構成威脅。1.4固體廢物污染防治的原則減量化資源化無害化1.4.1減量化

控制固體廢棄物污染的首要條件是減少它的產生量必須從資源的綜合開發、合理利用；生產工藝的改革、產品的更新換代等多方面考慮;把清潔生產的理念貫穿于產品的生產和使用的全過程中。減量化可以從以下幾方面做：改革生產工藝，采用無廢或少廢的生產技術采用精料提高產品的質量，延長使用壽命最重要的是第一條：改革生產工藝，采用無廢或少廢的生產技術，屬于清潔生產的范疇，是減少固體廢棄物排放的關鍵措施。許多發達國家非常重視清潔生產，把推行清潔生產作為國家的基本政策，對實行清潔生產的企業實行優惠政策。清潔生產可以通過以下幾個途徑來實行：改變生產工藝革新生產設備改變生產過程重整化學配方用無毒化學品替代有毒化學品改善運行管理

1.4.2資源化

固體廢棄物資源化的基本任務是采用特定的工藝和設備，從固體廢棄物中回收有用的物質和能源。

相對于自然資源來說，固體廢棄物屬于二次資源或再生資源，它雖不再具有原使用價值，但經過特殊的工藝和方法，可以獲得新的使用價值。

1.4.3無害化

無害化的基本任務是通過工程處理，達到使固體廢棄物不損害人體健康，不污染環境的目的。目前，無害化處理工程已經發展成為一門嶄新的工程技術，除最終處置外，象焚燒、熱裂解、堆肥、厭氧發酵等也是較成熟的無害化技術。在利用這些無害化技術進行固體廢棄物的無害化處理時，還能回收部分能源。所以，這些無害化技術也是實現固體廢棄物資源化的有效途徑。固體廢棄物的減量化-資源化-無害化是相互獨立又相互關聯的：減量化主要是指減少固體廢棄物的發生量；資源化是減少固體廢棄物排放量的有效途徑，在資源化的過程中往往也伴隨著無害化；在無害化的過程中往往也實現了資源化。

1.5.1我國各類固體廢棄物產量巨大2005年我國各類固體廢棄物總產出量為18.2億噸，累積堆存209億噸，占地200萬畝，由于污染而失去基本使用功能的土地為600萬畝，占我國耕地總面積的0.3％；由于污染而導致使用功能劣化的土地為2000萬畝，占我國耕地總面積的1.2％。1.5固體廢物資源化的意義表1我國2005我國年各類固體廢棄物產出及堆存情況（億噸）種類年產出量累計堆存量尾礦460冶金渣25粉煤灰214煤矸石540建筑垃圾320城市生活垃圾1.270合計18.2209自燃過的煤矸石山山東鋁業公司赤泥山1.5.2固體廢棄物的污染正在引起巨大的經濟損失①大城市邊緣由于固體廢棄物的污染使堆場臨近土地價值大幅度降低，全國累積經濟損失達3000億元以上。②由于固體廢棄物堆積所造成的環境生態損失每年可達5000億元以上。③由于污染和災害所造成的人身健康與傷亡損失每年可達3000億元以上。1.5.3固體廢棄物資源化具有巨大的直接經濟效益①我國每年產出的1.2億噸水淬高爐礦渣用于水泥和混凝土每年正在產生約150億元的直接經濟效益。②我國每年正在產出的2億噸粉煤灰大約有50％已被利用，每年產出約30億元的直接經濟效益。③我國已具備研究基礎的300萬噸級尾礦回采再選系統在全國推廣后每年可生產2000萬噸鐵精礦，價值100億元，相當于10個大中型鐵礦山的產量。④再選后的鐵尾礦用于建筑行業代替河砂，以每噸10元的經濟效益計算，現堆存的尾礦可產生600億元的直接經濟效益。⑤目前尚處于試驗推廣階段的“凝石”，據稱可在未來20-50年代替大部分水泥，可取得每年1000億元以上的綜合經濟效益。凝石是由95％以上的固體廢棄物經配料和磨細再與1－5％的成巖劑混合而成的類似水泥的膠凝材料。1.6.1固體廢物資源化的方法：（1）物理法（2）化學法（3）生物法1.6固體廢棄物資源化的

方法和途徑物理法舉例（1）：礦渣超細粉生產物理法舉例（2）：漂珠的生產濕法排灰初級浮選漂珠＋碳粉再浮選碳粉漂珠尾灰化學法舉例：粉煤灰生產三氧化二鋁濾渣（Ca2SiO4）CO2CaCO31320～1400℃Na2CO3溶液循環粉煤灰粉磨燒結自粉化冷卻溶出Na2CO3過濾NaAlO2粗液脫硅CaO控制過濾NaAlO2精液碳分過濾Al2O3·3H2O煅燒Al2O3產品生物法舉例：尾礦再選含銅尾礦浸銅堆場微生物酸性含銅氧化物加藥劑分級沉淀分選銅精礦1.6.2固體廢棄物資源化的途徑：（1）整體利用生產建筑材料或用于充填（2）提取有用組分（3）回收能源（4）生產化工產品（5）生產農用產品固體廢棄物資源化綜合體系：分選技術城市垃圾卡車運輸管道運輸常溫破碎低溫破碎濕式破碎篩選、重力分離、靜電分離、渦流分離、光學分離、磁場分離、溶劑分離、浮選分離等燃燒熱分解微生物分解廢氣處理廢水處理廢渣處理大氣河流