第五章固体废弃物的最小化总体结构第一节固体废弃物的循环利用固体废物的定义固体废物的来源和分类固体废物对环境的危害
第二节固体废弃物处理方法固体废物处理与处置固体废弃物处理的原则固体废物处理途径固体废弃物的处置第一节??固体
废弃物的循环利用一、固体废物的定义固体废物亦称废物，一种过程的废物随着时空条件的变化，往往可以成为另一过程的原料，废
与不废是相对的，它与技术水平和经济条件密切相关。所以，废物也有“放在错误地点的原料”之称。我国固体废物的利用率较低，
于1989年仅为26%，而发达国家一般都在50%以上。我国的资源能源利用率很低，大量的资源、能源会随固体排放而流失。矿产资
源一般只能利用50%左右，能源利用30%二、固体废物的来源和分类固体废物的来源大体上可以分为两类：一类是生
产过程中产生的废物（不包括废气、废水）；另一类是产品在流通过程和消费使用后产生的固体废物。固体废物分类方法很多，可以根据
其性质、状态和来源等进行分类。如按其化学性质可分为有机废物和无机废物；按其形状可分为固体废物（粉状、粒状、块状）和泥状废物（污泥）
；按其危害状况可分为有害废物（指有易燃性、易爆性、腐蚀性、毒性、传染性、放射性等废物）和一般废物。应用较多的是按其来源进行分类，分
为工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、城市垃圾和有害废物五类。三、固体废物对环境的危害固体废物对人
类环境的危害很大。一方面，固体废物是各种污染物的终态，特别是从污染控制设施排出的固体废物，浓缩了许多污染物成分，而人们对这类污染物
却往往产生一种稳定、污染慢的错觉；另一方面，在自然条件影响下，固体废物中的一些有害成分会转入大气、水体和土壤，参与生态系统的物质循
环，具有潜在的、长期的危害性。因此，对固体废物，特别是有害固体废物处理、处置不当，会严重危害人体健康。固体废物对环境的危害主要表现
在以下方面：1．侵占土地；2.污染土壤；3.污染水体；4.污染大气
；5.影响环境卫生1．侵占土地固体废物不加利用时，需占地堆放，堆积量越
大，占地越多。据估算，每堆积1万吨废物，占地约需1亩（666.6m2）。截止1994年，我国仅工矿业固体废物的累计堆存量就达66
亿多吨，占地90多万亩。随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的很大提高，矿山废物和城市垃圾占地与人类生存和发展的矛盾日益突出，
例如，根据对北京市高空远红外探测的结果显示，北京市区几乎被环状的垃圾堆群所包围。2.污染土壤废物
堆放和没有采取适当防渗措施的垃圾填埋，经过风化、雨雪淋溶、地表径流的侵蚀，其中的有害成分很容易产生高温和有毒液体并渗入土壤，杀灭土
壤中的微生物，破坏微生物与周围环境构成的生态系统，甚至导致草木不生。其有害成分若渗流入水体，则可能进一步危害人的健康。例如，在20
世纪80年代，我国内蒙古包头市的某矿尾砂堆积如山，造成尾砂坝下游的大片土地被污染，一个乡的居民被迫搬迁。3.污染水体
固体废物若随天然降水或地表径流进入河流、湖泊，或随风飘迁落入水体，则使地面水受到污染；若随渗沥水进入土壤，则使地下水受到污染；
若直接排入河流、湖泊或海洋，则会造成更大的水体污染——不仅减少水体面积，而且还妨害水生生物的生存和水资源的利用。例如，德国莱茵河地
区的地下水因受废渣渗沥水污染，导致当地自来水厂有的关闭，有的减产。4.污染大气固体废物一般通过如下途径污
染大气：以细粒状存在的废渣和垃圾，在大风吹动下会随风飘逸，扩散到远处；运输过程中会产生有害的气体和粉尘；一些有机固体废物在适宜的温
度和湿度下会被微生物分解，释放出有害气体；固体废物本身以及在对其处理（如焚烧）时散发的毒气和臭气等。典型的例子是曾在我国各地煤矿多
次发生的自燃，散发出大量的SO2、CO2、NH3等气体，造成了严重的大气污染。???????固废在运输和处理过程中，能产生有害
气体和粉尘；?????有机固废能被微生物分解释放出恶臭和毒气，造成地区性空气污染；???细粒废渣和垃圾，能随风飘逸扩散到远处，
使平均视程降低30—70%。5.影响环境卫生城市的生活垃圾、粪便等若清运不及时，就会产生堆存，严重影响人们居住
环境的卫生状况，对人们的健康构成潜在的威胁。我国固废无害化处理率在1992年仅为28.3；在1996年为49.06%；在1999年
为63.4%。第二节??固体废弃物处理方法一、固体废物处理与处置1.固体废物处理（Treatmen
tofSolidWastes）：指通过物理、化学、生物等不同方法，使固体废物转化为适于运输、储存、资源化利用以及最终处置的一
种过程。2.固体废物处置（DisposalofSolidWastes）：主要解决固废的归属问题，是固
废污染控制的末端环节，指最终处置（finaldisposal）或安全处置（securedisposal）。二、固体废弃物
处理的原则我国于80年代中期提出了“无害化”、“减量化”、“资源化”的控制固体废物污染的技术政策，今后的趋势也是从无害化
走向资源化。1．“无害化”固体废物“无害化”（innocuity）处理是指将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健
康、不污染周围自然环境的目的。目前，固废“无害化”处理技术有：垃圾焚烧、卫生填埋、堆肥、粪便的厌氧发酵、有害废物的热处理和解毒处理
等。其中“高温快速堆肥处理工艺”、“高温厌氧发酵处理工艺”，在我国都已达到实用程度，“厌氧发酵工艺”用于废物“无害化”处理的理论已
经成熟，具有我国特点的“粪便高温厌氧发酵处理工艺”在国际上一直处于领先地位。2．“减量化”固体废物的“减量化”（m
inimization）是指通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。这需要从两方面着手，一是减少固体废物的产生，二是对固体废
物进行处理利用。首先从废物产生的源头考虑，为了解决人类面临的资源、人口、环境三大问题，人们必须注重资源的合理、综合利用，包括采用经
济合理的综合利用工艺和技术，制定科学的资源消耗定额等。另外，对固体废物采用压实、破碎、焚烧等处理方法，也可以达到减量和便于运输、处
理的目的。3．“资源化”固体废物“资化”（resourcerecovery）是指采取适当的工艺技术，从固
体废物中回收有用的物质和能源。近40年来，随着工业文明的高速发展，固体废物的数量以惊人的速度不断增长，而另一方面世界资源也正以惊人
的速度被开发和消耗，维持工业发展命脉的石油和煤炭等不可再生资源已经濒于枯竭。在这种形势下，欧美及日本等许多国家纷纷把固体废物资源化
列为国家的重要经济政策。世界各国的废物资源化的实践表明，从固体废物中回收有用物资和能源的潜力相当大。想一想我们日常生活中有哪
些“无害化”、“减量化”和“资源化”的行为呢？三、固体废物处理途径????预处理??分别采取化学处理、焚烧处理、热解处
理、固化处理、生化处理等技术过程????回收能源资源，最终处置1．?1.固体废物预处理（pretreatment
）又称前处理，是资源化前的预处理，主要包括收集、运输、压实、破碎、分选等工艺过程。预处理常涉及固体废物中某些组分的分离与浓集，因而
往往又是一种回收材料的过程。（1）固体废物的收集和运输我国对城市生活垃圾的收集，一般是由垃圾发生源送至垃
圾桶（箱），统一由环卫工人将垃圾桶（箱）装入垃圾车，再运至中转站，最后由中转站运到最终处理场或填埋场处置，形成了一套固定模式的收集
—中转—集中处置系统。城市生活垃圾的收集频率应由季节、气候、垃圾数量和民众需求等因素决定。医院垃圾则由医院自行焚烧处理，再送至处置
场所。在有些发达国家，垃圾的收集和加工处理系统已经成为拥有现代化技术装备的重要部门。美、英、法和瑞士等国，由居民从垃圾
中分出玻璃、黑色金属、织物、废纸、纸板等，分装入不同的垃圾箱或不同颜色的垃圾袋，进行垃圾分类收集，这样就可以将不同成分的垃圾直接运
往垃圾处理厂。目前，在我国的个别城市也正进行垃圾分装和上门收集的试验。（2）固体废物的压实压实又称压缩
（compressing），是一种采用机械方法将固体废物中的空气挤压出来、减少其空隙率以增加其聚集程度的过程。其目的一是为了减少体
积、增加容重以便于装卸和运输，降低运输成本；二是制作高密度惰性块料以便于贮存、填埋或作建筑材料。大部分固体废物（除焦油、污泥等）都
可进行压实处理。?（3）固体废物的破碎
固体废物破碎（fragmentation）就是利用外力克服固体废物质点间的内聚力而使大块固体废物分裂成小块以便资源化利用或进行最
终处置的过程。使小块固体废物颗粒分裂成细粉的过程称为磨碎。经过破碎和磨碎的固体废物，粒度变得小而均匀，具有以下优点：便于压缩、运输
、贮存和高密度填埋；可提高焚烧、热解、熔烧及压缩等处理过程的稳定性和处理效率；便于分选、拣选回收有价物质和材料；避免粗大、锋利的废
物损坏分选、焚烧、热解等设备或炉腔；为固体废物的下一步加工和资源化作准备。（4）固体废物的分选固体废物分选（
selecting），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、涡电流分选以
及浮选等。2.?固体废物的主要处理方法（1）固体废物的堆肥化处理堆肥化（composting）是指在人工
控制的条件下，依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，使可生物降解的有机固体废物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。所谓稳定
是相对的，是指堆肥产品对环境无害，并不是废物达到完全稳定。固体废物堆肥化是对有机固体废物实现资源化利用的无害化处理、处置的重要方法
。堆肥化的产物称作堆肥（compost）。它是一类腐殖质含量很高的疏松物质，故也称“腐殖土”。早在1000年前
，中国和印度等东方国家的农民就有将作物秸杆、落叶、野草、海草和人、畜粪便等堆积一起使其发酵获得肥料的方法。但在堆肥系统化、工厂化方
面的巨大进展则是始于1925年。此后堆肥的工艺也在不断地发展。与此同时，堆肥化由以制做肥料为目的而逐渐转化为以处理固体废物
为目的，同时生产出有机肥料。堆肥化的原料有城市垃圾、由纸浆厂和食品厂等排水处理设施来的污泥、家畜粪尿、树皮、锯末、糠壳和秸
杆等等。（2）.固体废物的焚烧处理焚烧法（incinerationmethod）是一种热化学处理过程。通过
焚烧可以使固体废物氧化分解，能迅速大幅度地减容（一般体积可减少80%～90%），可彻底消除有害细菌和病毒，破坏毒性有机物，回收能量
及副产品，同时残渣稳定安全。由于焚烧法适用于废物性状难以把握，废物产量随时间变化幅度较大的情况，加之某些带菌性或含毒性有机固体废物
只能焚烧处理，故应用十分广泛。本法的缺点是只能处理可燃物成分高的固体废物（一般要求其热值大于3349.44KJ/kg）否则必须添加
助燃剂，这样，运行费用将大大提高。此外，本法投资大，还不可避免地产生有害物质，能够形成二次污染，如现已判明，垃圾燃烧能够产生二噁英
等，从而产生新的环境问题。适于焚烧的固体废物主要是那些不能再循环利用的物质和安全填理的有害废物的及在医院和医学实
验所产生的需要特别处理的废物。焚烧最佳操作条件有：(a)足够的高温，一般为900~1200
oC；(b)充足的氧气；(c)良好的湍流；(d)气体在炉中的停留时间不
少于2秒。四、固体废弃物的处置固体废物虽经各种方法处理或回收利用，但最终仍有相当数量的废物将返回到自然环境中
去。解决固体废物的最终去处，即最终处置。固体废物的最终处置方法，概括起来可分为陆地处置与海洋处置两大类。陆地处置的方
式有土地填埋、土地耕作、深井灌注等，海洋处置则有传统的海洋倾倒和远洋焚烧。1.固体废物陆地处置（1）土地
耕作处置。土地耕作（soilplowing）处置是使用表层土壤处置工业固体废物的一种方法。它把废物当作肥料或土壤改
良剂直接施到土地上或混入土壤表层，利用土壤中的微生物种群，将有机物和无机物分解成为较高生命形式所需的物质形式而不断在土壤中进行着物
质循环。土地耕作是对有机物消化处理，对无机物永久“贮存”的综合性处置方式。它具有工艺简单、费用适宜、设备维修容易，对
环境影响较小，能够改善土壤结构和提高肥效等优点。土地耕作法主要用来处置可生物降解的石油或有机化工和制药业所产生的可降解废物。
（2）深井灌注处置。深井灌注（deep-wellinjection）处置是将液状废物注入与饮用水和矿脉层隔开
的地下可渗透性岩层中。深井灌注方法主要用来处置那些实践证明难于破坏，难于转化，不能采用其他方法处理、处置，或者采用其他方法处置费用
昂贵的废物。它可以处置一般废物和有害废物，可以是液体、气体或固体。对某些工业废物来说，深井灌注处置可能是对环境影响
最小的切实可行的方法。但深井灌注处置必须注意井区的选择和深井的建造，以免对地下水造成污染。（3）土地填埋处置。
固体废物的土地填埋（landfill）处置是一种最主要的固体废物最终处置方法。这是当前各国主要实施的手段。土地填埋处置最主要的问
题就是沥滤液的收集和控制问题。按照处置对象和技术要求上的差异，土地填埋处置分为卫生土地填埋和安全土地填埋两类。前者适于处置城市垃圾
，后者适于处置工业固体废物，特别是有害废物，也被称作安全化学土地填埋。①卫生土地填理卫生土地填埋（sanitary
landfill）始于60年代，是在传统的堆放、填地基础上，对未经处理的固体废物的处置从保护环境角度出发取得的一种科学进步。由于
卫生土地填埋安全可靠、价格低廉，目前已被世界上许多国家采用。卫生土地填埋用于处置一般的固体废物，如城市垃圾和无害的工农业生产废渣。
卫生土地填埋工程操作方法大体可分为场地选址、设计建造、日常填埋和监测利用等步骤。场地选择要考虑到：(
a)一般应以满足20年的使用期较为经济；卫生土地填埋主要用于处置城市垃圾，处置的容量要与城市人口数量和垃圾的产率相适应，一般建造一
个场地至少要有20年的处置能力。(b)地下水位应尽量的低，并容易取得覆盖土壤，土壤应易于压实，透水性差；
(c)场址应在居民区的下风向；(d)交通运输方便，尽可能靠近废物排放地，但又要防止对居民区环境
造成影响；(e)要考虑到填埋地封场后土地的充分利用和开发。填埋场总会产生某些数量的浸出液，其
性质极为复杂，所含污染物成分多而杂，基本上属高浓度的有机废水，能够污染地下水，必须采取防渗措施。垃圾填埋后，由于微
生物的生化降解作用，会产生甲烷和二氧化碳气体，也可能产生含有硫化氢或氨等有害或具有恶臭味的气体。当有氧存在时，甲烷气体浓度达到5%
～15%就可能发生爆炸，所以对所产生气体的及时排出是非常必要的。②安全土地填埋法安全土地填埋（secureland
fill）是处置工业固体废物，特别是有害废物的一种较好的方法，这是一种改进的卫生土地填埋法。它对场地的建造技术及管理要求更为严格以
防止可能产生的二次污染：填埋场必须设置人造或天然衬里，保护地下水免受污染，填埋场必须位于地下水位之上。安全土地填埋处置场
地不能处置易燃性废物、反应性废物、挥发性废物、液体废物、半固体和污泥，以免混合以后发生爆炸、产生或释出有毒有害的气体或烟雾。
土地填埋最大的优点是：工艺简单、成本低，适于处置多种类型的固体废物。其致命的弱点是：场地处理和防渗施工比较难于达到要求，浸出液
的收集控制问题以及占地问题。由于可供土地填埋用地的日趋紧张，在美国等一些发达国家，固体废物的土地填埋处置比例正逐渐下降，而且从降低
运输费用和处置费用角度考虑，固体废物在土地填埋前应尽量进行减容处理。2.固体废物的海洋处置海洋处置主要分为两类：
一类是海洋倾倒，另一类是近年来发展起来的远洋焚烧。（1）海洋倾倒海洋倾倒是将固体废物直接倾倒在距离、深
度都合适的海水中，利用海洋巨大的环境容量和稀释能力，使海洋环境中的污染物保持在很低的水平。由于海洋有足够大的接受能力，且又远离人群
，污染物的扩散不容易对人类造成危害，因而是处置多种工业废物的理想场所。处置场的海底越深，处置就越有效。海洋倾倒不需覆盖物，只需将废
物倒入海中，因此该方法为一种最经济的处置方法。实施海洋倾倒处置，首先应根据有关法规选择适宜的处置方式，并结合
处置区的海洋学特征、水质标准、废物种类的选定倾倒方式：散装废物可在驳船行进中投弃，放射性及重金属废物应经过固化处理后投弃，即把含有
有害物质的重金属废弃物和放射性废弃物用容器密封，用水泥固化，然后投放到约5000m深的海底。固化方法有两种，一种是将废物按一定配比
同水泥混合，搅匀注入容器，养护后进行处置；另一种方法是先将废物装入桶内，然后注入水泥或涂覆沥青，以降低固化体的浸出率。
伦敦公约根据废物倾倒后能够使海洋遭到损害的程度，将废物分为三类，第一类为绝对禁止投放的废物（黑名单）；第二类是经过特别准许后能够
倾倒的废物（灰名单）；第三类是允许排放的低毒、无毒废物（白名单）。第一类物质：有机卤化物、汞和镉及其化合物，耐久
的塑料及其他人造材料，原油、石油产品、石油蒸馏残渣残液及其混合物，高水平放射性废物，漂浮在海上影响捕鱼、航行及其他活动或危害海洋生
物的物质，为生物和化学战争制造的任何形态的物质。第二类物质：砷、铅、铜、锌、铍、铬、镍、钒及其化合物。有机硅化物
、氰化物、氟化物。易沉入海底，可能严重影响航行、捕鱼的容器，碎金属及其他大块废料，本身无毒但倾倒过量可能会造成危害或引起环境恶化的物质。（2）远洋焚烧远洋焚烧适于处理易燃性废物，利用焚烧船在远海对固体废物进行焚烧处置的一种方法。它适于处置各种含氯有机废物。试验结果表明，含氯有机化合物完全燃烧产生的水、二氧化碳、氯化氢以及氮氧化合物排入海中，由于海水本身氯化物含量高，并不会因为吸收大量氯化氢而使其中的氯平衡发生变化。此外，由于海水中碳酸盐的缓冲作用，也不会使海水的酸度由于吸收氯化氢发生变化。由于焚烧温度在1200℃以上，对有害废物破坏效率较高焚烧销毁率达99%以上。远洋焚烧能有效地保护人类的大气环境，凡是不能在陆地上焚烧的废物，采用远洋焚烧是一个较好的方法。虽然，海洋处置能做到将有害废物与人类生存、生活环境隔离，是一种高效、经济的最终处置方法。但对于有害固体废物，特别是放射性废物，不管采用何种方式投放海中，也许短期内很难发现其危害，长期并不加控制的投放必将造成海洋污染，杀死鱼类，破坏海洋生物，最终祸及人类自身。图9－1三向联合压实器1,2,3－三个方向的水平压头图9-3机械破碎方法 |
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