环境科学导论5.1 固体废物概述固体废物概述5.1.1 定义定义5.1.2 来源来源5.1.3 分类分类5.1.4 特点特点5.1.5 固体废物污染控制固体废物污染控制5.1.6 固体废物处理、处置和利用原则固体废物处理、处置和利用原则5.1.7 固体废物处理工程固体废物处理工程5.1.8 固体废物处置工程固体废物处置工程5.1.9 固体废物管理固体废物管理1环境科学导论5.1.1 定义定义固体废物固体废物（solid waste）亦称废物，亦称废物，一般指人类在生产、加工、流通、消费以一般指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程提取目的组分之后，废弃去及生活等过程提取目的组分之后，废弃去的固态或泥浆状物质。的固态或泥浆状物质。5.1.2 来源来源生产废物、生活废物。生产废物、生活废物。2环境科学导论5.1.3 分类分类按化学性质分：按化学性质分：有机废物和无机废物有机废物和无机废物按危害状况分：按危害状况分：有害废物和一般废物有害废物和一般废物按来源分：按来源分：工业固体废物、矿业固体工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、城市固体废物、有废物、农业固体废物、城市固体废物、有害固体废物和城市垃圾等废物；害固体废物和城市垃圾等废物；3环境科学导论危险废物危险废物（1）概念）概念 危险废物又称为有毒有害废物，危险废物又称为有毒有害废物，这类废这类废物泛指除放射性废物以外，具有毒性、易燃物泛指除放射性废物以外，具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性因而性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性因而可能对人类的生活环境产生危害的废物。可能对人类的生活环境产生危害的废物。 世界卫生组织的定义：根据其物理或化学性质、要求世界卫生组织的定义：根据其物理或化学性质、要求必须对其进行持殊处理和处置的废物，以免对人体健康或环必须对其进行持殊处理和处置的废物，以免对人体健康或环境造成影响的废物。境造成影响的废物。 4环境科学导论（2）类别）类别a、急性毒性废物急性毒性废物 用用1:1浸提液对小鼠（或大鼠）灌胃，能浸提液对小鼠（或大鼠）灌胃，能引起小鼠（或大鼠）在引起小鼠（或大鼠）在48小时内死亡半数以小时内死亡半数以上者定为有急性毒性的固体废物。上者定为有急性毒性的固体废物。b、易燃性废物易燃性废物经摩擦、吸湿或自发产生着火倾向的固经摩擦、吸湿或自发产生着火倾向的固体，着火时燃烧较剧烈并能持续，以及在管体，着火时燃烧较剧烈并能持续，以及在管理期间会引起危险者理期间会引起危险者。5环境科学导论c、反应性废物、反应性废物 性质不稳定，在无爆震时即易发生剧性质不稳定，在无爆震时即易发生剧烈变化；遇水能剧烈反应；遇水能形成爆烈变化；遇水能剧烈反应；遇水能形成爆炸性混合物；与水混合产生有毒气体、蒸炸性混合物；与水混合产生有毒气体、蒸气或烟雾；气或烟雾； 在有引发源和加热时能引起爆在有引发源和加热时能引起爆震或爆炸；震或爆炸； 在常温、常压下易发生爆炸或在常温、常压下易发生爆炸或爆炸性反应等爆炸品。爆炸性反应等爆炸品。d、浸出毒性、浸出毒性e、腐蚀性废物、腐蚀性废物：pH12.5或或pH2的废物的废物6环境科学导论5.1.4 固体废物特点固体废物特点1、资源性、资源性 “二次资源二次资源”、“再生资源再生资源”、“放错放错地点的原料地点的原料”2.污染污染“特殊性特殊性” 是水、气和土壤环境污染的是水、气和土壤环境污染的“源头源头”，治理各污染要素后生成的含有污泥、粉尘、治理各污染要素后生成的含有污泥、粉尘、脏土等脏土等“新固体废物新固体废物”成为新的成为新的“污染源污染源”。3.危害性危害性7环境科学导论（1）固体废物对环境的危害）固体废物对环境的危害 侵占土地；侵占土地； 污染土壤和地下水（污染土壤和地下水（ 堆存垃圾渗滤液堆存垃圾渗滤液会污染土壤和地下水）；会污染土壤和地下水）； 污染水体（许多人将垃圾倾入水体，污染水体（许多人将垃圾倾入水体，造成水体污染）；造成水体污染）； 污染大气（尾矿粉煤灰、污泥和垃圾污染大气（尾矿粉煤灰、污泥和垃圾颗粒随风飞扬；固体废物的焚烧产生有害颗粒随风飞扬；固体废物的焚烧产生有害气体和粉尘等）。气体和粉尘等）。8环境科学导论（2）危险废物对人体健康的危害）危险废物对人体健康的危害 短期危害：短期危害：通过摄入、吸入和皮肤吸通过摄入、吸入和皮肤吸收、眼接触引起毒害；引起燃烧、爆炸、收、眼接触引起毒害；引起燃烧、爆炸、腐蚀等危险性事件。腐蚀等危险性事件。 长期危害：长期危害：长期接触导致的长期中毒、长期接触导致的长期中毒、致癌、致畸和致变等。致癌、致畸和致变等。9环境科学导论（3）严重危害性）严重危害性 处理前处理前的堆放过程中，可污染空气、水的堆放过程中，可污染空气、水体和土壤；体和土壤； 处理处置过程中处理处置过程中，潜在的危险物质会从，潜在的危险物质会从一种介质转入另一种介质引起污染；一种介质转入另一种介质引起污染； 处理处置后处理处置后，危险废物仍然可通过空气、，危险废物仍然可通过空气、水和土壤污染人类健康与环境。水和土壤污染人类健康与环境。10环境科学导论5.1.5 固体废物污染控制固体废物污染控制1.改革生产工艺改革生产工艺2.发展物质循环利用工艺发展物质循环利用工艺3.进行综合利用进行综合利用4.进行无害化处理与处置进行无害化处理与处置11环境科学导论5.1.6 固体废物处理处置利用原则固体废物处理处置利用原则1、无害化、无害化2、固体废物的减量化、固体废物的减量化 固体废物的减量化指的是减少固体废物固体废物的减量化指的是减少固体废物的数量和体积；主要针对工业生产中产生的的数量和体积；主要针对工业生产中产生的废物而言；减少污染源的废物产生量是解决废物而言；减少污染源的废物产生量是解决工业固体废物问题的最佳方案。工业固体废物问题的最佳方案。3.资源化资源化12环境科学导论5.1.7 固体废物处理工程固体废物处理工程物理处理物理处理化学处理化学处理生物处理生物处理热处理热处理固化处理固化处理13环境科学导论5.1.8 固体废物处置工程固体废物处置工程 固体废物处置工程是固体废物污染控固体废物处置工程是固体废物污染控制的末端环节，是解决固体废物的归宿问制的末端环节，是解决固体废物的归宿问题。对某些难以利用的残渣和目前无法利题。对某些难以利用的残渣和目前无法利用的固体废物，为控制其对环境的污染，用的固体废物，为控制其对环境的污染，必须进行处置，使之最大限度地与生物圈必须进行处置，使之最大限度地与生物圈隔离。隔离。14环境科学导论5.1.9 固体废物的管理固体废物的管理1、废物管理的观点、废物管理的观点 废物产生机制（从废物的价值角度看）：当商废物产生机制（从废物的价值角度看）：当商品失去效用从而失去价值时，即成为废物，因而废品失去效用从而失去价值时，即成为废物，因而废物的产生是不可避免的。物的产生是不可避免的。 废物产生机制（从人类活动的一次环境空间看）废物产生机制（从人类活动的一次环境空间看）：废物存留在环境中，只不过被排除在生活和生产：废物存留在环境中，只不过被排除在生活和生产活动之外，但是废物会恶化环境质量，因而废物具活动之外，但是废物会恶化环境质量，因而废物具有负的价值。有负的价值。 固体废物管理的核心：使负价值达到最小，甚固体废物管理的核心：使负价值达到最小，甚至使废物重新转变为有用的物质。至使废物重新转变为有用的物质。15环境科学导论16环境科学导论2、固体废物管理的发展趋势、固体废物管理的发展趋势 固体废物管理的发展过程的三阶段：固体废物管理的发展过程的三阶段： （1）未加控制的土地处理阶段；）未加控制的土地处理阶段； （2）卫生填埋与简单的资源回收并存阶段；）卫生填埋与简单的资源回收并存阶段； （3）固体废物的综合管理阶段。）固体废物的综合管理阶段。17环境科学导论5.2 固体废物处理技术固体废物处理技术5.2.1 固体废物处理技术固体废物处理技术5.2.2 固体废物压实技术固体废物压实技术5.2.3 固体废物破碎技术固体废物破碎技术5.2.4 固体废物分选技术固体废物分选技术5.2.5 固体废物固化技术固体废物固化技术5.2.6 固体废物焚烧技术固体废物焚烧技术5.2.7 固体废物热解技术固体废物热解技术5.2.8 固体废物微生物分解技术固体废物微生物分解技术18环境科学导论5.2.1 固体废物的处理技术固体废物的处理技术1、物理法、物理法物理处理是通过浓缩或相变化改变固物理处理是通过浓缩或相变化改变固体废物的结构，使之成为便于运输、贮存、体废物的结构，使之成为便于运输、贮存、利用或处置的形态。利用或处置的形态。物理处理方法包括压实、破碎、分选物理处理方法包括压实、破碎、分选等。等。19环境科学导论2、化学法、化学法化学处理是采用化学方法破坏团体废化学处理是采用化学方法破坏团体废物中的有害成分从而达到无害化，或将其转物中的有害成分从而达到无害化，或将其转变成为适于进一步处理、处置的形态。变成为适于进一步处理、处置的形态。化学处理方法包括氧化、还原、中和、化学处理方法包括氧化、还原、中和、化学沉淀和化学沉淀和化学溶出等。化学溶出等。有些有害固体废物，经过化学处理还有些有害固体废物，经过化学处理还可能产生含毒性成分的残渣，须对残渣进行可能产生含毒性成分的残渣，须对残渣进行解毒处理或安全处置。解毒处理或安全处置。20环境科学导论3、生物处理、生物处理生物处理是利用微生物分解固体废物中生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而达到无害化和综合利可降解的有机物，从而达到无害化和综合利用。固体废物经过生物处理，在容积、形态、用。固体废物经过生物处理，在容积、形态、组成等方面，均发生重大变化，因而便于运组成等方面，均发生重大变化，因而便于运输、贮存、利用和处置。输、贮存、利用和处置。 生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理、生物处理方法包括好氧处理、厌氧处理、兼性厌氧处理。兼性厌氧处理。21环境科学导论5.2.2 固体废物压实技术固体废物压实技术 是利用机械方法减少固体废物体积的是利用机械方法减少固体废物体积的一种技术。经压实处理后，固体废物的体一种技术。经压实处理后，固体废物的体积减小，便于装卸、运输和填埋。积减小，便于装卸、运输和填埋。22环境科学导论5.2.3 固体废物破碎技术固体废物破碎技术 在外力的作用下将大块的固体废物分裂在外力的作用下将大块的固体废物分裂为小块或细粉的过程。经破碎处理后，固体为小块或细粉的过程。经破碎处理后，固体废物尺寸变小，质地更加均匀，堆密度增大，废物尺寸变小，质地更加均匀，堆密度增大，更易于压实，对后续处理有利。如破碎可使更易于压实，对后续处理有利。如破碎可使固体废物比表面积增大，可提高焚烧、热解固体废物比表面积增大，可提高焚烧、热解等处理过程的效率及稳定性。等处理过程的效率及稳定性。23环境科学导论5.2.4 固体废物分选技术固体废物分选技术 机械分选是根据物质的粒度、密度、机械分选是根据物质的粒度、密度、磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性以及磁性、电性、光电性、摩擦性、弹性以及表面湿润性等的差异，采用相应的手段将表面湿润性等的差异，采用相应的手段将其分离的过程。其分离的过程。24环境科学导论5.2.5 固体废物固化技术固体废物固化技术1.包胶固化包胶固化：按使用的基材可分为水泥固：按使用的基材可分为水泥固化、石灰固化、热塑材料固化和有机聚合化、石灰固化、热塑材料固化和有机聚合物固化等。物固化等。2.自胶结固化自胶结固化：利用废物本身的胶结粘性：利用废物本身的胶结粘性进行固化处理的一种方法。主要用于处理进行固化处理的一种方法。主要用于处理硫酸钙和亚硫酸钙废物。硫酸钙和亚硫酸钙废物。3.玻璃固化玻璃固化：以玻璃为固化基质。：以玻璃为固化基质。25环境科学导论5.2.6 固体废物焚烧技术固体废物焚烧技术在高温在高温(800一一1000)下，通过燃烧，下，通过燃烧，使固体废物中的可燃成分转化成惰性残渣，使固体废物中的可燃成分转化成惰性残渣，同时回收热能；通过燃烧，可使固体废物进同时回收热能；通过燃烧，可使固体废物进一步减容，一步减容，城市垃圾经燃烧后可减小体积城市垃圾经燃烧后可减小体积8090，重量将降低，重量将降低75一一80，同，同时可以较彻底的消灭各种病源体，消除腐化时可以较彻底的消灭各种病源体，消除腐化源。源。26环境科学导论优点：优点：焚烧占地小；焚烧占地小；焚烧对垃圾处理彻底，残渣二次污染危险焚烧对垃圾处理彻底，残渣二次污染危险较小；较小；焚烧操作是全天侯的不受天气影响：焚烧操作是全天侯的不受天气影响：焚烧可安装在接近垃圾源的地方，节约运焚烧可安装在接近垃圾源的地方，节约运输费用；输费用；焚烧的适用面广，除城市垃圾以外的许多焚烧的适用面广，除城市垃圾以外的许多城市废物城市废物也可以采用焚烧方法进行净化；也可以采用焚烧方法进行净化；27环境科学导论缺点：缺点：存在二次污染，存在二次污染，燃烧仍然要排出灰渣、燃烧仍然要排出灰渣、废气。特别是近年来出现的废气。特别是近年来出现的“二恶英二恶英”，其毒性比氰化物大一千倍；其毒性比氰化物大一千倍；单位投资和处理运转成本较高；单位投资和处理运转成本较高；对废物有一定要求，即要求其热值至少对废物有一定要求，即要求其热值至少大于大于4000KJ/kg。28环境科学导论5.2.7 固体废物热解技术固体废物热解技术热解是将有机物在厌氧或缺氧条件下热解是将有机物在厌氧或缺氧条件下高温高温(500一一1000)加热，使之分解为气、加热，使之分解为气、液、液、固三类产物，气态的有氢、甲烷、碳固三类产物，气态的有氢、甲烷、碳氢化合物、一氧化碳等可燃气体；液态的氢化合物、一氧化碳等可燃气体；液态的有含甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等成分的燃有含甲醇、丙酮、醋酸、乙醛等成分的燃料油；固态的主要为固体碳。料油；固态的主要为固体碳。主要优点是能够将废物中的有机物转主要优点是能够将废物中的有机物转化为便于贮存和运输的有用燃料，而且尾化为便于贮存和运输的有用燃料，而且尾气排放量和残渣量较少，是一种低污染的气排放量和残渣量较少，是一种低污染的处理与资源化技术。处理与资源化技术。29环境科学导论5.2.8 固体废物微生物分解技术固体废物微生物分解技术依靠自然界的细菌、放线菌、真菌等微依靠自然界的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳生物，人为地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质的生物转化过程。定的腐殖质的生物转化过程。1、堆肥化、堆肥化堆肥化的产物称作堆肥，是一种具有改堆肥化的产物称作堆肥，是一种具有改良土壤结构，增大土壤容水性、减少无机氨良土壤结构，增大土壤容水性、减少无机氨流失、促进难溶解磷转化为易溶磷、增加土流失、促进难溶解磷转化为易溶磷、增加土壤缓冲能力，壤缓冲能力，提高化学肥料的肥效等多种提高化学肥料的肥效等多种功效的廉价、优质土壤改良原料。可分为厌功效的廉价、优质土壤改良原料。可分为厌氧堆肥与好氧堆肥。氧堆肥与好氧堆肥。30环境科学导论l好氧堆肥原理好氧堆肥原理 好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解。好氧菌对废物进行吸收、氧化、分解。微生物通过自身的生命活动，把一部分被微生物通过自身的生命活动，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时吸收的有机物氧化成简单的无机物，同时释放出可供微生物生长活动所需的能量，释放出可供微生物生长活动所需的能量，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，而另一部分有机物则被合成新的细胞质，使微生物不断生长繁殖。使微生物不断生长繁殖。31环境科学导论好氧堆肥过程：好氧堆肥过程：起始阶段：不耐高温的细菌分解有机物中起始阶段：不耐高温的细菌分解有机物中易降解的葡萄糖、脂肪等，同时放出热量易降解的葡萄糖、脂肪等，同时放出热量使温度升至使温度升至40左右；左右；高温阶段：耐高温细菌在高温条件下氧化高温阶段：耐高温细菌在高温条件下氧化分解蛋白质、纤维等有机物，温度升至分解蛋白质、纤维等有机物，温度升至60- 70左右左右熟化阶段：冷却后的堆肥，一些新的微生熟化阶段：冷却后的堆肥，一些新的微生物借助残余有机物生长。物借助残余有机物生长。32环境科学导论好氧堆肥又分为露天推肥和快速堆肥两好氧堆肥又分为露天推肥和快速堆肥两种方式；种方式；现代化堆肥生产通常由前处理、主发酵现代化堆肥生产通常由前处理、主发酵(一次发酵一次发酵)、后发酵、后发酵(二次发酵二次发酵)、后处理、后处理、贮藏等五个工序组成。其中主发酵是整个生贮藏等五个工序组成。其中主发酵是整个生产过程的关键，应控制好通风、温度、水分、产过程的关键，应控制好通风、温度、水分、C/N比、比、C/P比及比及pH值等发酵条件。值等发酵条件。33环境科学导论2、沼、沼气化气化 沼沼气化亦称厌氧发酵，是固体废物中的气化亦称厌氧发酵，是固体废物中的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物在人为碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物在人为控制的温度、湿度、酸碱度的厌氧环境中经控制的温度、湿度、酸碱度的厌氧环境中经多种微生物的作用生成可燃气体的过程。多种微生物的作用生成可燃气体的过程。适用于城市污泥、农业固体废物、粪便适用于城市污泥、农业固体废物、粪便处理。对固体废物起到稳定无害的作用，且处理。对固体废物起到稳定无害的作用，且可以生产一种便于贮存和有效利用的能源可以生产一种便于贮存和有效利用的能源沼气。沼气。34环境科学导论5.3 固体废物处置技术固体废物处置技术5.3.1 固体废物处置技术固体废物处置技术5.3.2 固体废物填埋处置固体废物填埋处置5.3.3 固体废物卫生填埋固体废物卫生填埋5.3.4 固体废物安全填埋固体废物安全填埋35环境科学导论5.3.1 固体废物处置技术固体废物处置技术1、概念、概念是指最终处置是指最终处置(Finaldisposal)或或安全处置；安全处置；是固体废物污染控制的末端环节；是固体废物污染控制的末端环节；是解决固体废物的归宿问题。是解决固体废物的归宿问题。36环境科学导论2、目的：、目的：一些固体废物经过处理和利用，总还一些固体废物经过处理和利用，总还会有部分残渣存在，而且很难再加以利用，会有部分残渣存在，而且很难再加以利用，这些残渣可能又富集了大量有毒有害成分；这些残渣可能又富集了大量有毒有害成分；还有些固体废物，目前尚无法利用，它们还有些固体废物，目前尚无法利用，它们都特长期地保留在环境中，是一种潜在的都特长期地保留在环境中，是一种潜在的污染源。为了控制其对环境的污染，必须污染源。为了控制其对环境的污染，必须进行最终处置，使之最大限度地与生物圈进行最终处置，使之最大限度地与生物圈隔离。隔离。37环境科学导论3、固体废物处置方法、固体废物处置方法海洋处置海洋处置：主要分为海洋倾倒与远洋焚：主要分为海洋倾倒与远洋焚烧两种方法；近年来，随着人们对保护环境烧两种方法；近年来，随着人们对保护环境生态重要性认识的加深和总体环境意识的提生态重要性认识的加深和总体环境意识的提高，海洋处置己受到越来越多的限制高，海洋处置己受到越来越多的限制 。陆地处置陆地处置：包括土地耕作、工程库或：包括土地耕作、工程库或贮留池贮存、土地填埋以及深井灌注等几种。贮留池贮存、土地填埋以及深井灌注等几种。土地填埋法是一种最常用的方法。其工艺简土地填埋法是一种最常用的方法。其工艺简单、投资较低、适于处置多种类型的废物，单、投资较低、适于处置多种类型的废物，目前己成为一种处置固体废物的主要方法。目前己成为一种处置固体废物的主要方法。38环境科学导论5.3.2 固体废物填埋处置固体废物填埋处置填埋分为卫生填埋和安全填埋等。填埋分为卫生填埋和安全填埋等。填埋场系统主要包括：废弃物坝、雨水填埋场系统主要包括：废弃物坝、雨水集排水系统集排水系统(含浸出液体集排水系统、浸出含浸出液体集排水系统、浸出液处理系统液处理系统)、释放气处理系统、入场管理、释放气处理系统、入场管理设施、入场道路、环境监测系统、飞散防止设施、入场道路、环境监测系统、飞散防止设施、设施、防灾设施、管理办公设施、隔离设防灾设施、管理办公设施、隔离设施等。施等。39环境科学导论优点：优点：操作简便；施工方便；费用低廉；还可操作简便；施工方便；费用低廉；还可同时回收甲烷气体。同时回收甲烷气体。缺点：缺点：浸出液的渗漏污染地下水；降解气体的浸出液的渗漏污染地下水；降解气体的释出易引起爆炸和火灾；臭味和病原菌的消释出易引起爆炸和火灾；臭味和病原菌的消除、场地有限。除、场地有限。40环境科学导论5.3.3 固体废物卫生填埋固体废物卫生填埋1.场地选择场地选择 应考虑的相关因素：应考虑的相关因素： （1）填埋场面积）填埋场面积 （2）运输距离）运输距离 （3）土壤与地形）土壤与地形 （4）气象条件）气象条件 （5）地质和水文地质条件）地质和水文地质条件 （6）环境条件）环境条件 （7）场地的最后利用）场地的最后利用41环境科学导论2.场地设计场地设计 （1）场地面积和容量的确定）场地面积和容量的确定 （2）地下水保护设计：防渗衬里、导流渠）地下水保护设计：防渗衬里、导流渠或导流坝或导流坝 （3）覆盖材料）覆盖材料3.气体的产生及收集气体的产生及收集 好氧分解产生好氧分解产生CO2、H2O、NH3，压氧分，压氧分解产生解产生CH4、CO2、N2、NH3、H2O、H2S等等4.填埋方法填埋方法42环境科学导论5.3.4 固体废物安全填埋固体废物安全填埋1.场地选择场地选择2.填埋场结构填埋场结构3.地下水保护系统地下水保护系统4.场地监测场地监测43