高中地理 4.2《固体废弃物的治理》课件 中图版选修6.ppt

固体废弃物的治理 固体废弃物是指人类在生产 加工 流通 消费及生活等过程提取目的组分后 不再具有原使用价值而被丢弃的固态或泥浆状的物质 绪论 废弃物具有相对性 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 所以固体废弃物也称 放在错误地点的原料 根据固体废物的性质 状态 来源分类 化学性质分 有机废物和无机废物存在状态分 固体 块状 粒状 粉状 和泥状 污泥 来源分 工业废物 矿业废物 城市垃圾 农业废物 放射性废物危害状况分 有害废物 一般废物 固体废物的来源与分类 固体废弃物的种类 工业固废 矿业固废锌矿渣 矿业固废镍矿渣 生活垃圾 城市垃圾 农业废物 放射性污染核辐射 固体废物的分类 工矿业固体废物 工业固体废物按行业主要包括以下几类 1 冶金工业固体废物 主要包括各种金属冶炼或加工过程中所产生的废渣 如高炉炼铁产生的高炉渣 干炉转炉电炉炼钢产生的钢渣 铜镍铅锌等有色金属冶炼过程产生的有色金属渣 铁合金渣及提炼氧化铝时产生的赤泥等 2 能源工业固体废物 主要包括燃煤电厂产生的粉煤灰 炉渣 烟道灰 采煤及洗煤过程中产生的煤矸石等 3 石油化学工业固体废物 主要包括石油及加工工业产生的油泥 焦油页岩渣 废催化剂 废有机溶剂等 化学工业生产过程中产生的硫铁矿渣 酸渣碱渣 盐泥 釜底泥 精 蒸 溜残渣以及医药和农药生产过程中产生的医药废物 废药品 废农药等 4 矿业固体废物 主要包括采矿废石和尾矿 废石是指各种金属 非金屑矿山开采过程中从主矿上剥离下来的各种围岩 尾矿是指在选矿过程中提取精矿以后剩下的尾渣 5 轻工业固体废物 主要包括食品工业 造纸印刷工业 纺织印染工业 工业加工过程中产生的污泥 动物残物 废酸 废碱以及其他废物 6 其他工业固体废物 主要包括机加工过程产生的金属碎屑 电镀污泥 及其他工业加工过程产生的废渣等 城市生活垃圾 主要成分 厨余物 废纸 废塑料 废织物 废金属 废玻璃陶瓷碎片 砖瓦渣土 粪便 以及废家用什具 废旧电器 庭园废物等 来源 城市居民家庭 城市商业 餐饮业 旅馆业 旅游业 服务业 市政环卫业 交通运输业 文教卫生业和行政事业单位 工业企业单位以及水处理污泥等 城市生活垃圾 主要特点 成分复杂 有机物含量高 影响其成分的主要因素 居民生活水平 生活习惯 季节 气候等 所含化学元素 绝大部分为碳 其次为氧 氢 氮 硫等 根据其组分的不同 含有不等量的灰分 列入国家废物名录或根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有如下危险特性的废物 即主要有毒性 易燃性 腐蚀性 反应性 传染疾病性 放射性等危险特性 1983年 联合国环境规划署已经将有害废物污染控制问题列为全球重大的环境问题 危险废物 固体废物污染的危害 1 堆渣侵占土地 污染土壤我国历年堆存的废渣和尾矿达60亿吨 占地约59万亩 平均每1万吨渣占一亩地 侵占大量农田 与农业争地问题十分突出 大量废渣在自然界的风化作用下 到处流失 对土壤造成危害 煤矸石滑坡 有毒物质向下渗漏 通过土壤中被植物吸收进入人体 固体废物的污染及其控制 2 污染水体废渣可通过土壤渗入地下水 还可以通过风吹雨淋或人为因素进入地表水 废渣对水域的污染 以冶炼废渣和化工废渣最为突出 目前世界上的原子能反应堆的废渣及向深海投弃的放射性废物已严重地污染了海洋 固体废物污染的危害 3 大气的污染废渣和垃圾在堆放过程中 在周围温度 水分的作用下 使某些有机物质发生分解 产生有害气体和腐败的垃圾废物散发出的腥臭味 可对空气造成污染 煤矸石的自燃会放出大量SO2 沥青和渣油都含有多环芳烃气体 总体而言 固体废物对环境的污染 虽没有像废水 废气那样严重 但从其对人类造成的危害来看 也必须采取措施进行处理 固体废物污染的危害 4 影响环境卫生由于人口剧增 使垃圾排放量也大大增加 若未经过处理直接排入周围环境 则易造成环境污染 病菌 病毒 蚊 蝇等 5 造成大量的财力和人力的浪费固体废物要用大量的人力和财力进行管理和处置 一个大型工厂一般需上百人管理废渣 固体废物污染的危害 废水和废气既是水体 大气和土壤环境的污染源 又是接受其所含污染物的环境 固体废物则不同 它们是污染成分的终极状态 固体废物污染控制 这些 终态 物质在长期的自然条件作用下会转入大气 水体和土壤 成为大气 水体和土壤环境的污染 源头 因此 固体废物对环境的污染主要是通过水 气和土壤进行的 固体废物污染控制应着重于 防治固体废物污染和综合利用废物资源 1 改革生产工艺 2 发展物质循环利用工艺及循环境经济 3 综合利用 4 进行无害化处理和处置 固体废物污染控制 1 固体废物处理工程固体废物处理工程可分为物理处理 化学处理 生物处理 热处理 固化处理等 目的 将固体废物转变成适于运输 利用 贮存或最终处置 1 物理处理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 利用或处置的形态 主要方法 压实 破碎 分选 增稠 吸附等 固体废物处理处置方法 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使其达到无害化 主要方法 氧化还原 中和 化学沉淀和化学溶出等 注意 有些有害固体废物 经过化学处理还可能产生富含毒性成分的残渣 还须对残渣进行解毒处理或安全处置 3 生物处理利用微生物分解固体废物中可降解的有机物 从而使其达到无害化或综合利用 方法 好氧处理 厌氧处理 兼性厌氧处理 该法较为经济但处理效率不稳定 4 热处理通过高温破坏和改变固体废物组成和结构 同时达到减容 无害化或综合利用的目的 方法 焚化 热解 焙烧 烧结等 5 固化处理采用固体基材将废物固定或包覆起来以降低其对环境的危害 处理对象为危险固废物 全世界每年产生的固体废物高达70亿t 其中美国约占一半 固体废物包围城市 对人类生存环境造成极大的危害 也引起人们越来越多的关注 1983年联合国环境规划署已将有害废物污染控制问题列为全球重大的环境问题 我国排放量仅次于美国 2000年 全国固体废物产生量8 2亿吨 其中工业固体废物产生量为6 7亿t 其中尾矿和煤矸石产量最大 约占总量的50 左右 固体废物的排放现状 产生量大占地多危害大回收利用率低 我国我国固体废物排放问题有以下几个特点 固体废物的处理是通过一定的技术处理和分离手段 来改变废物的结构和特性 以达到减量化 资源化和无害化的目的 固体废物的处理技术 压实压实是利用外界的压力作用于固体废物 使其聚集程度增大 达到增大容重和减小表观体积的目的 以便于运输 贮存和填埋 压实主要用于处理压缩性能大而恢复性小的固体废物 例如生活垃圾 机械加工行业排出的金属丝 金属碎片 家用电器 小汽车及各类纸制品和纤维等 压实机械也称压实器 压实器有固定式和移动式两种 固体废物的物理处理 二 破碎破碎是利用外力使大块固体废物分裂为小块的过程 固体废物的破碎主要达到以下几个目的 1 使固体废物减容和增大密度 便于运输和贮存 2 为分选和进一步加工提供合适的粒度 以有利于综合利用 3 增大固体废物的比表面积 提高焚烧 热分解的处理效率 4 防止粗大 锋利的固体废物损坏处理设备 分选的目的是将固体废物中可回收利用的或不利于后续处理 处置工艺要求的物料用人工或机械方法分门别类地分离出来 然后加以综合利用 三 分选 脱水固体废物的脱水主要用于污水处理厂排出的污泥及某些工业企业所排出的泥浆状废物的处理 脱水可达到减容及便于进行运输的目的 有利于进一步处理 脱水有机械脱水及自然干化脱水两种 四 脱水和干燥 固体废物经破碎 分选之后所得的轻物料 如需进行能源回收或焚烧处理时 必须进行干燥处理 干燥通常在转筒干燥器内进行 干燥 化学浸出法化学浸出法是选择合适的化学溶剂 浸出剂 如酸 碱 盐水溶液等 与固体废物发生作用 使其中有用组分发生选择性溶解然后进一步回收的处理方法 该法可用于含重金属的固体废物的处理 特别是在石化工业中废催化剂的处理上得到广泛应用 例如生产环氧乙烷的废催化剂的处理 固体废物的化学处理 好氧生物转化一堆肥化处理堆肥化是在人工控制的条件下 使某些有机的固体废物在微生物的作用下 发生生物化学反应 分解转化为较稳定的腐殖肥料的过程 堆肥原料 生活垃圾 粪便 农林业固体废物 有机污泥工艺 预处理发酵后处理 固体废物的生物转化处理 厌氧生物转化 焚烧法焚烧法是将可燃固体废物置于高温炉内 使其中可燃成份充分氧化的一种处理方法 焚烧法的优点是可以回收利用固体废物内潜在的能量 减少废物的体积 一般可减少80 一90 破坏有毒废物的组成结构 使其最终成为化学性质稳定的无害化灰渣 同时还可彻底杀灭病原菌 消除腐化源 固体废物的焚烧和热解 主要是不可再循环利用或安全填埋的有害废物 如难以生物降解的 易挥发和扩散的及含有重金属及其他有害成份的有机物 生物医学废物 医院和医学实验室所产生的需特别处理的废物 等 适合焚烧的废物 热解多数有机化合物都具有热不稳定性的特征 如果将它们置于高温缺氧的条件下 这些化合物将会发生裂解 转化为分子量较小的组分 这一过程称之为热解 热解应用于工业生产已有很长的历史 如木材和煤的干馏 重油的裂解等 近几十年来 将热解的原理用于处理固体废物已日益为人们所注重 成为一种很有前途的处理方法 特别适用于废塑料 废橡胶 城市垃圾 农用固体废物等含有机物较多的固体废物处理 土地填埋固体废物的土地填埋处置是在传统的堆放和填地处置基础上发展和完善起来的一种最终处置技术 由于它的建设运行费用低 工艺简单 适用于处理多种类型的废物 因而得到迅速发展并被广泛应用 特别是对危险废物的处理 填埋仍然是最主要的手段之一 固体废物的最终处置 一 煤炭系固体废物的利用1 煤矸石的综合利用 1 煤矸石用作燃料 2 煤矸石用作建筑材料 3 煤矸石生产化工产品 生产铝盐 固体废物的资源化 在建材工业上的应用在农业上的利用粉煤灰颗粒由60 80 微细玻璃体状颗粒和30 蜂窝状颗粒组成 机械组成相当于砂质土 同时含有少量对农作物生长有利的元素如钾 钙 铁 磷 硼等 这些特性决定了它在农业方面应用具有很大潜力 其他应用分选空心玻璃微珠 用作橡胶 塑料制品的填充剂 提取金属 2 粉煤灰的综合利用 1 高炉渣综合利用 主要化学成分是CaO Si02 A12O3和MgO 1 水淬渣的应用 2 重矿渣的应用 3 膨胀矿渣的应用2 钢渣的综合利用 主要成份为CaO Si02 A12O3 FeO MgO等 具有一定的胶凝性 3 有色金属冶炼渣的综合利用赤泥的利用炼铜渣的利用 二 冶金工业废渣的综合利用 1 硫铁矿烧渣的综合利用炼铁回收有色金属 氯化焙烧法 用石灰作胶结剂制砖生产化工产品 生产氧化铁红 透明氧化铁 制取FeSO4 7H2O 制取水处理剂 三 化工废渣的综合利用 在水泥工业上的利用 代替天然石膏作水泥缓凝剂 作原料生产硫铝酸盐早强水泥 制建筑板材生产硫酸制硫酸铵 2 化学石膏的综合利用 生产水泥作无机型外墙涂料用于化工厂尾气处理4 铬渣的综合利用 主要由CaO MgO Al2O3 Fe2O3 SiO2及少量的六价铬组成 作玻璃着色剂作助熔剂制钙镁磷肥作炼铁烧结熔剂 3 电石渣的综合利用 1 废塑料的再生利用前处理除异物 分选 清洗 干燥 粉碎熔融混炼加人适量的改性剂在一定的温度下熔融混炼成型成型方法有四种 压注成型 注射成型 压延成型 挤出成型 通过成型可以直接得到棒 板 片材或各种成型品 也可制成粒状作为生产各种类型的塑料制品的原料使用 四 有机废物的处理和利用 常用的填料有两大类一无机填料和有机填料 无机填料主要有碳酸钙 滑石粉 硅灰石 赤泥 粉煤灰等 有机填料主要选择木材加工废料木粉 锯屑及农副产品稻壳 玉米秆 麦秆等 这些惰性材料均需进行表面活化处理 才能与废塑料很好地复合 改性后的填料具有良好的填充性 并可提高塑料制品的稳定性和具有一定的增强效果 以木屑为填充料所制成的塑料材料也称 合成木材 这种材料密度小 强度高 耐腐蚀 耐热 可像木材一样使用 可锯 可钉 可钻 广泛用于建筑 家俱 车辆及包装等方面 我国80年代即开发出锯木屑与废塑料经高温混炼而制成的 合成木材 2 废塑料的改性利用 1 农作物秸秆的利用制氨化饲料加工压块燃料2 稻壳的综合利用稻壳成型后可以代替煤炭用作工业和生活燃料 由于稻壳中硫和重金属含量极小 因此也不会对大气产生污染 成型之后的稻壳块内部仍有很多孔隙 因而导热系数小 可以做保温材料使用 稻壳干馏热解可以获得燃烧值为5880 6720kJ kg的可燃气体 从焦油馏份中还可分离出醋酸 丙酮及其他类似木柴的热解产物 热解残留物 黑灰 还具有极优良的吸附性 可代替活性炭作吸附剂使用 五 农业固体废物的处理和利用 废品的回收利用是建立在垃圾的分类收集基础上 建立大规模的城市垃圾焚烧厂 利用垃圾焚烧时放出的热量进行供热或发电是使垃圾能源化的主要途径 垃圾填埋中的有机物在厌氧微生物作用下可被分解为CH4和CO2等其他气体 统称为埋填气 是一种新的补充能源 五 城市垃圾的综合利用 管理政策 1 减量化 要求 减少数量 体积 种类 降低危险废物中有害成分的浓度 减轻或清除其危险特性等 全面管理 措施 开展清洁生产 重要性 防止固体废物污染环境的优先措施 2 资源化 物质回收 即处理废弃物并从中回收指定的二次物质如纸张 玻璃 金屑等物质 物质转换 即利用废弃物制取新形态的物质 如废玻璃和废橡胶 铺路材料 炉渣 水泥和其他建筑材料 利用有机垃圾 堆肥等 能量转换 即从废物处理过程中回收能量 作为热能或电能 例如通过有机废物的焚烧处理回收热量 进一步发电 利用垃圾厌氧消化产生沼气 作为能源向居民和企业供热或发电 3 无害化 对已产生又无法或暂时尚不能综合利用的固体废物 经过物理 化学或生物方法 进行对环境无害或低危害的安全处理 处置 达到废物的消毒 解毒或稳定化 以防止并减少固体废物的污染危害 对固体废物实行 三化 的原则 其各个环节是互为因果 相辅相成的 但减量化是基础 根本措施是实行 清洁生产 和提高资源 能源的利用率 实现了减量化就相应实现了资源化和无害化 同时 实现减量化必须以资源化为依托 资源化可以促进减量化 无害化的实现 无害化又可以实现和达到减量化和资源化的目的 因此 在具体措施方面 也不能将它们截然分开 三化 之间的关系