化工环境保护概论 主编：杨永杰 化学工业出版社 Chapter5 固体废物与化工废渣处置

目 录 目 录 化工生产与环境保护 环境污染及生态平衡 大气污染防治及化工废气治理 水污染防治与化工废水处理 固体废物与化工废渣处置 目 录 化工生产与环境保护 环境污染及生态平衡 目 录 大气污染防治及化工废气治理 水污染防治与化工废水处理 固体废物与化工废渣处置 化工清洁生产技术 噪声控制及其他化工污染防治 环境保护措施与可持续发展

§ 5 固体废物与化工废渣处置 是指人类在生产过程中和社会生活活动中产生的不再需要或没有“利用价值”而被遗弃的固体或半固体物质。 § 5 固体废物与化工废渣处置 概述 定义：固体废物（Solid Waste）又称固体废弃物或固体遗弃物。 是指人类在生产过程中和社会生活活动中产生的不再需要或没有“利用价值”而被遗弃的固体或半固体物质。

一、固体废物的来源、分类及危害 按来源分 按组成分 按危害状况分 无机废物； 有机废物； 危险废物； 一般废物； 工业固体废物 城市垃圾 是工矿企业在生产活动过程中排放出来的固体废物 冶金废渣 ；采矿废渣 ；燃料废渣 ；化工废渣 城市垃圾 指城市居民的生活垃圾、商业垃圾、市政维护和管理中产生的垃圾，如废纸、废塑料等 按来源分 农业固体废物 主要指农、林、牧、渔各业生产、科研及农民日常生活过程中产生的各种废物。如农作物秸秆、人畜的粪便等。 放射性固体废物 在核燃料开采、制备以及辐照后燃料的回收过程中都有固体放射性废渣或浓缩的残渣排出。

冶金废渣 工业固体废物 采矿废渣 化工废渣

城市垃圾

放射性废渣

固体废物的危害 B E C D A 侵占土地，破坏地貌和植被 污染土壤和地下水 污染水体 造成巨大的直接经济损失和资源能源的浪费 污染大气

二、常见的固体废物处理方法 定义：固体废物处理是指通过各种物理、化学、生物等方法将固体废物转变为适于运输、资源化利用、贮存或最终处置的过程。 锤式破碎机 1.锤头 2.破碎板 3.筛板 4.废物 5.排料 定义：固体废物处理是指通过各种物理、化学、生物等方法将固体废物转变为适于运输、资源化利用、贮存或最终处置的过程。 1、破碎 破碎是指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的过程。 由于固体废物的物理形状多样，成分复杂以及回收利用的目的不同，破碎工艺差别较大，主要的破碎方法有冲击破碎、剪切破碎、挤压破碎、摩擦破碎、低温破碎及湿式破碎等。常用的破碎机主要有颚式破碎机、锤式破碎机、冲击式破碎机、剪切式破碎机、辊式破碎机和球磨机等。

2、分选法 风力分选 浮选 分选处理技术 磁选 风力分选属于干式分选，主要分选城市垃圾中的有机物和无机物。 浮选法是利用较重的水质(海水或泥浆水)与较轻的碳质(焦)，在大水量、高流速的条件下，借助水--炭二者之间的密度差将焦与渣自然分离。 分选处理技术 磁选 它是利用工业废渣中不同组分磁性的差异，在不均匀磁场中实现分离的一种分选技术。 筛分 它是根据化工废渣颗粒尺寸大小进行分选的一种方法。筛分有湿筛和干筛两种操作，化工废渣 多采用干筛。

定义：焚烧法将可燃固体废物置于高温炉内，使其中可燃成分充分氧化的一种处理方法。 优点：减量、无害和资源化 3、焚烧法 定义：焚烧法将可燃固体废物置于高温炉内，使其中可燃成分充分氧化的一种处理方法。 优点：减量、无害和资源化 缺点：只能处理含可燃物成分高的固体废物，否则必须添加助燃剂，增加运行费用；投资比较大；不可避免地会产生可造成二次污染的有害物质，产生新的环境问题。 影响焚烧的因素：温度、时间、湍流程度和供氧量。 使用范围：适合焚烧的废物主要是那些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、含有重金属及其他有害成分的有机物、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。

卫生土地填埋 安全土地填埋 4、填埋法 特点：处置垃圾而不会对公众健康及环境造成危害。 方法：通常是每天把运到土地填埋场的废物在限定的区域内铺散成40～75㎝薄层，然后压实减少废物的体积，并在每天操作之后用一层厚15～30㎝的土壤覆盖、压实，废物层和土壤覆盖层共同构成一个单元，即构筑单元。具有同样高度的一系列相互衔接的填筑单元构成一个升层。完成的卫生土地填埋场地是由一个或多个升层组成的。当土地填埋场达到最终的设计高度之后，再在该填埋层之上覆盖一层90～120㎝厚的土壤，压实后就达到一个完整的卫生土地填埋场。 定义：是在卫生土地填埋技术基础上发展起来的、一种改进了的卫生土地填埋。 条件：安全土地填埋选址要远离城市和居民较稠密的安全地带，土地填埋场必须有严密的人造或天然的衬里，下层土壤或土壤同衬里相结合部渗透率小于10-8㎝/s；填埋场最底层应位于地下水位之上；要采取适当的措施控制和引出地表水；要配备严格的浸出液收集、处理及监测系统；设置完善的气体排放和监测系统；要记录所处置废物的来源、性质及数量，把不相容的废物分开处置。

定义：堆肥就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进可微生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。 5、堆肥 定义：堆肥就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，有控制地促进可微生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。 分类：根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，堆肥可分为好氧堆肥法和厌氧堆肥法两种。

好氧堆肥法是在有氧的条件下，通过好氧微生物的作用使有机废物达到稳定化、转变为有利于作物吸收生长的有机物的方法。 （1）好氧堆肥法 好氧堆肥法是在有氧的条件下，通过好氧微生物的作用使有机废物达到稳定化、转变为有利于作物吸收生长的有机物的方法。 有机堆肥好氧分解过程

影响堆肥速度和堆肥质量的因素很多，主要有：固体颗粒的大小、温度、通风强度、物料含水率、物料的酸碱度、物料的营养平衡等。 （2）厌氧堆肥法 在不通气的条件下，将有机废物进行厌氧发酵，制成有机肥料，使固体废物无害化的过程。堆肥方式与好氧堆肥法相同，但堆内不设通气系统，堆温低，腐熟及无害化所需时间较长，堆肥简便、省工。 影响堆肥速度和堆肥质量的因素很多，主要有：固体颗粒的大小、温度、通风强度、物料含水率、物料的酸碱度、物料的营养平衡等。

定义：固化法是指通过物理或化学法，将废弃物固定或包含在坚固的固体中，以降低或消除有害成分的溶出特性的一种固体废物处理技术。 6、固化法 定义：固化法是指通过物理或化学法，将废弃物固定或包含在坚固的固体中，以降低或消除有害成分的溶出特性的一种固体废物处理技术。 方 法 要 点 评 论 水泥基固法 将有害废物与水泥及其他化学添加剂混合均匀，然后置于模具中，使其凝固成固化体，将经过养生后的固化体脱膜，经取样测试，其有害成分含量低于规定标准，便达到固化的目的 方法简单，稳定性好，有可能作建筑材料，对固化的无机物，如氧化物可互容，硫化物可能延缓凝固和引起破裂，除非是特种水泥，卤化物易浸出，并可能延缓凝固，重金属、放射性废物互容 石灰基固法 将有害废物与石灰及其他硅酸盐类，并配以适当的添加剂混合均匀，然后置于模具中，使其凝固成固化体，固化体脱膜、取样测试方式和标准与“水泥基固法”相同 方法简单，固化体较为坚固，对固化的有机物，如有机溶剂和油等多数抑制凝固，可能蒸发逸出，对固化的无机物如氧化物、硫化物互容，卤化物可能延缓凝固并易于浸出，重金属、放射性废物互容 热塑性材料固化法 将有害物同沥青、柏油、石蜡或聚乙烯等热塑性物质混合均匀，经过加热冷却后使其凝固而形成塑胶性物质的固化体 固化效果好，但费用较高，只适用于某种处理量少的剧毒废物，对固化的有机物，如有机溶剂和油，在加热条件下可能蒸发逸出。对无机物如硝酸盐、次氯化物、高氯化物及其他有机溶剂等则不能采用此法，但与重金属、放射性废物互容 高分子有机物聚合稳定法 将高分子有机物如脲醛等与不稳定的无机化学废物混合均匀，然后将混合物经过聚合作用而生成聚合物 此法与其他方法相比，只需少量的添加剂，但原料费用较昂贵，不适于 处理酸性以及有机废物和强氧化性废物，多数用于体积小的无机废物 玻璃基固化法 将有害废物与硅石混合均匀，经高温熔融冷却后而形成玻璃固化体 固化体性质极为稳定，可安全地进行处置，但费用昂贵，只适于处理极有害化学废物和强放射性废物

03 02 01 化学处理是通过化学反应使固体废物变成另外的安全和稳定的物质，使废物的危害性降到尽可能低的水平。 7、化学法 化学浸出法 氧化还原法 03 中和法 02 定义：该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后进一步回收的处理方法。 适用范围：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。 01 目的：通过氧化或还原反应，将固体废物中可以发生价态变化的某些有毒、有害成分转化成为无毒或低毒，且具有化学稳定性的成分，以便无害化处置或进行资源回收。 适用范围：建材工业、冶金工业等部门。 试剂：中和酸性废渣可采用氢氧化钠、熟 石灰、生石灰等。中和碱性废渣通常采用硫酸。 适用范围：主要用于金属表面处理等工业中产生的酸、碱性泥渣。 设备：罐式机械搅拌；池式人工搅拌；

01 02 03 三、化工废渣的来源与特点 化工废渣的特点 废弃物产生和排放量比较大 化工固体废弃物中危险废弃物种类多，有毒物质含量高 废弃物再资源化可能性大

四、化工废弃物处理方法 物 理 法 物 理 化 学 法 化 学 法 生 物 化 学 法 其 他 法 化工废弃物综合利用及处理大致可分为以下几种方法： 物 理 法 1 物 理 化 学 法 2 化 学 法 3 生 物 化 学 法 4 其 他 法 5

一、塑料废渣的处理 典型的化工废渣处理 再生处理法 热分解法 湿式氧化和化学处理方法 焚烧法 对单一种类热塑性塑料废渣进行再生称为单纯性再生即熔融再生。整个再生过程由挑选、粉碎、洗涤、干燥、造粒或成型等几个工序组成。 热分解法是通过加热等方法将塑料高分子化合物的链断裂，使之变成低分子化合物单体、燃烧气或油类等，再加以有效利用的一项技术。塑料热分解技术可以分为熔融液槽法、流化床法、螺旋加热挤压法、管式加热法等。 再生处理法 热分解法 湿式氧化和化学处理方法 焚烧法 塑料焚烧法可分为传统的一般法和部分燃烧法两种。 在一定的温度和压力条件下，使塑料渣在水溶液中进行氧化，转化成不会造成污染危害的物质，而且也可以回收能源。 塑料废渣属于废弃的有机物质，主要来源于树脂的生产过程、塑料的制造加工过程以及包装材料。

二、硫铁矿渣的处理 硫铁矿渣是用硫铁矿为原料生产硫酸时产生的废渣，所以又叫硫酸渣，或称烧渣。硫铁矿渣综合利用的最理想途径是将其含有的有色金属、稀有贵金属回收并将残渣冶炼成铁。 回收有色金属 烧渣炼铁 生产水泥

一、污泥的来源、分类及特性 来 源 污泥的处理与处置 从废水中直接分离出来 在处理过程中产生 分类 根据污泥的主要成分分有： 污泥 污渣 定义：在给水和废水（包括污水）处理中，采用各种分离方法去掉溶解的、悬浮的或胶体的固体物质后所剩的沉渣统称为污泥。 一、污泥的来源、分类及特性 从废水中直接分离出来 在处理过程中产生 来 源 根据来源分有： 生活污水污泥 工业废水污泥 给水污泥 根据污泥的主要成分分有： 污泥 污渣 分类

二、污泥的处理与处置 1、污泥的处理 污泥处理：污泥经单元工艺组合处理，达到减量化、稳定化、无害化目的的全过程。 （1）污泥的调理 污泥的调理是为了提高污泥浓缩、脱水效率的一种预处理方法。主要有化学调节法、淘洗法、热处理法和冷冻法四种。 化学调节法就是在污泥中加入适量的助凝剂、混凝剂等化学药剂，使污泥颗粒絮凝，改善污泥的脱水性能。 污泥的淘洗是将污泥与3～4倍污泥量的水混合后再进行沉降分离的一种方法。污泥的淘洗仅适用于消化污泥的预处理，目的在于降低碱度，节省混凝剂用量，降低机械脱水的运行费用。

浓缩是指通过污泥增稠来降低污泥的含水率并减少污泥的体积。主要有重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩三种方法。 （2）浓缩 浓缩是指通过污泥增稠来降低污泥的含水率并减少污泥的体积。主要有重力浓缩、离心浓缩和气浮浓缩三种方法。 重力浓缩是一种重力沉降过程，依靠污泥中固体物质的重力作用进行沉降与压密。它是在浓缩池内进行的，污泥浓缩池分为间歇式和连续式两种。 气浮浓缩与重力浓缩相反,是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒的周围,减小颗粒的比重而强制上浮。因此气浮法对于比重接近于1g/cm3的污泥尤其适用。

厌氧消化是污泥处理的重要方法之一，它利用厌氧微生物分解污泥中有机物，使污泥趋于稳定。 （3）消化 污泥的厌氧消化 厌氧消化是污泥处理的重要方法之一，它利用厌氧微生物分解污泥中有机物，使污泥趋于稳定。 污泥厌氧消化是一个极其复杂的过程，厌氧消化被概括为两个阶段：第一阶段为酸性发酵阶段，有机物在产酸细菌的作用下，分解成脂肪酸及其他产物，并合成新细胞；第二阶段为甲烷发酵阶段，脂肪酸在专性厌氧菌--产甲烷菌的作用下转化为CH4和CO2。

污泥好氧消化处于内源呼吸阶段，细胞质反应方程如下： C5H7NO2+7O2→5CO2+3H2O+H+ +NO3- 污泥的好氧消化 污泥好氧消化处于内源呼吸阶段，细胞质反应方程如下： C5H7NO2+7O2→5CO2+3H2O+H+ +NO3- 好氧消化池工艺图

干化分为直接和间接加热方式，主要在于热源利用的形式区别，具体来说就是直接作为介质还是间接对换热的介质进行加热。 （4）脱水 脱水是当前污泥处理方法中较为主要的方法。常采用的脱水机械有真空过滤脱水(真空转鼓、真空吸滤)、压滤脱水机(板框压滤机、滚压带式过滤机)、离心脱水机等。 （5）干化 干化是最有效的减量方式，是在单位时间里将一定数量的热能传给物料所含的湿分，这些湿分受热后汽化，与物料分离，失去湿分的物料与汽化的湿分被分别收集起来，这就是干化的工艺过程。污泥干化可以将污泥含水率从70%降到10%以下。 干化分为直接和间接加热方式，主要在于热源利用的形式区别，具体来说就是直接作为介质还是间接对换热的介质进行加热。

目前世界各国采用的方法主要有静态和动态堆肥两种，堆肥处理时主要影响因素有：原料含水率、有机质含量、比和孔隙率等。 （6）堆肥 堆肥是最廉价的污泥减量方式，利用污泥自身有机质的发酵产生的热量进行蒸发，可以将含水率从70%以上降到30%以下。但由于占地巨大和臭气处理难度，在效率上要低于干化。 目前世界各国采用的方法主要有静态和动态堆肥两种，堆肥处理时主要影响因素有：原料含水率、有机质含量、比和孔隙率等。 （7）焚烧 焚烧是目前最终处置含有毒物质的有机污泥最有效的方法。一方面去除水分，一方面氧化污泥中的有机物。

污泥处置：处理后的污泥，弃置于自然环境中（地面、地下、水中）或再利用，能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。 2、污泥的处置 污泥处置：处理后的污泥，弃置于自然环境中（地面、地下、水中）或再利用，能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。 （1）卫生填埋 污泥卫生填埋始于20世纪60年代，到目前为止已经发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。污泥卫生填埋基本属厌氧性填埋，仅在初期填埋的污泥表层及填埋区内排水排气管路附近，由于空气的接触扩散形成局部的准好氧填埋方式。虽然污泥在污水处理厂中经过了厌氧中温消化处理，但由于这一过程有机物没有达到完全的降解（进入填埋区的污泥有机物含量仍在40%左右），因此，污泥在填埋过程中依然存在着一个稳定化降解过程。

（2）土地利用 土地利用越来越被认为是一种积极、有效、有前途的污泥处置方式。这种方式主要是将污泥用于农田等施肥垦荒地、贫瘠地等受损土壤的修复及改良园林绿化建设森林土地施用等。用于土地利用的污泥通常是剩余活性污泥。污泥中含有丰富的有机营养成分如氮、磷、钾等和植物所需的各种微量元素如Ca、Mg、Cu、Zn、Fe等，其中有机物的浓度一般为40％~70％，其含量高于普通农家肥。因此能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长。

（3）资源利用化 更深层次的资源利用化途径包括：污泥热解制油技术是通过无氧加热污泥干燥至一定温度，由干馏和热分解作用使污泥转化为油、反应水、不凝性气体（NGG）和炭等4种可燃产物。产油的热值高，收集起来后可以作为能源储存。此外，诸如污泥炭化技术、污泥合成燃料技术、污泥制取吸附剂技术、蚯蚓生态床处理剩余污泥、建材利用等污泥资源化利用工艺都有一定的研究和应用。

我国根据国情制定出近期以“无害化”、“减量化”、“资源化”作为控制固体废物污染的技术政策； 固体废物的综合防治 一、综合防治对策 目前，就国内外研究进展而言，在世界范围内取得共识的技术对策是所谓的“3C”原则。 Clean (清洁) Cycle (循环) Control (控制) 我国根据国情制定出近期以“无害化”、“减量化”、“资源化”作为控制固体废物污染的技术政策；

二、资源化系统 定义：所谓“资源化系统”就其广义来说，它是表示资源的再循环，指的是从原料制成成品，经过市场直到最后消费变成废物又引入新的生产——消费的循环系统。 三、综合管理模式 做好固体废物的综合管理工作，须按下列管理程序进行: ①减少废物的产量 推广无污染生产工艺；提高废物内部循环利用率；强化管理手段。 ②物资回收途径 采用明智的生产技术；加强废物的分离回收；资源化工厂(如堆肥厂)。 ③能源回收途径 焚烧、厌氧分解、热解等。 ④安全填埋 包括废物的干燥、稳定化、封装、混合填埋(城市垃圾与工业废物)、废物的自然衰减及正确的填埋工程施工。 ⑤废物的最终储存(处置)。