1、第第5 5章章 固体废物污染及其控制技术固体废物污染及其控制技术SolidWastespollutionandcontroltechnology2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论1导读导读：在人们的生产和生活中会产生大量的固体废弃物，俗称“垃圾”。它来自人类生产和生活活动的许多环节，来源极为广泛，种类极为复杂。在人类的生产与消费中或之后，所有投入经济体系的物质仅有10-15以建筑物、工具和奢侈品的形式积累起来，其余部分最终都将变成废弃物。目前，全世界每年产生数十亿吨工业固体废弃物和数亿吨危险废物，放射性废物的产生量也在逐年上升。大量堆置的固体废弃物，在自然条件影响下，其中的
2、一些有害成分会转入大气、水体和土壤中，参与生态系统的物质循环，有些污染物质还会在生物机体内积蓄和富集，通过食物链影响到人体健康，因而具有潜在的、长期的危害性，给人类带来了很多麻烦，成为当今人类社会的四大公害之一。所以对于固体废弃物污染的科学处理与处置显得十分紧迫。提要提要：本章首先介绍了固体废弃物的基本概念、污染控制途径（减量化、无害化、资源化）及管理；重点介绍了固体废弃物的主要处理与处置技术；最后简要介绍了固体废弃物资源化技术。要求要求：通过本章的学习，了解固体废弃物有哪些种类？其特点和危害是什么？应该如何科学地处理和处置它们？重点掌握固体废弃物定义的相对性，即“废”（相对于产生固体废弃物的
3、原生活或生产过程）-减量化与无害化处理的必要性，而“不废”（相对于利用固体废弃物的新的生活或生产过程）-资源可利用性；固体废弃物的类别及不同特点；固体废弃物处理与处置的原则-减量化、无害化、资源化、全过程管理、系统最优化、因地制宜、集中处理与处置、危险废物严加管制；固体废弃物管理的相应法律、法规和标准；固体废弃物的主要处理、处置和资源化技术。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第2页页5.1固体废物概述固体废物概述固体废物（Solidwaste）是指在生产、生活和其他活动中产生，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固态、半固态废弃物质。在具体生产环节中，由于原材料的
4、混杂程度，产品的选择性以及燃料、工艺设备的不同，被丢弃的这部分物质，从一个生产环节看，它们是废物，而从另一生产环节看，它们往往又可以作为另外产品的原料，而是不废之物。因此，固体废物又有“放错地点的原料”之称。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第3页页5.1.1固体废物来源固体废物来源固体废物的来源大体上可分为两类：1)生产过程中产生的废物，称生产废物；2)在产品进入市场后在流动过程中或使用消费后产生的固体废物，称生活废物。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第4页页5.1.2固体废物分类固体废物分类1)按其形状分为固体废物和泥状废物；2)按其组成分为有
5、机废物和无机废物；3)按其来源分为工业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、有害固体废物和城市垃圾（Urbangarbage）等废物；4)按其危害性分为一般固体废物和危险性固体废物(Hazardouswaste)。u 对于有放射性的固体废物，在国际上单列一类，另行管理。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第5页页 图图5-1 固体废物分类示意图固体废物分类示意图5.1.3固体废物特点固体废物特点1.资源性（Resource）2.污染“特殊性（Particularity）”3.危害性（Harmfulness）(1)固体废物对环境的危害1)侵占土地。2）污染大气3）污染土壤和地
6、下水（2）对人体健康的危害（3）严重危害性1）易燃性2）腐蚀性3）反应性4)毒性5）感染性2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第6页页图图5-2 固体废物的污染途径固体废物的污染途径5.1.4固体废物污染控制固体废物污染控制固体废物污染控制（Solidwastepollutioncontrol）从两方面着手，一是防止固体废物污染，二是综合利用废物资源。主要控制措施有：1.改革生产工艺改革生产工艺2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第7页页（1）采用清洁生产（Cleaner Production）工艺如图5-3所示。（2）采用精料（3）提高产品质量和使用寿
7、命，以使不过快地变成废物图图5-3 清洁生产工艺模式清洁生产工艺模式2.发展物质循环利用工艺发展物质循环利用工艺发展物质循环利用工艺（Materialrecyclingprocess），使第一种产品的废物成为第二种产品的原料，使第二种产品的废物又成为第三种产品的原料等等，最后只剩下少量废物进入环境，以取得经济的、环境的和社会的综合效益。3.进行综合利用进行综合利用有些固体废物含有很多未起变化的原料或副产物，可以回收利用（Recyclingandutilization）。4.进行无害化处理与处置进行无害化处理与处置有害固体废物，用焚烧、热解等方式，改变废物中有害物质的性质，可使之转化为无害物质或
8、使有害物质含量达到国家规定的排放标准。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第8页页5.1.5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”（Detoxification）“无害化”处理是将固体废物通过工程处理，达到不损害人体健康，不污染周围的自然环境。2.“减量化减量化”（Reduction）“减量化”是通过适宜的手段减少和减小固体废物的数量和容积。这需要从两个方面着手，一是对固体废物进行处理利用，二是减少固体废物的产生。3.“资源化资源化”（Reclamation）“资源化”是指采取工艺技术，从固体废物中回收有用的物质与能源。（1）资源危机问题。（2
9、）资源危机的出路-开发再生资源。（3）“资源化”是我国强国富民的有效措施。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第9页页资源化优势：1）环境效益高 2）生产成本低 3）生产效率高 4）能耗低5.1.6固体废物固体废物处理处理工程工程固体废物处理工程（Solidwastetreatmentengineering）可概括为种：（1）物理处理(Physicaltreatment)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、利用或处置的形态。（2）化学处理(Chemicaltreatment)化学处理是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。
10、（3）生物处理(Biologicaltreatment)生物处理是利用微生物分解固体废物中可降解的有机物，从而使其达到无害化或综合利用。（4）热处理(Heattreatment)热处理是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。（5）固化处理(Curingprocess)固化处理是采用固化基材将废物固定或包覆起来以降低其对环境的危害，从而能较安全的运输和处置。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第10页页5.1.7固体废物处置固体废物处置固体废物处置工程（Solidwastedisposalengineering）是固体废物污染控制的末端环
11、节，是解决固体废物的归宿问题。固体废物处置方法分为：1）海洋处置海洋处置方法包括：深海投弃和海上焚烧2）陆地处置陆地处置包括：土地耕作、土地填埋和深井灌注等。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第11页页5.1.8固体废物管理固体废物管理固体废物管理（Solidwastemanagement）包括固体废弃物的产生、收集、运输、贮存、处理和最终处置等全过程的管理。(1)划分有害废物与非有害废物的种类和范围1）名录法（Listmethod）“名录法”是根据经验与实验，将有害废物的品名列成一览表，将非有害废物列成排除表，用以表明某种废物属于有害废物或非有害废物，再由国家管理部门以
12、立法形式予以公布。此法使人一目了然，方便使用。2）鉴别法（Identificationmethod）“鉴别法”是在专门的立法中对有害废物的特性及其鉴别分析方法以“标准”的形式予以规制，依据鉴别分析方法，测定废物的特性，如易燃性、腐蚀性、反应性、放射性、浸出毒性以及其它毒性等，进而判定其属于有害废物或非有害废物。完善固体废物法和加大执法力度建立固体废物综合管理模式2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第12页页2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第13页页图图5-4 固体废物综合管理模式图示固体废物综合管理模式图示5.2固体废物处理技术固体废物处理技术固体废
13、物处理技术（Solidwastetreatmenttechnology）是通过物理处理、化学处理、生物处理、热解处理、焚烧处理、固化处理等不同方法，使固体废物转化为适于运输、贮存、资源化利用以及最终处置的一种过程。到目前为止，固体废物的处理技术已形成了一系列的方法。通过相应的处理技术，许多固体废物可以得到适当的处理，既保护了环境又开发了资源。我国固体废物的处理技术起步晚，由于受技术力量和经济能力的限制，许多固体废物尚未能得到妥善的处理，但从长远的利益考虑，发展固体废物的处理技术是经济建设和资源供应的必然途径。20世纪80年代中期，国家提出了“资源化”、“无害化”、“减量化”控制固体废物污染的技
14、术政策，回收利用再生资源已成为我国国民经济发展中的重要战略决策。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第14页页5.2.1固体废物压实技术固体废物压实技术压实(Compaction)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积减小，便于装卸、运输和填埋。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第15页页图图5-5 几种常见的固体废物压实器示意图几种常见的固体废物压实器示意图）水平压实器）水平压实器）三向垂直压实器）三向垂直压实器）回转式压实器回转式压实器2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第16页页图图5-6城市垃圾
15、压缩处理工艺流程城市垃圾压缩处理工艺流程5.2.2固体废物破碎技术固体废物破碎技术破碎(Crush)是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，固体废物尺寸变小，质地更均匀，容重增大，更易于压实，对后续处理很有利。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第17页页图图5-7 几种常见的固体废物的破碎方法几种常见的固体废物的破碎方法）压碎）压碎）劈碎）劈碎）折断）折断）磨碎）磨碎）击碎击碎2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第18页页a 简摆鄂式破碎机工作原理简摆鄂式破碎机工作原理 b 锤式破碎机锤式破碎机 c球磨机示意图球磨机示意图
16、 d 湿式破碎机湿式破碎机图图5-8 几种常见的破碎机示意图几种常见的破碎机示意图2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第19页页图图5-9 低温破碎工艺流程低温破碎工艺流程5.2.3固体废物分选技术固体废物分选技术分选(Separation)是用人工或机械的方法把固体废物分门别类地分离开来，回收利用有用物质，或分离出不利于后续处理工艺的物料的一种废物处理技术。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第20页页图图5-10几种代表性的分选设备几种代表性的分选设备a 滚筒筛设备示意图滚筒筛设备示意图 b 跳汰分选装置跳汰分选装置 c 卧式风力分选机的卧式风力分选
17、机的原理示意图原理示意图 d 机械搅拌式浮选机机械搅拌式浮选机e 悬挂式磁选机工作原理示意图悬挂式磁选机工作原理示意图 f 静电鼓式分选机示意图静电鼓式分选机示意图 g 立式曲折型风力分选机工作原理示意图立式曲折型风力分选机工作原理示意图2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第21页页图图5-11城市垃圾两级风选流程城市垃圾两级风选流程5.2.4固体废物固化技术固体废物固化技术固化(Solidification)是用物理或化学方法，将有害固体废物固定或包容在惰性固体基质内，使之呈现化学稳定性或密封性的一种无害化处理方法。1.包胶固化包胶固化采用某种固化基材对废物进行包覆处理的
18、一种方法。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第22页页图图5-12电镀污泥水泥固化处理工艺流程图电镀污泥水泥固化处理工艺流程图按使用的基材可分：按使用的基材可分：(1)水泥固化以水泥为固化剂将危险废物进行固化的一种处理方法。(2)石灰固化以石灰为主要固化基材，以粉煤灰、水泥窑灰为添加剂，含有活性氧化铝和二氧化硅的水泥窖灰和粉煤灰与石灰、水反应生成坚硬物质而将废物包容的方法。(3)热塑性材料固化用热塑性物质作固化剂，在一定温度下将废物进行包覆处理。(4)有机物聚合固化将一种有机聚合物的单体与废物在一个特殊设计的混合容器中完全混合，然后加人一种催化剂搅拌均匀，使其聚合、固化。
19、使废物被聚合物包胶。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第23页页2.自胶结固化自胶结固化利用废物本身的胶结粘性进行固化处理的一种方法。3.玻璃固化玻璃固化将待固化的废物首先在高温下锻烧，使之形成氧化物，再与加入的添加剂和熔融的玻璃料混合，在l000温度下烧结，冷却后形成十分坚固而稳定的玻璃体。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第24页页图图5-13 磷酸盐玻璃固化的工艺流程磷酸盐玻璃固化的工艺流程5.2.5固体废物焚烧技术固体废物焚烧技术固体废物焚烧（Solidwasteincineration）是利用处理装置使可燃性固体废物与空气中的氧在高温下发生
20、燃烧反应，使其氧化分解，达到减容、去除毒性并回收能源的过程。1.固体废物焚烧目的固体废物焚烧目的固体废物的燃烧过程必须以良好的燃烧为基础即燃烧过程应完全。这就要求被燃物质和空气应保持适当的比例并且能迅速着火发生燃烧。2.固体废物焚烧方式与特点固体废物焚烧方式与特点1)表面燃烧固体废物不含挥发组分，燃烧只在固体表面进行，而且在燃烧过程中不产生熔融产物或分解产物。2)分解燃烧废物在炉内着火燃烧前某一温度逸出挥发分，此气体挥发分在炉内作扩散燃烧，当挥发分的逸出速度大于燃烧速度，则燃烧不完全，会产生黑烟。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第25页页3.焚烧处理的基本工艺条件焚烧处
21、理的基本工艺条件(1)燃料在焚烧炉中燃烧完毕所需停留时间包括燃烧室加热至起燃与燃尽的时间之和。该时间受进入燃烧室燃料的粒径与密度的制约，粒径越大，停留时间越长，而密度受粒径的影响。(2)供氧量一般情况下，供氧量大有利于加快燃烧速度，但若供氧量过大时，由于过剩的空气在燃烧室内吸收过多的热量会造成炉温下降，反而对燃烧不利。(3)温度的影响燃烧过程的温度由燃料性质而定，应考虑热值、燃点、含水率。一般来说，温度越高，停留时间越短，但对炉体及耐火材料增加了负担。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第26页页4.固体废物焚烧系统固体废物焚烧系统2022年8月4日22时07分环境科学导论
22、环境科学导论第第27页页图图5-14 固体废物焚烧系统全流程固体废物焚烧系统全流程2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第28页页5.固体废物焚烧设备及工艺流程固体废物焚烧设备及工艺流程a立式多膛炉立式多膛炉 b 流化床焚烧炉流化床焚烧炉 C回转窑焚烧炉回转窑焚烧炉图图5-15 几种有代表性的焚烧炉几种有代表性的焚烧炉 2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第29页页图图5-16 垃圾焚烧工艺流程垃圾焚烧工艺流程5.2.6固体废物热解技术固体废物热解技术固体废物热解（Solidwastepyrolysis）是指在缺氧或无氧条件下，使可燃性固体废物在高温下分解
23、，最终成为可燃气、油、固形炭的过程。一般燃烧为放热反应，而热分解反应是吸热反应。在有机物燃烧过程中，其主要生成物为二氧化碳和水。而热分解主要是使高分子化合物分解为低分子，因此热分解也称为“干馏”。其产物可分为：气体部分有氢、甲烷、一氧化碳、二氧化碳等；液体部分有甲醇、丙酮、醋酸，含其他有机物的焦油、溶剂油、水溶液等；固体部分主要为炭黑。热解处理与焚烧处理相比其显著特点为：焚烧的结果产生大量的废气和部分废渣，仅热能可回收，同时还存在二次污染问题；热解的结果可产生燃气、燃油，其便于储存运输。适于热解的废物主要有废塑料（含氯的除外）、废橡胶、废轮胎、废油及油泥和废有机污泥等。热解反应器一般有立式炉、
24、回转窑、高温熔化炉和流化床炉。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第30页页2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第31页页a 立式炉热分解法系统立式炉热分解法系统图图5-17 几种典型的热解装置系统几种典型的热解装置系统2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第32页页b 回转窑热分解装置系统回转窑热分解装置系统图图5-17 几种典型的热解装置系统几种典型的热解装置系统2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第33页页c 高温熔融热解法装置及系统高温熔融热解法装置及系统图图5-17 几种典型的热解装置系统几种典型的热解装置
25、系统2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第34页页图图5-17 几种典型的热解装置系统几种典型的热解装置系统d 双塔循环式流态化热分解法系统双塔循环式流态化热分解法系统5.2.7微生物分解技术微生物分解技术微生物分解技术(Microbialdecompositiontechnology)是指依靠自然界广泛分布的微生物的作用，通过生物转化，将固体废物中易于生物降解的有机组分转化为腐殖肥料、沼气或其他生物化学转化品，如饲料蛋白、乙醇或糖类，从而达到固体废物无害化的一种处理方法。1.好氧堆肥技术好氧堆肥技术好氧堆肥(Aerobiccomposting)工艺是一种很古老的有机固体废
26、物的生物处理技术，早在化肥还没被广泛施于农业之前，堆肥一直是农业肥料的来源，人们将杂草落叶、动物粪便等堆积发酵，其产品称之为农家肥。用它使土地肥沃以保证土壤所必需的有机营养，由此获得农作物的优质高产。随着科学技术的不断进步，人们已将这一古老的堆肥方式推向机械化和自动化。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第35页页(1)好氧堆肥原理好氧堆肥原理在有氧条件下，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，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。2022年8月4日2
27、2时07分环境科学导论环境科学导论第第36页页 图5-18有机物的好氧堆肥分解堆肥三个过程：1)起始阶段 2）高温阶段 3）熟化阶段（2）好氧堆肥过程参数）好氧堆肥过程参数1）供氧量对于好氧堆肥而言，氧气是微生物赖以生存的物质条件。供氧量要适当。供氧方式是强制通风和翻堆搅拌。2）含水量在堆肥工艺中，堆肥原料的含水率对发酵过程影响很大，归纳起来水的作用有二：一是溶解有机物，参与微生物的新陈代谢；二是可以调节堆肥温度，当温度过高时可以通过水分的蒸发，带走一部分热量。3）碳氮比有机物被微生物分解的速度随碳氮比而变，碳氮比（C/N）一般以30：135：1为宜。4）碳磷比除碳和氮外，磷对微生物的生长也有
28、很大影响。堆肥原料适宜的碳磷比为75：1150：1。5）pH值2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第37页页（3）好氧堆肥工艺）好氧堆肥工艺1）野积式堆肥又称露天堆肥2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第38页页图图5-19 100t/d垃圾处理试验场工艺流程垃圾处理试验场工艺流程该工艺采用二次发酵方式。第一次发酵为机械强制通风，经10d的发酵期，保持5d以上的60高温达到无害化。一次发酵后的堆肥经机械分选，除去非堆腐物再经10d左右的二次发酵达腐熟。2）工厂化机械堆肥（连续堆积法）工厂化机械堆肥（连续堆积法）2022年8月4日22时07分环境科学导论环
29、境科学导论第第39页页(a)立式多层圆筒式堆肥发酵塔；立式多层圆筒式堆肥发酵塔；(b)立式多层板闭合式堆肥发酵塔；立式多层板闭合式堆肥发酵塔；(c)发酵系统流程发酵系统流程图图5-20立式多段发酵塔及发酵系统流程立式多段发酵塔及发酵系统流程图图5-21卧式回转圆筒形发酵仓卧式回转圆筒形发酵仓2.厌氧发酵厌氧发酵厌氧发酵（Anaerobicfermentation）是废物在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）产生。（1）厌氧发酵原理有机物的厌氧发酵经理水解酸化、产氢产乙酸和产甲烷三个过程，物态变化经历液化、酸化和气化三个过程。（2）厌氧发酵的影响因
30、素1）原料配比各种有机物中所含的碳素和氮素差别很大，如表5-2所示。厌氧发酵的碳氮比以20：130：1为宜，当碳氮比为35：1时产气量明显下降。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第40页页2）温度3）pH值2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第41页页（3）厌氧发酵工艺1）高温厌氧发酵工艺最佳温度范围是5055，此时有机物分解旺盛，发酵快，物料在厌氧池内停留时间短，非常适于城市垃圾、粪便和有机物你的处理。2）自然温度厌氧发酵工艺指在自然温度下进行的厌氧发酵。这种工艺的发酵池结构简单、成本低廉、施工容易、便于推广。2022年8月4日22时07分环境科学导
31、论环境科学导论第第42页页5.3固体废物处置技术固体废物处置技术5.3.1固体废物处置的基本要求及方法分类固体废物处置的基本要求及方法分类固体废物处置（Solidwastedisposal）是将固体废物焚烧和用其他改变固体废物的物理、化学、生物特性的方法，达到减少已产生的固体废物数量、缩小固体废物体积、减少或者清除其危险成分的活动，或者将固体废物最终置于符合环境保护规定要求的场所或者设施并不再回收的活动。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第43页页1.固体废物处置的基本要求固体废物处置的基本要求1）通过天然屏障或人工屏障使固体废物被有效隔离，使污染物质不会对附近生态环境造
32、成危害，更不能对人类活动造成影响。2）处置方法必须有完善的环保监测设施，以使处置工程得到良好的管里和维护。3）进行最终处置的固体废物其有害组分的含量要尽可能少，同时为减少处置的投资费月，对废物的体积应尽量压缩。4）在选择处置方法时，既要简便经济又要确保目前及将来的环境效益。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第44页页2.固体废物处置方法分类固体废物处置方法分类(1)按隔离屏障划分为1）天然屏障隔离处置利用自然界已有的地质构造及特殊的地质环境所形成的屏障，能够对污染物形成阻滞作用。2）人工屏障隔离处置隔离的界面是人为设置的，如使用适当的容器将废物包容或进行人工防渗工程等。（
33、2）按处置场所分1）陆地处置利用陆地的天然屏障或人工屏障处置固体废物的方法。根据操作不同可分成土地耕作、土地填埋等。2）海洋处置海洋处置的方法有两种：即海洋倾倒和远洋焚烧。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第45页页5.3.2固体废物填埋固体废物填埋处置处置固体废物填埋（Solidwastelandfill）处置就是在陆地上选择合适的天然场所或人工改造出合适的场所，把固体废物用土层覆盖起来的技术，它是从堆放和回填处理方法发展起来的一项技术。这种处置方法可以有效地隔离污染物保护好环境，并能对填埋后的固体废物进行有效管理。土地填埋的最大优点是工艺简单、成本低，能处置多种类型的
34、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。填埋分两种：一般城市垃圾与无害化的工业废渣是基于环境卫生角度而填埋，称为卫生填埋。而对有毒有害物质的填埋则是基于安全考虑，称为安全填埋。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第46页页5.3.3固体废物卫生填埋固体废物卫生填埋卫生填埋（Sanitarylandfill）是将被处置的固体废物如城市垃圾、炉渣、建筑垃圾等运到填埋场的限定区域内铺撒成4075cm的薄层，然后压实以减少废物的体积，每天操作之后用一层1530cm厚的土壤覆盖并压实。由此就构成了一个填筑单元。同样高度的一系列互相衔接的填筑单元构成一个升层。完整的
35、卫生土地填埋场是由一个或多个升层组成的。当填埋达到最终设计高度之后，最后再覆盖一层90120cm厚的土壤压实，形成一个完整的卫生填埋场。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第47页页图图5-22卫生填埋场剖面图卫生填埋场剖面图卫生填埋分为厌氧填埋、好氧填埋和准好氧填埋三种类型。1.场地选择场地选择填埋场地的选择既要满足环保要求，又要经济可行。要从工程学、环境学、经济学及法律和社会等方面考虑。概括起来主要有以下几方面。（1）填埋场的面积（2）运输距离（3）土壤与地形（4）气象条件（5）地质和水文地质条件（6）环境条件（7）场地的最后利用2022年8月4日22时07分环境科学导
36、论环境科学导论第第48页页2.场地设计场地设计（1）场地面积和容量的确定卫生填埋场地面积和容量的确定与所在区域的人口数量、固体废物的产率、固体废物填埋的高度、废物与覆盖材料之比及填埋后的压实密度等有关。填埋场的规模和服务年限划分如表5-4所示。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第49页页2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第50页页填埋场设计时可作如下参考：覆土和填埋垃圾之比为1:3或1:4；填埋后废物的压实密度为500700kg/m3。每年填埋的废物体积可按下式计算：利用公式求出V，又知道填埋高度H，则每年所需场地面积为：（2）地下水保护设计）地下水
37、保护设计卫生填埋会产生大量的渗出液。浸出液主要来源于垃圾本身、雨水和地表径流的渗入。渗出液中含有多种污染物，一旦渗出会污染地下水源。表5-5列出了典型垃圾填埋场渗出液化学成分。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第51页页 保护措施保护措施除选择合适的填埋场址外，目前还多从设计施工方案及填埋方法上采取有效措施，实现对地下水源的保护。1）设置防渗衬里2）设置导流渠或导流坝3）选择合适的覆盖材料在同一填埋场，如果几种方法同时被用上，防护效果会更好。图5-23显示了多种防护方法的综合使用关系。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第52页页）平面防水导流系统布置
38、平面防水导流系统布置）剖面上防渗衬里及废水收集设计剖面上防渗衬里及废水收集设计图图5-23卫生填埋场地下水防护系统示意图卫生填埋场地下水防护系统示意图3.气体的产生及收集气体的产生及收集2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第53页页 a.填埋场沼气收集井示意图填埋场沼气收集井示意图 b.控制水平排气的渗透性排气系统控制水平排气的渗透性排气系统 c.密封法排气系统密封法排气系统图图5-24卫生填埋场气体控制与收集方法示意卫生填埋场气体控制与收集方法示意图图4.填埋方法填埋方法（1）平面作业法2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第54页页图图5-25 垃圾卫
39、生填埋平面作业法示意图垃圾卫生填埋平面作业法示意图 平地填埋场可采用此作业法。操作时把废物直接铺撒在天然的土地表面上，按设计厚度分层压实并用薄层粘土覆盖，然后再整体压实，如此即完成一个填埋单元。（2）坑填作业法）坑填作业法利用天然洼地、峡谷、矿坑等进行垃圾填埋。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第55页页图图5-26 峡谷里的坑式填埋场剖面示意图峡谷里的坑式填埋场剖面示意图（3）沟填作业法）沟填作业法在地下水位低并有厚土层的场地，可采用此作业法。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第56页页图图5-27 垃圾卫生填埋沟填作业法示意图垃圾卫生填埋沟填作业
40、法示意图（4）斜坡作业法）斜坡作业法利用山坡地带填埋，占地少、填埋量大、故较经济。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第57页页图图5-28 垃圾卫生填埋斜坡作业法示意图垃圾卫生填埋斜坡作业法示意图5.3.4固体废物安全填埋固体废物安全填埋安全填埋（Safelandfill）主要是针对有毒有害固体废物的处置，在填埋场结构上更强调了对地下水的保护渗出液的处理、填埋场的安全监测。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第58页页图图5-29 安全土地填埋场示意图安全土地填埋场示意图1.场地选择场地选择 安全土地填埋主要是针对有毒有害废物的处置。在场地选择时可从工
41、程、环境、经济、法律和社会学的角度综合考虑。2.填埋场结构填埋场结构 根据地形条件，水文地质条件的差异，安全土地填埋场通常有如下三种结构。（1）人造托盘式2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第59页页图图5-30人造托盘式土地填埋示意图人造托盘式土地填埋示意图（2）洼地式（3）斜坡式图5-31洼地式土地填埋示意图图图5-32 斜坡式土地填埋示意图斜坡式土地填埋示意图3.地下水保护系统地下水保护系统安全填埋比卫生填埋更注重对地下水的保护系统的设置，采用的有效方法是选择适宜的防渗衬里，建立浸出液收集监测处理系统。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第60页页
42、图图5-33地下水监测系统示意图地下水监测系统示意图4.场地监测场地监测（1）浸出液监测 （2）地下水监测 1）充气区监测 2）饱和区监测 3）地表水监测 4）气体监测 图图5-34 监测井的结构示意图监测井的结构示意图5.4固体废物资源化技术固体废物资源化技术1.资源化的国内外现状资源化的国内外现状世界各国的固体废物资源化实践表明，固体废物资源化（Solidwasterecycling）的潜力巨大。我国从1970年后提出了“综合利用、变废为宝”的口号，开展了固体废物综合利用技术的研究和推广工作，现已取得了显著成果。全国的工业固体废物综合利用率已从1981年的20提高到1992年的42%，个别
43、行业的综合利用率已超过60%，部分地区的综合利用率已超过80。通过对固体废物的资源化，不仅减轻了环境污染，而且创造了大量的财富，取得了较为可观的经济效益。从1981年到2014年，全国工业固体废物综合利用产品总价值累计数千亿元，其产品利润累计已超过了数百亿元。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第61页页2.固体废物的资源化原则固体废物的资源化原则1）资源化的技术必须是可行的2）资源化的经济效果比较好，有较强的生命力3）资源化所处理固体废物应尽可能在排放源附近处理利用，以节省固体废物在存放运输等方面的投资4）资源化产品应当符合国家相应产品的质量标准在遵循上述四个原则的基础上
44、，固体废物资源化完全是可行的，主要原因：第一是环境效益高;第二为生产成本低;第三是生产效益高;第四为能耗低。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第62页页3.固体废物资源化的基本途径固体废物资源化的基本途径（1）提取各种金属把有价金属提取出来是固体废物资源化的重要途径。（2）生产建筑材料利用工业固体废物生产建筑材料，是一条较为广阔的途径。（3）生产农肥利用固体废物生产或代替农肥有着广阔的前景。（4）回收能源很多工业固体废物热值高，可以充分利用。（5）取代某种工业原料工业固体废物经一定加工处理后可代替某种工业原料，以节省资源。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学
45、导论第第63页页4.资源化系统资源化系统2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第64页页图图5-35资源化系统（资源化系统（Recycling system）5.固体废物资源化实例固体废物资源化实例（1）粉煤灰资源化）粉煤灰资源化1）生产建筑材料）生产建筑材料2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第65页页粉煤灰（Flyash）是燃烧煤粉的锅炉排放的大宗工业固体废弃物。图图5-36粉煤灰烧结砖生产工艺流程粉煤灰烧结砖生产工艺流程图图5-37粉煤灰蒸养砖生产工艺流粉煤灰蒸养砖生产工艺流图图5-38粉煤灰砌块生产工艺流程粉煤灰砌块生产工艺流程2）制造农业肥料）制
46、造农业肥料粉煤灰的机械组成相当于砂质土，且含有一定量的氮、钾、磷、钙及铁、硼等元素,可加工成高效肥料。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第66页页图图5-39粉煤灰复合肥制备工艺粉煤灰复合肥制备工艺3）制备化工产品）制备化工产品利用粉煤灰、纯碱和氢氧化铝为原料可制备4A分子筛，作为化学气体和液体的分离净化剂和催化剂载体。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第67页页图图5-40粉煤灰制备分子筛工艺流程粉煤灰制备分子筛工艺流程4）提取氧化铝）提取氧化铝粉煤灰质量分数70以上是由Al2O3，Si02，Fe2O3组成的，还包括Ca，Mg，S，K，Na，Ti，
47、P的氧化物及多种微量元素，还有未燃尽炭,用粉煤灰为原料来制取Al2O3，不仅可以拓展粉煤灰的综合利用前景，变废为宝，还能为中国铝业的可持续发展提供一条新的途径。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第68页页5-41石灰石烧结法提取氧化铝工艺流程石灰石烧结法提取氧化铝工艺流程5）用于污水治理）用于污水治理粉煤灰多孔、比表面积大，具有一定的活性基团。利用粉煤灰可吸收污水中的悬浮物、脱除有色物质、降低色度、吸附并除去污水中的耗氧物质。粉煤灰还有一定的除臭能力。2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第69页页图图5-42粉煤灰净化城市污水工艺流程粉煤灰净化城市污水
48、工艺流程（2）城市固体废物）城市固体废物资源化资源化1)建筑建筑垃圾资源化垃圾资源化建筑垃圾是指建设单位、施工单位新建、改建、扩建和拆除各类建筑物、构筑物、管网等以及居民装饰装修房屋过程中所产生的弃土、弃料及其他废物。目前，我国建筑垃圾数量占城市固体废物总量的比例达30%40%。建筑垃圾的资源化途径主要包括回收再利用、制作混凝土等建筑材料等。回收再利用 制作混凝土等建筑材料2022年8月4日22时07分环境科学导论环境科学导论第第70页页2）废塑料资源化）废塑料资源化废塑料的再生利用（Regeneration）废塑料的再生利用是将废旧塑料经除去异物和分选等前处理后、在一定温度下熔融混炼和成型加
49、工，最后制成再生塑料制品。废塑料的改性（Modification）利用利用某些填料对废塑料进行改性以增大其应用范围是近年来废塑料资源化进展最快的一种方式。常用的填料有无机和有机填料两种。废塑料生产建材制品废塑料可用来生产软质拼装型地板、人造地板、木质塑料地板、混塑包装板材、塑料砖等地板和包装材料，废塑料还可用于生产防水涂料、胶黏剂、防腐涂料等涂料和黏结剂。废塑料热解（Thermolysis）制油聚烯烃类废塑料可通过加热或加入一定的催化剂使大分子的塑料聚合物发生分子链断裂，生成相对分子质量较小的混合烃，经蒸馏分离成石油类产品柴油、汽油、燃料气等、这种资源化方式目前已取得较大进展。2022年8月4
50、日22时07分环境科学导论环境科学导论第第71页页3）废橡胶资源化）废橡胶资源化废橡胶的资源化途径主要有整体利用、再生利用和热分解利用等。整体利用（Comprehensiveutilization）包括轮胎翻修，将旧轮胎直接整体用作码头轮船的护舷，以及公路、游乐场和幼儿园等场所的护栏，也可直接用于构筑人工礁或水下保护的防护堤等。再生利用（Regeneration）将废旧和磨损的橡胶制品及生产中的废料进行处理再生，所获的再生胶通过适当配方硫化，可加工制成多种橡胶制品，主要用于橡胶管、橡胶板、橡胶带和防水卷材、涂料、油毡等建材产品的生产。热利用（Heatutilization）将废橡胶在高温下热分
