1、固体废物处理与处置固体废物处理与处置 哈尔滨学院哈尔滨学院应用化学应用化学 薛凯薛凯（一）含义及要求是固废全过程管理中的最重要的环节。是固废全过程管理中的最重要的环节。放置在某些安全可靠的场所，以最大限度地放置在某些安全可靠的场所，以最大限度地与生物圈隔离与生物圈隔离因其富集不同种类的污染物质而对生态环境和人因其富集不同种类的污染物质而对生态环境和人体健康具有即时性和长期性影响体健康具有即时性和长期性影响（1 1）含义：）含义：（2 2）目标）目标确保废物中的有毒有害物质，无论现在还是将来都不至于对人确保废物中的有毒有害物质，无论现在还是将来都不至于对人类及环境造成不可接受的危害类及环境造成不
2、可接受的危害（3 3）要求）要求废物体积尽量小；废物无较大危害性；处置场地适宜；设施结废物体积尽量小；废物无较大危害性；处置场地适宜；设施结构合理；封场后定期维护监测。构合理；封场后定期维护监测。处置方法简便、经济，同时兼顾环境效益处置方法简便、经济，同时兼顾环境效益（4 4）原则）原则安全化安全化使其最大限度地与生物圈隔离；使其最大限度地与生物圈隔离；稳定化稳定化防止其扩散污染环境；防止其扩散污染环境；无害化无害化保证现在和将来不对人类造成危害或危害最小。保证现在和将来不对人类造成危害或危害最小。（二）、处置方法分类（二）、处置方法分类天然屏障：天然屏障：处置场地所处的地质构造和周围的地址环
3、境处置场地所处的地质构造和周围的地址环境 沿着从处置场所经过地质环境到达生物圈的各沿着从处置场所经过地质环境到达生物圈的各种可能途径对于有害物质的阻滞作用种可能途径对于有害物质的阻滞作用(1)(1)按隔离屏障划分按隔离屏障划分天然屏障隔离处置天然屏障隔离处置人工屏障隔离处置人工屏障隔离处置人工屏障人工屏障 使废物转化为具有低浸出性和适当的机械强度使废物转化为具有低浸出性和适当的机械强度的稳定的物理化学形态的稳定的物理化学形态 废物容器废物容器 处置场地内各种辅助性设施（人工防渗工程）处置场地内各种辅助性设施（人工防渗工程）陆地处置陆地处置 海洋处置海洋处置 海洋倾倒海洋倾倒远洋焚烧远洋焚烧按处
4、置场所按处置场所(2)(2)陆地处置陆地处置土地耕作土地耕作工程库工程库储留池储存储留池储存浅地层埋藏浅地层埋藏深井灌注深井灌注土地填埋土地填埋卫生土地填埋卫生土地填埋 安全土地填埋安全土地填埋陆地处置的优点：方法简单、操作方便、成本低陆地处置的优点：方法简单、操作方便、成本低陆地处置的缺点：离人群近、安全感差、易污染陆地处置的缺点：离人群近、安全感差、易污染二、固体废物的最终处置方法二、固体废物的最终处置方法1 1、土地堆存（原始）、土地堆存（原始）对象：不扬尘、不腐烂变质、不溶解对象：不扬尘、不腐烂变质、不溶解场地：山沟、山谷、洼地等场地：山沟、山谷、洼地等2 2、筑坝堆存法、筑坝堆存法对
5、象：粉煤灰、尾矿粉对象：粉煤灰、尾矿粉等湿排灰泥等湿排灰泥要求：安全化、稳定化、无害化要求：安全化、稳定化、无害化（一）堆存法（一）堆存法（二）填埋法（应用最广）（二）填埋法（应用最广）在陆地上选择合适的天然场所或人工改造出合在陆地上选择合适的天然场所或人工改造出合适的场所，把固废用土壤覆盖起来的技术。适的场所，把固废用土壤覆盖起来的技术。卫生土地填埋卫生土地填埋对象：城市垃圾、建筑垃圾、炉渣等对象：城市垃圾、建筑垃圾、炉渣等分为好氧填埋、厌氧填埋和准好氧填埋三种类型分为好氧填埋、厌氧填埋和准好氧填埋三种类型比较好氧填埋、准好氧填埋和厌氧填埋比较好氧填埋、准好氧填埋和厌氧填埋填埋方法填埋方法构
6、筑单元构筑单元升层升层填埋场剖面图填埋场剖面图渗出液的处理、降解气的控制、臭味和病原菌的渗出液的处理、降解气的控制、臭味和病原菌的消除、填埋场地的选择设计、填埋方法等消除、填埋场地的选择设计、填埋方法等1 1、密封或底部和四周都密封的结构、密封或底部和四周都密封的结构人工屏障人工屏障应考虑的问题应考虑的问题衬里材料衬里材料无机材料：粘土、水泥等无机材料：粘土、水泥等有机材料：沥青、橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯等有机材料：沥青、橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯等2 2、场地的选择、场地的选择两项原则：两项原则：、是场地能满足防止污染的需要、是场地能满足防止污染的需要二、是经济合理二、是经济合理要考虑以下方面的因
7、素要考虑以下方面的因素运输距离：运输距离是影响固体废物管理系统总体设计的重运输距离：运输距离是影响固体废物管理系统总体设计的重要因素之一，同时又是填埋场地点选择的制约因素，运输要因素之一，同时又是填埋场地点选择的制约因素，运输距离既不能太远，又要防止填埋场对居民区环境造成影响。距离既不能太远，又要防止填埋场对居民区环境造成影响。要考虑以下方面的因素要考虑以下方面的因素土壤和地形条件：填埋场每日卸料终了与最终封场均需用土土壤和地形条件：填埋场每日卸料终了与最终封场均需用土壤覆盖，因此，场地选址的土壤条件作为一重要因素，包壤覆盖，因此，场地选址的土壤条件作为一重要因素，包括土壤的可压实性、渗水性、
8、可开采面积、深废、地下水括土壤的可压实性、渗水性、可开采面积、深废、地下水位与开采量等。这些资料均需通过实际勘探获得。位与开采量等。这些资料均需通过实际勘探获得。地形条件对填埋方式起决定性作用，又制约采土方法。如地形条件对填埋方式起决定性作用，又制约采土方法。如选用坡度平缓的平原地为填埋场时，其土质优良者，宜采选用坡度平缓的平原地为填埋场时，其土质优良者，宜采用开槽填埋，开槽挖掘的土方作为覆盖土。不宜开槽的平用开槽填埋，开槽挖掘的土方作为覆盖土。不宜开槽的平原或峡谷，以及天然坑塘与矿坑作为填埋场时，则必需在原或峡谷，以及天然坑塘与矿坑作为填埋场时，则必需在场外采土。此外，地形条件对填埋场地表径
9、流的排泄也有场外采土。此外，地形条件对填埋场地表径流的排泄也有较大影响。较大影响。要考虑以下方面的因素要考虑以下方面的因素气象条件：填埋场选址应在居民立下风向，防止尘土、气味气象条件：填埋场选址应在居民立下风向，防止尘土、气味等对居民区环境的影响。高寒地区冬季土壤封冻影响采土等对居民区环境的影响。高寒地区冬季土壤封冻影响采土作业。地区的气使干湿条件、雨量、风力与风向均属于填作业。地区的气使干湿条件、雨量、风力与风向均属于填埋场选址的评价因素。埋场选址的评价因素。地表与地质水文条件：地表坡度、坡向与地表径流排泄能力地表与地质水文条件：地表坡度、坡向与地表径流排泄能力是影响建立填埋场排水系统的因素
10、，选址时应充分考虑地是影响建立填埋场排水系统的因素，选址时应充分考虑地表径流特征与当地洪水泛滥的情况。地质与水文是指土壤表径流特征与当地洪水泛滥的情况。地质与水文是指土壤性质、地下水的埋深与流向等，一般选址的地质应是透水性质、地下水的埋深与流向等，一般选址的地质应是透水性差的粘土或岩层。地下水位愈深愈好。性差的粘土或岩层。地下水位愈深愈好。要考虑以下方面的因素要考虑以下方面的因素地区环境条件：一般填埋场多远离居民区与工业区。若选址地区环境条件：一般填埋场多远离居民区与工业区。若选址在邻近人口集聚区、必须采取严格措施，限制噪音、气味、在邻近人口集聚区、必须采取严格措施，限制噪音、气味、灰尘及漂飞
11、物等的影响。灰尘及漂飞物等的影响。填埋场封场后的最终开发和利用：一旦填埋场完成封场后，填埋场封场后的最终开发和利用：一旦填埋场完成封场后，场地即可考虑作为其它目的开发利用。最终开发场地利用场地即可考虑作为其它目的开发利用。最终开发场地利用的途径将影响填埋场的设计与操作，因此，在设计前必须的途径将影响填埋场的设计与操作，因此，在设计前必须先决定场地最终开发利用的目标。先决定场地最终开发利用的目标。3 3、场地的设计、场地的设计(1)(1)场地的面积和容量场地的面积和容量 城市人口数量、垃圾的产量、废物填埋的高度、垃圾与覆城市人口数量、垃圾的产量、废物填埋的高度、垃圾与覆盖材料量之比以及填埋后的压
12、实密度有关。盖材料量之比以及填埋后的压实密度有关。（2 2）地下水保护系统）地下水保护系统来源：降水、地表径流、地下水、垃圾含水来源：降水、地表径流、地下水、垃圾含水填埋场水的收支平衡关系填埋场水的收支平衡关系浸出液的成分浸出液的成分:措施：设置防渗衬里、建立排水、集水设施措施：设置防渗衬里、建立排水、集水设施说明说明:A A、设置防渗衬里，就是在填埋垃圾和土体之间设、设置防渗衬里，就是在填埋垃圾和土体之间设置一不透水层。渗透系数小于置一不透水层。渗透系数小于1010-7-7m/sm/s，厚度至，厚度至少少m m、收集系统功能：将浸出液导向处理设施；向、收集系统功能：将浸出液导向处理设施；向填
13、埋厂供应空气填埋厂供应空气（）气体的生成及控制（）气体的生成及控制n卫生填埋场中固体废物的分解与气体的产生：当城市垃圾一卫生填埋场中固体废物的分解与气体的产生：当城市垃圾一旦填埋人场后，其中的可生物降解的有机组分即开始微生物旦填埋人场后，其中的可生物降解的有机组分即开始微生物的分解作用。初始阶段由于废物中吸收与夹带的空气，在短的分解作用。初始阶段由于废物中吸收与夹带的空气，在短时间内处于好气分解条件。当内部空气耗尽，将长时间的处时间内处于好气分解条件。当内部空气耗尽，将长时间的处于空气条件下的分解。可生物降解的有机物主要包括纤维素、于空气条件下的分解。可生物降解的有机物主要包括纤维素、蛋白质、
14、碳水化合物与脂肪类，这些物质厌气分解的最终产蛋白质、碳水化合物与脂肪类，这些物质厌气分解的最终产物是比较稳定的有机物，可挥发性有机酸与由甲烷、二氧化物是比较稳定的有机物，可挥发性有机酸与由甲烷、二氧化碳、一氧化碳、氨、硫化氢与氮所组成的气体。上述分解反碳、一氧化碳、氨、硫化氢与氮所组成的气体。上述分解反应的速率取决子有机物的性质与含水率，一般情况下，以气应的速率取决子有机物的性质与含水率，一般情况下，以气体产率为指标的反应速率在封场后的两年内达到峰值，之后体产率为指标的反应速率在封场后的两年内达到峰值，之后逐渐减慢，可持续逐渐减慢，可持续2525年之久。年之久。微生物的生化降解作用，会产生气体
15、。微生物的生化降解作用，会产生气体。卫生填埋场中气体的迁移与控制：卫生填埋场中气体的迁移与控制：填埋场中产生的气体随时日的延续不断增加，并沿士壤向各个填埋场中产生的气体随时日的延续不断增加，并沿士壤向各个方向扩散。据美国对一典型填埋场测定之结果，距边沿方向扩散。据美国对一典型填埋场测定之结果，距边沿120120米的侧向土壤中，米的侧向土壤中，CO2CO2与与CH4CH4占孔隙气体含量的占孔隙气体含量的40%40%。由于。由于CH4CH4密度小于空气，易向大气逸散；而密度小于空气，易向大气逸散；而CO2CO2密度大于空气，易向密度大于空气，易向下部土壤扩散。直达地下水位，并溶于地下水，导致水下部
16、土壤扩散。直达地下水位，并溶于地下水，导致水PHPH值值下降，硬度与矿化度升高。其反应方程为：下降，硬度与矿化度升高。其反应方程为：对于上述气体的迁移，甲烷易于控制，而二氧化碳比较困难。对于上述气体的迁移，甲烷易于控制，而二氧化碳比较困难。危害：危害：爆炸、人员窒息、漏气可能引起燃烧、替代土壤中的空气爆炸、人员窒息、漏气可能引起燃烧、替代土壤中的空气影响作物生长、二氧化碳溶于地下水，改变水质影响作物生长、二氧化碳溶于地下水，改变水质措施：收集作为能源或铺管焚烧措施：收集作为能源或铺管焚烧收集设施：收集设施：注意：井口密封，覆土厚度以上，注意：井口密封，覆土厚度以上，地面出口用混凝土密封；集气管
17、开地面出口用混凝土密封；集气管开口适宜，外加尼龙网。口适宜，外加尼龙网。气体控制：可渗透性排气和不可渗透阻挡层排气气体控制：可渗透性排气和不可渗透阻挡层排气、可渗透性排气、可渗透性排气排气孔道的间隔以上，砾石层的厚度为排气孔道的间隔以上，砾石层的厚度为3030一一40cm40cm 、阻挡层排气、阻挡层排气在不透气的顶部覆盖层中安装排气管，如图在不透气的顶部覆盖层中安装排气管，如图排气管与设置在浅层砾石排气通道或设置在填埋废物排气管与设置在浅层砾石排气通道或设置在填埋废物顶部的多孔集气支管相连接。顶部的多孔集气支管相连接。（）填埋方法（）填埋方法卫生土地卫生土地填埋填埋方法主要有三种：一是沟槽法
18、，二是地面法，方法主要有三种：一是沟槽法，二是地面法，三是混合法（斜坡法）三是混合法（斜坡法）、沟槽法、沟槽法长度为长度为303040m40m，深，深.1 18m8m，宽，宽4 45 57 75m 5m、地面法、地面法在采石场、露天矿、峡谷、盆地或其他类型的洼地采用。该在采石场、露天矿、峡谷、盆地或其他类型的洼地采用。该法适于处置大量的固体废物。法适于处置大量的固体废物。、斜坡法、斜坡法 斜坡法是把废物直接铺撒在斜坡上，压实后用工作面前直接斜坡法是把废物直接铺撒在斜坡上，压实后用工作面前直接得到的土壤加以覆盖，然后再压实。得到的土壤加以覆盖，然后再压实。优点：进行少量的挖掘工作，即可满足第二天
19、覆盖废物对优点：进行少量的挖掘工作，即可满足第二天覆盖废物对土壤的需要，由于不需要从场外运进覆盖材料，而且废土壤的需要，由于不需要从场外运进覆盖材料，而且废物堆积在原始表面下，因此斜坡法比地面法能更有效地物堆积在原始表面下，因此斜坡法比地面法能更有效地利用处置场地。利用处置场地。（）填埋操作（）填埋操作填埋作业方式可根据场地的地形特点来确定填埋作业方式可根据场地的地形特点来确定平坦地区，土地填埋操作可以由下向上进行垂直填埋，也平坦地区，土地填埋操作可以由下向上进行垂直填埋，也可以从一端向另可以从一端向另端进行水平填埋端进行水平填埋斜坡或峡谷地区填埋可以从上到下或从下往上进行。斜坡或峡谷地区填埋
20、可以从上到下或从下往上进行。一般采用从上到下的顺流填埋方法，因为这样既不会积一般采用从上到下的顺流填埋方法，因为这样既不会积蓄地表水，又可减少浸出液。蓄地表水，又可减少浸出液。卫生土地填埋场地的封场、维护、监测等参阅安全卫生土地填埋场地的封场、维护、监测等参阅安全土地填埋的技术规定。土地填埋的技术规定。填埋场封场及封场后维护填埋场封场及封场后维护一、制定长期封场规划一、制定长期封场规划1 1、覆盖及景观设计、覆盖及景观设计2 2、填埋气体控制规划、填埋气体控制规划3 3、渗滤液控制规划、渗滤液控制规划4 4、环境监测规划、环境监测规划二、封场后管理二、封场后管理1 1、常规检查、常规检查2 2
21、、设施维护、设施维护3 3、环境监测系统、环境监测系统 卫生土地填埋法，工艺简单，操作方便，处置卫生土地填埋法，工艺简单，操作方便，处置量大，费用较低。在我国目前城市垃圾无机成分高、处量大，费用较低。在我国目前城市垃圾无机成分高、处理利用率低、经费紧张的情况下，卫生土地境埋是一种理利用率低、经费紧张的情况下，卫生土地境埋是一种较为可行的处理方法。它既消纳处置了垃圾，又可根据较为可行的处理方法。它既消纳处置了垃圾，又可根据城市的地形地貌特点将填埋场开发利用，封场后可以植城市的地形地貌特点将填埋场开发利用，封场后可以植树绿化、建造假山公园。树绿化、建造假山公园。综述：综述：有毒有害固体废物安全填埋
22、场的结构与安全措施比卫生填埋场更为严格。其选址要远离全地带；结构与管理措施包括严密的人工或天然不渗透性材料防渗层，土壤与防渗层结合部的渗透率应小于10-6m/s；填埋场最底层应位于最高地下水位以上，必须辅设地下水位控制设施，采取必要的措施控制地表径流水，配置严格的浸沥液收集与监测系统；设置气体排放与监测系统；严格记录废物来源、性质与处置量，并加以适量分类处置。若此类废物在处置前预稳定化处理，填埋后更为安全。典型安全填埋场结构示于图。这种填埋方法几乎可处理任何种类的有毒害性固体废物。有毒有害固体废物安全填埋场概念:将固体废物分撒到耕作土地中，通过生物降解,植物吸收及风化作用降低污染指数至背景程度
23、。特点：限量限质对象：有机物含量较多的固废，如污泥、石化废物过程：有机物分解 一部分留在土壤中改善土壤结构，增加肥效;另一部分挥发到大气;不分解部分永存在土壤中.优点：费用低、工艺简单、操作方便、对环境影响小 改善土壤结构、增加肥力。（三）土地耕作法（三）土地耕作法2.机理 借助土壤循环的机理降解固体废物 主要过程:微生物分解、渗出、沥滤、挥发、生物吸收3.影响因素 废物本身性质;土地耕作深度;当地气候条件;土地地形4.场地选择 原则:保证安全、经济可靠、达到功效1.1.概述概述概念概念:将固体废物液化成真溶液或乳浊液将固体废物液化成真溶液或乳浊液,用强制措用强制措施注入与饮用水和矿脉层隔开的
24、可渗透性岩层中施注入与饮用水和矿脉层隔开的可渗透性岩层中.对象对象:难于破坏、转化的危险废物难于破坏、转化的危险废物,如高放射性废如高放射性废物物条件条件:适宜的地层适宜的地层:石灰岩层、白云岩层、砂岩层石灰岩层、白云岩层、砂岩层 两者具有相容性两者具有相容性2.2.操作程序操作程序 地层选择地层选择 钻探与施工钻探与施工 操作与监测操作与监测 （四）深井灌注法（四）深井灌注法1.概念:海洋处置法是指根据垃圾的成分、有害物质的含量等，通过海洋倾倒法或远洋焚烧法对垃圾进行处理.争议：两种对立观点(1)是处理多种工业废物的理想场所，不会危害环境和人类。(2)大量倾倒将会造成海洋污染，危及海洋生物，
25、破坏海洋生态环境。我国对海洋处置基本持否定态度。海洋处置应考虑的问题l 要有小型试验l 对废物进行全面测试l 相比其它方法的经济可行性（五）海洋处置法（五）海洋处置法（五）海洋处置法（五）海洋处置法 海洋处置法分为海洋倾倒法和远洋焚烧法两种。海洋倾倒法:是利用船舶、航空器、平台等载运工具，将固体废物投入距离和深度适宜的海洋区域，利用海洋的容量和自净能力处理固体废物的方法；远洋焚烧法:是利用焚烧船在远海对废物进行燃烧，再将燃烧残渣和冷凝液直接排入海洋的固体废物处置方法。并不是所有的废物都可以采用海洋倾倒法进行处理，根据废物的成分、有害物质的含量以及对海洋环境的影响程度，可以将固体废物分为三类：禁
26、止倾倒的废物，包括生物试剂、化学试剂、放射性废物、可能冲蚀海岸的永久性惰性漂浮物质等，如有机卤素、汞、铬及其化合物、原油、石油炼制品、漂浮油脂类物质等；严格控制，经特别许可后可以倾倒的废物，包括有机硅化合物、无机工艺废料、有机工艺废料、某些重金属元素及化合物等；前述两种物质以外的低毒和无毒废物也可以倾倒。远洋焚烧主要应用于处理处置各种含氯的有机废物，特点是焚烧气体的净化工艺相对简单，焚烧气体冷凝后的残渣直接入海不会对海水中的氯平衡和酸度产生破坏。远洋焚烧要求焚烧温度应该在1250以上，燃烧效率在99.9%以上，不应有黑烟或者火焰蔓延。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高，海洋处置已受到越来越多的限制，目前海洋处置已被国际公约禁止。
