第六章固體廢物的處理與處置

在長江宜昌段百公里范圍內(nèi)，橫著兩條世界級的大壩。葛洲壩和三峽大壩。然而，當(dāng)我們站在葛洲壩上卻看到了另一條大壩。一條由上游源源不斷沖下來的垃圾組成的垃圾壩。四、五米高的垃圾壩在大壩的不斷翻滾、蠕動、增高。把進(jìn)水口擋得密密實(shí)實(shí)，已嚴(yán)重影響到大壩的安全運(yùn)行。這些垃圾來自上游，特別是由于三峽庫區(qū)兩岸人口稠密地區(qū)的城市垃圾沿江丟棄造成的，如果這種情況不得到有效改善，將嚴(yán)重影響三峽大規(guī)的正常運(yùn)行。兩岸大大小小的垃圾堆觸目驚心，它已成為三峽庫區(qū)生態(tài)安全的“定時炸彈”。貫徹執(zhí)行水污染防治法等有關(guān)法律，還有大量工作要做。第三節(jié)常見固體廢物的處理方法固體廢物處理方法物理處理化學(xué)處理生物處理熱處理固體處理固體廢物處置方法固體廢物處置是指最終處置(finaldisposal)或安全處置，是固體廢物污染控制的末端環(huán)節(jié)，是解決固體廢物的歸宿問題。固體廢物的一般處置方法有:土地耕作、工程庫或貯存池貯存、土地填埋、深井灌溉、深海投棄、海上焚燒等。固體廢棄物處理通常是指通過物理、化學(xué)、生物、物化及生化方法把固體廢物轉(zhuǎn)化為適于運(yùn)輸、貯存、利用或最終處置的過程。固體廢棄物處理的目標(biāo)是無害化、減量化、資源化。?物理處理：物理處理是通過濃縮或相變化改變固體廢物的結(jié)構(gòu)。包括：壓實(shí)、破碎、分選、增稠、吸附、萃取等。?化學(xué)處理：采用化學(xué)方法破壞固體廢物中的有害成分從而達(dá)到無害化，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)變成為適于進(jìn)一步處理、處置的形態(tài)。包括：氧化、還原、中和、化學(xué)沉淀和化學(xué)溶出等。生物處理：利用微生物分解固體廢物中可降解的有機(jī)物，從而達(dá)到無害化或綜合利用。熱處理：通過高溫破壞和改變固體廢物組成和結(jié)構(gòu)，同時達(dá)到減容、無害化或綜合利用的目的。熱處理方法包括：焚化、熱解、濕式氧化以及焙燒、燒結(jié)等。固化處理：采用固化基材將廢物固定或包覆起來以降低其對環(huán)境的危害，因而能較安全地運(yùn)輸和處置的一種處理過程。固化對象主要是有害廢物和放射性廢物。常見固體廢物的處理方法焚燒法是將可燃固體廢物置于高溫爐內(nèi)，使其中可燃成分充分氧化的一種處理方法。優(yōu)點(diǎn)：可以回收利用固體廢物內(nèi)潛在的能量，減少廢物的體積（一般可以減少80-90%），破壞有毒廢物的組成結(jié)構(gòu)，使其最終轉(zhuǎn)化為化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的無害化灰渣，同時還可徹底殺滅病原菌，消除腐化源。可實(shí)現(xiàn)無害化、資源化、減量化。缺點(diǎn)：只能處理可燃物成分高的固體廢物，否則必須添加助燃劑，增加運(yùn)行費(fèi)用；投資較大；可產(chǎn)生二次污染有害物質(zhì)。適合焚燒的廢物主要：不可再循環(huán)利用或不宜安全填埋的有害廢物。常見固體廢物的處理方法化學(xué)法中和法呈強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性的固體廢物，除本身造成土壤酸、堿化外，往往還要與其他廢物反應(yīng)，產(chǎn)生有害物質(zhì)，造成進(jìn)一步污染，因此在處理前，宜事先將pH中和到應(yīng)用范圍內(nèi)。中和酸性廢渣和采用NaOH、Ca(OH)2、CaO等；中和堿性廢渣通常采用H2SO4。氧化還原法通過氧化還原反應(yīng)，將固體廢物中可以發(fā)生價態(tài)變化的某些有毒、有害成分轉(zhuǎn)化成為無毒或低毒且具有化學(xué)穩(wěn)定性的成分?；瘜W(xué)浸出法采用合適的化學(xué)溶劑作浸出劑與固體廢物發(fā)生作用，使其中有用組分發(fā)生選擇性溶解后進(jìn)一步回收處理的方法。常見固體廢物的處理方法分選法是根據(jù)物質(zhì)的粒度、密度、磁性、電性、光電性、摩擦性、彈性以及表面潤濕性等的差異，采用相應(yīng)的手段將其分離的過程。分選處理技術(shù)主要有風(fēng)力分選、浮選、篩分等。風(fēng)力分選以空氣為分選介質(zhì)，在氣流作用下使固體廢物顆粒按密度和粒度進(jìn)行分選的方法。主要分選城市垃圾中的有機(jī)物和無機(jī)物。浮選利用較重的水質(zhì)（海水和泥漿水）與較輕的碳質(zhì)（焦）在大水量、高流速的條件下，借助水、碳二者之間的相對密度差將焦與渣自然分離。磁選利用磁選設(shè)備產(chǎn)生的磁場使固體廢物中的鐵磁性得以分離。篩分根據(jù)固體廢物的粒度不同。常見固體廢物的處理方法穩(wěn)定化/固化應(yīng)用：對危險廢物、其它處理過程殘?jiān)氨晃廴镜耐寥肋M(jìn)行處理。目的：使危險廢物中所有污染組分呈現(xiàn)化學(xué)惰性或被包容起來，減少后續(xù)處理與處置的潛在危險，并便于運(yùn)輸、利用和處置。途徑：包括將污染物通過化學(xué)轉(zhuǎn)變，引入到某種穩(wěn)定固體物質(zhì)的晶格中去，以及通過物理過程把污染物直接摻入到惰性基材中去?；瘜W(xué)穩(wěn)定化利用化學(xué)藥劑通過化學(xué)反應(yīng)使有毒有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿芙庑?、低遷移性及低毒性物質(zhì)的過程。具有相對持久性。含氯的揮發(fā)性有機(jī)物、硫醇、酚類、氰化物等有機(jī)污染物的氧化解毒技術(shù)。有毒有害物質(zhì)Cr、Cd、Hg、Pb、Cu、Zn等重金屬的化學(xué)穩(wěn)定化技術(shù)?；瘜W(xué)沉淀法吸附法離子交換氧化還原法中和法溶出法重金屬離子重金屬離子穩(wěn)定化離子交換樹脂、天然或人工合成沸石、硅膠昂貴可逆酸堿泥渣中和劑將固態(tài)廢物中可以發(fā)生價態(tài)變化的某些有毒有害組分通過氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成無毒/低毒化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的組分吸附劑可逆吸附具有選擇性活性炭-有機(jī)物氫氧化物沉淀硫化物沉淀硅酸鹽沉淀碳酸鹽沉淀共沉淀無機(jī)/有機(jī)螯合物沉淀重金屬離子穩(wěn)定化氧化還原劑Cr6+Hg+As5+Cr3+HgAs3+氧化還原法重金屬離子穩(wěn)定化吸附法Cr3HgAs3+吸附劑活性炭：活性炭有機(jī)物粘土金屬氧化物：氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁天然材料：鋸末、沙、泥炭、沸石、軟錳礦、磁鐵礦、硫鐵礦、磁黃鐵礦等人工材料：飛灰、粉煤灰、高爐渣、活性氧化鋁、有機(jī)聚合物重金屬離子穩(wěn)定化化學(xué)沉淀法1氫氧化物沉淀法：堿性物質(zhì):氫氧化鈉、石灰、碳酸鈉等固化基材:硅酸鹽水泥、石灰窯灰渣、碳酸鈉等3碳酸鹽沉淀鋇、鎘、鉛碳酸鹽溶解度《其氫氧化物應(yīng)用不廣泛一~pH低，CO2溢出;pH高，氫氧化物2硅酸鹽固化(pH2~11)水和金屬離子與二氧化硅或硅膠不同比例結(jié)合4硫化物沉淀法無機(jī)硫化物沉淀：應(yīng)用僅次于氫氧化物沉淀法——大多數(shù)金屬硫化物溶解度低。一般保持pH大于8。有機(jī)硫化物沉淀：較高的分子質(zhì)量——沉淀物易沉降、脫水和過濾；沉淀徹底，適用pH范圍廣。含汞廢物及含重金屬的粉塵(焚燒灰及飛灰等)還有共沉淀、無機(jī)及有機(jī)螯合物沉淀固化處理水泥固化因素影響pH凝固時間配料比添加劑、成型工藝對象：無機(jī)類的廢物，eg.多氯聯(lián)苯、油和油泥、含有氯乙烯和二氯乙烷的廢物、硫化物等，尤其是含有重金屬污染物廢物，也被應(yīng)用于低、中放射性及垃圾焚燒廠產(chǎn)生的焚燒飛灰等危險廢物的固化處理。電鍍污泥：采用400~500號硅酸鹽水泥為固化劑。電鍍干污泥、水泥和水的配比為(1~2):20:(6~10)。固化體的抗壓強(qiáng)度可達(dá)10~20Mpa應(yīng)用固化處理石灰固化概念以石灰和具有火山灰活性的物質(zhì)為固化基材對危險廢物進(jìn)行穩(wěn)定化與固話處理的方法。應(yīng)用該技術(shù)主要用來穩(wěn)定石油冶煉污泥、重金屬污泥、氧化物、廢酸等無機(jī)污染物。原理石灰與凝硬性物料結(jié)合會產(chǎn)生能在化學(xué)及物理上將廢物包裹起來的粘接性物質(zhì)常以氫氧化鈣(熟石灰)的方法穩(wěn)定污泥。特點(diǎn)方法簡單，物料來源方便，操作不需要特殊設(shè)備及技術(shù)。但石灰得到的固化體的強(qiáng)度較低、所需養(yǎng)護(hù)時間較長、體積膨脹較大，增加清運(yùn)和處置的困難。固化處理瀝青固化原理以瀝青類材料作為固化劑，與危險廢物在一定的溫度、配料比、堿度和攪拌作用下發(fā)生皂化反應(yīng)，使有害物質(zhì)包容在瀝青中并形成穩(wěn)定固化體的過程。瀝青——憎水性物質(zhì)、良好的黏結(jié)性、化學(xué)穩(wěn)定性、較高的耐腐蝕性。石油蒸餾的殘?jiān)?，其化學(xué)成分包括瀝青質(zhì)、油分、游離碳、膠質(zhì)、瀝青酸和石蠟等。工藝固廢預(yù)處理——廢物與瀝青熱混合——二次蒸汽凈化

放射性廢物瀝青固化基本方法：

高溫融化混合蒸發(fā):150~230℃

暫時乳化：混合——脫水——干燥，雙螺桿擠壓機(jī)

化學(xué)乳化：廢物與乳化瀝青混合——干燥脫水——冷卻硬化固化處理瀝青固化應(yīng)用一般被用來處理中、低放射性蒸發(fā)殘液、廢水化學(xué)處理產(chǎn)生的污泥、焚燒爐產(chǎn)生的灰分，以及毒性較大的電鍍污泥和砷渣等危險廢物。對象與水泥固化基本相同。特點(diǎn)

(1)固化體的空隙率和固化體中污染物的浸出速率均大大降低。另外，由于固化過程中干廢物與固化劑之間的質(zhì)量比通常為1:1~2:1，因而固化體的增容較小；(2)固化劑具有一定的危險性，固化過程中容易造成二次污染，需采取措施加以避免。另外，對于含有大量水分的廢物，由于瀝青不具備水泥的水化作用和吸水性，所以需預(yù)先對廢物進(jìn)行濃縮脫水處理。因此，瀝青固化工藝流程和裝置往往較為復(fù)雜，一次性投資與運(yùn)行費(fèi)用均高于水泥固化法；(3)固化操作需在高溫下完成，不宜處理在高溫下易分解的廢物、有機(jī)溶劑以及強(qiáng)氧化性廢物。固化處理塑性材料固化概念以塑料為固化劑，與危險廢物按一定的比例配料，并加入適量催化劑和填料進(jìn)行攪拌混合，使其共聚合固化，將危險廢物包容形成具有一定強(qiáng)度和穩(wěn)定性固化體的過程。熱固性塑料固化（脲醛樹脂、聚酯、聚丁二烯、酚醛樹脂、不氧樹脂）

用熱固性有機(jī)單體和經(jīng)過粉碎處理的廢物充分混合，在助凝劑和催化劑的作用下產(chǎn)生聚合以形成海綿狀的聚合物質(zhì)，從而在每個廢物顆粒的周圍形成一層不透水的保護(hù)膜。部分液體廢物遺留，需干化。顆粒度、含水量等以及進(jìn)行聚合的條件熱塑性材料固化（瀝青、石蠟、聚乙烯、聚丙烯等）

是用熔融的熱塑性物質(zhì)在高溫下與干燥脫水危險廢物混合，以達(dá)到對廢物穩(wěn)定化的目的的過程。固化處理玻璃固化概念玻璃原料為固化劑，將其與危險廢物以一定的配料比混合后，在1000~1500C的高溫下熔融，經(jīng)退火后形成穩(wěn)定的玻璃固化體。固化劑鈉鉀玻璃溶解度高，硅酸鹽玻璃熔點(diǎn)高，制造困難

磷酸鹽：含鹽量低、放射性極高的如普里克斯廢液

硼酸鹽玻璃：高放廢液+固化劑——煅燒，升溫1100~1150℃，退火特點(diǎn)浸出速率最低、增容比最小、高溫操作，燒結(jié)過程需配備尾氣凈化系統(tǒng)、成本高、穩(wěn)定性和耐久性差。固化處理自膠結(jié)固化概念利用廢物自身的膠結(jié)特性來達(dá)到固化目的的方法。應(yīng)用該技術(shù)主要用來處理含有大量硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物，如磷石膏、煙道氣脫硫廢渣等。原理CaSO4.2H2O或CaSO3.2H2O經(jīng)煅燒成具自膠結(jié)作用半水，遇水后迅速凝固和硬化。特點(diǎn)

不需要加入大量添加劑，廢物也不需要完全脫水，工藝簡單；固化體化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有抗?jié)B透性高、抗微生物降解和污染物浸出速率低的特點(diǎn)，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高;但只限于含有大量硫酸鈣的廢物，應(yīng)用面較為狹窄。此外還要求熟練的操作和比較復(fù)雜的設(shè)備，煅燒泥渣也需要消耗一定的熱量。固體廢物處理與處置技術(shù)適用對象主要優(yōu)點(diǎn)主要缺點(diǎn)水泥固化法重金屬、氧化物、廢酸1.水泥攪拌，技術(shù)已相當(dāng)成熟;2.對廢物中化學(xué)性質(zhì)的變動承受力強(qiáng)；3.可由水泥與廢物的比例來控制固化體的結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)與防水性；4.無需特殊的設(shè)備，處理成本低；5.廢物可直接處理，無需前處理。1.廢物如含特殊的鹽類，會造成固化體破裂；2.有機(jī)物的分解造成裂隙，增加滲透性，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；3.大量水泥的使用可增加固化體的體積和質(zhì)量石灰固化法重金屬、氧化物、廢酸1.所用物料來源方便，價格便宜；2操作不需特殊設(shè)備及技術(shù)；3.產(chǎn)品通常便于裝卸，滲透性有所降低1.固化體的強(qiáng)度較低，需較長的養(yǎng)護(hù)時間；2.有較大的體積膨脹，增加清運(yùn)和處置的困難瀝青固化法重金屬、氧化物、廢酸1.有時需要對廢物預(yù)先脫水或濃縮；2.固化體空隙率和污染物浸出速率均大大降低；3.固化體的增容較小。1.需高溫操作，安全性較差；2.一次性投資費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用比水泥固化法高塑性固化法部分非極性有機(jī)物、氧化物、廢酸1.固化體的滲透性較其他固化法低；2.對水溶液有良好的阻隔性；3.接觸液損失率遠(yuǎn)低于水泥固化與石灰固化1.需特殊設(shè)備和專業(yè)操作人員；2.廢物如含氧化劑或揮發(fā)性物質(zhì)，加熱時會著火或逸散，在操作前先對廢物干燥、破碎玻璃固化法不揮發(fā)高危性廢物、核廢料1.固化體可長期穩(wěn)定；2.可利用廢玻璃屑作為固化材料；3.對核能廢料的處理已有相當(dāng)成功的技術(shù)1.不適用于可燃或揮發(fā)性的廢物；2.高溫?zé)崛谛柘拇罅磕茉矗?.需要特殊設(shè)備及專業(yè)人員。自膠結(jié)固化法硫酸鈣和亞硫酸鈣的廢物1.燒結(jié)體的性質(zhì)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高；2.燒結(jié)體不具生物反應(yīng)性及著火性1.應(yīng)用面較狹窄；2.需要特殊設(shè)備及專業(yè)人員城市固體廢物的傳統(tǒng)處置方法●固體廢物處置總的目標(biāo)?保證廢物中有害物質(zhì)，現(xiàn)在和將來對于人類均不發(fā)生、不可接受的危害●基本方法?通過多重屏障實(shí)現(xiàn)有效隔離?天然屏障?人工屏障天然屏障?處置場所所處的地質(zhì)構(gòu)造和周圍的地質(zhì)環(huán)境?沿著從處置場所經(jīng)過地質(zhì)環(huán)境到達(dá)生物圈，各種可能途徑對于有害物質(zhì)的阻滯作用人工屏障?使固體廢物轉(zhuǎn)化為具有低浸出性和適當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度的穩(wěn)定的物理化學(xué)形態(tài)廢物容器化?處置場所內(nèi)各種輔助性工程屏障海洋處置工業(yè)發(fā)達(dá)國家早期采用的途徑，特別是對有毒有害廢物，至今仍有一些國家采用由于海洋保護(hù)法的制定，以及在國際上對海洋處置有很大爭議，其使用已受到越來越多的限制海洋處置主要分為海洋傾倒與遠(yuǎn)洋焚燒兩種方法海洋處置——海洋傾倒將固體廢棄物直接投入海洋的一種處置方法海洋是一個龐大的廢棄物接受體，對污染物質(zhì)能有極大地稀釋能力但納污容量、能力是有個界限的，并且海洋傾倒長期影響必須作深入研究海洋處置——遠(yuǎn)洋焚燒是利用焚燒船將固體廢棄物進(jìn)行船上焚燒的處置方法廢物焚燒后產(chǎn)生的廢氣通過凈化裝置與冷凝器，冷凝液排入海中，氣體排入大氣，殘?jiān)鼉A入海洋此技術(shù)適于處置易燃性廢物，如含氯的有機(jī)廢棄物陸地處置土地填埋土地耕作深井灌注陸地處置——土地填埋是從傳統(tǒng)的堆放和填地處置發(fā)展起來的一項(xiàng)處置技術(shù)，是目前處置固體廢棄物的主要方法陸地處置——土地耕作利用表層土壤的離子交換、吸附、微生物降解以及滲濾水浸出、降解產(chǎn)物的揮發(fā)等綜合作用機(jī)制處置固體廢物的一種方法該技術(shù)具有工藝簡單、費(fèi)用適宜、設(shè)備易于維護(hù)、對環(huán)境影響很小、能夠改善土壤結(jié)構(gòu)、增長肥效等優(yōu)點(diǎn)主要用于處置含鹽量低、不含毒物、可生物降解的固體廢物陸地處置——深井灌注深井灌注處置是將固體廢物液體化，用強(qiáng)制措施注入到地下與飲用水和礦脈層隔開主要還是用來處置那些實(shí)踐證明難于破壞、難于轉(zhuǎn)化、不能采用其它方法處理或采用其它方法費(fèi)用昂貴的廢物目前，美國每年大約有3×104t流體廢物采用深井灌注方法處置，其中11%為危險廢物陸地處置