高中地理 4.2《固體廢棄物的治理》課件 中圖版選修6.ppt

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固體廢棄物的治理,固體廢棄物是指人類在生產(chǎn)、加工、流通、消費(fèi)及生活等過程提取目的組分后，不再具有原使用價(jià)值而被丟棄的固態(tài)或泥漿狀的物質(zhì)。,緒 論,廢棄物具有相對(duì)性，一種過程的廢物隨著時(shí)空條件的變化，往往可以成為另一過程的原料，所以固體廢棄物也稱“放在錯(cuò)誤地點(diǎn)的原料”。,根據(jù)固體廢物的性質(zhì)、狀態(tài)、來源分類： 化學(xué)性質(zhì)分：有機(jī)廢物和無機(jī)廢物 存在狀態(tài)分：固體（塊狀、粒狀、粉狀）和泥狀（污泥） 來源分：工業(yè)廢物、礦業(yè)廢物、城市垃圾、農(nóng)業(yè)廢物、放射性廢物 危害狀況分：有害廢物、一般廢物,固體廢物的來源與分類,固體廢棄物的種類,工業(yè)固廢,礦業(yè)固廢 鋅礦渣,礦業(yè)固廢 鎳礦渣,生活垃圾,城市垃圾,農(nóng)業(yè)廢物,放射性污染 核輻射,固體廢物的分類：,工礦業(yè)固體廢物,工業(yè)固體廢物按行業(yè)主要包括以下幾類： (1)冶金工業(yè)固體廢物： 主要包括各種金屬冶煉或加工過程中所產(chǎn)生的廢渣，如高爐煉鐵產(chǎn)生的高爐渣、干爐轉(zhuǎn)爐電爐煉鋼產(chǎn)生的鋼渣、銅鎳鉛鋅等有色金屬冶煉過程產(chǎn)生的有色金屬渣、鐵合金渣及提煉氧化鋁時(shí)產(chǎn)生的赤泥等；,(2)能源工業(yè)固體廢物：主要包括燃煤電廠產(chǎn)生的粉煤灰、爐渣、煙道灰、采煤及洗煤過程中產(chǎn)生的煤矸石等； (3)石油化學(xué)工業(yè)固體廢物：主要包括石油及加工工業(yè)產(chǎn)生的油泥、焦油頁(yè)巖渣、廢催化劑、廢有機(jī)溶劑等，化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的硫鐵礦渣、酸渣堿渣、鹽泥、釜底泥、精(蒸)溜殘?jiān)约搬t(yī)藥和農(nóng)藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的醫(yī)藥廢物、廢藥品、廢農(nóng)藥等；,(4)礦業(yè)固體廢物： 主要包括采礦廢石和尾礦，廢石是指各種金屬、非金屑礦山開采過程中從主礦上剝離下來的各種圍巖，尾礦是指在選礦過程中提取精礦以后剩下的尾渣； (5)輕工業(yè)固體廢物：主要包括食品工業(yè)、造紙印刷工業(yè)、紡織印染工業(yè)、工業(yè)加工過程中產(chǎn)生的污泥、動(dòng)物殘物、廢酸、廢堿以及其他廢物； (6)其他工業(yè)固體廢物： 主要包括機(jī)加工過程產(chǎn)生的金屬碎屑、電鍍污泥、及其他工業(yè)加工過程產(chǎn)生的廢渣等。,城市生活垃圾,主要成分：廚余物、廢紙、廢塑料、廢織物、廢金屬、廢玻璃陶瓷碎片、磚瓦渣土、糞便，以及廢家用什具、廢舊電器、庭園廢物等。 來源：城市居民家庭、城市商業(yè)、餐飲業(yè)、旅館業(yè)、旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)、市政環(huán)衛(wèi)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、文教衛(wèi)生業(yè)和行政事業(yè)單位、工業(yè)企業(yè)單位以及水處理污泥等。,城市生活垃圾,主要特點(diǎn)：成分復(fù)雜，有機(jī)物含量高。 影響其成分的主要因素：居民生活水平、生活習(xí)慣、季節(jié)、氣候等。 所含化學(xué)元素：絕大部分為碳，其次為氧、氫、氮、硫等。根據(jù)其組分的不同，含有不等量的灰分。,列入國(guó)家廢物名錄或根據(jù)國(guó)家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)和鑒別方法認(rèn)定的具有如下危險(xiǎn)特性的廢物，即主要有毒性、易燃性、腐蝕性、反應(yīng)性、傳染疾病性、放射性等危險(xiǎn)特性。 1983年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署已經(jīng)將有害廢物污染控制問題列為全球重大的環(huán)境問題。,危 險(xiǎn) 廢 物,固體廢物污染的危害 （1） 堆渣侵占土地，污染土壤 我國(guó)歷年堆存的廢渣和尾礦達(dá)60億噸，占地約59萬畝，平均每1萬噸渣占一畝地，侵占大量農(nóng)田，與農(nóng)業(yè)爭(zhēng)地問題十分突出。 大量廢渣在自然界的風(fēng)化作用下，到處流失，對(duì)土壤造成危害。（煤矸石滑坡，有毒物質(zhì)向下滲漏，通過土壤中被植物吸收進(jìn)入人體）,固體廢物的污染及其控制,（2） 污染水體 廢渣可通過土壤滲入地下水，還可以通過風(fēng)吹雨淋或人為因素進(jìn)入地表水。廢渣對(duì)水域的污染，以冶煉廢渣和化工廢渣最為突出，目前世界上的原子能反應(yīng)堆的廢渣及向深海投棄的放射性廢物已嚴(yán)重地污染了海洋。,固體廢物污染的危害,（3） 大氣的污染 廢渣和垃圾在堆放過程中，在周圍溫度、水分的作用下，使某些有機(jī)物質(zhì)發(fā)生分解，產(chǎn)生有害氣體和腐敗的垃圾廢物散發(fā)出的腥臭味，可對(duì)空氣造成污染。 煤矸石的自燃會(huì)放出大量SO2，瀝青和渣油都含有多環(huán)芳烴氣體，總體而言，固體廢物對(duì)環(huán)境的污染，雖沒有像廢水、廢氣那樣嚴(yán)重，但從其對(duì)人類造成的危害來看，也必須采取措施進(jìn)行處理。,固體廢物污染的危害,（4）影響環(huán)境衛(wèi)生 由于人口劇增，使垃圾排放量也大大增加，若未經(jīng)過處理直接排入周圍環(huán)境，則易造成環(huán)境污染（病菌、病毒、蚊、蠅等） （5） 造成大量的財(cái)力和人力的浪費(fèi) 固體廢物要用大量的人力和財(cái)力進(jìn)行管理和處置，一個(gè)大型工廠一般需上百人管理廢渣。,固體廢物污染的危害,廢水和廢氣既是水體、大氣和土壤環(huán)境的污染源，又是接受其所含污染物的環(huán)境。 固體廢物則不同，它們是污染成分的終極狀態(tài)：,固體廢物污染控制,這些“終態(tài)”物質(zhì)在長(zhǎng)期的自然條件作用下會(huì)轉(zhuǎn)入大氣、水體和土壤，成為大氣、水體和土壤環(huán)境的污染“源頭”。因此，固體廢物對(duì)環(huán)境的污染主要是通過水、氣和土壤進(jìn)行的。固體廢物污染控制應(yīng)著重于：防治固體廢物污染和綜合利用廢物資源。,（1） 改革生產(chǎn)工藝 （2） 發(fā)展物質(zhì)循環(huán)利用工藝及循環(huán)境經(jīng)濟(jì) （3） 綜合利用 （4） 進(jìn)行無害化處理和處置,固體廢物污染控制,1．固體廢物處理工程 固體廢物處理工程可分為物理處理、化學(xué)處理、生物處理、熱處理、固化處理等。 目的：將固體廢物轉(zhuǎn)變成適于運(yùn)輸、利用、貯存或最終處置。 （1） 物理處理 通過濃縮或相變化改變固體廢物的結(jié)構(gòu)，使之成為便于運(yùn)輸、貯存、利用或處置的形態(tài)。 主要方法：壓實(shí)、破碎、分選、增稠、吸附等。,固體廢物處理處置方法,（2） 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使其達(dá)到無害化。 主要方法：氧化還原、中和、化學(xué)沉淀和化學(xué)溶出等。 注意：有些有害固體廢物，經(jīng)過化學(xué)處理還可能產(chǎn)生富含毒性成分的殘?jiān)?，還須對(duì)殘?jiān)M(jìn)行解毒處理或安全處置。 （3） 生物處理 利用微生物分解固體廢物中可降解的有機(jī)物，從而使其達(dá)到無害化或綜合利用。 方法：好氧處理、厭氧處理、兼性厭氧處理。,該法較為經(jīng)濟(jì)但處理效率不穩(wěn)定。,（4） 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(shí)達(dá)到減容、無害化或綜合利用的目的。 方法：焚化、熱解、焙燒、燒結(jié)等。 （5） 固化處理 采用固體基材將廢物固定或包覆起來以降低其對(duì)環(huán)境的危害。 處理對(duì)象為危險(xiǎn)固廢物。,全世界每年產(chǎn)生的固體廢物高達(dá)70億t，其中美國(guó)約占一半。固體廢物包圍城市，對(duì)人類生存環(huán)境造成極大的危害，也引起人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。1983年聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署已將有害廢物污染控制問題列為全球重大的環(huán)境問題。 我國(guó)排放量?jī)H次于美國(guó)。2000年，全國(guó)固體廢物產(chǎn)生量8.2億噸，其中工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量為6.7億 t，其中尾礦和煤矸石產(chǎn)量最大，約占總量的 50％左右。,固體廢物的排放現(xiàn)狀,產(chǎn)生量大 占地多 危害大 回收利用率低,我國(guó)我國(guó)固體廢物排放問題有以下幾個(gè)特點(diǎn)：,固體廢物的處理是通過一定的技術(shù)處理和分離手段，來改變廢物的結(jié)構(gòu)和特性，以達(dá)到減量化、資源化和無害化的目的。,固體廢物的處理技術(shù),壓實(shí) 壓實(shí)是利用外界的壓力作用于固體廢物，使其聚集程度增大，達(dá)到增大容重和減小表觀體積的目的，以便于運(yùn)輸、貯存和填埋。壓實(shí)主要用于處理壓縮性能大而恢復(fù)性小的固體廢物，例如生活垃圾、機(jī)械加工行業(yè)排出的金屬絲、金屬碎片、家用電器、小汽車及各類紙制品和纖維等。 壓實(shí)機(jī)械也稱壓實(shí)器，壓實(shí)器有固定式和移動(dòng)式兩種。,固體廢物的物理處理,二. 破碎 破碎是利用外力使大塊固體廢物分裂為小塊的過程。固體廢物的破碎主要達(dá)到以下幾個(gè)目的。 （1）使固體廢物減容和增大密度，便于運(yùn)輸和貯存； （2）為分選和進(jìn)一步加工提供合適的粒度，以有利于綜合利用； （3）增大固體廢物的比表面積，提高焚燒，熱分解的處理效率； （4）防止粗大、鋒利的固體廢物損壞處理設(shè)備；,分選的目的是將固體廢物中可回收利用的或不利于后續(xù)處理、處置工藝要求的物料用人工或機(jī)械方法分門別類地分離出來，然后加以綜合利用。,三. 分選,脫水 固體廢物的脫水主要用于污水處理廠排出的污泥及某些工業(yè)企業(yè)所排出的泥漿狀廢物的處理。脫水可達(dá)到減容及便于進(jìn)行運(yùn)輸?shù)哪康?，有利于進(jìn)一步處理。脫水有機(jī)械脫水及自然干化脫水兩種。,四. 脫水和干燥,固體廢物經(jīng)破碎、分選之后所得的輕物料，如需進(jìn)行能源回收或焚燒處理時(shí)，必須進(jìn)行干燥處理。干燥通常在轉(zhuǎn)筒干燥器內(nèi)進(jìn)行.,干燥,化學(xué)浸出法 化學(xué)浸出法是選擇合適的化學(xué)溶劑（浸出劑，如酸、堿、鹽水溶液等）與固體廢物發(fā)生作用，使其中有用組分發(fā)生選擇性溶解然后進(jìn)一步回收的處理方法。該法可用于含重金屬的固體廢物的處理，特別是在石化工業(yè)中廢催化劑的處理上得到廣泛應(yīng)用。 例如生產(chǎn)環(huán)氧乙烷的廢催化劑的處理,固體廢物的化學(xué)處理,好氧生物轉(zhuǎn)化一堆肥化處理 堆肥化是在人工控制的條件下，使某些有機(jī)的固體廢物在微生物的作用下，發(fā)生生物化學(xué)反應(yīng)，分解轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的腐殖肥料的過程。 堆肥原料：生活垃圾；糞便；農(nóng)林業(yè)固體廢物；有機(jī)污泥 工藝：預(yù)處理 發(fā)酵 后處理,固體廢物的生物轉(zhuǎn)化處理,,,厭氧生物轉(zhuǎn)化,焚燒法 焚燒法是將可燃固體廢物置于高溫爐內(nèi)，使其中可燃成份充分氧化的一種處理方法。焚燒法的優(yōu)點(diǎn)是可以回收利用固體廢物內(nèi)潛在的能量，減少?gòu)U物的體積（一般可減少80％一90％），破壞有毒廢物的組成結(jié)構(gòu)，使其最終成為化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的無害化灰渣，同時(shí)還可徹底殺滅病原菌、消除腐化源。,固體廢物的焚燒和熱解,主要是不可再循環(huán)利用或安全填埋的有害廢物，如難以生物降解的、易揮發(fā)和擴(kuò)散的及含有重金屬及其他有害成份的有機(jī)物、生物醫(yī)學(xué)廢物（醫(yī)院和醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室所產(chǎn)生的需特別處理的廢物）等。,適合焚燒的廢物,熱解 多數(shù)有機(jī)化合物都具有熱不穩(wěn)定性的特征，如果將它們置于高溫缺氧的條件下，這些化合物將會(huì)發(fā)生裂解，轉(zhuǎn)化為分子量較小的組分，這一過程稱之為熱解。熱解應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)已有很長(zhǎng)的歷史，如木材和煤的干餾、重油的裂解等。近幾十年來，將熱解的原理用于處理固體廢物已日益為人們所注重，成為一種很有前途的處理方法，特別適用于廢塑料、廢橡膠、城市垃圾、農(nóng)用固體廢物等含有機(jī)物較多的固體廢物處理。,土地填埋 固體廢物的土地填埋處置是在傳統(tǒng)的堆放和填地處置基礎(chǔ)上發(fā)展和完善起來的一種最終處置技術(shù)，由于它的建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用低、工藝簡(jiǎn)單、適用于處理多種類型的廢物，因而得到迅速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用。特別是對(duì)危險(xiǎn)廢物的處理，填埋仍然是最主要的手段之一。,固體廢物的最終處置,一.煤炭系固體廢物的利用 1.煤矸石的綜合利用 （1）煤矸石用作燃料 （2）煤矸石用作建筑材料 （3）煤矸石生產(chǎn)化工產(chǎn)品-生產(chǎn)鋁鹽,固體廢物的資源化,在建材工業(yè)上的應(yīng)用 在農(nóng)業(yè)上的利用 粉煤灰顆粒由 60％－80％微細(xì)玻璃體狀顆粒和 30％蜂窩狀顆粒組成，機(jī)械組成相當(dāng)于砂質(zhì)土，同時(shí)含有少量對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有利的元素如鉀、鈣、鐵、磷、硼等。這些特性決定了它在農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用具有很大潛力。 其他應(yīng)用 分選空心玻璃微珠；用作橡膠、塑料制品的填充劑；提取金屬,2. 粉煤灰的綜合利用,1.高爐渣綜合利用（主要化學(xué)成分是 CaO、Si02、 A12O3和 MgO） （1）水淬渣的應(yīng)用 （2）重礦渣的應(yīng)用 （3）膨脹礦渣的應(yīng)用 2. 鋼渣的綜合利用（主要成份為 CaO、Si02、A12O3、FeO、MgO等，具有一定的膠凝性） 3.有色金屬冶煉渣的綜合利用 赤泥的利用 煉銅渣的利用,二. 冶金工業(yè)廢渣的綜合利用,1、硫鐵礦燒渣的綜合利用 煉鐵 回收有色金屬（氯化焙燒法） 用石灰作膠結(jié)劑制磚 生產(chǎn)化工產(chǎn)品: 生產(chǎn)氧化鐵紅、透明氧化鐵； 制取FeSO4·7H2O；制取水處理劑。,三. 化工廢渣的綜合利用,在水泥工業(yè)上的利用（代替天然石膏作水泥緩凝劑，作原料生產(chǎn)硫鋁酸鹽早強(qiáng)水泥） 制建筑板材 生產(chǎn)硫酸 制硫酸銨,2.化學(xué)石膏的綜合利用,生產(chǎn)水泥 作無機(jī)型外墻涂料 用于化工廠尾氣處理 4. 鉻渣的綜合利用 （主要由CaO,MgO,Al2O3,Fe2O3,SiO2及少量的六價(jià)鉻組成） 作玻璃著色劑 作助熔劑制鈣鎂磷肥 作煉鐵燒結(jié)熔劑,3.電石渣的綜合利用,1.廢塑料的再生利用 前處理 除異物、分選、清洗、干燥、粉碎 熔融混煉 加人適量的改性劑在一定的溫度下熔融混煉 成型 成型方法有四種：壓注成型、注射成型、壓延成型、擠出成型。通過成型可以直接得到棒、板、片材或各種成型品，也可制成粒狀作為生產(chǎn)各種類型的塑料制品的原料使用。,四.有機(jī)廢物的處理和利用,常用的填料有兩大類一無機(jī)填料和有機(jī)填料。無機(jī)填料主要有碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、赤泥、粉煤灰等。有機(jī)填料主要選擇木材加工廢料木粉、鋸屑及農(nóng)副產(chǎn)品稻殼、玉米稈、麥稈等。這些惰性材料均需進(jìn)行表面活化處理，才能與廢塑料很好地復(fù)合。改性后的填料具有良好的填充性，并可提高塑料制品的穩(wěn)定性和具有一定的增強(qiáng)效果。 以木屑為填充料所制成的塑料材料也稱“合成木材”，這種材料密度小、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐熱。可像木材一樣使用，可鋸、可釘、可鉆，廣泛用于建筑、家俱、車輛及包裝等方面。我國(guó)80年代即開發(fā)出鋸木屑與廢塑料經(jīng)高溫混煉而制成的“合成木材”。,2.廢塑料的改性利用,1.農(nóng)作物秸稈的利用 制氨化飼料 加工壓塊燃料 2.稻殼的綜合利用 稻殼成型后可以代替煤炭用作工業(yè)和生活燃料，由于稻殼中硫和重金屬含量極小，因此也不會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生污染。成型之后的稻殼塊內(nèi)部仍有很多孔隙，因而導(dǎo)熱系數(shù)小，可以做保溫材料使用。 稻殼干餾熱解可以獲得燃燒值為5880－6720kJ／kg的可燃?xì)怏w，從焦油餾份中還可分離出醋酸、丙酮及其他類似木柴的熱解產(chǎn)物，熱解殘留物（黑灰）還具有極優(yōu)良的吸附性，可代替活性炭作吸附劑使用。,五. 農(nóng)業(yè)固體廢物的處理和利用,廢品的回收利用是建立在垃圾的分類收集基礎(chǔ)上。 建立大規(guī)模的城市垃圾焚燒廠，利用垃圾焚燒時(shí)放出的熱量進(jìn)行供熱或發(fā)電是使垃圾能源化的主要途徑。垃圾填埋中的有機(jī)物在厭氧微生物作用下可被分解為CH4和CO2等其他氣體，統(tǒng)稱為埋填氣，是一種新的補(bǔ)充能源。,五.城市垃圾的綜合利用,管理政策,（1）減量化： 要求：減少數(shù)量、體積、種類、降低危險(xiǎn)廢物中有害成分的濃度、減輕或清除其危險(xiǎn)特性等—全面管理。 措施：開展清潔生產(chǎn)。 重要性：防止固體廢物污染環(huán)境的優(yōu)先措施。,（2）資源化： ①物質(zhì)回收，即處理廢棄物并從中回收指定的二次物質(zhì)如紙張、玻璃、金屑等物質(zhì)； ②物質(zhì)轉(zhuǎn)換，即利用廢棄物制取新形態(tài)的物質(zhì)，如廢玻璃和廢橡膠—鋪路材料，爐渣—水泥和其他建筑材料，利用有機(jī)垃圾—堆肥等； ③能量轉(zhuǎn)換，即從廢物處理過程中回收能量，作為熱能或電能，例如通過有機(jī)廢物的焚燒處理回收熱量，進(jìn)一步發(fā)電．利用垃圾厭氧消化產(chǎn)生沼氣，作為能源向居民和企業(yè)供熱或發(fā)電。,（3）無害化：對(duì)已產(chǎn)生又無法或暫時(shí)尚不能綜合利用的固體廢物，經(jīng)過物理、化學(xué)或生物方法，進(jìn)行對(duì)環(huán)境無害或低危害的安全處理、處置，達(dá)到廢物的消毒、解毒或穩(wěn)定化，以防止并減少固體廢物的污染危害。,對(duì)固體廢物實(shí)行“三化”的原則，其各個(gè)環(huán)節(jié)是互為因果、相輔相成的。但減量化是基礎(chǔ)，根本措施是實(shí)行“清潔生產(chǎn)”和提高資源、能源的利用率。實(shí)現(xiàn)了減量化就相應(yīng)實(shí)現(xiàn)了資源化和無害化。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)減量化必須以資源化為依托，資源化可以促進(jìn)減量化、無害化的實(shí)現(xiàn)，無害化又可以實(shí)現(xiàn)和達(dá)到減量化和資源化的目的。因此，在具體措施方面，也不能將它們截然分開。,“三化”之間的關(guān)系,