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处理工艺体系
危险废物处理方法,可分为物理法、物理化学法和生物法类。其中许多方法与化工生产是通用的。
对于固体废物(废渣),常见的物理法处理工艺包括:压实、破碎、分选。
对于液态废物(废液),常见的物理法处理工艺包括:沉降、气浮、离心、过滤、蒸馏等,而吹脱、微滤、超滤、纳滤等工艺则较少采用。
常用于废渣的物理化学法处理工艺包括:热处理(焚烧、热解)、固化/稳定化。
常用于废液的物理化学法处理工艺包括:混凝、化学沉淀、酸碱中和、氧化还原、吸附与解吸、离子交换、焚烧等,而置换、电解、萃取、电渗析、反渗透、光分解等工艺则较少采用。
生物法只适用有机废物,其中用于有机固体废物的包括:堆肥法和厌氧发酵法,用于有机废液的包括活性污泥法、厌氧消化法。
固废处理的原则为减量化、资源化、无害化减量化—清洁生产:大限度地减少固废的产生量;资源化—综合利用:使有利用价值的固废变废为宝,实现资源的再循环利用;无害化—安全处置:对无利用价值的固废的终处置(焚烧和填埋)。
总之,固废处理后都绕不过焚烧和填埋,但是有些是需要对其进行预处理。
一般固废特性:
从固体废弃物与环境、资源、社会的关系分析,固体废弃物具有污染性、资源性和社会性。
(1)污染性
固体废弃物的污染性表现为固体废弃物自身的污染性和固体废弃物处理的二次污染性。固体废弃物可能含有毒性、燃烧性、爆炸性、放射性、腐蚀性、反应性、性与致病性的有害废弃物或污染物、甚至含有污染物富集的生物,有些物质难降解或难处理、固体废弃物排放数量与质量具有不确定性与隐蔽性,固体废弃物处理过程生成二次污染物,这些因素导致固体废弃物在其产生、排放和处理过程中对视角和生态环境造成污染,甚至对身心健康造成危害,这说明固体废弃物具有污染性。
(2)资源性
固体废弃物的资源性表现为固体废弃物是资源开发利用的产物和固体废弃物自身具有一定的资源价值。固体废弃物只是一定条件下才成为固体废弃物,当条件改变后,固体废弃物有可能重新具有使用价值,成为生产的原材料、燃料或消费物品,因而具有一定的资源价值及经济价值。
需要指出的是,固体废弃物的经济价值不一定大于固体废弃物的处理成本,总体而言,固体废弃物是一类低品质、低经济价值资源。
(3)社会性
固体废弃物的社会性表现为固体废弃物产生、排放与处理具有广泛的社会性。一是社会每个成员都产生与排放固体废弃物,二是固体废弃物产生意味着社会资源的消耗,对社会产生影响,三是固体废弃物的排放、处理处置及固体废弃物的污染性影响他人的利益,即具有外部性(外部性是指活动主体的活动影响他人的利益。当损害他人利益时成为负外部性,当增大他人利益时称为正外部性。固体废弃物排放与其污染性具有负外部性,固体废弃物处理处置具有正外部性),产生社会影响,这说明,无论是产生、排放还是处理,固体废弃物事务都影响每个社会成员的利益。固体废弃物排放前属于私有品,排放后成为公共资源。
(4) 兼有废物和资源的双重性,固体废物一般具有某些工业原材料所具有的物理化学特性,较废水、废气易收集、运输、加工处理,可回收利用。固体废物是在错误时间放在错误地点的资源,具有鲜明的时间和空间特征。
(5) 富集多种污染成分的终态,污染环境的源头 废物往往是许多污染成分的终级状态。一些有害气体或飘尘,通过治理,终富集成为固体废物;废水中的一些有害溶质和悬浮物,通过治理,终被分离出来成为污泥或残渣;一些含重金属的可燃固体废物,通过焚烧处理,有害金属浓集于灰烬中。这些“终态”物质中的有害成分,在长期的自然因素作用下,又会转入大气、水体和土壤,成为大气、水体和土壤环境的污染“源头”。
(6) 所含有害物呆滞性大、扩散性大固态的危险废物具有呆滞性和不可稀释性,一般情况下进入水、气和土壤环境的释放速率很慢。土壤对污染物有吸附作用,导致污染物的迁移速度比土壤水慢的多,大约为土壤水运移速度的1/(1~500)。
(7) 危害具有潜在性、长期性和灾难性 由于污染物在土壤中的迁移是一个比较缓慢的过程,其危害可能在数年以至数十年后才能发现,但是当发现造成污染时已造成难以挽救的灾难性成果。从某种意义上讲,固体废物特别是危害废物对环境造成的危害可能要比水、气造成的危害严重得多。
一般固废的危害:
固体废弃物产生源分散、产量大、组成复杂、形态与性质多变、可能含有毒性、燃烧性、爆炸性、放射性、腐蚀性、反应性、性与致病性的有害废弃物或污染物、甚至含有污染物富集的生物,有些物质难降解或难处理、排放(固体废弃物数量与质量)具有不确定性与隐蔽性,这些因素导致固体废弃物在其产生、排放和处理过程中对资源、生态环境、身心健康造成危害,甚至阻碍社会经济的持续发展。
(1)浪费大量资源
固体废弃物产量大,且存量固体废弃物量(填埋包括简易堆置处置量)亦很大,消耗大量的物质资源,占用大量土地资源。2012年固体废弃物年产量估计超过100亿吨(仅电子垃圾便达到4890万吨),中国达到15亿吨(电子垃圾230万吨),存量固体废弃物量达到380亿吨,中国高达70亿吨。巨量固体废弃物的产生意味着巨量物质资源的消耗与浪费,巨量存量固体废弃物意味着大量土地资源被占用与浪费。如果假定填埋废弃物的表观比重为1和废弃物堆置平均高度为30米,380亿吨存量固体废弃物将占用1900万亩土地,中国70亿吨存量固体废弃物也将占用350万亩土地。而且,固体废弃物产量增长迅速,增长速率往往超过处理设施处理能力的增长速率,后果是出现“垃圾围城”困境。与工业快速发展随影同行,发达国家上世纪60年代的固体废弃物产量迅速发展,曾出现垃圾围城困境。中国从上世纪80年始固体废弃物产量也迅速增长,《2009年到2012年中国垃圾处理行业投资分析及前景预测报告》称:全国600多座城市,除县城外,已有三分之二的大中城市陷入垃圾的包围之中,且有四分之一的城市已没有合适场所堆放垃圾。此外,除浪费大量的物质、土地资源外,妥善处理固体废弃物还将消耗大量的人力、财力、信息和时间等资源。
危害
固体废弃物,尤其是有害废弃物,如果处理不当,会破坏生态环境。
1)一次污染。
如将固体废弃物简易堆置、排入水体、随意排放、随意装卸、随意转移、偷排偷运等不当处理,破坏景观,其所含的非生物性污染物和生物性污染物进入土壤、水体、大气和生物系统,对土壤、水体、大气和生物系统造成一次污染,破坏生态环境;尤其是将有害废弃物直接排入江河湖泽或通过管网排入水体,或粉尘、容器盛装的危险废气等大气有害物排入大气,不仅导致水体或大气污染,而且还导致污染范围的扩大,后果相当严重;偷排偷运导致废弃物去向不明、污染物跟踪监测困难和污染范围难以确定,后果也相当严重。如将有害废弃物不当处理,可能引致中毒、腐蚀、灼伤、放射污染、病毒传播等突发事件,严重破坏生态环境,甚至导致人身伤亡事故。有些有害物,如重金属、二噁英等,甚至随水体进入食物链,被动植物和人体摄入,降低机体对疾病的抵抗力,引起疾病(种类)增加,对机体造成即时或潜在的危害,甚至导致机体死亡。
2)二次污染。
固体废弃物处理过程中,固体废弃物所含的一些物质(包括污染物和非污染物)参与物理反应、化学反应、生物生化反应,生成新的污染物,导致二次污染。二次污染形成机理复杂,防治比一次污染更加困难。固体废弃物处理过程中常见的二次污染物及其产生途径有:
①长时间不当储存与堆置过程中,废弃物堆体滋生霉菌和寄生虫等病原体,加速老鼠、蛇和蚊虫等生物体的繁殖与生长,带来疾病和疾病传播危险;
②储存、堆置、运输、分拣、填埋等过程中,有机易腐物发酵腐烂过程产生甲烷气、臭气等大气有害物和有机废水(甚至含有重金属和病原体等污染物)等土壤和水体污染物,同时也会滋生多种微生物;
③焚烧处理过程中,固体废弃物的有机氮、氯、硫等转化成氮氧化物、、硫氧化物等大气有害物;
④焚烧处理医疗垃圾、生活垃圾等废弃物过程生成二噁英,并产生大量的含重金属、二噁英等污染物的飞灰(属于危险废物);
⑤堆置、填埋过程中,重金属形态变化及迁移,生成土壤和水体的重金属污染物。
此外,易燃易爆等有害废弃物物的不当处理可能导致火灾、爆炸等事故,产生大量有毒害污染物,给生态环境、生产生活和生命财产带来灾害。
因此从黏土砖施用限制要求来看,已经难成为—种适宜的污泥制造建材方法。 除此之外,污泥中含有大量的有机物和丰富的氮、磷等营养物质,任意排入水体将会大量消耗水体中的氧,导致水体水质恶化,严重影响水生物的生存。当然污泥中还有多种有毒物质、重金属和致病菌、卵等有害物质,处理不当会传播疾病、污染土壤和作物,并通过生物链转嫁人类。
污泥制砖的方法主要有两种:—种是用干化污泥直接制砖;;另—种是用污泥焚烧灰渣制砖。用干化污泥直接制砖时,应对污泥的成分进行适当调整,使其成分与制砖黏土的化学成分相当。当污泥与黏土按质量比1:10配料时,污泥砖可达到普通红砖的强度。该污泥砖制造方式,由于受坯体有机挥发分成分含量的限制(达到—定限度会导致烧结开裂,影响砖块质量),污泥掺和比很低,因此从黏土砖施用限制要求来看,已经难成为—种适宜的污泥制造建材方法。利用污泥焚烧灰渣制砖时,灰渣的化学成分与制砖黏土黏土等的化学成分比较接近。因此,可通过两种途径实现烧结砖制造:—为与掺和料混合烧砖;二为不加掺和剂单烧砖。
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