固体废弃物处理与处置讲义15.docx

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固体废弃物处理与处置讲义15

第一章绪论

本章重点:

1、掌握定义：

固体废物、危险废物、减量化、资源化和无害化、

固体废物处理、处置、巴赛尔公约

2、固体废物的分类，固体废物污染的控制方式

3、我国对固体废物处理和处置的相关政策

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》明确指出：

固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值单被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。

第一节固体废物的来源与分类

一、固体废物的来源

从原始人类活动开始，就有固体废物的产生，那时固体废物主要是粪便、动植物残渣。

随着化学工业的发展，19世纪末到20世纪初，产生了许多含有毒有害元素和人工合成物质的废渣，特别是含有汞、铅、砷、氰化物等的有毒有害废渣。

二、固体废物的分类

1、固体废物的分类有很多，按化学性质分，可分为有机固体废物和无机固体废物。

2、按照污染特性可分为一般固体废物、危险固体废物以及放射性固体废物。

（1）一般固体废物是指不具有危险特性的固体废物；

（2）危险废物是指列入国家危险废物名录或者国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的、具有危险特性的废物。

危险废物具有毒性、腐蚀性、传染性、反应性、浸出毒性、易燃性、易爆性等独特性质，对环境和人体会带来危害，须加以特殊管理。

（3）放射性固体废物包括核燃料生产、加工、同位素应用、核电站、核研究机构、医疗单位、放射性固体废物处理设施产生的废物。

3、根据固体废物的来源可分为工矿业固体废物、生活垃圾以及其他固体废物。

工矿业固体废物成分：

废石、尾矿、金属、废木、沙石、矿渣、沥青、化学药剂、陶瓷、一般危险废物、化学药物等。

生活垃圾是指在城市日常生活中或者为城市日产生活提供服务的活动中产生的固体废物，以及被法律、行政法规视作城市生活垃圾的固体废物。

其主要成分为：

厨余物、废纸屑、废塑料、废编织物、废金属、废建筑材料、给排水污泥及农业生产、畜禽饲养等产生的废物。

第二节固体废物的危害及污染控制

一、固体废物污染

固体废物露天存放或置于处置场，其中的有害成分可通过环境介质——大气、土壤、地表或地下水等间接传至人体，对人体健康造成极大危害。

二、固体废物的危害

1、对土壤的影响：

固体废物中的有害物质进入土壤后，还可能在土壤中发生积累。

危害作物的生长，同时这些有害物质被植物吸收后，进而通过食物进入人体，间接危害人体健康。

2、对大气的影响：

堆放的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬，从而对大气环境造成污染。

废物填埋场中逸出的沼气也会对大气环境造成影响，它在一定程度上会消耗填埋场上层空间的氧，从而使植物衰败。

此外，固体废物在运输和处理过程中，也能产生有害气体和粉尘。

3、对水环境的影响：

固体废物随天然降水或地表径流进入河流、湖泊，或随风飘迁落入河流、湖泊，污染地面水；并随渗滤液渗透到土壤中，进入地下水，使地下水污染；废渣直接排入河流、湖泊或海洋，能造成更大的水体污染。

生活垃圾未经无害化处理就任意堆放，也已造成许多城市地下水污染。

三、固体废物污染控制

固体废物污染控制需从两个方面入手，一是减少固体废物的排放，二是防止固体废物污染。

在工业方面可以采取以下措施：

（1）积极推行清洁生产审核，实现经济增长方式的转变，限期淘汰固体废物污染严重的落后生产工艺和设备。

（2）采用清洁的资源和能源。

（3）采用精料。

（4）改进生产工艺，采用无废或少废技术和设备。

（5）加强生产过程控制，提高管理水平和加强员工环保意识的培养。

（6）提高产品质量和寿命。

（7）发展循环利用工艺。

（8）进行综合利用。

（9）进行无害化处理与处置。

城市生活垃圾的产生与城市人口、燃料结构、生活水平等息息相关，其中人口是决定城市垃圾产量的主要因素。

为有效控制生活垃圾的污染，可采取以下控制措施：

（1）鼓励城市居民使用耐用环保物质资料，减少对假冒伪劣产品的使用。

（2）加强宣传教育，积极推进城市垃圾分类收集制度。

（3）改进城市燃料结构，提高城市的然气化率。

（4）改进城市生活垃圾综合利用。

（5）进行城市生活垃圾的无害化处理与处置，通过焚烧处理、卫生填埋处置等无害化处理处置措施，减轻污染。

一、固体废物管理

1996年4月1日实施的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，确立了废物污染防治的“三化”原则和“全过程”管理原则。

1、固体废物污染防治的“三化”原则

20世纪80年代中期提出了“资源化”、“无害化”和“减量化”作为控制固体废物污染的技术政策，并确定今后较长一段时间内以“无害化”为主。

我国固体废物处理利用的发展趋势必然是“无害化”走向“资源化”，“资源化”是以“无害化”为前提的,“无害化”和“减量化”应以“资源化”为条件。

（1）固体废物“减量化”是指通过实施适当的技术，一方面减少固体废物的排除量；另一方面减少固体废物容量。

（2）固体废物“无害化”是指通过采用适当的工程技术对废物进行处理，时期对环境不产生污染，不致对人体健康产生影响。

（3）固体废物的“资源化”是指从固体废物中回收有用的物质和能源，加快物质循环，创造经济价值的广泛技术和方法。

它包括物质回收，物质转换和能量转换。

固体废物的“资源化”具有环境效益高、生产成本低、生产效率高、能耗低等特点。

固体废物“资源化”应遵循的原则是：

技术上可行，经济效益好，就地利用产品，不产生二次污染，符合国家相应产品的质量标注。

二、“全过程”管理原则

经历了许多事故与教训之后，人们越来越意识到对固体废物实行“源头”控制的重要性。

由于固体废物本身往往是污染的“源头”，故需对其产生—收集—运输—综合利用—处理—贮存—处置实行全过程管理。

在每一环节都将其作为污染源进行源头控制。

三、固体废物的管理制度

1、分类管理：

固体废物具有量多面广、成分复杂的特点，需对城市生活垃圾、工业固体废物和危险废物分别管理。

2、工业固体废物申报登记制度

为了使环境保护部门掌握工业固体废物和危险废物的种类、产生量、流向以及对环境的影响等情况，进而进行有效的固体废物全过程管理，《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》要求实施工业固体废物申报制度。

3、固体废物污染环境影响评价制度及其防治设施的“三同时”制度。

4、排污收费制度

5、限期治理制度：

为了解决重点污染源环境问题，对没有建设工业固体废物贮存或处理处置设施、场所或已建设施、场所不符合环境保护规定的企业和责任者，实施限期治理、限期建成或改造。

6、进口废物审批制度

7、危险废物行政待执行制度

8、危险废物经营许可证制度

9、危险废物转移报告单制度

四、我国的固体废物管理标准

1、分类标准：

主要包括《国家危险废物名录》、《危险废物鉴别标准》、建设部颁布的《城市垃圾产生源分类及垃圾排放》以及《进口废物环境保护控制标准（试行）》等。

2、方法标准：

主要包括固体废物样品采样、处理及分析方法的标准。

如《固体废物浸出毒性测定方法》、《固体废物浸出毒性浸出方法》、《工业固体废物采样制样技术规范》、《固体废物检测技术规范》、《生活垃圾分拣技术规范》、《城市生活垃圾采样和物理分析方法》、《生活垃圾填埋场环境检测技术标准》等。

3、污染控制标准

（1）废物处置标准

（2）设施控制标准

4、综合利用标准：

为推进固体废物的“资源化”，并避免在废物“资源化”过程中产生“二次”污染，国家环境保护总局将制定一系列有关固体废物综合利用的规范和标准。

第二章固体废物的收集、贮存及清运

本章重点：

1、城市垃圾的收集方式和运输方法，

2、城市垃圾处理过程中中转站的设计，

3、固体废物的几种常用的破碎方法

固体废物处理与处置之前，往往需要对固体废物进行预处理，以使它的形状、大小、结构和性质等符合处理或处置的要求。

固体废物的预处理技术主要包括：

收运、压实、破碎等过程。

第一节城市生活垃圾的收集系统

固废产生后，收集、运输、中转过程是固废处理的第一环节，是连接发生源与处置设施的重要环节。

在我国，工业固废处理（收集、运输）的原则是“谁污染，谁治理”。

但城市生活垃圾，具有产量大、分布广、污染强等特点，在从其产生到处理处置的全过程管理中，收集和运输的费用耗资最大，操作和管理过程也最复杂。

故本章以城市垃圾的收集、运输和中转为例，讨论固废的收集和运输过程。

一、生活垃圾的收集、贮存及清运

城市垃圾的收运过程包括四个阶段：

第一阶段为垃圾产生，垃圾发生源到垃圾桶或垃圾袋；

第二阶段为搬运和贮存（简称运贮），是指垃圾产生者或环卫系统工人从垃圾产生源（垃圾桶）将垃圾运至贮存容器或集装点的运输过程；

第三阶段为收集与清除（简称清运），通常指垃圾的近距离运输。

一般用清运车辆沿一定路线收集清除容器或其他贮存设施中的垃圾，并运至垃圾转运站的操作，有时也可就近直接送至垃圾处理厂或处置场；

第四阶段为转运与运输，特指垃圾的远途运输，即在转运站将垃圾转载至大容量运输工具上，再运至远处的处理处置场。

其中，第三、第四阶段均需应用最优化技术，以使垃圾车按优化的路线进行收集和将不同的垃圾源优化分配到不同的处置场或转运站，使收运成本最低。

研究表明，垃圾收运费用占城市垃圾管理费的60～80%。

如1980年以来，美国每年平均用于环保投资的费用达900亿美元，其中每年用于垃圾清运的费用超过60亿美元；前联邦德国西部平均每年用于清运垃圾的费用达40亿马克。

因此，任何有关垃圾收运系统的优化均将产生极大的经济效益。

垃圾收运效率和费用的高低取决于：

①清运操作方式；②收运车辆数量、装载量及机械化装卸程度；③收运次数、时间及劳动强度；④收运路线。

（一）垃圾产生源的清运管理

1、城市居民住宅区垃圾源清运管理

（1）低层居民住宅区垃圾清运

①由居民自行负责将产生的城市城市垃圾自备容器搬运至公共贮存容器、垃圾集装点或垃圾收集车内。

②由收集工人负责从家门口或后院搬运垃圾至集装点或收集车。

（2）中高层居民住宅区垃圾清运

一些老式中层公寓或无垃圾通道的公寓楼房的垃圾搬运方式类似于低层住宅区。

多数中高层公寓都设有垃圾通道，住户只需将垃圾搬运至通道投入口内，垃圾靠重力落入通道低层的垃圾间。

粗大垃圾需由居民自行送入底层垃圾间或附近的垃圾集装点。

这种方式需要注意避免垃圾通道内发生起拱、堵塞现象。

2、商业区与企业单位垃圾搬运

商业区与单位垃圾一般由产生者自行负责，环境卫生管理部门进行监督管理。

当委托环卫部门收运时，各垃圾产生者使用的搬运容器应与环卫部门的收运车辆相配套，搬运地点和时间也应和环卫部门协商而定。

3、城市公共场所垃圾清运

①配备专门的卫生工作人员（环卫工人），每天定点、定时地清扫、收集公共场所的垃圾。

这一方式是维护城市公共场所环境卫生的主要方式。

②环卫部门应指派专门人员在城市街道、广场等公共场所百天值班，负责清理公共垃圾，同时在公共场所设置垃圾桶（箱）等垃圾临时收容器，以方便市民投放垃圾。

（二）贮存管理

1、垃圾贮存方式

贮存方式大致分为家庭贮存、单位贮存、公共贮存和转运贮存。

家庭贮存，除少数城市如深圳、珠海等规定使用一次性塑料袋外，通常由家庭自备旧桶、箩筐、簸箕等。

对于单位贮存，则由产生者根据垃圾量及收集者的要求选择容器类型。

公共贮存，根据习惯叫法，常见的有固定式砖砌垃圾箱、活动式带车轮的垃圾桶、铁制活底卫生箱、车厢式集装箱等。

转运站贮存，是为了适应城市垃圾收集及清运管理工作需要而设的垃圾暂时贮存，因此，在垃圾转运站必须设置专门贮存垃圾的大型贮存设施。

2、垃圾贮存容器

（1）城市垃圾贮存容器的一般要求

应具有一定的密封隔离性能，防止在容器存放、搬运当中产生垃圾外泄污染公共卫生。

应具有足够的耐压强度，保证在垃圾投放和倾倒过程中，垃圾贮存容器不会破损。

所用制作材料应与所装垃圾相容，不与垃圾进行反应而产生新的污染物。

应耐腐蚀和难燃烧，满足垃圾类型多样性，防止火灾发生。

应使用方便，美观耐用，造价适宜，便于机械化装车。

（2）垃圾贮存容器类型

1、容器式

使用可移动的垃圾容器作为收集工具，钢制或塑料制。

要求：

（1）收集点应靠近住宅区，便于居民使用，不影响市容，不妨碍交通，靠近垃圾清运车辆的收集路线，不过分增加清运车辆的工作量;

（2）收集容器适度，具有密封性能，有一定的外结构件与清运车上的自动倾倒设备配合，使收运过程实现机械化。

2、构筑物式

3、容器设置数量

某地段需配置多少容器，主要应考虑的因素为服务范围内居民人数、垃圾人均产量、垃圾容重、容器大小和收集次数等。

我国规定容器设置数量按以下方法计算。

首先按下式求出容器服务范围内的垃圾日产生量：

①计算容器服务范围的垃圾日产量

（2-1）

式中：

W—垃圾日产生量，t/d；R—服务范围内居住人口数，人；C—实测的单位垃圾产生量，t/（人.d）；A1—垃圾日产生量不均匀系数，取1.1-1.15；A2—居住人口变动系数，取1.02-1.05

②计算垃圾日产生体积

（2-2）

式中：

Vave—垃圾平均日产生体积，m3/d；A3—垃圾容重变动系数，取0.7-0.9；Dave—垃圾平均容重，t/m3；K—垃圾产生高峰时体积的变动系数，取1.5-1.8；Vmax—垃圾高峰时日产生最大体积，m3/d

③计算收集点所需设置的垃圾容器数量

（2-3）

式中：

Nave—平时所需设置的垃圾容器数量，个；E—单个垃圾容器的容积，m3/个；F—垃圾容器填充系数，取0.75-0.9；A4—垃圾收集周期，d/次；Nmax—垃圾高峰时所需设置的垃圾容器数量.

当已知Nmax时即可确定服务地段应设置垃圾贮存容器的数量，然后再适当地配制在各服务地点。

容器最好集中于收集点。

3、垃圾分类贮存

分类贮存是指根据对城市垃圾回收利用或处理工艺的要求由垃圾产生者，自行将垃圾分为不同种类进行贮存，也即就地分类贮存。

城市垃圾的分类贮存与收集是复杂的工作，国外有不同的分类方式：

（1）分二类贮存，按可燃垃圾（主要是纸类）和不可燃垃圾分开贮存。

其中塑料通常作为不可燃垃圾，有时也作为可燃垃圾贮存。

（2）分三类贮存，按塑料除外的可燃物；塑料；玻璃、陶瓷、金属等不燃物三类分开贮存。

（3）分四类贮存，按塑料除外可燃物；金属类；玻璃类、塑料、陶瓷及其他不燃物四类分开贮存。

金属类和玻璃类作为有用物质分别加以回收利用。

（4）分五类贮存，在上述四类外，再挑出含重金属的干电池、日光灯管、水银温度计等危险废物作为第五类单独贮存收集。

（三）清运操作方法

垃圾清除阶段的操作，不仅是指对各产生源贮存的垃圾集中和集装，还包括收集清除车辆至终点往返运输过程和在终点的卸料等全过程。

因此这一阶段是收运管理系统中最复杂的，耗资也最大。

清运效率和费用之高低，主要取决下列因素：

①清运操作方式；②收集清运车辆数量、装载量及械化装卸程度；③清运次数、时间及劳动定员；④清运路线。

清运操作方法分移动式和固定式两种。

1、移动容器操作方法

将装满垃圾的容器使用垃圾运输工具（牵引车等）运往准运站或处理厂，垃圾卸空后再将孔容器送回原处或其他垃圾集装点，如此重复循环进行垃圾清运。

根据垃圾收集过程，可分为4个时间：

装载、运输、卸车和非收集时间。

（1）运输时间

运输时间，指收集车从集装点行驶至终点所需时间，加上离开终点驶回原处或下一个集装点的时间，不包括在终点的时间。

对于拖曳（移动）容器系统，装置时间和处置场停留时间相对为常数，但运输时间取决于运输速度和运输距离，即

（2-4）

式中：

h—双程运输时间，h；a—经验时间常数，h；b—经验速度常数，h/km；x—平均往返行驶的距离，km

（2）装载时间

对传统法，每次行程集装时间包括容器点之间行驶时间，满容器装车时间，及卸空容器放回原处时间三部分。

公式表示为

（2-5）

式中：

Phcs—装载时间，h；pc—装载废物容器所需时间，h；uc—卸空容器所需时间，h；dbc—两个容器收集点之间的时间，h改进法没有两个容器点之间行驶时间dbc。

hcs代表HauledContainerSystems.

（3）拖曳总时间

一次收集清运操作行程所需时间可用下式表示：

（2-6）

式中：

Thcs—拖曳运输一次废物总时间，h；s—处置场停留时间，h；h—运输时间，h

（4）每天每车次能够完成的运输次数

当求出Thcs后，则每日每辆收集车的行程次数用下式求出：

（2-7）

式中：

Nd—每天运输次数，次/d；H—每天工作时间，h/d；w—非生产性因子（非工作因子，变化范围0.1-0.40，常用系数0.15）；t1—从终点（车库）到第一个容器放置点所需时间，h；t2—从最后一个容器放置点到终点（车库）所需时间，h

（5）清运指定范围的垃圾每天（或每周）需要的运输次数

（2-8）

式中：

Nd—每天运输次数，次/d；Vd—平均每天需收集的废物总量，m3/d；c—容器有效利用系数；f—容器平均体积，m3

则每周运输次数（取整数）

（2-9）

每周所需作业时间（h/周）为

（2-10）

例：

从一新建工业园区收集垃圾，根据经验从车库到第一个容器放置点的时间（t1）以及从最后一个容器到车库的时间（t2）分别为15min和20min。

假设容器放置点之间的平均驾驶时间为6min，装卸垃圾容器所需的平均时间为24min，工业园区到垃圾处置场的单程距离为25km（垃圾收集车最高行驶速度为88km/h），试计算每天能清运的次数和每天的实际工作时间（每天工作时间8h，非工作因子为0.15，处置场停留时间为0.133h，a为0.012h，b为0.012h/km）。

解：

①由（2－5）计算装载时间

②由（2－6）计算每趟需要时间

③由（2－7）计算每天能够清运的次数

取整后，每天能够清运的次数为5次/d

④由（2－7）计算每天实际工作时间

作业：

某住宅区生活垃圾量约250m3/周，拟用一垃圾车负责清运工作，实行改良操作法的拖曳容器系统清运，该垃圾车车库位于住宅区内。

已知该车每次集装容积为7m3/次，容器利用系数为0.67，垃圾车采用8小时工作制。

试求为清运该住宅区垃圾，该垃圾车每周需工作多少小时？

每日最多能清运多少次？

经调查已知：

平均运输时间为0.512h/次，容器装车时间为0.033h/次；容器放回原处时间0.033h/次，卸车时间0.022h/次，非生产时间占全部工时的25%。

解：

装载时间：

清运一次所需时间：

每天可清运的次数：

每周需要的清运次数：

每周需要的工作时间为：

2固定容器收集操作方法

固定容器系统收集操作法，指用垃圾车到各容器集装点装载垃圾，容器倒空后就地放回原位，垃圾车装满后运往转运站或处理处置场。

它的一次行程中，装车时间是关键因素，装车分为机械和人工装车两种。

固定容器收集法成本高低的关键，是一次行程中的装车时间。

（1）机械装卸车

一个往返需要的总时间为

（2-11）

式中：

Tscs—固定容器系统运输一次废物所需总时间，h；Pscs—固定容器系统装载时间，h；s—处置场停留时间，h。

与拖曳容器系统的差别在于装载时间Pscs。

scs代表StationaryContainerSystems。

①装载时间

（2-12）

式中：

Pscs—固定容器装载废物容器所需要时间，h；Ct—每趟清运的垃圾容器数，个；uc—收集一个容器中的废物所需要时间，h；np—每趟清运所能清运的废物收集点数；dbc—两个容器收集点之间花费的时间，h

②每一行程能收集的容器数

每一行程能倒空的容器数直接与收集车容积、压缩比及容器体积有关，即

（2-13）

式中：

Ct—每一行程能倒空的容器数；v—垃圾车容积，m3；r—垃圾车压缩系数；c—废物容器容积，m3；f—容器平均体积，m3

③平均每天的清运次数

（2-14）

式中：

Vd—平均每天需收集的废物总量，m3；

④每天需要的工作时间

（2-15）

式中：

t1—从车库到第一个收集点的行驶时间，h；t2—从最后一个废物收集点到车库的行驶时间，h（若处置场到车库的时间小于半个平均行程的时间，则t2＝0；若处置场到车库的时间大于半个平均行程的时间，则t2为处置场到车库的时间减去半个平均行程的时间）

⑤每周需要的工作时间（t1和t2在非工作因子w中考虑）

（2-16）

式中：

Tw—每周需要的工作时间，d/周；Nw—每周的清运次数，次/周；tw—Nw取整后的整数，次/周；H—每天的法定工作时间，h/d

最经济的组合，取决于垃圾车的大小、每天往返的次数、收集点与中转站或处置场之间的距离。

当长距离运输时，运输次数越小可能越经济，此时垃圾车的容积就必须大。

例：

比较拖曳容器系统和固定容器系统

在一个商业区计划建一废物收集站。

试比较废物收集站与商业区的距离不同时拖曳容器系统和固定容器系统的费用。

假设每一系统只使用一名工人，行驶时间t1和t2包括在非工作因子中。

废物量为229m3/周，容器大小为6.1m3，容器容积利用系数为0.67，速度常数a为0.022h，b为0.01375h/km；废物收集点之间的平均距离为0.16km，两种系统在收集点之间的速度常数a0为0.06h，b0为0.042h/km，非工作因子为0.15

（1）拖曳容器系统：

容器装载时间为0.33h，容器卸载时间为0.033h，处置场停留时间为0.053h，该系统间接费用为400元/周，运行费用为15元/h

（2）固定容器系统：

废物收集车容积23m3，废物收集车压缩系数为2，废物容器卸载时间为0.05h，处置场停留时间为0.10h，该系统间接费用为750元/周，运行费用为20元/h

解：

（1）拖曳容器系统

①根据（2－8）计算每周需要运输废物的次数，次/周

②根据（2－5）计算每趟平均装载时间，h

③每周需要工作的时间，d/周

④每周的运行费用，元/周

（2）固定容器系统

①根据（2－13）计算每趟清运的容器个数，个/次

②根据（2－12）计算每趟的装载时间，h

③根据（2－14）计算每周需要运输的次数，次/周

取整，每周需要运输5次

④根据（2－16）计算每周需要工作的时间，d/周

⑤每周的运行费用，元/周

（3）两系统的比较

两系统费用相等时，有

即单程距离为12.5km时，两种收集系统的费用相等。

（2）人工装卸车辆

根据（2－15）

，当采用人工装卸车辆时，每天的工作时间H和每天的收集行程数Nd不变，可以计算出每回合的装载时间Phcs

①每一行程清运的废物收集点数量

（2-17）

式中：

Np—每个行程清运的废物收集点数量；Pscs—每个行程收集废物的装载时间，h（由2－12计算）；n—工人数量；tp—每个废物收集点装载时间，min

②每个废物点装载时间

（2-18）

式中：

dbc—两个容器收集点之间花费的时间，h；k1—每个容器的装载时间常数，min/个容器；Cn—每个收集点平均容器数量，个；k2—分散收集点的装载时间常数，min/PRH；PRH—分散收集点的百分比例，%

③需要的收集车辆的容积

（2-19）

式中：

v—收集车辆容积，m3；VP—每个收集点的废物量，m3；NP—每个行程清运的废物收集点数；r—垃圾车压缩系数

例：

某地拟建一高级住宅区，该区有1000套别墅。

假设每天往