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固体废弃物调研报告

火电厂、皮革制造厂和污水处理厂

的固体废弃物调研报告

单位:

重庆大学城环学院

作者：

张帅江雨竹

潘章磊杨云星

祁一鸣陈思瑞

3.污水处理厂中的固体废弃物7

参考文献………………………………………………………………………………..10

摘要

生皮在加工成革的过程中产生大量的污染物和副产品，目前我国制革工业主要采用剖蓝湿革的技术路线,生产过程会产生大量的含铬固体废弃物，不但会污染环境,而且还造成资源的浪费。

生产性粉尘是指在生产中形成的，能较长时间飘浮在作业场所空气中的固体微粒。

对于火电厂，主要有输煤系统作业场所漂浮的煤尘，粉尘粒径越小，其在空气中的稳定性越高，在空气中悬浮越持久，工人吸入的机会越多，对人体危害越大。

这个问题目前已引起国内外研究者的普遍关注,并成为近年研究的热点。

我国城市污水处理厂每年排放污泥量约为900万吨大都采取简单填埋、直接作为肥料或转化为有机肥，当作肥料可使农作物减产；食物链可带来二次污染，应制订合理污泥处置收费体系，完善污泥处置排放标准。

调研目的

实现固体废弃物的减排和回收再利用，实现人与自然和谐法发展，为加强生态文明建设贡献力量，使得人类生存环境更优美、更协调，符合可持续发展战略。

前言

固体废弃物是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质。

随着我国经济社会的高速发展、城市化进程的加快以及人民生活水平的提高，固体废弃物的产生量逐年增加。

固体废弃物的循环利用对于我国实现循环经济发展模式，实现社会可持续发展具有举足轻重的作用。

在此简要介绍皮革厂、火电厂及污水处理厂的固体废弃物的绿色化。

1.皮革制造厂中的固体废弃物

1.1皮革固体废弃物的来源

生皮在加工成革的过程中产生大量的污染物和副产品。

一般认为,1t原料皮产生600kg以上的固体废弃物和副产品（超过原料皮的60%）,只能得到200kg左右的成品革（约为原料皮的20%）。

1.2皮革固体废弃物的污染

目前我国制革工业主要采用剖蓝湿革的技术路线,（工序：

挑选-挤水、剖层、削匀-回软、酶处理-复鞣-中和-染色-加脂-防霉-伸展-干燥-回潮-拉软、铲软-摔软-磨革-熨平、压花-其它工序）。

生产过程会产生大量的含铬固体废弃物。

如果不回收利用,其中的部分铬离子会进入水中。

三价铬离子是蛋白凝固剂,对人体消化道、呼吸道和皮肤有刺激作用。

高浓度的三价铬还会影响植物生长。

有资料表明,当三价铬离子浓度达到50mg/L以上时,水稻的生根和发芽会受到抑制;当浓度大于200mg/L就会无法生长。

另外,肉渣、油脂、毛渣、碎皮边角料等以及由化工材料带入的有机物,使水中悬浮物的含量大大增加,这些悬浮物经过微生物的作用变质腐烂,使废水中COD（化学耗氧量）和BOD（生物耗氧量）增大,造成水体富营养化,使水中的微生物,包括传染病菌获得足够的营养而迅速繁殖,引起水源污染,危害人体健康。

同时,水生植物大量繁殖,消耗水中的氧气会导致水生动物死亡。

1.3皮革固体废弃物的绿色化途径

制革生产中产生的固体废弃物若不加以利用,不但会污染环境,而且还造成资源的浪费。

这个问题目前已引起国内外研究者的普遍关注,并成为近年研究的热点。

1.3.1皮革固体物生产甲烷

制成10mm左右的块,加温使微生物大量繁殖,肉渣中的有机物分解放出CH4气体。

油脂含量越多,产生的气体就越多。

1kg肉渣在35℃下消解20天,估计可产生CH4气体（净含量为75%）615L。

如果用不含铬的固体废弃物消解,其残渣还可用作混合肥料,也可以直接施于农田作土壤改良剂。

CH4气体可用作清洁燃料,提供人们生产和生活所需的能源。

1.3.2皮革固体废弃物用作皮肥生产的原料

皮肥是指制革下脚料、制鞋、制衣、或皮件下脚料、着色或未着色的含铬天然皮革为原料，经化工物理等工艺制造的有机质肥料，此工艺也是治理制革固体废物的最佳措施之一。

发达国家和地区,如日本、韩国、欧洲共同体国家以及台湾等地区的农业生产都积极采用制革固体废弃物生产有机肥料。

皮革固体废弃物中含有N、P、S、K、Ca、Mg、Al、Fe、Cr等重要的化学元素,由此制备的肥料肥效较好,能为植物提供足够的养分。

据资料介绍,含铬皮革下脚料,加工制得的肥料,用于农业生产,可使水稻增产18%,小麦增产36%左右。

制革含铬固体废弃物生产肥料能否在农业上应用,关键是要减少铬含量,使其对人体和环境无害。

1.3．3皮革固体废弃物提取胶原蛋白

工业废弃物中,蛋白质含量在30%以上,而其中胶原蛋白占蛋白质量的90%以上[19]。

胶原蛋白作为天然的生物资源,在食品、医药、化妆品、生物肥料、生物农药等高附加值工业中的应用越来越广泛,越来越受到人们的重视。

常用的从革屑中脱铬和提胶的方法有碱法、酶法、酸法、氧化法、焚烧法以及联合处理法。

1.3.4皮革固体废弃物用于制备胶原纤维及造纸

动物皮是胶原纤维最集中分布的组织,动物皮的95%以上为胶原,它是宝贵的生物质资源和良好的功能性材料。

利用皮革固体废弃物研制纺织胶原蛋白纤维,不但可开发一种新型的绿色纤维,满足市场对高档纤维面料的需求,还可将我国每年产生的大量皮革废弃物转化为有用的资源,为皮革工业废弃物的高值利用提供一条新的途径。

胶原纤维除具有与一般纤维相同的机械强度外,还有独特的热稳定性、化学稳定性以及生物稳定性。

铬革屑通过物化处理得到铬革纤维,将铬革纤维同草浆、木浆混合用于造纸,既减少了制革行业固体废弃物的污染,又为造纸工业提供了新的原料。

在纸浆中加入胶原可以提高纸张的强度性质,其中对针叶木浆的抗张强度、耐折度提高最为明显,对耐破指数也有提高。

加入量较大时会造成撕裂指数下降,但在合适的加入量下基本可以与空白值持平。

有研究表明,皮革固体废弃物处理后和植物纤维混合,可以明显改善纸页的性能,也为新型纸张研究。

2.火电厂的固体废弃物污染调查

火电厂按燃料的类别可分为燃煤火电厂、燃油火电厂和燃气火电厂等。

火电厂发电量的87%是煤电，其余13%是烧油或其他燃料发出的。

中国燃用煤一半以上是烟煤，贫煤次之，无烟煤在10%以下。

2.1火电厂固体废弃物的来源

生产性粉尘是指在生产中形成的，能较长时间飘浮在作业场所空气中的固体微粒。

对于火电厂，主要有输煤系统作业场所漂浮的煤尘，锅炉运行中产生的、锅炉检修中接触的锅炉尘，干式除尘器运行、干灰输送系统及粉煤灰综合利用作业场所的粉尘，电焊操作产生的电焊尘，采用湿法、干法脱硫工艺的制粉制浆系统产生的石灰、石灰石粉尘及石膏干燥系统、脱硫废渣利用抛弃系统产生的粉尘。

2.2生产性粉尘的污染

火电厂的煤尘一般是含有10%以下游离二氧化硅的粉尘（国家规定最高容许排放质量浓度为10mg/m3），尘粒分散度高，直径小于5μm的占73%。

锅炉尘一般是含有10%～40%游离SiO2的粉尘（国家规定最高容许排放质量浓度为2mg/m3），尘粒分散度高，直径小于5μm的占73%。

除尘器、干灰输送系统及粉煤灰等综合利用作业场所的粉尘，也是含有10%～40%游离SiO2的粉尘，粒径一般在15μm以下，5μm以下的占有相当份额。

脱硫装置制粉系统的粉尘一般是含10%以下游离SiO2的粉尘。

粉尘的分散度越高，即粉尘粒径越小，其在空气中的稳定性越高，在空气中悬浮越持久，工人吸入的机会越多，对人体危害越大。

呼吸性粉尘可沉淀在呼吸性的支气管壁和肺泡壁上。

长期吸入生产性粉尘易引起以肺组织纤维化为主的全身性疾病，即尘肺病，属国家法定职业病。

其中硅肺、煤尘肺、电焊工尘肺、石棉肺和水泥尘肺等均属于以胶原纤维增生为主的尘肺。

职工长期高浓度吸入含量大于10%的游离SiO2粉尘（即硅尘），会引起硅肺病。

肺组织胶原纤维性变是一种不可逆转的破坏性病理组织学改变。

目前尚无使其消除的办法。

对于这一种尘肺，尤其是硅肺的治理，主要是对症治疗和积极防治并发病，以减轻患者痛苦，延缓病情发展，努力延长其寿命。

火电厂生产性粉尘73%以上是粒径小于5μm的呼吸性粉尘。

因此一定要重视粉尘危害后果的严重性，做好粉尘防治工作，防止尘肺病的发生，保护职工健康。

2.3火电厂固体废弃物的防治

2.3.1提高煤的利用效率

火力发电厂中存在着三种型式的能量转换过程：

在锅炉中煤的化学能转变为热能；在汽轮机中热能转变为机械能；在发电机中机械能转换成电能。

进行能量转换的主要设备——锅炉、汽轮机和发电机，被称为火力发电厂的三大主机，而锅炉则是三大主机中最基本的能量转换设备。

锅炉燃烧用的煤粉是由磨煤机将煤炭磨成的不规则的细小煤炭颗粒，其颗粒平均在0.05~0.01mm，其中20~50μm（微米）以下的颗粒占绝大多数。

由于煤粉颗粒很小，表面很大，故能吸附大量的空气，且具有一般固体所未有的性质——流动性。

从制粉系统方面希望煤粉磨得粗些，从而降低磨煤电耗和金属消耗。

所以在选择煤粉细度时，应使上述各项损失之和最小。

总损失蝉联小的煤粉细度称为“经济细度”。

由此可见，对挥发分较高且易燃的煤种，或对于磨制煤粉颗粒比较均匀的制粉设备，以及某些强化燃烧的锅炉，煤粉细度可适当大些，以节省磨煤能耗，提高燃煤利用率。

2.3.2加强对防尘设备的维护管理

提高除灰系统和制粉系统的检修质量，防止漏灰、漏粉。

定期检测粉尘质量浓度，发现超标，要采取措施。

投入资金，进行技术改造，提高防尘设备的投入率和防尘效率。

对现有防尘设备做好维护管理，保证设备的正常投入，发挥防尘作用。

2.3.3合理安排工作程序

如在锅炉检修时，要在充分做好防尘措施后，才能进入炉膛、管道工作。

2.3.4搞好粉煤灰出干灰系统的技术改造

静电除尘器取干灰系统若有泄漏，均是硅尘，对人体危害很大。

要采取措施，将简易取灰逐步改造为机械化自动化操作。

新厂在设计时就应考虑粉煤灰综合利用项目，在投资、设备购置、场地使用等方面为供灰、用灰创造必要的条件，如粗细分装，配备密封性能好的输送贮运系统、运输车辆，筑好灰外运的道路等。

2.3.5做好煤场、灰场的管理工作

搞好干灰堆放场所的喷淋和碾压，已满灰场要及时复土绿化，搞好厂区（包括煤场周围）的绿化，文明生产，减少扬尘。

2.3.6加强脱硫系统的防尘工作

随着脱硫工程的上马，应考虑脱硫工程的制粉系统、石膏或废渣处理系统的防尘问题。

石灰石粉仓要有除尘器，输送管道阀门要严密无泄漏。

如采用湿法球磨磨制石灰石浆液的工艺，可将小于200mm的大块石灰石料直接经过湿磨磨制成石灰石浆液，降低粉尘污染。

3.污水处理厂中的固体废弃物

按照《中华人民共和国固体废弃物污染防治法》的规定，工业固体废弃物是指在工业生产活动中产生的固体废弃物。

城市污水处理设施产生的污泥属于环保设施运营产生的固体废弃物，属于工业固体废弃物范畴，应按照工业故土废弃物进行管理。

污水处理厂处理污水清洁了环境，但产生的大量污泥却又成为新污染源，边治理污染，一边却制造污染，产生这种矛盾现象，不仅有城市污泥处理装置不配套或因运行费过高而被闲置等原因，也与污水处理界“重水轻泥”的倾向，以及管理和法律规范的缺失有密切的关系。

3.1污水处理厂固体废弃物的来源

污泥是污水处理后的附属品、是一种由有机残片、细菌菌体、无机颗粒、胶体等组成的极其复杂的非均质体。

污泥量通常占污水量的0.3%～0.5%（体积）或者约为污水处理量的1%～2%（质量），如果属于深度处理，污泥量会增加0.5～1倍。

污水处理效率的提高，必然导致污泥数量的增加。

目前我国污水处理量和处理率虽然不高（4.5%），但城市污水处理厂每年排放干污泥大约30万吨[3]，而且还以每年大约10%的速度增长.

3.2污泥的危害

目前生产污水和生活污水并没有完全分开处理，因此污水处理厂所产生的污泥中除了含有各种有机质外，还含有大量病原菌、寄生虫卵以及铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英等难以降解的有毒有害以及致癌物质。

所以未经无害化、稳定化等专业工艺处理的污泥会对农田、农作物及周围环境造成严重的污染。

更严重的是，如果里面的重金属被吸食，像铅、镉等过量，还可能通过鱼、虾等食物链，重新回到“餐桌”上，影响市民健康，还有可能造成儿童多动症。

3.3污泥的治理

3.3.1卫生填埋

卫生填埋操作相对简单，投资费用较小，处理费用较低，适应性强。

但是其侵占土地严重，如果防渗技术不够，将导致潜在的土壤和地下水污染。

污泥卫生填埋始于20世纪60年代，到目前为止已经发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。

污泥填埋是欧洲特别是希腊、德国、法国在前几年应用最广的处置工艺。

由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等，对处理技术标准要求越来越高（例如德国从2000年起，要求填埋污泥的有机物含量小于5％），许多国家和地区甚至坚决反对新建填埋场。

1992年欧盟大约40％的污泥采用填埋处置，近年来污泥填埋处置所占比例越来越小，例如英国污泥填埋比例由1980年的27％下降到1995年的10％，预计到2005年将继续下降到6％

3.3.2污泥农用

污泥农用投资少，能耗低，运行费用低，其中有机部分可转化成土壤改良剂成分，因此污泥土地利用被认为是最有发展潜力的一种处置方式。

这种处置方式是把污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等。

科学合理地土地利用，可减少污泥带来的负面效应。

林地和市政绿化的利用是一条很有发展前途的利用方式，因为它不易造成食物链的污染。

污泥还可以用于严重扰动的土地如矿场土地、建筑排废深坑、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地。

这些污泥利用方式减少了污泥对人类生活的潜在威胁，既处置了污泥、又恢复了生态环境

3.3.3污泥焚烧

以焚烧为核心的处理方法是最彻底的处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少污泥体积，但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高，有机物焚烧会产生二噁英等剧毒物质。

自1962年德国率先建议并开始运行了欧洲第一座污泥焚烧厂以来的20年中，焚烧的污泥量大幅度增加[14]。

在国外，特别是西欧和日本已得到了广泛的应用，在日本，污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60％以上，欧盟也在10％以上。

3.3.4污泥干化和热处理

污泥干化能使污泥显著减容，体积可以减少4～5倍，产品稳定、无臭且无病原生物，干化处理后的污泥产品用途多，可以用作肥料、土壤改良剂、替代能源等。

早在20世纪40年代，日本和欧美就已经用直接加热鼓式干燥器来干燥污泥，经过几十年的发展，污泥干化技术的优点正逐步显现出来[18]。

　　由于污泥热干燥技术要求和处理成本较高，管理较复杂，所以这项技术直到20世纪80年代末期瑞典等国家的成功应用之后才在西方发达国家推广。

污泥低温热处理技术无害化和减量化彻底，其地位已经逐渐增强，研究表明：

低温热解是能量净输出过程，成本低于直接焚烧。

3.3.5污泥堆肥

堆肥化技术是国际上从60年代迅速发展起来的一项新兴生物处理技术。

70年代以后由于污泥产生的环境问题和填埋技术的缺点日益突出，污泥堆肥技术引起了世界各国的广泛重视，并成为环保领域的一个研究热点，这时人们开始考虑利用堆肥化技术取代部分传统的物理化学方法。

进入80年代之后，日本、韩国以及欧美一些国家相继研究开发出封闭式发酵系统，以机械方式进料、通风和排料，虽然设备投资较高，但是由于自动化程度高、周期短，日处理量大，污泥处理后质量稳定，容易有效利用，而且可以有效控制臭气和其他污染环境的因素，所以综合效应好，日本神户、大阪等地已经开发出多种发酵仓工艺系统。

3.3.6海洋倾倒

海洋倾倒操作简单、对于沿海城市来说其处理费用较低，但是，随着生态环境意识的加强，人们越来越多地关注污泥海洋倾倒对海洋生态环境可能存在的影响。

美国于1988年已禁止污泥海洋倾倒，并于1991年全面加以禁止。

日本对污泥的海洋投弃作了严格的规定。

中国政府于1994年初接受3项国际协议，承诺于1994年2月20日起不再海上处置工业废物和污水污泥[3]。

海洋倾倒在英国尤其流行，因为与其他方法相比，其费用相当低。

但是从1998年底，欧共体城市废水处理法令（91／271／EC）已经禁止其成员国向海洋倾倒污泥。

致谢

参考文献

[1]陈浩承,张倩,林炜《皮革固体废弃物污染及其绿色化途径》（四川大学生物质与皮革工程系,四川成都610065）

[2]张铭让,林炜.绿色化学和技术与皮革工业的可持续发展[J].中国皮革,2001,1

（1）:

5-12

[3]杂志系国家级成人教育综合性期刊《现代企业教育》