
本书从固体废物源流、集运、预处理、处理处置管理以及资源化利用等方面,以“循环经济(3R) ”思想为依据,概括了固体废物的产生方式、污染途径、控制方法和管理趋势;重点介绍了固体废物处理技术(归类放置、收集与运输、压实与浓缩、冷与热处理、破碎与分选、生物处理、化学与固化等),固体废物处置技术(堆肥、填埋、沼气化、焚烧、热解)以及一些主要行业固体废物的资源利用技术,包括过程原理、技术方法和工艺流程。尽量突出21世纪垃圾消化的新趋势,特别介绍了沼气工程、填埋场设计、轻工业废物、电子垃圾资源化回收利用等方面的内容。本书可作为高等院校环境工程、环境科学、资源再生技术及市政工程等专业的教材,也可供相关学科的技术人员、教学和管理人员阅读和参考。
讲授了几年的“固体废物处理工程”大学专业课程,总觉得手头资料的匮乏与知识面的偏窄,遂利用闲暇时间不断地学习。初为如何做好该课程的多媒体课件补充内容,后又有给本科毕业班学生作专业前沿讲座之压力,加之勤奋好学的学生们施与本人的历史责任感,便形成了想出版一部知识覆盖面相对“较宽”的教材的基础和动机。
在此期间,环境工程正沐浴着我国国民经济快速健康发展和加大力度改善环境的大好时光。国家在实施“蓝天、碧水计划”有了长足进步之后,在固体废物处理处置方面也有了一定的强化力度。管理上,在先后颁布和实施了一系列法规法令的同时,各地环保部门还相继设立了环保监察执法大队和固体废物管理与处理中心。这样一些环保职能机构和岗位的设立,说明国家确实在认真解决环境问题,也为我国大学培养从事环境科学与工程及其相关专业的大学生增加了两线就业的渠道和希望。
在固体废物处理环节上,以前很少有人提出比较全面的生物处理的功能和作用环节。对诸如冷处理、热处理这样一些应用最广的对待和处理问题与事物的基本手段则在固体废物处理环节中没有显现出来。作者将其列入书中,目的就是想使冷处理、热处理环节在固体废物资源化工程应用方面起到应有的作用。
在固体废物处置上,近年来明显的发展趋势就是垃圾填埋场在县级人口规模单元上的规划设计与实施;有害(危险)废物的分类存放和安全填埋场分区设计与实施。而土地耕作处置对固体废物消解的综合功能和作用则是在强调食品安全的有机生态农业系统工程中,需要不断地加以强化和完善其内容配置。
随着城镇化过程的加快,我国的城镇垃圾沼气化、水改厕后化粪池沼气工程再改造的设计和任务实施就更加迫切;一些大中城市还积极推行了垃圾填埋气收集和利用工程;区域医疗垃圾专用焚烧场设计和运营、焚烧发电;废物热解能源的回收和利用,垃圾热解再生能源和资源化技术等方面也进展较快。特别是我国一些地区已经把沼气普及率作为生态文明村镇和新农村建设衡量的一项刚性指标,因此在教材中引入这些内容是必要和具有重要意义的。
在我国,矿产、电力、钢铁、有色金属、化学工业、石化等行业的企业行为中,HSE已经成为考察企业生存发展的瓶颈,健康(health) 、安全(securiaty)和环境(environment)成为新一代青年择业的重要因素。在这些方面,有关资源化技术的进展理应在教材内容中体现出来。因而对近年来轻工业固体废物处理与资源化、电子垃圾的处理与资源化方面,本教材设立专门的章节给予介绍和反映,既平衡了大学教育知识面需求,又反映出社会在固体废物处理处置与资源化方面发展的趋势。希望能为我国普通高等院校的环境科学与工程专业、再生资源科学技术与市政工程等专业的高等教育做出贡献。
本书能够顺利地出版,其中还包含了一些院校专家教授的辛勤付出。他们是华南理工大学周少奇教授,茂名学院环境工程系李德豪教授、钟华文副教授、张冬梅副教授,成都大学曾友为教授,广东工业大学李彦旭教授,暨南大学李明玉教授,重庆文理学院曹优明教授和广西大学吴烈善教授。在此,向各位编审对该书的关心与支持深表谢意!
清华大学出版社在本书出版中付出了艰辛的劳动,对此深表感谢!
由于时间紧迫,本人能力有限,书中不当之处在所难免,诚恳地希望同行在使用本教材过程中不断提出宝贵意见,以便有机会再版时予以吸纳和改进。作者
前 言
1概论1
1.1 固体废物概念及其分类1
1.2 固体废物污染及其控制3
1.2.1 固体废物的污染途径3
1.2.2 固体废物污染危害与控制措施4
1.3 固体废物管理及其政策5
1.3.1 管理体系与技术5
1.3.2 管理原则与目标8
1.3.3 相关政策与标准8
1.4 固体废物处理处置与资源化工程发展趋势9
1.4.1 研究对象与内容9
1.4.2 发展趋势与展望11
2 固体废物处理系统工程14
2.1 固体废物处理的前期准备14
2.1.1 归类放置14
2.1.2 收集与运输15
2.1.3 清洗、匀化与存储21
2.2 固体废物的压实与浓缩22
2.2.1 压实处理22
2.2.2 浓缩处理23
2.3 固体废物的破碎与分选29
2.3.1 破碎处理29
2.3.2 分选处理30
2.3.2.1 筛分31
2.3.2.2 重力分选32
2.3.2.3 磁力分选34
2.3.2.4 电力分选36
2.3.2.5 浮选36
2.3.2.6 其他分选方法37
2.4 固体废物的冷、热处理40
2.4.1 冷处理40
2.4.2 热处理42
2.5 固体废物的生物处理43
2.5.1 微生物处理技术43
2.5.2 动物处理技术45
2.5.3 植物处理技术45
2.6 有害废物的化学与固化处理46
2.6.1 化学处理46
2.6.2 固化处理48
2.6.2.1 包胶固化48
2.6.2.2 自胶结固化53
2.6.2.3 玻璃固化53
2.6.2.4 有害废物固化处理应用54
3 固体废物处置工程57
3.1 概述57
3.1.1 概念与原则57
3.1.2 类型和特点58
3.2 固体废物土地填埋59
3.2.1 土地卫生填埋60
3.2.1.1 场址选择60
3.2.1.2 场地设计69
3.2.1.3 填埋操作76
3.2.2 土地安全填埋78
3.2.2.1 场地选择79
3.2.2.2 分区设计81
3.2.2.3 填埋操作82
3.2.3 浅地层埋藏处置86
3.3 土地耕作处置92
3.3.1 原理与分析92
3.3.2 场地选择94
3.3.3 操作方法94
3.3.4 农业废物综合利用实例95
3.3.4.1 作物秸秆利用实例95
3.3.4.2 动物粪便利用实例100
3.4 海洋处置102
4 生活垃圾资源化工程104
4.1 堆肥处理工程104
4.1.1 堆肥概念、对象与作用104
4.1.2 好氧堆肥原理、过程与影响因素105
4.1.3 堆肥方法、设备与效果评价108
4.1.4 垃圾厌氧堆肥110
4.2 沼气工程112
4.2.1 沼气工程原理、影响因素和工艺112
4.2.2 沼气工程配料、设计与反应器115
4.2.3 城镇化粪池沼气化改造124
4.3 填埋气发电技术131
4.3.1 生活垃圾的填埋产气新技术131
4.3.2 垃圾产气发电技术与设备133
4.4 垃圾焚烧工程134
4.4.1 垃圾的热值计算与燃烧工艺135
4.4.2 焚烧设备141
4.4.3 焚烧能源的回收利用144
4.5 垃圾热解工程147
4.5.1 热解原理147
4.5.2 热解工艺分类与反应器149
4.5.3 典型固体废物的热解151
5 矿山与电力工业固体废物处理工程156
5.1 概述156
5.2 矿山废石处理工程157
5.2.1 矿山废石的一般处理方法157
5.2.2 废石和尾砂复田实例158
5.2.3 尾矿的综合开发利用159
5.3 矿山尾砂处理工程161
5.3.1 目的金属组分的分布特征和利用161
5.3.2 尾砂的分类及其特征162
5.3.3 尾砂的综合处理与利用163
5.4 电力工业固体废物167
5.4.1 煤矸石167
5.4.2 粉煤灰172
6 冶金工业固体废物处理工程185
6.1 黑色冶金工业固体废物185
6.1.1 高炉渣186
6.1.2 钢渣190
6.2 有色冶金工业固体废物195
6.2.1 铜渣199
6.2.2 冶锌废渣202
6.2.3 钼渣205
6.2.4 钨渣207
6.2.5 硫铁矿烧渣208
6.2.6 废石膏210
6.2.7 赤泥212
6.3 其他废渣216
6.3.1 铅渣216
6.3.2 砷渣220
6.3.3 汞渣221
7 化学工业固体废物处理工程223
7.1 概述223
7.2 无机盐工业固体废物处理工程225
7.2.1 废物来源与组成225
7.2.2 铬渣综合治理技术227
7.3 氯碱工业固体废物处理工程229
7.3.1 废物来源与组成230
7.3.2 综合治理技术230
7.4 磷肥工业固体废物处理工程232
7.4.1 废物来源及组成232
7.4.2 综合治理技术233
7.5 氮肥工业固体废物处理工程237
7.5.1 废物来源及组成237
7.5.2 综合治理技术238
7.6 纯碱工业固体废物处理工程239
7.6.1 废物来源及组成239
7.6.2 综合治理技术239
7.7 硫酸工业固体废物处理工程241
7.7.1 废物来源及组成242
7.7.2 综合治理技术242
7.8 其他化工固体废物处理工程243
7.8.1 废催化剂处理工程243
7.8.2 有机原料及合成材料工业固体废物处理工程247
7.8.3 染料工业固体废物处理工程248
7.8.4 感光材料工业固体废物处理工程249
8 石油化学工业固体废物处理工程251
8.1 概述251
8.2 石油炼制工业固体废物处理工程253
8.2.1 来源与性质253
8.2.2 处理技术256
8.3 石油化工工业固体废物处理工程261
8.3.1 来源及组成261
8.3.2 处理技术263
8.4 化纤工业固体废物处理工程266
8.4.1 来源及组成266
8.4.2 处理技术268
9 轻工业固体废物处理工程273
9.1 概述273
9.2 纺织废物 274
9.2.1 原料废物274
9.2.2 废旧纤维276
9.2.3 废旧物料280
9.3 造纸废物 281
9.3.1 废纸综合利用281
9.3.2 造纸厂白泥废渣综合利用284
9.4 皮革废物288
9.4.1 中国制革行业概况288
9.4.2 旧皮革回收与再利用288
9.5 屠宰废物292
9.5.1 动物骨头292
9.5.2 动物皮毛、羽毛和蹄角293
9.5.3 屠宰杂物294
9.6 制糖业废物 295
9.6.1 甘蔗梢叶295
9.6.2 甘蔗渣295
9.6.3 滤泥296
9.6.4 废糖蜜296
9.7 其他轻工业固体废物296
9.7.1 包装类废物296
9.7.2 陶瓷废料297
9.7.3 废旧玻璃299
9.7.4 玩具废材299
10 电子废弃物的资源化利用工程301
10.1 概述301
10.1.1 来源与危害301
10.1.2 问题与管理303
10.1.3 一般处理方法305
10.2 废旧家电资源化回收利用306
10.3 废旧办公及通信设备回收利用308
10.4 废旧电池回收利用310
10.4.1 废旧电池类型310
10.4.2 废旧电池回收利用311